CN110389306B

CN110389306B - 侦测装置及侦测方法

Info

Publication number: CN110389306B
Application number: CN201810446984.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡孟儒
Original assignee: Wistron Corp
Current assignee: Wistron Corp
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: US20190317157A1; TW201944092A; US11249142B2; CN110389306A; TWI658282B

Abstract

一种侦测装置，用来侦测一灯号状态，包含有一低通滤波器，用来对一输入信号进行低通滤波，以产生一第一输出电压；以及一逻辑电路，耦接于该低通滤波器，用来根据该第一输出电压，判断该灯号状态；其中，该输入信号为一脉冲宽度调制信号，并且该第一输出电压的一电压电平落在该脉冲宽度调制信号的一最高电压电平与一最低电压电平之间。

Description

侦测装置及侦测方法

技术领域

本发明指一种侦测装置及其相关侦测方法，尤指一种可侦测灯号的控制信号以判断灯号状态的侦测装置及侦测方法。

背景技术

在现有的工业物联网环境里，有许多设备与机台皆具有多色灯号显示器，用来显示当下设备与机台的使用状态，其中最常见的即为红、黄、绿三色灯显示器，因此，针对灯号显示器的灯号状态进行大数据收集与分析，已逐渐形成一个趋势。一般而言，灯号显示器的灯号状态具有恒亮、恒灭与闪烁三种状态，当侦测灯号闪烁的状态时，由于不同灯号显示器的闪烁状态不尽相同，尤其是闪烁速率不一致，或者灯号亮与灭的时间长短不同，皆造成判断灯号状态的困难度。此外，为了正确判断灯号显示器的闪烁速率，往往需要一段时间来计算灯号亮与灭的重复次数。举例来说，灯号显示器在一段时间内至少出现灯号亮两次灭两次的现象才会被判定为闪烁行为；换言之，在灯号亮2秒及灯号暗2秒的情形下，则至少需要8秒完成计算亮灭的次数，才能判定灯号显示器的闪烁状态。在此情形下，对于追求实时回报设备状态的工业物联网环境而言，将导致成本的浪费和损失。因此，现有的灯号侦测方法确实有改进的必要。

发明内容

因此，本发明提供一种灯号的侦测装置及其相关侦测方法，利用灯号的控制信号，正确地判断灯号闪烁的输出信号，进而有效率地判断灯号的状态，以达到实时侦测的效果。

本发明揭露一种侦测装置，用来侦测一灯号状态，包含有一低通滤波器，用来对一输入信号进行低通滤波，以产生一第一输出电压；以及一逻辑电路，耦接于该低通滤波器，用来根据该第一输出电压，判断该灯号状态；其中，该输入信号为一脉冲宽度调制信号，并且该第一输出电压的一电压电平落在该脉冲宽度调制信号的一最高电压电平与一最低电压电平之间。

本发明另揭露一种侦测方法，用来侦测一灯号状态，包含有对一输入信号进行低通滤波，以产生一第一输出电压；以及根据该第一输出电压，判断该灯号状态；其中，该输入信号为一脉冲宽度调制信号，并且该第一输出电压的一电压电平落在该脉冲宽度调制信号的一最高电压电平与一最低电压电平之间。

附图说明

图1为本发明实施例的一侦测装置的示意图。

图2为一脉冲宽度调制控制信号的示意图。

图3为本发明实施例的一第一输出电压的示意图。

图4～图6图为本发明实施例的另一侦测装置的示意图。

图7为本发明实施例的一侦测方法的示意图。

符号说明：

10、40、50、60 侦测装置

102、402、502、602 低通滤波器

104、404、504、604 逻辑电路

406、408、506、508 电压比较器

410、510、608 处理器

606 电压随耦器

70 流程

702、704、706、708 步骤

Input_pin 输入接脚

C1 电容

GPI_1、GPI_2 通用型输入接脚

R1 电阻

V1 第一输出电压

Vin 输入信号

Vout、Vout_1、Vout_2 输出电压

V_0.25Hz、V_10Hz 电压电平

VH 最高电压电平

VL 最低电压电平

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例的一侦测装置10的示意图。侦测装置10可于一工业物联网环境中，用来侦测设备或机台的一灯号状态，其包含有一低通滤波器102及一逻辑电路104。低通滤波器102包含一电阻R1及一电容C1，用来对一输入信号Vin进行低通滤波，以产生一第一输出电压V1。在此实施例中，输入信号Vin可以是关于灯号的控制信号，例如，一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，而第一输出电压V1可以是一直流电压。逻辑电路104耦接于低通滤波器102，用来根据第一输出电压V1以判断灯号状态，其中，第一输出电压V1落在脉冲宽度调制信号的一最高电压电平与一最低电压电平之间。如此一来，本发明的侦测装置10可根据低通滤波器102将关于灯号的PWM控制信号转换为第一输出电压V1后，由逻辑电路104实时地判断灯号的亮暗状态。

