TWI400454B - 泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置 - Google Patents

Description

泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置

本發明的發明領域係有關於交流阻抗量測，尤其是有關於一種泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置。

在電子量測儀表應用領域中，電阻的量測通常是透過電阻錶來完成，絕大多數的電阻錶都是量測DC的電阻值，AC電阻量測的結果是阻抗，大小是包含DC的電阻與在AC環境下才會出現作用的容抗與感抗，一般量測阻抗時，都會面臨干擾而產生不準確結果，真正的生活環境中，存在許多大大小小的AC交流訊號，因此，阻抗的量測在許多實際應用中便越形重要，例如：含有敏感而精密的電子電路的儀器設備、廠房的接地系統、或自動化的電機機械生產系統中，便常常須要量測其局部或全部的AC阻抗。

真實環境中，阻抗來源為多重，而且常互相關聯，常有需要進行同步同時量測，一套優良的量測裝置便應提供多重輸入選擇之能力，也應提供輸入容量數目的彈性空間。阻抗量測之後的資料儲存也應以自動方式記錄，應避免人工記錄以排除錯誤或不實之內容，如量測裝置是以密集方式量測多重輸入，資料量將可能極大，因此，無限儲存容量的設計，在實際應用場合中，也是一項眾望所歸的選擇。

一般傳統量測儀器都附有硬體輸入裝置，做為輸入基本操控參數的工具，可是由於管理不易與多數使用環境中進出人員的不易掌控性，導致量測儀的安全性極為薄弱，因此，安全 加固也早已成為多數用戶對阻抗量測裝置的期望特點，加強傳統硬體輸入裝置的控管是一種常見的行政方法，但效果有限，以技術方法突破，可以獲得較大功效，直接取消硬體輸入裝置而改以軟體為基礎的〝虛擬〞主控台是一種可以達到極高安全加固效果的技術。

本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本發明中提出一種泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，其應用一處理器以進行系統綜合運算控制；並利用可攜式大量資料儲存技術，提供使用者無限儲存容量的量測資料自動儲存空間。結合一個內建之多工控制輸入端口，有效擴張系統可量測的輸入源數目。結合以PC軟體為基礎的〝虛擬〞主控台設計方式，達到有效加固的系統安全性。室內與野外兩用。單機與LAN網路環境皆可用。

為達到上述目的本發明中提出一種泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，包含：一輸入選擇單元包含多個輸入線，每對線對系統而言，就是一個形成具有阻抗負載的輸入；一恆定信號源形成恆定電流源電路；一調適選擇方塊進行電路之頻率選擇，以改變恆定信號源中輸出之電流的頻率；一信號轉換與形成單元將來自輸入選擇單元信號形式阻抗轉換成電壓信號；一類比數位轉換單元將由信號轉換與形成單元所輸出的類比阻抗值的電壓信號轉換成數位資料以利後段的數位信號處理；一數據格式化與整合單元將匯排式信號轉成串式；一處理器單元接收來自用數據格式化與整合單元11的格式化信號以進行系統綜合運算控制；一多工輸入控制單 元；其一端連接到該處理器，另一端連接該輸入選擇單元；該多工輸入控制單元提供可外接的一輸入多工器與本系統握手指令與資料協調之埠口，此可外接多工器之輸出可以連接到本系統的任何個輸入，以使得本發明的系統依序量測多個標的物的阻抗；該處理器控制該多工輸入控制單元以選擇一項量測物件，並告知該輸入選擇單元正量測之物件為何；一記憶儲存管理單元7用於管理快取記憶與可攜式大量記憶裝置；使得資料可以攜帶到其他的資訊裝置中進行處理；當可攜式大量記憶裝置放滿資料時，使用者可以抽換新的空白記憶裝置。

茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。

請參考圖一，本發明的泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置的結構包含下列元件。

一輸入選擇單元1具有n條輸入線，分成n/2對，每對2條線。每對線對系統而言就是一個形成具有阻抗負載的輸入。用戶可以在n/2對線中選取任何一對連接至一個N至1多工器的輸出及其參考信號線。輸入選擇可由處理單元掃瞄操控輪流選取，或設定成手動選取。

