專(zhuān)利名稱(chēng)：提供功率、引導(dǎo)模擬測(cè)量和通信信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電子設(shè)備，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在兩個(gè)電子設(shè)備之間只使用單對(duì)導(dǎo)線提供功率、引導(dǎo)模擬測(cè)量信號(hào)和引導(dǎo)通信信號(hào)的新技術(shù)。
背景技術(shù)：
迄今為止，還不存在在單對(duì)導(dǎo)線上提供功率、引導(dǎo)測(cè)量信號(hào)和引導(dǎo)通信信號(hào)的已知技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于在兩個(gè)電子設(shè)備之間在單對(duì)導(dǎo)線上提供功率、并由此引導(dǎo)測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的新技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一電子設(shè)備通過(guò)兩條導(dǎo)線電連接到第二電子設(shè)備。第一電子設(shè)備通過(guò)兩條導(dǎo)線向第二電子設(shè)備供應(yīng)功率。模擬測(cè)量信號(hào)可以從第二電子設(shè)備被發(fā)送到第一電子設(shè)備。為此，第二電子設(shè)備產(chǎn)生感興趣的模擬信號(hào)并且用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電流分量對(duì)其電流調(diào)制。第一電子設(shè)備解調(diào)出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的調(diào)制的電流分量以再現(xiàn)感興趣的模擬信號(hào)。
可以在第一和第二電子設(shè)備之間交換通信信號(hào)。在單向通信方案中，可以這樣來(lái)完成通信，即通過(guò)用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電壓或電流分量來(lái)電壓或電流調(diào)制數(shù)字通信信號(hào)，并且在其它設(shè)備上解調(diào)所述功率信號(hào)的電壓或電流調(diào)制的分量以恢復(fù)數(shù)字通信信號(hào)。
在雙向通信方案中，可以這樣來(lái)完成通信，即通過(guò)電壓調(diào)制出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的電壓信號(hào)以表示在設(shè)備之間的一個(gè)方向上的通信，并且通過(guò)電流調(diào)制出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電流分量以表示在設(shè)備之間的相反的方向上的通信。
所述兩條導(dǎo)線的功率、信號(hào)和通信傳輸技術(shù)可以用于例如具有傳感模擬信號(hào)的測(cè)量探頭的系統(tǒng)，所述模擬信號(hào)被上載到主機(jī)儀器上以被轉(zhuǎn)換為感興趣的測(cè)量值并被進(jìn)一步處理。測(cè)量探頭和測(cè)試儀器可以僅由兩條導(dǎo)線相連，功率、模擬測(cè)量信號(hào)和雙向通信信號(hào)在所述兩條導(dǎo)線上傳輸。


當(dāng)與附圖一起考慮時(shí)，通過(guò)參照如下詳細(xì)的描述，對(duì)本發(fā)明的更完整的認(rèn)識(shí)和本發(fā)明的很多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更清楚并且被更好地理解，附圖中相似的符號(hào)指示相同或類(lèi)似的元件，其中圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩條導(dǎo)線功率、測(cè)量和通信信號(hào)傳輸技術(shù)的系統(tǒng)的第一實(shí)施例的上層方框圖；圖2A是圖示了由根據(jù)圖1的第一系統(tǒng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的傳感器設(shè)備執(zhí)行的方法的示例實(shí)施例的操作流程圖；圖2B是圖示了由根據(jù)圖1的第一系統(tǒng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的主機(jī)設(shè)備執(zhí)行的方法的示例實(shí)施例的操作流程圖；圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩條導(dǎo)線功率、測(cè)量和通信信號(hào)傳輸技術(shù)的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的上層方框圖；圖4A是圖示了由根據(jù)圖3的第二系統(tǒng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的傳感器設(shè)備執(zhí)行的方法的示例實(shí)施例的操作流程圖；圖4B是圖示了由根據(jù)圖3的第二系統(tǒng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的主機(jī)設(shè)備執(zhí)行的方法的示例實(shí)施例的操作流程圖；圖5是經(jīng)由單對(duì)導(dǎo)線和主機(jī)設(shè)備可耦合的傳感器設(shè)備中的電子設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖6是通過(guò)單對(duì)導(dǎo)線和圖5的傳感器設(shè)備可耦合的主機(jī)設(shè)備中的電子設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；和圖7是圖示了圖6的主機(jī)設(shè)備和圖5的傳感器設(shè)備之間信號(hào)傳送的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述新的兩條導(dǎo)線功率、測(cè)量和通信信號(hào)傳輸技術(shù)。盡管本發(fā)明根據(jù)具體的說(shuō)明性的實(shí)施例來(lái)描述，但是應(yīng)該理解到這里描述的實(shí)施例只是作為例子，本發(fā)明的范圍并不因此而受到限制。
1.一般實(shí)施例現(xiàn)在詳細(xì)描述附圖，圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩條導(dǎo)線功率、測(cè)量和通信信號(hào)傳輸技術(shù)的系統(tǒng)15的上層方框圖。系統(tǒng)15包括主機(jī)設(shè)備20和傳感器設(shè)備60。傳感器設(shè)備60經(jīng)由包括第一導(dǎo)線14和第二導(dǎo)線16的單對(duì)導(dǎo)線12連接到主機(jī)設(shè)備20。