详细来说，低通滤波器102可对灯号的PWM控制信号(即输入信号Vin)进行低通滤波，以产生接近直流电压的第一输出电压V1，并且，不同的PWM信号的频率的直流电压输出电平不同。因此，当灯号状态为恒亮或恒灭时，即PWM控制信号长时间维持于最高电压电平或最低电压电平，由于这段恒亮与恒灭的时间远大于低通滤波器102的一RC时间常数的数倍，在此情形下，经过低通滤波器102后所产生的第一输出电压V1，会因为低通滤波器102的电容C1已经处于充饱或完全放电的状态，因而得到与PWM控制信号的最高电压电平或最低电压电平一致的第一输出电压V1。也就是说，当PWM控制信号于长时间维持于最高电压电平与最低电压电平时，可据以分别判断灯号状态为恒亮与恒灭。

假使灯号闪烁的频率范围为0.25Hz～10Hz之间，在此情形下，侦测装置10先确定PWM控制信号经过低通滤波器102后的第一输出电压V1的直流电压值，其中，第一输出电压V1的直流电压值的范围会落于PWM控制信号的最高电压电平点与最低电压电平点之间。接着，通过逻辑电路104判断第一输出电压V1的电压大小，再据以确定其电压值是否落在对应于灯光闪烁的频率区间内。如此一来，不需要花费过多时间计算PWM控制信号于高电平与低电平之间连续转换的次数，以判断灯号状态，进而达到实时回报灯号状态的效果。

举例来说，请参考图2，图2为脉冲宽度调制控制信号的示意图。如图2所示，PWM控制信号具有一最高电压电平VH及一最低电压电平VL。值得注意的是，在此例中，最低电压电平VL可为0V。由于灯号状态于恒亮或恒灭时，PWM控制信号长时间维持于最高电压电平或最低电压电平，因此，当PWM控制信号维持于最高电压电平VH时，即为灯号恒亮的状态；相反地，当PWM控制信号维持于最低电压电平VL(例如，0V)时，即为灯号恒灭的状态。此外，不同闪烁速率的PWM控制信号经由低通滤波器102后，所得到对应的第一输出电压V1的直流电压电平也随之不同。如图3所示，图3为本发明实施例的第一输出电压V1的示意图，第一输出电压V1介于最高电压电平VH及最低电压电平VL(例如，0V)之间。当闪烁速率较高时(例如，闪烁速率为10Hz)，其对应的直流电压电平V_10Hz较低，低通滤波器102的电容C1的充放电时间较短，因此，所产生的涟波振幅(ripple amplitude)较小；相反地，当闪烁速率较低时(例如，闪烁速率为0.25Hz)，其对应的直流电压电平V_0.25Hz较高，低通滤波器102的电容C1的充放电时间较长，所产生的涟波振幅较大。

因此，当第一输出电压V1(即经过低通滤波器102低通滤波后的PWM控制信号)介于对应于闪烁速率0.25Hz～10Hz之间的直流电压电平时，表示当下的灯号为闪烁的状态。以此类推，当第一输出电压V1所对应的直流电压电平大于闪烁速率0.25Hz所对应的直流电压电平V_0.25Hz时，则表示灯号处于恒亮状态；当第一输出电压V1所对应的直流电压电平小于或等于闪烁速率10Hz所对应的直流电压电平V_10Hz时，表示灯号处于恒灭状态。如此一来，侦测装置10通过低通滤波器102将PWM控制信号进行低通滤波后，实时地根据第一输出电压V1的电压电平判断灯号状态。

简言之，本发明实施例的侦测装置10可通过低通滤波器102将灯号的控制信号，转换为接近直流的第一输出电压V1，以判断灯号的亮暗状态，进而实时地提供侦测结果。需注意的是，本领域技术人员可根据不同系统需求适当设计侦测装置，而不限于此，皆属本发明的范畴。

