CN117054760A - 在多个定向中可佩戴的电场检测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在多个定向中可佩戴的电场检测器。可佩戴电场检测器被配置成检测由环境中的高压电源产生的电场，并且包括第一天线、第二天线、可操作地耦合到该第一天线和第二天线的电路板、耦合到该电路板的电源以及可操作地耦合到该电路板的多个指示器。第一天线和第二天线垂直于该电路板被安装。检测器向用户提供指示检测到的电场的强度的警报。外罩容纳第一天线、第二天线、电路板、电源和指示器。该外罩可以由用户在垂直定向、水平定向以及设置于垂直定向与水平定向之间的定向中佩戴。

Description

在多个定向中可佩戴的电场检测器

相关申请的交叉引用

本申请案要求2022年5月13日提交的美国临时申请序列号63/342,046的优先权，其内容全部被并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及一种可佩戴电场检测器，其警告用户接近附近的高压导体。

背景技术

可靠地检测配电和输电线路上的高压对于由电力设施线路工人执行的工作是至关重要的。当执行这些工作时，电场检测器增加了额外的安全性，并且也方便且容易使用。

发明内容

在一个特定实施例中，提供一种可佩戴电场检测器。该可佩戴电场检测器被配置成由佩戴者或用户在存在潜在危险的高压电源的环境中佩戴。

一种可佩戴电场检测器被配置成检测由环境中的高压电源产生的电场，并且包括第一天线、第二天线、可操作地耦合到该第一天线和第二天线的电路板、耦合到该电路板的电源以及可操作地耦合到该电路板的多个指示器。第一天线和第二天线垂直于电路板被安装，并且在横向方向中彼此间隔开。检测器向用户提供指示检测到的电场的强度和大体方向的警报。外罩容纳第一天线、第二天线、电路板、电源和指示器。该外罩可以由用户在垂直定向、水平定向或者成角度地设置于垂直定向与水平定向之间的定向(倾斜定向)中佩戴。

提供该发明内容仅仅是为了概述一些示例性实施例，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，应当理解，上述示例性实施例仅仅是示例，并且不应被解释为以任何方式缩小本公开的范围或精神。从以下结合附图的详细描述中，各种公开的实施例的其他实施例、方面和优点将变得显而易见，附图以示例的方式示出所描述实施例的原理。

附图说明

参考下面的附图和描述可以更好地理解该系统。附图中的组件不一定是按比例绘制的，而是重点在于说明所公开的原理。此外，在附图中，在不同的视图中，相同的附图标记表示对应的部分。

图1是展示以中部躯干佩戴定向佩戴的已知检测器的图示。

图2A示出根据一个实施例的在安全帽安装定向中佩戴的电场检测设备。

图2B示出根据一个实施例的在躯干安装定向中佩戴的电场检测设备。

图3展示根据一个实施例的电场检测器壳体。

图4-图6展示根据一个实施例的在半透明形式中以暴露特定内部组件的电场检测器壳体。

图7示出根据一个实施例的具有第一天线和第二天线的PC板。

图8是根据一个实施例的电气框图。

具体实施方式

虽然本公开可以允许不同形式中的实施例，但是在附图中展示特定实施例，并且在此将详细描述该特定实施例，应理解，本公开被认为是本公开的原理的例证，并且不旨在将本公开限于在此示出和描述的内容。因此，除非另外指出，否则本文公开的特征可以被组合在一起以形成额外的组合，为了简洁起见，没有另外展示额外的组合。还应当理解，在一些实施例中，在本公开的范围内，附图中以示例方式示出的一个或多个元件可以被消除和/或被替代元件代替。

图1示出以躯干佩戴或垂直位置展示的已知检测器100，为了方便起见，该检测器可以通过挂带104被紧固在用户的颈部周围。然而，此类已知的检测器被设计成只有在如所示的垂直位置佩戴时才能正确地检测危险的电场。如果不在垂直位置佩戴，则此类已知的检测器会失去灵敏度和准确性。

本公开涉及电场检测，并且更特别地，涉及被配置成检测此类电场的可佩戴电场检测器200，此类电场通常是高压电场。可佩戴电场检测器200被设计成向佩戴者提供接近附近产生电场的高压导体的早期警告。在一些实施例中，高压导体是交流(AC)导体，因此产生高压AC电场。

