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用于一個或多個電開關(guān)裝置的無線系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7301085閱讀:145來源:國知局
專利名稱:用于一個或多個電開關(guān)裝置的無線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng),更具體地說,涉及提供去往或來自一個或 多個電開關(guān)裝置的通信的系統(tǒng),所述電開關(guān)裝置例如電路斷路器。
背景技術(shù)
配電系統(tǒng)典型地包括安裝在外殼內(nèi)的多個保護設(shè)備、計量設(shè)備和控制 設(shè)備,所述外殼例如開關(guān)設(shè)備(switchgear)或電動機控制中心金屬盒或 合適的塑料外殼。通常提供有線通信機制,其允許各種設(shè)備與外殼上的顯 示設(shè)備通信,或者對監(jiān)控系統(tǒng)狀況的遠(yuǎn)程位置進行通信。外殼內(nèi)的有線通 信機制典型地使用一個或多個有線現(xiàn)場(field)總線。諸如電路斷路器的 配電設(shè)備被安裝在金屬開關(guān)設(shè)備盒內(nèi)。這些設(shè)備中的很多能夠?qū)缭诰€ 數(shù)據(jù)和告警/狀態(tài)、脫扣原因和設(shè)置點信息進行通信。典型地,有線現(xiàn)場總 線是"雙絞線,,總線,其將設(shè)備互連到與開關(guān)設(shè)備盒關(guān)聯(lián)的單個節(jié)點。存 在所述節(jié)點的大量版本,包括(l)本地節(jié)點,其具有意欲在盒上使用的 人機接口 (HMI)(例如顯示器和開關(guān));(2)"無頭"節(jié)點,用作接 口或網(wǎng)關(guān),以用于將設(shè)備連接到一個或多個遠(yuǎn)程通信系統(tǒng);以及(3)既用 于本地功能又用于遠(yuǎn)程功能的節(jié)點。
例如,配電系統(tǒng)可以包括雙絞線現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)以及"無頭,,節(jié)點,所
述"無頭"節(jié)點將多個處于正常工作情況的(in-gear)現(xiàn)場總線通信i殳 備對外部以太網(wǎng)通信系統(tǒng)進行接口 。
就配電系統(tǒng)的一個或多個電開關(guān)裝置的良好狀態(tài)而言,特別感興趣的 是可分離觸頭的狀況和電開關(guān)裝置(例如但不限于電路斷路器或接觸器) 的匯流條或電纜終端的溫度。例如,每次電路斷路器或接觸器中斷電流, 都出現(xiàn)特定量的觸頭磨損和腐蝕。由于觸頭狀況降級,因此觸頭阻抗可能 導(dǎo)致比正常觸頭溫度更高,這可能危及絕緣系統(tǒng)。比正常裝置對匯流條或 電纜終端阻抗更高還可能導(dǎo)致過熱絕緣條件。
已知當(dāng)電路斷路器處于關(guān)閉位置時通過標(biāo)注運動觸頭離開固定基準(zhǔn)的 位置的改變來感測觸頭磨損。由于觸頭磨損,這個行程將增加。例如,美 國專利6,150,625公開了 一種腐蝕量表工具,其清楚地提供了對被容納在真 空室中的可分離觸頭的磨損級別的指示。此外,美國專利6,002,560公開了 一種靈活的彈性觸頭磨損指示器。
還已知,通過測量匯流條或電纜終端溫度來直接估計相對高的斷路器 對匯流條或電纜終端阻抗的效果。斷路器觸頭磨損還可能導(dǎo)致終止溫度上 升。
存在對于在配電系統(tǒng)中以及在一個或多個電開關(guān)裝置之內(nèi)或其之間的 通信的改進的空間。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明來滿足這些和其它需要,本發(fā)明使用多個傳感器,所述多 個傳感器被構(gòu)造為感測電開關(guān)裝置的狀況,并且在對應(yīng)的無線信號電源上 將感測的狀況傳遞到顯示器或控制單元,所述無線信號例如比如相對低功 率、短距離、射頻通信。
根據(jù)本發(fā)明一方面,提供了一種用于顯示來自電開關(guān)裝置的信息并且 控制所述電開關(guān)裝置的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括至少一個電開關(guān)裝置,其包括
可分離觸頭和多個狀況;多個傳感器,其4皮構(gòu)造為感測所述至少一個電開
關(guān)裝置的至少一些狀況,并且在對應(yīng)的無線信號上傳送所述感測的至少一些狀況;以及單元,其與所述至少一個電開關(guān)裝置可操作地關(guān)聯(lián),所述單 元被構(gòu)造為接收所述對應(yīng)無線信號,并且顯示與所述感測的至少一些狀況 中的至少一個對應(yīng)的信息,或者被構(gòu)造為基于所述感測的至少一些狀況的 至少一個而控制所述至少一個電開關(guān)裝置。
所述至少 一個電開關(guān)裝置可以是開關(guān)設(shè)備或電動機控制中心的多個電 路中斷器。
所述至少一個電開關(guān)裝置可以是電路斷路器,其包括匯流條和電路斷 路器—匯流條連接,并且所述電路斷路器的溫度可以與所述電路斷路器一匯流條連接對應(yīng)。所述匯流條可以包括栓接匯流條連接,并且所述電路斷路器的溫度可以與所述栓接匯流條連接對應(yīng)。
所述傳感器中的一個可以凈皮構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的所 述可分離觸頭的觸頭磨損,作為所述感測的至少一些狀況中的一個。
所述至少一個電開關(guān)裝置可以是電路斷路器,所述電路斷路器進一步 包括脫扣單元,所述傳感器可以包括觸頭磨損傳感器,所述觸頭磨損傳感 器被構(gòu)造為感測所述電路斷路器的可分離觸頭的觸頭磨損作為所述狀況中 的一個,并且所述系統(tǒng)的所述單元可以是所述電路斷路器的所述脫扣單元。
所述單元可以位于所述至少一個電開關(guān)裝置之外,并且包括顯示器, 其中,在所述顯示器上輸出顯示的信息。
所述至少一個電開關(guān)裝置可以包括至少一個電路斷路器,所述傳感器 可以被構(gòu)造為感測所述至少一個電路斷路器的狀況,并且所述單元可以與 所述至少一個電路斷路器分離。
所述單元可以位于所述電開關(guān)裝置之外,并且可以包括通信鏈路,其 被構(gòu)造為將所顯示的信息傳遞給遠(yuǎn)程位置。
所述傳感器是多個從設(shè)備,所述單元形成主i殳備,并且所述設(shè)備中的每一個可以與所述主設(shè)備直接通信。
所述傳感器和所述單元可以形成多個網(wǎng)格類型設(shè)備,所述傳感器中的 至少 一個可以與所述傳感器中的另 一個直接通信,并且所述傳感器中的至
少 一個可以與所述主設(shè)備直接通信。
所述傳感器可以包括第一傳感器和第二傳感器。感測的至少一個狀況 可以包括第一感測狀況和第二感測狀況。所述第一傳感器可以被構(gòu)造為感 測所述至少 一個電開關(guān)裝置的溫度作為所述第 一感測狀況,并且所述第二 傳感器可以被構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的可分離觸頭的觸頭磨 損作為所述第二感測狀況。


當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時,從優(yōu)選實施例的以下描述中可以獲得本發(fā)明
的完整理解,其中
圖1是自供電無線電源總線溫度傳感器的等比例^L圖。
圖2是圖1的溫度傳感器的等比例分解圖。
圖3是沿著圖l的線3—3的截面圖。
圖4是圖2的電子板組裝的等比例分解圖。
