СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ
DEVICE CONTROL SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение описывает систему и способ управления устройством посредством отправки устройству сигнала управления через модуль повторителя. Изобретение также описывает модуль повторителя и модуль интерфейса дистанционного управления.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВНЕНЬ ТЕХНИКИ
Многие доступные на сегодняшний день устройства электроники для потребителя могут управляться дистанционно, посредством использования беспроводных модулей дистанционного управления, как правило, переносных. Пользователь может легко выбирать требуемые функции устройства посредством, например, нажатия соответствующей кнопки или последовательности кнопок на модуле дистанционного управления. Некоторые модули дистанционного управления могут программироваться, чтобы обеспечить возможность управления несколькими электронными устройствами, например, может использоваться «универсальный» модуль дистанционного управления для управления телевизором, CD-проигрывателем, спутниковым приемником и т.д. US 2007/0139214 A1 описывает систему в которой модули дистанционного управления не «привязаны» к конкретным устройствам, но могут получать команды дистанционного управления для любого устройства от центрального контроллера.
Сигналы управления, выдаваемые устройством дистанционного управления для детектирования управляемым устройством, могут быть инфракрасными сигналами или радиочастотными сигналами. Обычно, источником питания устройства дистанционного управления является батарея или блок батарей. Модуль дистанционного управления должен быть достаточно небольшим и достаточно легким, чтобы обеспечить комфортное удержание при пользовании. Вследствие этого, для простоты использования, источник питания модуля дистанционного управления также должен быть легким по весу. Такие ограничения по размеру, также могут накладывать ограничения на мощность сигнала, которую может формировать модуль дистанционного управления. Это в свою очередь может ограничить дальность действия, на которой модуль дистанционного управления может осуществлять связь с устройством.
Известным является использование повторителя для «ретрансляции» сигнала от источника к целевому объекту, когда источник и целевой объект находятся на таком расстоянии, что не могут осуществлять связь непосредственно друг с другом. Тем не менее, известные модули повторителя требуют отдельных источников питания, либо от сети, либо от батареи, и вследствие этого будут только добавляться к суммарному энергопотреблению. Так как многие пользователи потребительских устройств начинают осознавать негативное влияние на окружающую среду оказываемое чрезмерным энергопотреблением и предпочли бы сократить объем ненужного расходования энергии, то можно ожидать, что дополнительное энергопотребление таких повторителей известного уровня техники будет рассматриваться как неприемлемое. Для многих потребителей может быть неприемлемым даже модуль повторителя, выполненный с режимом ожидания, так как растет понимание того, что необходимо сокращать энергопотребление, даже применительно к мощности в режиме ожидания. EP 1857911 A1 описывает устройство с модулем пробуждения для детектирования сигнала пробуждения и подключения основного модуля устройства к источнику питания. US 2006/0101298 A1 также описывает устройство с модулем пробуждения, в котором усилитель осуществляет отслеживание сигнала. Когда детектируется сигнал пробуждения, устройство подключается к источнику питания, а усилитель отключается от источника питания. Тем не менее, при отслеживании сигнала пробуждения, усилитель непрерывно потребляет ток из источника питания.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа дистанционного управления устройством за пределами дальности действия модуля дистанционного управления, при этом исключить упомянутые выше недостатки.
Задача изобретения решается посредством системы управления устройством по пункту 1 формулы изобретения, посредством модуля повторителя по пункту 6 формулы изобретения и посредством способа управления устройством по пункту 10 формулы изобретения.
Система в соответствии с изобретением содержит модуль дистанционного управления для передачи сигнала в форме электромагнитного излучения, модуль повторителя и управляемое устройство. В соответствии с изобретением, модуль повторителя содержит: детектор для детектирования электромагнитного излучения для получения сигнала приема повторителя; первый модуль преобразования сигнала для пассивного преобразования сигнала приема повторителя в сигнал возбуждения переключения повторителя для приведения в действие первого переключателя для переключения модуля повторителя между неактивным режимом, при этом модуль повторителя полностью отключен от первого источника питания, так что ток не потребляется модулем повторителя, и рабочим режимом, в котором ток потребляется модулем повторителя из первого источника питания; сигнальный модуль, питаемый первым источником питания для формирования сигнала передачи повторителя на основании сигнала приема повторителя; и интерфейс передачи повторителя для передачи сигнала передачи повторителя в форме электромагнитного излучения. В системе в соответствии с изобретением, управляемое устройство содержит модуль интерфейса дистанционного управления для детектирования электромагнитного излучения, передаваемого интерфейсом передачи повторителя для получения сигнала приема устройства, при этом сигнал приема устройства впоследствии используется в качестве основы для управления устройством.
Используемое здесь «устройство» может быть любым электронным устройством, которое отвечает на приемлемый сигнал управления, например, любым дистанционно управляемым устройством электроники потребителя, бытовым прибором, осветительным прибором и т.д.
В системе в соответствии с изобретением, электромагнитное излучение автоматически детектируется в модуле повторителя полностью пассивным образом модулем детектирования или детектирующей антенной, в которой энергией электромагнитного излучения вызывается резонанс, образуя сигнал приема повторителя. Также, преобразование данного электрического сигнала переменного тока в сигнал возбуждения переключения повторителя постоянного тока выполняется полностью пассивным образом, т.е. посредством использования электрических компонентов, которым не требуется источник питания. Преимущество системы, использующей повторитель для передачи сигнала, состоит в том, что модуль дистанционного управления, используемый для активации или деактивации устройства, может размещаться за пределами его дальности передачи, так как модуль повторителя детектирует сигнал, предназначенный устройству, и ретранслирует данный сигнал. Кроме того, модуль дистанционного управления не должен удерживаться «в прямой видимости» устройства, так как модуль повторителя, конечно, может ретранслировать сигнал в любом направлении. Конкретным преимуществом системы в соответствии с изобретением является то, что когда повторитель деактивирован, он полностью отключен от своего источника питания, в истинном состоянии «нулевого потребления», а не просто в режиме работы с низким энергопотреблением, известном в современных устройствах, которое, как правило, именуется как «режим ожидания». В соответствии с изобретением, повторитель, когда он выключен, полностью находится в состоянии покоя, так как он не потребляет ток и не потребляет энергию, так что очевидным преимуществом системы в соответствии с изобретением является сохранение энергии, которое может быть получено при положительном увеличении дальности действия модуля дистанционного управления. Другое преимущество состоит в том, что повторитель может все же повторно активироваться модулем дистанционного управления, так что никоим образом не компрометируется удобство и простота использования. В совокупности, это позволяет получить удобный и комфортный способ управления одним или более устройствами, даже в случае, если устройства находятся за пределами дальности действия модуля дистанционного управления, при этом, без значительного увеличения суммарного энергопотребления системы.
