专利名称：设备控制系统和方法
技术领域：
本发明大致涉及用电设备的控制，且更具体涉及用电设备的可定制控制系统的高效制作。
背景技术：
用电设备并入几乎每一个现代化设施的设计中并且在其中提供广泛的功能。长期以来一个设备的设计从开工到完工在不同程度上与HVAC系统、照明系统、警报系统、通信系统、监视系统和各种其它设备的设计同时进行。但是，与较简单的系统相比，现代设备系统通常为其使用者提供参差不齐的功能性。例如，一些现代功能系统包括通过数字控制网络访问系统的能力。由于这些系统的复杂性和功能增加，所以对先进智能控制系统的需求也增加。这些设备网络通常包括通过使用嵌入用电设备装置本身中的电子微控制器而实施的控制系统。添加微控制器至用电设备为设备网络开创全新等级的潜在功能。微控制器通常在电路板装配的最终步骤之一中嵌在印刷电路板上。这个最终步骤恰当地被称作印刷电路板装配。在这个步骤中，一个或多个微控制器被连接到电路板。微控制器通常通过使用意在为连接提供结构支撑的焊接材料而连接。虽然单个主微控制器将处理用电设备的一般化控制，但是可添加各种其它微控制器来处理辅助任务，诸如提供定时器、管理偏压电路、提供通信能力和用电设备必须处理且需要内置智能的任意其它任务。给定可用于特定用电设备的一系列功能，这些设备上的控制系统必定非常复杂。可提供这个程度功能性的控制系统因此一定比提供使设备保持标准运行状态所需的最小功能性的控制系统要昂贵得多。但是，并非所有部署用电设备系统的用户都会需要相同的功能性。一个用户可能只想要可在需要光时提供足够电力给灯的照明系统而另一用户可能需要调暗、响应运动传感器、从数字网路取得命令和执行许多其它功能的照明系统。此外，这些复杂的控制系统有时可散布至可能使整个装配过程更复杂的辅助板上。在主电路板与一个或多个子板上的元件之间分配用电设备的控制的方法解决了上述问题。使用术语“子板”，因为常见术语指的是系统中使用术语“母板”的主电路板。术语子板用来指系统中与主电路板分开的电路板。使用多个电路板的方法关注降低形成单个系统以与不同用电设备一起运行。例如，可能连接到多种灯的控制系统可实施子板上的最终供电级。这种系统的好处在于相同的主控制器和电路板可用于多个灯，而特定灯的特性将决定可充当所述最终级的子板。这种方法可允许相同主控制器和印刷电路板与不同类型的灯一起使用，诸如荧光灯、白炽灯或高强度放电灯。其它相关方法关注卡装配操作的优化。例如，作为主控制器或提供照明装置的一些辅助功能的微控制器可能需要与电路板的其它部分相比形式不同的装配操作。因此，主电路板将经历第一印刷电路板装配工艺，且附加电路可在初次装配完成后通过不同方法添加。
发明内容
在本发明的一个实施方案中，公开了一种控制用电设备的系统。系统包括电路板、位于电路板上的板载控制器和也位于电路板上的子板接头。板载控制器被构造来向系统提供第一等级的控制功能。第一等级的控制功能包括在运行状态与关闭状态之间切换用电设备的能力。子板接头被构造来接纳来自各被构造来使系统的控制功能增至高于第一等级的控制功能达达到第二等级的控制功能的一组兼容子板中的子板。在本发明的另一个实施方案中，公开了一种制造用电设备的控制系统的方法。在一个步骤中，装配电路板以形成基线控制系统。在另一个步骤中，在装配步骤完成后将子板附接至电路板。基线控制系统能够使用电设备维持标准运行状态。子板被构造来增加控制系统的控制功能等级。在本发明的另一个实施方案中，公开了一种为用电设备提供控制的方法。在一个步骤中，使用连接到位于电路板上的子板接头的子板控制用电设备。电路板还具有板载控制器。板载控制器被构造来为系统提供第一等级的控制功能，包括在标准运行状态与关闭状态之间切换用电设备的能力。子板被构造来使控制功能增至高于第一等级的控制功能而达到第二等级的控制功能。
图1图示根据本发明的用于控制用电设备的系统。图2图示根据本发明的用于制造用于控制用电设备的系统的方法的工艺流程图。图3图示根据本发明的用于控制用电设备的方法的工艺流程图。
