УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ
APPARATUS AND METHOD FOR PARALLEL POWER SUPPLY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к подаче питания одному или более устройствам, в частности, в контексте питания по сети Ethernet (PoE). Изобретение в частности относится к системам освещения PoE.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с исходной концепцией питания по сети Ethernet (PoE, см., например, стандарт IEEE 802.3 af/at), каждое устройство PoE или питаемое устройство (PD) (например, светильники, датчики и т.д.) имеет свое собственное соединение с оборудованием-источником питания (PSE), поскольку мощность распределяется в звездообразной кабельной структуре, потенциально увеличивая общую длину кабеля.
Во многих установках были бы интересны кабельные нагрузки в цепи, в той степени, что часть кабеля совместно используется несколькими нагрузками. Индивидуальные узлы в цепи могут даже использовать информацию о числе нагрузок в этом сегменте PSE, например, для того, чтобы предотвращать перегрузку PSE.
Многообещающие решения с распределением постоянного тока низкого напряжения, например, придерживающиеся стандарта PoE, тормозятся, поскольку требуется выполнение инфраструктурных изменений до того, как могут быть смонтированы новые устройства освещения. Другие системы распределения постоянного тока, используемые в освещении, не придерживающемся стандарта PoE, как правило имеют точно такие же высокие инвестиции в инфраструктурное изменение и небольшие установки в основном не имеют какого-либо коммерческого смысла.
Типичная система освещения PoE проиллюстрирована на Фиг. 1 с PSE 1 и некоторым числом PD 2 в форме светильников. Каждый светильник 2 соединен предназначенным кабелем 3 с PSE 1, которое снабжено соединением 4 с электросетью и Ethernet соединением 5. Типичный светильник 2 для такой системы содержит генерирующие свет светодиодные модули и электронную секцию, управляющую током светодиода, а также обеспечивающую интерфейс с соединением PoE для согласования и адаптации напряжения.
Документ US 2010/0217447 A1 относится к обнаружению нескольких питаемых устройств, соединенных с линейным каналом доставки питания. Раскрыто обеспечение нескольких PD (число n) так, что каждое из них обеспечивает сопротивление n×25 кОм, так что параллельное подключение равно стандартным 25 кОм и оно корректно может быть обнаружено с помощью PSE. Тем не менее, документ US 2010/0217447 A1 не раскрывает, каким образом определяется число PD в первом месте и каким образом устанавливается сопротивление, предоставляемое PD (т.е. кратное 25 кОм).
Документ US 2011/0885584 A1 относится к системе и ретранслятору Ethernet дальней досягаемости. Обсуждается случай, когда некоторое число ретрансляторов и терминал Ethernet соединены параллельно с образованием питаемой нагрузки. Для того чтобы снизить влияние ретрансляторов на обнаружение PD в требуемой позиции, сопротивление указания требуемой позиции у ретрансляторов делается много больше 26,5 кОм (>265 кОм, например, 470 кОм), так что параллельные эквивалентные сопротивления указания требуемой позиции у ретрансляторов и PD главным образом точно такие как PD на первом месте. Можно сказать, что в соответствии с US 2011/0885584 A1, ретрансляторы делаются «невидимыми» при параллельном соединении для обнаружения с помощью PSE. Тем не менее, из-за изменения в указании требуемой позиции, ретрансляторы не могут быть соединены с PSE отдельно (или не будут по меньшей мере обнаруживаться в качестве потенциальных PD).
Документ US 2008/150718 A1 относится к схеме полного сопротивления обнаружения PD. Диоды в диодном мосте PD могут пострадать от меняющегося полного сопротивления в результате, например, изменений температуры. Это может менять эффективное полное сопротивление питаемого устройства и, вследствие этого, может оказывать влияние на сигнатуру устройства. Для решения этого, в PD параллельно с резистором сигнатуры помещается схема переменного полного сопротивления, чтобы создавать сигнатуру устройства, которая по существу постоянна по диапазону мощности, связанному с вводом обнаружения устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является обеспечение параллельного соединения или связывания для PD с общей линией питания, в то время как PD на одной стороне могут по-прежнему должным образом соответствовать, например, требованиям PoE, даже если соединены отдельно и при этом дополнительно присутствует гибкость и простота использования в отношении некоторого числа предоставленных параллельных PD.
В первом аспекте настоящего изобретения представляется устройство, обеспечивающее параллельную подачу питания, содержащее блок уставки характеристики для уставки характеристики, при этом характеристика используется для сигнализации присутствия (передаче сигнала о присутствии) питаемого устройства и при этом характеристика предназначена для обнаружения оборудованием-источником питания через линию питания для подачи питания, датчик, связанный с линией питания, при этом датчик выполнен с возможностью проверки подачи напряжения обнаружения и/или тока обнаружения оборудованием-источником питания на линию питания и выдачи сигнала датчика, и контроллер, связанный с блоком уставки характеристики и датчиком, при этом контроллер выполнен с возможностью, при приеме сигнала датчика от датчика, указывающего подачу (напряжения обнаружения и/или тока обнаружения оборудованием-источником питания на линию питания) в отсутствии связывания с оборудованием-источником питания (т.е. оборудованием-источником питания, предоставляющим рабочее питание), управления блоком уставки характеристики для изменения характеристики.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения представляется способ параллельной подачи питания питаемым устройствам через линию питания, содержащий одно или более повторения этапов уставки характеристики, используемой для сигнализации присутствия питаемого устройства, при этом характеристика предназначена для обнаружения оборудованием-источником питания через линию питания, проверки подачи напряжения обнаружения и/или тока обнаружения оборудованием-источником питания на линию питания и предписания изменения уставки характеристики в случае, когда проверка указывает на подачу напряжения обнаружения и/или тока обнаружения, когда питаемое устройство не связано с оборудованием-источником питания.
