由绞合线连接供电的间歇致动器的制作方法

1.本公开涉及一种利用诸如以太网的底瓦数电信道的电力分布系统。


背景技术：

2.以太网是一种利用多个管脚传输数据信号和电力信号的绞合线通信标准。相关联的电力信号可以被利用于给连接到以太网的设备供电。
3.由以太网供电的现有设备受到现有以太网规格可用的相对底瓦数的限制。这样的设备通常是低功率的，且数量有限，以便不会透支以太网源的电力，从而导致该设备或网络上的其它设备的故障。将有利的是利用以太网和其它底功率绞合线连接来给具有高功率需求的设备供电。


技术实现要素：

4.本公开的一方面涉及自动致动器系统，其包括控制器、绞合线连接器、储能单元和致动器。绞合线连接器可以与控制器电通信并且可操作成传输处于第一瓦数水平的电功率。储能单元可以与绞合线连接器选择性电通信，并且可以进一步可操作成接收处于第一瓦数水平的电功率。储能单元可以进一步可操作成释放处于比第一瓦数水平更高的第二瓦数水平的被存储电功率。在一些实施例中，第二瓦数可以高于可由绞合线连接器输送的功率。致动器可以被配置成与储能单元选择性电通信并且与控制器数据通信。致动器可以在接收处于第一瓦数水平以上但不大于第二瓦数水平的瓦数水平的电功率时可操作。系统可以进一步包括人机界面，其可操作成接收用户输入并且与控制器数据通信，控制器可操作成利用用户输入来选择性接合在储能单元和绞合线连接器之间的电通信并且选择性接合在储能单元和致动器之间的电通信。在一些实施例中，选择性接合可以响应于用户输入。在一些实施例中，绞合线连接器可以包括以太网连接器。
5.本公开的另一方面涉及自动致动器系统，其包括控制器、绞合线连接器、储能单元、第一致动器和第二致动器。绞合线连接器可以与控制器电通信并且可操作成传输处于第一瓦数水平的电功率。储能单元可以与绞合线连接器选择性电通信，并且可以进一步可操作成接收处于第一瓦数水平的电功率。储能单元可以进一步可操作成释放处于比第一瓦数水平更高的第二瓦数水平的被存储电功率。致动器可以被配置成与储能单元选择性电通信并且与控制器数据通信。致动器可以在接收处于第一瓦数水平以上但不大于第二瓦数水平的瓦数水平的电功率时可操作。系统可以进一步包括人机界面，其可操作成接收用户输入并且与控制器数据通信，控制器可操作成利用用户输入来选择性接合在储能单元和绞合线连接器之间的电通信并且选择性接合在储能单元和致动器之间的电通信。在一些实施例中，选择性接合可以响应于用户输入。在一些实施例中，绞合线连接器可以包括以太网连接器。
6.下面将参考附图更详细地解释本公开的上述方面和其它方面。
附图说明
7.图1是具有多个致动器的自动致动器系统的图示。
8.图2是自动致动器系统的第一实施例的示意图。
9.图3是自动致动器系统的电子控制单元和相关部件的示意图。
10.图4是自动致动器系统的第二实施例的示意图。
具体实施方式
11.参照附图公开所示实施例。不过，应该理解的是公开的实施例试图为仅仅是可以以各种替代性形式体现的示例。附图不一定按比例绘制并且一些特征可以被放大或缩小以便示出具体部件的细节。公开的特定结构和功能细节不应该被解释为限制性的，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践所公开构思的代表性基础。
12.图1图示了被安装在房间的背景中的本文中公开的教导的安装的自动致动器系统的一个实施例。所描绘自动致动器系统示出了多个驱动单元101，其可操作成调整对应目标设备103的物理条件。系统可以通过用户利用人机界面（hmi）105来控制或检查。驱动单元可以使用底功率电连接（未示出）来供电。每个低功率电连接可以有利地允许安装自动致动器系统而无需常规高功率电路所需的特殊技能或许可。在所描绘实施例中，驱动单元使用诸如以太网电缆的绞合线连接来供电，不过其它实施例可以包括其它低功率电连接而并不背离本文中公开的教导。
13.常规的低功率电连接当前被用于给底功率设备供电，其能够根据需求利用由所述连接供应的电力而不会导致系统或系统的其它部件的失效。在所描绘实施例中，每个驱动单元101均包括致动器（未示出），其可操作成在高于低功率电连接能够输送的功率的瓦数水平下工作。驱动单元101替代地包括储能单元（未示出），其可操作成存储电功率，直到需要操作相关联的致动器。致动器可以包括可以使用可由驱动单元输送的功率来适当地操作的任何机械功能，所述驱动单元诸如为马达、转子、杠杆、开关或者本领域普通技术人员已知的其它机构。致动器的主要限制是可以被驱动单元存储和输送的功率的量，并且单独驱动单元可以具有不同的功率处理规格。
