TWI553324B - 仿真高頻電子記錄的系統與方法 - Google Patents

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TWI553324B
TWI553324B TW101135314A TW101135314A TWI553324B TW I553324 B TWI553324 B TW I553324B TW 101135314 A TW101135314 A TW 101135314A TW 101135314 A TW101135314 A TW 101135314A TW I553324 B TWI553324 B TW I553324B
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卡契克 尤基史瓦藍
查爾斯 朱利安歐尼爾
傑弗瑞 蓋伯
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貝爾金國際公司
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Description

仿真高頻電子記錄的系統與方法
相關申請的交叉引用，本發明要求於2011年9月26日提交的美國臨時專利申請序號61/539,427以及於2011年12月21日提交的美國臨時專利申請序號61/578,638的權益。美國臨時專利申請序號61/539,427以及61/578,638藉由引用結合在此。
本發明總體上涉及電氣裝置，並且更具體而言涉及模擬高頻電氣信號的系統和方法。
許多當前的用於對電氣設施啟動進行檢測並且分類的方法使用分散式模型，其中每個電氣裝置具有一專用感測器，該專用感測器查找裝置的狀態變化(例如，裝置的開啟和關閉)。裝置水平傳感在概念上簡單明瞭，但要求耗時並且昂貴的安裝和維護。間接的傳感技術也已用在傳聲器、加速計、攝像機被放置在一結構的地方以檢測電氣設施活動。這種技術係有效的，但要求昂貴的安裝和維護並且還可能在家庭設置中引起隱私擔心。例如，一用於電氣事件檢測的技術設計藉由遍及整個生活空間分佈的傳聲器間接地偵聽開關和電動機的啟動。
因此，對能夠在家或其他結構中提提供該電力氣裝置的電氣狀態的詳細訊息但是配置相對不昂貴並且不要求專業的安裝的裝置或方法而言存在有益的需要或可能。
本發明係關於一電氣裝置，這種電氣裝置被配置為對在電力線上的高頻電氣噪音信號進行模擬。該電力線連接到一或多個插座上並且該電氣裝置被配置為連接到一或多個電氣設施上。該電氣裝置可以包括：(a)一監測模組，該監測模組被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用的來自該電力線的電力；(b)一發射器模組，該發射器模組被配置為生成一模擬的高頻電氣噪音信號，這個模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；(c)一第一電氣連接機構，該第一電氣連接機構被配置為連接到該一或多個插座中的第一插座上；以及(d)一第二連接機構，該第二連接機構被配置為連接到該一或多個電氣設施中的第一電氣設施上。
100‧‧‧信號模擬系統
110‧‧‧信號模擬裝置
111‧‧‧電氣連接機構
112‧‧‧電氣連接機構
113‧‧‧用戶輸入裝置
114‧‧‧用戶輸入裝置
120‧‧‧監測模組
121‧‧‧電流測量模組
122‧‧‧電壓測量模組
123‧‧‧功率計算模組
130‧‧‧發射器模組
140‧‧‧電使用檢測裝置
150‧‧‧電力線
151‧‧‧電氣插頭
155‧‧‧電氣設施
為方便該等實施方式的進一步描述，提供了如下附圖，其中：圖1根據第一實施方式展示了一信號模擬系統的框圖；圖2-7係圖1的信號模擬裝置的一模擬混合實施方式的示例性原理圖；圖8-13係圖1的信號模擬裝置使用一微控制器的實施方式的示例性原理圖；以及圖14展示了一使用電氣裝置模擬高頻電氣信號的方法的實施方式的流程圖。
為展示的簡化和清晰，附圖展示了總體的構造方式，並且眾所周知的特徵和技術的描述和細節可以略去以避免使本發明不必要地模糊。另外，附圖中的元素不必按照尺寸繪製。例如，附圖中的一些元素的尺寸相對於其他元素可以被放大以說明改善對本發明的實施方式的理解。在不同附圖中的相同參考數位表示相同的元素。
