电压检测系统和方法技术方案

一种感测设备用于感测远程设备的操作电压。通信接口通过通信总线接收来自远程设备的通信信号。数据采样器在由感测设备定义的预定的一组定时时刻获取通信信号的数据读数。根据数据读数获得数据度量(例如高占空比态和低占空比态)，并基于电压与数据度量之间的关系，根据该数据度量获得远程设备的操作电压。本发明专利技术基于检测由电压变化引起的定时变化。特别地，通信信号的上升沿和下降沿的斜率受电压电平的影响，而这进而影响高态(1)和低态(0)的定时。

Voltage detection system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压检测系统和方法
本专利技术涉及例如用于电子电路的电压检测，并且特别地涉及在不需要本地电压传感器的情况下远程地电压检测。
技术介绍
电路的电源电压的电压电平是系统健康的关键因素，例如对于数字照明系统和其他智能系统。电压波动将影响数字系统的性能，还将影响诸如半导体和电容器的组件的寿命。因此，电压监控功能在智能系统中越来越流行。当前，最典型的解决方案是在电路中提供特定的电压测量模块，并将测量数据传输到控制系统。由于使用了特定的电路设计，因此该解决方案具有良好的性能。测量模块可以基于模拟或数字电压表。数字电压表广泛地用于智能系统和应用中。例如，它基于集成模数转换器，因此必须使用专用的IC和外围电路。由于硬件的复杂性，该解决方案具有成本和可靠性方面的担忧。此外，当电压测量模块需要设置在诸如紧凑型灯具的小形状因子的系统中时，其封装尺寸，也将是一个问题。因此，需要一种简单、低成本并且灵活的用于测量组件电压的解决方案。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据本专利技术的第一方面的示例提供一种用于感测远程设备的操作电压的电压感测设备，包括：通信接口，其用于通过通信总线接收来自远程设备的通信信号；定时器；数据采样器，其用于在由定时器定义的一组定时时刻来获取通信信号的数据读数；和处理器，其适于根据数据读数确定数据度量，并基于操作电压与数据度量之间的关系，根据数据度量确定远程设备的操作电压。该电压感测设备使得能够通过分析来自设备的通信信号来确定设备的电压。该通信信号不需要针对与电压感测设备的通信而被专门生成，而是可以是针对网络系统内的正常操作而生成的信号。因此电压感测设备可以简单地监听现有的通信。本专利技术基于检测由电压变化引起的定时变化。特别地，通信信号的上升沿和下降沿的斜率受电压电平的影响，而这进而影响1和0的定时。数据度量是取决于该定时的测量。通信接口例如是仅用于接收通信信号的单向接口。通过具有仅监听的电压感测设备，不需要更改通过通信总线进行通信的现有设备。该设备可以适于在远程设备的一个或多个已知操作电压下执行校准过程。这可以包含：在处于电压感测设备进行处理所期望的电压时，提供合适的通信信号。处理器可以适于通过将所确定的数据度量应用于所存储的表示远程设备的操作电压-数据度量特性的函数或查找表来确定操作电压。数据度量以该方式转换为电压值。功能或查找表例如由校准过程配置，还要考虑与远程设备有关的制造商信息。处理器可以适于对数据读数进行过滤，使得根据数据读数得出数据度量，该数据读数均涉及：通信信号的01转换或10转换(或者数据读数可以用于01转换或10转换)。以该方式，可以确保用于生成数据度量的数据读数来自具有相等数目的1和0的数据序列。这提供了一种标准化形式。数据度量例如包括通信信号的1值和0值的占空比。例如慢的上升时间和慢的下降时间可以(对于反相栅极)延长通信信号的1的阶段并缩短通信信号的0的阶段。因此，通过确定在特定时间的有效占空比，可以进行到操作电压的映射。定时器例如具有比通信信号的比特频率高的时钟频率，例如在时钟频率的2倍至10倍的范围内。时钟频率不需要比通信信号快很多，因此可以以低成本实现该设备。本专利技术还提供了一种用于照明系统的控制系统，包括：照明系统控制器；和如上所限定的电压感测设备。电压感测信息可以例如由照明系统控制器使用。电压可以用于检测关于远程设备的错误或健康状态，从而实现安全监控功能。为了监控的目的，电压可以被用于电压敏感组件(例如电容器)中。电压感测设备可以被集成在照明系统控制器中。本专利技术还提供一种照明系统，包括：如上所述的控制系统；和灯具组，其通过通信总线连接到控制系统。根据本专利技术另一方面的示例提供一种电压感测方法，该电压感测方法使用电压感测设备用于感测远程设备的操作电压，该电压感测方法包括：通过通信总线接收来自远程设备的通信信号；在由电压感测设备的定时器定义的一组定时时刻获取通信信号的数据读数；和根据数据读数确定数据度量，并基于操作电压和数据度量之间的关系确定远程设备的操作电压。该方法使得能够简单地通过使用已知的定时器分析通信信号来进行电压测量。该方法例如包括通过单向接口接收通信信号。这使得电压感测简单并且成本低。可以在远程设备的一个或多个已知操作电压下执行校准过程。该方法可以包括通过将所确定的数据度量应用于所存储的函数或查找表来确定操作电压，该所存储的函数或查找表表示远程设备的操作电压-数据度量特性。