特别平的独立通信传感器的制作方法

专利名称：特别平的独立通信传感器的制作方法
特别平的独立通信传感器
本发明涉及建筑物中的家用自动化关闭设备的运动传感器，其包括可卷绕在位于盒子中的绕线管上的元件。这样的可卷绕元件例如是卷轴百叶窗。该卷轴百叶窗连接到一件家用自动化设备，例如允许挡板的卷绕或展开的电动执行器，挡板构成可卷绕元件。可卷绕元件的第一端连接到绕线管，而第二端或自由端连接到加载条，其由于其重量而有助于在展开阶段期间驱动可卷绕元件。在具有可调节板条的卷轴百叶窗中或在具有由可调节板条构成的挡板的卷轴遮帘中遇到包括电动执行器、卷绕设备和加载条的类似布置。
由于操纵的自动化性质，加载条会在其运动期间遇到障碍。因此，例如从专利GB2, 180，976、EPl, 014，322、DE20000682、EPl, 245，779 和 EP2, 067，922 中已知将运动传感器的全部或部分定位在加载条或最后一个板条处。
该运动传感器通常配备有通信装置，例如射频发射器。它也用于将警报信号发送到执行器或在加载条的运动不从执行器的启动产生的情况下直接发送到另一件家用自动化设备，例如警报单元。这种状况是在卷轴百叶窗的情况下试图入侵的状况或狂风作用于可调节板条的结果的状况。
从专利申请EP1，944，449中还已知将设置有加速计的运动传感器定位在一组遮帘的加载条上，以便探测狂风并接着传输折叠遮帘的命令。在专利EP1，299，792中，测量装置唤醒处理装置。
专利EP1，014，322描述了侵入防止设备，其传感器-发射器嵌入位于其下端处的卷绕元件的伪板条内。
为了防止加载条在卷绕位置中是可见的，并因此为了防止它有助于隐藏小袋的部分，卷轴百叶窗的某些制造商更喜欢只在加载条在盒子内部时停止卷绕运动。然而，大部分盒子越来越多地具有小开口以防止能量通过盒子而损失。
专利申请FR1050288特别描述了附在百叶窗加载条上并能够穿透盒子的运动传感器，但没有提供关于其生产的任何教导。
此外，优质卷轴百叶窗最经常地由铝制成。这由于传感器的发射器天线与百叶窗的导电表面的寄生耦合而导致在现有技术中提到的问题。
专利申请FR2，822，888描述了卷轴百叶窗，对于其，特别是由铝制成的一个板条被切割，以便界定包括在板条中的探测设备的发射天线。
专利申请JP3，707，045描述了设置有具有与挡板的板条相同的有效厚度的体积的特定的最后一个板条并包含探测和传输装置的卷轴百叶窗。
现有技术因此提出生产例如由塑料制成的具有传感器的中空壳体的特定加载条，或提出生产具有与信号的波长有关的一个或多个缝隙的特定铝板条。然而这有悖于卷轴百叶窗在被安装之后的功能改进。
本发明解决了现有技术的这些问题或缺点，特别是通过使生产尽可能平然而能够执行预期的通信功能的运动传感器变得可能，包括当它位于铝加载条上时。因此，运动传感器可附在加载条上且不合并到其中，包括在百叶窗必须完全卷绕在盒子中的情况下。
根据本发明，用于在家用自动化关闭设备的可卷绕元件的运动被探测到时发送信号的运动传感器包括能够将它向外紧固到位于可卷绕元件的自由端处的加载条的壳体，且壳体至少包括:
-位于第一印刷电路上的测量和处理装置，
-能量存储装置，以及
-惯性条件提供装置，
以及能量存储装置和/或惯性条件提供装置嵌在第一印刷电路的延伸部分中。
根据本发明，壳体可包括用于将能量存储装置和/或惯性条件提供装置连接到第一印刷电路的装置。
根据本发明，能量存储装置可包括至少一个原电池。
根据本发明，原电池可通过柔性触头连接到第一印刷电路。
