[发明专利]使用脉冲宽度调制信号的传感器网络

说明书

一种设备，其包括总线接口以耦合到传感器网络的共享总线。该设备也包括传感器接口以耦合到传感器网络中的传感器。该设备进一步包括被耦合到总线接口并且被耦合到传感器接口的门控脉冲宽度调制电路。门控脉冲宽度调制电路被配置为在基于通过共享总线接收的定时信号而确定的时隙期间传输从传感器接收的信号的模拟脉冲宽度调制表示。

背景技术

本发明涉及使用脉冲宽度调制信号的传感器网络。

传感器网络可被用于监控多种参数，例如环境参数、结构参数或电气参数。随着包含在传感器网络中的传感器数量的增加，通常需要额外的基础设施和通信组件来实现传感器网络。对于包括数千个传感器的传感器网络而言，将每个传感器连接到数据收集点(例如，控制器)的布线可以是可扩展的。例如，每个传感器的具有一个导线的电线束可被用于传递到用于处理和回复的数据采集点。当实现使用电线束的传感器网络时，电线束可造成很多缺点，例如，重量、安装费用、串线和干扰(例如，短路)以及较弱的可靠性。

为了减少用于实现传感器网络的布线的数量，共用介质(例如总线) 可以用于一些或全部的传感器。然而，使用共用介质实现传感器网络可能存在与同步、配置以及协调相关联的困难。例如，具有共用介质的传感器网络通常在使用具有协议诸如以太网协议的数字物理层(PHY)的数字域中(例如，使用数字信号的通信)中实现，其远比简单传感器所需的更复杂并且其具有不满足传感器网络的时延要求的变化的传输延迟。此外，具有共享共用介质的数百或数千个传感器的传感器网络具有若干网络管理问题(例如，配置和协调)，这些网络管理问题使得使用共用介质不可行。

发明内容

本文中公开的特定实施例提供被配置为经由通信介质(例如共用通信介质)使用模拟信号来传送传感器数据的传感器网络。该传感器网络可包括多个传感器，该多个传感器每个均被耦合到相应的传感器接口设备(例如，传感器节点)。时分复用可被用来使多个传感器接口设备能够共享通信介质(例如共享总线)。可以将一个或更多时隙诸如包含于帧中的多个时隙中的一个或更多个分配给每个传感器接口设备。例如，可以在特定传感器设备可以经由通信介质传递模拟信号(例如表示传感器数据的脉冲调制信号)期间将一个或更多时隙分配给该特定传感器接口设备。一个或更多时隙可以有规律地重复(例如，在多个连续帧的每个帧期间)。定时信号诸如时钟信号或时钟脉冲可被用于同步多个传感器接口设备并且使每个传感器接口设备能够检测一个或更多时隙。

特定传感器接口设备可以包括门控时间编码器电路(gated time encodercircuit)，例如异步σ-δ调制器电路。门控时间编码器电路可以生成传感器数据的异步脉冲宽度表示，该传感器数据由被耦合到特定传感器接口设备的传感器提供。在被分配给特定传感器接口设备的一个或更多时隙期间，门控时间编码器电路可以被激活(例如，使能)，以生成异步脉冲宽度信号(例如，模拟脉冲宽度调制信号)。脉冲宽度调制信号的宽度可以对应于从传感器接收的传感器数据的值。

门控时间编码器电路可包括开关，该开关在一个或更多时隙期间被激活(例如，使能)，以使门控电路能够生成且发送模拟信号(例如，脉冲宽度调制模拟信号)。开关可以在特定时隙的持续时间期间被激活并且可以基于该特定时隙的终止而被去激活(例如，禁用)。

传感器网络也可以包括接收器设备(例如，接收器节点)，该接收器设备被配置为捕捉经由通信介质传递的模拟信号。该接收器设备可以被配置为将所接收的模拟信号转换为数字数据并且将该数字数据提供给系统以便处理或存储。

传感器网络可以被包含在结构或平台内并且可以被配置为监控与该结构或平台相关联的一个或更多参数。例如，一个或更多参数可以与结构或平台的性能或分析相关联，其取决于大量的传感器(例如，数百或数千个传感器)。例如，当结构或平台与飞行器的翼身相关联时，传感器网络可包括多个传感器(例如，上千或更多传感器)以监控诸如接口裂缝、气流、温度、压力、等影响飞行器的飞行性能的参数。