希望能够在任何位置中佩戴电场检测器，同时在此类多个位置中维持足够的准确性和灵敏度。图2A展示本发明的实施例，该实施例允许用户在大体水平定向206中佩戴电场检测设备200，该电场检测设备200被夹到或者以其他方式紧固到安全帽210。图2B展示允许用户在垂直定向与水平定向216之间成角度设置的定向中佩戴电场检测设备200的实施例，其中检测设备200也可以被夹到衣服220上。为了方便起见，电场检测设备200也可以在垂直定向中佩戴，通过挂带紧固在用户的颈部周围。

图3展示电场检测器壳体或塑料外壳310，其可以包括弹簧承载夹(spring-loadedclip)314，以允许附着到安全帽210的帽檐。图4还展示在水平位置中佩戴的外壳或外罩/壳体310，通常夹在安全帽210的帽檐。图5图-6是壳体或塑料外壳310的顶部透视图。

图7展示包含在壳体310内的电场检测器200的特定组件。壳体310固定地安装印刷电路板(PCB)710、第一或左侧天线730和第二或右侧天线732。第一或左侧天线730的远端730A可以延伸超过或悬于印刷电路板710的左侧边缘。类似地，第二或右侧天线732的远端732b可以延伸超过或悬于印刷电路板710的右侧边缘。天线730、732通常横向延伸跨越PCB710的前边缘738，该前边缘优选为连续边缘。

应注意，在图7中，第一天线730和第二天线732的尺寸不一定按比例绘制。第一天线730和第二天线732可以直接被安装到PCB 710，并且优选地垂直于PC板710被定位。附加的金属焊盘部分740、742可以分别被设置在邻近第一天线730和第二天线732的PC板710的外围前边缘上，以增加天线的灵敏度。金属焊盘部分740、742可以被设置在天线730、732中的一个或天线730、732这两者附近，并且优选地被形成为PCB 710的金属迹线结构的一部分。

相应的焊盘部分740、742可以通过诸如通过PC迹线金属、分立布线、焊接连接或其他合适方法的任何合适方式被分别地耦合到第一天线730和第二天线732。优选地，无论是在垂直或水平定向中佩戴，还是在垂直与水平之间的角度定向中佩戴，第一天线730和第二天线732的灵敏度和增益是相似的或基本相等的。

第一天线730和第二天线732优选地为平面天线，并且可以在PC板710上通过预定的横向距离或宽度被彼此分开。在另一实施例中，第一天线730和第二天线732可以在垂直于PC板710的平面中弯曲或呈拱形。在另一实施例中，第一天线730和第二天线732可以被组合成单个直立天线，而不是两个独立的天线。

在具有两个独立的天线，即第一天线730和第二天线732的实施例中，由于它们之间的优选物理分离，每个天线730、732可以检测稍微不同的电场强度。接收电场强度的这种小差异可以基于在每个相应天线730、732处测量的信号强度来提供所检测的电场的方向性。

诸如电池810(参见图8)的电源向PCB 710供电，以给各种电气组件供电。此外，多个指示器可以被可操作地耦合到电路板，指示器可以被配置成向用户提供指示检测到的电场的强度和/或其接近性的警报。在一个实施例中，指示器可以包括多个LED 736，多个LED736通过半透明塑料外壳310对于用户可见。这样的LED 736为用户提供方便且符合正确的人体工程学的可视指示器，特别是当检测器200被佩戴在水平或安全帽安装位置时。如上文所述，由于第一或左侧天线730与第二或右侧天线732的分离，通常可以确定检测到的电场的方向性。

在一个具体实施例中，第一天线730与第二天线732成一线，尽管朝着PCB 710的相对侧间隔开。例如，定义间隔的第一天线730和第二天线732的最内边缘之间的距离750可以约等于任一天线730、732的长度的约一半。在其他实施例中，第一天线730和第二天线732的最内边缘之间的距离可以在任一天线730、732的长度的约五分之一到任一天线长度的约两倍之间。

在另一具体实施例中，每个天线730、732可以彼此成角度远离，以改善方向性确定。优选地，第一天线730能够以零度到30度之间的角度远离第二天线732。虽然没有按比例绘制，但图7示出第一天线730能够以未公开的角度远离第二天线732。