根据本发明，惯性条件提供装置可包括由柔性导电元件维持的导电的可移动块。
根据本发明，惯性条件提供装置可包括静止触头，其被定位成在导电的可移动块移动时建立电接触。
根据本发明，柔性导电元件和静止触头可连接到第一印刷电路。
根据本发明，可移动块可包括原电池。
根据本发明，可移动块可由第一印刷电路的内边缘弓I导。
根据本发明，可移动块可由壳体的内壁引导。
根据本发明，壳体可以是不导电的。
根据本发明，第一印刷电路可包括第一底层平面和多圈印刷天线，其位于第一印刷电路的上表面上以形成偶极天线，该上表面相邻于离能够与加载条接触的壳体表面最远的壳体表面。
根据本发明，第一印刷电路可为多层类型的，并包括在中间层中的单底层平面和具有布置在第一印刷电路板的上表面上以形成阵列天线的平行元件的印刷天线，单底层平面插在印刷天线和能够与加载条接触的壳体表面之间。
根据本发明，运动传感器可包括第二印刷电路，所述第二印刷电路包括在下表面上的底层平面和具有位于上表面上以形成阵列天线的平行元件的印刷天线，底层平面插在印刷天线和能够与加载条接触的壳体表面之间。
根据本发明，运动传感器可包括通过在相邻于离能够与加载条接触的壳体表面最远的一个壳体表面上进行导电沉积而得到的天线。


图1概略示出根据本发明的包括运动传感器的家用自动化设备。
图2示出运动传感器的不同功能块。
图3在天线的第一实施方式中以前视图概略示出运动传感器的部件的旋转。
图4A到4D示出在垂直于可卷绕元件的加载条的切割平面中的运动传感器的连续横截面。
图5示出运动传感器的唤醒单元的横截面。
图6示出运动传感器的唤醒单元的可选实施方式。
图7示出运动传感器的天线的第二实施方式。
图1概略示出根据本发明的包括运动传感器I的家用自动化设备100。如箭头方向参考符号100标出的，该图的右部分是在卷绕位置中的卷轴百叶窗的简化部分侧视图。卷轴百叶窗构成可卷绕元件10，其第一端11是自由的，而第二端12连接到绕线管13。卷轴百叶窗包括通过接头14b彼此连接到彼此的板条14a。接头能够提供两个连续板条之间的有角度的游隙。它们在一些情况下也可允许板条之间的可变间隔。绕线管包括执行器15，允许它在两个旋转方向上被驱动，使百叶窗在展开时关闭而在卷绕时打开。绕线管位于例如由叠层钢制成的盒子16中，盒子16包括纵向开口或缝隙17，当卷轴百叶窗移动时它穿过该开口或缝隙。百叶窗的自由端紧固到加载条18。
运动传感器I附在加载条上，该传感器的主要功能是当百叶窗展开或卷绕时探测由双向箭头Al示出的主运动方向上的运动变化。主运动方向指在功能意义上的方向:在正面卷轴百叶窗的情况下是垂直方向。如果卷轴百叶窗安装在根据屋顶的斜面倾斜的屋顶天窗上，则主运动方向是屋顶的方向。传感器优选地也使在垂直于百叶窗的运动平面的平面中探测最后一个板条(后者例如在百叶窗被锁在一个导槽中或在导槽附近存在障碍物时被修改)的水平度和/或归因于风或侵入企图的摇动变得可能。
如在现有技术中的，当在主运动方向上的运动中出现变化时，传感器能够将第一射频信号30传输到执行器和/或将第二射频信号31传输到警报器20(或另一家用自动化设备)。
在住宅内部，运动传感器向外紧固到加载条，但在后者与具有外表面19a和内表面19b的窗口 19之间。运动传感器因此从外部不是可见的。它在百叶窗在降低的位置上时不可从外部接近。
由于其非常小的厚度，优选地小于Icm且例如包括在5和8_之间，运动传感器不阻碍加载条在开口 17中通过。
在未示出的降低的位置上，运动传感器也能够装入窗口的边缘和卷轴百叶窗之间的减小的空间中。