Следует отметить, что понятие «питаемое устройство» не следует понимать, как подразумевающее, что питание, предоставляемое питаемому устройству, также потребляется частично или полностью питаемым устройством, поскольку предоставляемое питание также может переадресовываться другому объекту. Другими словами, в ситуации, где, например, обычное устройство стандарта питания по сети Ethernet объединено с отдельным блоком, отдельный блок, включающий в себя блок уставки характеристики (в данном случае в форме интерфейса, см. ниже), датчик и контроллер, как определено в п. 1 формулы изобретения, исключительно отдельный блок, уже следует рассматривать в качестве «питаемого устройства», независимо от питания, потребляемого обычным устройством. Тем не менее, любое сочетание такого отдельного блока и обычного устройства по-прежнему является «питаемым устройством», при условии, что заданные блоки предоставлены в любом одном из отдельного блока и устройства.
Изобретение основано на следующих размышлениях, которые будут объяснены при обращении к питанию по сети Ethernet в качестве примера контекста для подачи питания устройствам. Для того чтобы быть распознаваемой в соответствии со стандартом PoE, объединенная нагрузка (т.е. сочетание питаемых устройств, предоставленных параллельно на линии питания) должна представлять значение полного сопротивления (характеристика, которая должна быть представлена в случае питания по сети Ethernet) как предписано PoE-стандартом (в случае рассмотрения только сопротивления в качестве значения между 23,75 кОм и 26,25 кОм, как правило 25 кОм). Если полное сопротивление, которое видит PSE, не попадает в предписанный диапазон, PSE не будет продолжать классификацию и подачу питания, поскольку проверка полного сопротивления выполняется в качестве меры защиты от повреждения устройств, несовместимых со стандартом PoE. В случае, когда никаких сведений (надежных) не предоставляется на стороне питаемых устройств в отношении того, сколько других питаемых устройств подключено параллельно с линией питания (например, кабелем Ethernet), успешное обнаружение с помощью PSE может, тем не менее, быть достигнуто в случае, если питаемые устройства следуют последовательному подходу в процессе проб и ошибок. Если сопротивление в 25 кОм, умноженное на (неизвестное) число параллельных устройств представляется каждым устройством, общее сопротивление (из-за параллельного подключения) становится 25 кОм. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает изменение значения полного сопротивления в случае, когда распознается неудачная попытка обнаружения совместимых устройств. Если все устройства, соединенные параллельно, следуют этому подходу, в конечном счете может быть найден правильный множитель. Предпочтительно, изменение выполняется заданным и синхронизированным образом, так что число попыток до успеха может оставаться низким, даже несмотря на то, что может быть использовано случайное изменение (в пределах ограничений) или другие последовательности с изменяющими смещениями.
В предпочтительном варианте осуществления устройство является питаемым устройством (в самом широком смысле, как обсуждалось выше, даже несмотря на то, что это также применяется к питаемому устройству самому по себе), выполненным с возможностью питания через линию питания, и блок уставки характеристики является интерфейсом для представления характеристики в линию питания для того, чтобы сигнализировать о присутствии питаемого устройства.
Питаемое устройство в соответствии с этим вариантом осуществления отличается от обычных питаемых устройств (которые выполнены с возможностью только представления одной единственной заданной характеристики, например, фиксированного сопротивления в 25 кОм, как обсуждалось выше), в частности, возможностью представления модифицируемых характеристик таким образом, что с учетом также модифицированных характеристик, представляемых параллельным питаемым устройством, объединенная характеристика, обнаруживаемая оборудованием-источником питания, обеспечивает успешное связывание.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления устройство является соединительным блоком, выполненным с возможностью связывания оборудования-источника питания и по меньшей мере одного питаемого устройства, и при этом устройство включает в себя по меньшей мере часть линии питания.
В противоположность вышеприведенному случаю, где меняется характеристика, представляемая питаемым устройством линии питания, в этом варианте осуществления характеристика, представляемая питаемым устройством(ами), которые должны питаться параллельно (которые также могут быть обычными питаемыми устройствами), может оставаться неизменной, в то время как характеристика, обнаруживаемая оборудованием-источником питания, модифицируется блоком уставки характеристики, например, посредством добавления дополнительной характеристики. Предположим, для простоты, случай, где два обычных питаемых устройства (каждое с внутренним сопротивлением в 25 кОм) должны быть соединены параллельно с единственным портом оборудования-источника питания. В случае, когда такое обычное питаемое устройство будет непосредственно связано с единственным портом, например, при использовании соединителя-разветвителя, оборудование-источник питания будет обнаруживать суммарное сопротивление 12,5 кОм и не будет предоставлять питание. (В варианте осуществления, который обсуждался выше, питаемые устройства могут менять свое внутреннее сопротивление при переключении на 50 кОм для того, чтобы добиться суммарного сопротивления 25 кОм). В случае этого варианта осуществления, тем не менее, дополнительное сопротивление 25 кОм может быть включено в одну из линий каждого кабеля, формирующего линию поачи питания, соответственно. Данное дополнительное сопротивление, следовательно, будет предоставлено последовательно внутреннему сопротивлению обычных питаемых устройств, поднимая общее сопротивление в соответствующих параллельных ветвях также до 50 кОм, так что суммарное сопротивление двух обычных питаемых устройств и двух устройств для параллельной подачи питания будет вновь 25 кОм. Другими словами, вместо переключения между разными сопротивлениями в питаемых устройствах, как в варианте осуществления выше, настоящий вариант осуществления предоставляет, например, выборочное добавление дополнительного сопротивления к сопротивлению (обычного) питаемого устройства(устройств). Как только обнаружение является успешным, сопротивление может быть вновь удалено, поскольку в противном случае оно будет расходовать мощность.
Следует отметить, что аспекты настоящего изобретения, как обсуждалось выше в отношении двух вариантов осуществления, также могут быть объединены друг с другом, даже несмотря на то, что такое сочетание будет усложнять обработку для выявления должной характеристики, которая должна быть установлена/представлена.
В предпочтительном варианте осуществления контроллер и/или блок уставки характеристики выполнены с возможностью изменения характеристики в соответствии с заданной схемой.
