專利名稱：用于降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的能量消耗的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)，以及具體來說，涉及采用壓電組件的傳感器。
背景技術(shù)：
在采用多個壓電組件并且必須在相應(yīng)監(jiān)測部件中監(jiān)測每個壓電組件的機器、裝置和系統(tǒng)中，即使在沒有使用壓電組件的時候，因為監(jiān)測傾向于消耗功率，所以功率消耗也較聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在沒有壓電組件是活動的時候降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的功率消耗。這個目的能夠通過使用如獨立權(quán)利要求1所述的設(shè)備以及通過使用如獨立權(quán)利要求8所述的方法來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述設(shè)備的有利實施例。用于降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的能量消耗的設(shè)備包括多個壓電組件以及用于監(jiān)測壓電組件的狀態(tài)的監(jiān)測部件，所述監(jiān)測部件具有活動和不活動兩種狀態(tài)。在該設(shè)備中，壓電組件相互并聯(lián)連接以及與電流檢測電路并聯(lián)連接，電流檢測電路包括:i)開關(guān)；ii)電阻器，并聯(lián)連接到所述開關(guān)；以及iii)控制器，具有活動和不活動兩種狀態(tài)，控制器配置成:
-響應(yīng)控制器處于不活動狀態(tài)而斷開開關(guān)；以及
-響應(yīng)控制器處于活動狀態(tài)而閉合開關(guān)，開關(guān)的閉合觸發(fā)監(jiān)測部件從其不活動狀態(tài)到其活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。一種用于降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的能量消耗的方法，該方法的特征在于下列步驟:
-使用按照本發(fā)明的設(shè)備來檢測多個壓電組件的活動；
-響應(yīng)檢測到?jīng)]有所述壓電組件是活動的而斷開所述設(shè)備中的開關(guān)，由此觸發(fā)監(jiān)測部件到不活動狀態(tài)的狀態(tài)改變；以及
-響應(yīng)檢測到所述壓電組件的至少一個是活動的而閉合所述設(shè)備中的開關(guān)，由此觸發(fā)監(jiān)測部件到活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。發(fā)明的優(yōu)點
通過設(shè)備和方法，在沒有使用壓電組件的時候能夠降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的功率消耗。本發(fā)明人已經(jīng)注意到，在他們已知的采用了多個壓電組件的所有早期機器、裝置和系統(tǒng)中，使用了每個壓電組件的特定監(jiān)測電路，或者每個壓電組件已經(jīng)連接到復(fù)用器。為了監(jiān)測壓電組件，每個特定監(jiān)測電路必須輪詢相應(yīng)壓電組件，或者如果選擇了復(fù)用器解決方案，則復(fù)用器必須連續(xù)輪詢每個壓電組件。兩種解決方案均消耗大量功率。本設(shè)備利用關(guān)于單個電流檢測電路能夠用于監(jiān)測多個壓電組件的活動以及如果檢測到活動則觸發(fā)監(jiān)測部件的狀態(tài)改變的發(fā)現(xiàn)。通過使用單個電流檢測電路，能夠節(jié)省功率，因為功率消耗在沒有壓電組件是活動的時候不再與將被監(jiān)測的壓電組件的數(shù)量成比例。具體來說，在單個電流檢測電路執(zhí)行下列步驟時能夠節(jié)省功率:
i)響應(yīng)檢測到?jīng)]有所述壓電組件是活動的而斷開設(shè)備中的開關(guān)，由此觸發(fā)監(jiān)測部件到不活動狀態(tài)的狀態(tài)改變；以及