В соответствии с изобретением, модуль повторителя для передачи сигнала от модуля дистанционного управления к управляемому устройству содержит модуль детектирования, для детектирования электромагнитного излучения для получения сигнала приема повторителя, и первый модуль преобразования сигнала, для пассивного преобразования сигнала приема повторителя для получения сигнала возбуждения переключения повторителя. Назначение сигнала возбуждения переключения повторителя состоит в переключении повторителя между неактивным режимом, в котором модуль повторителя полностью отключен от источника питания повторителя, так что модулем повторителя не потребляется никакой ток, и рабочим режимом, в котором ток потребляется модулем повторителя из источника питания повторителя. Модуль повторителя в соответствии с изобретением также содержит сигнальный модуль, питаемый от источника питания повторителя, для формирования сигнала передачи повторителя на основании сигнала приема повторителя, и интерфейс передачи повторителя для передачи сигнала передачи повторителя в форме электромагнитного излучения.
В соответствии с изобретением способ управления устройством содержит этапы, на которых: передают сигнал управления от модуля дистанционного управления в форме электромагнитного излучения; детектируют электромагнитное излучение при помощи интерфейса приема повторителя в модуле повторителя для получения сигнала приема повторителя; пассивно преобразуют сигнал приема повторителя в сигнал возбуждения переключения повторителя; и приводят в действие переключатель повторителя модуля повторителя, используя сигнал возбуждения переключения повторителя для переключения модуля повторителя между неактивным режимом, в котором модуль повторителя полностью отключен от источника питания повторителя, так что модулем повторителя не потребляется никакой ток, и рабочим режимом, в котором ток потребляется модулем повторителя из источника питания повторителя. Способ в соответствии с изобретением дополнительно содержит этап, на котором, используют источник питания повторителя для приведения в действие сигнального модуля модуля повторителя на основании сигнала приема повторителя для формирования сигнала передачи повторителя, и этап, на котором, передают сигнал передачи повторителя в форме электромагнитного излучения посредством интерфейса передачи повторителя модуля повторителя. В способе в соответствии с изобретением, электромагнитное излучение, передаваемое интерфейсом передачи повторителя, детектируют в модуле интерфейса дистанционного управления управляемого устройства для получения сигнала приема устройства, при этом сигнал приема устройства используют в качестве основы, по которой производится управление устройством.
Зависимые пункты формулы изобретения и последующее описание раскрывают конкретные преимущественные варианты осуществления и признаки изобретения.
В конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения, модуль пассивного преобразования модуля повторителя содержит пассивную схему выпрямителя, так что электрический сигнал переменного тока, индуцируемый в модуле детектирования или принимающей антенне, преобразуется в сигнал постоянного тока без использования каких-либо активных компонентов. По этой причине, описываемая здесь пассивная схема выпрямителя, может просто содержать пассивные компоненты такие как, например, высокочастотный диод совместно с конденсатором для создания сглаженного сигнала возбуждения переключения постоянного тока, мощность сигнала которого достаточна для приведения в действие чувствительного электрического переключателя. Таким образом, сигнал, передаваемый модулем дистанционного управления, может быть преобразован, полностью пассивным образом, в сигнал возбуждения переключения повторителя для того, чтобы подключить функциональные элементы или модули повторителя к источнику питания повторителя.
Развитие технологий в последние годы привело к более качественным и более чувствительным электрическим переключателям, например, переключателю MEMS (микроэлектромеханической системы), который может переключаться, используя очень слабый сигнал. Такие переключатели, в отличие от современных переключателей, не требуют усилителей, например операционных усилителей. Вследствие этого, в одном варианте осуществления изобретения, переключатель повторителя содержит переключатель MEMS, который может переключаться слабым сигналом возбуждения переключения повторителя. В качестве альтернативы, сигнал возбуждения переключения повторителя может переключать CMOS FET (полевой транзистор, выполненный по технологии комплементарного металлооксидного полупроводника) между источником питания повторителя и модулем повторителя. Возможности таких переключателей известны специалисту в данной области и не требуют здесь более детального объяснения.
Преимущества, связанные с возможностью выполнения полного подключения к и отключения от источника питания посредством дистанционно передаваемого сигнала, не ограничиваются модулем повторителя. Несомненно, любое устройство, управляемое модулем дистанционного управления, также может использовать преимущества полного отключения от источника питания, когда оно не используется. Вследствие этого, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, модуль интерфейса дистанционного управления управляемого устройства содержит модуль пассивного преобразования сигнала и переключатель источника питания устройства. Вследствие этого, сигнал приема устройства может пассивно преобразовываться в сигнал возбуждения переключения и переключатель питания устройства может приводиться в действие, используя сигнал возбуждения переключения для переключения устройства между рабочим режимом, при котором ток потребляется устройством во время работы из источника питания устройства, и неактивным режимом, при котором устройство полностью отключено от источника питания устройства, так что устройством не потребляется никакой ток. Пассивное преобразование сигнала в модуле интерфейса дистанционного управления может выполняться аналогично тому, что описано выше, используя пассивные компоненты схемы для получения сигнала возбуждения переключения устройства. Вследствие этого переключатель питания устройства модуля интерфейса дистанционного управления может предпочтительно переключаться или приводиться в действие сигналом возбуждения переключения устройства для переключения управляемого устройства между рабочим режимом, при котором ток потребляется устройством во время работы, и неактивным режимом, при котором управляемое устройство полностью отключено от источника питания устройства, так что никакой ток устройством не потребляется. Вновь, переключатель питания устройства может быть, как описано выше, переключателем MEMS или CMOS FET. В качестве альтернативы, в дополнительном практическом варианте осуществления изобретения, оптопара или оптрон, например, содержащий LED (светодиод) в качестве источника света и фототранзистор или фотосимистор в качестве датчика, могут использоваться в качестве переключателя питания устройства между модулем преобразования сигнала интерфейса дистанционного управления и устройством, так как оптопара обладает подходящим преимуществом электрической изоляции модуля преобразования сигнала от устройства.
Как уже указывалось, пользователь может управлять устройством обычным образом посредством, например, нажатия одной или более соответствующих кнопок на модуле дистанционного управления. Вследствие этого, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения, модуль дистанционного управления содержит интерфейс пользователя для ввода управляющего действия и генератор сигнала для формирования сигнала управления в соответствии с управляющим действием. В одном возможном варианте реализации, например, модуль дистанционного управления может содержать выделенную кнопку включения/выключения для передачи конкретного сигнала модулю повторителя, предписывающего модулю повторителя выполнить его подключение или отключение от его источника питания, и любые другие кнопки или средства взаимодействия в интерфейсе пользователя модуля дистанционного управления могут быть назначены обычным образом функциям устройства. Тем не менее, так как любое электромагнитное излучение достаточной мощности может служить активатором модуля повторителя, то такая выделенная кнопка включения/выключения в явном виде не нужна, и принцип функционирования модуля повторителя может состоять в простом активировании (если ранее он был деактивирован) при детектировании любого сигнала приема повторителя. Затем детектированный сигнал просто ретранслируется передающей антенной повторителя, которая подключена к источнику питания повторителя. Преимущество такого варианта реализации может состоять в том, что система в соответствии с изобретением может найти свое применение, используя уже существующие модули дистанционного управления и соответствующие устройства.
