[发明专利]无线传输手动脉冲发生器的低功耗实现方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机程序控制系统，尤其涉及在工业计算机数字控制领域采用无线传输方式的手动脉冲发生器设备满足实际应用的低功耗实现方法和装置。

背景技术

手动脉冲发生器(以下简称MPG)是工业计算机控制领域常用的人机输入设备，其核心部件为旋转编码器以及与之有关的设定和配置旋钮。MPG与工业控制计算机一般采用电缆传输，接口信号为单端电压或差分类型的电压。

无线传输手动脉冲发生器(以下简称WMPG)是相对于有线传输MPG的替换产品，通过无线方式传递用户输入信息至数控设备，能够方便中型、大型数控设备的远程用户界面输入操作，避免固定长度电缆连接对数控设备操作的影响和使用距离限制。

美国专利US 5,247,295公开了一种采用调频无线方式传输的WMPG实现方法和装置，其通过对旋转编码器进行绝对时间编码、FM调制解调器、可用信道选择和编码内容校验等手段联合实现与有线连接MPG设备相近似的性能，并同时获得无线连接带来的移动便利。

由于不能采用有线方式直接供电，WMPG设备必须采用一次电池或充电电池方式工作。上述美国专利公开的WMPG体系结构，与现有MPG设备相比增加了无线收发前端、基带调制解调和微控制器部分。数字控制器件功耗随着数字集成电路设计和制造工艺进步而不断降低，目前100微安/百万条指令/秒(μA/MIPS)的高性能超低功耗微控制器可以非常低廉的价格获得。但无线收发前端和基带调制解调部分一般采用数模混合工艺制造，并受限于应用现场所需的发射功率、传输距离和接收灵敏度等要求，因此使用功耗远远高于通用数字控制器件。

另外，旋转编码器为满足响应速度和分辨率要求也需要100毫安左右的静态电流消耗。以WMPG内部静态电流消耗是100毫安为例：采用2000毫安小时、3.0V高能电池或可充电电池，WMPG连续工作20小时后就需要更换电池或重新充电。如果WMPG的平均电流消耗减少到1/20，则电池的使用时间可以扩展近20倍。

上述美国专利并未涉及WMPG内部与无线传输方式相匹配的低功耗实现。如果不能有效控制WMPG设备的功耗，频繁更换电池或对可充电电池的频繁充放电会增加用户使用成本，从而抵消WMPG的应用优势。

WMPG设备作为人机界面输入设备，必须保证响应速度快和无线信息传输可靠。上述美国专利使用了电源开关控制WMPG的电源，用户在使用后及时关闭WMPG电源以降低功耗。对于内含数字控制器的设备这种采用手动方式干预并非最优的实现方法。WMPG设备应该充分利用数字控制器的智能化特点，对用户的使用状态进行自动检测和切换。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种既能保证无线连接便利性，又能显著降低功耗的无线传输手动脉冲发生器的实现方法和装置。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

提出一种无线传输手动脉冲发生器的低功耗实现方法，包括以下步骤，

①无线传输手动脉冲发生器与位于数控设备一侧的无线传输手动脉冲发生器数控设备对端在ISM频段进行无线通信；

②所述数控设备对端通过数控设备供电，周期发送广播信标，如果用户关闭所述数控设备，则该数控设备对端因断电而不再继续发送广播信标；

③所述无线传输手动脉冲发生器接收所述广播信标，如果超过设定时间未收到所述广播信标，该无线传输手动脉冲发生器则关断其输入部件旋转编码器的供电，并启动低功耗信标场强检测模式；

④如果所述无线传输手动脉冲发生器检测到的广播信号场强大于预设门限值，则启动扫描所述广播信标并进行接收；

⑤所述无线传输手动脉冲发生器检测用户使用状态，如果检测到用户使用状态信号，则快速恢复其输入部件旋转编码器供电，并将用户输入信息进行增量编码病发送；

⑥所述无线传输手动脉冲发生器如果未检测到用户使用状态信号，则关断其旋转编码器的供电，兵低速接收所述数控设备对端(200)发送的无线广播信标。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案进一步实现：