ii)響應(yīng)檢測到所述壓電組件的至少一個是活動的而閉合設(shè)備中的開關(guān)，由此觸發(fā)監(jiān)測部件到活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。對于使復(fù)用器監(jiān)測多個壓電組件的方式以及具有用于各壓電組件的專用監(jiān)測電路的方式，這種方式均是有用的。如果監(jiān)測部件是或者包括各連接到相應(yīng)壓電組件的多個監(jiān)測電路，則該設(shè)備實現(xiàn)對于各壓電組件存在專用監(jiān)測電路的配置中的能量節(jié)省。如果監(jiān)測部件是或者包括連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的復(fù)用器，其中復(fù)用器的輸入連接到相應(yīng)壓電組件，則該設(shè)備實現(xiàn)存在監(jiān)測多個壓電組件的復(fù)用器的配置中的能量節(jié)省。如果電流檢測電路包括配置成將參考電壓與壓電傳感器的任一個的電壓進行比較并且在足夠高的電流的情況下將控制器的狀態(tài)改變?yōu)榛顒拥碾妷罕容^器，則電流檢測電路能夠按照特別簡單的方式來自動化。如果電流檢測電路還包括配置成周期地測量電阻器上的電壓并且在足夠高的電壓的情況下將控制器的狀態(tài)改變?yōu)榛顒拥哪?shù)轉(zhuǎn)換器，則電流檢測電路能夠以數(shù)字方式來實現(xiàn)，并且由于周期地執(zhí)行測量的事實，能夠采用該設(shè)備來實現(xiàn)能量節(jié)省。最有利地，該設(shè)備是傳感器設(shè)備，具體來說是接觸傳感器。傳感器設(shè)備則最有利地是機器、裝置或系統(tǒng)的用戶接口的一部分。


下面參照附圖所示的示例更詳細地論述方法以及設(shè)備的示范實施例，附圖包括: 圖1是本發(fā)明的組件的示意 圖2是電流檢測電路的不意 圖3是電流檢測電路的另一個實施例的示意圖；以及
圖4是將電流檢測電路用于從不活動到活動狀態(tài)的改變的三路測量電路的一個實施例的示意圖。在所有附圖中，相同參考標號表示相似技術(shù)特征。
具體實施例方式如果監(jiān)測許多壓電組件的電信號，則要求每個壓電組件一個監(jiān)測設(shè)備，或者許多壓電元件通過復(fù)用器連接到一個監(jiān)測設(shè)備。在第一種情況下，電流消耗隨壓電元件的量而增加，因為各監(jiān)測器需要電流以進行操作。在第二種情況下，必須采用復(fù)用器選擇壓電組件來連續(xù)輪詢各壓電組件。連續(xù)輪詢需要電流以進行操作。在兩種情況下，當沒有壓電元件正產(chǎn)生信號時，對于可能的長持續(xù)時間均要求大量電力。另外，在兩種情況下，功率消耗均隨壓電組件元件的量而增加。相應(yīng)地，期望能夠當不存在活動的同時掛起監(jiān)測電路的操作，以及能夠?qū)τ谌魏螖?shù)量的壓電元件使用單個觸發(fā)器電路來開始監(jiān)測電路的操作。本發(fā)明的共同發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有可能僅使用單個活動檢測電路來檢測多個壓電元件的活動。雖然設(shè)備和方法的以下描述在示范實施例中使用三個壓電組件，但是應(yīng)當理解，壓電組件的數(shù)量能夠改變，而并不局限于三個?，F(xiàn)在更詳細參照本發(fā)明，圖1中示出電路114，電路114具有各由監(jiān)測電路所監(jiān)測的三個壓電組件，即，連接到第一監(jiān)測電路122的第一壓電組件102、連接到第二監(jiān)測電路124的第二壓電組件104和連接到第三監(jiān)測電路126的第三壓電組件106。壓電組件102、104、106各連接到電流檢測電路132。監(jiān)測電路122、124和126的回路各連接到電流檢測電路132。監(jiān)測電路122、124和126具有兩種狀態(tài):活動和不活動。在不活動狀態(tài)中，監(jiān)測電路122、124和126沒有測量來自對應(yīng)壓電組件102、104或106的信號。在活動狀態(tài)中，它們測量來自對應(yīng)壓電組件102、104或106的信號，并且因此使用更多電力。在監(jiān)測電路122、124和126處于不活動狀態(tài)的同時壓電組件102、104、106具有任何活動時，電流將流經(jīng)電流檢測電路132，這將使它觸發(fā)監(jiān)測電路122、124和126從其不起作用狀態(tài)(passive state)到其活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。監(jiān)測電路122、124、126因與壓電傳感器102、104或106的狀態(tài)無關(guān)的外部事件而可在活動與不活動狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)變。圖2示出包括電阻器52、連接到控制器58的第一輸出133的數(shù)控開關(guān)54以及連接到控制器58的第一輸入134的電壓比較器56的電流檢測電路132的一個實施例。