a.功率能力主機(jī)設(shè)備20包括具有第一功率源41和第二功率源42的功率模塊40。在圖示的實(shí)施例中，第一功率源41和第二功率源42分別由電源和電路接地實(shí)現(xiàn)。但是應(yīng)該意識(shí)到第一功率源41和第二功率源42可以根據(jù)其它公知的功率標(biāo)準(zhǔn)而有其它不同的實(shí)現(xiàn)。
傳感器設(shè)備60包括含有第一功率源節(jié)點(diǎn)81和第二功率源節(jié)點(diǎn)82的功率模塊80。第一功率源節(jié)點(diǎn)81和第二功率源節(jié)點(diǎn)82必須被連接到外部功率源(例如主機(jī)設(shè)備20中的第一功率源41和第二功率源42)以在傳感器設(shè)備60內(nèi)作為功率源操作。
根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)線對(duì)12的第一導(dǎo)線14在第一端電連接到位于主機(jī)設(shè)備20內(nèi)的第一功率源41，并在第二端電連接到傳感器設(shè)備60內(nèi)的第一功率源節(jié)點(diǎn)81。第二導(dǎo)線16在第一端電連接到位于主機(jī)設(shè)備20內(nèi)的第二功率源42，并在第二端電連接到傳感器設(shè)備60內(nèi)的第二功率源節(jié)點(diǎn)82。在本優(yōu)選實(shí)施例中，第一功率源41是產(chǎn)生相對(duì)于電路接地的電壓VCC的可變電源，第二功率源42是電路地。在所述容量中，單對(duì)導(dǎo)線12以電壓分量VPWR44和電流分量IPWR45向傳感器設(shè)備60提供功率PWR 43。
b.測(cè)量能力傳感器設(shè)備60包括測(cè)量信號(hào)處理模塊70，其包括測(cè)量電路72和電流調(diào)制器74。測(cè)量電路72傳感或接收AC信號(hào)71或者對(duì)AC信號(hào)71進(jìn)行其它處理。測(cè)量電路72將處理過(guò)的AC信號(hào)73傳遞到電流調(diào)制器74。電流調(diào)制器74通過(guò)在由導(dǎo)線14和16組成的環(huán)路中的DC電流上加入AC分量來(lái)對(duì)處理過(guò)的AC信號(hào)73電流調(diào)制。
主機(jī)設(shè)備20包括測(cè)量信號(hào)處理模塊30，其包括電流—電壓轉(zhuǎn)換模塊、解調(diào)器31和測(cè)量處理電路33。電流—電壓轉(zhuǎn)換模塊和解調(diào)器31接收出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的調(diào)制的電流分量44，從調(diào)制的電流分量44解調(diào)出處理過(guò)的AC信號(hào)32并且將解調(diào)出的處理過(guò)的AC信號(hào)32傳遞到測(cè)量處理電路33以進(jìn)一步處理和分析。在此所述能力中，單對(duì)導(dǎo)線12操作以將測(cè)量信號(hào)73從傳感器設(shè)備60引導(dǎo)到主機(jī)設(shè)備20。
c.通信能力在本優(yōu)選實(shí)施例中，如下完成雙向通信傳感器設(shè)備60包括通信模塊90，所述通信模塊90包括數(shù)字電路95、具有發(fā)射電路93a和接收電路93b的通信接口94。通信模塊90還包括電壓調(diào)制器97和電流解調(diào)器91。
數(shù)字電路95可以包括處理器、存儲(chǔ)器、傳感器和/或其它任何產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電路元件或設(shè)備。通信接口94包括至少用于編碼、格式化以及其它準(zhǔn)備將數(shù)字電路產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)設(shè)備20的標(biāo)準(zhǔn)電路。發(fā)射電路93a產(chǎn)生數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)編碼/格式化于其中的串行數(shù)字位流96。電壓調(diào)制器97用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的電壓分量44來(lái)電壓調(diào)制串行數(shù)字位流96。
主機(jī)設(shè)備20包括通信模塊50，所述通信模塊50包括數(shù)字電路51、具有發(fā)射電路53a和接收電路53b的通信接口52。通信模塊50還包括電壓解調(diào)器58和電流調(diào)制器55。
圖2A圖示了操作圖1的傳感器設(shè)備60的示例方法。在操作中，當(dāng)傳感器設(shè)備60將要發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)設(shè)備20時(shí)，傳感器設(shè)備60的數(shù)字電路95產(chǎn)生(步驟1)將要發(fā)送到主機(jī)20的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在通信接口94和發(fā)射電路93a的控制下，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換(步驟2)為數(shù)字位流96。電壓調(diào)制器97用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的電壓分量44來(lái)電壓調(diào)制(步驟3)數(shù)字位流96。
圖2B圖示了操作圖1的主機(jī)20的示例方法。在主機(jī)端，電壓解調(diào)器58從出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的調(diào)制的電壓分量44解調(diào)(步驟6)串行數(shù)字位流96。接收電路53b接收解調(diào)的串行數(shù)字位流59并且將其傳送到通信接口52以從位流解碼、解格式化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(步驟7)。數(shù)字電路51可以包括處理器、存儲(chǔ)器、傳感器和/或任何其它處理所恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)的電路元件或設(shè)備。
仍參照?qǐng)D2B，當(dāng)主機(jī)設(shè)備20將要發(fā)送數(shù)據(jù)到傳感器設(shè)備60時(shí)，主機(jī)電路20上的數(shù)字電路51產(chǎn)生將要發(fā)送到傳感器設(shè)備60的數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)(步驟8)。在主機(jī)通信接口52和主機(jī)發(fā)射電路53a的控制下數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)被處理、轉(zhuǎn)換并被作為串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流54發(fā)送出去(步驟9)。電流調(diào)制器55用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的電流分量45來(lái)電流調(diào)制串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流54(步驟10)。