Многие известные модули дистанционного управления осуществляют связь с управляемым устройством посредством инфракрасного интерфейса, как упоминалось выше. Для этих модулей дистанционного управления требуется, чтобы устройство находилось в прямой видимости, чтобы связь была успешной. Тем не менее система и способ в соответствии с изобретением могут использоваться совместно с таким модулем дистанционного управления для того, чтобы активировать устройство, которое было отключено от своего источника питания, как описано выше. Вследствие этого такой модуль дистанционного управления предпочтительно оборудован дополнительным интерфейсом, способным формировать радиочастотный сигнал, который может быть детектирован модулем повторителя и затем ретранслирован устройству с соответствующим модулем инфракрасного интерфейса дистанционного управления. Например, модуль дистанционного управления с генератором дополнительного радиочастотного сигнала и передающей антенной может использоваться для выдачи сигнала «пробуждения», который может быть сигналом малой мощности, для детектирования модулем повторителя, который в свою очередь, ретранслирует сигнал пробуждения предназначенному устройству. Как только переключатель источника питания устройства был приведен в действие для подключения устройства к его источнику питания, модуль дистанционного управления может использоваться для осуществления связи с находящимся в рабочем состоянии устройством посредством инфракрасного интерфейса. Тем не менее, в другом варианте реализации изобретения, модуль повторителя также может содержать инфракрасный интерфейс для увеличения дальности действия между модулем дистанционного управления и одним или более устройствами, которые управляются посредством инфракрасных сигналов управления. Такой модуль повторителя предпочтительно оборудован подходящим инфракрасным интерфейсом для приема и повторителя инфракрасных сигналов. Модуль повторителя также может содержать усилитель для увеличения мощности сигнала применительно к инфракрасным сигналам управления до того как их ретранслировать, тем самым в большей степени увеличивая дальность действия между модулем дистанционного управления и устройством. Так как луч инфракрасного излучения предпочтительно направлен на устройство, так чтобы он мог корректно приниматься, то модуль повторителя в соответствии с изобретением, в данном варианте реализации, может быть предпочтительно выполнен с возможностью передачи в направлении управляемого устройства. Такой этап конфигурирования может выполняться вручную, например, пользователем. В качестве альтернативы, для большей простоты использования, модуль повторителя может содержать линзу, такую как фрактальная линза или линза Френеля для распространения инфракрасного сигнала на большую зону, тем самым, позволяя осуществлять управление множеством устройств.
В последнее время для управления устройствами потребительской электроники используются модули дистанционного управления с радиочастотными интерфейсами. Для данного типа дистанционного управления не требуется соединения в прямой видимости, так что, в системе и способе в соответствии с изобретением, может быть достигнута много большая дальность действия в сравнении с устройствами, основанными на инфракрасном интерфейсе. В данном случае, модуль повторителя не только ретранслирует устройству сигнал пробуждения, но может использоваться для повторителя любого сигнала управления, выдаваемого модулем дистанционного управления и предназначенного устройству, в соответствии с вводом пользователя. Модуль дистанционного управления не обязательно должен быть переносным устройством, а может быть частью приспособления, например, настенным беспроводным элементом управления в компоновке ZigBee.
Очевидно, что с такими модулями дистанционного управления, система в соответствии с изобретением не ограничивается использованием единственного модуля повторителя. Например, между модулем дистанционного управления и управляемым устройством может располагаться серия модулей повторителя. Это позволяет пользователю модуля дистанционного управления свободно перемещаться, сохраняя при этом способностью дистанционного управления устройством. Модули повторителя организованы таким образом, что сигнал, исходящий из модуля дистанционного управления или от модуля повторителя может детектироваться наиболее близким модулем повторителя, который в свою очередь ретранслирует сигнал.
В среде ZigBee или в среде, основанной на аналогичном стандарте, например, отдельные физические объекты могут объединять в себе функциональные возможности модуля дистанционного управления, модуля повторителя и устройства. Например, единственный физический объект может быть устройством с одной или более функциями устройства, и также может включать в себя модуль повторителя для переадресации сигналов управления, исходящий из модуля дистанционного управления, другому модулю повторителя или другому устройству. Возможным вариантом реализации может быть некоторое количество приборов освещения, управляемое в такой среде, при этом каждый из некоторого количества приборов освещения - которые могут рассматриваться как «устройства» - содержит модуль повторителя для переадресации сигналов управления предназначенному устройству-получателю.
В более простом варианте реализации системы в соответствии с изобретением, домашняя система развлечения может содержать CD проигрыватель, расположенный по центру, с компоновкой громкоговорителей в разных комнатах или на разных этажах. Пользователь может управлять домашней системой развлечения из любой комнаты, используя модуль дистанционного управления. Правильно расположенное некоторое количество модулей повторителя может детектировать и ретранслировать сигнал управления, исходящий из модуля дистанционного управления. Модуль повторителя наиболее близкий к устройству - в данном случае CD проигрывателю - «доставляет» сигнал управления модулю интерфейса дистанционного управления устройства. Таким образом, пользователь может комфортно управлять устройством, располагающимся на любом расстоянии.
Когда модуль повторителя используется для переадресации или ретрансляции сигнала, выдаваемого модулем дистанционного управления, то сам по себе сигнал может переадресовываться, по сути, неизменным. Тем не менее, для того, чтобы в большей степени гарантировать, что сигнал может быть детектирован предназначенным устройством, мощность сигнала может увеличиваться. Вследствие этого, в дополнительном варианте осуществления изобретения, сигнальный модуль повторителя модуля повторителя предпочтительно содержит усилитель для усиления сигнала приема повторителя для выдачи сигнала передачи повторителя. В таком варианте осуществления, сигнал передачи повторителя, будучи сигналом с большей мощностью, может лучше детектироваться устройством, тем самым, обеспечивая большие покрываемые расстояния.
Как уже указывалось выше, одним конкретным преимуществом пассивного детектирования и преобразования сигнала в сочетании с описанным приведением в действие переключателей является то, что электронное устройство, такое как модуль повторителя, может быть полностью отключено от своего источника питания, когда оно не используется. Эта деактивация может иметь место при детектировании соответствующего сигнала, выдаваемого, например, модулем дистанционного управления. Тем не менее, это потребует определения такого сигнала и использования выделенной схемы для распознавания сигнала в сигнале приема повторителя. Вследствие этого, в конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения, модуль повторителя содержит модуль таймера для обеспечения зависимого от времени выходного сигнала по истечению заранее определенной продолжительности времени с момента детектирования сигнала приема повторителя, и для управления сигналом возбуждения переключения повторителя для переключения модуля повторителя в неактивный режим, в котором модуль повторителя полностью отключен от источника питания повторителя, так что модулем повторителя не потребляется никакой ток. Всякий раз как сигнал приема повторителя детектируется, может инициироваться модуль таймера или счетчик. Как только счетчик или модуль таймера достигает заранее определенного значения, например значения соответствующего пяти минутам, получасу или любому приемлемому значению, может выдаваться сигнал возбуждения переключения повторителя для отключения модуля повторителя от источника питания повторителя. Таким образом, пользователю не требуется предпринимать дополнительных шагов для деактивации модуля повторителя. В качестве альтернативы, в дополнительном варианте осуществления, функциональные возможности модуля таймера могут быть объединены с современным типом функционирования в режиме «ожидания», так что в интервале между сигналами управления, когда модуль таймера отсчитывает прошедшее время, другие схемы модуля повторителя могут переводиться в режим «ожидания», так что схема потребляет минимальный ток при «ожидании» повторителем следующего сигнала управления. Когда детектируется другой сигнал приема повторителя, в то время как таймер все еще производит отсчет времени, то это вызывает возвращение схемы к ее «нормальному» функционированию, т.е. ретрансляции сигнала управления. По истечению заранее определенного периода времени без детектирования какого-либо сигнала приема повторителя, модуль таймера может произвести управление переключателем повторителя, как уже описывалось выше, для переключения модуля повторителя в состояние нулевого потребления.