具体实施例方式现将详细参考所公开发明的实施方案，其一个或多个实例图示在附图中。每个实例经由说明本技术而提供，而非限制本技术。实际上，本领域技术人员了解可对本技术进行修改和变化而不脱离其精神和范围。例如，图示或描述作为一个实施方案的部分的特征可与另一个实施方案一起使用以产生另一个实施方案。因此，本标的旨在覆盖随附权利要求及其等效物的范围内的所有这些修改和变化。归因于由用电设备提供的功能的激增，这些装置的控制系统的功能得以大大增强。由厂家生产的单个控制系统因此几乎从未满足厂商的所有潜在用户，因为每个用户可能具有有关哪些功能是有价值和必要的不同选择权。一个解决方案可以是在控制系统上包括每个潜在功能并且仅启动用户需要的那些特征。但是，控制系统通常是整个用电设备系统的最昂贵部分，且免去功能通常导致显著的成本节省。本发明的实施方案允许定制设备控制系统的低成本生产。本发明的特定实施方案包括连接到电路板的基线控制系统和提供例示在子板上的更高等级功能的附加控制系统。基线控制系统是能够提供与给定设备相关的最低等级功能的控制系统。例如，照明系统的基线控制系统能够将照明系统保持为标准运行状态以产生光。在本发明的特定实施方案中，更高等级的控制功能包括与其它类似装置通信的能力。在本发明的特定实施方案中，基线控制系统和电路板成本非常低且子板容纳特定用户所需的更昂贵和复杂的控制系统。可设计一组兼容子板来满足潜在用户的各种需求。以此方式，厂商能够为其用户提供广泛的功能选择，同时使生产提供所述功能选择的一系列系统的总成本最小化。本发明的特定实施方案可参考图1描述。图1展示用于控制用电设备的系统，其包括电路板100、板载控制器101、子板接头(诸如槽)102和子板103。板载控制器101位于电路板100上。子板接头102也位于电路板100上且其被构造来接纳来自一组兼容子板的任意子板。在本实施方案中，子板接头102被示作槽，但是可使用任意其它连接方法。这些方法的实例在下文参考图2讨论。板载控制器101被构造来为系统提供第一等级的控制功能。控制功能指的是由系统中的元件提供的任意功能，所述元件的有关所述功能的指令不受制于相同系统中的另一个元件的指令。上述第一等级的控制功能包括在运行状态与关闭状态之间切换受控用电设备的能力。在图1所示的特定实施方案中，控制功能通过使用控制输出104而提供。控制输出104被示作有线连接，但是其可使用任意形式的通信连接(包括无线连接)实施。在这个特定实施方案中，用电设备105由照明装置代表，但是可连接任意其它设备，诸如HVAC装置、电力路由装置、警报装置、通信装置或监视装置。虽然附图将用电设备105示作与电路板100分开，但是根据本发明的用电设备可具有电路板，诸如嵌入设备本身内的电路板100。在此情况下的第一等级的控制功能可包括将灯打开和关闭的能力。因而，板载控制器101可用单个机械开关实施。但是，板载控制器101也可以是高度复杂的控制器且第一等级的功能可包括控制复杂得多的功能。在本发明的特定实施方案中，由板载控制器101提供的第一等级的控制功能可包括基线控制系统功能。这个基线控制系统功能将包括使用电设备保持标准运行状态所需的所有控制操作。因此，在这些实施方案中，用电设备能够正常运行而不用将子板103连接到子板接头102。例如，如果用电设备105是高强度放电灯，那么这个基线控制系统功能可包括产生运行提供电力给灯的镇流器所需的控制信号和使灯保持点亮所需的任意其它控制信号。作为另一个实例，如果用电设备105是摄像机监视系统，那么这个基线控制系统功能可包括捕获影像及将其传输至有用媒体所需的控制系统的产生。子板103是来自上述兼容子板组的一个子板。子板被构造来使系统的控制功能增至高于由板载控制器101提供的第一等级的控制功能而达到第二等级的控制功能。基于上述实例，第一级的功能包括打开和关闭照明装置的能力且由子板103提供的第二级的功能包括调暗照明装置的能力。子板103可被构造来提供所需控制功能的任意可能组合，只要这些功能代表提供给系统的总体控制功能等级的增加。