用于灯具的通用传感器接口系统

技术领域

本公开的实施例总体上涉及传感器系统，更具体地，涉及用于灯具的通用传感器接口系统。

背景技术

大多数现有灯具包括安装在其中的一个或多个传感器，以提高灯具的效率和/或使灯具更智能。例如，传感器可以使用紧固件附接到灯具上。此外，所述传感器可以连接到灯具中的线缆（例如RJ-11），以向传感器供应功率和/或实现与传感器的数据通信。虽然灯具通常可以使用十年或更长时间，但技术的快速变化导致集成在灯具中的传感器在几年内就会过时。

一种升级集成到灯具中的过时的传感器的方法可以包括用具有升级技术的新传感器的新灯具更换整个灯具。然而，考虑到即使集成的传感器可能是过时的，集成有传感器的灯具仍可能操作数年，这种更换整个灯具的方法可能效率低。

升级集成到灯具中的过时的传感器的另一种方法可以包括仅更换过时的传感器，而不更换整个灯具。然而，集成到灯具中的传感器并没有被设计为可容易地由最终用户现场更换。为了满足现有的安全标准要求，可能要求获得许可的专业人员从灯具中移除过时的传感器。由于集成有传感器的灯具可能没有内置的电击保护（例如，在Ⅰ类灯具中），在拆卸灯具以移除传感器之前，获得许可的专业人员可能必须切断灯具的功率供应。因此，仅更换过时的传感器而不更换整个灯具的方法可能是复杂、耗时且成本高的。

此外，即使集成到灯具中的过时的传感器可以被移除，灯具和/或灯具被连接至的照明控制系统也可能与具有升级技术的新传感器不是通信兼容的，从而限制可以连接到灯具并与灯具一起操作的传感器的类型。

提供该背景信息是为了揭示被认为可能与本公开相关的信息。既非意在承认、也不应被解释为承认前述信息中的任何信息构成针对本公开的现有技术。

发明内容

一方面，本公开涉及通用传感器接口系统。通用传感器接口系统包括灯具，该灯具包括形成在其中的传感器接收腔。此外，通用传感器接口系统包括传感器装置，该传感器装置被配置为可移除地耦合到灯具并被设置在传感器接收腔中。传感器装置被配置为，当传感器装置被设置在传感器接收腔中时，从灯具接收电能并且与灯具建立数据通信。

另一方面，本公开涉及一种灯具。该灯具包括外壳。此外，灯具包括设置在外壳中的传感器接收插座。传感器接收插座限定传感器接收腔，传感器接收腔被配置为在其中接收传感器装置，并将传感器装置可移除地耦合到灯具。此外，灯具包括灯具接口电路。灯具接口电路包括功率传输单元，功率传输单元被配置为，当传感器装置可移除地耦合到灯具时，将电能从灯具传输到传感器装置。此外，灯具接口电路包括数据通信单元，数据通信单元被配置为，当传感器装置可移除地耦合到灯具时，使得能够与传感器装置进行数据通信。此外，灯具接口电路包括耦合到数据通信单元的翻译器引擎。翻译器引擎被配置为将从传感器装置接收的数据转换成与灯具和/或灯具的光控制系统兼容的格式，反之亦然。在一个示例实施例中，灯具包括磁性层，该磁性层被设置为邻近由传感器接收插座限定的传感器接收腔，以将传感器装置磁性耦合到灯具。在另一个示例实施例中，传感器接收插座被配置为使用包括卡扣凸片系统的机械耦合系统来将传感器装置可移除地耦合到灯具。在一个示例实施例中，功率传输单元包括感应线圈，感应线圈被配置为通过电磁感应将电能从灯具无线传输到传感器装置，并且数据通信单元包括被配置为与传感器装置无线通信的无线收发器。在另一个示例实施例中，通过弹式连接器系统，电能从灯具传输到传感器装置，并且在灯具和传感器装置之间建立数据通信。

在又一方面，本公开涉及一种方法，该方法包括提供一种灯具，该灯具包括限定传感器接收腔的传感器接收插座。此外，该方法包括提供传感器装置，该传感器装置被配置为可移除地耦合到传感器接收插座并被设置在传感器接收腔中。传感器装置被配置为，当传感器装置被设置在传感器接收腔中时，从灯具接收电能，并且与灯具建立数据通信。