說明書和申請專利範圍中的術語“第一”、“第二”、“第三”、”第四”等等(如果有的話)用於在類似的元素之間區分，並且不必按照特別的序列或時間順序描述。應理解這樣使用的術語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實施方式例如能夠按不同於描述的那些或在此以其他方式描述的順序工作。此外，術語“包括”和“具有”以及其任何變化形式旨在覆蓋非排他性的包括，以便包括一系列元素的程式、方法、系統、物件、器件、或裝置不必限制於那些元素，而是可以包括未清楚地列出或這樣的程式、方法、系統、專案、器件、或裝置固有的其他元素。
說明書和申請專利範圍中的術語“左”、“右”、“前”、“後”、“頂部”、“底部”、“上”、“下”等等(如果有的話)用於描述的目的而不必描述永久的相對位置。應理解這樣使用的術語在合適的情況下是可互換的以便在此描述的實施方式例如能夠在不同於描述的那些或在此以其他方式描述的其他方向工作。
術語“連接”等等應廣泛理解並指代電氣地、機械地和/或以其他方式將兩個或多個元素或信號連接。兩個或多個電氣元件可以電氣連接但不可以機械地或以其他方式連接；兩個或多個機械元件可以機械連接但不可以電氣地或以其他方式連接；兩個或多個電氣元 件可以機械連接但不可以電氣地或以其他方式連接。連接可以是持續任何時間長度，例如永久或半永久或僅片刻。
“電氣連接”等等應廣泛理解並且包括涉及任何電氣信號的連接，無論電氣信號、數據信號、和/或電氣信號的其他類型或組合。“機械連接”等等應廣泛理解並且包括全部類型的機械連接。
在詞語“連結”等等附近缺少詞語“可移除地”、“可移除的”等等不意味著有問題的連接等等是或不是可移除的。
實施方式示例的詳細說明
一些實施方式教示了一被配置為對在電力線上的高頻電氣噪音信號進行模擬的電氣裝置。該電力線連接到一或多個插座並且該電氣裝置被配置為連接一或多個電氣設施上。該電氣裝置可以包括：(a)一監測模組，該監測模組被配置為來自該電力線的電力由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施檢測使用；(b)一發射器模組，該發射器模組被配置為生成一模擬的噪音，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；(c)一第一電氣連接機構，該第一電氣連接機構被配置為連接到該一或多個插座中的第一插座；以及(d)一第二連接機構，該第二連接機構被配置為連接到該一或多個電氣設施中的第一電氣設施。該發射器模組進一步被配置為在該監測模組檢測到由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用該電力時生成該模擬的高頻電氣噪音信號。該發射器模組進一步被配置為向該第一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號。該第一電氣連接機構進一步被配置為將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在 該電力線上。該第一電氣連接機構被配置為接收來自該一或多個插座中的第一插座的該電力並且該第二連接機構被配置為向該一或多個電氣設施中的第一電氣設施提供該電力。
進一步的實施方式教示了使用一第一電氣裝置對高頻電氣信號進行模擬的方法。該第一電氣裝置連接到一電力線和一第一電氣設施。該方法可以包括：在一第一電氣連接機構處接收來該電力線的電力，從該電力線所接收的該電力與該第一電氣設施使用的電力的量值對應；監測由該第一電氣設施使用來自該電力線的電力；生成一模擬的高頻電氣噪音信號，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；以及將該模擬的高頻電氣噪音信號發射至該電力線。