一恆定信號源2：形成一個正弦波恆定電流源電路。依據阻抗量測範圍輸出適當頻率的電流。該阻抗量測範圍的選取是由本裝置的中央處理單元自動判斷，必須與所欲量測之標的物相符。

一調適選擇方塊4：進行電路之頻率選擇，以改變恆定信號源2中輸出之電流的頻率。用戶可調選最佳電路頻率(1K-2K Hz)，以得到在可能的不同工作環境下的最低雜訊干擾。

一信號轉換與形成單元3：其功能為將來自輸入選擇單元1信號形式阻抗轉換成電壓信號。將輸入選擇單元1所提供的輸入阻抗的負載(loading)納入量測電路進行計算。該信號轉換與形成單元3也對信號做濾波、放大的處理。

一類比數位轉換單元5：將由信號轉換與形成單元3所輸出的類比阻抗值的電壓信號轉換成數位資料以利後段的數位信號處理。

一數據格式化與整合單元11：暫存資料信號並格式化。將匯流排式信號轉成串式以便處理單元進一步處理。

本發明中該類比數位轉換單元5與該數據格式化與整合單元11可以整合在一單元中。

一處理器單元6：接收來自用數據格式化與整合單元11的格式化信號以進行系統綜合運算控制；無限儲存記憶管理；支援〝虛擬〞主控台與多工器端口通訊指令。其可以是一個特殊應用處理器單元(Application-Specific Central Processing Block)，接收來自數據格式化及整合單元11的格式化數據，再將該數據做各種不同的處理，包含，全系統之操作控制，數據儲存之記憶體管理，對遠端console之支援控制指令，及控制外部多工器。

一記憶儲存管理單元7：管理快取記憶與可攜式(portable) 大量記憶裝置(如：PC上的MMD裝置)。為各種不同型式的記憶體，如：插入式的記憶體，使得資料可以攜帶到其他的資訊裝置中進行處理。本發明的記憶儲存管理單元7，當可攜式大量記憶裝置放滿資料時，使用者可以抽換新的空白記憶裝置，達到無限儲存容量的效果。

一顯示單元8連結到該處理器單元6，以顯示該處理器單元6相關的數據或使用者輸入的相關數據與結果。其可以是LCD/LED之顯示幕，以顯示系統的運作狀態，以及當場量測的數據與已被儲存的量測結果。

一初級通訊單元9與處理器單元6連結。該初級通訊單元9提供介面至PC，利用在用戶PC上之軟體做為系統附屬輸入主控台。輸入系統控制參數與報表製作。利用這種方式，系統不提供當場的硬體輸入裝置，以避免未授權人員不當使用，進而加固系統的安全性與控制性。

一多工輸入控制單元10：其一端連接到該處理器6，另一端連接一外接之多工器。該多工輸入控制單元10提供可外接的一輸入多工器做為本系統握手指令與資料協調之埠口。此可外接多工器之輸出可以連接到本系統的任何一個輸入。該多工輸入控制單元10可以使得本發明的系統得以依序量測多個標的物的阻抗。該處理器6控制該多工輸入控制單元10以選擇一項量測物件，並告知該輸入選擇單元1正量測之物件為何，以使得該輸入選擇單元1配合該多工輸入控制單元10對處理器6所指示量測的物件量測其阻抗值。當此一物件的阻抗值已量測後即進行下一物件的量測，如此依序進行，直到所有的物件均量測完為止。所量測的結果也依序記錄到記憶體中， 並記錄處理器所給予的標示。因此使用者可以同時量測多個標的物件的阻抗值，並記錄其結果。