圖5是圖2的溫度傳感器和兩個總線線圏的等比例視圖。
圖6是圖2的電子板的示意性形式的框圖。
圖7是用于測量總線溫度和總線電流的另一無線電源總線傳感器的框圖。
圖8—圖IO是由圖7的處理器所執(zhí)行的軟件的流程圖。
圖11是用于測量總線溫度的另一無線電源總線傳感器的框圖。
圖12是圖11的電源的示意性形式的框圖。
圖13是由圖11的處理器所執(zhí)行軟件的流程圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的包括無線傳感器和中壓電路斷路器的無線系統(tǒng) 的框圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括無線傳感器和中壓電路斷路器的 主一從無線系統(tǒng)的框圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的在脫扣單元中溫度傳感器讀出的垂 直正面^L圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的包括無線傳感器和中壓電路斷路器 的網(wǎng)格無線通信系統(tǒng)的框圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的與和電路斷路器分離的顯示器進行 無線通信的成套開關(guān)設(shè)備或電動機控制中心的多個電路斷路器的多個無線 傳感器的等比例視圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電路斷路器的框圖,其包括單元, 具有對多個無線傳感器的無線接口;以及通信鏈路,被構(gòu)造為將信息從無 線傳感器傳遞給遠(yuǎn)程位置。
在此所使用的術(shù)語"天線"將清楚地包括但不限于適用于輻射并且/ 或者接收諸如射頻信號的電磁波的任意結(jié)構(gòu)。在此所使用的術(shù)語"開關(guān)設(shè) 備"將清楚地包括電路中斷器,例如電路斷路器(例如但不限于低電壓、 中壓或高電壓);接觸器;電動機控制器/啟動器;和/或承載電流或者將電 流從一個地方傳遞到另 一地方的任意合適的設(shè)備。
在此使用的術(shù)語"電源總線"將清楚地包括但不限于用于電路中斷 器的電源導(dǎo)線或電纜、電源匯流條、和/或電源總線結(jié)構(gòu)。
在此所使用的術(shù)語"無線"將清楚地包括但不限于射頻(RF)、紅 外、IrDA、低速率無線個域網(wǎng)(LR—WPAN)、其它類型的無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、IEEE 802.11 (例如802.11a、 802.11b、 802.11g) 、 IEEE 802.15 (例如802.15.1、 802.15.3、 802.15.4)、其它無線通信標(biāo)準(zhǔn)(例如 ZigBeeTM聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn),但并非限制)、DECT、 PWT、尋呼、PCS、藍(lán)牙TM、 以及蜂窩。另外,術(shù)語"無線通信,,表示沒有電線、沒有導(dǎo)線以及沒有光 纖或波導(dǎo)的通信。
在此使用的術(shù)語"便攜式無線通信設(shè)備"將清楚地包括但不限于具有 無線通信端口的4壬意〗更攜式通信i殳備(例如4更攜式無線"i殳備、 <更攜式無線 顯示器、便攜式無線操作人員接口、便攜式個人計算機(PC)、個人數(shù)字 助理(PDA)、數(shù)據(jù)電話)。
在此使用的術(shù)語"無線信號"表示在沒有電線、沒有導(dǎo)線并且沒有光 纖或波導(dǎo)的情況下所發(fā)送并且/或者接收到的射頻信號、紅外信號或另 一合 適的可見光信號或不可見光信號。
在此使用的術(shù)語"低速率無線信號"表示IrDA信號、藍(lán)牙信號、以 及其它合適的射頻信號、紅外信號、或其它光信號、無線通信協(xié)議信號或 無線信號。
如這里所使用的,兩個或更多部分"連接"或"耦合"在一起的表述 將表示將部分要么直接地結(jié)合要么通過一個或多個中間部分而結(jié)合。進一 步地,如這里所使用的,兩個或更多部分被"粘接"的表述將表示將部分 直接結(jié)合在一起。
盡管結(jié)合開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)來描述本發(fā)明,然而本發(fā)明可應(yīng)用于廣泛范圍 的配電系統(tǒng)(例如但不受限于電動機控制中心(MCC),所述電動機控制 中心包括例如電動機起動接觸器;封裝的控制(例如所安裝的機器/裝備); 面板;負(fù)載中心)。雖然結(jié)合用于電源匯流條的溫度傳感器和/或電流傳感 器來描述本發(fā)明,然而本發(fā)明可應(yīng)用于廣泛范圍的用于電源總線的傳感器 以及電開關(guān)裝置。
參照圖1,圍繞電源匯流條4部署自供電無線電源總線溫度傳感器設(shè) 備2。傳感器設(shè)備2包括殼體,例如絕緣外殼6;以及兩個電源線圏8(圖 l僅示出一個線圏8;圖2、圖3和圖5示出兩個線圏8)?;蛘撸瑑H需要 ^f吏用合適大小的一個線圏(未示出)。
還參照圖2,傳感器設(shè)備2進一步包括磁通量集中器構(gòu)件IO (例如 以冷軋鋼制成)、鐵氧體磁芯12 (例如以合適的含鐵材料制成)、組裝夾 /隔離器14、電子板組裝16、絕緣外殼18 (例如以尼龍制成)、絕緣蓋20 (例如以尼龍制成)、以及四個絕緣螺釘22 (例如以尼龍制成)。
或者,無需使用磁通量集中器構(gòu)件10和鐵氧體磁芯12兩者或其中之 一。鐵氧體磁芯12 (例如磁體,但合適地低導(dǎo)磁性,從而不由于渦流而導(dǎo) 致加熱太多)由于AC通量而產(chǎn)生相對較低的電源損耗(例如熱量)?;?者,可以使用(例如在穩(wěn)壓器中所使用的)合適的層片結(jié)構(gòu)。
以下將結(jié)合圖3、圖5和圖6進行說明,電源24適于將殼體6耦合 到電流承載電源總線(例如電源匯流條4)。電源24包括兩個電源線圏 8,其中每一個具有開孔26;鐵氧體磁芯12,其具有兩端28、 30;以及磁 通量集中器構(gòu)件IO,其具有兩端32 (如圖3和圖5所示)和34。鐵氧體 磁芯12穿過電源線圏8的開孔26。磁通量集中器構(gòu)件10的端32、 34接 合鐵氧體磁芯12的各個端28、 30。鐵氧體磁芯12和磁通量集中器構(gòu)件10 環(huán)繞并且鎖住電源匯流條4,其中,構(gòu)件10將外殼18耦合到電源匯流條4。 公共鐵氧體磁芯12和磁通量集中器構(gòu)件進一步組合,以充當(dāng)通量集中器, 并且,此外,將傳感器設(shè)備2容納到電源匯流條4 (如圖3和圖5所示)。 以下將結(jié)合圖6討論,傳感器設(shè)備2使用兩個通量感測電源線圏8以及公 共插入的鐵氧體磁芯12,以用于改進的磁通量耦合(例如,根據(jù)法拉第定 律可得知,V=IR+dX/dt,其中,X是通量磁鏈),以將來自電源匯流條4 的磁通量轉(zhuǎn)換為可使用的電壓源,從而提供合適的輸入電源,以用于電源 24。結(jié)果,傳感器設(shè)備2是自供電的。
參照圖3,電源匯流條4包括普通平坦表面36。公共鐵氧體磁芯12 和磁通量集中器構(gòu)件10共同操作,以將電源線圏8容納為對著普通平坦表 面36或者接近于普通平坦表面36。表面36具有第一端38和相對的第二 端40。隔離器14具有開孔42,鐵氧體磁芯12穿過開孔42。隔離器14被 部署在電源線圏8之間,電源線圏8中的每一個適于接*面36的端38、 40中的一個。