Для обеспечения пользователя обратной связью, модуль повторителя может быть оборудован LED, который светится всякий раз, когда модуль повторителя активирован, т.е. всякий раз, когда модули схем модуля повторителя подключены к его источнику питания. Таким образом, пользователь может быть уверен в том, что модуль повторителя функционирует. Когда источник питания повторителя вновь отключается, по истечению заранее определенного периода времени, то затем LED также автоматически выключается.
Для того, чтобы минимизировать помехи между устройствами, которые осуществляют обмен беспроводными сигналами, беспроводная связь регулируется стандартами, что, среди прочего, назначает полосы частот для использования устройствами различных типов. Например, беспроводная связь в локальной или персональной сети (LAN или PAN), с дальностью действия вплоть до 100 метров, может выполняться по полосе частот ISM (международная полоса частот для научных и медицинских организаций). Вследствие этого, в конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения, электромагнитные сигналы, формируемые модулем дистанционного управления и ретранслируемые модулем повторителя, выполнены в форме высокочастотных сигналов, чья частота лежит в полосе частот ISM. Доступно несколько таких полос, с серединными частотами равными 2,45 ГГц, 915 МГц или 5,8 ГГц.
В зависимости от области применения, в которой используется система в соответствии с изобретением, или от расстояний между модулями повторителя и устройствами могут использоваться другие полосы частот. Например, модули повторителя системы могут быть реализованы для функционирования на частотах, совместимых с приложениями систем связи ближнего радиуса действия (Bluetooth), среднего радиуса действия (ZigBee) или даже дальнего радиуса действия (DECT, GSM). Устройства, предназначенные для использования в таких средах, могут быть легко дополнены функциональной возможностью «нулевого потребления» в соответствии с описанными здесь системой и способом, так что суммарное энергопотребление в таких средах может быть полезным образом сокращено посредством предоставления устройствам возможности отключаться в состояние истинного «выключения» и вновь включаться посредством модуля дистанционного управления.
Радиочастотный сигнал, формируемый в модуле дистанционного управления, может формироваться непрерывно, т.е. в качестве непрерывного сигнала без пауз. Тем не менее, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, сигнал содержит импульсный высокочастотный сигнал, т.е. генератор сигнала модуля дистанционного управления выдает серии высокочастотных импульсов, возможно при помощи подходящего конденсатора, как известно специалисту в соответствующей области. Одним преимуществом данного метода является то, что продлевается срок службы батареи, питающей генератор сигнала. Более существенным является то, что пульсация позволяет эффективно увеличивать мощность, т.е. амплитуду, электрического сигнала, так что повышается надежность процесса переключения. В тоже время, может гарантироваться, что не превышается суммарное среднее значение мощности сигнала, и таким образом сигнал удовлетворяет стандартам безопасности. Также, данный способ позволяет увеличить дальность действия сигнала. Вновь, формируемый таким образом сигнал может быть заранее определенной продолжительности, или может формироваться в течение всего времени, в которое пользователь выполняет соответствующее действие при помощи модуля дистанционного управления. Модуль повторителя в соответствии с изобретением предпочтительно реализуется для передачи такого импульсного сигнала. Например, сигнал может ретранслироваться модулем повторителя без изменения, или может усиливаться, как описывалось выше.
Вследствие этого, в конкретном предпочтительном варианте осуществления изобретения, независимо от природы сигнала приема повторителя, информационное содержимое сигнала передачи повторителя соответствует информационному содержимому сигнала приема повторителя. Другими словами, сигнальный модуль реализован таким образом, что любая информация, содержащаяся в сигнале приема повторителя, будет переадресована в сигнале передачи повторителя. Например, любой идентификатор устройства, код устройства, информация о модуляции, и т.д., закодированные в сигнале приема повторителя, предпочтительно также закодированы в сигнале передачи повторителя.
Как уже указывалось выше, система и способ в соответствии с изобретением могут использоваться для того, чтобы предоставить пользователю возможность управления множеством устройств. Для управления множеством устройств доступны переносные модули дистанционного управления, например, пользователь может выбрать, должна ли команда направляться телевизору, спутниковому приемнику и т.д. Такой модуль дистанционного управления может формировать сигналы, модулируемые на разных частотах, при этом каждая отдельная частота связана с конкретным устройством. В качестве альтернативы, сигналы управления для разных устройств могут содержать сигналы несущей модулируемые для переноса информации идентификации устройства, такой как код идентификации устройства, применительно к управляемому устройству. Такой код идентификации устройства может быть, например, типом кода RFID (радиочастотного идентификатора), привычного для специалиста в соответствующей области. Такое средство идентификации может быть преимущественным, когда несколько устройств управляются модулями дистанционного управления, используя способ в соответствии с изобретением, или, в частности, когда один модуль дистанционного управления используется для управления более чем одним устройством. В таком случае, модуль дистанционного управления может быть оборудован разными кнопками для адресации разным устройствам, и для каждого устройства, которое активируется и деактивируется при помощи данного модуля дистанционного управления, при этом приводимый в действие выключатель размыкается или замыкается на основании информации идентификации устройства. Вследствие этого, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения, сигнал приема декодируется для определения кода идентификации устройства, и переключатель источника питания устройства приводится в действие на основании данного кода идентификации устройства. Например, сигнал, переадресуемый повторителем, может приниматься модулями интерфейса дистанционного управления нескольких устройств, но в действительности приводиться в действие будет переключатель источника питания устройства применительно к устройству, для которого предназначен сигнал.
Далее развивая эту концепцию, система в соответствии с изобретением может учитывать «интеллектуальную» переадресацию сигналов управления устройствами. Это может быть преимуществом в системах, использующих множество модулей повторителя и много управляемых устройств, аналогичных системам ZigBee. Устройства могут быть осветительными приборами, электронными дверными замками, вентиляторами и т.д., например, в офисном здании. При таком сценарии, модуль повторителя в соответствии с изобретением предпочтительно реализован для ретрансляции сигнала управления устройством, только если устройство, которому предназначен сигнал управления устройством, находится в пределах дальности действия модуля повторителя. «Дальностью действия» модуля повторителя может быть его дальностью передачи, но также может быть и его «логической дальностью действия». Например, в ZigBee или аналогичной среде, модуль повторителя может выбрать отказ от переадресации детектированного сигнала, если модуль повторителя не может достичь устройства, которому предназначен сигнал. С этой точки зрения, модули повторителя системы могут быть сконфигурированы на исходном этапе конфигурирования таким образом, что каждый модуль повторителя «знает» какие устройства расположены в пределах его дальности передачи. Сигнал, детектируемый модулем повторителя, затем декодируется и ретранслируется, только если код устройства в сигнале указывает на то, что сигнал предназначен устройству в пределах дальности действия модуля повторителя. В такой системе, существует возможность того, что сигналы управления устройствами не просто выдаются переносным модулем дистанционного управления, а могут формироваться контроллером системы, например, используя компьютер, подключенный к радиочастотному передатчику.