再次參照?qǐng)D2A，在傳感器端，電流解調(diào)器91從出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的調(diào)制的電流分量45解調(diào)出串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流92。在本優(yōu)選實(shí)施例中，電流解調(diào)器91包括電流—電壓轉(zhuǎn)換器，所述電流—電壓轉(zhuǎn)換器將出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的調(diào)制的電流分量45轉(zhuǎn)換為調(diào)制的電壓信號(hào)，隨后是電壓解調(diào)器，所述電壓解調(diào)器從調(diào)制的電壓信號(hào)解調(diào)串行數(shù)字位流92。
接收電路93b接收解調(diào)的串行數(shù)字位流92并且將其傳遞到通信接口94以從位流解碼、解格式化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及恢復(fù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(步驟5)。數(shù)字電路95可以包括處理器、存儲(chǔ)器、傳感器和/或任何其它處理恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)的電路元件或設(shè)備。
在另一個(gè)實(shí)施例中，完成只從傳感器設(shè)備60到主機(jī)設(shè)備20的單向通信。在這個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)設(shè)備20上的通信模塊50中的電流調(diào)制器55和發(fā)射電路53a可以被省略，并且傳感器設(shè)備60上的通信模塊90中的電流解調(diào)器91和接收電路93b可以被省略。
在另一個(gè)實(shí)施例中，完成只從主機(jī)20到傳感器設(shè)備60的單向通信。在這個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)設(shè)備20上的通信模塊50中的電壓解調(diào)器58和接收電路53b可以被省略，并且傳感器設(shè)備60上的通信模塊90中的電壓調(diào)制器97和發(fā)射電路93a可以被省略。
在上述能力中，單對(duì)導(dǎo)線12操作以在傳感器設(shè)備60和主機(jī)設(shè)備20之間以雙向方式或以任何方向的單向通信引導(dǎo)通信信號(hào)。
圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的兩條導(dǎo)線功率、測(cè)量和通信信號(hào)傳輸技術(shù)的系統(tǒng)100的另一個(gè)實(shí)施例的上層方框圖。系統(tǒng)100包括主機(jī)設(shè)備120和傳感器設(shè)備160。傳感器設(shè)備160經(jīng)由包括第一導(dǎo)線14和第二導(dǎo)線16的單對(duì)導(dǎo)線12被連接到主機(jī)設(shè)備120。在這個(gè)實(shí)施例中，傳感器160包括與圖1的實(shí)施例中的傳感器設(shè)備60中所示的相同的功率模塊80和測(cè)量信號(hào)處理模塊70。類(lèi)似的，主機(jī)設(shè)備120包括與圖1的實(shí)施例中的主機(jī)設(shè)備20中所示的相同的功率模塊40和測(cè)量信號(hào)處理模塊30。對(duì)于這些模塊的描述和操作，讀者可以參照上述關(guān)于圖1的討論。
在主機(jī)設(shè)備120和傳感器設(shè)備160的各自的通信模塊150和190中，對(duì)應(yīng)于出現(xiàn)在單對(duì)導(dǎo)線12上的功率信號(hào)中的電流和電壓分量的調(diào)制的通信方向被互換了。更具體地說(shuō)，傳感器設(shè)備通信模塊190包括電流調(diào)制器197和電壓解調(diào)器191，而主機(jī)設(shè)備通信模塊150包括電壓調(diào)制器155和電流解調(diào)器158。
圖4A圖示了操作圖3的傳感器設(shè)備160的示例方法。在操作中，當(dāng)傳感器設(shè)備160產(chǎn)生(步驟101)將要發(fā)送到主機(jī)120的數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，由數(shù)字電路195、通信接口194和傳輸電路193a協(xié)作產(chǎn)生(步驟102)的串行數(shù)字位流196被電流調(diào)制器197用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)43的電流分量45電流調(diào)制(步驟103)。圖4B圖示了操作圖3的主機(jī)設(shè)備120的示例方法。在主機(jī)側(cè)，電流解調(diào)器156被連接以從導(dǎo)線對(duì)12接收電流調(diào)制的功率信號(hào)，從功率信號(hào)43的電流分量45解調(diào)出(步驟106)串行數(shù)字位流，并且將解調(diào)出的串行數(shù)字位流傳送到主機(jī)設(shè)備通信模塊150的數(shù)字電路151中的通信接口152的接收電路153b以恢復(fù)(步驟107)數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)。
當(dāng)主機(jī)設(shè)備120產(chǎn)生(步驟108)將要發(fā)送到傳感器設(shè)備160的數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，由主機(jī)設(shè)備通信模塊150中的數(shù)字電路151、通信接口152和傳輸電路153a協(xié)作產(chǎn)生(步驟109)的串行數(shù)字位流154被電壓調(diào)制器155用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)12上的功率信號(hào)43的電壓分量44電壓調(diào)制(步驟110)。在傳感器側(cè)，電壓解調(diào)器191被連接以從導(dǎo)線對(duì)12接收電壓調(diào)制的功率信號(hào)，從功率信號(hào)43的電壓分量44解調(diào)出(步驟104)串行數(shù)字位流并且將解調(diào)出的數(shù)字串行位流傳送到傳感器設(shè)備通信模塊190的數(shù)字電路195中的通信接口194的接收電路193b以恢復(fù)(步驟105)被發(fā)送到傳感器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，完成只從傳感器設(shè)備160到主機(jī)設(shè)備120的單向通信。在這個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)設(shè)備120上的通信模塊150中的電壓調(diào)制器155和傳輸電路153a被省略，并且傳感器設(shè)備160上的通信模塊190中的電壓解調(diào)器191和接收電路193b被省略。