一第二級通訊單元12連接該初級通訊單元9：該第二級通訊單元12提供可在LAN環境下通訊的電路介面。

一LAN/網路介面單元13連接該第二級通訊單元12。該LAN/網路介面單元13提供介面連接到遠端PC，利用用戶在PC上執行之軟體，做為本系統之遠端輸入主控台。輸入本系統之控制參數並可製作報表。利用這種方式，本系統不提供當場的硬體輸入裝置，以避免本系統被現場不適當授權人員的不當干擾，進而加強本系統整體的安全性與控制性。該LAN/網路介面單元，用於連接遠端的主控台(console)如個人電腦時，使用該個人電腦作為以使用者為基準的console station，以做為設定及報告裝置。提供遠端設定輸入裝置，用於該裝置的加強安全控制。

一AC電源供應單元14提供全系統在室內使用時之電源。

一DC電源供應單元15提供全系統野外使用時之電源。

下文茲舉一應用例說明本發明之使用方式。首先將m個待測物件安裝在輸入選擇單元1中，每個待測物使用2條線，分別接至待測物的輸入點與輸出點，共使用2m條輸入線，各物件與對應的輸入線形成導電迴路相接(步驟100)。另外選擇m個待測物件中之任何一個，將之連接至外接之多工器之資料輸出端口與多工器之共同迴路參考點，透過PC〝虛擬〞主控台將多工器之資料輸出端口所連接之輸入選擇單元1之輸入位置與 多工器之總輸入線數k告知處理器單元6，以便與多工輸入控制單元10進行正確得控制信號交握互聯。該多工輸入控制單元10也連接到處理器單元6(步驟101)。該處理器單元6排序各個待測物件(共有m+k-1)的操作順序，以令該輸入選擇單元1依據該排序選取待測物以便進行量測(步驟102)。然後進入量測程序。首先使用者經由調適選擇方塊4進行電路之頻率選擇(步驟103)。藉由改變恆定信號源2中輸出之電流的頻率以得到在可能的不同工作環境下的最低雜訊干擾之可靠的量測結果。恆定信號源2依據調適選擇方塊4的調整結果，形成一個正弦波恆定電流源，並在處理器單元6的控制下選取合適之阻抗量測範圍(步驟104)。隨後處理器單元6指示輸入選擇單元1開始依序進行量測所選位置之輸入(步驟105)。對第一個待測物件量測其阻抗。該輸入選擇單元1所選定之待測物所提供之迴路負載在該信號轉換與形成單元3中加以量測與處理，以將信號形式阻抗轉換成電壓信號(步驟106)。由信號轉換與形成單元3所輸出的類比阻抗值的電壓信號被傳送到該類比數位轉換單元5以轉換成數位資料，便利後段的數位信號處理(步驟107)。由類比數位轉換單元5所輸出的數位信號被傳送到該數據格式化與整合單元11以將資料信號格式化將匯排式信號轉成串式以便處理單元進一步處理(步驟108)。格式化後的信號被傳送到該處理器單元6以進行系統綜合運算控制(步驟109)。由處理器6所計算得到的結果被儲存到記憶儲存管理單元7中(步驟110)。其包含快取記憶與可攜式(portable)大量記憶裝置(如：PC上的MMD裝置)組成。或為各種不同型式的記憶體，如：插入式的記憶體，使得資料可以攜帶到其他的資訊裝置中進行處理。當可攜式大量記憶裝置放滿資料時，使用者可以抽換新的空白記憶裝置，達到無限儲存容量的效果。並由顯示單元8顯示相關的結果(步 驟111)。使用者如需要可透過初級通訊單元9連接到一個人電腦(步驟112)，或者是由該第二級通訊單元12進入該LAN/網路介面單元13以連接遠端PC(步驟113)，輸入新的控制參數或讀取裝置的運作狀況資訊。

本發明之特點為，可透過可調適頻率的信號技術，可以避免環境中的干擾雜訊，精確的量測任何電子電路、匯接連接線、或電機機械系統的交流阻抗。利用可攜式大量資料儲存技術，提供使用者無限儲存容量的量測資料自動儲存空間。結合一個內建之多工控制輸入端口，有效擴張系統可量測的輸入源數目。結合以PC軟體為基礎的〝虛擬〞主控台設計方式，達到有效加固的系統安全性。室內與野外兩用。單機與LAN網路環境皆可用。

綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧輸入選擇單元

2‧‧‧恆定信號源

3‧‧‧信號條件及形成單元

4‧‧‧調適選擇方塊

5‧‧‧類比數位轉換器

6‧‧‧處理器單元

7‧‧‧記憶體儲存及管理單元

8‧‧‧顯示單元

9‧‧‧初級通訊單元

10‧‧‧多工輸入控制埠

11‧‧‧數據格式化與整合單元

12‧‧‧第二級通訊單元

13‧‧‧LAN/網路介面單元

14‧‧‧AC電源供應單元

15‧‧‧DC電源供應單元

圖一顯示本發明之系統方塊圖。

圖二示本發明的操作流程。

1‧‧‧輸入選擇單元

2‧‧‧恆定信號源

3‧‧‧信號條件及形成單元

4‧‧‧調適選擇方塊

5‧‧‧類比數位轉換器

6‧‧‧處理器單元

7‧‧‧記憶體儲存及管理單元

8‧‧‧顯示單元

9‧‧‧初級通訊單元

10‧‧‧多工輸入控制埠

11‧‧‧數據格式化與整合單元

12‧‧‧第二級通訊單元

13‧‧‧LAN/網路介面單元

14‧‧‧AC電源供應單元

15‧‧‧DC電源供應單元

Claims (10)

1. 一種泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，包含：一輸入選擇單元包含多對輸入線，每對線對系統而言就是一個形成具有阻抗負載的輸入；一恆定信號源形成恆定電流源電路；一調適選擇方塊進行電路之頻率選擇，以改變恆定信號源中輸出之電流的頻率；一信號轉換與形成單元將來自輸入選擇單元信號形式阻抗轉換成電壓信號；一類比數位轉換單元將由信號轉換與形成單元所輸出的類比阻抗值的電壓信號轉換成數位資料以利後段的數位信號處理；一數據格式化與整合單元將匯排式信號轉成串式；一處理器單元接收來自用數據格式化與整合單元的格式化信號以進行系統綜合運算控制；一多工輸入控制單元；其一端連接到該處理器單元，另一端連接一外接之多工器；該多工輸入控制單元提供可外接的一輸入多工器與本系統握手指令與資料協調之埠口，此可外接多工器之輸出可以連接到本系統的任何一個輸入，以使得本發明的系統依序量測多個標的物的阻抗；該處理器單元控制該多工輸入控制單元以選擇一項量測物件，並告知該輸入選擇單元 正量測之物件為何。
2. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一記憶儲存管理單元用於管理快取記憶與可攜式大量記憶裝置；使得資料可以攜帶到其他的資訊裝置中進行處理；當可攜式大量記憶裝置放滿資料時，使用者可以抽換新的空白記憶裝置。
3. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一顯示單元連結到該處理器單元以顯示該處理器單元相關的數據或使用者輸入的相關數據與結果。
4. 如申請專利範圍第3項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，其中該顯示單元為LCD或LED顯示幕。
5. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一初級通訊單元與該處理器單元連結提供介面至PC。
6. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一第二級通訊單元提供可在LAN環境下通訊的電路介面；一LAN/網路介面單元連接該第二級通訊單元；該LAN/ 網路介面單元提供介面連接到遠端PC。
7. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一AC電源供應單元提供全系統在室內使用時之電源。
8. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，尚包含：一DC電源供應單元提供全系統野外使用時之電源。
9. 如申請專利範圍第1項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，其中該信號轉換與形成單元對信號做濾波、放大的處理。
10. 如申請專利範圍第5項之泛用式安全加固型無限儲存交流阻抗量測登錄裝置，其中該初級通訊單元提供介面至PC，利用在用戶PC上之軟體做為系統附屬輸入主控台；輸入系統控制參數與報表製作；利用這種方式，系統不提供當場的硬體輸入裝置，以避免未授權人員不當使用，進而加固系統的安全性與控制性。