Как уже указывалось, сигнал управления устройством исходно формируется в модуле дистанционного управления и передается через его передающую антенну. Антенна наиболее простого типа излучает во всех направлениях, так что мощность передаваемого сигнала также распространяется по всем направлениям. Это приводит к тому, что только небольшая часть мощности сигнала достигает антенны детектирования, и в данном случае принимающей антенны модуля повторителя. Вследствие этого такой сигнал должен обладать достаточной амплитудой для того, чтобы надежно детектироваться. Примером такой простой антенны является дипольная антенна. Тем не менее, дальность действия беспроводного сигнала может быть увеличена при использовании направленной антенны, как известно специалисту в соответствующей области. Примерами современных антенн, пригодных для использования в беспроводной связи малого радиуса действия являются печатные антенны или микро печатные антенны. В качестве альтернативы, может использоваться фазированная антенная решетка, например как описано в WO 2005/086281 A1. Вследствие этого, в системе в соответствии с изобретением передающая антенна модуля дистанционного управления может быть выполнена в форме направленной антенны, таким образом, чтобы мощность передаваемого сигнала, по сути, фокусировалась в одном основном направлении. Пользователю всего лишь необходимо направить модуль дистанционного управления в общем направлении (ближайшего) модуля повторителя для того, чтобы сигнал надежно детектировался модулем повторителя.
В дополнительном предпочтительном варианте, характеристики излучения передающей антенны согласуются с характеристиками излучения принимающей антенны. Это применяется к парам передающей/принимающей антенны в отношении модуля дистанционного управления/модуля повторителя; модуля повторителя/модуля повторителя; и модуля повторителя/управляемого устройства. В одной или более таких пар антенн в системе в соответствии с изобретением, характеристики излучения передающей антенны согласуются с характеристиками излучения соответствующей принимающей антенны, таким образом, что электромагнитное излучение, исходящее из передающей антенны, оптимальным образом детектируется соответствующей принимающей антенной. Например, характеристики излучения могут содержать характеристики поляризации, которые затем согласуются в паре передающей/принимающей антенны.
Модуль повторителя в соответствии с изобретением имеет функциональные возможности по приему, как впрочем, и передаче. В основном, модуль повторителя ретранслирует тот же самый сигнал, который он принимает. Вследствие этого, в дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения, модуль повторителя содержит антенну, совместно используемую функциями по приему и передаче. Для того, чтобы позволить модулю повторителя, по сути, одновременно принимать сигнал и ретранслировать тот же сигнал после усиления, может использоваться соответствующий электронный переключатель. В качестве альтернативы, над сигналом приема повторителя может выполняться четвертьволновое преобразование, для того, чтобы обеспечить возможность использования совместно используемой антенны.
Прочие цели и признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого совместно с сопроводительными чертежами. Тем не менее, должно быть понятно, что чертежи предназначены исключительно в целях иллюстрации, а не в качестве определения рамок изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает современный модуль дистанционного управления и современное устройство в режиме ожидания;
Фиг.2 изображает первый вариант осуществления системы в соответствии с изобретением;
Фиг.3 изображает второй вариант осуществления системы в соответствии с изобретением;
Фиг.4 изображает третий вариант осуществления системы в соответствии с изобретением;
Фиг.5 изображает четвертый вариант осуществления системы в соответствии с изобретением;
Фиг.6 изображает вариант осуществления модуля повторителя в соответствии с изобретением;
Фиг.7a изображает первый вариант осуществления модуля преобразования сигнала в модуле повторителя в соответствии с изобретением;
Фиг.7b изображает диаграмму зависимости напряжения от мощности сигнала применительно к схеме на Фиг.7a;
Фиг.8a изображает второй вариант осуществления модуля преобразования сигнала в модуле повторителя в соответствии с изобретением;
Фиг.8b изображает диаграмму зависимости напряжения от мощности сигнала применительно к схеме на Фиг.8a;
Фиг.9a изображает вариант осуществления модуля преобразования сигнала в модуле интерфейса дистанционного управления управляемого устройства в системе в соответствии с изобретением;
Фиг.9b изображает диаграмму зависимости напряжения и силы тока в зависимости от мощности сигнала применительно к схеме на Фиг.9a.
Везде на чертежах одинаковые цифровые обозначения относятся к одинаковым объектам. Объекты на схемах не обязательно выполнены в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 изображает современную ситуацию с дистанционно управляемым устройством 8, в данном случае телевизором, и модулем 2 дистанционного управления, который обычно управляется пользователем (не показан) на переменном расстоянии d от устройства 8. Пользователь нажимает определенные кнопки на модуле 2 дистанционного управления для включения устройства 8, для изменения настроек устройства, например, для изменения канала или регулировки громкости громкоговорителей, или перевода устройства 8 в режим ожидания. Показанный современный модуль 2 дистанционного управления функционирует посредством формирования радиочастотного сигнала управления, передаваемого как электромагнитное излучение 4. Когда модуль 2 дистанционного управления направлен на устройство 8, сигнал может детектироваться подходящим интерфейсом 6 в устройстве 8 и преобразовываться в соответствующие сигналы управления устройством. В современной системе, устройство 8 может детектировать сигнал, выдаваемый модулем 2 дистанционного управления, только когда расстояние d не превышает дальность R действия модуля 2 дистанционного управления. Другими словами, если пользователь переместит модуль 2 дистанционного управления настолько далеко от устройства 8, что устройство 8 будет находиться за пределами дальности R действия модуля 2 дистанционного управления, то любые сигналы, выдаваемые модулем 2 дистанционного управления, будут настолько слабыми, что они более не смогут надежно детектироваться интерфейсом 6 дистанционного управления устройства 8.
Устройство 8 потребляет ток от источника питания, указанного на схеме посредством сетевой розетки 7. В режиме ожидания, устройство 8 полностью не отключено от энергии сети, так как интерфейсу 6 требуется небольшое количество энергии для того, чтобы иметь возможность реагирования на сигнал 4 активации от модуля 2 дистанционного управления. Кроме того, небольшой ток постоянно потребляется типовым «LED режима ожидания» 5, который излучает свет по мере нахождения устройства 8 в режиме ожидания. Если пользователь желает полностью отключить устройство 8 от источника питания, когда оно не используется, то он должен сделать это непосредственно, например, путем нажатия кнопки включения/выключения на самом устройстве 8 или отключения устройства 8 от сетевой розетки 7.
