带荧光镇流器的中继器单元的制作方法

专利名称：带荧光镇流器的中继器单元的制作方法
带荧光镇流器的中继器单元相关申请0001本申请是申请于2003年11月19日，名称为"REPEATERUNIT" 的美国专利申请号10/718,374的连续部分申请。其全文内容通过引用合 并于此。技术领域0002本发明涉及无线电频率无线信号系统，并具体涉及一种改进的 中继器系统，其可以并入到为普通电气装置，例如灯泡、荧光管、电路 插座和开关、或其他电器用具供电的电动装置中。
背景技术：
0003已知系统使用远程换能器将各种观测信号发送到基站，但可能 会缺乏到达目的地比如中央站的能量。 一个或一个以上中继器中途截取 信号，在到达目的地之前放大并中继发送信号。例如，远程位置的换能 器可以探测并发出烟雾、温度、湿度、风速和其他重要环境参数的信号。 其他换能器可提供表征物体或物理位置的状态或物理状况的信号。0004大多数建筑物，包括住所，在探测器内部都装有换能器或传感 器，用来监控加热、通风和空调设备的性能及效率。烟雾探测器中具有 的其他传感器用于监控大气参数，比如发出火灾警报的烟雾水平或温度 条件。还可以使用其他传感器来发出违反安全性或其他有危害或危险状 况的信号。0005大多数时候，这样的探测器发出可听或可视警报，这种警报不 一定是可被能提供援助的人所在的中央站接收的信号。与换能器比如烟 雾探测器或其他火灾传感器相关的中继器电路，如果配备有无线发送机 即可发送包括传感器位置和所监控的状况的信号，如果和中继器一起在 传感器和基站之间运行，即可向基站报警说明可能解释为火灾的环境状 况的改变。0006但是向这样的中继器提供电源是棘手的，原因是电源插座可能 并不是稳定可用的。通常，在探测器相对近的区域内安装供电设备，比 如电灯组件或电源插座，中央站向其供电一预先设定的有限时间段。例 如，在大型住宅区域比如公寓建筑，区域灯(area light)在黑暗的时候点 燃，当自然光源提供的环境光足够时不提供电源。

发明内容
0007中继器可解决这些和其他问题，所述中继器设计成与电源线路 匹配(mate)，并作为中继器接收和中继发送信号。在一种实施方式中， 中继器可以安装在现有电源插座中，这样可将来自附近需要监控的探测 器的信号存储、放大和发送到中央站或其他中继器。中继器可以非常紧 凑，甚至当来自插座的电能不可得时仍可相对连续运行。在一种实施方 式中，提供了可再充电电源，例如电容器、充电电池等。当给中继器单 元供电时，可再充电电源被充电，当其他电源不可得或不充足时，可再 充电电源给中继器单元供电。可再充电电源的再充电便于收发机进行相 对不间断的通信。
0008在一种实施方式中，中继器单元被设计为与现有的电灯泡插口 匹配，这样其可以插入到灯泡和插口之间。由于中继器单元也包含灯泡 插口，所以安装中继器单元就必须将灯泡从插口移开，插入中继器单元 并将灯泡安装回中继器单元的插口。在白天，当灯泡没有加电时，可再 充电电池允许中继器单元运行以传递传感器信息到中央位置比如基站。 在晚上，当灯泡加电时，中继器单元也加电且电池被再次充电。因此， 即使在来自灯泡插口或其他插座的电源不可用时，中继器单元也可不间 断运行。
0009在其他实施方式中，中继器单元安装在荧光灯装置内，并连接 到电线。在另外的实施方式中，中继器单元可以安装在"出口 (EXIT)" 标志或甚至开关中。在另一种实施方式中，中继器单元可以包括在出口 插座(outletreceptacle)中，通过所述出口插座，电力可供给到中继器单 元，并且当发生掉电情况时，电池能提供支持。