傳感器設(shè)備2還包括合適的溫度傳感器44 (例如由加利福尼亞Santa Clara的National Semiconductor推出的LM35精確溫度傳感器),其合 適地與電源匯流條4的另一普通平坦表面46熱耦合。傳感器44的輸出是 由電子板組裝16以電方式進行輸入,以下將結(jié)合圖6進行描述。
傳感器設(shè)備2因此被設(shè)計為,繞著電源匯流條4固定其自身。這樣提 供了兩個優(yōu)點。首先,提供了電源匯流條4的溫度傳感器44的機械位置。 其次,提供了用于鏈接所使用的自供電的電源線圏8的磁通量的相對較好 的路徑。
示例1
雖然可以通過使用合適大小的通量集中器構(gòu)件10、鐵氧體磁芯12和 隔離器l4而使用廣泛范圍的其它電源總線尺寸,但傳感器設(shè)備2的設(shè)計以 合適的截面尺寸(例如但不限于大約3.0英寸x大約0.5英寸,)而適合于 電源匯流條4。
示例2
可以使用廣泛范圍的溫度傳感器。例如,硅二極管(未示出)可以合 適地與電源匯流條4的表面46熱耦合,或者被合適地部署為接近于電源匯 流條4的表面46,以用于加熱。例如,隨著電源匯流條4的溫度增加,穿 過二極管的前向電壓降線性地減少。由電子板組裝(例如16)以電方式輸 入由電源24來提供能量的二極管的前向電壓。
雖然公開了硅二極管,但可以使用其它前向偏置的PN結(jié)(例如,比 如砷化鎵)?;蛘?,可以使用任意合適的有源或無源溫度測量或感測設(shè)備 (例如RTD (阻抗溫度檢測器)、各種金屬(例如銅、鎳、鉑),其具有 對溫度的阻抗特性、電壓特性或電流特性)。
參照圖4,示出電子板組裝16。組裝16包括溫度感測印制電路板48、 溫度傳感器44、無線電^器印制電路子板50、兩個2管g接觸器52、 54,以及四個電容器56?;蛘撸梢允褂萌我夂线m的容性能量存儲配置(例 如一個或多個電容器或超電容)。無線電收發(fā)器子板50通過溫度感測印制 電路板48上的合適的天線提供無線通信,所述合適的天線是印制的導(dǎo)線 (例如導(dǎo)電軌58)。
子板50包括天線輸出60 (圖6)。印制電路板48包括連接器器62 (圖 4和圖6),其將導(dǎo)電軌58連接到天線輸出60。
示例3
天線58可以是具有伽馬匹配的印制電路板倒L形天線。例如,天線 58的長度可以被i殳計為915MHz信號的四分之一波長。
示例4
作為對示例3的替換,可以使用任意合適的天線??梢允褂脧V泛范圍
的天線類型、通信距離和其它頻率設(shè)計(例如2.4GHz)。
示例5
無線電收發(fā)器子板50可以是例如任意合適的無線發(fā)射機或收發(fā)器。
示例6
雖然示出了兩個印制電路板48、 50,但可以使用單個印制電路板或其 它合適的電路結(jié)構(gòu)。
示例7
無線電M器子板50的另一示例是由新澤西Upper Saddle River的 Zensys ^>司所推出的Zensys A—Wave FSK無線電。
示例8
可替換地,可以使用任意合適的無線電電路(例如不限于Zigbee兼容 板、符合Zigbee的JMl器(例如http:Vwww.zigbee.org) 、 IEEE 802.15.4 發(fā)射機或^1UL器、無線電板、無線電處理器)。
示例9
將應(yīng)用程序添加到示例7的Zensys無線電板,以提供來自溫度傳感器 44的溫度信息的應(yīng)用特定通信。例如,可以對諸如模式、發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率、 發(fā)送數(shù)據(jù)格式以及確認(rèn)的接收或?qū)?shù)據(jù)的請求的特征合適地編程。
圖5示出溫度傳感器i殳備2和兩個電源線圏8,它們位于電源匯流條4 的下側(cè)(關(guān)于圖5 )。這允許運行環(huán)繞電源匯流條4的通量集中器構(gòu)件10, 以用于按適當(dāng)?shù)目偩€電流級別產(chǎn)生合適的自供電。
示例10
作為非限定性示例,雖然可以使用相對較低(例如50A)或相對較高 (例如1200A)總線電流,但在400A至600A的總線電流級別處,圖6的 電源24可以對+5 VDC和/或+3.3 VDC進##壓,并且在這些總線電流提 供30mA。
繼續(xù)參照圖6,示出圖4的溫度感測印制電路板48的電路。線圏8中 的每一個包括繞組63,其與另一線圏的繞組以串聯(lián)方式電連接。串聯(lián)電連 接的線圈繞組63輸出電壓。合適的瞬態(tài)電壓抑制器64穿過電源線圏8的
串聯(lián)組合而電連接,以通過將相對高的電流尖峰分流達(dá)到短暫持續(xù)時間并
且將相對低的電流尖峰分流達(dá)到相對較長的持續(xù)時間而限制電壓66。由電 壓四倍器電路68輸入線圏(交流電(AC))電壓66,電壓四倍器電路68 依次將合適的直流電(DC)電壓69輸出到兩個電壓調(diào)節(jié)器70和72,兩 個電壓調(diào)節(jié)器70和72提供+5 VDC電壓74以用于溫度電路75,并且提供 +3.3 VDC電壓76以用于圖4的無線電^器子板50。雖然可以使用廣泛 范圍的合適的保護和乘法電路,但示例電路68包括四個電容器和四個二極 管78,其提供能量存儲和整流。
溫度電路75包括溫度傳感器44和緩沖放大器80。無線電收發(fā)器子板 50適于通過合適的天線電路84發(fā)送(并且/或者接收)無線信號82。天線 電路84包括接觸器62、導(dǎo)電軌58和合適的匹配電路86。
子板50包括合適的處理器(例如微處理器(pP) ) 88,處理器88輸 入來自溫度電路75的感測的溫度特性90,并且輸出對應(yīng)的無線信號82。
如以下結(jié)合圖7至圖10所描述的那樣,可以通過使用相對高效的無線 通信板和/或通過使用包括適當(dāng)?shù)男菝?例如低電源)模式和喚醒模式的處 理器來提供電源節(jié)省。
示例11
作為非限定性示例,在這些相對短的持續(xù)時間期間,在電源24中,溫 度電路75從+5 VDC電壓74汲取大約5mA,并且無線電收發(fā)器子板50 在無線發(fā)送期間汲取40mA,并且在接收期間汲取50mA,其中,可以由 電容器(例如56)來提供峰值電源。否則,優(yōu)選地關(guān)閉無線電^器。
示例12
圖7示出用于測量電源總線的特性(例如總線溫度94和/或總線電流 96)的另一單機無線電源總線傳感器92。自供電傳感器92獨立地耦合到 電源總線(例如圖1的電源匯流條4),并且掩^適的時間間隔(例如但 不限于每隔幾秒,每隔幾分鐘)將所感測的總線溫度94和/或所感測的總 線電流96以無線方式傳遞給遠(yuǎn)程設(shè)備98。
傳感器92包括合適的自供電感應(yīng)耦合電路100和穩(wěn)壓器電路102,其
可以按與圖1和圖6的電源24相似的方式而運行。此外,可以使用功率管 理電路104,以提供以下附加功能(1)管理到達(dá)電流感測電路106和溫 度感測電路108的+5 VDC電壓105; ( 2 )管理到達(dá)無線電fc^器電路110 的+3.3 VDC電壓109; (3 )無論何時初始地建立穩(wěn)壓器電路102,都將供 電重置信號111提供給無線電收發(fā)器電路110;并且/或者(4)電路禁用, 以使得能耗最小。
例如,如果將來自無線電收發(fā)器電路110的控制信號112設(shè)置為一個 狀態(tài)(例如true狀態(tài)),則功率管理電路104將正常電壓105和109輸出 到各個電路106、 108和110。否則,禁用電壓105,并且將電壓109減少 到合適的休眠電壓(例如大約l.O VDC,但不是限制性的)。以此方式, 連續(xù)出現(xiàn)能量保存,以保持本地電源(例如電容器(未示出))上的電荷。