Заданная схема, которая совместно используется предоставленными устройствами, обеспечивает систематическую попытку доступного диапазона характеристики и, если схемы сопровождаются устройствами без временного смещения, корректное значение может быть найдено в рамках одного курса схемы (если только, например, число (питаемых) устройств не превышает предел, предусмотренный в назначении схемы).
Следует отметить, что заданная схема может обеспечивать части схемы, которые могут быть определены самим устройством (см. ниже) так, что каждое устройство имеет свое собственное сочетание самоопределяемой части схемы и предварительно заданной части схемы, формируя заданную схему.
В модификации предпочтительного варианта осуществления заданная схема является заданной последовательностью характеристик.
Заданная последовательность характеристик может быть такой, в частности, в случае варианта осуществления по п. 2 формулы изобретения, что только множитель для значения стандартной характеристики (например, сопротивления 25 кОм) увеличивается для каждой обнаруженной неуспешной попытки обнаружения питаемых устройств, предпочтительно до тех пор, пока не достигается максимальное значение, например, 1, 2, 3, 4, … max. Тем не менее, последовательность также может следовать очередности, основанной на других рассмотрениях, подобной 1, 5, 3, 7, 6, … Последовательность может, кроме того, включать в себя повторения множителей (например, 1, 2, 3, 4, 2, 5, 6, 4, …).
В ситуации варианта осуществления в соответствии с п. 3 формулы изобретения вышеприведенные последовательности также включают в себя множитель «0» для того, чтобы рассматривать случай, когда только единственное (возможно обычное) питаемое устройство соединяется через устройство для параллельной подачи питания с оборудованием-источником питания.
Кроме того, в ситуации варианта осуществления в соответствии с п. 3 формулы изобретения, последовательность также может учитывать то, что устройство для обеспечения параллельной подачи питания может быть предоставлено отдельно для каждого питаемого устройства (например, в форме кабеля, соединяющего питаемое устройств с соединителем-разветвителем или подобным, который, в свою очередь, подключен к порту оборудования-источника питания и может быть предусмотрен для нескольких питаемых устройств вместе (например, так, что соединитель-разветвитель или подобное предоставляется устройством для обеспечения параллельной подачи питания (который может быть подключен непосредственно в порт оборудования-источника питания) и нескольких питаемых устройств). В предположении, например, что устройства, обеспечивающие параллельную подачу питания, сами по себе предоставляются только параллельно (а не последовательно), в то время как характеристикой было сопротивление (с сопротивлением 25 кОм, используемым для сигнализации присутствия обычного питаемого устройства), последовательность может быть предоставлена как i×25кОм-25кОм/j, где i указывает число параллельных ветвей, а j указывает число питаемых устройств в той же самой ветви, что и настоящее устройство для обеспечения параллельной подачи питания.
Кроме того, не обязательно, что характеристика должна оставаться постоянной между попытками обнаружения, и также может быть случай, что характеристика может быть увеличена и/или уменьшена (квази)непрерывно, так что характеристика следует непрерывной функции времени (или даже непрерывно дифференцируемой функции).
Также предусмотрено, что заданная схема может быть сформирована частично (заданной) последовательностью (т.е. рядом дискретных значений) и частично (квази)непрерывным изменением значения характеристики.
В дополнительной модификации предпочтительного варианта осуществления заданная схема включает в себя по меньшей мере одну характеристику, основанную на информации о предыдущих связываниях между питаемым устройством и оборудованием-источником питания.
Как упомянуто выше, схема может включать в себя фрагмент или по меньшей мере одно значение, которое не было бы предварительно задано своим значением, а только его качественным признаком. В случае, когда устройство является или становится осведомленным о числе (других питаемых) устройств, подключенных параллельно, соответствующая характеристика может быть использована после разъединения или подобного, вызываемого PSE и соответственно, и, если не происходит изменения в числе параллельно питаемых устройств, следующий процесс обнаружения будет быстро доведен до успешного связывания. Другой (возможно дополнительной) опцией может быть использование среднего по числу предыдущих связываний. Дополнительная преимущественная опция (которая также может быть объединена с другими опциями) включает в себя использование в качестве первой характеристики значения, соответствующего ранее обнаруженному или изученному числу параллельных устройств (или среднего по числу предыдущих связываний), за которым следует вторая попытка (при необходимости), использующая характеристику, соответствующую числу устройств, уменьшенному на одно, за которой далее следует (при необходимости) использование характеристики, соответствующей числу устройств, увеличенному на одно. Использование такой опции приводит, например, в случае сломанного или удаленного параллельного устройства, к успешному обнаружению со второй попытки, и, например, в случае добавленного устройства, к успешному обнаружению с третьей попытки (конечно, очередность также может быть реверсирована или изменена другим образом). Сочетание этих опций может соответствовать зависящей от ситуации последовательности значений характеристики, соответствующей «предыдущему числу устройств», «среднему (значению) устройств по предыдущим ʹnʹ связываниям», «предыдущему числу устройств -1», «предыдущему числу устройств +1», за которым следует предварительно заданная последовательность, как обсуждалось выше. Следует отметить, что характеристика, основанная на информации о предыдущих связываниях, не должна быть идентичной ранее представленной характеристики, но может быть также именно полученной из информации.
В еще одной дополнительной модификации предпочтительного варианта осуществления контроллер и/или блок уставки характеристики выполнены с возможностью переуставки заданной схемы при заданной величине изменения представленной характеристики и/или по истечению заданного периода времени.
Если, например, два устройства следуют одной и той же последовательности, но без синхронизации, вполне возможно, что корректная объединенная характеристика никогда не достигается. Следовательно, на основании длины последовательности, числа повторений такой последовательности или схемы или на основании продолжительности процесса, схема может быть повторно запущена, предпочтительно таким образом, что переуставка или перезапуск приводят подключенное устройство к синхронизации.
