CN102918402B - 电流测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的是一种电流测量装置，包括：诸如插头的电源接头，用于连接至电源供应的配线；诸如插座的装置接头，用以提供对电装置的电传导；在电源接头与装置接头之间串接的线圈；以及测量电路，用于测量跨线圈的电压降。特别地，该线圈也是用于对电源信号滤波的线圈。本发明还公开了使用电流测量装置的电源电压供电的耗电装置产品、网络以及适配器。

Description

电流测量装置
技术领域
本发明涉及用于测量例如由耗电装置产品所支取的电流的电流测量装置。
背景技术
不断增长的能源成本以及环境意识的增强带来了对家庭和工作场所中的电力消耗监控的关注的提高。
已知有电源（mains，电网）电流监控。例如，已知，提供与耗电装置产品的电源接头串接的电阻元件以提供耗电装置产品所支取的电源电流的测量。这样的电阻元件并入耗电装置产品中，或者形成插入电源插座或连接着耗电装置产品的适配器的部分。
本发明的目的是提供一种用于测量电源供应所支取的电流的改进的电流测量装置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电流测量装置，包括：
电源接头，在使用电流测量装置时被连接至电源供应的配线；
装置接头，在使用电流测量装置时提供对电装置的电传导（electricalconduction）。
线圈，串接在电源接头和装置接头之间；以及
测量电路，用于测量跨线圈的电压降。
已知例如在电源适配器中提供与耗电装置产品的电源的火线（livewire，火线）和零线（neutralwire）中的至少一个串接的线圈，以提供对电源信号的滤波。本发明人已经认识到：至少一个线圈可以用于测量从电源供应所支取的电流。在使用中，测量电路用于测量跨线圈的电压降，从而提供对所消耗电流的测量。
更具体地，电源接头可以是在使用电流测量装置时被连接至电源供应的火线的火线接头和在使用电流测量装置时被连接至电源供应的零线的零线接头中的一个。
更具体地，该电流测量装置可以包括：第一电源接头和第二电源接头，分别连接至电源供应的火线和零线；第一装置接头和第二装置接头，在使用电流测量装置时，分别提供对于电装置火线传导的路径和零线传导的路径；第一电源接头与第一装置接头之间的第一线圈以及第二电源接头与第二装置接头之间的第二线圈；用于测量跨第一线圈的电压降的第一测量电路和用于测量跨第二线圈的电压降的第二测量电路。
可替代地或另外地，测量电路包括无源测量电路。更具体地，无源测量电路可以包括测量线圈。测量线圈可以被放置为与线圈相关使得流经该线圈的电流以电感耦合至测量线圈。
可替代地或另外地，测量线圈可以具有小于100mH的电感。更具体地，测量线圈可以具有小于50mH的电感。可替代地或另外地，测量线圈可以具有大致100mH与大致500mH之间的电感。可替代地或另外地，测量线圈可以具有大致50mH与大致10μH之间的电感。例如，测量线圈可以具体大致33mH、大致150μH或大致10μH的电感。
可替代地或另外地，测量电路可以包括诸如跨阻抗放大器的电流电压转换器，电流电压转换器用于接收测量线圈中感生的电流并将接受到的电流转换成例如0到5伏范围内的测量电压以用于后续处理。
可替代地或另外地，线圈可以是电感器。
可替代地或另外地，线圈可以具有小于100mH的电感。更具体地，线圈可以具有小于50mH的电感。可替代地或另外地，线圈可以具有大致100mH与大致500mH之间的电感。可替代地或另外地，线圈可以具有大致50mH与大致10μH之间的电感。例如，线圈可以具体大致33mH、大致150μH或大致10μH的电感。
可替代地或另外地，电源接头可以包括被配置为被电源插座接受的电源插头的插脚（pin）。
可替代地或另外地，装置接头可以包括电连接，诸如焊接连接或被配置为与配线啮合的接头。电连接可以形成诸如耗电装置产品的电装置的一部分。因此，电流测量装置可以形成耗电装置产品的一部分。