图1的左部分示出最后一个板条和运动传感器的前视图。最后一个板条包括两端18a和18b，这两端嵌入未示出的百叶窗的横向导槽中，并被它们引导。
运动传感器包括壳体2、用于例如由螺钉或粘合剂紧固到加载条的装置3、以及用虚线以矩形的形式示出的包括在壳体中的电子模块4。壳体2可以是不导电的，例如由塑料制成。
可选地，运动传感器可附在挡板的板条上，例如加载条所附到的板条。如果加载条具有比挡板的板条更大的厚度，例如当加载条用于覆盖纵向缝隙时，该布置可能是特别有利的。
图2示出运动传感器的不同功能块。运动传感器包括能量存储装置41，例如原电池。原电池优选地使给运动传感器10提供10年的功能自主变得可能。可选地，可使用两个原电池，或如果运动传感器包括射频接收装置则可使用多个原电池。存储装置也可具有电容类型，例如包括由光伏板再充电的超电容器。
能量存储装置连接到惯性条件提供装置42或唤醒单元，只有当探测到在预定的探测阈值之上的运动时，唤醒单元才能够接通传感器的电路。该惯性条件提供装置还能够在接收到维持功率的信号之后继续给电路供电。
优选地，探测阈值被设定为在主运动方向AI上的重力加速度的值的0.2倍(0.2g)。
运动传感器还包括例如包括具有硅棒和微控制器的集成加速计的测量和处理单元43。测量和处理单元连接到惯性条件提供装置，并能够给后者提供维持功率的信号。它还连接到单向无线电电路型(发射器)或双向无线电电路型(收发器)的射频单元44。射频单元连接到被标注为45或46的天线，取决于实施方式。
图3在天线的第一实施方式中以前视图概略示出运动传感器的部件的位置。
在这个第一实施方式中，天线45具有偶极类型。第一印刷电路47使支承并连接电子部件变得可能。至少在能量存储装置所位于的第一腔41a和惯性条件提供装置所位于的第二腔42a处，该第一印刷电路被挖空。优选地，第一印刷电路因此包围第一腔和第二腔。优选地，第一印刷电路在一个腔或两个腔外部。在任何情况下，第一印刷电路的主平面穿过惯性条件提供装置并具有存储装置，如在稍后看到的。
第一印刷电路包括在其上表面上的印刷多圈天线45a (由用交叉排线画出阴影的正方形表示)和也在其上表面上的第一底层平面48。天线45由形成偶极子的印刷天线和底层平面的组合形成。
该布置由图4A到4D的横截面视图具体化。它使将偶极天线移动得尽可能远离加载条变得可能，例如以为6mm厚的壳体保证在天线和加载条之间的5mm的距离。
图4A到4D示出沿着垂直于可卷绕元件的加载条的切割平面的运动传感器的连续横截面视图。
图4A相应于在方向A1A’I上的横截面。在该横截面中，壳体2包括设计成与加载条接触的第一面FA、以及第二面FB。天线被定位成尽可能靠近FB。壳体的壁厚优选地小于或等于Imm0
第一印刷电路限定主平面P1，其平行于电路的上表面和下表面，并在其厚度的中间与电路交叉。该平面(其垂直于图4A的平面)的轮廓由点虚线示出。
图4B相应于在方向B1B’ I上的横截面。该横截面不出在第一印刷电路的上表面上的第一布局48以及在其下表面上的导轨49。电子部件也与切割平面交叉，例如测量和处理单元43的加速计和射频单元44的电路。
图4C相应于在方向C1C’I上的横截面。该横截面不出对于形成能量存储装置41的纽扣电池类型的主电池以第一印刷电路中的凹槽的形式的第一腔41a。能量存储装置因此嵌在第一印刷电路的延伸部分中。