20
Фиг.2 изображает структурную схему первого варианта осуществления системы 1 в соответствии с изобретением. Основными элементами системы 1 являются модуль 10 повторителя, управляемое устройство D и модуль 30 дистанционного управления для выдачи команд управления устройством посредством радиочастотных сигналов. Модуль 30 дистанционного управления может быть переносным модулем обычного типа. Устройство D может быть любым пригодным устройством, например, устройством электроники потребителя, подключенным к сетевому источнику P питания, таким как телевизор, спутниковый приемник, прибор освещения и т.д., и показан здесь как обладающий полезной нагрузкой 24, представляющей собой нагрузку устройства D во время работы. Устройство D также может быть любым управляемым устройством, например, в установке ZigBee или Bluetooth. Для ясности, на существенные компоненты модуля 30 дистанционного управления, модуля 10 повторителя и устройства D делается акцент с привязкой к прочим компонентам, так чтобы можно было лучше объяснить их функциональные возможности.
10
10
10
Модуль 10 повторителя может быть компактным модулем, размещаемым, по сути, между модулем 30 дистанционного управления и управляемым устройством D, например, модуль 10 повторителя может выполнен на потолке, чтобы не привлекать внимание. Модуль 10 повторителя имеет свой собственный источник P питания, который может быть любым приемлемым источником питания, таким как батарея, солнечный элемент или сетевой источник питания. Когда не используется, т.е. когда модуль 10 повторителя неактивен, он полностью отключен от источника P питания повторителя. Когда используется, т.е. когда модуль 10 повторителя активен, как будет объяснено подробно ниже, источник P питания повторителя подключен к модулям модуля 10 повторителя, которым для работы требуется источник питания.
30
1
30
Модуль 30 дистанционного управления может питаться обычным образом, например, используя блок 32 батарей, пьезоэлектрический датчик и т.д. Для выбора функции устройства D, пользователь (не показан на схеме) может использовать интерфейс 31, например, набор кнопок, модуля 30 дистанционного управления. Когда кнопка нажимается, соответствующий сигнал 33 управления воздействует на переключатель 34 для подачи питания на генератор 36 сигнала, тем самым вызывая формирование электрического сигнала 35, который в свою очередь заставляет соответственно резонировать передающую антенну T модуля 30 дистанционного управления, так что электромагнитное излучение EM передается посредством передающей антенны T. Генератор 36 сигнала может формировать электрический сигнал 35 непрерывно, до тех пор, пока пользователь не отпустит кнопку на интерфейсе 31, в качестве импульсного сигнала (для увеличения мощности сигнала), или в качестве несущего сигнала, модулированного для передачи информации идентификации устройства, такой как код RFID. Специалист в соответствующей области знает каким образом может быть реализован соответствующий генератор 36 сигнала для того, чтобы выполнять такие функции, по этой причине это не требует здесь дополнительного рассмотрения.
1
10
10
10
10
10
10
Электромагнитное излучение EM, передаваемое модулем 30 дистанционного управления, достигает модуля 10 повторителя, в котором модуль R детектирования, в данном случае принимающая антенна R повторителя, соответственно резонирует таким образом, что формируется сигнал 11 приема повторителя AC. Сигнал 11 приема повторителя пассивно преобразуется в модуле 12 преобразования сигнала в сигнал 13 возбуждения переключения повторителя постоянного тока. Если модуль 10 повторителя ранее был неактивен, то переключатель S будет находиться в разомкнутом состоянии, т.е. источник P питания повторителя был ранее отключен от модулей модуля 10 повторителя, так что ни одна из частей модуля 10 повторителя не потребляла никакого тока. Тем не менее, как только в соответствии с тем, что описано, формируется сигнал 13 возбуждения переключения повторителя, переключатель S замыкается и модули модуля 10 повторителя подключаются к их источнику P питания.
2
10
Сигнал 11 приема повторителя, который, по сути, соответствует сигналу 33 управления, сформированному в ответ на ввод пользователя, затем может переадресовываться посредством модуля 10 повторителя устройству D, которому был предназначен сигнал 33 управления. С этой точки зрения, сигнал 11 приема повторителя проходит к сигнальному модулю 14 модуля 10 повторителя, в котором сигнал 11 приема повторителя может быть усилен или иным образом обработан для получения сигнала 15 передачи повторителя, который в свою очередь передается в качестве электромагнитного излучения EM передающей антенной T повторителя.
10
2
1
10
10
Посредством соответствующего выбора электрических и электронных компонентов в соответствующих модулях 14, T модуля 10 повторителя, передаваемое электромагнитное излучение EM может обладать, по меньшей мере, большей мощностью, чем электромагнитное излучение EM исходно передаваемое модулем 30 дистанционного управления. Например, сигнальный модуль 14 может содержать усилитель. Таким образом, дальность действия, обеспечиваемая радиочастотными сигналами управления устройством между модулем 30 дистанционного управления и устройством D, может быть предпочтительно увеличена без какого-либо значительного дополнительного энергопотребления со стороны модуля 10 повторителя, так как он активируется только - т.е. подключается к его источнику питания P - когда сигнал, выдаваемый модулем 30 дистанционного управления, детектируется принимающей антенной R.
2
20
На стороне устройства, электромагнитное излучение EM детектируется посредством модуля детектирования, в данном случае принимающей антенны R, для получения сигнала 21 приема устройства. Сигнал 21 приема устройства декодируется или обрабатывается обычным образом интерфейсом 27 управления устройством модуля 20 интерфейса дистанционного управления устройства, который соответственно формирует сигналы 28 управления устройством, например, сигнал 28 управления устройством для изменения канала или регулировки громкости, если устройство D является телевизором. Функционирование такого интерфейса 27 управления устройством известно специалисту в соответствующей области и не требует здесь описания в каких-либо подробностях.
1
1
Фиг.3 изображает второй вариант осуществления системы 1 в соответствии с изобретением. Вновь, модуль 30 дистанционного управления используется для выдачи сигналов управления в открытое пространство в форме электромагнитного излучения EM для того, чтобы управлять устройством D. Модуль 10 повторителя между модулем 30 дистанционного управления и устройством D может детектировать электромагнитное излучение EM, выданное модулем 30 дистанционного управления, и переадресовать его устройству D.
20
20
20
20
10
20
Здесь, устройство D обладает не только интерфейсом 27 управления устройством, но также включает в себя модуль 20 интерфейса дистанционного управления с модулем 22 пассивного преобразования сигнала и переключателем S для полного подключения устройства D к его источнику P питания или полного отключения устройства D от его источника P питания. Функционирование модуля 22 пассивного преобразования сигнала и переключателя S, по сути, аналогично соответствующим модулям 12, S в модуле 10 повторителя. В действительности электрические компоненты в модуле 12 преобразования сигнала повторителя и модуле 22 преобразования сигнала устройства могут быть одинаковыми. Тем не менее, так как устройство D, как правило, будет представлять собой большую нагрузку 24, то и переключатель S источника питания должен выбираться соответствующим образом.
20
Как показано, система обладает преимуществом, состоящим в том, что устройство D также может полностью отключаться от своего источника P питания, когда не используется (например, когда пользователь нажимает кнопку «выключение» на модуле 30 дистанционного управления), и также может легко активироваться посредством сигнала 35, выдаваемого модулем 30 дистанционного управления (например, когда пользователь нажимает на кнопку «включения» на модуле 30 дистанционного управления) с большей дальностью действия, чем возможна при использовании современного модуля 30 дистанционного управления, благодаря модулю 10 повторителя, который усиливает и ретранслирует радиочастотный сигнал включения/выключения устройства, выдаваемый модулем 30 дистанционного управления.