可替代地或另外地，装置接头可以被配置为连接至电装置的电源接头。更具体地，装置接头可以包括插座，该插座被配置为接受形成电装置的一部分的电源插头的插脚。因此，电流测量装置可以被构成为与电装置分离的装置的一部分，例如构成为适配器，该适配器具有被配置为被电源插座所接受的插头和至少一个被配置为接受诸如耗电装置产品的电装置的插头的适配器插座。
可替代地或另外地，本发明的环境中的电源信号可以是根据国际电工技术委员会（IEC）所定义的标准的50VRMS以上的AC电压。可替代地或另外地，电源信号可以具有小于500Hz的频率，诸如用于民用电源的大致60Hz或大致50Hz的频率或用于船舶中的电源的大致400Hz的频率。
根据本发明的第二方面，提供了包括根据本发明第一方面的电流测量装置的电源电压供电的耗电装置产品。
更具体地，电源电压供电的耗电装置产品可以形成网络的一部分，例如，电源电压供电的耗电装置产品可以是多媒体家庭网络节点。在使用中，网络可以被配置为将所测量的电流通信至网络内的其他位置以用于向用户显示或者用于存储并随后读出至用户。提供这样的网络电流测量可以使得相比于已知的在耗电装置产品进行测量以及提供电流测量结果的读出的方法，电流测量装置的用户更易于利用该电流测量。
本发明的第二方面的另一实施方式可以包括本发明第一方面的一个以上的特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种包括根据本发明第一方面的电流测量装置的电源适配器。
电源适配器可以用于改变经过适配器的电源信号的至少一个电属性。例如，在第一和第二电源接头与第一和第二装置接头之间设置的线圈可以用于提供经过适配器的电源信号的滤波。
本发明的第三方面的另一实施方式可以包括本发明的第一方面的一个以上的特征。
附图说明
从下面的参考附图以示例方式所给出的详细说明书中，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见。
图1是根据本发明的电流测量装置的示图。
图2是建筑内的包括图1的电流测量装置的耗电装置产品网络的表示图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的电流测量装置10。电流测量装置10包括电源插头装置的火线插脚12（其构成电源接头）、零线插脚14（其构成电源接头）以及地线插脚（其构成电源接头），该电源插头装置被配置为被例如住宅建筑中电源供应的插座所接受。电流测量装置10还包括火线装置接头18、零线装置接头20和地线装置接头22。在第一形式中，火线装置接头18、零线装置接头20和地线装置接头22中的每一个被构成为插座，这些插座被配置为接受形成耗电装置产品的一部分的电源插头的插脚。这样，根据第一形式，电流测量装置10形成了电源适配器的一部分。在第二形式中，火线装置接头18、零线装置接头20和地线装置接头22中的每一个被构成为诸如焊接连接或被配置为与配线啮合的接头的电连接，并且电流测量装置10构成了耗电装置产品的一部分。地线插脚16和地线装置接头22通过配线相互电连接。火线插脚12和火线装置接头18通过串接的第一线圈24相互连接，并且零线插脚14和零线装置接头20通过串接的第二线圈26相互连接。第一线圈24和第二线圈26中的每一个具有大致33mH的电感；线圈用于对电流测量装置10的电源接头插脚所接收到的电源电力信号进行滤波。
电流测量装置10还包括第一测量线圈28。第一测量线圈28被设置为与第一线圈24相关使得流经第一线圈24的电流电感耦合至第一测量线圈28。流经第一线圈的电流通过第一跨阻抗防盗器32转换成电压以用于通过第一模数转换器34转换成第一数字信号。第一数字信号对应于从电流测量装置10的火线插脚12支取的电流。在根据当前期望测量从零线插脚14支取的电流的应用而采取的实施方式中，电流测量装置10包括第二测量线圈30而不是第一测量线圈。在需要检测由火线电流和零线电流之间的差异所表示的故障条件的又一实施方式中，电流测量装置10除了包括第一测量线圈之外还包括第二测量线圈30。在这些实施方式中，第二测量线圈30被设置为与第二线圈26相关使得流经第二线圈26的电流电感耦合至第二测量线圈30。流经第二线圈的电流通过第二跨阻抗防盗器36转换成电压以用于通过第二模数转换器38转换成第二数字信号。第二数字信号对应于从电流测量装置10的零线插脚14支取的电流。第一测量线圈28和第二测量线圈30中的每一个具有大致33mH的电感值。