優(yōu)選地,如以下結(jié)合圖8至圖IO所討論的,使用合適的電源管理程序, 以通過將微處理器122 i^休眠(例如低電源)模式并且當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時進 行喚醒而有助于節(jié)省能耗。結(jié)果,該操作可以允許傳感器92以相對較低的 總線電流來自供電。
示例13
由電流感測電路106的合適的電流傳感器114來測量總線電流96。例 如,以一個或兩個適當(dāng)^L置的Hall傳感器(未示出)來測量電源總線中的 電流,以測量電源總線附近的通量密度。由信號調(diào)節(jié)電路116來合適地調(diào) 節(jié)通量密度信號115,并且由無線電^器110在117輸入通量密度信號 115。
示例14
由溫度感測電路108的合適的溫度電路118來測量總線溫度94。電路 118及其信號調(diào)節(jié)電路120可以與以上結(jié)合示例2和圖6所討論的傳感器 相同或相似。由信號調(diào)節(jié)電路120來合適地調(diào)節(jié)溫度信號119,并且由無 線電收發(fā)器110在121輸入溫度信號119。
繼續(xù)參照圖7,無線電^器110包括合適的處理器,例如微處理 器() 122;兩個才 (A/D)轉(zhuǎn)換器124和126,其分別包括輸入117
和121;以及定時器128,其適于中斷處理器122,以從其低功率模式喚醒。 在初始化(例如啟動)之后,微處理器122 i^低功率模式。由A/D轉(zhuǎn)換 器124、 126將在輸入117、 121處的溫度信號分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號, 并且由無線電收發(fā)器110從天線132發(fā)送溫度信號作為無線信號,所述無 線信號例如^f氏速率無線信號130。
示例15
例如,每隔幾分鐘就發(fā)送信號130,以保存來自穩(wěn)壓器電路102的能
示例16
遠(yuǎn)程設(shè)備98通過天線134接收無線信號130,無線信號130到達(dá)對應(yīng) 無線電M器136,無線電J)UL器136依次輸出信號137,以進行對應(yīng)的動 作138。
示例17
動作138可以是顯示動作,其適于顯示電源總線的所感測的特性。
示例18
動作138可以是標(biāo)記(例如告警),其適于對電源總線的感測的特性 進行告警。
示例19
動作138可以是良好動作,其適于基于電源總線的感測的特性而確定 電源總線的良好狀態(tài)。作為非限定性示例,可以使用合適的數(shù)據(jù)挖掘算法 或查找表(未示出),以基于記錄的歷史(例如,趨勢)數(shù)據(jù)或已知的操 作參數(shù)而對電源匯流條4或?qū)?yīng)的開關(guān)設(shè)備系統(tǒng)(未示出)進行計算。
示例20
動作138可以是脫扣動作,其適于基于電源總線的所感測的特性而對 開關(guān)設(shè)備裝備(未示出)進行脫扣。
盡管圖6的微處理器88可以使用相同或相似的例程,但圖8示出由圖 7的微處理器122所執(zhí)行的軟件例程140。微處理器122包括低功率模式, 并且例程140適于從所述低功率模式喚醒,輸入電源總線(例如圖l的
電源匯流條4)的所感測的特性,準(zhǔn)備消息以輸出為圖7的對應(yīng)無線信號 130,并且,然后在低功率模式休眠。
以時間發(fā)起4莫式142開始,在144,在定時器128的時間間隔過期之 后,出現(xiàn)圖7的微處理器122的中斷。作為響應(yīng),在146,微處理器從低 功率模式喚醒。接下來,在148,(例如從A/D轉(zhuǎn)換器124、 126 )讀取電 源總線的感測的特性。于是,在150,可以對所感測的總線特性執(zhí)行合適 的數(shù)據(jù)分析。例如,可以將原始傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度(例如8C、 8F)值 或電流(例如A)值,并且/或者可以基于合適的診斷算法(未示出)執(zhí)行 電源總線的健康的狀態(tài),并且可以將歷史數(shù)據(jù)集合和/或溫度或電流值與預(yù) 設(shè)限制值(未示出)進行比較。接下來,在152,判斷是否進行發(fā)送。例 如,這種判斷可以總是"是"(例如低功率休眠模式對發(fā)送消息的占空比 足夠低,從而能耗比在中斷間隔之間所獲取的總能量更小),可以是基于 總線特性的值或改變的幅度的,并且/或者可以是基于是否出現(xiàn)充足的電源 電壓的。如果不是,則執(zhí)行在170繼續(xù)。否則,執(zhí)行在154繼續(xù),154建 立合適的消息幀(未示出)以用于傳輸。于是,在156,微處理器122為 無線電收發(fā)器110的無線電(未示出)加電,并且配置其寄存器(未示出)。 接下來,在158,打開無線電接收機(未示出),并且等待合適的純信道 (clear channel)。于是,在160,打開無線電發(fā)射機(未示出),并且將 消息幀發(fā)送作為無線信號130。接下來,在162,關(guān)閉無線電發(fā)射機,并且 從無線信號130的接收部分接收確認(rèn)消息(未示出)。接下來,在164, 對于任意遠(yuǎn)程消息(未示出)檢查無線電接收機,如果接收到所述遠(yuǎn)程消 息,則在166進行處理。于是,在168,關(guān)閉無線電接收機和無線電。接 下來,在170,重置定時器128以用于下一中斷時間間隔。最后,在172, 微處理器122關(guān)閉,并且i^v低功率休眠模式。
盡管圖6的^t處理器88可以使用相同或相似的例程,但圖9示出由圖 7的微處理器122所執(zhí)行的軟件例程180。微處理器122包括事件感測模式 142',而不是定時器128,事件感測模式142' ^圖8的步驟144的中 斷,無需^f吏用定時器128。在144',作為所感測的變量的合適地顯著改變 (A)(例如來自溫度感測電路108的A溫度、來自電流感測電路106的A 電流、來自任意合適的總線特性傳感器的A感測的變量、來自穩(wěn)壓器電路 102的A電源電壓)的結(jié)果,出現(xiàn)對微處理器122的中斷。因此,所感測 的總線特性中的一個或多個的顯著改變或電源電壓的顯著增加可以觸發(fā)無 線信號130的傳輸。例如,可以由電路104、 116、 120中的一個或多個來 確定這些改變,并且可以在一個或多個中斷線路(未示出)上由微處理器 122來輸入這些改變。無論如何,這都導(dǎo)致了微處理器122喚醒并且增大 電源,如以上結(jié)合圖8的步驟146所討論的那樣。除了不使用步驟152和 170之外,執(zhí)行與圖8的步驟146—172相似。
優(yōu)選的是,使用圖8的例程140和圖9的例程180中的一個,以從圖 7的穩(wěn)壓器電路102提供相對低的能耗。
盡管圖6的^L處理器88可以使用相同或相似的例程,但圖10示出由 圖7的微處理器122所執(zhí)行的軟件例程l卯。微處理器122包括輪詢模式 142",其甚至包括圖8的步驟144、 146、 148、 150,這些步驟在預(yù)定時間 間隔之后喚醒,并且讀取所感測的總線特性。然而,除非由遠(yuǎn)程設(shè)備(例 如圖7的98)請求,否則不發(fā)送無線信號。接下來,步驟152'確定所接 收到的消息(例如信標(biāo)消息(例如被使用以觸發(fā)來自另 一無線設(shè)備的響應(yīng))) 是否請求數(shù)據(jù)。例如,步驟152'可以甚至包括圖8的步驟156、 158、 164、 166、 168,以接收消息,并且確定是否請求了無線信號130的傳輸。如果 情況如此,則在154',發(fā)送無線信號130, 154'甚至使用圖7的步驟154、 156、 158、 160、 162。這里,例程l卯使得微處理器122在特定時間間隔 之后喚醒,并且在發(fā)送無線信號130之前偵聽信標(biāo)請求數(shù)據(jù)。否則,如果 在152'時或者在154'之后沒有請求,則例程190回到休眠,并且在下一 時間間隔的結(jié)束檢查另 一信標(biāo)。