В другой модификации предпочтительного варианта осуществления устройство выполнено с возможностью выдачи сигнала переуставки для предписания устройствам, подключенным параллельно с линией питания, выполнять переуставку заданной схемы, и/или контроллер и/или блок уставки характеристики выполнены с возможностью переуставки заданной схемы при приеме сигнала переуставки.
В случае, когда любое из устройств, подключенных к линии питания, обнаружило, что текущая попытка подключения питаемого устройства(устройств) к оборудованию-источнику питания может быть вообще не успешной или по любой другой причине, может быть выведен сигнал, предписывающий совместимым устройствам перезапустить их обработку, так что соединенные устройства могут стать синхронизированными.
В другом предпочтительном варианте осуществления контроллер выполнен с возможностью управления блоком уставки характеристики, чтобы менять характеристику на заданную характеристику для указания конкретной ситуации.
Такая ситуация может включать в себя обнаружение ошибки (подобной неправильной электропроводке или присутствию не PoE нагрузок (в случае подачи питания в соответствии с PoE) в линии питания), где характеристика может быть изменена на значение, последовательно предотвращающее обнаружение суммарной нагрузки характеристики обнаружения. Например, в случае самих питаемых устройств, предназначенных для запитывания параллельно (см. выше), сопротивление может быть изменено на очень низкое значение (включая короткое замыкание), так что по меньшей мере PSE может быть осведомлено о такой ошибке.
Дополнительно, характеристика может быть изменена, чтобы отражать неподключенное состояние (например, по существу бесконечное сопротивление), так, что это питаемое устройство более не будет влиять на процесс обнаружения и подключения других сходных питаемых устройств, соединенных с линией питания.
В случае, когда характеристика устанавливается, например, при включении (дополнительного) полного сопротивления в линию питания, такое полное сопротивление может быть предоставлено настолько высоким, что также может не происходить связывания.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления контроллер выполнен с возможностью, после связывания с оборудованием-источником питания, определения числа питаемых устройств, подключенных параллельно линии питания из установленной характеристики.
Знание о суммарном числе питаемых устройств, подключенных параллельно, может быть получено из установленной характеристики в случае успешного связывания при сравнении с характеристикой обнаружения, предписанной, например, стандартом PoE, и использованной для, например, процесса согласования для питания, которое должно потребляться питаемым устройством. В качестве альтернативы или дополнительно, определенное суммарное число может быть сделано доступным другому объекту (включая случай, когда число указывается пользователю, например, на дисплее или с помощью другого средства).
В еще одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления питаемое устройство содержит первый соединитель для вводящей части линии питания и второй соединитель для выводящей части линии питания.
Структура цепи может быть удобно достигнута при предоставлении входящего и исходящего соединения так, что не потребуется никакого дополнительного оборудования.
Тем не менее, параллельное соединение также может быть реализовано при использовании дополнительных параллельных соединителей, которые разветвляют, например, кабель Ethernet, на одну ветвь для следующего питаемого устройства и одну ветвь для дополнительных устройств далее по потоку.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения питаемое устройство выполнено с возможностью запитываться питанием по сети Ethernet, при этом, кроме того, характеристикой является полное сопротивление.
Питание по сети Ethernet является широко распространенным стандартом для питания и в качестве характеристики для определения соответствия PoE обычно используется полное сопротивление (и, в частности, сопротивление).
В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения после начальных связываний между несколькими питаемыми устройствами и оборудованием-источником питания, начальные связывания отменяются и повторения этапов способа, как определено в п. 12 формулы изобретения, предоставляются параллельно, так что итоговые связывания достигаются вместе.
В предположении, в контексте питания по сети Ethernet и характеристики, в частности, являющейся сопротивлением, простой последовательности, подобной 1, 2, 3, 4 и трех устройств в линии питания, может произойти случай, при котором третье устройство подключается позже и присутствует смещение между последовательностями при двух обнаружениях. Первые два устройства могут показывать сопротивление 100 кОм каждое, третье показывает 50 кОм, приводя к суммарному значению 25 кОм. Тогда обнаружение будет успешным, даже несмотря на то, что PD и PSE могут предполагать неправильное число подключенных устройств на основании соответствующих последовательностей. В случае, когда предположительно обнаруженное или определенное число параллельных устройств не имеет никаких последствий, описанная выше ситуация «горячего подключения» не вызывает беспокойства. Тем не менее, если существует желание получения также, без дополнительной связи или подобного, числа устройств, подключенных параллельно с линией питания, то после успешного связывания, такое связывание может быть отменено и все вовлеченные устройства будут выполнять переуставку и перезапускать их изменение характеристики синхронным образом, обеспечивая тогда определение на основании, например, курса использованной последовательности.
В другом аспекте настоящего изобретения представляется оборудование-источник питания, выполненное с возможностью связывания с одним или более устройствами для обеспечения параллельной подачи питания в соответствии с изобретением через линию питания, содержащее блок подсчета для подсчета числа неуспешных попыток связывания между оборудованием-источником питания и одним или более питаемыми устройствами, и блок определения для определения числа питаемых устройств, подключенных параллельно с линией питания и связанных с оборудованием-источником питания, в случае успешного связывания между оборудованием-источником питания и упомянутыми одним или более питаемыми устройствами, на основании подсчитанного числа, при этом оборудование-источник питания выполнено с возможностью учета определенного числа при подаче питания упомянутому одному или более питаемым устройствам.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения представляется компьютерная программа или продукт программного обеспечения для управления устройством для обеспечения параллельной подачи питания, при этом продукт программного обеспечения содержит средство программного кода для предписания питаемому устройству в соответствии с изобретением выполнять этапы способа в соответствии с изобретением, когда продукт программного обеспечения выполняется на питаемом устройстве.