图2示出了建筑中的耗电装置产品的网络50。该网络包括第一节点52、第二节点54、第三节点56和第四节点58。临近的一对节点通过已安装的诸如电源电力配线的通讯媒介60相互连接，其提供住宅建筑中的多个房间之间的通信。这样，例如，第一节点至第四节点中的每一个可位于住宅建筑的不同房间中。每个节点包括不同的多媒体设备（其构成耗电装置产品）。这样，例如，第一节点52包括家庭网关（HGW），第二节点54包括个人计算机（PC），第三节点56包括音视频娱乐装置，以及第四节点58包括网络连接式存储器（NAS）。在图2的网络50中，第一节点52被设置为用作通信控制器，第二节点54和第三节点56被设置为用作中继器（repeater）节点，而第四节点58被设置为用作标准网络节点。通信控制器控制它所属的网络的功能。通常，网络中只有一个网络控制器。标准节点提供了从通向该节点的通信媒介分支到来自该节点的通信媒介分支的数据的通信，以及提供了与连接至该节点的多媒体设备的通信。中继器节点提供了从通向该节点的通信媒介分支到来自该节点的通信媒介分支的数据的通信，以及不提供与连接至节点的多媒体设备的通信，例如，其中，多媒体设备未被使用。参考图2，节点的配置可以是这样：连接至第一节点的HGW将来自外部源的电影流至网络，并且连接至第四节点18的NAS可以存储该电影。网络节点装置存在于图2的第一节点52、第二节点54、第三节点56和第四节点58中的每一个。
图2的网络节点包括在合适的封装内设置的家庭组网集成电路（GGL541，其来自GiglesemiconductorsLtdofCapitalHouse，2FestivalSquare，Edinburgh，EH39SU，UK）。网络节点装置用于提供通过以太网通信控制器与耗电装置产品的通信以及通过电源电力配线、同轴电缆或电话线中的至少一种与网络中的其他节点的通信。应当参考来自GGL541的生产商的公共可用产品数据；这样的产品数据对本领域技术人员提供了足够的信息以实现图2所示的网络，而不需采取任何超过普通设计技术的信息。
根据上述电流测量装置的第二形式，电流测量装置形成图2中的每个节点的耗电装置产品的一部分。这样，电流测量装置可用于测量各个耗电装置产品所支取的电流。由第一模数转换器34提供的第一数字信号和第二模数转换器提供第二数字信号通过以太网连接而传输至网络节点装置，然后传送到通信控制器32以存储在那儿并随后读出至用户。这样，在每个节点进行电流测量并传输至中心位置以便于用户参考。
需注意，虽然已经根据英国惯例命名了“live”（火线）、“neutral”（零线）和“earth”（地线），但这些惯例适用于全世界，并且本领域技术人员能够适当地将本发明应用于本地的命名惯例。
前述实施方式仅以示例方式而被提供，对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的前提下其他变形和实施方式是显而易见的。

Claims (30)

1.一种电流测量装置，包括：
第一电源接头和第二电源接头，在使用所述电流测量装置时，所述第一电源接头和所述第二电源接头分别连接至所述电源供应的火线和零线；
第一装置接头和第二装置接头，在使用所述电流测量装置时，所述第一装置接头和所述第二装置接头分别提供对于电装置的火线传导的路径和零线传导的路径；
第一线圈，串接在所述第一电源接头与所述第一装置接头之间，其中所述第一线圈用于对所述第一电源接头所接收到的电源电力信号进行滤波；
第二线圈，串接在所述第二电源接头与所述第二装置接头之间，并且用于对所述第二电源接头所接收到的电源电力信号进行滤波；
第一测量电路，包括第一测量线圈并用于测量跨所述第一线圈的电压降，所述第一测量线圈被放置为与所述第一线圈相关使得流经所述第一线圈的电流电感耦合至所述第一测量线圈；以及
第二测量电路，包括第二测量线圈并用于测量跨所述第二线圈的电压降，所述第二测量线圈被放置为与所述第二线圈相关使得流经所述第二线圈的电流电感耦合至所述第二测量线圈。
2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其中，所述测量线圈具有小于100mH的电感。