示例21
以上,示例7—9涵蓋了相對短距離RF "網(wǎng)格聯(lián)網(wǎng)"(例如但不限于 與Zigbee兼容的、符合Zigbee的、IEEE 802.15.4、 ZensysT、 Z^~WaveT、 Zensys)技術(shù),同時其它應(yīng)用可以使用自動風(fēng)格遠(yuǎn)程無密鑰輸入(RKE)
頻移鍵控(FSK) RF主/從技術(shù)。這些技術(shù)之間的不同之處在于,使用網(wǎng) 格技術(shù)的節(jié)點可以具有相對"高"能耗的相對較長的時段(例如相對較高 的占空比),在此期間,處理器或無線電處于打開。反之,RKE FSK技 術(shù)使用來自從節(jié)點的相對短的單一 FSK RF突發(fā)信號,該技術(shù)假設(shè)主節(jié)點 總是喚醒,并且準(zhǔn)備接收FSKRF突發(fā)信號。這樣,可以使用不同的電源
(例如圖11和圖12的24')。
圖11示出用于測量總線溫度的另一無線電源總線傳感器2'。處理器 88'包括低功率模式和例程140',其適于從低功率模式喚醒,輸入來 自一個或多個傳感器(例如溫度傳感器44')的電源總線4'的感測的溫 度特性,將對應(yīng)的信號輸出到無線電收發(fā)器50',以發(fā)送作為無線信號 13(T ,并且在低功率模式休眠。電源24'適于從來自電源總線4'中的 電流的通量增加而對傳感器44'、無線電J^L器50'和處理器88'供電。 電源24'包括一個或多個電壓(例如76')。處理器88'適于在204
(圖13)對初始化進行供電,并且響應(yīng)于電壓76'的預(yù)定值(例如至少大 約2.8 VDC)而執(zhí)行代碼。
電源24'包括線圏8',其具有帶有交流電壓66的輸出63;電壓 乘法電路,例如電壓倍增電路68',其具有與線圈輸出63電互連的輸入 以及具有直流電壓69'的輸出;以及電壓調(diào)節(jié)器72',其具有帶有至少一 個電壓76'的至少一個輸出73'。如圖12所示,電源電壓調(diào)節(jié)器72'包 括電路192,其適于監(jiān)控直流電壓69',并且當(dāng)直流電壓69'低于預(yù)定 值(例如但不限于3.5 VDC)時禁用電壓穩(wěn)壓器電路194。反之,將電壓 穩(wěn)壓器電路194的EN/(使能)輸入196拉低,以使其能夠達(dá)到源電壓76'。 圖13示出由圖11的處理器88'所執(zhí)行的例程140'。諸如例程140' 的處理器軟件可以斷定作為從節(jié)點的傳感器2'在傳輸之后將要休眠, 或者,如以下結(jié)合示例23所討論的那樣,可以監(jiān)控其電源24',并且與 節(jié)電(brown out)功能相似,當(dāng)電源太低而不能維持^^作時關(guān)閉。圖13 示出在198在每一傳輸之后處理器88'在210iiA^休眠的示例。依次地, 在內(nèi)部時間段已經(jīng)逝去之后,處理器88'喚醒。圖12的電路192確保電
容器加0、 202 (圖12)的電荷(即Q=CV)足夠大,從而合適地維持DC 電壓69',以支持無線信號130'(圖11)的至少一個最大長度傳輸。
例程140'在204首先確定處理器88'的初始化電源,并且^:置標(biāo)記 205。如果在206i殳置標(biāo)記205,則執(zhí)行在208繼續(xù),208響應(yīng)于此而從傳 感器44'輸入電源總線4'的所感測的溫度特性。該步驟還清除標(biāo)記205。 接下來,由于現(xiàn)在重置了標(biāo)記205,因此在198,例程14(T將信號輸出到 無線電收發(fā)器50',以于在低功率模式中休眠之前作為無線信號130'而 發(fā)送。否則,對于例程140'的后續(xù)迭代,處理器88'在從傳感器44'輸 入電源總線4'的所感測的溫度特性之前在210在低功率模式下休眠,并 且將信號輸出到無線電收發(fā)器50',以在210于在低功率模式下再次休眠 之前發(fā)送作為無線信號130'。
處理器88優(yōu)選地適于在內(nèi)部定時器(未示出)已經(jīng)逝去之后,在 210,從低功率才莫式喚醒。
在圖13的這個示例中,例程140'適于在(a)從低功率模式喚醒 以在208進行傳感器讀取之后,并且在(b)在198輸出到無線電^器 50'以發(fā)送信號無線信號130'之后,在低功率模式下休眠。
示例22
作為對于示例21和圖13的替換,在電源24'相對更強健的情況下, 或者在電源輸出需要相對較少的情況下,處理器88'可以在兩個或更多無 線信號的兩個或更多傳輸之后i^休眠。
示例23
作為對示例21和22的替換,在電源24'不能連續(xù)提供例如至少大約 2.8VDC的情況下,電路192將禁用電壓穩(wěn)壓器194,這導(dǎo)致處理器88' 斷電。當(dāng)DC電壓69'(圖12)大于合適的預(yù)定值時,處理器88'于是 將進入通電初始化(圖13的204),并且執(zhí)行代碼。在此情況下,傳輸?shù)?數(shù)量將取決于電容器200、 202的充電速率。
示例24
或者,作為示例22的更具體的示例,例程140'可以適于在(a)從低功率模式喚醒以在208進行傳感器讀取之后,在(b )在208從傳感器 44'輸入電源總線4'的笫一已感測溫度特性之后,在(c)將第一對應(yīng)信 號輸出到無線電^器50',以發(fā)送作為第一無線信號130'之后,在(d) 從傳感器44'輸入電源總線44'的第二已感測溫度特性之后,以及在(e) 將第二對應(yīng)信號輸出到無線電收發(fā)器50'以發(fā)送作為第二無線信號130' 之后,在210,在低功率模式下休眠。
雖然無線電M器50、 110、 50'使用各處理器88、 122、 88',但應(yīng) 理解,可以使用模擬電路、數(shù)字電路和/或基于處理器的電路中的一個或多 個的結(jié)合。
由于可以將所公開的傳感器設(shè)備2、 2'放置在各個電源匯流條4、 4' 上,因此對于新的應(yīng)用或改進的應(yīng)用,它們相對容易安裝。
參照圖14,系統(tǒng)300顯示來自例如示例性中壓電路斷路器302的電開 關(guān)裝置的信息,或者控制電開關(guān)裝置。電路斷路器302包括傳統(tǒng)的可分離 觸頭304、傳統(tǒng)的操作機制305以及在其它狀況(未示出)之中的多個狀 況,所述多個狀況例如觸頭磨損306、第一溫度308和第二溫度310。雖然 示出了雙斷路觸頭配置,但可以使用單斷路觸頭配置。雖然示出了單個電 極,但可以使用多個電極。例如,對于典型的三相電源系統(tǒng),將使用三個 電極。多個傳感器312、 314、 316被構(gòu)造為感測例如各個示例電路斷路 器狀況306、 308、 310的所述狀況中的至少一個,并且分別在對應(yīng)的無線 信號318、 320、 322上傳遞這些感測的狀況。單元324可操作地與所述電 路斷路器302關(guān)聯(lián),并且被構(gòu)造為接收無線信號318、 320、 322,并且 顯示與所感測的狀況中的至少一些對應(yīng)的信息,并且/或者基于所感測的狀 況中的一個或多個而控制電路斷路器302。
示例25