更進一步的實施方式教示了一被配置為測量由連接到一根電力線的一或多個電氣設施所使用的電力的系統。該電力線連接到一或多個插座。該系統可以包括：(a)一第一電氣裝置，該第一電氣裝置被配置為對一根電力線上的高頻電氣噪音信號進行模擬，該電氣裝置被配置為連接到一或多個電氣設施，該電氣裝置可以具有：(1)一監測模組，該監測模組被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用來自該電力線的電力；(2)一發射器模組，該發射器模組被配置為生成一模擬的高頻電氣噪音信號，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；(3)一第一電氣連接機構，該第一電氣連接機構被配置為連接到該一或多個插座中的第一插座；以及(4)一第二連接機構，該第二連接機構被配置為連接到該一或多個電氣設施中的第一電氣設施；以及(b)一電使用檢測裝置，該電使用檢測裝置被配置為監測該電力線上傳輸的一般性電氣 噪音。該監測模組進一步被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施使用的電力的量值。該發射器模組進一步被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號，其頻率取決於由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施使用的電力的量值。當該監測模組檢測到由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用該電力時，該發射器模組進一步被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號。該發射器模組進一步被配置為向該第一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號。該第一電氣連接機構進一步被配置為將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在該電力線上。該第一電氣連接機構被配置為接收來自該一或多個插座中的第一插座的電力並且該第二電氣連接機構被配置為向該一或多個電氣設施中的第一電氣設施提供該電力。
電力線上的電力可以包括電氣噪音。電氣連接到電力線的電氣裝置的工作會引起在電力線上出現的電氣噪音。這種類型的電氣噪音被稱為傳導的電磁干擾(EMI)。EMI可以分成兩種類型：瞬態噪音和連續噪音。在一些實施方式中，當電氣裝置開啟時發生的連續的或瞬態的電氣噪音與幾個交流電電週期後的電氣噪音的形狀係不相同的(例如，在美國交流電電週期係一秒的1/60)。例如，小型螢光燈泡(CFL)的電氣噪音對於幾個交流電電週期而言具有同一個形狀，而當該CFL升溫並且在CFL升溫後，電氣噪音的形狀變化至第二種形狀。在另一實例中，DC(直流電)電動機具有連續噪音，但是DC電動機的連續噪音僅僅能夠持續數微秒但是而當DC電動機運行可以重複每個交流電電週期。以下描述的電氣事件檢測裝置可以對所有類型的電氣噪音進行檢測。
瞬態噪音以短持續時間為特徵，可以在持續時間內(通常10納秒至幾毫微秒)觀察瞬態噪音。另一方面，在一些實例中只要該電氣裝置運行，可以觀察到實質性地連續噪音。在許多實施方式中，如在本文中使用，“連續噪音”可以指重複的、連續的、不中斷的、或反復的噪音。在同一個或不同的實施方式中，如果噪音的圖案在每個交流電週期重複(或如果當電氣裝置係在運行中時不間斷地對電氣噪音信號進行觀察)，噪音可以是連續的。如果噪音中發生了交流電週期中斷，則噪音仍然可以被認為是連續的噪音。
在許多實例中，在大於一交流電電週期的持續時間內可以在電力線上識別連續電氣噪音。在另一實例中，在小於一交流電週期的持續時間內可以識別連續的電氣噪音但是電氣信號在三個或更多個交流電電週期中重複。在另一實例中，在大於大約10毫秒的持續時間內可以在電力線上識別的連續電氣噪音可以是電氣信號。在另一實例中，在大於大約50毫秒的持續時間內可以在電力線上識別的連續電氣噪音可以是電氣信號。仍在另一實例中，在大於大約1秒的持續時間內可以在電力線上識別的連續電氣噪音可以是電氣信號。在還另一實例中，在大於大約10秒的持續時間內可以在電力線上識別的連續電氣噪音可以是電氣信號。
瞬態噪音和連續噪音都可以集中在一狹窄的頻帶之內或擴展到一更寬的頻寬之上(例如，寬頻噪音)。CFL係一生成連續噪音的電氣裝置的例子，由於同電力線基礎設施電氣連接，連續噪音在電力線上傳導。因為一結構的配電系統在該結構的斷路器面板上並聯互連，所以傳導的EMI在整個結構的電線基礎設施中從一給定的電氣裝置廣泛地傳播。