在另一個(gè)實(shí)施例中，完成只從主機(jī)設(shè)備120到傳感器設(shè)備160的單向通信。在這個(gè)實(shí)施例中，主機(jī)設(shè)備120上的通信模塊150中的電流解調(diào)器156/158和接收電路153b被省略，并且傳感器設(shè)備160上的通信模塊190中的電流調(diào)制器197和傳輸電路193a可以被省略。
在上述能力中，單對(duì)導(dǎo)線12操作以在傳感器設(shè)備160和主機(jī)設(shè)備120之間以雙向方式或以任何方向的單向通信引導(dǎo)通信信號(hào)。
2.示例實(shí)施例考慮圖5和圖6中的主機(jī)/傳感器系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電子設(shè)備200的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。傳感器電子設(shè)備200包括有源放大器電路210形式的測(cè)量電路、通信接口230、處理器240和存儲(chǔ)器242。
功率通過(guò)導(dǎo)線252和254從外部功率源被供應(yīng)給傳感器電子設(shè)備200，其中導(dǎo)線252和254分別可連接到第一功率源節(jié)點(diǎn)220和第二功率源節(jié)點(diǎn)222。
現(xiàn)在參照有源放大器電路210，電路210是用于放大AC信號(hào)AC_IN203的標(biāo)準(zhǔn)放大器電路。放大器電路210操作以增加信噪比并且降低雜散電容的影響。可以有許多替代的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)放大效果，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員這是很清楚的。放大器204是標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，例如德州儀器公司(Texas Instruments of Dallas，Tex)的TL072。二極管206和208是標(biāo)準(zhǔn)小信號(hào)硅二極管，并且二極管202是7.5V齊納二極管。電阻器212和214是100k歐姆的電阻器，并且電阻器216和218分別是1M歐姆和464歐姆的電阻器。
在操作中，放大器204驅(qū)動(dòng)負(fù)載R2 218。放大器204具有連接到第一功率源節(jié)點(diǎn)220的第一功率源輸入端PWR+和連接第二功率源節(jié)點(diǎn)222的第二功率源輸入端PWR_。AC信號(hào)AC_IN 203在放大器204的第一輸入端被接收，并且在電阻器212和214接合處形成的參考信號(hào)在放大器204的第二輸入端被接收。放大器204驅(qū)動(dòng)電阻器R2 218上與AC輸入信號(hào)AC_IN 203成比例的電壓。當(dāng)輸入信號(hào)AC_IN 203的值是DC或者不存在時(shí)，沒(méi)有額外的電流需要被拉過(guò)環(huán)路。但是，當(dāng)輸入信號(hào)AC_IN 203的值使放大器204的輸出在其參考電平(例如3V)附近變化時(shí)，功率源節(jié)點(diǎn)220和222必須將額外的電流拉過(guò)環(huán)路以適應(yīng)放大器204的輸出端上的電壓變化。因此，功率環(huán)路導(dǎo)線252和254上的電流基于AC輸出信號(hào)AC_IN 203隨時(shí)間變化。優(yōu)選地，AC輸入信號(hào)AC_IN 203是低頻信號(hào)(例如8192Hz)以使VCC的電壓值隨時(shí)間緩慢變化。此外，優(yōu)選地，放大器的增益和電阻器R2 218的值使得對(duì)VCC上的電壓值的影響在亞毫伏范圍內(nèi)。這保證了由VCC提供功率的數(shù)字電路不受到不利影響。
在優(yōu)選實(shí)施例中，通信接口230是串行接口，其通常包括放大器電路、采樣保持電路、幀檢測(cè)電路和串并轉(zhuǎn)換器。通信接口230還可以包括依賴通信協(xié)議的差錯(cuò)檢測(cè)/糾正電路和指令包提取電路。
處理器240可以由下述任何一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)微處理器、微控制器、ASIC、FPGA、數(shù)字狀態(tài)機(jī)和/或其它數(shù)字電路。
傳感器200被配置以發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)到主機(jī)設(shè)備300(圖6)。在圖示的實(shí)施例中，數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)在處理器240內(nèi)部被從并行格式轉(zhuǎn)換為串行位流，并且輸出到處理器的串行輸出引腳239。電阻器235被耦合到串行輸出引腳239和第二功率源節(jié)點(diǎn)222之間，所述第二功率源節(jié)點(diǎn)222又和導(dǎo)線254是可電耦合的。處理器240具有連接到第一功率源節(jié)點(diǎn)220的功率輸入引腳VCC和連接第二功率源節(jié)點(diǎn)222的地輸入引腳GND。在操作中，處理器240在引腳239上輸出串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流SENSOR_DATA，SENSOR_DATA驅(qū)動(dòng)電阻器235上的電流ISD。當(dāng)被輸出到引腳239的數(shù)字位的值是邏輯0時(shí)，引腳239上的輸出電壓是0電平，因此沒(méi)有額外的電流需要被拉過(guò)環(huán)路。但是，當(dāng)被輸出到引腳239的數(shù)字位的值是邏輯1時(shí)，引腳239上的輸出電壓是邏輯高電平，因此功率源節(jié)點(diǎn)220和222必須將額外的電流拉過(guò)環(huán)路以改變放大器204的輸出端的電平。因此，功率環(huán)路導(dǎo)線252和254上的電流基于引腳230上的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流SENSOR_DATA而隨時(shí)間變化。優(yōu)選地，AC輸入信號(hào)AC_IN 203是低頻信號(hào)(例如8192Hz)以使VCC的電壓值隨時(shí)間緩慢變化。此外，優(yōu)選地，放大器的增益和電阻器R2 218的值使得對(duì)VCC上的電壓值的影響在亞毫伏范圍內(nèi)。這保證了由VCC提供功率的數(shù)字電路不受到不利影響。
圖6是可通過(guò)單對(duì)導(dǎo)線252和254耦合到傳感器設(shè)備(例如圖5的傳感器設(shè)備200)的主機(jī)電路300的示意圖。主機(jī)電路300包括具有連接到導(dǎo)線252的第一輸入和連接到導(dǎo)線254的第二輸入的比較器302。由圖5的傳感器設(shè)備200檢測(cè)到的AC信號(hào)AC_IN被比較器302解調(diào)。測(cè)量計(jì)算模塊340在比較器302的輸出端接收解調(diào)的AC信號(hào)306并且執(zhí)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量計(jì)算。