数据度量例如包括通信信号的1值和0值的占空比。该方法可以至少部分地可以以软件来实现。附图说明现在将参考附图详细描述本专利技术的示例，其中：图1示出了中央控制设备的网络以及一组远程负载设备。图2示出了表示微控制器通信接口的MOSFET电路。图3示出了脉冲信号的波形。图4总体上示出了影响脉冲信号定时的方式。图5示出了系统中的电压感测设备的第一示例。图6示出了系统中的电压感测设备的第二示例。图7更详细地示出了信号测量和计算单元。图8示出了定时信号以说明电压感测设备的操作。图9示出了电压感测方法；和图10示出了适合用于实现系统中使用的控制器的通用计算机体系结构。具体实施方式本专利技术提供了一种用于感测远程设备的操作电压的感测设备。通信接口通过通信总线接收来自远程设备的通信信号。数据采样器在由感测设备定义的预定的一组定时时刻获取通信信号的数据读数。根据数据读数获得数据度量(例如高占空比态和低占空比态)，并基于电压与数据度量之间的关系由该数据度量获得远程设备的操作电压。本专利技术基于检测由电压变化引起的定时变化。特别地，通信信号的上升沿和下降沿的斜率受电压电平的影响，而这进而会影响高态(1)和低态(0)的定时。图1示出了诸如分段控制器的中央控制设备1和一组远程负载设备2的常规网络。中央控制设备1通过通信接口(特别是总线7)来控制远程负载设备2并与之通信。在一个示例中，整个系统是照明系统，其中中央控制设备是主(上游)照明控制器，而远程负载设备是灯具。灯具通常从本地电源接收功率，而不是通过来自中央控制器的电缆接收功率。这样降低了材料成本，并防止因长电缆而造成的功率损耗。由于上游单元和下游单元使用不同的电源，因此下游电压对于上游侧是未知的。下游组件通常包括使用数百万个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)形成的微控制器。近似地，微控制器通信接口可以看作是具有等效电路的MOSFET电路，如图2所示。输入信号Vin通过栅极电阻器R施加到栅极，以产生栅极电压Vg。输出电压Vout出现在输出(漏极)处。栅极、源极和漏极之间存在数个寄生电容，其由输入和输出电容器Cin、Cout近似。输入电压Vin越高，使栅极电容器Cin的充电越快。因此，信号Vout的持续时间改变。栅极电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压感测设备(50)，其用于感测远程设备(2)的操作电压，所述电压感测设备(50)包括：/n通信接口(52)，其用于通过通信总线接收来自所述远程设备的通信信号；/n定时器(70)；/n数据采样器，其用于在由所述定时器(70)定义的一组定时时刻来获取通信信号的数据读数；和/n处理器，其适于根据所述数据读数确定数据度量，并基于所述操作电压与所述数据度量之间的关系，从所述数据度量中确定所述远程设备的操作电压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 EP 17188858.9;20170628 CN PCT/CN2017/09051.一种电压感测设备(50)，其用于感测远程设备(2)的操作电压，所述电压感测设备(50)包括：
通信接口(52)，其用于通过通信总线接收来自所述远程设备的通信信号；
定时器(70)；
数据采样器，其用于在由所述定时器(70)定义的一组定时时刻来获取通信信号的数据读数；和
处理器，其适于根据所述数据读数确定数据度量，并基于所述操作电压与所述数据度量之间的关系，从所述数据度量中确定所述远程设备的操作电压。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述通信接口(52)是仅用于接收所述通信信号的单向接口。


3.根据权利要求2所述的设备，其适于在所述远程设备的一个或多个已知操作电压下执行校准过程。


4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理器(76)适于通过将所确定的所述数据度量应用于所存储的函数或查找表来确定操作电压，所述函数或所述查找表表示所述远程设备的操作电压-数据度量特性。


5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述处理器(76)适于对所述数据读数进行过滤，使得从数据读数得出所述数据度量，所述数据读数均涉及所述通信信号的以下项：
01转换；或
10转换；或
10转换和01转换之一。


6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述数据度量包括所述通信信号的1值和0值的占空比。


7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述定时器(70...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL