CN1096050C - 遥控系统、照明系统和滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明的遥控器包括市面出售的发射机和接收机，所述接收机在有频率为传输信号的载频或该载频附近的杂波存在的情况下能可靠地工作。遥控器的接收机输出一个解调的信号，并由一个滤波器处理该解调信号以滤除解调信号中由例如电灯所引起的杂波。滤除杂波的方法是通过将测出的解调信号的前沿与后沿之间的时间间隔与确定数据元的预定值进行比较而完成的。

Description

遥控系统、照明系统和滤波器

本发明涉及一种控制电灯的照明系统，该照明系统包括一遥控系统，且包含：

高频镇流器，用于产生高频灯电流；

微控制器，具有控制高频镇流器工作的控制能力；

所述遥控系统包括：

发射机，通过调制的红外光传输信息；

接收机，接收来自所述发射机的红外光，并解调从红外光中发送的信息，其包括：

滤波装置，对解调的信息进行处理，以滤除红外光引起的杂波。

一般的遥控系统通常有一个发射机和一个接收机，发射机通过调制一定载波频率的红外(IR)信号发送信息，接收机接收信号，并产生输出信号或履行某些职能。经调制的传输信号中的信息一般包括引码、逻辑1和逻辑0，这些在一种调制方式中是由图3A中所示的载波脉冲的短脉冲串20之间的时段21，22确定的，就是说由脉冲周期确定。经调制的传输信号经红外接收机通过光电二极管接收之后，通过起增益控制作用的前置放大级控制部件发送出去。调制信号经限幅器限幅后由带通滤波器滤除频率在带通滤波器带宽之外的杂波。信号还经过解调、放大，然后由波形整形部件将其整形成方波。

图3B中所示方波的脉冲宽度21a、22a对应于传输信号各短脉冲串之间的时段21、22，它确定着传输中数据的类型。所传输的从方波得出的信息由解码器进行解码。

红外信号受环境中各种干扰源产生的干扰影响，例如太阳、白炽灯、荧光灯、红外立体声耳机式发射机等都是环境中的干扰源。过去，削弱与红外信号有关干扰的方法是选取环境杂波范围以外的频率作为所传输的红外信号的载波频率，并用各种波滤器滤除频率在所选取传输频率周围的频带之外的任何信号。这种设计是众所周知的，例如Signetics AN1731低功率遥控红外发射机和接收机前置放大器就是这种设计，其中红外信号的载频为38千赫，接收机是个窄带接收机，该接收机滤除谐波处在38千赫传输频率周围3千赫之外的电视线路频率。由于这类带通滤波器削弱滤波器窄频带以外的杂波，因此必须妥善选取载频使之处在环境杂波频率范围以外。但若环境杂波的频率处在带通滤波器的频带内，这类滤波器会任凭环境杂波干扰所收到的传输信号。接收机的各级对带通滤波器允许通过的这些环境杂波会有所反应，而这些环境杂波，视乎其强度、持续时间和频率，会在发送逻辑0或逻辑1所需要的时间内以额外前沿和后沿的形式(如图3C中所示)出现在波形整形器的方波输出端。这些额外的前后沿会引起对所发送的方波信息的错误解码。

现在要选取所有环境杂波频率范围以外的传输频率变得越来越困难了。红外，即太阳和白炽灯产生的杂波，其频率为0至120赫，而立体声耳机式接收机产生的杂波，其频率范围为95千赫至250千赫，频偏为50千赫。由最近才上市的高频调光镇流器控制的荧光灯，其发出的光的频率在20-120千赫左右。据发现，由于带通滤波器允许频率在其频带内的杂波通过，因而这种高频控制的荧光灯，其发出的光的红外分量会干扰Signetics AN1731遥控器的38千赫传输信号频率。因此要选择出与某些红外杂波源不同的传输频率几乎是不可能的，尤其是在高频控制的荧光灯附近工作时更是如此。

美国专利4,555,702公开了一种重发遥控信号的电路。这种电路滤除调制信号中杂波的方法是对一定时间间隔内的载波脉冲计数，将计数值与若干预定值进行比较，以确定所收到的是控制信号还是杂波。虽然美国专利4,555,702把这些脉冲叫做调制信号脉冲，但这里我们还是叫它载波脉冲。具体地说，这里考虑的是通常出现在一个脉冲宽度内的载波脉冲的数目，即，若载频为40千赫且脉冲宽度为1毫秒，则没有杂波的传输信号中的每一个短脉冲串在1毫秒的时间周期内可能含有40个载波脉冲。但若有杂波出现，则由于杂波可能会消除某些脉冲，载波脉冲数可能只有30。脉冲计数值与若干预定值(例如有效脉冲宽度下的最小和最大脉冲数)一经比较，就可以确定正在接收的是传输信号还是杂波。但这里只假设杂波从目前的载波脉冲数中减去，而不是加到目前的脉冲数上，这样就象杂波的频率高于载频的情况似的。

美国专利4,555,702的滤波器是对解调之前的信号进行滤波。就是说，系统消除杂波时出现载波脉冲。大多数红外接收机，特别是消费者电子设备领域中的红外接收机，输出的信号是经过解调的。因此，美国专利4,555,702中公开的这种滤波器不能与这些“目前流行的”接收机配用。

因此，本发明的目的是提供一种有遥控系统的照明系统，该遥控系统包括一个接收机，接收机中的滤波器在滤除杂波时并不要求信号的传输频率基本上与杂波频率不同。

本发明的另一目的是提供一种不理会以高频工作的荧光灯引起的红外信号的红外遥控器。

按照本发明，提供了本说明书开头一段中所述的一种照明系统，其特征在于，其中滤波装置由软件和微型控制器构成。

在本发明的另一个实施例中，由滤波器对解调的信号进行滤波，从含有前沿和后沿形成的数据元的传输信号中的传输信息中滤除解调信号中的也以前沿和后沿形式出现的杂波。滤除过程是通过测出检测前沿和检测后沿之间的持续时间并将其与确定数据元的预定时间范围相比较进行的。若测出的时间范围在预定时间范围之外，则后沿就作为杂波滤掉，同时继续进行扫描，直到检测另一个后沿时为止。

在本发明的再一实施例中，经解调的传输信号含有第一组数据元和第二倒置组数据元，第二倒置组中的每一个数据元是第一组数据元中相应数据元的倒置逻辑等效数据元，滤波器倒置第二倒置组，将其与第一组数据元相比较。若第一组和倒置的第二组不一致，则不理会所收到的数据。

从附图、详细的说明书和权利要求书可以清楚了解本发明的其它目的和优点。

因此，本发明提出了若干步骤以及其中一个或多个步骤之间彼此的相互关系，还提供了适宜履行这些步骤的结构特点、元件组合和各部位配置情况的设备，所有这些都将在下面详细公开的内容中举例说明。权利要求书中说明了本发明的范围。

为更全面理解本发明的内容，可结合附图参看下面的说明。图中：

图1示出了有一个由高频镇流器激励的荧光灯和一个红外遥控器的照明系统。

图2是进一步示出图1照明系统中各元件的方框图。

图3A是不含杂波的正常红外信号的示意图。

图3B是红外接收机收到图3A的输入之后输出的示意图。

图3C是红外接收机收到带杂波的红外信号之后输出的示意图。

图4是红外发射机输出波形的示意图。

图5是对解调含杂波的红外信号进行滤波的方法的流程图。

先参看图1。图中示出的照明系统10有一个红外遥控发射机11、一个接收机12和一个荧光照明灯具13，灯具13的灯14在高频下由高频电子镇流器(图中未示出)激励。发射机11输出含有载频和控制灯14(例如开灯、关灯、调光)的传输信息的传输信号。

图2的方框图更详细示出了系统的各组成部分(不包括发射机)。一般的接收机12包括：接收的光电二极管60，供检测传输信号用；前置放大器/电平控制器61，供放大所收到的信号用；限幅器62，供限幅用；带通滤波器63，调谐到载频，且只接收频率为传输信号载频和在该载频附近的信号；解调器64；另一个放大器65；和波形整形器66，供将收到的信号变换成含前沿和后沿的方波。这种接收机是公知技术。接收机12的输出输进微处理机15中，微处理机15有一个本发明的滤波器/解码器70和一个控制器71，供控制灯激励电路或照明灯具13的电子镇流器16。

光电二极管60检测来自荧光灯14的光中的红外分量连同来自发射机11的红外传输信号。若灯14光的频率为传输信号载频或在该载频附近，则该频率由于得不到带通滤波器63的滤除而在接收机12方波输出中呈额外的前沿和后沿形式引起杂波。发射机与接收机之间的距离越大，收到的信号中的杂波分量与传输信号之比也越大。因此，消除杂波可以使遥控的工作距离扩大。

图3A示出了发射机11典型的红外遥控信号，该信号包括呈载频载波脉冲形式的脉冲能量20。调制波的周期表示传输中的数据的数字逻辑电平。举例说，逻辑0用载波脉冲各短脉冲串之间的持续时间21表示，逻辑1用载波脉冲各短脉冲串之间不同的持续时间22表示。表示一系列数据开始的引码则用持续时间23表示。收到图3A中的信号时，红外接收机12解调该信号，并将该信号的波形整形成图3B的方波，其中载波脉冲各短脉冲串之间的持续时间用该相同持续时间21a、22a的高压电平表示。但若在传输信号的过程中出现来自灯14的高频杂波，则作为一般红外接收机输出的解调信号也可能含有图3C所示的杂波。

图3C中的持续时间Y表示为准备由红外发射机发送的逻辑0而选定的预定持续时间。同样，图3C中的持续时间X是为发送逻辑1而选定的预定持续时间。Y1表示逻辑0脉冲的第一前沿24与其后杂波引起的后沿25之间的持续时间。Y2表示杂波引起的前沿26与其后逻辑0脉冲的后沿27之间的持续时间。Y1和Y2加在一起大致等于发送逻辑0脉冲所需的持续时间Y。同样，时间X1+X2+X3大致等于发送逻辑1所需的持续时间。

本发明测定的是前沿28(它部分确定了时间间隔X1)与后沿29(它部分确定了时间间隔X3)之间的持续时间，或前沿脉冲24(它部分确定了时间间隔Y1)与后沿27(它部分确定了时间间隔Y2)之间的持续时间，若逻辑1的该测定值落在X′-X″表示的预定值范围或逻辑0的该测定值落在Y′-Y″表示的预定值范围，则本发明将不理会这种干扰，并认定逻辑1或逻辑0的检测与计算出来的测定值有关。同样，对引码也是如此处理，其中预定值范围用Z′-Z″表示。举例说，若逻辑0用方波信号中前沿与其后的后沿之间600微秒的时间间隔表示，则可以取逻辑0的预定范围Y′-Y″为例如400微秒至800微秒。若检测出前沿与其后的后沿之间的时间在此范围内，则记录下逻辑0。但若该持续时间短于400微秒，则不理会该后沿，直到检测出另一个后沿为止。测定前沿与该另一个后沿之间的持续时间，若该持续时间落在400微秒至800微秒的范围内，则记录下逻辑0。但该持续时间若大于800微秒，则将其与要传输的逻辑1的预定范围X′-X″(例如1000微秒至1400微秒)相比较。若测出的时间短于1000微秒，则搜寻其后的后沿，直到测出的时间落在预定的1000微秒至1400微秒的范围内或大于1400微秒为止。若下一个后沿的持续时间超过1400微秒，则视其为引码，并将其与引码的一个适当的时间范围(即Z′-Z″)相比较。

接下去参看图4，图中示出传输的没有杂波分量的典型红外信号的各种数据元。图4示出的红外信号包括引码30、规格码31、倒置规格码32、数据码33、和倒置数据码34。引码30表示开始传输数据。规格码31是规格化的代码，它随消费者电子设备制造厂家的不同而异。倒置规格码32是规格码31的逻辑反码，也就是，例如规格码31为00110111，则倒置规格码32为11001000。数据码33是发送给接收机12的实际指令。倒置数据码34是数据码33的逻辑反码。

现在参看图5，这是滤波器/解码器70根据本发明从解调的方波信号中滤除杂波而采取的各步骤流程图。从流程图中可以看到，“计数器N”始终监视着图3C中所示的方波前沿与后沿之间的持续时间。流程图的第一部分40搜寻引码23。一旦检测出前沿，就开始进行计数。接着搜寻接下去的后沿。一旦检测出其后的后沿，就将N值与引码的Z′-Z″时间大致范围相比较。若N值在Z′-Z″范围内，则搜寻另一个前沿来开始搜寻数据。若N不在Z′-Z″范围内，则继续搜寻下一个持续时间从第一检测出的脉冲沿计起处在Z′-Z″时间范围内的后沿。经过的时间一旦大于该时间范围的高端Z″，就检测新的前沿，且重复上述过程。

一旦搜寻出引码，流程图的方框41就搜寻解调信号中的数字规格码33。检测另一个前沿，计数器再次复位，并开始搜寻其后的后沿。当检测到该后沿时，将N值与大致的时间范围Y′-Y″相比较。若N小于此范围，则继续搜寻另一个后沿，而N继续增加，若找到后沿，且N处在Y′-Y″范围内，则方框42就把逻辑0作为数据的第一个二进制位储存起来，这时计数器复位，重新开始搜寻前沿。但若N大于Y′-Y″范围的上端Y″，则将N值与X′(即范围X′-X″的下端)相比较，若N小于X′，则N继续计数，直到找到另一个后沿为止。若N在X′-X″范围内，则方框42将逻辑1储存起来。但若N大于X′-X″范围的上端X″，则由于可能正在检测引码，因而要将N与Z′-Z″范围相比较。若检测出引码，则步骤41再次开始，否则让步骤40再次开始。一旦方框42读取并储存了各规格码和数据码的所有八个二进制位及其相应的倒置部分(取决于发射机，二进制位数和代码类型可能不同)，方框43就将代码与其倒置码的倒置部分相比较。这个比较是为了检验两组所传输的代码是否有任何不一致的地方。若存在不一致。则过程全部重新开始，且不理会所读出的数据。

