具有受传感器控制的灯和端到端连接的电路板

技术领域

本发明一般涉及具有端到端连接能力的印刷电路板，更具体地涉及具有受传感器控制的照明单元和端到端连接能力的印刷电路板。

背景技术

期望基于对周围环境中的事件的检测来启用和停用照明元件是常见的。通常，照明元件可以被连接到传感器或检测器，并且响应于诸如运动、声音、热、湿度等的环境信号，照亮区域或物体。然而，实现该功能的封装的尺寸可能是大的，因为必要的传感器可能需要特殊功率要求、透镜和/或独立于控制照明元件的电路的布置。

在其他示例中，照明元件与传感器物理地解耦，并且照明元件和传感器在分开的独立电路上。在这些示例中，传感器可以耦合到控制提供给照明元件的功率的开关。考虑到现成的传感器和照明元件的尺寸限制和/或可用性，这种布置可能是实用的。

发明内容

本发明广泛地涉及具有受传感器控制的照明单元和端到端连接能力的印刷电路板。例如，在同一个印刷电路板上实现照明电路、传感器/检测器和计算控制元件。印刷电路板还包括端到端连接端子(例如输入/输出(I/O数据和电源电路和/或线路)，其提供了以串联和/或并联配置耦合在一起的多个印刷电路板。这提供了一种可扩展的系统，该系统可被模块化为基本单元以用于安装在各种封装、定向或环境中。

通过在印刷电路板上结合传感器和照明电路，可以将总封装尺寸最小化并降低组装复杂性。此外，通过提供I/O数据和电源电路和/或线路，可操作地将多个印刷电路板耦合在一起以根据需要增加系统容量或增加总体尺寸。这种基于模块化传感器的照明系统可以由外部开关或数据计算元件进行扩展和控制。

在一个实施例中，本发明广泛地涉及照明模块。照明模块包括印刷电路板，印刷电路板包括具有第一输入/输出(I/O)电源端子和第二输入/输出(I/O)电源端子的电源电路、和具有第一I/O数据端子和第二I/O数据端子的第一数据电路。微控制器模块设置在印刷电路板上并且可操作地耦合到第一数据电路。传感器模块设置在所述印刷电路板上并经由第二数据电路可操作地耦合到所述微控制器模块，其中所述微控制器模块适于从所述传感器模块发送和/或接收数据。照明电路设置在印刷电路板上并且包括开关元件和照明元件。照明元件(例如LED)可操作地耦合到电源电路，并且开关元件经由第一数据电路可操作地耦合到微控制器模块，并且开关元件适于从微控制器模块发送和/或接收信号以使照明元件照明。

在一个实施例中，照明模块可以是可操作地耦合到第二照明模块的第一照明模块。例如，第二印刷电路板的第一I/O电源端子可以可操作地耦合到第一印刷电路板的第二I/O电源端子，并且第二印刷电路板的第一I/O数据端子可以可操作地耦合到第一印刷电路板的第二I/O数据端子。

附图说明

为了便于理解所寻求的保护的主题，在附图实施例中示出了其实施例，通过对这些附图的观察，当结合以下描述考虑时，应当容易理解和领会所寻求保护的主题、其构造和操作以及其许多优点。

图1是根据本发明一实施例的照明系统的示例性模块的示意图。

图2是根据本发明一实施例的图1的模块的更详细示意图。

图3是根据本发明一实施例的耦合在一起的照明系统的多个示例性模块的示意图。

图4是根据本发明一实施例的耦合在一起的照明系统的多个示例性模块的示例性功能的示意图。

图5是根据本发明一实施例的耦合在一起的照明系统的多个示例性模块的另一示例性功能的示意图。

图6是根据本发明一实施例的耦合在一起的照明系统的多个示例性模块的又一示例性功能的示意图。

图7是根据本发明一实施例的示例工具储存单元的透视图，其中可以实现照明系统的一个或多个示例模块。

具体实施方式

虽然本发明可以采用许多不同形式的实施例，但在附图中示出并且将在本文中详细描述本发明的优选实施例，应当理解，本公开被认为是本发明原理的示例，而不是旨在将本发明的广泛方面限制于所示的实施例。如本文所使用的，术语“本发明”并不旨在限制所要求保护的本发明的范围，而是用于仅出于解释目的而讨论本发明的示例性实施例的术语。