14.致动器的操作可以经由hmi 105的用户输入被控制。一个或更多个致动器的操作可以根据被编程时间表被控制。在所描绘实施例中，hmi 105包括壁面板，不过其它实施例可以包括其它配置而不会背离本文中公开的教导。其它实施例可以包括人机界面配置，诸如智能手机设备、个人计算机、平板计算机或被电连接到驱动单元101中的一个或更多个的一组按钮。
15.在一些实施例中，低功率电连接可以有利地包括以太网连接，其可以根据其规格利用已经通过以太网连接的常规操作被传输的电功率。在这样的实施例中，用于绞合线连接的电源可以包括建筑物内的现有以太网网络或设备，诸如局域网（lan）集线器、lan服务器、lan路由器或本领域普通技术人员已知的其它以太网分布设备或系统，而不会背离本文中公开的教导。
16.在所描绘实施例中，目标设备包括门闩103a、窗闩103b和通风百叶窗103c，不过其它实施例可以包括其它目标设备而不会偏离本文中公开的教导。在一些实施例中，驱动单元101可以包括相同配置，不过其它实施例可以包括具有可操作成执行特定任务的致动器
的特殊配置的驱动单元。在所描绘实施例中，驱动单元101a可以可操作成锁定或者解锁门闩103a，驱动单元101b可以可操作成锁定锁或解锁窗闩103b，并且驱动单元101c可以可操作成打开或者关闭与通风百叶窗103c相关联的通风口。其它实施例可以包括被配置成具有适合于执行任务的致动器的驱动单元，所述任务诸如为打开门、关闭门、打开窗、关闭窗、改变窗帘或卷帘的配置、发出警报、调整电动躺椅的配置、调整电动桌子或台的高度或任何其它适合于使用致动器间歇完成的任务，而不会背离在本文中公开的教导。
17.图2描绘根据本文中公开的一个实施例的自动致动器系统的示意图。系统由电力集线器200供电，该电力集线器200向多个驱动单元201提供电力和数据。每个驱动单元201均包括电子控制单元（ecu）203和储能单元205。驱动单元201均与相关联的致动器207电通信。在所描绘实施例中，驱动单元201可以与驱动单元101相同，不过其它实施例可以包括其它配置而不会背离本文中公开的教导。系统也包括多个hmi 209。在所描绘实施例中，存在具有不同配置的两个hmi，不过其它实施例可以包括不同数量的hmi或者不同的组合配置，而不会背离在本文中公开的教导。在所描绘实施例中，hmi 209a包括与电力集线器200无线通信的智能手机，并且hmi 209b包括与电力集线器200有线通信的访问面板，不过其它实施例可以包括不同或附加配置，而不会背离在本文中公开的教导。
18.在所描绘实施例中，电连接可以包括数据连接、电力连接或者数据连接和电力连接的组合。在所描绘实施例中，电连接211包括绞合线连接，其具有数据连接管脚和电力连接管脚，每个管脚均可操作成相应地传输数据信号和电力信号二者。在所描绘实施例中，绞合线连接包括以太网信道，不过其它实施例可以包括其它绞合线连接，而不会背离在本文中公开的教导。所描绘实施例的附加的所示连接可以是数据连接213或者电力连接215。
19.每个ecu 203均经由数据连接213与相关联的储能单元205和相关联的致动器207数据通信。数据连接213可以可操作成将命令从ecu 203传输到相应储能单元205或者致动器207。数据通信可以包括用于选择性接合或断开相关联的储能单元205或者致动器207的功能的命令。例如，ecu 203可以可操作成命令相关联的储能单元205接合充电功能。在另一示例中，ecu 203可以可操作成命令相关联的致动器207开始其主要功能。
20.每个ecu 203经由电力连接215与其相应储能单元205电力通信。在ecu 203和相关联的致动器207之间的电力连接可以可操作成传递适合于给储能单元205充电的处于第一瓦数水平的电功率。在一些实施例中，储能单元205可以与绞合线连接211的电力连接管脚直接电通信而不会背离在本文中公开的教导。在这样的实施例中，ecu 203可以不用作用于电力连接管脚的通路。在所描绘实施例中，将ecu 203用作用于与储能单元205电力通信的通路可以有利地提供与电力连接有关的附加功能，诸如监控功率水平。
