專利名稱：用于安全應用的mems傳感器單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及一種用于無線安全應用的MEMS(微電子機械系統(tǒng))傳感器單元，其為MEMS傳感器單元提供了延長的電池壽命，既提供即時MEMS運動檢測，又提供當MEMS傳感器單元移出安全系統(tǒng)接收器范圍時的“范圍外”檢測能力，提供這兩種能力時不會出現(xiàn)MEMS傳感器單元不能接受的電池壽命減少。
背景技術：
現(xiàn)有技術無線安全系統(tǒng)已通過將用電池供電的安全標簽附著于每一資產(chǎn)保護資產(chǎn)，該標簽周期性發(fā)射短距離安全RF信號到在該距離定義的所保護安全區(qū)域內(nèi)監(jiān)測該信號的安全系統(tǒng)接收器，在該距離內(nèi)安全系統(tǒng)接收器可以正常接收并檢測由安全標簽所發(fā)射的短距離信號。安全系統(tǒng)接收器可以正常接收并檢測所發(fā)射短距離RF信號的距離在建筑物中典型地為200到300英尺并且在開闊空間中可以擴展到一英里。一種典型的現(xiàn)有技術安全系統(tǒng)可以包括沿所保護安全區(qū)域周圍戰(zhàn)略性地放置的幾個不同接收器。安全系統(tǒng)假定資產(chǎn)是安全的，只要安全系統(tǒng)接收器持續(xù)接收周期性發(fā)射的安全信號，并且當安全系統(tǒng)接收器停止接收周期性發(fā)射的安全信號時則假定是報警條件。
現(xiàn)有技術通常將MEMS傳感器用來當傳感器在一個或多個方向上運動時立刻測量和指示運動。在無線安全系統(tǒng)中，包括MEMS傳感器和發(fā)射器(transmitter)的電池供電單元可以附著于將被保護的有價值物體，并且當MEMS傳感器檢測到該物體被移動時，該單元發(fā)射無線短距離RF信號到安全系統(tǒng)接收器。為了在安全工業(yè)中更廣闊的應用，理想的MEMS傳感器單元應既提供即時MEMS運動檢測，又提供當MEMS傳感器單元移出安全系統(tǒng)接收器范圍時的“范圍外”檢測能力。在這第二“范圍外”應用中，向安全系統(tǒng)提供通知的合理方式是MEMS傳感器單元頻繁周期性地發(fā)射信號，例如每分鐘一次。在這種布置中，發(fā)射器的電池壽命在很多不同安全系統(tǒng)中是不可接受的。本發(fā)明提供了一種解決方法，使這兩種應用都滿足而對MEMS傳感器單元來說沒有不可接受的電池壽命減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于安全系統(tǒng)的雙用途MEMS傳感器單元，該單元在一檢測到運動以及“范圍外”狀況時都提供即時報警信號，或者能夠為MEMS傳感器單元提供更廣闊應用和覆蓋范圍。MEMS傳感器在其最初移動時提供運動信號作為裝置觸發(fā)器以開始以短間隔進行發(fā)射，并在MEMS傳感器休息后回到長得多的持續(xù)時間間隔。
該MEMS傳感器單元優(yōu)選地包括電池電源、MEMS傳感器、短距離RF發(fā)射器、和控制MEMS傳感器單元操作的控制器。最初MEMS傳感器單元處于節(jié)電(power conservation)、正常監(jiān)視模式，此模式下它以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到安全系統(tǒng)接收器。一旦檢測到運動，MEMS傳感器單元發(fā)射運動信號到安全系統(tǒng)接收器指示它已被移動，并隨后以比正常監(jiān)視間隔更頻繁的間隔發(fā)送監(jiān)視信號到安全系統(tǒng)接收器。在MEMS傳感器單元感應到它已回到固定狀態(tài)后，它傳輸固定信號到安全系統(tǒng)接收器，指示已回到固定狀態(tài)。MEMS傳感器單元隨后回到正常監(jiān)視模式，以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)信號。如果MEMS傳感器單元在安全系統(tǒng)接收器接收到固定消息之前移出安全系統(tǒng)接收器的范圍，由安全系統(tǒng)接收器沒有接收到一個或更多的頻繁監(jiān)視信號指示，則安全控制系統(tǒng)指示報警條件。
