JP2018105848A - 非接触式電圧測定システム - Google Patents
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Abstract
Description
ICS−ICM=0 (1)
ICM−ICB=0 (4)
VAC=I1(ZS+ZB+Z602) (11)
式中、I1は、直列電流であり、ZSは、センサキャパシタCSの未知のインピーダンスであり、ZBは、オペレータ104(図1及び図2)の人体容量CBの未知のインピーダンスであり、Z602は、キャパシタ602のインピーダンスである。
VAC=I2(ZS+ZB+Z604) (12)
式中、I2は、直列電流であり、ZSは、センサキャパシタCSの未知のインピーダンスであり、ZBは、オペレータ104(図1及び図2)の人体容量CBの未知のインピーダンスであり、Z604は、キャパシタ604のインピーダンスである。
VAC=I3(ZS+ZB+Z606) (13)
式中、I3は、直列電流であり、ZSは、センサキャパシタCSの未知のインピーダンスであり、ZBは、オペレータ104(図1及び図2)の人体容量CBの未知のインピーダンスであり、Z606は、キャパシタ606のインピーダンスである。
Claims (26)
- 絶縁導体内の交流(AC)電圧を測定するためのシステムであって、前記システムは:
前記絶縁導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に隣接して配置可能で、前記絶縁導体に容量性結合する導電センサと;
前記導電センサに電気的に結合された第1静電容量サブシステムノード及び、第2静電容量サブシステムノードを含み、前記第1静電容量サブシステムノード及び前記第2静電容量サブシステムノードは、それらの間に、少なくとも第1静電容量値(C1)と、前記第1静電容量値(C1)とは異なる第2静電容量値(C2)との間を、選択的に変化し得る静電容量を有する、可変静電容量サブシステムと;
動作中に、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間の電圧を検出する、電圧測定サブシステムと;
プロセッサにより実行可能な指令又はデータのうちの少なくとも一方を格納する、少なくとも1つのプロセッサによって読み取り可能な、非一時的な記録媒体と;
前記少なくとも1つのプロセッサによって読み取り可能な、非一時的な記録媒体に通信可能に結合される少なくとも1つのプロセッサと、を備えるシステムであって、動作中には、前記プロセッサにより実行可能な命令又はデータの実行に反応して、前記少なくとも1つのプロセッサが:
前記可変静電容量サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間に、前記第1静電容量値(C1)を取らせ;
前記電圧測定サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間の、第1電圧(VM1)を検出させ;
前記可変静電容量サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードの間に、前記第2静電容量値(C2)を取らせ;
前記電圧測定サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間の、第2電圧(VM2)を検出させ;かつ
少なくとも部分的に、前記検出された第1電圧(VM1)と、前記検出された第2電圧(VM2)とに基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定する、システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが:
前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を、式:VAC=VM1×[(C1/C2)−1]/[(C1VM1/C2VM2)−1]にしたがって決定する、請求項1に記載のシステム。 - 前記電圧測定サブシステムが、少なくとも1つのアナログ/デジタル変換器(ADC)を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記測定サブシステムが、少なくとも20ビットの有効分解能を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記可変静電容量サブシステムが、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間に、それぞれが選択的に電気的に結合される、少なくとも第1キャパシタと第2キャパシタとを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記可変静電容量サブシステムが、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間に電気的に結合される第1キャパシタと、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間に、選択的に電気的に結合される第2キャパシタとを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1静電容量値(C1)の、前記第2静電容量値(C2)に対する割合(C1:C2)が、2:5と1:10との間(ただし両端を含む)である、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1静電容量値(C1)が、入力される信号と入力される静電容量とのさまざまに異なる値に対応するように、選択的に変化可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合されるユーザーインターフェイスを更に備え、前記少なくとも1つのプロセッサが、前記決定されたAC電圧(VAC)を、前記ユーザーインターフェイスを介して提示する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ユーザーインターフェイスが、ディスプレイ又は複数の発光素子のうちの少なくとも一方を備える、請求項9に記載のシステム。
- 動作中、前記第2静電容量サブシステムノードが、前記システムを操作しているユーザーの身体を介して基準ノードに電気的に結合される、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2静電容量サブシステムノードをアース接地に電気的に結合させる、基準接続を更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1静電容量サブシステムノード及び前記第2静電容量サブシステムノードが、それらのノード間に、少なくとも前記第1静電容量値(C1)、前記第2静電容量値(C2)、及び第3静電容量値(C3)の間で更に選択的に変化可能な静電容量を有し、かつ、前記プロセッサによって読み取り可能な、非一時的な記録媒体内の前記プロセッサにより実行可能な命令又はデータの実行に反応して、前記少なくとも1つのプロセッサが:
前記可変静電容量サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードの間に、第3静電容量値(C3)を取らせ;
前記電圧測定サブシステムに、前記第1静電容量サブシステムノードと前記第2静電容量サブシステムノードとの間の、第3電圧(VM3)を検出させ;かつ