请参考图4，图4为本发明实施例的一侦测装置40的示意图。在此实施例中，侦测装置40包含有一低通滤波器402及一逻辑电路404。与侦测装置10不同的地方在于，逻辑电路404包含电压比较器406、408及一处理器410。电压比较器406、408用来根据低通滤波器402所产生的一第一输出电压V1，转换为多个逻辑结果，接着，由处理器410据以判断灯号状态。在此实施例中，电压比较器406、408可分别为用来判断第一输出电压V1与电压电平V_0.25Hz、电压电平V_10Hz的关系。处理器410可包含一通用型输入(General-purpose input，GPI)接脚，以判断一输出电压Vout的电位状态，例如，一高电位(High level)或一低电位(Lowlevel)。具体而言，电压比较器406用来判断第一输出电压V1的电压电平是否小于电压电平V_0.25Hz(即对应于闪烁速率为0.25Hz的电压电平)，如果输出的逻辑结果为是，则电压比较器406输出高电位，也就是说，当前灯号的闪烁速率高于0.25Hz。相似地，电压比较器408用来判断第一输出电压V1的电压电平是否大于电压电平V_10Hz，如果输出的逻辑结果为是，则电压比较器408输出为高电平，也就是说，目前灯号的闪烁速率低于10Hz。如此一来，通过电压比较器406与电压比较器408的输出脚位的逻辑“与”(AND)设计，当输出电压Vout为高电位时，表示PWM控制信号的变化频率介于0.25Hz～10Hz之间，因此，处理器410可据以判断灯号为闪烁状态。当输出电压Vout输出为低电位时(即电压比较器406、408之中至少其中之一的输出逻辑结果为低电位时)，代表PWM控制信号的变化频率大于10Hz或低于0.25Hz(即灯号状态为恒亮或恒灭)，处理器410据以判断灯号处于非闪烁状态。因此，第一输出电压V1、输出电压Vout与灯号状态之间的逻辑关系可归纳如表1所示。

表1

V1	GPI	灯号状态
			～VH	L	灯号非闪烁
VH>V1≧V<sub>0.25Hz</sub>	L	灯号非闪烁
			V<sub>0.25H</sub>>V1≧V<sub>10Hz</sub>	H	灯号闪烁
V<sub>10Hz</sub>≧V1>VL	L	灯号非闪烁
			～VL	L	灯号非闪烁

在另一实施例中，请参考图5，图5为本发明实施例的一侦测装置50的示意图。在此实施例中，侦测装置50包含有一低通滤波器502及一逻辑电路504，其中逻辑电路504包含电压比较器506、508及一处理器510。与侦测装置40不同的地方在于，处理器510包含通用型输入接脚GPI_1、GPI_2，用以根据电压比较器506、508的输出电压Vout_1、Vout_2的电位判断灯号状态。具体而言，当一第一输出电压V1的电压电平高于电压V_0.25Hz时(即通用型输入接脚GPI_1为低电位，且通用型输入接脚GPI_2为高电位时)，代表灯号为恒亮状态；当通用型输入接脚GPI_1为高电位，且通用型输入接脚GPI_2为低电位时，即代表灯号为恒灭状态。若通用型输入接脚GPI_1、GPI_2同时为高电位时，即代表此时灯号为闪烁状态。因此，第一输出电压V1、输出电压Vout与灯号状态之间的逻辑关系可归纳如表2所示。

表2

V1	GPI_1	GPI_2	灯号状态
				～VH	L	H	灯号恒亮
VH>V1≧V<sub>0.25Hz</sub>	L	H	灯号恒亮
				V<sub>0.25H</sub>>V1≧V<sub>10Hz</sub>	H	H	灯号闪烁
V<sub>10Hz</sub>≧V1>VL	H	L	灯号恒灭
				～VL	H	L	灯号恒灭

在另一实施例中，请参考图6，图6为本发明实施例的一侦测装置60的示意图。侦测装置60包含有一低通滤波器602及一逻辑电路604。与侦测装置40、50不同的地方在于，逻辑电路604包含有一电压随耦器606及一处理器608。电压随耦器606用来根据其输入阻抗大于输出阻抗的特性，避免第一输出电压V1因为电阻R1与处理器608的模拟数字转换(analog-to-digital converter，ADC)输入接脚Input_pin的输入阻抗效应所造成的阻抗匹配问题，进而影响第一输出电压V1的直流电平。因此，当低通滤波器602根据PWM控制信号产生第一输出电压V1后，通过电压随耦器606避免阻抗匹配的问题，使第一输出电压V1的直流电平与一输出电压Vout完全相同。因此，第一输出电压V1的直流电平可以完整呈现于ADC输入接脚Input_pin，即输出电压Vout与第一输出电压V1的电压电平相等。因此，处理器608可根据对应于第一输出电压V1的直流电平的ADC输入接脚Input_pin的数字信号，直接判断灯号状态。因此，第一输出电压V1、输出电压Vout与灯号状态的关系可归纳如表3所示。