В еще одном дополнительном аспекте настоящего изобретения представляется компьютерная программа или продукт программного обеспечения для управления подачей питания от оборудования-источника питания к одному или более питаемым устройствам через линию питания, при этом продукт программного обеспечения содержит средство кода для предписания оборудованию-источнику питания выполнять этапы подсчета числа неуспешных попыток связывания между оборудованием-источником питания и упомянутыми одним или более питаемыми устройствами, определения числа питаемых устройств, подключенных параллельно с линией питания и связанных с оборудованием-источником питания, в случае успешного связывания между оборудованием-источником питания и одним или более питаемыми устройствами, на основании подсчитанного числа, и с учетом определенного числа при подаче питания упомянутому одному или более питаемым устройствам, когда продукт программного обеспечения выполняется на оборудовании-источнике питания.
Следует понимать, что питаемое устройство по п. 1 формулы изобретения, оборудование-источник питания по п. 11 формулы изобретения, способ по п. 12 формулы изобретения и компьютерные программы по пп. 14 и 15 формулы изобретения имеют сходные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, которые определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может быть любым сочетанием зависимых пиктов формулы изобретения или вышеприведенных вариантов осуществления с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описываемые далее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На следующих чертежах:
Фиг. 1 показывает обычную систему освещения PoE со звездообразной кабельной структурой,
Фиг. 2 показывает систему освещения PoE, включающую в себя варианты осуществления изобретения,
Фиг. 3 показывает питаемое устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения,
Фиг. 4 показывает питаемые устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения,
Фиг. 5 показывает компоновку, включающую в себя оборудование-источник питания, несколько обычных питаемых устройств PoE и несколько устройств для обеспечения параллельной подачи питания в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, и
Фиг. 6 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ управления питаемым устройством в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 2 показывает систему освещения PoE, включающую в себя варианты осуществления изобретения.
Система освещения с питанием по сети Ethernet, показанная на Фиг. 2, включает в себя, подобно обычной системе освещения PoE, показанной на Фиг. 1, оборудование-источник 1 питания (PSE), снабженное соединением 4 с электросетью (даже несмотря на то, что также может быть использовано другое средство для подачи питания PSE) и соединением 5 Ethernet (которое является необязательным). Настоящее изобретение обеспечивает использование обычного PSE с питаемым устройством(ами) в соответствии с настоящим изобретением.
В противоположность ситуации, показанной на Фиг. 1, питаемые устройства 10, 11 (PD) не соединены с PSE1 звездообразным способом (т.е. каждое PD соединено с помощью предназначенной линии 3 с PSE 1), а находятся в двух цепях, каждое с использованием кабелей 3 Ethernet. Один набор PD 11 подключен посредством параллельного соединителя 12, который разветвляет линию питания. Кроме того, другой набор PD 10 подключен таким образом, что каждое PD 10 включает в себя два гнезда, где линия питания продолжается в другом гнезде.
В дополнение, на Фиг. 2 также подсоединены датчики 13 света, при этом эти датчики 13 работают обычным образом.
Как можно увидеть из Фиг. 2, особенно в сравнении с Фиг. 1, требуемые соединения кабеля обеспечивают построения цепей, где, например, датчики подсоединяются проводом к цепи со связанными светильниками. Выходная информация по числу нагрузок на PSE может быть использована для выбора пригодных уровней мощности.
Фиг. 3 показывает питаемое устройство в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Питаемое устройство (PD), показанное на Фигуре 3, содержит первый порт PoE (входящая линия питания), приемопередатчик 20 данных, блок 21 внесения поправок, блок управления, включающий в себя средство 22 сигнализации сопротивления (т.е. схему для выборочного представления сопротивления для обнаружения с помощью PSE в качестве примера интерфейса для представления полного сопротивления) для сигнализации сопротивлений на PSE и контроллер 23, включающий в себя схему для управления средством 22 сигнализации сопротивления для передачи сигнала сопротивлений на PSE (также функционирующего в качестве датчика для распознавания попыток обнаружения с помощью PSE), PoE-контроллер 25, обрабатывающий классификацию и поток мощности к нагрузке, и нагрузку для потребления питания (например, источника света, датчик, шлюз данных, интерфейс пользователя, …).
Приемопередатчик 20 данных индуктивно соединен с проводами внутренних линий, подключенных к линии питания, которые предоставляются блоку 21 внесения поправок. На расстоянии от блока 21 внесения поправок предоставляется схема средства 22 сигнализации сопротивления, которая связана с контроллером 23. PoE-контроллер предусмотрен между линиями и нагрузкой 25.
Средство сигнализации сопротивления является лишь примером структуры, разработанной для представления требуемого полного сопротивления. В частности, изобретение не ограничивается показанным «блоком пошагового изменения R» и любая функциональность не должна быть основана на переключателях и резисторах. Также может быть использовано другое средство, если полное сопротивление изменяется при регулировке сопротивления, такое как управляемый сток тока.
Приемопередатчик 20 данных является необязательным для изобретения и требуется только в случае, когда требуется полная связь для передачи данных.
Блок 21 внесения поправок является необязательным для изобретения, и требуется в случае обеспечения полной гибкости по входной полярности. При использовании изобретения в системе с заданной полярностью и/или используемыми парами, также может быть достаточно более простого блока внесения поправок или он вовсе не нужен.
PoE-контроллер 24 является необязательным для изобретения. Классификация также может обрабатываться, например, дополнительными заданными точками в средстве 22 сигнализации сопротивления, тогда как управление потоком мощности также может быть осуществлено самой нагрузкой 25.
Следует отметить, что нагрузка 25 не обязательно должна быть внутренней для питаемого устройства 11, поскольку питаемое устройство в соответствии с настоящим изобретением также может предоставлять питание другому объекту.
Фиг. 4 показывает питаемые устройства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Два питаемых устройства 10 (PD), подключенных к PSE (не показано), показаны на Фиг. 4. Эти PD 10 отличаются от первого варианта осуществления, показанного на Фиг. 3, тем, что они имеют два порта, обеспечивающие их шлейфовое подключение без специальной разводки кабеля.
