[发明专利]照明系统中光传感器的唤醒

说明书

技术领域

本发明涉及光传感器领域，更具体地涉及如用于照明系统中的无线光传感器领域。

背景技术

全世界范围内都认为节能对我们的环境至关重要。北美洲和欧洲的立法正对节能措施做出要求。

在楼宇自动化领域内，由传感器控制的楼宇自动化设备是实现节能的重要促成者。特别是在照明系统领域中，用于日光采集的占用传感器和光传感器广泛用于节能。日光采集使用光传感器来根据环境光或日光控制人造光的光输出，以使得房间内的光照水平能保持恒定。在白天，当日光进入房间并对房间内的光照水平作出贡献时，人造光的光输出可以随着环境光的增加而减少，由此节约了能源。

尽管传感器可以通过导线耦合到楼宇自动化设备的楼宇自动化控制器，但是通过使用无线传感器可以实现安装的灵活性以及用于装配和改装的安装成本的减少，这是因为它们不需要（新）导线。至少所述低安装成本证明了无线传感器的任何额外成本。对于真正的无线传感器，不仅传感器和楼宇自动化设备之间的通信或不同传感器之间的通信是无线的，而且传感器的电源供给也是无线的。这可以通过使用电池或通过能量采集/收集（scavenging）（例如通过光伏太阳能电池板）来实现。

无线传感器包括至少用于测量量级（quantity level）的传感器元件、至少用于获取和处理来自传感器元件的测量值的微控制器装置以及用于传输数据信号的通信装置。

无线传感器通过适当的无线通信传输（例如基于ZigBee标准（IEEE 802.15.4））将测量信号提供给楼宇自动化设备的控制器。无线传感器的通信消耗了大量电力，因此通信占空比应当保持尽可能低。此外，传感器在不使用时应当被置于睡眠模式。根据Zigbee标准，这是经由ZigBee网络中的所谓“睡眠终端装置”支持的。

对于监控光照水平的无线光传感器，基于由Chipcon/Texas Instruments制造的CC2430装置，电力消耗在微控制器处于活动模式中时可以平均为40 μA。光传感器的微控制器每秒均对传感器元件进行取样以测量光照水平并且经由光传感器的通信装置将相应的无线测量信号提供给光系统控制器，以便将人造光调暗到所需水平。然而，在诸如办公室应用之类的大多数楼宇应用中，在一整天的24个小时期间人造光不是必需的。因此，不需要通过光传感器对房间内的光照水平进行一天24小时的监控。如果例如仅需要在每周5天、一天8 小时期间测量光照水平，则平均电力消耗将大约为10 μA。以1000 mAh的电池作为参考，于是电池寿命可能长于11年。

尽管光传感器的这种操作有利于节能以及延长电池寿命，但是当光传感器（其微控制器）处于睡眠模式时，通信装置以很低的占空比活动且因此在大多数时间是关闭的。当通信装置组件关闭时，光电传感器无法与其他装置通信。所述光传感器只能在其自身发送消息后不久接收消息。

这阻碍了光传感器检索灯状态的可能性，这是因为当光传感器（其微控制器）处于睡眠模式时通信是不可能的。如果光传感器将每分钟均被唤醒以检查光照水平，那么这将仍然会耗费相当大的能量（例如平均电流8 μA）。在每分钟均检查光照水平的情况下，照明系统控制器的光控制回路中的平均等待时间将为30秒，这被认为是不可接受的。对于光控制回路而言，当前实际的光照水平也将是未知的。因此，光控制回路将在固定点开始并将来自该固定点的人造光的调光改变到恰当的光照水平。这是所不希望的。

发明内容

希望能够提供一种无线光传感器，该无线传感器消耗很低的电力却在照明系统中提供充分的控制。

为了更好地解决上述一个或多个问题，在本发明的第一方面，提供了一种无线光传感器，其包括：

用于产生光测量信号的传感器元件；

耦合至该传感器元件的微控制器，该微控制器具有活动模式和睡眠模式；以及

耦合至所述微控制器的无线电通信装置，

其中所述光传感器进一步包括唤醒电路，该唤醒电路被配置用于

当所述微控制器处于睡眠模式时，确定所述光测量信号的改变速率，以及

当所述光测量信号的改变速率超过预定阈值时，使所述微控制器从睡眠模式进入活动模式。

本发明的另一方面，提供了一种操作无线光传感器的方法，该光传感器包括：

用于产生光测量信号的传感器元件；

耦合至该传感器元件的微控制器，该微控制器具有活动模式和睡眠模式；以及

耦合至所述微控制器的无线电通信装置，

其中所述方法包括：