根据以下描述和所附权利要求，这些和其他方面、目的、特征和实施例将是显而易见的。

附图说明

当结合附图阅读时，参考某些示例实施例的以下描述，可以最好地理解本公开的前述和其他特征和方面，在附图中：

图1示出了根据本公开的示例实施例的示例通用传感器接口系统；

图2示出了根据本公开的示例实施例的另一示例通用传感器接口系统；

图3示出了根据本公开的示例实施例的图1和2的通用传感器接口系统的灯具接口电路的翻译器引擎的框图；和

图4示出了根据本公开的示例实施例的与通用传感器接口系统相关联的方法。

附图仅示出了本公开的示例实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。附图中所示的元件和特征不一定是合乎比例的，而是将重点放置于清楚地说明示例实施例的原理。此外，某些尺寸或位置可能被夸大以帮助视觉传达这些原理。

具体实施方式

本公开描述了一种用于灯具的通用传感器接口系统。通用传感器接口系统提供了模块化传感器设计，其允许传感器可由最终用户现场安装、更换和/或维修，而不需要有获得许可的专业人员和/或大量拆卸灯具的工作。换句话说，本公开的通用传感器接口系统允许最终用户以基本上类似于更换灯具中的灯泡的方式更换耦合到灯具的传感器，即，无需更换或拆卸灯具。此外，本公开的通用传感器接口系统允许任何适当的传感器（即，既允许与灯具或者跟灯具相关联的照明控制系统可通信兼容的传感器，也允许与之不可通信兼容的传感器）被耦合到灯具并与之通信。

用于灯具的通用传感器接口系统可以包括灯具，该灯具具有形成在其中的传感器接收腔，以将传感器锁定并保持在灯具内的适当位置。传感器可以磁性地或机械地（例如，推动凸片、卡扣凸片等）锁定并保持在灯具的传感器接收腔内的适当位置，从而使它们易于在现场安装和更换。在其他示例实施例中，在不脱离本公开的更宽范围的情况下，可以使用任何其他适当的耦合机构来将传感器可移除地耦合或可释放地锁定到灯具。

在一个示例中，灯具可以被配置为向传感器无线传输功率并实现与传感器的无线数据通信。特别地，灯具和传感器可以包括感应线圈，该感应线圈可以被配置为，当传感器被设置在灯具的传感器接收腔中时，能够从灯具向传感器进行无线功率传输。此外，灯具和传感器可以包括无线收发器，诸如IR收发器，或者其他低功率无线通信收发器电路，用于当传感器被设置在灯具的传感器接收腔中时，在灯具和传感器之间进行无线数据通信。

在另一个示例中，灯具和传感器可以包括连接器系统，诸如弹式连接器系统（或其他盲配合连接器系统），弹式连接器系统包括弹式销和互补的弹式销接收插座，当传感器被设置在灯具的传感器接收腔中时，弹式销和互补的弹式销接收插座可以被对准和耦合。在所述另一个示例中，连接器系统可以被配置为从灯具向传感器提供功率，并且能够在灯具和传感器之间进行数据通信。

传感器可以被配置为通过无线收发器或连接器系统使用UART串行通信来进行通信。灯具可以包括翻译器引擎，该翻译器引擎被配置为将从传感器接收的数据的格式翻译成与灯具和/或与跟灯具相关联的照明控制系统兼容的格式，诸如但不限于DALI、RF485、Synergy等。翻译引擎允许与灯具或与跟灯具相关联的照明控制系统不可通信兼容的传感器耦合到灯具并与之通信。

参考图1-2，通用传感器接口系统可以包括灯具102，灯具102具有形成于其中的传感器接收腔106。此外，通用传感器接口可以包括传感器装置104，该传感器装置104被配置为可移除地耦合到灯具102，并且被牢固地保持在灯具102的传感器接收腔106中。传感器装置104可以是独立的装置，并且可以包括但不限于日光传感器、占用传感器、运动传感器、相机、振动传感器、麦克风等。传感器接收腔106可以形成在灯具102的外壳中或者灯具的任何其他可容易地由最终用户接近的适当部分中。例如，传感器接收腔106可以形成在外壳的底部部分，即，当灯具安装在安装表面中时，外壳的面向要被照射的区域的部分，使得用户可以容易地从下面接近传感器接收腔106和设置在其中的传感器装置104。在一个示例中，传感器接收腔106可以由可以耦合到灯具102的传感器接收插座197来限定。然而，在其他示例中，可以省略插座，并且传感器接收腔106可以内置在灯具102中。此外，在一些示例实施例中，灯具102可以包括多于一个的传感器接收腔106，其被配置为在其中接收传感器装置104。