3.根据权利要求1所述的电流测量装置，其中，所述测量线圈具有小于50mH的电感。
4.根据权利要求1所述的电流测量装置，其中，所述测量线圈具有100mH与500μH之间的电感。
5.根据权利要求1所述的电流测量装置，其中，所述测量线圈具有50mH与10μH之间的电感。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电流测量装置，其中，所述测量电路包括电流电压转换器，其用于接收所述测量线圈中感生的电流并将所接收的电流转换成测量电压以用于后续处理。
7.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其中，所述线圈是电感器。
8.根据权利要求7所述的电流测量装置，其中，所述线圈具有小于100mH的电感。
9.根据权利要求7所述的电流测量装置，其中，所述线圈具有小于50mH的电感。
10.根据权利要求7所述的电流测量装置，其中，所述线圈具有100mH与500μH之间的电感。
11.根据权利要求7所述的电流测量装置，其中，所述线圈具有50mH和10μH之间的电感。
12.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其中，所述电源接头包括被配置为被电源插座所接受的电源插头的插脚。
13.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其中，所述电源接头包括电连接。
14.根据权利要求13所述的电流测量装置，其中，所述电连接为焊接连接或被配置为与配线啮合的接头。
15.根据权利要求13所述的电流测量装置，其中，所述电连接形成作为耗电装置产品的所述电装置的一部分，所述电流测量装置也形成所述电装置的一部分。
16.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其中，所述装置接头被配置为连接至所述电装置的电源接头。
17.根据权利要求16所述的电流测量装置，其中，所述装置接头包括插座，所述插座被配置为接受形成所述电装置的一部分的电源插头的插脚。
18.根据权利要求17所述的电流测量装置，其中，所述电流测量装置被构造为与所述电装置分离的装置的一部分。
19.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其用于具有根据国际电工技术委员会所定义的标准的50VRMS以上的AC电压的电源信号。
20.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其用于具有小于500Hz的频率的电源信号。
21.根据权利要求20所述的电流测量装置，其中，其用于具有50Hz到60Hz的频率的电源信号。
22.根据前述权利要求1-5中任一项所述的电流测量装置，其中，所述线圈还用于调节电源信号。
23.根据权利要求6所述的电流测量装置，其中，所述电流电压转换器是跨阻抗放大器。
24.一种电源电压供电的耗电装置产品，包括前述权利要求中任一项的电流测量装置。
25.一种网络，包括根据权利要求24所述的电源电压供电的耗电装置产品。
26.根据权利要求25所述的网络，其中，所述电源电压供电的耗电装置产品是多媒体家庭网络节点。
27.根据权利要求26所述的网络，其用于将所测量的电流通信至所述网络中的另一位置以向用户显示或者存储并随后读出至所述用户。
28.一种适配器，包括根据权利要求16或17或18所述的电流测量装置，所述适配器包括：插头，被配置为被电源插座所接受；以及至少一个适配器插座，被配置为接受作为耗电装置产品的电装置的插头。
29.根据权利要求28所述的适配器，其用于改变经过适配器的电源信号的至少一个电属性。
30.根据权利要求29所述的适配器，其包括在第一电源接头与第一装置接头之间以及在第二电源接头与第二装置接头之间设置的线圈，并且所述线圈用于提供对经过所述适配器的电源信号的滤波。
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