連續噪音通常係電氣裝置的運行和內部電子裝置固有的特性。由於這種類型的電氣裝置的電動機套管的電氣接觸的連續形成和斷開，像研磨機這種電氣設施發射同步於AC(交流電)功率的頻率(在美國是60 Hz)和其諧波(120 Hz、180 Hz等等)的電氣噪音。
開關模式電源(SMPS)係一電力供應單元，該電力供應單元結合一開關式調節器以提供使用SMPS的電氣裝置所要求的輸出電壓。SMPS的功能係提供一調節的輸出電壓，該輸出電壓的水平通常不同於從電力基礎設施接收的輸入電壓。由於同傳統的電源相比，使用SMPS的電氣裝置具有更高的效率、更小的尺寸、以及更低的成本，這種電氣裝置已變得越來越流行。另外，製造廠商越來越多地在他們的產品中採用SMPS以滿足最小的能量效率要求(例如，美國能源部的能量星計畫)。例如，大多數個人電腦連同螢光照明現在使用SMPS。在十多年之前，由於SMPS技術尚未成熟和低成本單片SMPS實現方式的缺乏，大多數消費電子裝置沒有採用SMPS。
現代的基於SMPS的電氣裝置生成與其電源的內部振盪器同步的噪音。另外，與傳統的線性功率調節器相反，SMPS不將額外的功率作為熱量耗散，而是在電感器中存儲能量並且根據需要將從電力線存入的能量切換輸出到負載，並因此浪費的能量少於傳統的電源。SMPS較小的尺寸和效率的關鍵係其使用功率電晶體以在高頻率下切換存儲的電能，也被稱為開關頻率。開關頻率通常遠高於60 Hz的AC線路頻率(在美國)，因為在更高的頻率，所需的電感器或變壓器要小得多。一典型的SMPS運行在幾十到幾百千赫(kHz)。開關波形可以被調整以匹配SMPS正在對其供電的電氣裝置的功率要求。 例如，CFL的電力採用SMPS生成給CFL供電所必須的高電壓。該切換動作(這係SMPS的工作原理的基礎)會生成大量的以該開關頻率為中心的EMI。
在一些實例中，方法和系統可以檢測到包含開關模式電源的電氣設施所生成的噪音。然而，家庭或其他結構中的一定比例的電氣設施不包含開關模式電源並且因此不發出任何連續的高頻率信號，該等高頻率信號可以由一或多種SMPS方法檢測。
在此描述的實施方式可以藉由使用非常低的成本的硬體平臺(可以附裝在任何給定的設施的AC插座(插頭)處)來減輕這個問題。該裝置可以藉由對開關模式電源所發射的那些信號進行模擬使一高頻信號洩漏到AC線路上。一實施方式中可以隨著該裝置連接到其上的設施的電力或負載電流而用一預定的比率改變所洩漏的頻率。這個過程可以允許在電力線上測量EMI(電磁干擾)的裝置確定由該裝置連接到其上的特定設施所使用的功率或電流的量值。此外，該裝置可用作一種以對無接觸的電流感測器進行校準的機制。
這種信號增強的方法不與普遍可用的測量功率或電流的裝置混淆並且使用雙向通信(如使用例如Zigbee或X2標準的通信)以向顯示器或計算裝置發送此資訊。與該等通信裝置不同，在此描述的裝置不是一通信裝置並且不發送任何比特的資訊。相反，該裝置僅僅增強與其連接的設施的噪音信號。這種增強使用涉及經由連續噪音(EMI)進行分散的技術來幫助分散。
在一些實施方式中，其中，當連接到設施的AC插座時，一信號模擬裝置洩漏一高頻信號到AC線路上(例如，10 kHz至2 MHz的頻率音頻)。高頻率信號不包括通信方案，並嚴格地呈現以對在開 關模式電源內生成的信號進行模擬，用於協助利用高頻連續噪音的任何分散方法。
在一些實例中，所生成的音頻具有固定的頻率，並且當其連接的設施牽引超出了一定的電力量值時該音頻呈現，並且當所牽引的電力低於這個閥值時，該音頻不出現。所生成的音頻在頻率上可以隨電氣設施所牽引的電流量值或功率量值成正比而變化。該信號模擬裝置可以與一非接觸式電流感測器一起使用，用於對感測器進行校準。該信號模擬裝置還可以與利用開關模式電源的EMI和高頻連續噪音來分散房屋擁有者的能量帳單的技術一起使用。
轉至附圖，圖1根據第一實施方式示出了一信號模擬系統100的框圖。信號模擬系統100僅是示例性的並且不限於在此所展示的實施方式。信號模擬系統100可應用於未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方式或實例中。
在一些實施方式中，信號模擬系統100可以包括：(a)信號模擬裝置110；以及(b)電使用檢測裝置。在一些實例中，信號模擬裝置110可以是被配置為對電力線上的高頻電氣噪音信號進行模擬的電氣裝置。信號模擬裝置110可以包括：(a)監測模組120；(b)連接到監測模組120上的發射器模組130；(c)被配置為連接到電氣插頭151的電氣連接機構111；(d)被配置為連接到電氣設施155的電氣連接機構112；(e)用戶輸入裝置113；以及(f)用戶輸入裝置114。
