微型機電集成控制系統技術方案

一種集成機電控制設備（１６）具有一個用于與中央計算機系統（１２）或計算機組進行通信以便對控制網絡進行分布式和可重新設定的開發的接口（１４）。這里所述的控制單元可以包括多個微電子設備（４０），該多個微電子設備（４０）包括在一個芯片上形成的微型機械傳感器、例如壓力傳感器（１０２）和溫度傳感器（９０和１０４），該芯片包括一個能夠在中央計算系統的控制下有選擇地設定各個傳感器元件的電路。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及控制系統，特別涉及能夠監視一個過程或系統的工作狀態的控制系統。
技術介紹
現在，很多公司開發并銷售用于監視和控制復雜系統、例如化工廠、裝配線以及傳輸網絡等的控制系統。這些控制系統依賴于復雜的數據處理設備，該數據處理設備與多個傳感器和儀器相連，這些傳感器和儀器在產生關于系統工作狀態的有用信息的位置上耦合進被監視的系統。因此，典型的控制系統將采用一個中央數據處理器來與多個不同的傳感器、例如壓力傳感器、轉速計和溫度傳感器進行通信。每個傳感器被定位以便在控制下采集關于系統或過程的信息，其中該控制使得數據處理器調整該過程并達到一個所希望的工作條件。雖然這些控制系統可以很好地工作，但它們可能是相當復雜和昂貴的。復雜和昂貴的一個原因是在數據處理系統和連接進被監視的系統中的不同傳感器和儀器之間的接口。通常，每種類型的傳感器、例如溫度計或轉速計具有一個必須連接到數據處理器的專用或定制接口。該接口有時包括已經為控制系統中的每個傳感器和儀器定制寫入的軟件設備驅動程序。因此，控制系統必須是用戶適應的，以操作這些不同的傳感器。另外，每種類型的傳感器或儀器可以具有不同類型的硬件接口，例如并行、串行或總線接口。這需要一個定制接口硬件來將傳感器連接到數據處理設備。因此，需要一種控制系統，其中，數據處理器可以容易地并高效地與連接到被控制的系統的傳感器和儀器相集成。此外，已經為大規模機械、機電或處理系統開發了控制系統和閉環控制系統。隨著微觀機械和隨后的“機械電子學”、即微觀機械和微電子學的結合的出現，需要用于這些設備的規模的控制系統。專利技術概述本專利技術的系統和方法包括可以與在受控系統中使用的傳感器、馬達、閥門或其他設備直接相連的集成控制儀器。這些微型機電集成控制系統(MEMICS)提供了一種用于系統和設備、包括用于微電子、微型機械或微化學處理的微系統的開環或閉環控制的結構。這些設備包含允許計算機或操作員對多個微系統和微傳感器進行(開環)控制監督的部件和過程。此外，每個集成控制單元可以控制或監視多個控制設備和傳感器，并為這多個設備提供到數據處理系統的標準化接口。這允許實現數據和指令在數據處理系統和控制設備和傳感器之間的高效傳輸。更具體地，將本專利技術理解為包括用于控制一個系統的裝置，包括用于通過一個數據網絡來傳輸表示數據和命令信號的數據包的數據接口、與數據接口相連的用于處理數據包以便與數據處理器交換數據和命令信號的通信管理器，其中，每個數據包根據適合于通過數據網絡傳輸的預定格式來組織數據和命令信號，還包括一個適于處理數據和命令信號以便產生用于有選擇地設定與受控系統相連的設備的工作特性的控制信號的設備管理器。在一個實施例中，該設備包括與設備管理器進行通信連接的傳感器。在另一個實施例中，該設備包括與設備管理器進行通信連接的傳動器。在又一個實施例中，該設備被保持在一個包含傳感器、設備管理器、通信管理器和數據接口的外殼內。這些元件中的每一個都可以保持在該外殼內，以使得傳動器和傳感器與設備管理器和通信接口一起保留在該外殼內。在一個實施例中，該設備還包括一個多路接口，用于允許設備管理器監視和控制與受控系統相連的多個設備。在一個可選實施例中，系統包括一個加密處理器，用于加密和解密通過數據網絡傳輸的數據信號和命令信號。在又一個實施例中，該裝置包括一個用于連接到允許用戶監視和調整設備的操作的系統監視器的接口，還包括一個用于維持在系統內的時間測量的系統時鐘。在又一個實施例中，可以將本專利技術理解為一個用于監視受控系統的特性的集成控制設備。集成控制設備可以包括一個適于可移動和可更換地安裝在受控系統附近或鄰近的外殼。該外殼可以包含用于傳送代表數據和命令信號的數據包的數據接口、通信管理器、以及設備管理器，其中設備管理器響應數據和命令信號，能夠控制和監視一個監視受控系統的工作狀態特性的傳感器。