傳感器312是觸頭磨損傳感器,其,皮構(gòu)造為感測可分離觸頭304的 觸頭磨損306,作為所感測的狀況中的一個。溫度傳感器314、 316被構(gòu)造 為感測各個電路斷路器溫度308、 310,作為所感測的狀況中的一些。例 如,作為系統(tǒng)300的一部分,示例電路斷路器302包括導(dǎo)線326、匯流條 328和電路斷路器一匯流條連接330。第一溫度308與電路斷路器一匯流條 連接330對應(yīng)。此外,匯流條328包括對另一匯流條334的栓接匯流條連 接332。第二溫度310與栓接匯流條連接332對應(yīng)。
示例26
雖然可以使用任意合適的無線溫度傳感器,但溫度傳感器314、 316 可以與在此所公開的自供電無線電源總線溫度傳感器設(shè)備2、無線電源總 線傳感器2'或無線電源總線92相同或相似。例如,可以由例如通過電開 關(guān)裝置或匯流條的電流來對溫度傳感器進行自供電。在由fR加熱導(dǎo)致的 溫度上升的情況下,例如,測量匯流條的溫度。如果沒有電流,則由于沒 有對應(yīng)的溫度上升,因此無需自供電。
例如,可以將相對小的線圏放置靠近匯流條,從而由總線電流所產(chǎn)生 的通量感應(yīng)出相對小的電壓。4吏用該電壓對傳感器和對應(yīng)發(fā)射機供電。由 于由無線(例如射頻(RF))鏈路來完成電絕緣,因此整個傳感器/發(fā)射 機電路可以耦合到匯流條。
示例27
例如,無線通信可以是RF通信,并且可以由合適的RF通信網(wǎng)絡(luò)(例 如低速率無線個域網(wǎng)(LR—WPAN),這是低電源短距離RF通信網(wǎng)絡(luò)) 來提供所述無線通信。
示例28
無線信號318、 320、 322可以是例如在合適的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)上所提供的RF 通信。優(yōu)選的通信網(wǎng)絡(luò)是ZigBeeTM聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)(Zigbee)網(wǎng)絡(luò),其使用可以 遵循一些架構(gòu)拓樸的靈活的多跳連網(wǎng),以確保網(wǎng)絡(luò)功能具有最大效率和可 靠性。
如圖14的無線信號336所示,對于最大靈活性和可靠性,Zigbee的 網(wǎng)格拓樸是選項,其中,每一節(jié)點(即各個傳感器312、 314、 316)與其 中間鄰居節(jié)點直接通信。如果單個節(jié)點出于任意原因(包括引入相對強的 RF干擾)而失敗,則通過可選路徑而自動地路由RF消息。因此,可以將 無線信號322從傳感器316直接發(fā)送給單元324。
示例29
圖15示出可以與圖14的系統(tǒng)300有些相似的系統(tǒng)350。主一從RT 系統(tǒng)350包括中壓電路斷路器352、單元354 (M)和安裝在電路斷路器 352上的四個無線傳感器356、 358、 360、 362 (S1—S4)。在該示例中, 傳感器356、 358、 360、 362是從設(shè)備,單元354形成主設(shè)備,并且從設(shè)備 中的每一個與主設(shè)備直接通信。由于主單元354與從傳感器356、 358、 360、 362不通信,因此這種主一從系統(tǒng)350是單向配置。反之,從設(shè)備隨機地 并且自發(fā)地與主設(shè)備通信。從設(shè)備既發(fā)送電路斷路器良好數(shù)據(jù)又發(fā)送它們 的地址或序列號。
示例30
傳感器356 (Sl)是溫JL^送傳感器,其位于例如靠近栓接匯流條連 接的開關(guān)設(shè)備排列中。傳感器358 (S2)和360 (S3)位于靠近于電路斷 路器對匯流條連接,并且測量在該點的溫度。
最終傳感器362 (S4)位于靠近于真空瓶電路中斷設(shè)備的移動端,并 且當(dāng)電路斷路器關(guān)閉時,測量運動構(gòu)件上的點距固定基準(zhǔn)的位移。這個距 離的改變與觸頭磨損有關(guān)。例如,可以通過光學(xué)檢測機制來有限地檢查電 開關(guān)裝置(例如電路斷路器)中的行程改變。例如,如果觸頭磨損高得不 可接受,則檢測器可以通過切割光束來指示行程是否已經(jīng)加長到超出規(guī)范 的值。可以使用光學(xué)行程限制傳感器,以用于觸頭磨損。
在該示例中,傳感器356、 358、 360、 362均發(fā)送到主單元354 (M)。
示例31
圖16示出電子脫扣單元372上的溫度傳感器顯示器370,其可以用作 單元324 (圖14)或354 (圖15)中的一個。顯示器"2包括三個溫度值 374 ( Tl) 、 376 ( T2 ) 、 378 (T3 ),其與由圖15的溫度傳感器356、 358、 360分別所感測的溫度狀況對應(yīng)。假設(shè)這些溫度傳感器與電路的一個相位 關(guān)聯(lián)。將提供相似的顯示器,以用于三相系統(tǒng)中的其它兩相。具體地說, 通常這個電子脫扣單元372和顯示器370在例如圖l5的電路斷路器352 的對應(yīng)電路斷路器(未示出)外部。 示例32
雖然圖16中未示出,但脫扣單元372還可以顯示來自圖15的觸頭磨 損傳感器362 (S4)的信息。
示例33
如圖14的單元324所示,單元324可以被構(gòu)造為從例如溫度傳感器 314、 316中的一個或兩個)中的至少一個的傳感器接收脫扣信號,并且在 380激活^Mt機制305,以脫開可分離觸頭304。例如,當(dāng)由無線信號320、 322所報告的溫度中的一個超過預(yù)定值(例如表示不安全的匯流條溫度) 時,可能出現(xiàn)該情況。
示例34
于是,進一步地對于示例33,由溫度傳感器314、 316所感測的狀況 可以包括保護(例如脫扣)信息。
示例35
在圖16中,脫扣單元372可以顯示來自各個傳感器356、 358、 360、 362 (圖15)的信息,包括量度信息、監(jiān)控信息、告警信息和通告信息。
示例36
通過使用網(wǎng)格類型網(wǎng)絡(luò),而不是簡單主一從系統(tǒng)350,如圖15所示, 可以形成更強健的RF通信系統(tǒng)。系統(tǒng)350是星形網(wǎng)絡(luò)。這提供了高效本 地化(一跳)通信。在這種星形網(wǎng)絡(luò)中,中心接入點(或主設(shè)備)354控 制節(jié)點(或從設(shè)備,例如356、 358、 360、 362)之間的通信。然而,當(dāng)物 理千擾或RF干擾阻塞了接入點354與節(jié)點356、 358、 360、 362中的任意 一個之間的通信時,星形網(wǎng)絡(luò)不能恢復(fù),直到移除干擾源,或者系統(tǒng)350 選擇替換頻率信道并且移動至其。雖然相對簡單,但這種拓樸要求從設(shè)備 356、 358、 360、 362中每一個能夠直接反向通信至主設(shè)備354。
網(wǎng)格類型網(wǎng)絡(luò)的示例包括Zigbee系統(tǒng)和ANSI 802.15.4。網(wǎng)格類型網(wǎng) 絡(luò)可以是無主設(shè)備的系統(tǒng),通過多條路徑或路由將信息傳遞出入設(shè)備。網(wǎng) 格類型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點在于,可靠的通信僅要求在每一對設(shè)備之間使用單個通 信路徑。這個路徑可以包括通過其它設(shè)備的信號的路由。因此,每一設(shè)備
無需能夠?qū)χ饕粡南到y(tǒng)中的單個所選擇的設(shè)備直接通信。
圖17示出網(wǎng)格RF通信系統(tǒng)3卯,其包括安裝在中壓電路斷路器402 上的無線傳感器392、 394、 396、 398、 400。這些傳感器和單元404形成 多個網(wǎng)格類型詔:備。例如,諸如392、 394、 398、 400的傳感器中的一個或 多個與多個其它傳感器直接通信。諸如398、 400的多個傳感器與單元404 直接通信。僅示例傳感器396中的一個與僅一個其它傳感器394通信。