传感器装置104可以使用任何适当的耦合机构来保持在灯具102的传感器接收腔106内的位置，该耦合机构允许传感器装置106可容易地由最终用户现场安装、更换和/或维修，而不需要拆卸灯具102。在一个示例中，传感器装置104可以磁性耦合到灯具102的传感器接收腔106并设置在其中，如图1所示。在另一个示例中，传感器装置104可以使用凸片和狭槽机构来耦合到灯具102的传感器接收腔106并设置在其中，如图2所示。在又一示例中，传感器接收腔106可以包括形成在内表面上的螺纹，该螺纹被配置为接收传感器装置104上的互补螺纹，以将传感器装置104耦合到灯具102。本领域技术人员可以理解和意识到，上述用于将传感器装置104可移除地耦合到灯具102的示例不是限制性的，并且其他适当的耦合机构也在本公开的更宽范围内。

用于将传感器装置104设置并牢固地保持在灯具102的传感器接收腔106中的耦合机构可以是盲配系统，其中传感器装置104使用滑动、卡扣或任何其他适当的动作来可移除地耦合到灯具102，这可以在没有扳钳或其他工具的情况下完成。换句话说，通用传感器接口系统可以被配置为即插即用系统，其中传感器装置104可以容易地插入灯具102的传感器接收腔106和从其拔出，这转而允许容易的现场安装、更换和维修，而不必拆卸灯具102。此外，灯具102可以被设计为具有内置电击保护的Ⅱ类灯具，从而消除对获得许可的专业人员在灯具102中安装和/或更换传感器装置104的需要。换句话说，本公开的通用传感器接口系统允许最终用户容易地安装和/或更换灯具102中的传感器装置104。

通用传感器接口系统可以被配置为使得当传感器装置104被设置在灯具102的传感器接收腔106中时：（a）灯具102可以向传感器装置104供应功率，以及（b）可以实现灯具102和传感器装置104之间的数据通信。考虑到最终用户的安全，传感器装置104可以被设计成没有任何暴露的电线，这种暴露的电线要被连接到灯具，来用于与灯具102进行数据通信和/或从灯具102接收功率。相反，传感器装置104的功率供应和传感器装置104与灯具102之间的数据通信都可以无线地或使用连接器系统（诸如弹式连接器系统）来实现。注意，弹式连接器系统代表一种示例类型的连接器系统。也就是说，在其他示例实施例中，通用传感器接口系统（例如，灯具和传感器装置）可以包括被配置为实现通用传感器接口系统的灯具102和传感器装置104之间的功率传输和通信的任何其他适当连接器系统。

参考图1，在一个示例实施例中，灯具102可以包括一个或多个磁体或磁性层117，该磁体或磁性层117设置在灯具102中并邻近传感器接收腔106，以将传感器装置104磁性地且可移除地耦合到灯具102。如图1所示，传感器装置104可以包括多个互补磁体或互补磁性层119。在一些示例中，灯具102的限定传感器接收腔106的部分和传感器装置104的外壳可以使用互补磁性材料形成，使得当传感器装置104被设置在传感器接收腔106中时，传感器装置104磁性地且可移除地耦合到灯具102。尽管图1示出了通用传感器接口系统的示例实施例，其中传感器装置104磁耦合到灯具102，但是本领域技术人员可以理解和意识到，可以使用任何其他适当的耦合机构来将传感器装置104可移除地耦合到灯具102。例如，如图2所示，传感器装置104可以使用扭转锁定或机械耦合机构耦合到灯具102，诸如形成在传感器装置104上的一组卡扣配合凸片218（例如，卡扣凸片），其可以与形成在灯具102的限定传感器接收腔106的部分中的对应狭槽234接合或卡扣到其中。在另一示例实施例中，卡扣凸片218可以形成在限定传感器接收腔106的灯具外壳的一部分中，并且狭槽234可以形成在传感器装置104中。用于将传感器装置104可移除地耦合到灯具104的耦合机构可以是允许用户容易地安装和更换传感器装置104的盲耦合机构。

此外，灯具102可以包括灯具接口电路108和驱动器190，驱动器190可以电气地并且可通信地耦合到灯具接口电路108。灯具接口电路108可以包括无线功率传输系统116、无线收发器114和翻译器引擎112。灯具102的无线功率传输系统116可以从驱动器190或从任何其他适当的功率源接收电功率。特别地，无线功率传输系统116可以被配置为经由传感器装置104的对应无线功率传输系统118向传感器装置104无线传输功率（或能量）。在传感器装置104处接收的电功率可以是9-12伏特的电功率，并且传感器装置104的组件可以被配置为在1-3伏特下操作。因此，传感器装置104的无线功率传输系统118从灯具102接收的电功率可以由传感器装置104的功率调节电路124调节。功率调节电路124可以包括DC-DC转换器，其被配置为将接收到的电功率的电压降低到传感器装置104的操作电压。降低或调节的电功率可以用于为传感器装置104的传感器接口电路110的传感器电路122和无线收发器120供电。