監測模組120被配置為監測由電氣設施155使用來自該電力線150的電力。監測模組120進一步被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施155所使用的電力的量值。在一些實例中，監測模組120可以是混合信號處理器。
監測模組120可以包括：(a)被配置為測量電氣設施155兩端的電壓的電壓測量模組122；(b)被配置為測量電氣設施155所使用的電流的電流測量模組121；以及(c)一功率計算模組123，該功率計算模組被配置為接收來自電壓測量模組122的電壓以及來自電流測量模組121的電流並且進一步被配置為確定被該電氣設施155所使用的電力的量值。功率計算模組123可以進一步被配置為確定在二個或更多預定的時間間隔所使用的電力的量值。即，功率計算模組123可以重新計算在預定的時間間隔(例如10 ms(毫秒)、100 ms、500 ms)處電氣設施155所使用的電力。
發射器模組130可以被配置為生成一模擬的高頻電氣噪音信號。該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬。
當監測模組120檢測到由電氣設施155使用該電力時，發射器模組130可以進一步被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號。發射器模組130進一步被配置為向電氣連接機構111提供該模擬的高頻電氣噪音信號。該電氣連接機構111進一步被配置為經由電氣插頭151將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在電力線150上。
在一些實例中，由發射器模組130所生成的頻率可以主要在300 kHz(千赫茲)與2 MHz(兆赫)之間。這個範圍可以使用是因為家庭中的大多數現有裝置生成的開關頻率在10 kHz與300 kHz之間，並且如果不與家庭中的現有開關電源的感測相干擾，那麼這種裝置就是有用的。此外，標準電力線通信裝置通常在超出2 MHz的頻率情況下工作，因此對於信號模擬系統100在2 MHz以下工作將會是非常有用的。在300 kHz與2 MHz之間的頻帶可以細分成兩個或更多 個通道。在許多實例中，每個信號模擬裝置可以從一預設的通道表中選擇一通道。
當監測模組120檢測到由155使用超過一預定閥值(例如1瓦特、10瓦特、以及100瓦特)的電力時，發射器模組130可以進一步被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號。發射器模組130可以進一步被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號，其頻率取決於電氣設施155所使用的電力的量值。在一些實例中，發射器模組130可以包括：(a)一模擬濾波器電路；以及(b)一被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號的信號生成模組。
在不同的實施方式中，當電氣設施155不提用電力時，發射器模組130被配置為不發射該模擬的高頻電氣噪音信號。
信號模擬系統100被配置為經由電氣連接機構111接收來自電氣插頭151的電力並且經由電氣連接機構112向電氣設施155提供電力。
可以將用戶輸入裝置113連接到發射器模組130並且將其配置為允許信號模擬裝置110的用戶來限定該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率的頻率範圍。
可以將用戶輸入裝置114連接到發射器模組130並且將其配置為允許用戶來選擇該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率是否是一固定頻率或該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率是否取決於由電氣設施155所使用的電力的量值。即，發射器模組130可以被配置為工作在CW(連續波)模式或可變頻率模式。CW模式對固定頻率開關模式電源的行為進行模擬，該開關模式電源發射固定頻率音頻到AC 線上並且當所牽引的負載電流大於某個預設閥值時關閉或開啟該音頻。