為了從傳感器設(shè)備200接收數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)SENSOR_DATA 239，電流調(diào)制的功率信號(hào)必須被解調(diào)和解碼。為此，主機(jī)電路300包括電流—電壓轉(zhuǎn)換器308，其接收出現(xiàn)在導(dǎo)線252和254上的功率信號(hào)并且將電流分量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)315。主機(jī)電路300還包括比較器312，其在一個(gè)輸入端接收由電流—電壓轉(zhuǎn)換器308產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)315并且在另一個(gè)輸入端接收參考電壓VREF_2314。比較器312將轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)315的電平與參考電壓VREF_2314比較，并且如果調(diào)制的信號(hào)高于參考電壓VREF_2314就在導(dǎo)線316上輸出高電平，如果調(diào)制的信號(hào)低于參考電壓VREF_2314就在導(dǎo)線316上輸出低電平。因此，比較器316的輸出是脈沖流。解碼器320在其輸入端電耦合到比較器312的輸出導(dǎo)線316。解碼器320將脈沖流轉(zhuǎn)換為在導(dǎo)線322上輸出的并行指令響應(yīng)。盡管未示出，解碼器320可以包括同步電路、用于從脈沖流中恢復(fù)每一位的采樣保持電路、用于驗(yàn)證信號(hào)的正確傳輸?shù)牟铄e(cuò)校正電路以及根據(jù)具體的傳輸實(shí)現(xiàn)從模擬輸入信號(hào)中恢復(fù)并行數(shù)據(jù)信號(hào)所需要的其它標(biāo)準(zhǔn)功能。處理器350從導(dǎo)線322接收并行指令響應(yīng)。
主機(jī)設(shè)備300可以發(fā)送數(shù)字指令/數(shù)據(jù)HOST_DATA到傳感器設(shè)備200。為此，主機(jī)設(shè)備300產(chǎn)生指令/數(shù)據(jù)334，指令/數(shù)據(jù)334被編碼模塊350編碼以產(chǎn)生串行位流HOST_DATA 352。數(shù)字調(diào)制器360用來(lái)自電源304的原始輸入信號(hào)VCC362電壓調(diào)制數(shù)字位流HOST_DATA 352以產(chǎn)生由導(dǎo)線252和254承載的調(diào)制的功率信號(hào)。在優(yōu)選實(shí)施例中，原始輸入信號(hào)VCC362的幅值為6V。調(diào)制的功率信號(hào)中的調(diào)制的數(shù)字信號(hào)的高電平由約6V的電平表示，調(diào)制的功率信號(hào)中的調(diào)制的數(shù)字信號(hào)的低電平由約4.5V的電平表示，所述低電平至少高于放大器電路的高信號(hào)電平閾值。因此，數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)HOST_DATA 352被承載在功率信號(hào)的電壓分量上，并且在放大器電路的高信號(hào)電平閾值(一般為3-4V)之上的4.5V和6V之間振蕩。這樣，放大器電路210(圖5)不會(huì)受到導(dǎo)線252和254上由于調(diào)制而產(chǎn)生的信號(hào)差異的不良影響。
回到圖5中的傳感器設(shè)備200，從主機(jī)設(shè)備(例如圖6的主機(jī)設(shè)備300)被發(fā)送到處理器240的數(shù)字信號(hào)用導(dǎo)線252和254上承載的功率信號(hào)來(lái)調(diào)制，從而必須被解調(diào)并解碼成處理器240所需的形式。為了從導(dǎo)線252和254上承載的調(diào)制的功率信號(hào)恢復(fù)數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)HOST_DATA352，在優(yōu)選實(shí)施例中，通信接口230因此包括比較器232，比較器232在一個(gè)輸入端連接到第一功率源節(jié)點(diǎn)220以接收導(dǎo)線252和254上承載的調(diào)制的功率信號(hào)，并且在另一個(gè)輸入端連接到參考電壓VREF_1。優(yōu)選地，參考電壓VREF_1設(shè)置為5V。比較器232將調(diào)制的功率信號(hào)的電平與參考電壓VREF_1比較，并且如果調(diào)制的功率信號(hào)高于參考電壓VREF_1就在導(dǎo)線233上輸出數(shù)字高電平，如果調(diào)制的功率信號(hào)低于參考電壓VREF_1就輸出數(shù)字低電平。因此，比較器232的輸出是串行數(shù)字脈沖流。解碼器236在其輸入端電耦合到比較器232的輸出導(dǎo)線233。解碼器236將串行數(shù)字脈沖位流233轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，所述并行數(shù)據(jù)在導(dǎo)線238上被輸出到處理器240。盡管未示出，解碼器236可以包括放大器電路、用于從脈沖流中恢復(fù)每位的采樣保持電路、用于檢測(cè)每個(gè)包的開(kāi)始和結(jié)束的同步(幀檢測(cè))電路、用于驗(yàn)證信號(hào)的正確傳輸?shù)牟铄e(cuò)校正電路、串并轉(zhuǎn)換器以及根據(jù)具體的傳輸實(shí)現(xiàn)從模擬輸入信號(hào)中恢復(fù)并行數(shù)據(jù)信號(hào)所需要的其它標(biāo)準(zhǔn)功能。
處理器240接收在導(dǎo)線238上的并行指令位，并且執(zhí)行該指令所指示的操作。
圖7是圖示了圖6的主機(jī)設(shè)備300和圖5的傳感器設(shè)備200之間的信號(hào)傳送的操作流程圖。假設(shè)在所有信號(hào)的傳輸期間功率被供應(yīng)給傳感器設(shè)備200。如圖所示，主機(jī)設(shè)備300將電流—電壓轉(zhuǎn)換的信號(hào)315路由到主機(jī)通信接口(步驟402)。
主機(jī)300請(qǐng)求傳感器設(shè)備200標(biāo)識(shí)自身(步驟404)。為了完成這一步，主機(jī)設(shè)備300產(chǎn)生包含對(duì)傳感器設(shè)備處理器240的恰當(dāng)?shù)闹噶畹臄?shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)HOST DATA 352，并且用導(dǎo)線252和254上的功率信號(hào)將其電壓調(diào)制。
傳感器設(shè)備200以它的標(biāo)識(shí)響應(yīng)主機(jī)設(shè)備300(步驟406)。為了完成這一步，處理器240從存儲(chǔ)器242獲得它的標(biāo)識(shí)信息并且將其轉(zhuǎn)換為239上的串行數(shù)字位流SENSOR_DATA，在239它被用功率信號(hào)來(lái)電流調(diào)制。
主機(jī)設(shè)備300驗(yàn)證標(biāo)識(shí)信息(步驟408)。