例如，这种第二等级的控制功能可包括与其它用电设备数字通信的能力。作为另一个实例，如果用电设备105是照明装置，那么这个附加功能等级可包括使用一组不同点亮脉冲之一启动照明装置的能力。在本发明的特定实施方案中，子板控制器103将在其连接到子板接头102时至少部分取代板载控制器101。在这样一种情况下，可能存在由板载控制器101提供的一些控制功能，其将被关闭或设置为辅助子板103所提供的控制功能。例如，板载控制器101可控制监视摄像机上的图像处理，而子板103具有相同能力但是可以精简得多的方式执行图像处理。在那种情况下，子板103在其被连接时可接管图像处理。取代控制功能并非总是意味着先前由板载控制器101执行的操作将被终止。在特定实施方案中，板载控制器101将继续执行其操作，但是其将变为辅助子板103的控制功能。在本发明的特定实施方案中，子板控制器103将在其连接到子板接头102时完全取代板载控制器101。在这种情况下，由板载控制器101提供的所有控制功能将被关闭或被设置为辅助由子板103提供的控制功能。在这些实施方案中，板载控制器101将针对其操作的所有方面对于子板103为从装置。如在子板控制器103至少部分取代板载控制器101的情况下，并非所有先前由板载控制器101执行的操作都将被终止。而是其将全部被设置为辅助子板控制器103的控制功能。在本发明的特定实施方案中，板载控制器101将继续用作电路板100的简单输入/输出装置。输入线106被构造来感测子板103是否连接到子板接头102。在特定实施方案中，当输入线106感测到子板103连接到子板接头102时板载控制器101将转交特定控制功能的控制。例如，当所述用电设备是照明装置时，板载控制器101可控制由镇流器提供给灯的波形。但是，当输入线106检测到子板103被连接时，板载控制器101可将波形控制转交给子板103。虽然输入线106被绘作连接到板载控制器101，但是电路板100可被构造成使得板载控制器101无需被提供来自输入线106的信息以使子板103至少部分取代板载控制器101。本发明的另ー个特定实施方案可參考图2描述。图2图示ー种制造用电设备的控制系统的方法。在步骤200中，装配电路板以形成基线控制系统。在特定实施方案中，步骤200使用印刷电路板装配执行。集成电路可使用焊接或机械连接而连接到电路板。在步骤200中装配的基线控制系统能够使所述用电设备維持标准运行状态并且被构造成附接至子板。标准运行状态的实例在上文中參考图1提供。在步骤201中，子板附接至电路板。在特定实施方案中，这个步骤在印刷电路板装配完成后执行。子板被构造来增加控制系统的控制功能等级。增加控制系统的控制功能等级的实例在上文中參考图1而提供。步骤201可包括使用标准外围插槽附接子板。插槽可提供通过机械连接提供大多数所需支持给子板。在这些实施方案中，可能需要焊接来确保子板可靠地连接到电路板。在其它实施方案中，步骤201可使用任意形式的售后市场连接执行，诸如机械插槽、标准计算机卡插槽、USB连接或有线插头连接。本发明的另ー个特定实施方案可參考图3描述。图3图示用于提供控制给用电设备的方法。在步骤300中，位于电路板上的控制系统被启动。电路板包括被构造来提供第一等级的控制功能给用电设备的板载控制器。第一等级的控制功能包括在标准运行状态与关闭状态之间切換用电设备的能力。在步骤301中，使用子板将第二等级的控制功能提供给用电设备。子板连接到位于电路板上的子板接头。子板被构造成在被连接到子板接头时使系统的控制功能增至高于第一等级的控制功能而达到第二等级的控制功能。子板连接到电路板的方式在上文中參考图2描述。第一等级的控制功能与第二等级的控制功能之间的关系在上文中參考图1描述。在本发明的特定实施方案中，第一等级的控制功能包括基线控制系统功能。在用电设备包括照明装置的本发明的特定实施方案中，第二等级的功能包括使用ー组不同点亮脉冲之一使灯点亮的能力。这种划分可在针对不同类型的灯需要不同点亮脉冲的情况下有用。