柔性触头41b允许主电池到第一印刷电路的未示出的连接。例如平行于纽扣电池的两个表面的存储装置的(通过包括其最大尺寸来限定的)中间平面构成存储装置的主平面P2。该平面(其垂直于图4C的平面)的轮廓由点虚线示出。
图4D相应于在方向DID’ I上的横截面。该横截面示出形成惯性条件提供装置41的唤醒单元的以第一印刷电路中的凹槽的形式的第二壳体42a。条件提供装置因此嵌在第一印刷电路的延伸部分中。
可移动块42b由柔性叶片42c悬挂在两个静止触头42d之间。在主运动方向Al上的任何足够的加速运动使可移动块移动并使它在运动方向上与静止触头之一接触。一旦接触被建立，测量和处理单元的晶体管或未示出的其它设备就使继续给电路供电变得可能。
条件提供装置的中间平面由可移动块的最大尺寸和由主运动方向限定，并构成条件提供装置的主平面P3。该平面(其垂直于图4D的平面)的轮廓由点虚线示出。
通常，运动传感器的壳体包括形成运动传感器的主轴的具有在方向XX’上的较大尺寸的长度和在方向ZZ’上的宽度以及在方向Ti’上的厚度。方向ZZ’平行于主运动方向Al。对于垂直地移动的卷轴百叶窗，方向XX’和YY’是水平的，而方向ZZ’是垂直的。
在本发明的意义内的主平面至少平行于包含具有方向XX’和Ti’的轴的平面，这适用于第一印刷电路、存储装置和唤醒单元。
运动传感器因此具有在方向Ti’上的最小可能的尺寸。
图5示出沿着主平面P3的横截面中的运动传感器的唤醒单元42。所述单元包括由第一金属薄片42c悬挂的可移动块42b,金属薄片42c的每端嵌在可移动块中和唤醒单兀的支承壳体42g中，设计成与第二腔42a协作。可移动块和金属薄片由导电材料制成。第一静止触头42d和第二静止触头42f定位成在主平面P3中可移动块的运动期间建立电接触，如果该运动具有足够的振幅。唤醒单元的敏感性特别由第一金属薄片的硬度及其尺寸、可移动块的质量以及可移动块和静止触头之间的游隙确定。这些元件形成所需尺寸以便对包括在0.05g和0.4g之间的加速度、优选地0.2g的加速度建立接触。
金属薄片和静止触头分别连接到第一印刷电路。如上所述，第二接触装置例如晶体管用于，一旦在唤醒单元上探测到临时接触，就建立永久接触(在信号的处理的整个持续时间期间)。
图6在这里结合主平面P2，在沿着主平面P3的横截面中示出运动传感器的唤醒单元的可选实施方式。该可选实施方式具有使能量存储装置与惯性条件提供装置协作的引起关注的特征。该可选实施方式包括使用原电池41作为可移动块。
原电池位于第一腔41a (在这里与第二腔结合)并由限定第一腔的第一印刷电路的内边缘47a和47b垂直地(或在主运动方向上)引导。原电池搁在导电型的第二金属薄片42j上。第二金属薄片通过第一端焊接到第一印刷电路的连接端42g，第二端是自由的，并在原电池的垂直运动的情况下能够在附在第一印刷电路上的第三静止触头42k和/或第四静止触头42m之间移动。连接端和静止触头连接到唤醒电路42η，如一组虚线42ρ指示的。因此，在电池的运动相当于分离第二金属薄片和每个静止触头的游隙时，可由电池的正极与唤醒电路之间出现临时连接而探测到该电池的运动，同时电源的维持通过第二金属薄片到连接端42g的永久连接而变得可能。
可选地，垂直引导由壳体的内壁提供。到电池的负极的永久连接由未示出的滑动触头保证。
图7示出运动传感器的天线的第二实施方式46。该实施方式使用网络贴片型的印刷天线，其使用对于这种类型的应用是未知的且具有包括在几百兆赫兹(例如，868MHz)和几百千兆赫兹(例如，2.4GHz)之间的频率。
