微型机电集成控制系统技术方案

一种集成机电控制设备（１６）具有一个用于与中央计算机系统（１２）或计算机组进行通信以便对控制网络进行分布式和可重新设定的开发的接口（１４）。这里所述的控制单元可以包括多个微电子设备（４０），该多个微电子设备（４０）包括在一个芯片上形成的微型机械传感器、例如压力传感器（１０２）和温度传感器（９０和１０４），该芯片包括一个能够在中央计算系统的控制下有选择地设定各个传感器元件的电路。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制系统，特别涉及能够监视一个过程或系统的工作状态的控制系统。
技术介绍
现在，很多公司开发并销售用于监视和控制复杂系统、例如化工厂、装配线以及传输网络等的控制系统。这些控制系统依赖于复杂的数据处理设备，该数据处理设备与多个传感器和仪器相连，这些传感器和仪器在产生关于系统工作状态的有用信息的位置上耦合进被监视的系统。因此，典型的控制系统将采用一个中央数据处理器来与多个不同的传感器、例如压力传感器、转速计和温度传感器进行通信。每个传感器被定位以便在控制下采集关于系统或过程的信息，其中该控制使得数据处理器调整该过程并达到一个所希望的工作条件。虽然这些控制系统可以很好地工作，但它们可能是相当复杂和昂贵的。复杂和昂贵的一个原因是在数据处理系统和连接进被监视的系统中的不同传感器和仪器之间的接口。通常，每种类型的传感器、例如温度计或转速计具有一个必须连接到数据处理器的专用或定制接口。该接口有时包括已经为控制系统中的每个传感器和仪器定制写入的软件设备驱动程序。因此，控制系统必须是用户适应的，以操作这些不同的传感器。另外，每种类型的传感器或仪器可以具有不同类型的硬件接口，例如并行、串行或总线接口。这需要一个定制接口硬件来将传感器连接到数据处理设备。因此，需要一种控制系统，其中，数据处理器可以容易地并高效地与连接到被控制的系统的传感器和仪器相集成。此外，已经为大规模机械、机电或处理系统开发了控制系统和闭环控制系统。随着微观机械和随后的“机械电子学”、即微观机械和微电子学的结合的出现，需要用于这些设备的规模的控制系统。专利技术概述本专利技术的系统和方法包括可以与在受控系统中使用的传感器、马达、阀门或其他设备直接相连的集成控制仪器。这些微型机电集成控制系统(MEMICS)提供了一种用于系统和设备、包括用于微电子、微型机械或微化学处理的微系统的开环或闭环控制的结构。这些设备包含允许计算机或操作员对多个微系统和微传感器进行(开环)控制监督的部件和过程。此外，每个集成控制单元可以控制或监视多个控制设备和传感器，并为这多个设备提供到数据处理系统的标准化接口。这允许实现数据和指令在数据处理系统和控制设备和传感器之间的高效传输。更具体地，将本专利技术理解为包括用于控制一个系统的装置，包括用于通过一个数据网络来传输表示数据和命令信号的数据包的数据接口、与数据接口相连的用于处理数据包以便与数据处理器交换数据和命令信号的通信管理器，其中，每个数据包根据适合于通过数据网络传输的预定格式来组织数据和命令信号，还包括一个适于处理数据和命令信号以便产生用于有选择地设定与受控系统相连的设备的工作特性的控制信号的设备管理器。在一个实施例中，该设备包括与设备管理器进行通信连接的传感器。在另一个实施例中，该设备包括与设备管理器进行通信连接的传动器。在又一个实施例中，该设备被保持在一个包含传感器、设备管理器、通信管理器和数据接口的外壳内。这些元件中的每一个都可以保持在该外壳内，以使得传动器和传感器与设备管理器和通信接口一起保留在该外壳内。在一个实施例中，该设备还包括一个多路接口，用于允许设备管理器监视和控制与受控系统相连的多个设备。在一个可选实施例中，系统包括一个加密处理器，用于加密和解密通过数据网络传输的数据信号和命令信号。在又一个实施例中，该装置包括一个用于连接到允许用户监视和调整设备的操作的系统监视器的接口，还包括一个用于维持在系统内的时间测量的系统时钟。在又一个实施例中，可以将本专利技术理解为一个用于监视受控系统的特性的集成控制设备。集成控制设备可以包括一个适于可移动和可更换地安装在受控系统附近或邻近的外壳。