因而，相同主板可用于各种灯且基础板可被构造来提供即使其并非对可与其一起使用的所有灯是最佳的情况下仍将启动几乎所有灯的脉冲。在步骤302中，板载控制器至少部分被子板抑制。在特定实施方案中，子板将完全抑制由板载控制器提供的控制功能使得子板独立控制系统且板载控制器对于子板为从装置。在其它特定实施方案中，子板将仅部分抑制板载控制器使得所述板载エ艺保持一定的控制功能性。这个步骤在本发明的其它实施方案中子板和板载处理器各保持对系统操作的単独元件的控制功能使得载板增加且不減少由板载控制器提供的任意原始功能的情况下是任选的。在用电设备是需要控制波形的高强度放电灯的本发明的特定实施方案中，控制波形在步骤303中由板载处理器或子板调整。改变提供给照明装置的控制波形的特性可用于调暗装置。因此，调暗照明装置的能力在一些实施方案中可由板载控制器保留且在其它实施方案中可由子板控制。步骤303可随具有能够调暗灯的板载控制器的系统执行，在所述情况下，子板接管这个责任并且可能増加灯的调暗能力。步骤303还可随具有无法调暗灯的板载控制器的系统执行，在所述情况下子板将提供调暗能力给无法另外调暗的系统。虽然本发明的实施方案已主要參考其特定实施方案讨论，但是其它变化是可行的。所述系统的各种构造可作为本文所提出的构造的替代或补充使用。例如，虽然板载控制器大致被称作其为微控制器，但是其还可使用内置在电路板中的逻辑实施或可简单作为单个模拟开关。此外，板载控制器和子板可能是多零件系统。例如，板载控制器可以是ー组组合运行的集成电路。此外，子板通常被描述成其含有微控制器但是其还可简単作为以机械开关耦合至系统的附件或一些其它形式的简单控制系统。此外，本发明可应用于控制用电设备网络的控制系统。如在本说明书和随附权利要求中使用，术语“组”可用于描述包括单个元件的ー组。本领域技术人员应了解上述描述仅是举例而言且并不g在限制本发明。本公开中无内容表明本发明受限于需要来自主电网的电カ的系统。本公开中的任何内容也不得将本发明的范围限制为通过使用带电粒子或电磁波的电子装置或通信，因为任意类型的控制系统可从本文的教导中获益。根据需要，功能可由硬件或软件执行。通常，所提出的任意图表仅旨在表明一个可行的构造且许多变化是可行的。本领域技术人员还应了解依据本发明的方法和系统适用于一系列应用，涵盖与用电设备系统相关的任意应用。虽然已參考本发明的特定实施方案详细描述本说明书，但是应了解本领域技术人员在获得上文的理解的情况下可容易地构想这些实施方案的变更、变化和等效物。本发明的这些和其它修改和变化可由本领域技术人员实践，而不脱离更具体地在随附权利要求中规定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于控制用电设备的系统，其包括: 电路板； 板载控制器，其位于所述电路板上，所述板载控制器被构造来向所述系统提供第一等级的控制功能；和 子板接头，其位于所述电路板上，所述子板接头被构造来接纳来自一组兼容子板的子板； 其中所述第一等级的控制功能包括在运行状态与关闭状态之间切换所述用电设备的 其中所述兼容子板组中的每个子板被构造来使所述控制功能增至高于所述第一等级的控制功能而达到第二等级的控制功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被构造来在所述子板连接到所述子板接头时至少部分地用子板控制器取代所述板载控制器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被构造来在所述子板连接到所述子板接头时完全用子板控制器取代所述板载控制器，使得所述板载控制器对于所述子板控制器为从装置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一等级的控制功能包括基线控制系统功倉泛。
5.根据权利要求1所述的系统，其还包括: 灯； 其中所述第二等级的功能包括使用一组不同点亮脉冲之一使所述灯点亮的能力。