1
2
2
2
Дальность действия покрываемая сигналами управления устройством может быть дополнительно увеличена посредством использования большего числа модулей повторителя между модулем дистанционного управления и устройством(ами) системы. Фиг.4 изображает пример такого варианта реализации. Здесь, модуль 30 дистанционного управления преобразует ввод пользователя в электромагнитное излучение EM, которое детектируется первым модулем 10 повторителя, наиболее близким к модулю 30 дистанционного управления. Данный первый модуль 10 повторителя детектирует, усиливает и ретранслирует сигнал в качестве электромагнитного излучения EM, которое в свою очередь детектируется вторым модулем 10 повторителя расположенным намного дальше от модуля 30 дистанционного управления, но ближе к устройству D. Этот второй модуль 10 повторителя усиливает и ретранслирует сигнал в качестве электромагнитного излучения EM', которое, в конечном счете, и детектируется устройством D. В зависимости от включенного/выключенного состояния устройства D и содержимого сигнала управления, интерфейс 20 дистанционного управления устройства D может вызвать подключение устройства к его источнику питания, может вызвать отключение устройства от его источника питания, или может сформировать сигнал управления устройством для управления устройством в соответствии с функцией, выбранной пользователем. Фиг.4 также показывает второе устройство D', которое также может управляться тем же самым модулем 30 дистанционного управления. Здесь, второе устройство D' может детектировать электромагнитное излучение EM, исходящее из первого модуля 10 повторителя.
1
Фиг.5 изображает четвертый вариант осуществления системы 1 в соответствии с изобретением. Вновь, модуль 30 дистанционного управления используется для управления устройством D. Модуль 10 повторителя между модулем 30 дистанционного управления и устройством D может детектировать электромагнитное излучение EM, выданное модулем 30 дистанционного управления, и переадресовать его устройству D.
30
30
В данном варианте осуществления, модуль 30 дистанционного управления содержит инфракрасный интерфейс 37 с инфракрасным диодом 38. Модуль 30 дистанционного управления также содержит генератор 36 радиочастотного сигнала и передающую антенну T, как описывалось ранее. Для ясности на схеме не показана батарея модуля 30 дистанционного управления, но понятно, что она должна быть включена. Здесь, модуль 30 дистанционного управления может формировать радиочастотный сигнал 33 включения/выключения устройства для передачи передающей антенной T, как впрочем, и инфракрасный сигнал 39 управления функциями устройства для передачи инфракрасным диодом 38. Эти сигналы 33, 39 могут формироваться в интерфейсе 31 пользователя обычным образом, например, посредством использования выделенных кнопок, такой как кнопка включения/выключения, кнопки выбора канала и т.д.
20
20
Устройство D содержит не только инфракрасный интерфейс 27 управления устройством для детектирования и интерпретации инфракрасных сигналов, исходящих из модуля 30 дистанционного управления, но также модуль 20 интерфейса дистанционного управления и переключатель S для полного отключения устройства D от его источника питания P, как описано выше применительно к Фиг.3. Второй модуль 22 преобразования сигнала преобразует сигнал 21 приема устройства в сигнал 23 возбуждения переключения устройства.
Модуль 10 повторителя также может использоваться для увеличения дальности действия между модулем 30 дистанционного управления и устройством D, обладающим, в данном примере, «только» инфракрасным интерфейсом. С этой точки зрения, модуль 10 повторителя также может быть оборудован инфракрасным интерфейсом (не показан на схеме) для приема и повторителем инфракрасных сигналов, как впрочем, и радиочастотными интерфейсами, описанными выше. Таким образом, такой модуль 10 повторителя может легко детектировать инфракрасные сигналы, исходящие из модуля 30 дистанционного управления, и может перенаправить их предназначенному устройству D. Несомненно, в данном случае требуется выполнение условий по нахождению модуля 10 повторителя в прямой видимости модуля 30 дистанционного управления и нахождения устройства D в прямой видимости модуля 10 повторителя.
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
В описанных выше при помощи Фиг.2-5 вариантах осуществления модуля повторителя, переключатель S может быть замкнут до тех пор, пока детектируется сигнал 11 приема повторителя. Как только сигнал 11 приема повторителя достигает нулевого уровня, переключатель может вновь размыкаться. Тем не менее, может быть удобным оставлять переключатель S в замкнутом состоянии в течение более длительного периода для, того чтобы увеличить производительность взаимодействий по дистанционному управлению между пользователем и устройством. Задача изобретения, а именно обеспечить увеличенную дальность действия в системе дистанционного управления и улучшить взаимодействие с пользователем, сохраняя при этом минимальным энергопотребление, может быть дополнительно расширена модулем повторителя, который в свою очередь может самостоятельно выключаться - т.е. размыкать свой переключатель источника питания - по истечению заранее определенного периода времени. Вариант осуществления такого модуля 10 повторителя показан на Фиг.6. Здесь, модуль 10 повторителя включает в себя уже описанные компоненты и модули - модуль 12 преобразования сигнала, переключатель S повторителя, принимающую антенну R и передающую антенну T, генератор 14 сигнала - и дополнительный модуль 17 таймера. Сигнал, детектируемый принимающей антенной R, и пассивно преобразуемый в сигнал 13 возбуждения переключения повторителя, как описывалось выше, приводит в действие переключатель S, который подает энергию не пассивным частям повторителя, обведенным на схеме пунктирной линией. Как только переключатель S замыкается, то вследствие этого, инициируется запуск модуля 17 таймера. Модуль 17 таймера может содержать счетчик с сохраненным заранее определенным значением верхней границы, соответствующим ограничению по времени. Как только достигается заранее определенное значение, модуль 17 таймера выдает сигнал 16 управления переключателем, чтобы заставить переключатель S вновь разомкнуться. Таким образом, модуль 10 повторителя может быть полностью отключен от своего источника P питания по истечению заранее определенного времени, например, нескольких минут, с момента последнего детектирования сигнала приема повторителя. Это может позволить осуществлять ретрансляцию устройству последовательности сигналов управления от модуля дистанционного управления, не отключая модуль 10 повторителя от его источника P питания. Такой период времени может быть достаточным для конфигурации пользователем домашней системы развлечения, например, для включения CD проигрывателя и выбора дорожки, или для включения телевизора и спутникового приемника и выбора канала. Впоследствии, модуль 10 повторителя может вновь «заснуть» в своем неактивном состоянии, отключенном от своего источника P питания. В следующий раз, когда пользователь нажимает кнопку на модуле дистанционного управления (не показан на схеме), переключатель S вновь замыкается и модуль 10 повторителя вновь активируется.
Далее, Фиг.7a, 7b, 8a, 8b, 9a и 9b будут использованы для описания пассивного преобразования сигнала в модуле повторителя, посредством иллюстрации уровней электромагнитного излучения, исходящих из сигнала управления, передаваемого передающей антенной модуля дистанционного управления и детектируемого модулем повторителя. Тем не менее, должно быть понятно, что описываемые схемы могут в равной степени применяться к преобразованию сигнала электромагнитного излучения, исходящего из модуля повторителя и детектируемого принимающей антенной в модуле интерфейса дистанционного управления управляемого устройства. Как в модуле повторителя, так и в модуле интерфейса дистанционного управления, может реализовываться схема пассивного преобразования сигнала, в соответствии с тем, что будет описано ниже. Тем не менее, выбор переключателя может зависеть от полезной нагрузки, представляемой управляемым устройством, которая может быть значительно больше, чем у модуля повторителя.