通过对解调的信号履行这些步骤，可以滤除频率为传输频率或接近传输频率的杂波，从而扩大了遥控器的工作距离。因此，上述滤波器/解码器也可以用于照明系统的遥控器之外，例如可用于可能受到以高频工作的电灯或其它频率等于或接近载频的信号源对其红外光干扰的任何红外遥控器(例如消费者电子设备)中。

在本发明照明系统的一个实例中，图5所示本发明滤波器/解码器70的各步骤都包括在Motorola68HCO5微型控制器的软件中。图2中的接收机12是Citizen电子设备公司的RS-20型遥控传感器，其输出端接68HC05微型控制器。用EBT调光镇流器LCG-120-2/32L/H和LCG277-2/32L/H对系统作了测试，这两种镇流器都可从美国加里佛尼亚州多伦斯电子镇流器技术有限公司购得。采用这些镇流器，灯14的光的频率在大约45千赫至66千赫的范围内变化，因而与40千赫传输信号的载频相重合。我们发现，用图5所示的滤波器，可以使遥控器的工作距离增加大约50％。

控制电子镇流器16的控制器71也装在68HC05微型控制器中，以接收来自滤波器/解码器70的解码的数字数据，从而根据发射机11的指令而开、关灯14和调节灯14发出的光。鉴于控制器的实际工作情况并不是理解本发明的滤波器/解码器所需要知道的，而且视乎照明系统所选取的镇流器类型的不同而异，因而这里不详加说明。但本技术领域周知的可用以控制电子镇流器的控制器有好多种。举例说，美国专利5,055,746(Hu等人)就介绍了荧光灯镇流器的一种遥控器，这里也把该专利包括进来，以供参考。该专利的图3示出了一种控制电子镇流器的控制器14，该控制器有一个红外接收机56接微处理器36，微处理器36编程得使其履行第4，5栏中所述的各项功能。本技术领域的行家们不难对该专利的控制器进行编程，以便将图5的滤波器/解码器结合进去，或相反对上述专利中公开的Motorola控制器中的控制功能进行编程。

因此可见，上面的说明表明本发明的前述目的已有效地达到了。

Claims (7)

1.一种控制电灯的照明系统，该照明系统包括一遥控系统，且包含：

高频镇流器，用于产生高频灯电流；

微控制器，具有控制高频镇流器工作的控制能力；

所述遥控系统包括：

发射机，通过调制的红外光传输信息；

接收机，接收来自所述发射机的红外光，并解调从红外光中发送的信息，其包括：

滤波装置，对解调的信息进行处理，以滤除红外光引起的杂波，其特征在于，所述滤波装置由软件和微型控制器构成。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述解调的信息有多个前沿和后沿，所传输的数据元在解调信息中以前沿后面在预定时间范围内有一后沿的形式出现，杂波则在解调信息中以前沿后面在随机的时间间隔内有一后沿的形式出现，所述滤波装置通过确定哪一个前沿和后沿相应于杂波、哪一个前沿和后沿相应于数据元来从解调的信息中滤除杂波。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述滤波装置包括：

检测装置，用于检测解调信息中的前沿和后沿；

测定装置，用于测定检测出的前沿与其后检测出的后沿之间的时间间隔；

比较装置，用于将测出的时间间隔与预定的时间范围相比较；

判定装置，用于在测出的时间间隔在确定数据元的预定时间范围内时接受后沿的检测结果作为解码的数据元，而在测出的时间间隔落在所述预定时间范围之外时摈弃所述后沿的检测结果。

4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述传输信息含有多个各由前沿与其后的后沿之间预定的不同时间范围确定的数据元，所述比较装置将测出的时间间隔与所述各不同时间范围相比较。

5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述发射机发送的传输信息包括第一组数据元和第二组倒置数据元，第二组倒置数据元的各数据元是第一组数据元中相应数据元的倒置逻辑等效数据元，而所述滤波装置还包括：

倒置装置，用于倒置第二倒置组数据元的经解码的数据元；和

一致性检测装置，用于检测第一组数据元的每一个经解码的数据元与第二组数据元的相应数据元之间的一致性。

6.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括整形装置，用于将解调的信息整形成方波信号，而所述滤波装置对该方波信号进行处理。

7.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述发射机发送载频在约20千赫与约120千赫之间的红外光，所述滤波装置用于有效地滤除解调信息中由工作频率在该频率范围内的照明系统控制的电灯的红外光引起的杂波。

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