在附图的左部分中的顶视图中示出的第二印刷电路46a上，分别印刷用作激励器元件46c、第一辐射元件46d和第二辐射元件46g、第一反射器元件46f和第二反射器元件46h的平行的导电轨。这最后四个元件通过在第二印刷电路的厚度中的通孔46i连接到第二底层平面46b。该结构因此类似于Yagi天线。它具有允许相对于半波长明显缩短辐射元件或反射器元件的优点，但需要通过模拟而优化的精确的尺寸设定。它尤其是具有对位于第二底层平面46b后面的金属块的存在相对不敏感的优点。由平行轨形成的天线的有源元件可根据文献由其它术语表示。
为了优化元件之间的电磁耦合，这些元件必须非常接近于彼此并遵从精确的几何结构。
作为例子，对于868Mhz的频率，辐射反射器元件的轨具有3.85mm的宽度，而激励器元件的宽度是2.75mm。在激励器元件的左端处引入(或收集)信号。在激励器元件和辐射元件之间的间隔是0.34_，而在辐射元件和反射器元件之间的间隔是0.23_。反射器元件具有104mm的长度，且在激励器元件的端部和反射器元件的端部之间的长度是135mm。第二底层平面具有150mm的长度和27mm的宽度。
其它值和较大数量的反射器元件当然是可能的。
试验表明在运动传感器在自由场中的情况和在运动传感器位于铝百叶窗的加载条上的情况(天线于是位于离加载条小于4mm处)之间对该天线具有小于IdB的增益损失。因此，运动传感器具有下列优点:当它安装在PVC塑料百叶窗或铝百叶窗上时具有相同的传输行为。
图7的左部分示出运动传感器的横截面，其示出根据这个第二实施方式的第一印刷电路47和天线46的相对布置。
如该附图(其中第一底层平面和第二底层平面处于准接触)所建议的，一个可选的实施方式(未示出)包括，在单个底层平面的尺寸是由天线的结构限定的尺寸的情况下，使用包括内层中的单个底层平面的单个多层印刷电路。底层平面因此嵌在天线的有源元件和第一面FA之间。
在可选实施方式(未示出)中，通过在壳体的第二面FB上的导电沉积来制造偶极天线或阵列型天线。这样的布置，对于对偶极天线来说，比在阵列天线的情况更容易实现，这使在厚度方面节约更多变得可能。沉积例如使用导电油墨通过丝网印刷来完成，接着被覆盖有保护和表面涂饰。与射频单元44的天线插座的电接触由穿过壳体的厚度的导电馈穿完成。
可选地，天线至少部分地在壳体的第二表面的厚度中被包胶模制。
可选地，第一印刷电路和第二印刷电路位于彼此的延伸部分中，以便保证壳体的较小厚度。
运动传感器的一个特定的薄实施方式包括沿着方向XX’连续地定位:第二印刷电路、第一印刷电路、唤醒单元的壳体、以及最后电池的腔。这些可以是以圆盘形式的标准纽扣电池，优选地，以具有圆边缘的矩形的形式的特定壳体可被形成，以便增加给定厚度的存储容量。可选地，单个凹槽在第一印刷电路中形成以用作第一腔或第二腔，而其它腔位于沿着方向XX’的第一印刷电路的一侧或另一侧上。
在该实施方式中，能量存储装置和惯性条件提供装置嵌在第一印刷电路的延伸部分中，该延伸部分与能量存储装置和惯性条件提供装置交叉。
第一印刷电路的延伸部分因此可延伸为由第一印刷电路包围或在方向XX’上从其边缘的一个或另一个延伸的印刷电路。
术语“嵌在第一印刷电路的延伸部分中”在这里具有与“被第一印刷电路的延伸部分穿过(或交叉)”相同的含义。
权利要求
1.一种用于在家用自动化关闭设备(100)的可卷绕元件(10)的运动被探测到时发送信号的运动传感器(1)，所述运动传感器包括能够将它向外紧固到位于所述可卷绕元件的自由端处的加载条(18)的壳体(2)，且所述壳体至少包括: -位于第一印刷电路(47)上的测量和处理装置(43)， -能量存储装置(41)，以及 -惯性条件提供装置(42)， 特征在于，所述能量存储装置和/或所述惯性条件提供装置嵌在所述第一印刷电路的延伸部分中。