21.在所描绘实施例中，每个储能单元205均经由电力连接215与相关联的致动器207电力通信。在储能单元205和相关联的致动器207之间的电力连接可以可操作成传递适合于操作相关联的致动器207的功能的处于第二瓦数水平的电功率。在所描绘实施例中，第二瓦数水平可以高于给相关联的储能单元205充电所必需的第一瓦数水平。在这样的实施例中，致动器207的操作可以有利地被指定用于间歇性期望的功能，从而为操作提供足够电力并且允许相关联的储能单元205在间歇操作之间充电。这样的布置是有利的，因为其需要来自绞合线连接211的较低可输送瓦数，并且可以允许来自储能单元205的较低总存储能量需求。通过降低储能单元205的成本和尺寸需求，储能单元205的较低总存储能量需求可以是
有利的。在一些实施例中，第二瓦数水平可以高于可由绞合线连接211输送的总瓦数，而不会背离在本文中公开的教导。
22.储能单元205可以包括适合于将操作瓦数输送到相关联的致动器的储能和放电布置。在所描绘实施例中，储能单元205可以包括可充电电池部件，或者超级电容器配置（也被称为“超电容器”配置）。可充电电池可以包括锂离子配置、化学配置或者本领域普通技术人员已知的任何其它配置，而不会背离在本文中公开的教导。可充电电池配置可以有利地利用较低成本材料。相比之下，超电容器配置可以有利地利用具有可操作用于更大数量的充电/放电周期的更高寿命周期的配置。在一些实施例中，超电容器配置可以有效地存储足够的操作能量以用于高达10,000个充电/放电周期。这样的配置可以有利用于系统的永久安装，因为操作周期的数量会超过相关联的致动器的预期寿命。在一些实施例中，超电容器配置可以有利地可操作成比电池配置更快地充电。
23.在所描绘实施例中，每个ecu 203均经由数据连接213与相应储能单元205和相应致动器207数据通信。ecu 203可以利用数据连接213来控制相关联的储能单元205或者相关联的致动器207的功能。可以响应于在hmi 209处提供的用户输入来生成ecu 203的命令。在一些实施例中，系统可以包括各种各样的布置，其中储能单元205可以包括多个配置或者致动器207可以包括多个配置。在所描绘实施例中，ecu 203中的一个或更多个可以被编程为提供适合于相关联的储能单元205或相关联的致动器207的具体命令。在所描绘实施例中，ecu 203中的一个或更多个可以可操作成存储具体描述何时应该执行相关联的元件的操作的时间表。在所描绘实施例中，时间表可以通过被提供给hmi 209中的一个的用户输入来修改。
24.图3是ecu 203（见图2）的子部件的示意图。ecu 203包括绞合线连接器301、控制器303、充电管理器305、储能管理器307、储能端口309、致动器电力端口311和数据端口313。ecu 203的元件经由数据信道315和电力信道317的网络与一个或更多个其它元件电通信。
25.绞合线连接器301提供可操作成从绞合线连接（诸如绞合线连接211（见图2））接收信号的多管脚输入。绞合线连接器301的管脚中的一些可以提供数据信号，并且一些可以提供电力信号。控制器303可以可操作成控制ecu 203的其它元件的功能，并且经由多个数据信道315从绞合线连接器301接收数据信号。在所描绘实施例中，两个单独的数据信道315将控制器303连接到绞合线连接器301，不过其它实施例可以包括其它配置，而不会背离在本文中公开的教导。在所描绘实施例中，控制器303也经由数据信道315与充电管理器305数据通信。充电管理器305可操作成经由多个电力信道317从绞合线连接器301接收电力信号。在所描绘实施例中，两个电力信道317将充电管理器305连接到绞合线连接器301，不过其它实施例可以包括其它配置，而不会背离在本文中公开的教导。
26.充电管理器305可以可操作成调节相关联的储能单元（诸如储能单元205（见图2））的充电。充电可以通过向储能管理器307馈送处于第一瓦数水平的电力信号来完成，该储能管理器307被配置成利用储能端口309给相关联的储能单元安全地充电。在所描绘实施例中，充电管理器305用作用于流向储能端口309的电力的通路，这可以有利地允许充电管理器305测量已经存储在相关联的储能单元中的能量的量、至储能端口309的电力输送的速率或者这种电力输送的瓦数。这些度量可以有利地被用于选择性接合ecu 203的元件以进行相关联的系统（见图2）的最佳操作，或者保护系统的一个或更多个元件免于不适当的电力
输送。一些实施例可以不利用充电管理器305作为在储能管理器307和储能端口309之间的通路，而不会背离在本文中公开的教导。