可變頻率模式發射頻率，該頻率被設計成在預定的頻道頻寬內變化並且與設施所消耗的電流或功率的量值成比例。信號模擬裝置110的用戶可以使用用戶輸入裝置114確定發射器模組130是否將以連續波或可變頻率模組發射信號。
通道的寬度可以由EMI感測器所希望的功率測量解析度、電使用檢測裝置140的解析度頻寬以及所希望的通道數量來確定。例如，如果電使用檢測裝置140具有2 MSPS(兆抽樣數每秒)的取樣速率並且使用8192點FFT(快速傅裡葉變換)，該解析度頻寬係244 Hz(赫茲)。如果所希望的功率測量解析度係10瓦(W)特並且典型的插座被額定在最大120V(伏特)和15 A(安培)(1800 W)，這個解析度要求180個階躍用於43.92 kHz的通道寬度。因此，這個選擇將導致在300 kHz與1 MHz之間的15個通道以及在300 kHz與2 MHz之間的38個通道。
電使用檢測裝置140被配置為監測電力線上傳輸的一般性電氣噪音。於2010年9月28日頒發給派特爾(Patel)等人的PCT申請號PCT/US11/33992以及於2012年2月提交的頒發給Yogeeswaran等人的名稱為“在電氣網路上用於數據壓縮的系統和方法以及用於負載分散的特徵提取(Systems And Methods For Data Compression And Feature Extraction For The Purpose Of Disaggregating Loads On An Electrical Network)”描述了電使用噪音檢測系統，並且其二者藉由引用以其全文結合在此。
在相同或不同的實施方式中，使用一峰值跟蹤演算法對每個峰值的軌跡進行跟蹤。可以將頻率對時間的軌跡與裝置的預設轉換因數dP/df(這與頻率變化對功率變化比相反)相乘以給出與裝置附裝到其上的設施的功率對時間圖。
此外，可以藉由在該結構的每個相位上開啟一已知的負載並且然後使用已知的功率量值等量的生成一校準因數來校準電使用檢測裝置140。信號模擬裝置110可以用來代替校準器。當信號模擬裝置110連接到其上的電氣設施在正常使用中打開/關閉時，將使用EMI檢測方法來計算測量功率並且這可以用作校準因數。
圖2-7係用於信號模擬裝置110的一模擬混合實施方式的示例性原理圖。本實施方式使用旋轉的開關來選擇通道。圖2-7的實施方式還使用一有源整流電路與分流電阻一起來測量電流。使用一V至F晶片(在本實施方式中該晶片係由麻塞諸塞州的諾伍德Analog Device,Inc.製造的AD7740)生成該頻率。將該晶片的輸出供給至所設計的帶通濾波器以對電力線的60 Hz進行衰減了多於100 dB(分貝)並且還對V至F晶片所生成的頻率的諧波進行衰減。
圖8-13係用於使用微控制器的信號模擬裝置110的一實施方式的示例性原理圖。即，圖8-13教示了一示例性實施方式，該實施方式使用帶有內置ADC(模數轉換器)模組的微控制器以對電壓和電流信號(使用分流電阻感測該電流)進行採樣。在該微控制器中，使用傅裡葉變換將來自ADC模組的樣本進行處理並且對用於AC線頻率和其諧波的對應的頻率分量進行提取並且可以使用以下方程計算該功率： 其中Vk係在諧波k處的電壓幅值，Ik係在諧波k處的電流幅值，係在諧波k處的電壓相位差，係在諧波k處的電流相位差。在另一實例中，可以藉由實現電壓與功率的逐點相乘來計算電力。
在某些實例中，在該裝置上存在兩個按鈕，可以按壓該按鈕以相應地增加或減少通道。在相同或不同的實例中，該裝置可以自動地增加或減少通道。在本實施方式中，使用一直接數位式合成器(DDS)生成頻率並且該SPI(串列週邊介面)匯流排用於對DDS中的頻率進行程式設計。基於所選擇的通道和所感測的功率量值，該微控制器選取適當的頻率並且將其發送至DDS。
在一些實施方式中，計算該功率的採集時間係一預定時間(例如100 ms)。基於該功率，對頻率進行設置並且該頻率由DDS發射直到另一例如100 ms已經過去並且對一新的功率讀數進行計算。如果測量功率降到一預設閾值以下，關閉頻率發生的DDS被禁用。
在一些實施方式中，一設施的存在或移除係由固定頻率的增加和移除嚴格地確定的。為了與該等類型的分散技術一起使用，將該裝置設置成固定頻率模式。