该外壳可以包含用于传送代表数据和命令信号的数据包的数据接口、通信管理器、以及设备管理器，其中设备管理器响应数据和命令信号，能够控制和监视一个监视受控系统的工作状态特性的传感器。在又一个实施例中，可以将本专利技术理解为一个用于监视受控系统的半导体设备。该半导体设备可以包括具有形成在其上的多个电路的衬底。这些电路可以包括一个通信管理器，用于处理具有数据和命令信号的数据包，其中，每个数据包根据适合于通过数据网络传输的预定格式组织数据和命令信号。这些电路还可以包括一个适于处理数据和命令信号以产生用于操作与受控系统相连的设备的控制信号的设备管理器、一个能够监视受控系统的特性的传感器、以及一个能够调节受控系统的工作参数的传动器，从而由设备管理器处理从数据处理器传送的命令信号，以控制传感器和传动器执行所选择的操作。在一个实施例中，半导体设备可以包括包含倾斜传感器、温度传感器、压力传感器、加速度计、陀螺仪、光探测器、麦克风、以及包括多个类似传感器、例如多个压力变换器的任何组合的传感器。同样，半导体设备可以包括多种不同类型的传动器，包括马达、泵、阀门、数据端口和I/O线及其任何组合，包括提供多个同样类型的传动器元件、例如多个不同的马达或泵的组合。在又一个实施例中，为了在监视受控系统的设备和数据处理器之间提供复杂通信，集成电路可以包括一个通信管理器，用来产生一个识别与该数据包相联系的受控系统的ID信号或用于存储ID信号的字段。同样，通信管理器可以包括一个用于产生设备ID信号的设备ID发生器，该设备ID信号适合于识别正产生携带该设备ID信号的特定数据包的设备。以这种方式，单个数据处理器可以操作多个不同的过程，每个过程监听与一个或一组特定受控系统相联系的数据包。此外，数据处理器以及系统的其他元件可以从该数据包识别正产生表示受控系统的工作状态的特性的信息的特定设备。这对于那些每个设备包括到通过射频信号交换数据信号的射频传输系统的接口的情况特别有用。这可以允许一个收发器与多个不同设备进行通信，以便了解哪个设备正在产生哪一组信息。在又一个方面，可以将本专利技术理解为监视和调整受控系统的工作状态的控制系统。该控制系统可以包括一个类型为能够处理表示受控系统的工作状态的至少一个特性的信息、以及能够产生表示用于设定传感器设备的操作的指令的命令信号的数据处理器。该系统还可以包括一个与数据处理器相连的、类型为适合于传送信息信号的数据网络，以及多个传感器设备，其中每个传感器设备与受控系统相连，用于监视系统的工作状态的特性，每个传感器设备包括一个通信管理器、一个设备管理器以及一个能够监视受控系统的特性的传感器。在这些系统中，由数据处理器产生并通过数据网络传送的命令信号可以由多个传感器设备接收，用于将每个传感器设备设定为以特定方式工作。因此，可以提供一个控制系统，其中，多个同类或类似的传感器设备位于受控系统的不同位置上，并根据数据处理器的需要进行设定，以提供表示受控系统的工作状态的特性的信息。在又一个方面，可以将本专利技术理解为用于控制一个系统的过程，其中该系统具有一个工作状态并具有至少一个表示工作状态的特性。这些过程可以包括提供类型为能够处理表示受控系统的工作状态的至少一个特性的信息以及能够产生表示用于设定传感器设备的操作的指令的命令信号的数据处理器，提供与数据处理器相连的、类型为适合于传送信息信号的数据网络，以及，将传感器设备连接到受控系统，用于监视操作系统的特性，其中系统具有一个通信管理器、一个能够监视系统特性的传感器、以及一个适于处理来自数据处理器的控制传感器的操作的数据和命令信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制一个系统的装置，包括：一个数据接口，用于在一个数据网络上传输表示数据和命令信号的数据包，一个通信管理器，与所述数据接口相连，用于处理所述数据包以便与一个数据处理器交换所述数据和命令信号，其中，每个所述数据包根据适合于在所 述数据网络上传输的预定格式来组织所述数据和命令信号，以及一个设备管理器，适于处理所述数据和命令信号，以产生用于有选择地设定与受控系统相连的设备的工作特性的控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡A德斯赫雷弗，
申请(专利权)人：斯特凡A德斯赫雷弗，
类型：发明
国别省市：US[美国]