單元404可以有利地被部署在電路斷路器402的前端或接近于電路斷 路器402的前端,并且可以包括例如圖16的顯示器370的顯示器,以提供 對傳感器數(shù)據(jù)中的一些或全部的讀出。圖15的系統(tǒng)390與系統(tǒng)350之間的 主要差別在于,傳感器392、 394、 396、 398、 400中的每一個無需能夠與 單元404直接通信。
示例37
圖18示出系統(tǒng)410,其包括配電外殼424的多個電路斷路器420、 422 的多個無線傳感器412、 414、 416、 418 (例如但不限于成套開關(guān)設(shè)備、電 動機控制中心、面板、負(fù)載中心),其與顯示器426進行無線通信,顯示 器426與電路斷路器420、 422分離,在該示例中,與外殼424分離。傳感 器412、 414、 416、 418被構(gòu)造為感測電路斷路器420、 422的各個狀況 428、 430、 432、 434,以用于由顯示器426進行顯示。
示例38
圖19示出包括電路斷路器442的系統(tǒng)440,其具有單元444,具有 對多個無線傳感器448、 450的無線接口 446;以及通信鏈路452,其4皮構(gòu) 造為將信息從無線傳感器448、 450傳遞給遠(yuǎn)程位置453。傳感器448、 450被構(gòu)造為分別感測電路斷路器442的狀況454、 456。單元444可以 如所示的那樣與電路斷路器442分離。
示例39
雖然示出了一個電路斷路器442,但傳感器448、 450可以與多于一個 的電路斷路器關(guān)聯(lián)。
示例40
可選地,單元444可以在電路斷路器442之內(nèi)。
示例41
通信鏈路452可以包括例如調(diào)制解調(diào)器和電話線路,或以太網(wǎng)^器 和以太網(wǎng)電纜。
示例42
作為對圖17的系統(tǒng)390的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)或使用圖15的星形網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)350 的替換,可以在星形-網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)(未示出)上提供RF通信。在星形-網(wǎng) 格拓樸中,由控制電壓對星形主設(shè)^#電,而從節(jié)點可以自供電。星形主 節(jié)點是允許對所有節(jié)點通信的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的一部分。如果網(wǎng)格節(jié)點失效,則 將自動發(fā)現(xiàn)替換路由路徑。IEEE 802.15.4的關(guān)鍵特征是網(wǎng)格化的構(gòu)思。在 示例星形一網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中,并不要求每一節(jié)點對單個節(jié)點(例如圖15的主節(jié) 點354)通信,而是節(jié)點僅需要對合適的鄰近設(shè)備通信。
組合的星形一網(wǎng)格拓樸或超星形配置結(jié)合了網(wǎng)格拓樸和星形拓樸二者 的優(yōu)點。這被完美地應(yīng)用于簇類型的網(wǎng)絡(luò)中,其中,本地節(jié)點是可以被附 加地供電的相對簡單的節(jié)點,其對總是被供電并且具有用于在網(wǎng)格上進行 通信的能力的完全功能節(jié)點通信。這樣,超星形拓樸既提供效率又提供靈 活性。
示例43
雖然公開了可分離觸頭304,但可以使用合適的固態(tài)可分離觸頭。例 如,雖然本發(fā)明可應(yīng)用于廣泛范圍的電路中斷機制(例如但不限于固態(tài)或 FET開關(guān)、接觸器觸頭)和/或基于固態(tài)的控制/保護(例如但不限于驅(qū)動 器、M動器),電路斷路器302包括合適的電路中斷器機制,例如通過 ^Mt機制305而打開并且關(guān)閉的可分離觸頭304。
所公開的系統(tǒng)300、 350、 3卯、410、 440 (其使用無線通信)具有4艮 多優(yōu)點,包括(1)對損壞電壓瞬態(tài)進行隔離并且免疫;以及(2)由于 低功率LR—WPAN通信而導(dǎo)致的用于將通信添加到附加設(shè)備而不需要外 部控制電源或附加引線的能力,所述附加設(shè)備例如電路斷路器或電路斷路
器傳感器。
雖然為了公開的清楚而在此對用于顯示溫度信息、電流信息、觸頭磨
損信息或其它傳感器信息的示例性顯示動作138或顯示器370進4于了參照, 但應(yīng)理解,可以將這樣的信息進行存儲、打印在硬拷貝上,在計算機上修" 改,或者與其它數(shù)據(jù)結(jié)合。這樣,處理將被看作落入在此所使用的術(shù)語"顯 示器"或"顯示"之內(nèi)。
雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明特定實施例,但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解, 根據(jù)該公開的4^P教導(dǎo),可以開發(fā)對這些細(xì)節(jié)的各種修改和替換。相應(yīng)地, 所公開的特定布置意欲僅示出將給出所附權(quán)利要求及其任意和所有等同物 的本發(fā)明的范圍,而并非對其進行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示來自電開關(guān)裝置的信息或者用于控制電開關(guān)裝置的系統(tǒng)(300、350、390、410、440),該系統(tǒng)包括至少一個電開關(guān)裝置(302、420、422),其包括可分離觸頭(304)和多個狀況(306、308、310);多個傳感器(312、314、316),其被構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的至少一些狀況,并且通過對應(yīng)的無線信號(318、320、322)傳送所述感測的至少一些狀況;以及單元(324),其與所述至少一個電開關(guān)裝置可操作地關(guān)聯(lián),所述單元被構(gòu)造為接收所述對應(yīng)的無線信號,并且顯示與所述感測的至少一些狀況中的的至少一個對應(yīng)的信息,或者基于所述感測的至少一些狀況中的至少一個控制所述至少一個電開關(guān)裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān) 裝置是電路斷路器(302)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(410 ),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置包括成套開關(guān)設(shè)備或電動機控制中心(424)的多個電路中斷器(420、 422)。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(300),其中,所述傳感器中的一個 (314、 316)被構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的溫度(308、 310),作為所述感測的至少一些狀況中的一個。