當(dāng)假定標(biāo)識(shí)符是有效的，通過(guò)產(chǎn)生包括對(duì)傳感器設(shè)備處理器240的恰當(dāng)?shù)闹噶畹臄?shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)HOST DATA 352，并用導(dǎo)線252和254上的功率信號(hào)對(duì)其電壓調(diào)制，主機(jī)設(shè)備300指示傳感器設(shè)備200進(jìn)行測(cè)量(步驟410)。
接著，主機(jī)設(shè)備300將電流—電壓轉(zhuǎn)換的信號(hào)315路由到主機(jī)測(cè)量電路(步驟412)。接著，傳感器設(shè)備200進(jìn)行模擬測(cè)量(步驟414)并且以功率信號(hào)對(duì)其電流調(diào)制。電流調(diào)制的測(cè)量值被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并且被路由到主機(jī)中的測(cè)量電路(步驟416)。
盡管已經(jīng)為了示例的目的而公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，可以有各種修改、添加和替代而不偏離如所附權(quán)利要求中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神。目前公開(kāi)的發(fā)明的其它好處和用途也可能在一段時(shí)間后會(huì)變得清楚。
權(quán)利要求
1.一種可經(jīng)由單對(duì)導(dǎo)線耦合到主機(jī)設(shè)備的傳感器設(shè)備，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，并且所述主機(jī)設(shè)備具有可耦合到所述第一導(dǎo)線的第一功率源與可耦合到所述第二導(dǎo)線的第二功率源，所述傳感器設(shè)備包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第二導(dǎo)線；傳感接口，可操作以傳感在至少一個(gè)被測(cè)節(jié)點(diǎn)上的至少一個(gè)信號(hào)；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，包括電流解調(diào)器，可操作以解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量以恢復(fù)串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和其中，所述數(shù)字傳感器通信電路可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)。
3.一種經(jīng)由單對(duì)導(dǎo)線和傳感器設(shè)備可耦合的主機(jī)設(shè)備，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，所述傳感器設(shè)備包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第二導(dǎo)線；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流，所述主機(jī)設(shè)備包括第一功率源，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源，可耦合到所述第二導(dǎo)線；第一電壓解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量解調(diào)出所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第二電壓解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量解調(diào)出所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)數(shù)字傳感器通信信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的主機(jī)設(shè)備，包括數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流。
5.一種用于在單對(duì)導(dǎo)線上傳輸功率、測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的系統(tǒng)，包括傳感器設(shè)備，包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，耦合到所述第二導(dǎo)線；傳感接口，可操作以傳感在至少一個(gè)被測(cè)節(jié)點(diǎn)上的至少一個(gè)信號(hào)；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和主機(jī)設(shè)備，包括第一功率源，耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源，耦合到所述第二導(dǎo)線，所述第一功率源和所述第二功率源操作以通過(guò)所述單對(duì)導(dǎo)線向所述傳感器設(shè)備供應(yīng)功率信號(hào)；第一電壓解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量解調(diào)出所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第二電壓解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量解調(diào)出所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)所述數(shù)字傳感器通信信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述主機(jī)設(shè)備還包括數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；以及所述傳感器設(shè)備還包括電流解調(diào)器，可操作以解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量以恢復(fù)所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和其中，所述數(shù)字傳感器通信電路可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)所述數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)。