Каждое PD 10 содержит первый порт PoE, второй порт PoE, схему для переадресации питания от первого ко второму порту, Т-переключатель 26 или концентратор данных для связи для передачи данных, блок 21 внесения поправок, блок управления, включающий в себя средство 22 сигнализации сопротивления (т.е. схему для выборочного представления сопротивления для обнаружения с помощью PSE) для сигнализации сопротивлений на PSE и контроллер 23, включающий в себя схему для управления средством 22 сигнализации сопротивления для передачи сигнала сопротивления на PSE (точно как в варианте осуществления по Фиг. 3), PoE-контроллер 25, обрабатывающий классификацию и поток питания в нагрузке, и нагрузку для потребления мощности.
Ключевым отличием между питаемым устройством 10 по настоящему варианту осуществления в сравнении с устройством по варианту осуществления, показанному на Фиг. 3, является то, что PD 10 имеет такой второй порт, что другие питаемые устройства могут быть непосредственно соединены с PD 10. Это в особенности полезно для подключения модуля расширения (для увеличения светоотдачи или функциональности) с первым PD в линию.
Замечания, предоставленные выше в отношении блока 21 внесения поправок, PoE-контроллера 24 и нагрузки 25 также применяются здесь. Подобно приемопередатчику данных, Т-переключатель или концентратор 26 данных является необязательным, для случая, когда требуется полная связь для передачи данных.
Фиг. 5 показывает компоновку, включающую в себя оборудование-источник питания, несколько обычных питаемых устройств PoE и несколько устройств для обеспечения параллельной подачи питания в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.
Как показано на Фиг. 5, два устройства 30 для обеспечения параллельной подачи питания связаны через Т-Ветвь 12 с одним и тем же портом оборудования-источника 1 питания. Два обычных питаемых устройства 2 связаны с одним из упомянутых двух устройств 30, в то время как два дополнительных обычных питаемых устройства 2 связаны с упомянутым другим из двух устройств 30.
Обычные питаемые устройства 2 имеют внутреннее сопротивление 25 кОм в соответствии со стандартом питания по сети Ethernet, и оборудование-источник 1 питания проверяет, чтобы такое сопротивление было подключено к его портам, также в соответствии с PoE.
Устройства 30 в данном примерном варианте осуществления предоставлены для подключения суммарно до 4 питаемых устройств 2 параллельно с портом оборудования-источника питания, и соответственно блок 31 уставки характеристики имеет четыре разных уставки, соответствующие случаям, когда либо одна, либо две ветви (устройства для параллельной подачи питания) предоставлены параллельно, и случаям, когда одно или два питаемых устройства подключены к устройству для параллельной подачи питания. В соответствии с формулой i×25кОм-25кОм/j, обсужденной выше, соответствующими значениями сопротивления являются 0 Ом, 12,5 кОм, 25 кОм и 37,5 кОм, при этом эти сопротивления предоставляются блоком 31 уставки характеристики в одном из проводов линии питания.
Каждое из устройств 30 снабжено датчиком 32 и контроллером 33, при этом датчик 32 выполнен с возможностью оповещения контроллера 33 касательно подачи напряжения обнаружения и/или тока обнаружения оборудованием-источником 1 питания. В случае, когда обнаружение является неуспешным, контроллер 33 выдает инструкцию блоку 31 уставки характеристики осуществить замену на следующую характеристику, при этом эти этапы повторяются до тех пор, пока в конечном счете обнаружение не будет успешным. В иллюстрируемом случае оборудование-источник 1 питания обнаруживает общее сопротивление 25 кОм в случае, когда блоки 31 уставки характеристики, каждый, предоставляют сопротивление 37,5 кОм в дополнение к сопротивлению, которое уже предоставлено питаемыми устройствами.
Следует отметить, что изобретение не ограничивается случаями, когда число питаемых устройств, связанных с другими устройствами для обеспечения параллельной подачи питания является точно таким же, хотя такие случаи имеют преимущество в том, что все устройства для обеспечения параллельной подачи питания могут использовать одну и ту же последовательность и будут в конечном счете достигать общей правильной уставки для значения характеристики.
Фиг. 6 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ управления питаемого устройства в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Во время обнаружения некоторое напряжение подается с помощью PSE между некоторыми парами кабеля Ethernet. Пригодная нагрузка (выполненная с возможностью и разработанная для приема питания через порт Ethernet) может нагружать это напряжение сопротивлением 25 кОм. PSE обнаруживает эту нагрузку и продолжает последовательность классификации и подачи питания. Если обнаруживается сопротивление, значительно отличающееся от 25 кОм, PSE предполагает, что нагрузка не совместима с PoE на этом порту, не продолжает последовательность классификации и подачи питания и может снова осуществить опрос через некоторое время. Данная процедура разработана таким образом, что нагрузки, не совместимые с PoE, не подвергаются воздействию вредных напряжений, и что PoE-совместимая нагрузка обнаруживается, даже если они подключаются к PSE во время работы (горячее подключение).
Нижеследующее обсуждение сфокусировано на множителях стандартного сопротивления 25 кОм в качестве примеров измененного полного сопротивления, при этом следует понимать, что здесь также применяются допуски, предусматриваемые стандартом.
Процесс, проиллюстрированный на Фиг. 6, начинается с питаемого устройства (см. выше) в выключенном состоянии или состоянии ожидания (этап 51 начала). После «пробуждения» сначала происходит переуставка первого множителя n (этап 52 переуставки). PSE начинает обнаружение подсоединенного питаемого устройства на этапе 53 обнаружения так, что питаемое устройство принимает напряжение обнаружения (этап 54 приема). Контроллер питаемого устройства производит уставку (или изменяет) интерфейс для представления полного сопротивления (или сопротивления в этом случае) в значение стандартного значения (как правило 25 кОм), умноженного на множитель n.
Как правило, первым значением у n, на которое должна быть выполнена уставка (т.е. начальное значение), будет «1», так что питаемое устройство изначально выглядит как обычное питаемое устройство с сопротивлением 25 кОм (этап 55 представления).