6.根据权利要求1所述的系统，其中: 所述用电设备是照明装置；且 所述第二等级的功能包括调暗所述照明装置的能力。
7.根据权利要求6所述的系统，其还包括: 灯，其从镇流器接收电力供应； 镇流器控制电路，其位于所述电路板上，所述镇流器控制电路控制由所述镇流器提供给所述灯的波形；和 输入线，其被构造来感测所述子板是否连接到所述子板接头； 其中所述板载控制器被构造来控制由所述镇流器提供给所述灯的波形；且其中所述板载控制器被构造来在所述输入线感测到所述子板连接到所述子板接头时将所述镇流器控制电路的控制转交给所述子板。
8.—种制造用电设备的控制系统的方法，其包括下列步骤: 装配电路板以形成基线控制系统； 其中所述电路板被构造成连接到子板； 其中所述基线控制系统可使所述用电设备维持标准运行状态；且 其中所述子板被构造来增加所述控制系统的控制功能等级。
9.根据权利要求8所述的方法，其还包括在所述装配完成后将所述子板附接至所述电路板的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述附接使用售后市场方法执行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述子板至少部分地取代由所述基线控制系统提供的控制功能。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述子板完全取代所述基线控制系统使得所述基线控制系统对于所述子板为从系统。
13.根据权利要求10所述的方法，其中: 所述用电设备是照明装置；且 所述子板通过提供调暗所述照明装置的能力而增加所述控制功能等级。
14.一种用于控制用电设备的方法，其包括: 启动位于电路板上的控制系统，所述电路板包括被构造来提供第一等级的控制功能给所述用电设备的板载控制器； 使用子板提供第二等级的控制功能给所述用电设备，所述子板连接到位于所述电路板上的子板接头； 其中所述第一等级的控制功能包括在标准运行状态与关闭状态之间切换所述用电设备的能力；且 其中所述子板被构造来在连接到所述子板接头时使所述控制功能增至高于所述第一等级的控制功能而达到所述第二等级的控制功能。
15.根据权利要求14所述的方法，其还包括至少部分地用所述子板抑制所述板载控制器的步骤。
16.根据权利要求14所述的`方法，其还包括用所述子板完全抑制所述板载控制器使得所述板载控制器对于所述子板为从装置的步骤。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一等级的控制功能包括基线控制系统功倉泛。
18.根据权利要求17所述的方法，其中: 所述用电设备包括灯；且 所述第二等级的功能包括使用一组不同点亮脉冲之一使所述灯点亮的能力。
19.根据权利要求14所述的方法，其中: 所述用电设备是照明装置；且 所述第二等级的功能包括调暗所述照明装置的能力。
20.根据权利要求19所述的方法，其还包括下列步骤: 改变由镇流器提供给从所述镇流器接收电力的灯的波形； 其中所述板载控制器被构造来在所述子板未连接到所述接头时执行所述改变，且 其中所述子板被构造来在所述子板连接到所述接头时执行所述改变。
全文摘要
本发明的实施方案提供对用电设备的控制。使用电路板、位于所述电路板上的板载控制器和也位于所述电路板上的子板接头。所述板载控制器被构造来提供第一等级的控制功能给系统。所述第一等级的控制功能包括在运行状态与关闭状态之间切换所述用电设备的能力。所述子板接头被构造来接纳子板，且所述子板被构造来使所述系统的控制功能增至高于所述第一等级的控制功能而达到第二等级的控制功能。
文档编号H05K7/10GK103120039SQ201180044788
公开日2013年5月22日 申请日期2011年10月2日 优先权日2010年10月5日
发明者G.戴维斯, M.施露施 申请人:鲁美特里克照明股份有限公司