7.一種經(jīng)由單對(duì)導(dǎo)線和和主機(jī)設(shè)備可耦合的傳感器設(shè)備，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，并且所述主機(jī)設(shè)備具有和所述第一導(dǎo)線可耦合的第一功率源與和所述第二導(dǎo)線可耦合的第二功率源，所述傳感器設(shè)備包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第二導(dǎo)線；傳感接口，可操作以傳感在至少一個(gè)被測(cè)節(jié)點(diǎn)上的至少一個(gè)信號(hào)；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，包括電壓解調(diào)器，可操作以解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量以恢復(fù)串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和其中，所述數(shù)字傳感器通信電路可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)。
9.一種經(jīng)由單對(duì)導(dǎo)線和傳感器設(shè)備可耦合的主機(jī)設(shè)備，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，所述傳感器設(shè)備包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，可耦合到所述第二導(dǎo)線；傳感接口，可操作以傳感在至少一個(gè)被測(cè)節(jié)點(diǎn)上的至少一個(gè)信號(hào)；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流，所述主機(jī)設(shè)備包括第一功率源，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源，可耦合到所述第二導(dǎo)線；第一電流解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量解調(diào)出所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第二電流解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電流分量解調(diào)出所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)數(shù)字傳感器通信信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的主機(jī)設(shè)備，包括數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流。
11.一種用于在單對(duì)導(dǎo)線上傳輸功率、測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的系統(tǒng)，包括傳感器設(shè)備，包括第一功率源節(jié)點(diǎn)，耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源節(jié)點(diǎn)，耦合到所述第二導(dǎo)線；傳感接口，可操作以傳感在至少一個(gè)被測(cè)節(jié)點(diǎn)上的至少一個(gè)信號(hào)；測(cè)量電路，可操作以產(chǎn)生交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第一電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；數(shù)字傳感器通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字傳感器通信信號(hào)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和第二電流調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；和主機(jī)設(shè)備，包括第一功率源，可耦合到所述第一導(dǎo)線；第二功率源，可耦合到所述第二導(dǎo)線，所述第一功率源和所述第二功率源操作以通過(guò)所述單對(duì)導(dǎo)線向所述傳感器設(shè)備供應(yīng)功率信號(hào)；第一電流解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電流分量解調(diào)出所述交流傳感器測(cè)量信號(hào)；第二電流解調(diào)器，可操作以從出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電流分量解調(diào)出所述串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流；數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)所述數(shù)字傳感器通信信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述主機(jī)設(shè)備還包括數(shù)字主機(jī)通信電路，可操作以產(chǎn)生包括數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和電壓調(diào)制器，可操作以用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量調(diào)制所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；以及所述傳感器設(shè)備還包括電壓解調(diào)器，可操作以解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的所述電壓分量來(lái)恢復(fù)所述串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流；和其中，所述數(shù)字傳感器通信電路可操作以從所述恢復(fù)的串行數(shù)字主機(jī)數(shù)據(jù)位流來(lái)恢復(fù)所述數(shù)字主機(jī)通信信號(hào)。
13.一種通過(guò)單對(duì)導(dǎo)線在第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備之間傳輸功率、測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的方法，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線，電耦合到所述第一電子設(shè)備中的第一功率源和所述第二電子設(shè)備中的第一功率源節(jié)點(diǎn)；以及第二導(dǎo)線，電耦合到所述第一電子設(shè)備中的第二功率源和所述第二電子設(shè)備中的第二功率源節(jié)點(diǎn)，所述方法包括在所述第一電子設(shè)備中，在所述單對(duì)導(dǎo)線上產(chǎn)生功率信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，產(chǎn)生交流測(cè)量信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流測(cè)量信號(hào)；在所述第一電子設(shè)備中，解調(diào)在所述第一導(dǎo)線對(duì)上