27.充电管理器305可以进一步被配置成经由致动器电力端口311向致动器提供电力。在所描绘实施例中，充电管理器305利用储能管理器307作为至致动器电力端口311的通路，以便提供足够的功率来操作相关联的致动器（未示出）。在所描绘实施例中，被输送到致动器电力端口311的电力可以包括不同于第一瓦数水平的第二瓦数水平。在所描绘实施例中，第二瓦数水平可以高于第一瓦数水平，不过其它实施例可以包括其它配置，而不会背离在本文中公开的教导。
28.充电管理器305可以进一步经由数据信道315与控制器303数据通信。数据通信可以有利地允许控制器303提供命令至充电管理器305以优化相关联的储能单元（未示出）的充电或放电。控制器303可以可操作成选择性接合或断开电力信道317以控制相关联的致动器的操作。控制器303可以包括存储器，该存储器上存储有用于充电/放电操作的时间表。控制器303可以可操作成测量被存储在相关联的储能单元中的当前能量水平以及储能单元的充电或放电的速率。在这样的实施例中，监控被存储在相关联的储能单元中的能量水平允许控制器303选择性接合或断开电力信道317以便防止损坏相关联的储能单元或ecu 203内的其它部件。在这样的实施例中，监控储能单元的充电速率或放电速率允许控制器303选择性接合或断开电力信道317以便防止损坏相关联的储能单元或ecu 203内的其它部件。其它实施例可以不包括监控相关联的储能单元的能量水平或能量水平的变化速率，而不会背离在本文中公开的教导。
29.在所描绘实施例中，控制器303可以进一步可操作成选择性接合或断开电力信道317以便防止相关联的系统的不适当的功能。作为示例而非限制，控制器303可以可操作成探测相关联的储能单元的被存储能量水平何时不足以恰当地操作相应的相关联的致动器的功能。一旦探测到，则控制器303可以可操作成选择性闭合电力信道317的电路，以致电力从绞合线连接器301的电力连接管脚流动到储能端口309，同时断开电力信道317以致在储能端口309和致动器电力端口311之间的电路保持打开。因此，相关联的储能单元将继续蓄积附加能量直到相关联的致动器的恰当操作可行。在一些实施例中，控制器303可以可操作成生成相关联的错误信号并经由绞合线连接器301的数据连接管脚或经由数据端口313传输该错误信号，从而通知系统的其它元件操作错误。
30.类似地，控制器303可以可操作成探测何时在相关联的储能单元的较早放电之后过早期望操作，并且因此不能够获得足够的能量来给相关联的致动器供电。在这样的实施例中，控制器303可以可操作成将电力信道317配置成给储能单元充电，断开致动器电力端口，并且生产错误消息从而指示致动器还不可以操作。这些示例是非限制性的，并且普通技术人员将意识到用于控制器303监控储能单元内的能量条件的其它效用（utility）。
31.ecu 203可以被配置成管理一个以上的储能单元或者致动器的操作。图4是自动致动器系统的替代性实施例的示意图，其中ecu 203被配置成控制多个致动器207，每个致动器均由单个储能单元205供电。在一些实施例中，致动器207可以包括类似致动器的阵列，诸如协调马达以打开窗。在所描绘实施例中，致动器207a和207b可以包括不同功能。作为示例而非限制，致动器207a可以包括窗锁定机构，并且致动器207b可以包括通风百叶窗调整机构。在所描绘实施例中，致动器207a和致动器207b可以包括不同的功耗要求，不过其它实施
例可以包括其它配置，而不会背离在本文中公开的教导。
32.在所描绘实施例中，致动器207的接合可以符合时间表，从而协调它们的操作，以致不会由于存储在储能单元205中的能量不足而中断操作。来自hmi 209中的一个的附加的用户输入可以被用于执行致动器207中的一个或更多个的无准备操作。在一些实施例中，来自hmi 209中的一个或更多个的用户输入可以被用于限定时间表，从而限定致动器207的协调操作。
33.虽然在上文描述了示例性实施例，不过这些实施例不试图描述公开的设备和方法的所有可能形式。而是，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性的，并且应该理解的是可以在不背离如权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。各种实施实施例的特征可以被组合以形成公开的构思的进一步实施例。