1
10
10
Фиг.7a изображает первый вариант осуществления модуля пассивного преобразования для использования в модуле повторителя или модуле интерфейса дистанционного управления управляемого устройства. Здесь, электромагнитное излучение EM детектируется детектирующей антенной R, которая резонирует для получения сигнала переменного тока на стороне приема, и затем развязывается посредством развязывающего конденсатора 100 (с емкостью в 1,5 пФ) для получения сигнала 11 приема повторителя. Он выпрямляется посредством выпрямительного диода 101, например, диода Шотки серии HSMS285x компании Agilent Technologies. После этого, сглаживающий конденсатор 103 с емкостью в 47 пФ сглаживает выпрямленный выходной сигнал для получения сигнала 13 возбуждения переключения повторителя. Небольшой резистор 102 с сопротивлением в 10 кОм обеспечивает протекание минимального тока в модуле пассивного преобразования. Элементы модуля 10 повторителя, которые потребляют ток из источника P питания во время работы, представлены резистивной нагрузкой 14.
1
30
1
10
10
10
10
10
Фиг.7b изображает график напряжения U (в Вольтах), измеренного параллельно сглаживающему конденсатору 103, в зависимости от соотношения мощности в дБм электромагнитного излучения EM передаваемого передающей антенной T. Как видно из графика, параллельно сглаживающему конденсатору 103 может быть получено напряжение в 1,77 В, когда модуль 30 дистанционного управления обеспечивает электромагнитное излучение EM на уровне 20 дБм. Данное напряжение достаточно для приведения в действие переключателя S MEMS. Когда данный переключатель S замкнут, нагрузка 14 подключена к источнику P питания, а когда переключатель S разомкнут, нагрузка 14 отключена от источника P питания.
Выпрямленный сигнал с более высоким напряжением может быть получен при использовании альтернативной схемы пассивного преобразования, как показано на Фиг.8a. Здесь резонансный контур образуется катушкой 105 индуктивности с индуктивностью 22 нГн совместно с развязывающим конденсатором 100 (1,5 пФ). Эти значения выбраны таким образом, что частота сигнала, индуцируемого на стороне приемника, по сути, точно такая же как и на стороне передачи, используя хорошо известную формулу для резонансного контура:
<mrow><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msqrt><mrow><mi>L</mi><mi>C</mi></mrow></msqrt></mrow></mfrac></mrow>
,
c
где L является индуктивностью катушки индуктивности, а C является емкостью конденсатора резонансного контура. Значения компонентов 105, 100 выбраны таким образом, чтобы частота f индуцируемого сигнала, по сути, была точно такой же, как и частота сигнала, формируемого в модуле 30 дистанционного управления, в данном случае 876 МГц. За резонансным контуром следуют точно такие же компоненты схемы выпрямления, а именно выпрямляющий диод 101 и сглаживающий конденсатор 103, как описано выше в отношении Фиг.7a.
10
10
Эта схема приводит к более высокому напряжению, измеренному параллельно сглаживающему конденсатору 103, требуя при этом более низких уровней сигнала со стороны передачи. Также в данном примере для переключателя S может использоваться MEMS (микроэлектромеханическая система). Как видно из графика на Фиг.8b, напряжение в 1,76 В достигается при мощности сигнала всего лишь в 10 дБм. Это преимущественно сравнимо со значениями, получаемыми при использовании схемы на Фиг.7a. Это означает, что переключатель S может надежно и точно переключаться даже при наличии с передающей стороны сигнала с относительно низкой мощностью.
10
10
10
Также существует возможность того, что вместо батареи или солнечного элемента модуль повторителя подключается к сетевому источнику питания. При таком варианте реализации, требуется переключать более высокие напряжения, чем те, при которых может работать переключатель MEMS, так что может использоваться полупроводниковый переключатель, как показано на Фиг.9a. В данном примере, полупроводниковый переключатель содержит транзисторный переключатель S, такой как HBFPO450 компании Agilent Technologies. Транзисторный переключатель S способен переключать более мощные нагрузки. В данном случае должно быть подчеркнуто, что схемы в данном примере обрисованы в упрощенном виде, и что прочие компоненты и схемы потребуются для отключения модуля повторителя от сетевого источника P питания или для сопряжения низковольтной полупроводниковой схемы с высоковольтной схемой на стороне устройства. Эти моменты известны специалисту в соответствующей области и их подробное описание здесь не требуется.
Фиг.9b изображает соответствующий график напряжения U (в Вольтах, сплошной линией) и тока нагрузки I (в миллиамперах, пунктирная линия) в зависимости от соотношения мощности в дБм. Как явно видно из графика, даже мощности сигнала в 10 дБм достаточно для получения напряжения в 0,915 В параллельно сглаживающему конденсатору 103 и чтобы обеспечить протекание тока в 28 мА через нагрузку 14. Полученные значения для напряжения и тока всего лишь минимальные, в сравнение со значениями получаемыми для соотношений мощности сигнала в 20 дБм (0,937 В, 29 мА) и 30 дБм (0,962 В, 29 мА), соответственно.
10
Данное решение схемы также отключает модуль 10 повторителя от сетевого источника P питания, когда модуль 10 повторителя выключается. Когда модуль 10 повторителя выключается, данная схема не потребляет никакого тока. Только когда модуль 10 повторителя включается, полупроводниковой схемой будет потреблять небольшую энергию, незначительную в сравнении с энергией ожидания, растрачиваемой обычным устройством потребительской электроники в режиме ожидания в соответствии с современными решениями.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было раскрыто в виде некоторого количества предпочтительных вариантов осуществления, должно быть понятно, что в отношении описанных вариантов осуществления могут быть выполнены дополнительные модификации и изменения, не отступая от объема изобретения. Например, сигнал, приходящий в модуль повторителя или модуль интерфейса дистанционного управления может, при некоторых условиях, быть относительно слабым. Слабый входной сигнал приводит к соответствующему низкому уровню сигнала постоянного тока, так что сигнал может быть недостаточной мощности для, например, приведения в действие переключателя. Вследствие этого, слабый сигнал постоянного тока на выходе выпрямителя модуля повторителя или модуля интерфейса дистанционного управления может усиливаться в модуле преобразования сигнала посредством соответствующего удвоителя напряжения или умножителя напряжения для обеспечения более сильного выходного сигнала. Примером такого умножителя напряжения является каскадная схема Вийяра, содержащая совокупность конденсаторов и диодов. Возможны прочие альтернативные схемы удвоителей напряжения, как очевидно специалисту в соответствующей области.
Для ясности, должно быть понятно, что использование в заявке единственного числа не исключает множественности, а понятие «включающий» не исключает прочих этапов или элементов. Понятие «единица» или «модуль» могут включать в себя некоторое количество единиц или модулей, до тех пор, пока не заявлено обратное.