表3

V1＝Vout	灯号状态
		Vout≧V<sub>0.25Hz</sub>	灯号恒亮
V<sub>0.25Hz</sub>>Vout≧V<sub>10Hz</sub>	灯号闪烁
		V<sub>10Hz</sub>>Vout>VL	灯号恒暗

根据不同应用及设计理念，本发明实施例的侦测装置可以各式各样的方式实现。进一步地，侦测装置的运作方式可归纳为一侦测方法70，如图7所示。侦测方法70的步骤包含有：

步骤702：开始。

步骤704：对PWM控制信号进行低通滤波，以产生第一输出电压V1。

步骤706：根据第一输出电压V1，判断灯号状态。

步骤708：结束。

关于侦测方法70的运作原理，可参考上述侦测装置10、40、50、60的实施例，在此不再赘述。

需注意的是，本领域技术人员可根据不同系统需求适当设计侦测装置。举例来说，灯号状态的闪烁速率范围、逻辑电路的实现方式、电压比较器的数量或低通滤波器的RC时间常数等，皆可根据使用者或制造商的指示或计算机系统的设定来调整，而不限于此，皆属本发明的范畴。

综上所述，本发明可利用灯号的PWM控制信号，通过低通滤波器及逻辑电路，正确地判断灯号闪烁的输出信号，进而有效率地判断灯号的状态，以达到实时侦测灯号状态的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种侦测装置，用来侦测一灯号状态，包含有：

一低通滤波器，用来对作为灯号控制信号的一输入信号进行低通滤波，以产生一第一输出电压；以及

一逻辑电路，耦接于所述低通滤波器，用来根据所述第一输出电压，判断所述灯号状态，其中所述灯号状态包括恒灭状态、恒亮状态和闪烁状态；

其中，所述输入信号为一脉冲宽度调制信号，并且所述第一输出电压的一电压电平落在所述脉冲宽度调制信号的一最高电压电平与一最低电压电平之间，

其中所述低通滤波器根据所述输入信号的一变化频率，产生所述第一输出电压。

2.根据权利要求1所述的侦测装置，其中所述逻辑电路包含有：

一电压随耦器；以及

一处理器，耦接于所述电压随耦器，用来根据所述第一输出电压，判断所述灯号状态。

3.根据权利要求2所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压小于或等于一第一电压电平时，所述处理器判断所述灯号状态为一恒灭状态。

4.根据权利要求2所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压大于一第二电压电平时，所述处理器判断所述灯号状态为一恒亮状态。

5.根据权利要求2所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压介于一第一电压电平与一第二电压电平之间时，所述处理器判断所述灯号状态为一闪烁状态。

6.根据权利要求1所述的侦测装置，其中所述逻辑电路包含有：

多个比较器电路，用来根据所述第一输出电压，产生多个逻辑结果；

一处理器，耦接于所述多个比较器电路，用来根据所述多个逻辑结果，判断所述灯号状态；

其中，所述多个逻辑结果相关于所述第一输出电压与一第一电压电平及一第二电压电平的关系。

7.根据权利要求6所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压小于或等于所述第一电压电平时，所述处理器判断所述灯号状态为一恒灭状态。

8.根据权利要求6所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压大于所述第二电压电平，所述处理器判断所述灯号状态为一恒亮状态。

9.根据权利要求6所述的侦测装置，其中当所述第一输出电压介于所述第一电压电平与所述第二电压电平之间时，所述处理器判断所述灯号状态为一闪烁状态。

10.一种侦测方法，用来侦测一灯号状态，包含有：

对作为灯号控制信号的一输入信号进行低通滤波，以产生一第一输出电压；以及

根据所述第一输出电压，判断所述灯号状态，其中所述灯号状态包括恒灭状态、恒亮状态和闪烁状态；

其中对所述输入信号进行低通滤波是根据所述输入信号的一变化频率，产生所述第一输出电压。

11.根据权利要求10所述的侦测方法，其中根据所述第一输出电压判断所述灯号状态的步骤包含有当所述第一输出电压小于或等于一第一电压电平时，判断所述灯号状态为一恒灭状态。

12.根据权利要求10所述的侦测方法，其中根据所述第一输出电压判断所述灯号状态的步骤包含有当所述第一输出电压大于一第二电压电平时，判断所述灯号状态为一恒亮状态。

13.根据权利要求10所述的侦测方法，其中根据所述第一输出电压判断所述灯号状态的步骤包含有当所述第一输出电压介于一第一电压电平与一第二电压电平之间时，判断所述灯号状态为一闪烁状态。