Если представленное результирующее или общее сопротивление является корректным, PSE продолжает классификацию (этап 56 продолжения) и либо дальнейшая точка уставки в интерфейсе, либо характеристики PoE-контроллера могут быть использованы для классификации. После этого PSE будет, после процедуры классификации и согласования (этап 58 классификации и согласования), подавать полное напряжение (до 56 В) на PD, которое может быть переадресовано на нагрузку на этапе 59 работы, что в конечном счете приводит обратно к этапу 51 начала (например, после выключения питания).
В некоторый момент после классификации питаемое устройство может подтверждать из уставки «n» число параллельных устройств, подключенных к линии питания (этап 57 подтверждения), и эта информация может быть использована для согласования питания.
В случае, когда PD является единственным PD, подключенным к этому каналу PSE, процесс, как видно со стороны PSE, соответствует обычной ситуации и в таком случае специальные признаки изобретения извне кажутся неиспользуемыми.
В случае, когда с помощью PSE обнаружено, что представленное результирующее или общее сопротивление некорректно, процесс продолжается другой ветвью блок-схемы.
Предполагая ситуацию двух питаемых устройств, подключенных параллельно, на этапе 55 представления, вновь каждое PD может сигнализировать просто 25 кОм (n=1) на PSE. При наличии этих двух сопротивлений параллельно, суммарное сопротивление будет составлять 12,5 кОм, что значительно отличается от ожидаемого значения; следовательно, PSE завершит этот цикл и вновь попытается позже (этап 60 завершения). На следующем этапе 61 распознавания питаемые устройства обращают внимание на тот факт, что произошел (первый) неуспешный цикл обнаружения (при уставке резистора в этом случае 25 кОм) и сохраняют это. Затем, на этапе 62 изменения, множитель n меняется на новое значение (не обязательно увеличенное только на 1), за которым следует этап 62 обработки для обработки возможных лимитов времени, ошибок или ситуаций переуставки, после которого процесс возвращается к этапу 53 обнаружения (с помощью PSE).
После следующего цикла обнаружения, каждое из обоих PD применяет сопротивление 50 кОм к порту ввода. При двух параллельных PD это будет приводить к суммарным 25 кОм, передавая сигнал о пригодной нагрузке на PSE, которое затем будет продолжать процедурой классификации (этап 56).
В случае, когда три PD подключены параллельно, второй цикл также не приведет к 25 кОм, следовательно он будет завершен (следуя линии этапов 60, 61, 62, 63), информация вновь сохраняется в PD, которое затем переключится на следующее значение множителя и будет представлять 3×25 кОм=75 кОм каждое во время третьего процесса обнаружения.
Процесс применения первого множителя 25 кОм, обнаружения неуспешного цикла обнаружения, изменения множителя и применение второго множителя 25 кОм будет повторяться до тех пор, пока не будет применен максимальный множитель (соответствующий максимальному числу разрешенных параллельных PD). Если это достигнуто, PD будет выполнять переуставку последовательности, переключаться на другую последовательность, инициировать время паузы или предпринимать сходные действия.
Как только PD обнаружило или было проинформировано о несовместимых с PoE нагрузках на той же самой шине, оно сигнализирует это на PSE, например, с помощью выбора низкого значения сопротивления во время следующего цикла обнаружения, так что 25 кОм не может быть достигнуто, независимо от уставки в любых параллельных PD на той же самой шине.
В случае, когда требуется непосредственно закончить доставку питания, PD может перегружать PSE, вызывая разъединение, и применять низкое сопротивление во время следующего и любых последующих циклов обнаружения до тех пор, пока ошибочная ситуация не будет разрешена.
Проблема, которая может возникнуть, состоит в том, что несколько PD являются несинхронизированными. Это может случаться, если часть шлейфового соединения подключается во время фазы обнаружения PD, которые уже подключены. Если не принять меры, такая ситуация может вызывать то, что PD никогда не достигают суммарной 25 кОм сигнатуры обнаружения.
Решение данной проблемы состоит в следующем:
- Задается максимальное число попыток обнаружения (или максимальный период времени).
- Если PD достигает этого максимума, оно будет соединять низкое полное сопротивление по линиям PoE.
- Другие PD могут обратить внимание на то, что механизм обнаружения останавливается на определенном значении времени, и выполняют переуставку своих машин состояний.
- PD, которое первым достигло максимума, будет разъединять низкое полное сопротивление и также выполнять переуставку своей собственной машины состояний.
- Процедура обнаружения возобновляется и теперь все соединенные устройства находятся в одинаковом состоянии переуставки и, следовательно, будут успешно обнаруживаться после соответствующего числа попыток.
Информация о этапах (или множителе) также может быть индикатором числа параллельных устройств на шине. Если, например, множитель увеличивается только на 1 для каждой попытки и третий цикл обнаружения является успешным, каждое из PD знает, что присутствует два других сходных PD параллельно. Это очень ценная информация и может быть использована для ограничения собственного потребления питания, так как все три нагрузки будут вынуждены совместно использовать общий запас мощности PSE на этом канале.
Информация о числе параллельных устройств во время классификации может быть захвачена (записана) и использована PD, например, во время процедуры классификации, где лампа может сигнализировать свой собственный класс мощности, что другие, параллельные PD также могут сигнализировать свой собственный класс мощности.
Точно подобно PD, PSE может отслеживать (подсчитывать) неуспешные попытки обнаружения и также захватывать точно такую же информацию. Эта информация может быть переадресована системе администрирования освещения, но также использована внутренним образом, например, для подсчета более высокого запаса мощности на том порту, или для применения других (отсутствующих) лимитов обнаружения ошибки для связи для передачи данных по тому каналу.
PD в соответствии с изобретением может иметь возможность измерения полного сопротивления, представляемого другими устройствами на линию питания, например, при контроле напряжения/тока на обоих портах PoE и непосредственно перескакивая на полное сопротивление, которое потребуется. В случае присутствия элементов развязывания, это позволит каждому PD понимать свою позицию в цепи и это может дополнительно сократить время идентификации.
