[发明专利]电感耦合的分布式控制系统

说明书

本申请要求享有于2010年2月9日提交的美国临时申请60/302,841的优先权，该申请的全文通过引用结合于本文中。

技术领域

本发明大致上涉及分布式控制技术，更具体地涉及例如在农业灌溉系统中对单个的喷灌器或阀门部件的控制。

背景技术

已经知道可以采用系统来将能量和/或数据分布和传输到沿着传输线或电缆布置的设备上。美国专利文献中的示例性文献包括如下：美国专利7,176,589公开了例如电感耦合器、功率转换器和调制/解调电路的电子器件，其用于将能量和/或数据分布和/或传输到沿着水下电缆布置的电子设备上；美国专利6,624,745公开了一种电感耦合的数据通信系统，其沿着位于例如网络工作站之间的同一个双线式导体来分布能量和数据；美国专利4,244,022公开了一种用于大规模灌溉的固态控制系统，其具有中央处理单元，该中央处理单元具有主时钟和连接到多个卫星控制器的中央/注射器定时模块系统，卫星控制器又连接到控制灌溉螺线管阀门上。上述并非穷举，而仅是与分布式能量系统相关的专利的例子。

下面将要描述的本发明的目的是简化安装，增强可靠性，并且潜在地减少在示例性但是非限定性的灌溉系统中使用的分布式能量系统的成本。

发明内容

在一个示例性的但是非限定性的实施方案中，本发明提供了分布式控制系统，其中主控制器通过沿着传输线的长度布置多个耦合环路将能量和数据感应式地输送到多个远程的子模块或从控制器中。在本示例性的实施方案中，各远程子模块又通过沿着所述传输线的长度分布的多个耦合环路将返回数据感应式地输送到主控制器。使用电感耦合提供了相对于现有技术的优势，这是因为在传输线和远程子模块之间不需要直接的电流式的电连接，这势必会简化安装，并增强长期的可靠性。

这里所描述的控制系统的示例性应用包括农业灌溉系统，其中单个的喷灌器部件可被全体地、单独地、或者成组地或成子集地来控制，以根据指定的灌溉参数来改变施用量。

相应地，在一个示例性但是非限定性的方面，提供了一种分布式控制系统，其包括：主控制器，其连接到传输线上，并适于输送能量和数据给传输线以及从传输线接收数据；该传输线包括配置成携带差分数据的第一导体和第二导体；沿着传输线布置的多个耦合器，各耦合器包围了一对在传输线上形成的电感耦合环路，并且穿过电感器或线圈以建立传输线和电感器之间的互耦，所述电感器连接到一个或多个从控制器上；其中，所述互耦使得数据可从主控制器传输到一个或多个从控制器以及从一个或多个从控制器传输到主控制器。

在另一个示例性但是非限定性的方面，提供了用于将传输线和从控制器电耦合的耦合器组件，其中该耦合器组件包括具有下体部分和上盖部分的壳体以及分裂铁芯，其中上盖部分可在打开和闭合位置之间移动，分裂铁芯的第一半体与在传输线上形成的电感耦合环路支撑于上盖部分中，而分裂铁芯的第二半体和线圈支撑于下体部分中。

在另外一个示例性但非限定性的方面，提供了一种控制灌溉系统中的多个喷灌器部件的方法，该灌溉系统包括用来控制多个从控制器的主控制器，其中该从控制器与所述多个喷灌器部件中的一个或多个操作性相连，该方法包括沿着传输线布置多个电感耦合环路，并且使传输线和多个从控制器互耦；以及经传输线从主控制器发送信号到多个从控制器，以及经传输线从多个从控制器接收信号到主控制器。

附图说明

现在将结合下述附图来更详细地描述本发明。

图1是简化的示意图，显示了根据一个示例性但非限定性的实施方案的控制系统；

图2是从图1的控制系统中提取的主控制器的示意图；

图3是从图1的控制系统中提取的一个从控制器的放大示意图；

图4是图3所示的从控制器的更详细的示意图；

图5是一个备选实施方案中的从控制器的示意图；

图6是根据一个示例性实施方案的从控制器的电路板的透视图；

图7是图6所示的电路板的主视图；

图8是图6所示的电路板的俯视图；

图9是图6所示的电路板的旋转到垂直方向的侧视图；

图10是安装在壳体内的从控制器的电路板的透视图；

图11是图10所示的从控制器的以剖面形式显示的透视图；

图12显示了一个示例性的实施方案，其中主控制器和从控制器沿着刚性设置的灌溉线安装。