在一个示例中，灯具102和传感器装置104中的无线功率传输系统（116、118）可以包括感应线圈，该感应线圈被配置为感应地和无线地将电功率从灯具102传输到传感器104。然而，在其他示例实施例中，在不脱离本公开的更宽范围的情况下，可以使用任何其他适当的无线功率传输机构来将电功率从灯具102无线传输到传感器104。在又一示例中，传感器装置104可以是自给的单元，因为传感器装置104可以不依赖于灯具102来接收电功率以操作传感器装置104。相反，传感器装置104可以包括电池，或者传感器装置104可以被配置为由替代能量源供电。在一些其他示例实施例中，灯具102和传感器装置104可以包括任何其他适当的功率传输单元，即，除了无线功率传输系统116和功率供应电路216之外。

灯具102和传感器装置104的无线收发器114和120可以分别被配置为，当传感器装置104被设置在灯具102的传感器接收腔106中时，能够在灯具102和传感器104之间进行无线数据传输。在一个示例中，无线收发器（114、120）可以是IR收发器。在所述示例实施例中，其中无线收发器（114、120）是IR收发器，传感器装置104和灯具102中的无线收发器（114、120）可能需要视线对准，以确保传感器装置104和灯具102之间不间断且可靠的数据通信。在一个示例实施例中，可以用于将传感器装置104可移除地耦合到灯具102的耦合机构也可以被配置为适当地对准无线收发器（114、120）。例如，波卡纠偏系统可以用于将传感器装置104适当地对准在灯具102的传感器接收腔106内。然而，在其他示例实施例中，可以使用与耦合机构分离的适当的对准机构来对准无线收发器（114、120）。

尽管本公开将无线收发器（114、120）描述为IR收发器，但是本领域技术人员可以理解和意识到，在其他示例实施例中，无线收发器（114、120）可以包括能够在传感器装置104和灯具102之间实现无线数据通信的任何其他适当的收发器，而不脱离本公开的更宽范围。例如，无线收发器（114、120）可以是不需要视线对准的蓝牙收发器或Zigbee收发器。

此外，尽管图1示出了用于传感器装置104和灯具102之间的数据通信的无线收发器（114、120）以及用于向传感器装置104无线传输电功率的无线功率传输系统，但是本领域技术人员可以理解和意识到，在其他示例实施例中，可以使用任何其他通信机构或功率传输机构，而不脱离本公开的更宽范围。例如，如图2所示，无线功率传输系统（116、118）和无线收发器（114、120）可以由连接器系统代替，诸如弹式连接器系统。在一个示例中，灯具102可以包括设置在传感器接收腔106中的弹簧加载的弹式销217。类似地，在所述示例中，传感器装置104可以包括形成在其中的弹式销插座219，以在传感器装置104耦合到灯具102时接收灯具102的弹式销。在所述示例中，一旦在灯具102和传感器装置104之间建立了基于弹式销的连接，经由基于弹式销的连接，电功率就可以从灯具102传输到传感器装置104，并且可以在灯具102和传感器装置104之间实现数据通信。特别地，一旦建立了基于弹式销的连接，来自功率供应电路216的电功率就可以被传输到传感器装置104。作为响应，传感器装置104的功率调节电路124调节接收的电功率，来向传感器装置104的传感器接口电路210的数据通信电路220和传感器电路122供应操作功率。在一些示例中，弹式销可以设置在传感器装置104中，并且对应的弹式销插座可以设置在传感器接收插座197中，传感器接收插座197限定灯具102的传感器接收腔106，而不脱离本公开的更宽范围。

传感器装置104的传感器电路122可以与传感器装置104的数据收集和感测操作相关联，例如检测运动、检测占用、测量日光等。由传感器装置104收集的数据可以从传感器电路122发送到传感器装置104的数据通信单元，即无线收发器120或数据通信电路220。作为响应，传感器装置104的数据通信单元（即无线收发器120或数据通信电路220）可以经由无线链路或通过连接器系统（217、219）将数据传送到灯具102的数据通信电路（即无线收发器114或数据通信电路214）。