少なくとも部分的に、前記検出された第1電圧(VM1)と、前記検出された第2電圧(VM2)と、前記検出された第3電圧(VM3)とに基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定する、請求項1に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を、式:VAC=C3VM3×[(VM2−VM1)/(C1VM1−C2VM2)]+VM3にしたがって決定する、請求項13に記載のシステム。 - 絶縁導体内の交流(AC)電圧を測定するためのシステムであって、該システムは:
前記絶縁導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に隣接して配置可能で、前記絶縁導体に容量性結合する導電センサと;
前記導電センサに電気的に結合された可変静電容量サブシステムと;
動作すると前記可変静電容量サブシステムの両側の電圧を検出する電圧測定サブシステムと;
プロセッサにより実行可能な指令又はデータのうちの少なくとも一方を格納する、少なくとも1つのプロセッサによって読み取り可能な、非一時的な記録媒体と;
前記少なくとも1つのプロセッサによって読み取り可能な、非一時的な記録媒体に通信可能に結合される少なくとも1つのプロセッサと、を備えるシステムであって、動作中には、前記プロセッサにより実行可能な命令又はデータの実行に反応して、前記少なくとも1つのプロセッサが:
前記可変静電容量サブシステムに第1静電容量値(C1)を取らせ;
前記導電センサが前記絶縁導体に隣接して配置されると、前記電圧測定サブシステムを介して、前記可変静電容量サブシステムの両側の第1電圧(VM1)を検出し、
前記可変静電容量サブシステムに第2静電容量値(C2)を取らせ;
前記導電センサが前記絶縁導体に隣接して配置されると、前記電圧測定サブシステムを介して、前記可変静電容量サブシステムの両側の第2電圧(VM2)を検出し、
少なくとも部分的に、前記検出された第1電圧(VM1)と、前記検出された第2電圧(VM2)とに基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定する、システム。 - 前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を、式:VAC=VM1×[(C1/C2)−1]/[(C1VM1/C2VM2)−1]にしたがって決定する、請求項15に記載のシステム。 - 前記電圧測定サブシステムが、少なくとも20ビットの有効分解能を有する、請求項15に記載のシステム。
- 前記可変静電容量サブシステムが、少なくとも第1キャパシタと、第2キャパシタと、前記第1キャパシタと前記第2キャパシタのうちの少なくとも一方に結合されたスイッチとを備え、前記スイッチが、前記可変静電容量サブシステムに、前記第1静電容量値(C1)及び前記第2静電容量値(C2)を取らせるように、前記少なくとも1つのプロセッサによって選択的に動作可能である、請求項15に記載のシステム。
- 絶縁導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に隣接して配置可能な導電センサと、前記導電センサに電気的に結合された可変静電容量サブシステムとを備えた、前記絶縁導体内の交流(AC)電圧を測定するためのシステムを動作させるための方法であって;前記方法は:
少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムに第1静電容量値(C1)を取らせることと;
前記導電センサが前記絶縁導体に隣接して配置されると、少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムの両側の第1電圧(VM1)を検出することと;
少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムに第2静電容量値(C2)を取らせることと;
前記導電センサが前記絶縁導体に隣接して配置されると、少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムの両側の第2電圧(VM2)を検出することと;
少なくとも部分的に、前記検出された第1電圧(VM1)と、前記検出された第2電圧(VM2)とに基づいて、少なくとも1つのプロセッサにより、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定することと、を含む、方法。 - 前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定することは、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を、式VAC=VM1×[(C1/C2)−1]/[(C1VM1/C2VM2)−1]にしたがって決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1電圧(VM1)及び前記第2電圧(VM2)のそれぞれを検出することは、前記第1電圧(VM1)及び前記第2電圧(VM2)のそれぞれを、前記可変静電容量サブシステムに結合された少なくとも1つのアナログ/デジタル変換器(ADC)を介して検出することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1電圧(VM1)及び前記第2電圧(VM2)のそれぞれを検出することは、前記第1電圧(VM1)及び前記第2電圧(VM2)を、少なくとも20ビットの有効分解能で検出することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記可変静電容量サブシステムに第2静電容量値(C2)を取らせることは、前記第1静電容量値(C1)の、前記第2静電容量値(C2)に対する割合(C1:C2)が、2:5と1:10との間(ただし両端を含む)で、前記可変静電容量サブシステムに第2静電容量値を取らせることを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのプロセッサによって、前記決定されたAC電圧(VAC)を、ユーザーインターフェイスを介して提示することを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムに第3静電容量値(C3)を取らせることと;
前記導電センサが前記絶縁導体に隣接して配置されると、少なくとも1つのプロセッサによって、前記可変静電容量サブシステムの両側の第3電圧(VM3)を検出することと;
少なくとも部分的に、前記検出された第1電圧(VM1)と、前記検出された第2電圧(VM2)と、前記検出された第3電圧(VM3)とに基づいて、少なくとも1つのプロセッサによって、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を検出することと、を更に含む、請求項19に記載の方法。 - 前記絶縁導体の前記AC電圧(VAC)を決定することは、式:VAC=C3VM3×[(VM2−VM1)/(C1VM1−C2VM2)]+VM3にしたがって、前記絶縁導体内の前記AC電圧(VAC)を決定することを含む、請求項25に記載の方法。
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