在又一個實施例中，可以將本專利技術理解為一個用于監視受控系統的半導體設備。該半導體設備可以包括具有形成在其上的多個電路的襯底。這些電路可以包括一個通信管理器，用于處理具有數據和命令信號的數據包，其中，每個數據包根據適合于通過數據網絡傳輸的預定格式組織數據和命令信號。這些電路還可以包括一個適于處理數據和命令信號以產生用于操作與受控系統相連的設備的控制信號的設備管理器、一個能夠監視受控系統的特性的傳感器、以及一個能夠調節受控系統的工作參數的傳動器，從而由設備管理器處理從數據處理器傳送的命令信號，以控制傳感器和傳動器執行所選擇的操作。在一個實施例中，半導體設備可以包括包含傾斜傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、光探測器、麥克風、以及包括多個類似傳感器、例如多個壓力變換器的任何組合的傳感器。同樣，半導體設備可以包括多種不同類型的傳動器，包括馬達、泵、閥門、數據端口和I/O線及其任何組合，包括提供多個同樣類型的傳動器元件、例如多個不同的馬達或泵的組合。在又一個實施例中，為了在監視受控系統的設備和數據處理器之間提供復雜通信，集成電路可以包括一個通信管理器，用來產生一個識別與該數據包相聯系的受控系統的ID信號或用于存儲ID信號的字段。同樣，通信管理器可以包括一個用于產生設備ID信號的設備ID發生器，該設備ID信號適合于識別正產生攜帶該設備ID信號的特定數據包的設備。以這種方式，單個數據處理器可以操作多個不同的過程，每個過程監聽與一個或一組特定受控系統相聯系的數據包。此外，數據處理器以及系統的其他元件可以從該數據包識別正產生表示受控系統的工作狀態的特性的信息的特定設備。這對于那些每個設備包括到通過射頻信號交換數據信號的射頻傳輸系統的接口的情況特別有用。這可以允許一個收發器與多個不同設備進行通信，以便了解哪個設備正在產生哪一組信息。在又一個方面，可以將本專利技術理解為監視和調整受控系統的工作狀態的控制系統。該控制系統可以包括一個類型為能夠處理表示受控系統的工作狀態的至少一個特性的信息、以及能夠產生表示用于設定傳感器設備的操作的指令的命令信號的數據處理器。該系統還可以包括一個與數據處理器相連的、類型為適合于傳送信息信號的數據網絡，以及多個傳感器設備，其中每個傳感器設備與受控系統相連，用于監視系統的工作狀態的特性，每個傳感器設備包括一個通信管理器、一個設備管理器以及一個能夠監視受控系統的特性的傳感器。在這些系統中，由數據處理器產生并通過數據網絡傳送的命令信號可以由多個傳感器設備接收，用于將每個傳感器設備設定為以特定方式工作。因此，可以提供一個控制系統，其中，多個同類或類似的傳感器設備位于受控系統的不同位置上，并根據數據處理器的需要進行設定，以提供表示受控系統的工作狀態的特性的信息。在又一個方面，可以將本專利技術理解為用于控制一個系統的過程，其中該系統具有一個工作狀態并具有至少一個表示工作狀態的特性。這些過程可以包括提供類型為能夠處理表示受控系統的工作狀態的至少一個特性的信息以及能夠產生表示用于設定傳感器設備的操作的指令的命令信號的數據處理器，提供與數據處理器相連的、類型為適合于傳送信息信號的數據網絡，以及，將傳感器設備連接到受控系統，用于監視操作系統的特性，其中系統具有一個通信管理器、一個能夠監視系統特性的傳感器、以及一個適于處理來自數據處理器的控制傳感器的操作的數據和命令信號的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于控制一個系統的裝置，包括：一個數據接口，用于在一個數據網絡上傳輸表示數據和命令信號的數據包，一個通信管理器，與所述數據接口相連，用于處理所述數據包以便與一個數據處理器交換所述數據和命令信號，其中，每個所述數據包根據適合于在所 述數據網絡上傳輸的預定格式來組織所述數據和命令信號，以及一個設備管理器，適于處理所述數據和命令信號，以產生用于有選擇地設定與受控系統相連的設備的工作特性的控制信號。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯特凡A德斯赫雷弗，
申請(專利權)人：斯特凡A德斯赫雷弗，
類型：發明
國別省市：US[美國]