本发明广泛地涉及具有受传感器控制的照明单元和端到端连接能力的印刷电路板。例如，本发明的印刷电路板(PCB)一般包括传感器模块、微控制器模块、照明电路、电源管理模块、适于向这些模块提供电能的电子电路以及可操作地将微控制器模块耦合到照明电路和传感器模块的数据电路。数据电路和电源电路可操作地耦合到在至少一个位置上的接触点，并且优选地耦合到PCB上的两个或更多个位置，类似地配置的或相同地配置的PCB可操作地在该位置上耦合到电源电路和数据电路。例如，用于数据电路和电子电路的输入/输出(I/O)连接点可位于PCB的相对侧，以允许PCB以串联或并联配置可操作地耦合到另一PCB。这提供了一种可扩展的系统，该系统可被模块化为基本单元以用于安装在各种封装、定向或环境中。

通过在印刷电路板上结合传感器模块和照明电路，可以将整体封装尺寸最小化并且降低组装复杂性。此外，通过提供I/O数据和电源电路和/或线路，可以根据需要将多个印刷电路板可操作地耦合在一起以增加系统容量和/或增加总体尺寸。这种基于模块化传感器的照明系统可以由外部开关和/或数据计算元件进行扩展和控制。

参照图1，示出了照明系统的示例性模块100。模块100包括印刷电路板(PCB)102、传感器模块104、微控制器模块106、照明电路108、电源管理模块110、适于向模块提供电能的电子电路112、接地电路114、以及用以可操作地将微控制器模块106耦合到照明电路108和传感器模块104的第一数据电路116、第二数据电路118和第三数据电路120中的一个或多个数据电路。传感器模块104、微控制器模块106、照明电路108和电源管理模块110中的每一个可以设置在PCB 100上并且可操作地耦合到PCB 100。

PCB 102还可以包括：用于传输电能或功率的输入/输出(I/O)端子，例如可操作地耦合到电子电路112的第一电源端子T1/P和第二电源端子T2/P；用于数据的I/O端子，例如，可操作地耦合到第一数据电路116的第一O数据端子T1/O和第二O数据端子T2/O，可操作地耦合到第二数据电路118的第一S数据端子T1/S和第二S数据端子T2/S，以及可操作地耦合到第三数据电路120的第一D数据端子T1/D和第二D数据端子T2/D；以及用于接地的I/O端子，例如可操作地耦合到接地电路114的第一接地端子T1/G和第二接地端子T2/G。

传感器模块104经由I/O数据电路122可操作地耦合到微控制器模块(MCU)106，并且可以经由电源管理模块(PMC)110可操作地耦合到电源电路112。传感器模块104可以是适于检测触发(例如运动、温度、湿度、用户或操作者的接近度等)的任何类型的传感器。

MCU 106还可操作地耦合到第一数据电路116、第二数据电路118和第三数据电路120，并且可经由电源管理模块(PMC)110可操作地耦合到电源电路112。第一数据电路116和第三数据电路120也可以用作进出PCB 102的I/O连接。微控制器106处理、调节并解释经由I/O数据电路122从传感器模块104接收的数据，以基于存储在MCU 106的存储器中的指令作出逻辑决策。

照明电路108和电源管理模块(PMC)110可操作地耦合到电源电路112。PMC 110可以将输入功率(例如12V直流功率)转换为另一电平，例如低功率电平，例如2.8V直流。较低的功率电平2.8V直流可用于为印刷电路板102上的其它部件(例如传感器模块104和MCU106)供电。

照明电路108还经由第二数据电路118可操作地耦合到第二数据电路118和MCU106。在一个实施例中，照明电路108包括照明元件124、开关元件(例如，诸如MOSFET 126)和图例(legend)128。照明元件124可以是任何类型的照明元件。在一个示例中，照明元件124是发光二极管(LED)。