當控制器58處于其不活動狀態(tài)時，它正監(jiān)測電壓比較器56的輸出，使開關(guān)54保持在其斷開位置。在足夠高的電流、即觸發(fā)電壓電平的情況下，比較器56將改變其輸出133的狀態(tài)。這種狀態(tài)改變由控制器58來檢測，控制器58進入其活動狀態(tài)，并且將開關(guān)54的狀態(tài)改變?yōu)槠溟]合位置。當控制器58進入其不活動狀態(tài)時，它通過將開關(guān)54的狀態(tài)改變?yōu)槠鋽嚅_位置來啟用電流檢測電路132。設(shè)備1、4可處于活動狀態(tài)，例如當它正與外部電路進行通信時，而與壓電組件102、104、106、72、74、76 的狀態(tài)無關(guān)?？刂破?8在滿足以下全部標準時可進入不活動狀態(tài):
i)在壓電組件102、104、106、72、74、76的任一個上不存在可檢測活動；以及
ii)不存在除了測量壓電組件102、104、106、72、74、76之外的正進行任務(wù)，例如與控制器58外部的電路進行通信或者運行控制器內(nèi)部的軟件或硬件任務(wù)?？刂破?8在滿足以下標準的任一個時可退出不活動狀態(tài):
i)電壓比較器56觸發(fā)控制器58的活動狀態(tài)；或者
ii)控制器58外部的電路需要進行通信，并且由此觸發(fā)控制器58的活動狀態(tài)。圖3示出其中不存在比較器56的電流檢測電路68的另一個實施例。改為使用控制器58中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器681來周期地測量電阻器52上的電壓。圖4示出測量電路60的一個實施例，測量電路60包括連接到復(fù)用器62的三個壓電組件72、74、76，即，連接到電阻器82和復(fù)用器62的第一輸入621的第一壓電組件72、連接到電阻器84和復(fù)用器62的第二輸入622的第二壓電組件74以及連接到電阻器86和復(fù)用器62的第三輸入623的第三壓電組件76。復(fù)用器62能夠?qū)⑵漭斎?21、622、623其中之一連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器64。壓電組件72、74、76的每個連接到電流檢測電路68。電阻器82、84、86的每個連接到電流檢測電路68。本發(fā)明使控制器58以及諸如復(fù)用器62和模數(shù)轉(zhuǎn)換器64之類的周圍電路能夠保持為完全不活動，從而當不存在要測量的相關(guān)信號的同時消耗最少量電力。在檢測到活動時，將控制器58和外圍電路激活到高功率狀態(tài)中。本發(fā)明實現(xiàn)所被監(jiān)測壓電組件元件的量無關(guān)的極低功率消耗。
權(quán)利要求
1.一種用于降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的能量消耗的設(shè)備(1，4)，所述設(shè)備(1，4)包括: -多個壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)； -監(jiān)測部件(122，124，126 ;62，64)，用于監(jiān)測所述壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)的狀態(tài)，所述監(jiān)測部件(122，124，126 ;62，64)具有活動和不活動兩種狀態(tài)； 以及其中: -所述壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)相互并聯(lián)連接以及與電流檢測電路(132 ;68)并聯(lián)連接，所述電流檢測電路(132 ;68)包括:i)開關(guān)(54) ;ii)電阻器(52)，并聯(lián)連接到所述開關(guān)(54);以及iii)控制器(58)，具有活動和不活動兩種狀態(tài)，所述控制器(58)配置成: -響應(yīng)所述控制器(58)處于所述不活動狀態(tài)而斷開所述開關(guān)(54);以及 -響應(yīng)所述控制器(58)處于所述活動狀態(tài)而閉合所述開關(guān)(54)，所述開關(guān)(54)的閉合觸發(fā)所述監(jiān)測部件(122，124，126 ；62)從其不活動狀態(tài)到其活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其中:所述監(jiān)測部件(122，124，126)是或者包括各連接到相應(yīng)壓電組件(102，104，106)的多個監(jiān)測電路(122，124，126)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(4)，其中:所述監(jiān)測部件(62，64)是或者包括連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器￠4)的復(fù)用器(62)，所述復(fù)用器￠2)的輸入(621，622，623)連接到相應(yīng)壓電組件(72，74，76)。