更詳細地，MEMS傳感器單元可以以大概每小時一次的不頻繁正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到RF接收器，并可以以大概每分鐘一次的更頻繁間隔發(fā)射監(jiān)視信號到RF接收器。該控制器是可編程的以允許安裝者為MEMS傳感器單元設置不同靈敏度等級或不同發(fā)射間隔。該安全系統(tǒng)具有待命(armed)狀態(tài)和解除狀態(tài)，并且該安全系統(tǒng)依賴其當前待命或解除狀態(tài)而不同地觸發(fā)報警條件。該MEMS傳感器單元測量沿一條或更多條軸的運動及運動變化率，和運動的持續(xù)時間，以根據(jù)運動類型和持續(xù)時間提供不同安全等級。


本發(fā)明的安全應用中MEMS傳感器的前述目標和優(yōu)點參考以下與附圖聯(lián)合的其幾個實施例的詳細描述，將對所屬領域技術人員來說更容易理解，其中在幾個視圖中相同標記指代相同對象，并且其中 圖1示出了商用或住宅用場所中的典型安全系統(tǒng)，其通常包括提供安全系統(tǒng)全部狀態(tài)信息顯示(例如安全系統(tǒng)相關參數(shù)和狀況的顯示)的安全系統(tǒng)控制面板。
圖2示出了本發(fā)明的MEMS傳感器單元，其包括電池電源、MEMS傳感器、短距離RF發(fā)射器、和控制MEMS傳感器單元操作的微處理器。
具體實施例方式圖1示出了商用或住宅用場所10中的典型安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般包括提供在中央可進入位置的安全系統(tǒng)控制面板12，例如恰好在被安全報警系統(tǒng)保護的場所的前入口內(nèi)?？刂泼姘逄峁┌踩到y(tǒng)全部狀態(tài)的信息顯示14，例如安全系統(tǒng)的相關參數(shù)和狀況的顯示。
控制面板也使人能控制安全系統(tǒng)的操作，例如通過輸入適當安全碼和特定命令進行的安全系統(tǒng)的待命(armed)或解除?？刂泼姘蹇梢园℅UI顯示器(圖形用戶界面)14以使用戶能看到安全報警系統(tǒng)的狀態(tài)，以及輸入數(shù)據(jù)到安全系統(tǒng)、訪問和控制安全系統(tǒng)。
該安全系統(tǒng)為無線系統(tǒng)，并且控制面板也包括RF收發(fā)機18和天線20以發(fā)射和接收RF發(fā)射數(shù)據(jù)，傳感器和控制面板之間的很多通信通過短距離RF通信消息進行。
典型商用或住宅用安全系統(tǒng)也包括安裝在門和窗上的多個侵入安全傳感器22以檢測任何從那里的侵入，以及安裝在場所中戰(zhàn)略位置的運動/占用傳感器24以檢測在那里人的存在，這些傳感器通過安全系統(tǒng)布線或短距離RF發(fā)射連接到安全系統(tǒng)控制面板。典型安全系統(tǒng)還可包括安裝在場所中戰(zhàn)略位置的一個或更多個CO傳感器26以及煙或火傳感器28以檢測任何那些狀態(tài)，這些傳感器也通過安全系統(tǒng)布線或短距離RF發(fā)射連接到安全系統(tǒng)控制面板。安全系統(tǒng)控制面板監(jiān)測來自安全系統(tǒng)傳感器的信號以確定安全系統(tǒng)的狀態(tài)。
典型商用或住宅用安全系統(tǒng)也可包括調(diào)制解調(diào)器29以及電話線或電纜連接，以允許通過電話線和/或電纜系統(tǒng)和/或互聯(lián)網(wǎng)進行雙向數(shù)據(jù)通信，如附圖標記示意性30所示。
本發(fā)明提供了一種如圖1所示安全系統(tǒng)的雙用途MEMS傳感器單元，它在一旦檢測到運動以及“范圍外”狀況時都提供即時報警信號，或者能夠為MEMS傳感器單元提供更廣闊應用和覆蓋。該MEMS傳感器單元在其最初感應到運動時提供運動信號作為裝置的觸發(fā)器，以開始以例如一分鐘間隔的相對短間隔進行發(fā)射，并隨后在MEMS傳感器進入休息后回到例如一小時間隔的長得多的持續(xù)時間間隔。
參見圖2，本發(fā)明的MEMS傳感器單元40是緊湊的，通常略大于一英寸見方并且厚度為分數(shù)(例如3/8)倍的一英寸，使得它可以提供在例如標簽的小封裝體中以附著到被保護的資產(chǎn)，例如電子和光學設備、藝術品、家具、例如摩托車的機動車輛等。該MEMS傳感器單元優(yōu)選地包括電池電源42、MEMS傳感器44、短距離RF發(fā)射器或收發(fā)機46、和控制該MEMS傳感器單元操作的微處理器48或控制器或邏輯電路。RF收發(fā)機包括RF發(fā)射器和RF接收器，同時RF發(fā)射器不必是RF收發(fā)機，且RF接收器也不必是RF收發(fā)機。該MEMS傳感器單元需要短距離RF發(fā)射器，同時一些實施例可能結(jié)合有RF收發(fā)機46以使MEMS傳感器單元也能利用RF接收器接收RF信號。
微處理器或控制器優(yōu)選地為可編程的或包括可編程邏輯，以允許相對未經(jīng)訓練的人編程該MEMS傳感器單元，例如允許安裝者通過例如DIP開關50或跳線設置不同靈敏度等級或不同發(fā)射間隔。