Питаемое устройство по настоящему изобретению может само быть скорее активным параллельным соединителем, устройством интерфейса цепи, экранирующим соединенное устаревшее PD от циклов согласования, и обрабатывать их самостоятельно до тех пор, пока не будет предоставлено питание, и затем представлять доступное питание прикрепленному устаревшему устройству PoE, которое не осведомлено о механизме запараллеливания, описанном здесь.
В варианте осуществления изобретения предлагается оборудовать каждый узел интерфейсом PD, который может сигнализировать множители стандартно заданной единицы нагрузки (25 кОм с допусками) во время процесса обнаружения и увеличивать нагрузку во время последовательности попыток обнаружения. Таким образом, несколько узлов могут совместно использовать один вывод PSE и определять число соседних нагрузок. В то же самое время, каждый узел будет предлагать полную функциональность во время «нормальной» автономной электропроводки. Эта концепция подачи питания может быть объединена с полными или ограниченными возможностями связи для передачи данных.
Другими словами, изобретение в предпочтительном варианте осуществления предусматривает оборудование узла контроллером Питаемого Устройства (PD), который выполнен с возможностью предоставления корректного полного сопротивления во время обнаружения в PSE, даже если другие нагрузки соединены параллельно с тем же самым выводом PSE.
С точки зрения электропроводки, каждый узел может иметь два гнезда Ethernet. Одно гнездо работает в качестве порта ввода и одно в качестве порта вывода, при этом также возможно реверсировать назначение ввода и вывода. В качестве альтернативы (т.е. для узлов, которые должны питаться только через PoE, но не требуется связь для передачи данных через нормальный протокол Ethernet), функциональность доставки одного вывода PSE нескольким вводам PD может быть решена с помощью особого способа прокладки кабеля или электропроводки. В отличие от классических разделителей и кабелей-разветвителей, которые обычно используются чтобы разделять 4 пары одного порта Ethernet на два раза по 2 пары, может быть выполнено простое параллельное соединение двух портов вывода по отношению к одному порту вывода, следовательно, это можно рассматривать как Пассивный Параллельный Соединитель (PPC, без Т-Переключателя для данных) или Активный Параллельный Соединитель (APC, с Т-Переключателем для данных). Дополнительно в качестве альтернативы, может быть использовано особое средство распределения, где пассивная переадресация питания и Т-Переключатель для данных реализуются вне PD. Примером такой компоновки может быть конкретный кабель-разветвитель совместно с дополнительным оборудованием, которое обрабатывает характеристики, относящиеся к интерфейсу, датчику и контроллеру и переадресует данные (если требуется) и мощность питаемому устройству, подсоединенному далее по потоку (которое даже может быть обычным питаемым устройством, если дополнительное оборудование «изолирует» обычное питаемое устройство от обнаружения с помощью PSE. Конкретное преимущество изобретения состоит в том, что изобретательская схема заботится о соблюдении правил согласования, используемых для PoE, и в тоже самое время захватывает информацию о числе нагрузок, подключенных к тому выводу PSE.
Один аспект настоящего изобретения предусматривает интерфейс PD, который выполнен с возможностью сигнализации множителей единичной нагрузки PoE (25 кОм) во время процесса обнаружения, включая состояние бесконечного сопротивления. Может быть предусмотрено, что множитель увеличивается (1, 2, 3, 4 и т.д.) во время каждой попытки обнаружения, при этом также может быть использована любая другая последовательность (например, 1, 5, 3, 7, 6, …). Также может быть применено (квази)непрерывное увеличение или уменьшение. Следует отметить, что допуски (+/-x%) могут быть применены к номинальному значению в 25 кОм, в частности, поскольку PoE также обеспечивает возможность таких допусков. Использование множителей единичной нагрузки может быть ограничено, в то время как также дополнительно может быть предоставлено состояние нет-нагрузки (с бесконечным сопротивлением).
В предпочтительных примерах изобретения обеспечивается одно или более из следующего: захватывается информация о назначенном в настоящий момент значении множителя, последовательность перезапускается после обнаружения условия переуставки, условие переуставки сигнализируется некоторым образом, который может быть обнаружен другими нагрузками на совместно используемом выводе PSE, обнаруживается ошибка (неправильная электропроводка, присутствие не PoE-нагрузок), ошибка сигнализируется в PSE.
В некоторой степени, признаки, обсуждаемые в настоящей заявке, также могут быть реализованы в пассивном или активном параллельном соединителе PPC или APC, а не в питаемом устройстве. В качестве примера, может быть реализовано обнаружение ошибки и обработка несовместимых нагрузок. Например, полное сопротивление PD может быть изменено внутри PD, в то время как обнаружение несовместимых нагрузок и обработка ошибки выполняется внешним образом, например, в PPC или APC.
В самом широком плане питаемое устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть задано в качестве питаемого устройства PoE с регулируемым режимом во время обнаружения. Предпочтительно, режим зависит от истории обнаружения. Кроме того, может случиться так, что сопротивление обнаружения может быть изменено, в частности, когда сопротивление увеличивается в соответствии с предварительно заданной последовательностью. Конечно, циклы обнаружения до идентификации могут быть подсчитаны, чтобы давать число параллельных PD.
Также предусмотрено, что PSE записывает идентификационные полные сопротивления при неуспешной идентификации PD, чтобы определить применение настоящего изобретения и подсчитать число PD.
Несмотря на то, что изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеупомянутом описании, такая иллюстрация и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Другие вариации к раскрытым вариантам осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а формы единственного числа не исключают множества.
Единственный процессор, устройство или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Лишь тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использовано с преимуществом.
Операции, подобные проверке присутствия напряжения обнаружения или тока обнаружения и управлению представляемым полным сопротивлением, могут быть реализованы в качестве средства программного кода компьютерной программы и/или в качестве предназначенного аппаратного обеспечения.
Компьютерная программа может быть сохранена на и/или распространяться на пригодном носителе информации, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель информации, поставляемый совместно с или как часть другого аппаратного обеспечения, но также может распространяться в других формах, таких как через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.
Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.