0010可参考下面的附图，以更好地理解本发明。0011图1是包括在灯座内的中继器的侧视部分横截面图。0012图2A、 2B是图1所示灯座内的中继器电路的方框图。0013图3显示了R30灯装置内包括的中继器。0014图4A显示了中继器是与灯泡结合在一起的。0015图4B显示了中继器为与灯泡一起作用的灯泡形状的装置。0016图5A和5B显示了中继器是与荧光灯装置结合在一起的。0017图6是一幅透视图，其显示了中继器是与电源插座结合在一起 的。
0018图7是图6的插座的部分剖面、部分透视图。
0019图8显示了包括中继器模块和荧光灯镇流器的中继器。
0020图9是图8所示中继器单元的方框图。
具体实施例方式
0021图1显示了适于安装到电灯插口 14的中继器。在图1中，中继 器10包含安装了第一匹配结构16的外壳单元12，所述第一匹配结构在 机械上和电气上适于与电灯插口 14匹配。中继器单元10进一步包含第 一电源22以为中继器单元10供电。在一个实施例中，电灯插口14是蜡 台形插口，第一匹配结构16适于安装蜡台形插口。要注意的是，电灯插 口 14电连接到提供电能的第二电源48。在一个实施例中，当安装中继器 单元10时，电灯插口 14维持其现有的功能性。进一步地，在本实施例 中，第一匹配结构16是标准的蜡台形灯座，其在机械上和电气上与蜡台 形插口匹配。此外，还应注意第一匹配结构16可以是与电插座匹配的任 何机械结构。电灯插口 14可以是壁式电源插座、电源插座、电装置、电 源装置、现有装置、电动装置、装置或与第二电源48关联的装置。
0022外壳单元12可进一步包含热屏蔽11。当灯泡18加电时热屏蔽 11作为光的反射体。然而，应注意到即使灯泡18的外形被描述为白炽泛 光灯泡，但设计为可与其他灯装置匹配，比如荧光灯、荧光管、氖灯、 氖管、其他光源匹配的中继器或普通电气设备在本发明精神和范围内。另外，外壳单元12包含外壳内壁20、第一电源22，其中第一电源22安 置在外壳内壁20和热屏蔽11之间。天线24安装到外壳单元12，其用来 发送和接收无线信号。天线24被描述为单极天线，但可以是任何接收和 发送无线信号的设备。图中所示的天线24在外壳之外，但本领域普通技 术人员可认识到天线24也可被配置为与外壳共形(conformal)和/或在 外壳内部。中继器模块26位于外壳内部的底部，第二电路板34连接到 适于插入光源比如灯泡18的第二匹配结构17。进一步地，第二匹配结构 17电连接到第二电源48。在一个实施例中，中继器模块26包含收发器 电路28。另外，可包含可再充电蓄电模块的第一电源22包括可再充电蓄 电电池和充电器，以提供激励电能来为无线收发器电路28设置所需工作 点。
0023参考图2A和2B，它们显示了中继器模块26的方框图，在一个 实施例中，第一电源22是包含可再充电电池27和电池充电器46的可再 充电电池模块。应该注意第一电源22可以是任何蓄电设备比如镍镉电池、 锂离子电池、可再充电蓄电模块或提供电能的任何设备。应注意电充电 器可以是任何为可再充电蓄电电池比如太阳能电池板阵列、变压器、电 路板或其他电路充电的设备。第二电源48是来自电灯插口 14的能量来 源。第二电源48为电池充电器46提供电能。接着，电池充电器46为收 发器电路28供电且当来自第二电源48的电能可用时(即，加电时)， 为可再充电电池27再充电。当对匹配结构16而言，第二电源48不可用 时，不供电或断电时，第一电源22为中继器单元10供电。
0024中继器模块26进一步包含第一系统和第二系统。第一系统包括 收发器电路28，接收信号强度指示器31和显示器38。第二系统包括微 控制器单元40、存储器单元32和数据通讯端口 42。在一个实施例中， 收发器电路28是德州仪器(Texas Instruments)公司零件型号为TRF6卯1 的RF收发器电路。然而，收发器电路28可以是可以接收和发送电信号 的任何相似发送/接收电路。在本实施例中，收发器电路28接收来自天线 24的至少一个电信号。该信号是无线电频率(RF)、微波或毫米波信号。 信号起源于换能器23，例如所述换能器可以位于建筑比如公寓或办公楼 内，其测量环境参数比如烟雾指数、颗粒物、湿气、湿度、压力或温度。通过其他示例，换能器23可以位于出口标志、火警、空调单元或其他位 置，用户希望监控所述位置的环境参数并发送该信息到另一位置比如中 继器或基站。