該MEMS傳感器單元可以測量沿一條或更多條軸的運動、沿一條或更多條軸運動加速度或變化率、以及運動的持續(xù)時間，以根據(jù)作為傳感器所被移動距離的指示的運動持續(xù)時間和運動類型提供不同安全等級。
本發(fā)明MEMS傳感器單元可以是通常用在無線安全系統(tǒng)中的安全傳感器家族的附加傳感器，例如周邊侵入傳感器、運動傳感器等。
安全控制系統(tǒng)/面板可以具有待命狀態(tài)和解除狀態(tài)，以允許不同的白天和夜晚安全區(qū)域，并且該安全控制系統(tǒng)可以根據(jù)其當前待命或解除狀態(tài)不同地觸發(fā)報警條件。例如，在待命狀態(tài)，MEMS傳感器感應到的無論任何移動都可以立刻觸發(fā)報警條件，而在解除狀態(tài)，安全控制系統(tǒng)可允許在觸發(fā)報警條件之前有給定量的移動，例如允許電子設備從一個會議室移動到另一個會議室而不觸發(fā)報警條件。
在一個示范性實施例中，包括MEMS傳感器和發(fā)射器的MEMS傳感器單元附著在待保護的商業(yè)資產(chǎn)，例如被安全系統(tǒng)保護的昂貴的公司投影儀。
最初，MEMS傳感器單元處于節(jié)電、正常監(jiān)視模式，在該模式下MEMS傳感器單元以極為不頻繁的正常監(jiān)視間隔(例如每小時一次)發(fā)射窄帶、短距離、正常狀態(tài)RF信號。
一旦感應到運動，MEMS傳感器單元立刻發(fā)射運動信號到安全系統(tǒng)接收器，指示MEMS傳感器單元和其所附著的資產(chǎn)被移動。
發(fā)生這種情況以后，MEMS傳感器單元開始更頻繁地發(fā)送監(jiān)視信號到安全系統(tǒng)接收器，例如每分鐘一次。
在附著到MEMS傳感器單元的資產(chǎn)回到固定狀態(tài)或情況下，MEMS傳感器單元發(fā)射固定信號到安全系統(tǒng)接收器指示已回到固定狀態(tài)。
這時，MEMS傳感器單元回到節(jié)電、正常監(jiān)視間隔，以極為不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)信號，例如每小時一次。
假如在接收到固定消息之前MEMS傳感器單元被移出安全系統(tǒng)接收器的范圍，這由安全系統(tǒng)接收器沒有接收到一個或更多個頻繁的監(jiān)視信號指示，則安全控制系統(tǒng)指示報警條件。
盡管在此詳細描述了本發(fā)明用于安全應用的MEMS傳感器的幾個實施例及變化，但很顯然，本發(fā)明的披露和教導向所屬領域技術人員給出了許多替代設計的啟示。
權利要求
1.一種用于具有RF接收器的安全系統(tǒng)的MEMS(微電子機械系統(tǒng))傳感器單元，該單元在一檢測到運動以及范圍外狀況時都提供即時報警信號，該單元包括電池電源、MEMS傳感器、短距離RF發(fā)射器、以及控制該MEMS傳感器單元操作的控制器；其中，最初該MEMS傳感器單元處于節(jié)電、正常監(jiān)視模式，在該模式下該MEMS傳感器單元以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到安全系統(tǒng)接收器；一旦感應到運動，該MEMS傳感器單元即發(fā)射運動信號到安全系統(tǒng)接收器，指示該MEMS傳感器單元已被移動，并且隨后以比正常監(jiān)視間隔更頻繁的間隔發(fā)送監(jiān)視信號到安全系統(tǒng)接收器；在該MEMS傳感器單元感應到其已回到固定狀態(tài)后，該MEMS傳感器單元發(fā)射固定信號到安全系統(tǒng)接收器，指示已回到固定狀態(tài)，并且該MEMS傳感器單元隨后回到正常監(jiān)視模式，以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)信號；如果在安全系統(tǒng)接收器接收到所述固定消息之前該MEMS傳感器單元被移到安全系統(tǒng)接收器范圍外，這由安全系統(tǒng)接收器沒有接收到一個或更多個頻繁的監(jiān)視信號指示，則安全系統(tǒng)指示報警條件。
2.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，該MEMS傳感器單元以大概每小時一次的不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到RF接收器。