为了传达电场通常相对于用户的方向性，LED 736可以被顺序地和周期性地点亮，以给出LED在特定方向中移动的错觉。这可以向用户提供检测到的电场的定位的指示，或者在用户的左侧，或者在用户的右侧。

此外，多个指示器中的另一指示器可以包括音频换能器814或扬声器(参见图8)，其被配置成向用户产生音频警告音调或一系列声音。音频输出设备814的音量、频率或重复率可以向用户提供所检测到的电场的接近性指示，并因此提供检测到的电场的可能危险级别。当检测到的电场超过第一阈值时，音频换能器814能够以第一速率发出哔哔声。然后，当电场超过第二阈值时，音频换能器814能够以第二速率发出哔哔声，该第二速率大于第一速率。此外，当电场超过第三阈值时，音频换能器814能够以第三速率发出哔哔声，该第三速率大于第二速率。这提供阶梯式警报级别，以指示检测到的电场逐渐危险。

类似于音频换能器814，除了方向性之外，LED 736还可以能够指示场强度和接近性。对于具有相应LED闪烁速率的电场，可能有相同的三个阈值。换句话说，当所测量的电场强度增加时，LED闪烁得更快，并且声音哔哔响得更快，指示电场检测设备200更接近于电场源。

图8是电气框图。如上文所述，电场检测设备200包括电池810，其优选地经由充电端口接口816和被配置成对电池810充电的充电设备(未示出)是可充电的。电源开关818启用和停用检测器200。当电池810正在充电时，充电灯822可以被点亮以指示充电状态。

微处理器或其他通用控制器830提供电场检测器200的控制和操作，包括用于LED736、音频指示器814、充电指示器822等的输入/输出功能。

还可以提供自测电路834，其执行可佩戴电场检测器200的电压检测系统测试。自测电路834可以向第一天线730和第二天线732发送信号，以确定是否特定电路径完整和未中断。自测电路834还可以对电压检测系统执行评估，以确保接收到各种电压信号的正确水平。此外，自测电路834可以检查电池810的电池水平。所执行的各种测试的成功完成可以通过从扬声器814发出开启音频音调和/或通过启用LED 736被确认。

在一些实施例中，除了电场之外，磁性传感器840可以提供所测量磁场的指示。自测电路834还可以验证磁性传感器840正在正常运作。同行检查指示器(peer-checkindicator)844可以是周期性闪烁的LED的形式，以向用户周围的其他人指示电场检测器200被打开并且处于检测模式中。如果同行检查指示器844不闪烁，则附近的其他人可以通知用户电场检测器200不操作。电场检测器200还可以经由无线通信电路850和相应的无线通信应用852进行外部通信。

为了方便用户，电场检测器200可以具有能够在LED仍然用闪烁的可视指示器指示附近电场的同时使听觉信号静音的功能。为了暂时使听觉信号静音，用户可以利用快速按压来致动电源按钮。如果已经检测到磁场，则这只会使听觉信号静音。静音功能操作可能有时间限制，从而在时间限制到期后，听觉信号将再次开始报警/发声。然后，用户可以再次快速致动电源按钮，以使听觉信号静音。

尽管参考附图说明和描述了特定实施例，但是可以预见，本领域技术人员可以在不脱离随附权利要求的精神和范围的情况下设计各种修改。因此，应理解，本公开和所附权利要求的范围不限于参考附图所说明和论述的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在本公开和所附权利要求的范围内。此外，尽管前面的描述和相关联的附图在元件和/或功能的特定示例性组合的上下文中描述了示例性实施例，但是应理解，在不脱离本公开和随附权利要求的范围的情况下，通过替代实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。

Claims (20)

1.一种被配置成检测由环境中的高压电源产生的电场的可佩戴电场检测器，所述检测器包括：

第一天线和第二天线；

电路板，所述电路板被可操作地耦合到所述第一天线和所述第二天线，其中所述第一天线和所述第二天线垂直于所述电路板被安装；

电源，所述电源被可操作地耦合到所述电路板；

多个指示器，所述多个指示器被可操作地耦合到所述电路板，并且被配置成向用户提供指示检测到的电场的强度的警报；

外罩，所述外罩被配置成容纳所述第一天线、所述第二天线、所述电路板、所述电源和所述指示器；以及

其中，所述外罩被配置成由所述用户在垂直定向、水平定向或者设置于所述垂直定向与所述水平定向之间的定向中佩戴。

2.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述电场相对于所述用户的方向由所述多个可视指示器向所述用户指示。