0025在收发器电路28接收并处理表示已测量的环境参数的信号后， 该信号电耦合到微处理器40。在一个实施例中，微处理器是Xilinix公司 的，零件型号为XE2S100E。 一般，微处理器估算信号，之后将信号分类 并将该信号映射成代表值以存储在存储器单元32中。在一个实施例中， 存储器单元32是Microchip公司的，零件型号为弁93AA56A，但是，本发 明可以使用并包含其他存储器设备。接下来，微处理器40可以通过收发 器电路26发送该代表值，以通过天线24中继发送到中央站、中央数据 库站、其他中继器单元或其他目的地。
0026数据通讯端口 42提供对微处理器单元40的控制和数据信号。 这样的控制和数据信号用于编程、再编程、输入数据或删除存储于微处 理器单元40内部或存储器单元32外部的数据。在一种模式中，控制和 数据信号对微处理器单元40编程以决定天线24接收的哪个信号将被收 发器电路28进一步处理。在另一种模式中，控制和数据信号对微处理器 40编程以将这些信号存储在存储器单元32中。在另一种模式中，控制信 号对微控制单元40编程以选择从存储器单元32中获取哪个存储信号， 以及选择通过天线24将哪些信号从收发器单元28发送到下一个中继器 单元、基站、中央站或中央数据站。
0027下面段落描述的中继器不是硬连接的而是插入到现有插口的。 另外，下面描述的中继器可以包括与其他电器用具一起使用的插口，这 与第一实施例中包括的用于灯泡的插口用法相同，即灯泡被移开以安装 中继器。
0028图3显示了中继器10，其被配置成允许插入R30类型的灯泡且 安装到R30类型灯装置中。本实施例包括中继器板26，天线24和第一 电源22和其他电路(未显示，但在图2A和2B描述了其功能性)。与 图1实施例的主要不同在于本实施例安装的是R30灯装置。
0029图4A显示了封装在灯泡中的中继器10。本实施例包括中继器 板26、天线24和第一电源22和其他电路(未显示，但在图2A和2B描述了其功能性)。与图1实施例的主要不同在于在本替代实施例中，中
继器单元10看起来象一个灯泡。
0030图4B显示了中继器10，其作为一个灯泡形状的装置与另一个 灯泡一起作用。本实施例包括中继器板26、天线24和第一电源22和其 他电路(未显示，但在图2A和2B描述了其功能性)。与图l实施例的 主要不同在于在本替代实施例中，中继器单元IO看起来象一个灯泡并与 另一个灯泡一起作用。
0031图5A、 5B显示了结合包含镇流器9的荧光灯装置13的中继器 10。本实施例包含中继器板26、天线24和第一电源22和其他电路(未 显示，但在图2A和2B描述了其功能性)。与图l实施例的主要不同在 于本替代实施例中继器单元10和第一荧光灯泡21替代了标准荧光灯泡。 中继器单元10包括与荧光灯装置插口 (未显示)配合的插头19，中继器 单元10在机械上适于容纳第一荧光泡21，这样荧光灯装置13的功能性 得以维持。此外，第二荧光泡15也安装到荧光灯装置13以得到更多光。 在下面两段描述的中继器不是硬连接的，而是插入现有插口的。另外， 下面描述的中继器包括与其他电器用具一起使用的插口，这与第一实施 例中包括的用于灯泡的插口用法相同，即灯泡被移开以安装中继器。最 后，可以如上述描述该安装过程。