3.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，該MEMS傳感器單元以大概每分鐘一次的更頻繁的間隔發(fā)射監(jiān)視信號到RF接收器。
4.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，所述控制器是可編程的以允許安裝者為該MEMS傳感器單元設置不同靈敏度等級。
5.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，所述控制器是可編程的以允許安裝者為該MEMS傳感器單元設置不同發(fā)射間隔。
6.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，所述安全系統(tǒng)具有待命狀態(tài)和解除狀態(tài)，并且該安全系統(tǒng)根據(jù)其當前待命或解除狀態(tài)不同地觸發(fā)報警條件。
7.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，該MEMS傳感器單元測量沿一條或更多條軸的運動和運動的改變率，以及運動的持續(xù)時間，以根據(jù)運動的類型和持續(xù)時間提供不同安全等級。
8.根據(jù)權利要求1的MEMS傳感器單元，其中，該MEMS傳感器單元包括RF收發(fā)機，該RF收發(fā)機包括RF發(fā)射器和RF接收器。
9.一種操作應用于具有RF接收器的安全系統(tǒng)的MEMS(微電子機械系統(tǒng))傳感器單元的方法，該傳感器在一檢測到運動和范圍外狀況時都提供即時報警信號，該方法包括提供MEMS傳感器單元，該單元包括電池電源、MEMS傳感器、短距離RF發(fā)射器、和控制該MEMS傳感器單元操作的控制器；最初使該MEMS傳感器單元處于節(jié)電、正常監(jiān)視模式，該模式下MEMS傳感器單元以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到安全系統(tǒng)接收器；一旦感應到運動，該MEMS傳感器單元就發(fā)射運動信號到安全系統(tǒng)接收器，指示該MEMS傳感器單元已被移動，并且隨后以比正常監(jiān)視間隔更頻繁的間隔發(fā)送監(jiān)視信號到安全系統(tǒng)接收器；在該MEMS傳感器單元感應到其已回到固定狀態(tài)后，該MEMS傳感器單元發(fā)射固定信號到安全系統(tǒng)接收器，指示已回到固定狀態(tài)，并且該MEMS傳感器單元隨后回到正常監(jiān)視模式，以不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)信號；如果在安全系統(tǒng)接收器接收到所述固定消息之前該MEMS傳感器單元被移動到安全系統(tǒng)接收器范圍外，這由安全系統(tǒng)接收器沒有接收到一個或更多個頻繁的監(jiān)視信號指示，則安全系統(tǒng)指示報警條件。
10.根據(jù)權利要求9的方法，所述MEMS傳感器單元以大概每小時一次的不頻繁的正常監(jiān)視間隔發(fā)射正常狀態(tài)RF信號到RF接收器。
11.根據(jù)權利要求9的方法，所述MEMS傳感器單元以大概每分鐘一次的更頻繁的間隔發(fā)射監(jiān)視信號到RF接收器。
12.根據(jù)權利要求9的方法，包括安裝者編程該控制器以為所述MEMS傳感器單元設置不同靈敏度等級。
13.根據(jù)權利要求9的方法，包括安裝者編程該控制器以為MEMS傳感器單元設置不同發(fā)射間隔。
14.根據(jù)權利要求9的方法，所述安全系統(tǒng)具有待命狀態(tài)和解除狀態(tài)，并且所述安全系統(tǒng)根據(jù)其當前待命或解除狀態(tài)不同地觸發(fā)報警條件。
15.根據(jù)權利要求9的方法，所述MEMS傳感器單元測量沿一條或更多條軸的運動和運動的改變率，以及運動的持續(xù)時間，并根據(jù)運動的類型和持續(xù)時間提供不同安全等級。
全文摘要
描述了一種無線安全應用中的MEMS(微電子機械系統(tǒng))傳感器單元，該單元提供了MEMS傳感器單元的延長電池壽命，以既提供即時MEMS運動檢測，又提供當MEMS傳感器單元移出安全系統(tǒng)接收器范圍時的“范圍外”檢測能力，提供這兩種能力時不會出現(xiàn)MEMS傳感器單元電池壽命不能接受的減少。
文檔編號G08B1/08GK101065787SQ200580040048
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權日2004年11月23日
發(fā)明者G·G·霍普 申請人:霍尼韋爾國際公司