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的設(shè)備(1，4)，其中:所述電流檢測電路(132)包括電壓比較器(56)，所述電壓比`較器(56)配置成將參考電壓(VTRIGREF)與所述壓電傳感器(102，104，106)的任一個的電壓進行比較，并且在足夠高的電流的情況下將所述控制器(58)的狀態(tài)改變成活動。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的設(shè)備(1，4)，其中:所述電流檢測電路(132)還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器配置成周期地測量所述電阻器(52)上的電壓，并且在足夠高的電壓的情況下將所述控制器(58)的狀態(tài)改變成活動。
6.如以上權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備(1，4)，其中，所述裝置(1，4)是傳感器設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(1，4)，其中，所述傳感器設(shè)備是機器、裝置或系統(tǒng)的用戶接口的一部分。
8.一種用于降低多個壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)的監(jiān)測部件中的能量消耗的方法，所述方法的特征在于下列步驟: -使用如以上權(quán)利要求1至7中的任一項所述的設(shè)備(1，4)來檢測多個壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)的活動；以及 -響應(yīng)檢測到?jīng)]有所述壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)是活動的而斷開所述設(shè)備(1，4)中的開關(guān)，由此觸發(fā)所述監(jiān)測部件(122，124，126 ;62，64)到不活動狀態(tài)的狀態(tài)改變； -響應(yīng)檢測到所述壓電組件(102，104，106 ;72，74，76)的至少一個是活動的而閉合所述設(shè)備(1，4)中的開關(guān)，由此觸發(fā)所述監(jiān)測部件(122，124，126;62，64)到活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。
全文摘要
一種用于降低多個壓電組件的監(jiān)測部件中的能量消耗的設(shè)備(1，4)，該設(shè)備(1，4)包括多個壓電組件(102，104，106；72，74，76)；監(jiān)測部件(122，124，126；62，64)，用于監(jiān)測壓電組件(102，104，106；72，74，76)的狀態(tài)，所述監(jiān)測部件(122，124，126；62，64)具有活動和不活動兩種狀態(tài)；以及其中壓電組件(102，104，106；72，74，76)相互并聯(lián)連接以及與電流檢測電路(132；68)并聯(lián)連接，電流檢測電路(132；68)包括i)開關(guān)(54)；ii)電阻器(52)，并聯(lián)連接到所述開關(guān)(54)；以及iii)控制器(58)，具有活動和不活動兩種狀態(tài)，控制器(58)配置成響應(yīng)控制器(58)處于不活動狀態(tài)而斷開開關(guān)(54)；以及-響應(yīng)控制器(58)處于活動狀態(tài)而閉合開關(guān)(54)，開關(guān)(54)的閉合觸發(fā)監(jiān)測部件(122，124，126；62)從其不活動狀態(tài)到其活動狀態(tài)的狀態(tài)改變。本專利申請還具有獨立方法權(quán)利要求。
文檔編號H01L41/08GK103109386SQ201180029022
公開日2013年5月15日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者K.勒寧, S.坦胡亞, P.萊蒂南, H.范達倫 申請人:艾托有限公司