0032图6是包含在辅助插座62中的中继器的透视图。辅助插座62 是电源插座，但可以是提供电能来源的任何插座。特别是，辅助插座中 继器单元60 (未显示)安装在塑料外壳58内。进一步地，辅助插座中继 器单元60 (未显示)包括插座中继器天线56，以用于向中继器、基站或 其他目的地比如中央数据中心发送电信号及从其接收电信号。然而，与 本说明中别处讨论的其它实施例的主要不同在于本替代实施例插入到现 有的电插座或插口而不是插入到电灯插座中。
0033图7是图6的辅助插座62的部分剖面，部分透视图。本替代实 施例包括辅助插座62中的辅助插座中继器单元60，且本实施例有图2A 和2B所示相似的功能部分和组成部件。特别地，辅助插座中继器单元 60包含下面的组件塑料外壳58 (图3中显示)；辅助插座62 (功能上 等同于第二电源48);插座电池64 (功能上等同于第一电源22);收发器/中继器印刷电路板66 (功能上等同于RF电路板26);和插座中继器 辅助天线56 (功能上等同于天线24)。在辅助插座62未供电期间例如 烧保险丝或能量不可得时，辅助插座中继器单元60从插座电池64汲取 能量。辅助插座中继器单元60对插座电池64再充电并在辅助插座62被 通电期间即加电期间，对辅助插座中继器单元60供电。应注意组件选择 实际上只是示例性的，包括，可以是任何外壳单元的塑料外壳，可以是 任何有线电插座的辅助插座，和可以是任何可再充电储能设备的插座电 池。
0034进一步地，在图6的另一个实施例中，中继器可以进一步硬连 接到现有的电源插座。在本实施例中，组件功能性与上面实施例讨论的 相同，然而，安装可能不同，比如要求现有壁装插座插头的部分或整体 移除，现有电线到中继器的电连接与现有壁装插座分离，及安置到与现 有壁装插座相关的表面。
0035进一步地，在图6的另一个实施例中，在维持所述结构装备的 所述功能性时，中继器可适于替代结构装备。举例来说，该结构装备可 以是天花板瓷砖、加热通风空调(HVAC)格架、天花板扬声器、天花板 扬声器瓷砖和连接到建筑或类似物的墙壁的扬声器格架或扬声器。在本 实施例中，第一电源可以是为中继器单元供电的唯一电源。本实施例的 替代，第一电源和第二点源都可以向中继器单元供电。进一步地，在本 实施例中，安装可以与上面图6所示不同，包括技术领域公知的结构装 备的移除，及安装适于代替结构装备的中继器单元。
0036图8显示了包括在旋入灯装置中的，包括荧光灯镇流器801模 块的中继器800。中继器800包含中继器模块26、天线24和电源22。提 供连接器802用于连接到荧光灯810。图8所示的灯810是示例性的而非 限制性的。中继器单元800通过匹配结构16与电源匹配。在一个实施例 中，匹配结构16被设计为与两向旋入灯座匹配。在一个实施例中，匹配 结构16被设计为与三向旋入灯座匹配。在一个实施例中，匹配结构16 被设计为与电源插座匹配。
0037图9是中继器单元800的方框图900。来自匹配结构16的输入 电能提供到可选电涌保护器卯l 。来自电涌保护器901的输出电能提供到镇流器801和中继器模块26。如果省略电涌保护器901，那么来自匹配 结构16的输入电能被提供到镇流器801和中继器模块26。来自镇流器 801的输出电能通过连接器802提供到灯810。本领域技术人员应认识到 出于解释而非限制性目的，所示的镇流器801和中继器模块26为分离模 块。电源卯5被提供以从匹配结构16向可再充电电源22提供电能。将 来自可再充电电源22的电能提供给中继器模块26。0038在一个实施例中，镇流器801和中继器模块26被组合成一个单 独单元。