2.如权利要求1所述的运动传感器，特征在于，所述壳体(2)包括用于将所述能量存储装置(41)和/或惯性条件提供装置(42)连接到所述第一印刷电路(47)的装置。
3.如前述权利要求之一所述的运动传感器，特征在于，所述能量存储装置(41)包括至少一个原电池。
4.如权利要求3所述的运动传感器，特征在于，所述原电池通过柔性触头(41b)连接到所述第一印刷电路(47)。
5.如前述权利要求之一所述的运动传感器，特征在于，所述惯性条件提供装置(42)包括由柔性导电元件(42c、42 j )维持的导电的可移动块(42b、41)。
6.如权利要求5所述的运动传感器，特征在于，所述惯性条件提供装置(42)包括被定位成在所述导电的可移动块(4213、41)移动时建立电接触的静止触头(42(1、42€、421^、42111)。
7.如权利要求6所述的运动`传感器，特征在于，所述柔性导电元件(42c、42j、42k、42m)和所述静止触头(42d、42f)连接到所述第一印刷电路(47)。
8.如权利要求5到7之一所述的运动传感器，特征在于，所述可移动块(42b、41)包括原电池。
9.如权利要求8所述的运动传感器，特征在于，所述可移动块(42b、41)由所述第一印刷电路(47)的内边缘(47a、47b)引导。
10.如权利要求8所述的运动传感器，特征在于，所述可移动块(42b、41)由所述壳体(2)的内壁引导。
11.如前述权利要求之一所述的运动传感器，特征在于，所述壳体(2)是不导电的。
12.如权利要求11所述的运动传感器，特征在于，所述第一印刷电路包括第一底层平面和多圈印刷天线，所述多圈印刷天线位于所述第一印刷电路的上表面上以形成偶极天线，所述上表面相邻于离能够与所述加载条接触的壳体表面(FA)最远的壳体表面(FB)。
13.如权利要求11所述的运动传感器，特征在于，所述第一印刷电路为多层类型的，并包括在中间层中的单底层平面和具有布置在所述第一印刷电路板的上表面上以形成阵列天线的平行元件的印刷天线，所述单底层平面插在所述印刷天线和能够与所述加载条接触的所述壳体表面(FA)之间。
14.如权利要求11所述的运动传感器，特征在于，其包括第二印刷电路，所述第二印刷电路包括在下表面上的底层平面和具有位于上表面上以形成阵列天线的平行元件的印刷天线，所述底层平面插在所述印刷天线和能够与所述加载条接触的壳体表面(FA)之间。
15.如权利要求11所述的运动传感器，特征在于，其包括通过在相邻于离能够与所述加载条接触的壳体表面(FA)最远的一个壳体表面(FB)上进行导电沉积而得到的天线。
全文摘要
本发明涉及用于在探测到家用自动化关闭设备(100)的可卷绕元件(10)的运动时发射信号的运动传感器(1)，运动传感器包括能够将所述传感器外部地固定到位于可卷绕元件的自由端处的加载条18的壳体(2)，所述壳体至少包括位于第一印刷电路(47)上的测量和处理装置(43)，能量存储装置(41)，以及惯性条件提供装置(42)。
文档编号E06B9/88GK103109245SQ201180044225
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者F·鲁索, M·拉米斯, 戴尔芬·比舍维, 奥马尔·卢赫奇 申请人:Somfy两合公司