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān) 裝置是電路斷路器(302),所述電路斷路器(302)包括匯流條(328)和 電路斷路器-匯流條連接(330 );并且其中,所述電路斷路器的溫度(308) 與所述電路斷路器-匯流條連接對應(yīng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(300),其中,所述匯流條(328)包 括松接匯流條連接(332);并且其中,所述電路斷路器的溫度(310)與 所述檢接匯流條連接對應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(300),其中,所述傳感器中的一個(312) 被構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的可分離觸頭的觸頭磨損(306), 作為所述感測的至少一些狀況中的一個。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300; 352),其中,所述單元(372) 處于所述至少一個電開關(guān)裝置之外,并且包括顯示器(370),并且其中, 將所述顯示的信息輸出到所述顯示器上。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(440),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置是一個電開關(guān)裝置(442);并且其中,所述單元(444)處于所述一個 電開關(guān)裝置之內(nèi),并且包括通信鏈路(452),所述通信鏈路(452)被構(gòu) 造為將所述顯示的信息傳遞給遠(yuǎn)程位置(453)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(440),其中,所述通信鏈路(452) 包括調(diào)制解調(diào)器和電話線路。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(440),其中,所述通信鏈路(452) 包括以太網(wǎng)^JI和以太網(wǎng)電纜。
12. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(350),其中,所述傳感器是多個從設(shè) 備(356、 358、 360、 362);其中,所述單元形成主設(shè)備(354);并且其 中,所M設(shè)備中的每一個與所述主設(shè)備直接通信。
13. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(3卯),其中,所述傳感器(392、 394、 396、 398、 400)和所述單元(404)形成多個網(wǎng)格類型i殳備;其中,所述 傳感器中的至少一個(396)與所述傳感器中的另 一個直接通信;并且其中, 所述傳感器的至少一個(398、 400)與所述主設(shè)備直接通信。
14. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置(302)包括流過其的電流;并且其中,所述傳感器(314、 316)中的一 個包括電源(24),由所述電流對所述電源(24)換_供能量。
15. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置(302)包括匯流條(328)和流過所述匯流條的電流;并且其中,所述 傳感器中的一個(314、 316)包括電源(24),由所述電流對所述電源(24) 提供能量。
16. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述傳感器包括第一傳 感器(314)和第二傳感器(312);其中,所述感測的至少一個狀況包括 第一感測狀況(308)和第二感測狀況(306);其中,所述第一傳感器(314) 凈皮構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置的溫度(308),作為所述第一感測 狀況;并且其中,所述第二傳感器被構(gòu)造為感測所述至少一個電開關(guān)裝置 中的可分離觸頭的觸頭磨損(306),作為所述第二感測狀況。
17. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置是電路斷路器(302 ),所述電路斷路器(302 )進一步包括脫扣單元(324); 其中,所述傳感器包括觸頭磨損傳感器(312),所述觸頭磨損傳感器(312) 被構(gòu)造為感測所述電路斷路器的可分離觸頭(304)的觸頭磨損(306), 作為所述狀況中的一個(306);并且其中,所述系統(tǒng)的所述單元所述電路 斷路器的脫扣單元的一部分。
18. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述至少一個電開關(guān)裝 置是電路斷路器(302 ),所述電路斷路器(302 )進一步包括脫扣單元(324); 其中,所述傳感器被構(gòu)造為感測所述電路斷路器的狀況;并且其中,所述 系統(tǒng)的所述單元是所述電路斷路器的脫扣單元的一部分。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)(300),其中,所述脫扣單元(324) 被構(gòu)造為從所述傳感器中的至少一個(314、 316)接收脫扣信號(320)。
20. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(410; 440),其中,所述至少一個電 開關(guān)裝置包括至少一個電路斷路器(420、 422、 442);其中,所述傳感器(412、 414、 416、 418、 448、 450)凈皮構(gòu)造為感測所述至少一個電路斷路器的 狀況;并且其中,所述單元(426、 444)與所述至少一個電路斷路器分離。
21. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述顯示的信息包括以 下信息中的至少一個量度信息、監(jiān)控信息、告警信息以及通告信息。
22. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述感測的至少一些狀 況包括保護信息。
23. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(300),其中,所述無線信號是射頻信 號(318、 320、 322)。
全文摘要
一種系統(tǒng)顯示來自例如電路斷路器的電開關(guān)裝置的信息并且控制所述電開關(guān)裝置。該系統(tǒng)包括多個電路斷路器,所述斷路器具有可分離觸頭以及諸如總線溫度和觸頭磨損的多個狀況。多個傳感器被構(gòu)造為感測電路斷路器的狀況,并且在對應(yīng)的無線信號上傳遞感測的狀況。顯示器和控制單元可操作地與所述電路斷路器關(guān)聯(lián),并且被構(gòu)造為接收對應(yīng)的無線信號,并且顯示與感測的狀況對應(yīng)的信息,或者基于感測的狀況中的一個或多個而控制該電路斷路器。
文檔編號H02H7/22GK101371415SQ200780002986
公開日2009年2月18日 申請日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者C·J·利布基, J·C·恩格爾, J·J·本克, J·L·拉格雷 申請人:伊頓公司;馬克·G·索洛文森
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