如图所示，照明元件124、MOSFET 126和图例128可以可操作地耦合到电源电路112。MOSFET 126也可以可操作地耦合到第二数据电路118。MCU 106使用经由I/O数据电路122从传感器模块104的传感器源接收的数据向MOSFET 126发送信号和/或数据，以指示MOSFET 126经由第二数据电路118在关断(OFF)和接通(ON)状态之间切换，并由此选择性地使照明元件124操作或不操作。

在一个实施例中，MOSFET 126可通过可操作地将照明元件124耦合到接地电路114或从接地电路114解耦来使照明元件124照明或停止照明元件124的照明。在另一实施例中，MOSFET 126可触发开关操作以打开或关闭进入照明元件124的电源电路112。触发MOSFET126的来自MCU 106的信号也可操作地耦合到第二数据电路118以及第一S数据端子T1/S和第二S数据端子T2/S。在这种配置中，MOSFET 126还可经由第二数据电路118接收来自MCU 106外部的源(诸如外部开关或其他模块100)的信号。

参照图2，传感器模块104可以包括多个传感器，例如，飞行时间模块130和/或加速度计132。飞行时间模块130和加速度计132可以可操作地耦合到低电压电源电路，诸如PMC110的低功率电平2.8V直流。飞行时间模块130和加速度计132也可以可操作地耦合到I/O数据电路122以允许飞行时间模块130和加速度计132与MCU 106通信。

如上所述，PCB 102可以包括用于电源(T1/P，T2/P)的双I/O端子、和双I/O数据端子(T1/O、T2/O；T1/S、T2/S；和T1/D、T2/D)。第一端子可位于PCB 102的第一端，而第二端子可位于PCB的第二端(与第一端相对)。拨盘I/O端子允许PCB 102(或模块100)可操作地耦合到附加PCB 102(或模块100)。

参照图3，以端到端配置，第一模块100可操作地耦合到第二模块100’，并且第二模块100’可操作地耦合到第三模块100”，以形成系统或网络。例如，第一模块100的第二电源端子T2/P、第二接地端子T2/G、第二O数据端子T2/O、第二S数据端子T2/S和第二D数据端子T2/D分别可操作地耦合到第二模块100’的第一电源端子T1/P、第一接地端子T1/G、第一O数据端子T1/O、第一S数据端子T1/S和第一D数据端子T1/D。类似地，第二模块100’的第二电源端子T2/P、第二接地端子T2/G、第二O数据端子T2/O、第二S数据端子T2/S和第二D数据端子T2/D分别可操作地耦合到第三模块100”的第一电源端子T1/P、第一接地端子T1/G、第一O数据端子T1/O、第一S数据端子T1/S和第一D数据端子T1/D。

第一模块100还可以可操作地耦合到电源202和开关204。例如，第一模块100的第一电源端子T1/P和第一接地端子T1/G可操作地耦合到电源202。电源202可以发送功率和/或用作接地。第一模块100的第一O数据端子T1/O和第一S数据端子T1/S可操作地耦合到开关204。因此，开关204可以经由第一数据电路116选择性地与模块100、100’、100”中的一个或多个的MCU 106通信，和/或经由第二数据电路118与模块100、100’、100”中的一个或多个的MCU 106和照明电路108通信。例如，通过第二数据电路118的通信可用于选择存储在模块100、100’、100”中的一个或多个的MCU 106的存储器上的预编程的功能和/或算法，预编程的功能和/或算法指导或控制该系统或网络和所连接的模块100、100’、100”的操作。

在一个示例中，参照图4，第一模块100的传感器模块104可以检测事件300。在该示例中，第一模块100的MCU 106可以引起或触发第一模块100的照明元件124的照明。为了引起或触发第一模块100的照明元件124的照明，从第一模块100的MCU 106经由第二数据电路118或第三数据电路120向第二模块100’和第三模块100”的其它MCU 106发送信号。因为第二模块100’和第三模块100”可操作地耦合到第一模块100的MCU 106，所以第二模块100’和第三模块100”可以解释由第一模块100的传感器模块104测量的事件300，并按编程操作(在本示例中，不使第二模块100’和第三模块100”的照明元件124照明)。