在示例实施例中，传感器装置104和灯具102之间的数据通信可以是串行通信。因此，传感器装置104可以被设计为通用异步接收器/发送器（UART）通信装置或者具有UART数据接口的装置。以串行通信的形式从传感器装置104发送到灯具102的数据可以被转发到灯具102的翻译器引擎112。翻译器引擎112可以将来自传感器装置104的串行通信格式的数据翻译成与灯具102和/或跟灯具102相关联的照明控制系统兼容的格式，诸如但不限于0-10V、I

特别地，如图3所示，翻译器引擎112可以包括输入/输出模块306、传感器数据格式确定模块308、光控制系统格式确定模块310、翻译模块312、处理器302和存储器304。翻译器引擎112的处理器302可以是多核处理器或多个单核处理器的组合。此外，翻译器引擎112可以包括耦合到处理器302的存储器304。在一个实施例中，存储器304可以是非暂时存储介质，在另一个实施例中，可以是暂时存储介质。存储器304可以包括可以由处理器302执行的指令，以执行翻译器引擎112的操作。换句话说，可以使用处理器302来执行与不同模块306-312相关联的操作。

输入/输出模块306可以被配置为从驱动器190和/或无线收发器114（或数据通信模块214）接收数据和向其发送数据。因此，从传感器装置104接收的数据可以由灯具102的无线收发器114或数据通信模块214发送到输入/输出模块306。作为响应，输入/输出模块306可以与传感器数据格式确定模块308（此处为“传感器格式模块308”）通信并协同操作，以确定从传感器装置104接收的数据的格式。然后，传感器格式模块308与光控制系统格式模块310（本文中为“光控制格式模块310”）和翻译模块312协同操作，以确定与灯具102或与跟灯具102相关联的照明控制系统兼容的数据格式，并将从传感器装置104接收的数据转换为与灯具102或照明控制系统兼容的数据格式。作为响应，与灯具102或照明控制系统兼容的格式的数据被发送到驱动器190或灯具102的任何其他适当的组件。类似地，翻译器引擎112可以被配置为在将数据发送到传感器装置104之前，将来自灯具或照明控制系统的数据转换成与传感器装置104兼容的格式（例如，UART-串行通信数据格式）。

转向图4，与通用接口传感器系统相关联的方法400包括提供灯具102的步骤402，灯具102包括限定传感器接收腔106的传感器接收插座234。此外，该方法包括提供传感器装置104的步骤404，传感器装置104被配置为可移除地耦合到传感器接收插座234并且被设置在传感器接收腔106中，使得当传感器装置104被设置在传感器接收腔106中时，传感器装置104被配置为从灯具102接收电能并且与灯具102建立数据通信。在一个示例实施例中，如上所述，传感器装置104磁耦合到灯具102，并且电能通过电磁感应从灯具102无线传输到传感器装置104。在另一个示例实施例中，如上所述，通过弹式连接器系统（217、219），电能从灯具102传输到传感器装置104，并且在灯具102和传感器装置104之间建立数据通信。

尽管本文描述了示例实施例，但是本领域技术人员应该理解，各种修改都在本公开的范围内。本领域技术人员将会理解，本文描述的示例实施例不限于任何具体讨论的应用，并且本文描述的实施例是说明性的而不是限制性的。通过示例实施例的描述，其中示出的元件的等同物将浮现于本领域技术人员心中，并且使用本公开来构造其他实施例的方式将浮现于本领域技术人员心中。因此，本文不对示例实施例的范围加以限制。

尽管已经参照具体的示例实施例描述了当前实施例，但是很明显，在不脱离各种实施例的更宽范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。例如，本文描述的各种装置、引擎和模块可以使用硬件电路（例如，基于CMOS的逻辑电路）、固件、软件或硬件、固件和软件（例如，体现在机器可读介质中）的任意组合来实现和操作。例如，各种电气结构和方法可以使用晶体管、逻辑门和电气电路（例如，专用集成电路（ASIC）和/或数字信号处理器（DSP）电路）来体现。

本文使用的术语“发明”、“该发明”、“此发明”和“本发明”旨在广义地指所有公开的主题和教导，并且包含这些术语的叙述不应被误解为限制本文教导的主题或限制权利要求的含义或范围。通过示例性实施例的描述，其中所示的元件的等同物将浮现于本领域技术人员心中，并且构造本发明的其他实施例的方式将浮现于本领域技术人员心中。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限制。

此外，应当理解，本文公开的各种操作、过程和方法可以包含在与数据处理系统（例如，计算机系统）兼容的机器可读介质和/或机器可访问介质中，并且可以以任何顺序执行（例如，包括使用用于实现各种操作的装置）。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。