0039在一个实施例中，镇流器801和中继器模块26具有某些共同的 功能性。例如，在一个实施例中，低电压共用低电压电源提供到镇流器 801和中继器模块26的供电部分。在一个实施例中，在镇流器801和中 继器模块26之间提供可选的通信路径902。在一个实施例中，控制中继 器模块26功能的处理器使用控制路径902以同样控制和监控镇流器801 的已选功能。在一个实施例中，镇流器801使用控制路径卯2以向中继 器模块26提供状态和操作信息，以使中继器模块26可以向监控系统发 送镇流器状态信息(例如，镇流器故障、灯故障等)。在一个实施例中， 中继器模块26被设计为使用通信路径902控制镇流器801的一个或一个 以上的操作功能(例如，开/关功能、调光器功能等)。在一个实施例中， 中继器模块26按照中继器模块26通过无线电频率通信接收的命令控制 镇流器801。
0040在一个实施例中，匹配结构16被设计为与具有公共导线，"高" 导线和"低"导线的三向灯座匹配。中继器26被设计为从高导线或低导 线或二者汲取电能。镇流器801被设计为在高导线被激活时从灯810提 供相对更明亮的光，而仅在低导线被激活时从灯810提供相对昏暗的光。
0041连同图l-7所示的中继器单元，也可以提供结合方框图900描述 的灯控制。在这种情况下，镇流器801可以用一个或一个以上继电器或 电子开关(例如调光器电路)替代，所述继电器或电子开关由中继器模 块26控制以将转换的电能提供给连接器17。
0042本发明不限于上面公开描述的特定实施例。因此，本发明的范 围只由所附的权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种安置到电动装置上的中继器可再充电电源，其被配置为由从所述电动装置接收的电能充电；中继器模块，其被配置为从所述可再充电电源接收电能；和荧光灯镇流器，其被配置为从所述电动装置接收电能。
2. 根据权利要求1所述的中继器，其中所述电动装置包括旋入灯座。
3. 根据权利要求1所述的中继器，其中所述电动装置包括两向灯座。
4. 根据权利要求1所述的中继器，其中所述电动装置包括三向灯座。
5. 根据权利要求1所述的中继器，进一步包括电源，其被配置为将 从所述电动装置接收的电能转换为适于对所述可再充电电源再充电的电 流和电压。
6. 根据权利要求1所述的中继器，其中进一步包括维持所述电动装 置功能性的匹配结构。
7. 根据权利要求1所述的中继器，其中所述可再充电电源包括一个 或一个以上可再充电电池。
8. 根据权利要求1所述的中继器，进一步包括连接到荧光灯的连接器。
9. 根据权利要求1所述的中继器，进一步包括所述镇流器和所述中 继器模块之间的通信路径。
10. 根据权利要求9所述的中继器，其中所述中继器模块被配置为接 收控制所述镇流器的命令。
11. 根据权利要求9所述的中继器，其中所述的中继器模块被配置为 从所述镇流器接收信息状态。
12. 根据权利要求9所述的中继器，其中所述的中继器模块从至少一 个换能器接收信号，并且将所述信号中继发送到基站。
13. 根据权利要求9所述的中继器，其中所述中继器模块被配置为控 制所述镇流器以产生由所述镇流器驱动的荧光灯的需要亮度。
14. 根据权利要求9所述的中继器，进一步包括一个外壳单元，其被 配置为插入到一个出口标志中。
全文摘要
本发明公开了一种信号中继器，其用来接收和中继发送来自环境换能器及类似物的信号，并在机械和电气上与现有的电动装置匹配。在一种实施方式中，中继器被配置成在机械和电气上连接到标准电源装置上例如，旋入灯座(两向、三向及类似的)、壁装电源插座等。在一种实施方式中，中继器单元包括用于驱动一个或一个以上的荧光灯的荧光灯镇流器。
文档编号H05B37/02GK101288210SQ200680007891
公开日2008年10月15日 申请日期2006年2月10日 优先权日2005年3月11日
发明者L·凯茨 申请人:L·凯茨