在另一示例中，参照图5，第一模块100和第二模块100’的传感器模块104可以检测事件400。在该示例中，第一模块100和第二模块100’的一个或两个MCU 106中可以引起或触发第一模块100、第二模块100’和第三模块100”中的每一个的照明元件124的照明。为了引起或触发第一模块100、第二模块100’和第三模块100”中的每一个的照明元件124照明，从第一模块100和第二模块100’的一个或两个MCU 106经由第二数据电路118或第三数据电路120向其他MCU 106发送信号。因为第一模块100、第二模块100’和第三模块100”都可操作地耦合，所以第三模块100”可以解释事件400并按编程操作(在本示例中，使第三模块100”的照明元件124照明)。

在又一示例中，参照图6，第一模块100、第二模块100’和第三模块100”的照明元件中的一个或多个的照明可以基于开关204的用户致动。在该示例中，用户可以向开关204提供操作者输入500(其可以是开关204从关断(OFF)位置到接通(ON)位置的致动)。开关204从关断位置到接通位置的致动可引起第一模块100、第二模块100’和第三模块100”中的任一个模块的其中一个或多个照明元件照明。因为第一模块100、第二模块100’和第三模块100”都可操作地耦合，所以开关204可以向第一模块100、第二模块100’和第三模块100”的其中一个MCU 106或所有MCU 106发送指令，这引起第一模块100、第二模块100’和第三模块100”的照明元件124中的每一个的照明。

应当理解，任何数量的模块100可以可操作地耦合在一起以根据需要形成系统或网络。此外，每个MCU 106可包括存储在存储器中的相同或不同指令，以根据需要引起相应照明元件124照明或停止照明。因此，模块100中的每一个可以根据它们自己的指令来起作用，或者基于从另一个模块100接收的指令来操作。

例如，每个MCU 106可以包括用于处理数据和计算机可读指令的中央处理单元(CPU)、和存储器。MCU 106从传感器模块104检索数据信号并使用存储器来存储指令和数据。存储器可以包括一种或多种类型的易失性和/或非易失性固态存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、磁阻RAM(MRAM)、相变存储器等。用于操作一个或多个模块及其各种组件的计算机指令可由MCU 106执行，使用存储器作为运行时的临时“操作”存储器。计算机指令可以存储在存储器或外部设备中。可替代地，可执行指令中的一些或所有可执行指令可以作为软件的补充或代替软件而嵌入硬件或固件中。

本文公开的模块100可以在任意数量的不同设备上实现，包括但不限于电动工具、手动工具、工具储存单元等。在一个示例中，参照图7，可以在工具储存单元600中实现多个模块100。工具储存单元600可包括顶部工作表面602和一个或多个容器空间，例如抽屉604、606、608和610。在该示例中，单独的模块100可以设置在抽屉604、606、608和610中的每一个中，并且单独的模块100可以可操作地耦合在一起以形成网络，类似于结合图3至图6所示出和描述的网络。模块100还可被配置为基于对一个或多个事件的检测来照亮相应抽屉604、606、608、610的内部部分。

如本文所述，通过在印刷电路板102上提供结合了传感器模块104和照明电路108的模块100，可以将整体封装尺寸最小化和/或降低组装复杂度。此外，通过提供I/O数据和电源电路和/或线路，多个模块100可以可操作地耦合在一起以根据需要增加系统容量和/或增加总体尺寸。这种基于模块化传感器的照明系统可以由外部开关或数据计算元件进行扩展和控制，以根据制造商或操作者的需要和期望进行操作。

如本文所使用的，术语“耦合”及其功能等同物不一定要限于两个或多个部件的直接机械耦合。相反，术语“耦合”及其功能等同物意指两个或多个物体、特征、工件和/或环境物质之间的任何直接或间接的机械、电气或化学连接。在一些实例中，“耦合”也意指一个物体与另一物体是一体的。如本文所使用的，除非另有明确说明，否则术语“一”或“一个”可包括一个或更多个项。

在前述说明和附图中提出的问题仅作为说明而不是作为限制提供。虽然已经示出和描述了特定的实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离发明人的贡献的更宽泛方面的情况下进行改变和修改。当基于现有技术从它们的适当视角观察时，所寻求的保护的实际范围将在以下权利要求书中限定。