3.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述外罩的所述垂直定向是躯干佩戴定向，并且所述外罩的所述水平定向是安全帽佩戴定向。

4.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第一天线和所述第二天线是平面天线。

5.根据权利要1所述的检测器，其中，所述检测器检测水平电场和垂直电场，并且确定所述水平电场的电场信号强度和所述垂直电场的电场强度。

6.根据权利要求1所述的检测器，其中，向所述用户提供多级音频警报，以指示从所述用户到所述检测到的电场的距离范围。

7.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第一天线和所述第二天线被设置在所述电路板的相对横向侧面上，彼此分开预定的横向距离。

8.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第一天线和所述第二天线基于在每个相应天线处所测量的信号强度来提供所述检测到电场的方向性。

9.根据权利要求8所述的检测器，其中，当佩戴在安全帽安装位置中时提供方向性。

10.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述多个指示器包括对所述用户可见的一行可视指示器，以及其中，该行中的所述可视指示器的顺序照明为所述用户提供所述检测到的电场相对于所述用户的方向的指示。

11.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述多个指示器包括音频指示器。

12.根据权利要求1所述的检测器，其中，在所述电路板的外围边缘上邻近所述第一天线和所述第二天线中的至少一个设置金属焊盘部分，以在所述外罩被佩戴在安全帽定向中时增加所述第二天线的灵敏度。

13.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述多个指示器包括对所述用户可见的一行可视指示器，并且被配置成向所述用户提供电场强度的指示。

14.根据权利要求13所述的检测器，其中，当所述场强度超过第一阈值时所述可视指示器以第一速率闪烁，并且当所述场强度超过第二阈值时所述可视指示器以第二速率闪烁，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，并且所述第二速率大于所述第一速率。

15.根据权利要求14所述的检测器，其中，当所述场强度超过第三阈值时所述可视指示器以第三速率闪烁，其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第三速率大于所述第二速率。

16.一种被配置成检测由环境中的高压电源产生的电场的可佩戴电场检测器，所述检测器包括：

第一天线和第二天线；

电路板，所述电路板被可操作地耦合到所述第一天线和所述第二天线，其中：

所述第一天线和所述第二天线垂直于所述电路板被安装；

所述第一天线和所述第二天线彼此分开预定的距离；

所述第一天线和所述第二天线横向延伸跨越所述电路板的前边缘；

多个指示器，所述多个指示器被可操作地耦合到所述电路板，并且被配置成向用户提供指示检测到的电场的强度的警报；

外罩，所述外罩被配置成容纳所述第一天线、所述第二天线、所述电路板、电源和所述指示器；以及

其中，所述外罩被配置成由所述用户在垂直定向、水平定向或者设置于所述垂直定向与所述水平定向之间的定向中佩戴。

17.根据权利要求16所述的检测器，其中，所述预定距离定义所述第一天线和所述第二天线的最内边缘之间的距离，以及其中所述预定距离是在任一天线的长度的五分之一到任一天线的长度的两倍之间。

18.根据权利要求16所述的检测器，其中，所述第一天线以零度到30度之间的角度远离所述第二天线。

19.根据权利要求16所述的检测器，其中，所述第一天线和所述第二天线基于在每个相应天线处测量的信号强度来提供所述检测到电场的方向性。

20.一种被配置成检测由环境中的高压电源产生的电场的可佩戴电场检测器，所述检测器包括：

第一天线和第二天线；

电路板，所述电路板被可操作地耦合到所述第一天线和所述第二天线，其中：

所述第一天线和所述第二天线垂直于所述电路板被安装；

所述第一天线和所述第二天线彼此分开预定的距离；

所述第一天线和所述第二天线横向延伸跨越所述电路板的前部；

所述第一天线以预定角度远离所述第二天线；

多个指示器，所述多个指示器被可操作地耦合到所述电路板，并且被配置成向用户提供指示检测到的电场的强度的警报；

外罩，所述外罩被配置成容纳所述第一天线、所述第二天线、所述电路板、电源和所述指示器；以及

其中，所述外罩被配置成由所述用户在垂直定向、水平定向或者设置于所述垂直定向与所述水平定向之间的定向中佩戴。