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電流分量以恢復(fù)所述交流測(cè)量信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，產(chǎn)生第一數(shù)字通信信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，將所述第一數(shù)字通信信號(hào)處理為第一串行數(shù)字位流；在所述第二電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述第一串行數(shù)字位流；在所述第一電子設(shè)備中，解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電壓分量以恢復(fù)所述第一串行數(shù)字位流；以及在所述第一電子設(shè)備中，處理所述恢復(fù)的第一串行數(shù)字位流以恢復(fù)所述第一數(shù)字通信信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括如下步驟在所述第一電子設(shè)備中，產(chǎn)生第二數(shù)字通信信號(hào)；在所述第一電子設(shè)備中，將所述第二數(shù)字通信信號(hào)處理成第二串行數(shù)字位流；在所述第一電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述第二串行數(shù)字位流；在所述第二電子設(shè)備中，解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電流分量以恢復(fù)所述第二串行數(shù)字位流；以及在所述第二電子設(shè)備中，處理所述恢復(fù)的第二串行數(shù)字位流以恢復(fù)所述第二數(shù)字通信信號(hào)。
15.一種通過(guò)單對(duì)導(dǎo)線在第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備之間傳輸功率、測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的方法，所述單對(duì)導(dǎo)線包括第一導(dǎo)線，電耦合到所述第一電子設(shè)備中的第一功率源和所述第二電子設(shè)備中的第一功率源節(jié)點(diǎn)；以及第二導(dǎo)線，電耦合到所述第一電子設(shè)備中的第二功率源和所述第二電子設(shè)備中的第二功率源節(jié)點(diǎn)，所述方法包括在所述第一電子設(shè)備中，在所述單對(duì)導(dǎo)線上產(chǎn)生功率信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，產(chǎn)生交流測(cè)量信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量來(lái)調(diào)制所述交流測(cè)量信號(hào)；在所述第一電子設(shè)備中，解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電流分量以恢復(fù)所述的交流測(cè)量信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，產(chǎn)生第一數(shù)字通信信號(hào)；在所述第二電子設(shè)備中，將所述第一數(shù)字通信信號(hào)處理為第一串行數(shù)字位流；在所述第二電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電流分量調(diào)制所述第一串行數(shù)字位流；在所述第一電子設(shè)備中，解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電流分量以恢復(fù)所述第一串行數(shù)字位流；以及在所述第一電子設(shè)備中，處理所述恢復(fù)的第一串行數(shù)字位流以恢復(fù)所述第一數(shù)字通信信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括如下步驟在所述第一電子設(shè)備中，產(chǎn)生第二數(shù)字通信信號(hào)；在所述第一電子設(shè)備中，將所述第二數(shù)字通信信號(hào)處理為第二串行數(shù)字位流；在所述第一電子設(shè)備中，用出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述功率信號(hào)的電壓分量來(lái)調(diào)制所述第二串行數(shù)字位流；在所述第二電子設(shè)備中，解調(diào)出現(xiàn)在所述單對(duì)導(dǎo)線上的所述調(diào)制的功率信號(hào)的所述電壓分量以恢復(fù)所述第二串行數(shù)字位流；以及在所述第二電子設(shè)備中，處理所述恢復(fù)的第二串行數(shù)字位流以恢復(fù)所述第二數(shù)字通信信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在兩個(gè)電子設(shè)備之間在單對(duì)導(dǎo)線上傳輸功率、測(cè)量信號(hào)和通信信號(hào)的新技術(shù)。主機(jī)設(shè)備通過(guò)單對(duì)導(dǎo)線向傳感器設(shè)備供應(yīng)功率。傳感器設(shè)備獲取交流測(cè)量信號(hào)。傳感器設(shè)備通過(guò)調(diào)制導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電流分量來(lái)傳輸交流測(cè)量信號(hào)。主機(jī)設(shè)備解調(diào)導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電流分量以恢復(fù)交流測(cè)量信號(hào)。傳感器設(shè)備產(chǎn)生包括傳感器通信信號(hào)的串行位流，并用出現(xiàn)在導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的電壓或電流分量對(duì)其調(diào)制。主機(jī)設(shè)備恰當(dāng)?shù)亟庹{(diào)功率信號(hào)以恢復(fù)包括傳感器通信信號(hào)的串行位流。主機(jī)設(shè)備還可以產(chǎn)生包括主機(jī)通信信號(hào)的串行位流。主機(jī)設(shè)備以導(dǎo)線對(duì)上的功率信號(hào)的另一分量(電流或電壓分量)調(diào)制串行位流。傳感器設(shè)備恰當(dāng)?shù)亟庹{(diào)功率信號(hào)以恢復(fù)包括主機(jī)通信信號(hào)的串行位流。
文檔編號(hào)G01R19/00GK1534884SQ20041000312
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者柯蒂斯·艾倫·特斯達(dá)爾, 戴維·T·克魯克, 凱文·G·錢(qián)德勒, G 錢(qián)德勒, T 克魯克, 柯蒂斯 艾倫 特斯達(dá)爾 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司