圖14展示了對高頻電氣信號進行模擬的方法1400的實施方式的流程圖。方法1400僅是示例性並不限於在此所展示的實施方式。方法1400可以應用在未在此具體描繪或描述的許多不同的實施方式或實例中。在一些實施方式中，能夠以所展示的循序執行方法1400的活動、程式、和/或流程。在其它實施方式中，能夠以任何合 適的循序執行方法1400的活動、程式、和/或流程。也在其它實施方式中，可以組合或跳過方法1400中的活動、程式、和/或過程中的一或多個。
參見圖14，方法1400包括接收一高頻電氣噪音信號的指示的活動1470。在一些實例中，用戶輸入裝置114(圖1)可以從用戶接收這種高頻電氣噪音信號的指示。在一些實例中，如果用戶想要使用連續波模式或可變頻率模式，用戶可以指示。
圖14中的方法1400繼續從第一電氣裝置的用戶接收該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率的頻率範圍的指示的活動1471。在一些實例中，用戶輸入裝置113(圖1)可以接收一要使用的頻率範圍的指示。
隨後，圖14的方法1400包括將該信號模擬裝置連接到電力線的活動1472。在一些實例中，可以將電氣連接機構111(圖1)連接到電氣插頭151(圖1)以將信號模擬裝置110(圖1)連接到電力線150(圖1)。在許多實施方式中，電氣連接機構111(圖1)可以是公電氣插頭。
隨後，圖14的方法1400包括將信號模擬裝置連接到第一電氣設施的活動1473。在一些實例中，可以將電氣連接機構112(圖1)連接到電氣設施155(圖1)。在許多實施方式中，電氣連接機構112(圖1)可以是母電氣插頭並且電氣設施155(圖1)可以包括一公電氣插頭。
在圖14中方法1400繼續在電氣連接機構處從電力線接收電力的活動1474。在一些實例中，從電力線接收的電力與由電氣設施155(圖1)使用的電力的量值對應。
隨後，圖14的方法1400包括監測第一電氣設施使用來自電力線的電力的活動1475。在一些實例中，監測模組120(圖1)可以用於監測電力的使用。
隨後，圖14的方法1400包括向第一電氣設施提提供電力的活動1476。在一些實例中，信號模擬裝置110(圖1)可以從電力線150(圖1)接收電力並且向電氣設施155提提供電力(圖1)。
在圖14中方法1400繼續生成一模擬的高頻電氣噪音信號的活動1477。在一些實例中，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬。在相同或不同實施方式中，發射器模組130(圖1)可以生成該模擬的高頻電氣噪音信號。
在一些實例中，生成該模擬的高頻電氣噪音信號可以包括生成其頻率取決於第一電氣設施所使用的電力的量值的模擬的高頻電氣噪音信號。在其他實例中，生成該模擬的高頻電氣噪音信號包括生成其頻率取決於第一電氣設施所使用的電力的量值的模擬的高頻電氣噪音信號。依然在其他實例中，生成該模擬的高頻電氣噪音信號包括生成具有固定頻率的模擬的高頻電氣噪音信號。
隨後，圖14的方法1400包括將該模擬的高頻電氣噪音信號發射至電力線上的活動1478。在一些實例中，發射器模組130可以發射該模擬的高頻電氣噪音信號。
在許多實例中，將該模擬的高頻電氣噪音信號發射至電力線可以包括向一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號並且使用電氣連接機構來將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在電力線上。
在圖14中方法1400繼續監測在電力線上傳輸的一般性電氣噪音的活動1479。在一些實例中，電使用檢測裝置140可以監測在電力線上傳輸的一般性電氣噪音。
隨後，圖14的方法1400包括將該模擬的高頻電氣噪音信號與第一電氣設施的電力的使用相關聯的活動1480。在一些實例中，電使用檢測裝置140可以將該模擬的高頻電氣噪音信號與第一電氣設施的電力的使用相關聯。派特爾(Patel)等人美國申請號12/283,869和PCT申請。在一些實例中，電使用檢測裝置可以包括一第一模組以實現活動1479以及一第二模組以實現活動1480。
儘管已經參考具體的實施方式描述了本發明，但是應理解熟習該項技術者可以進行各種改變而不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明的實施方式的揭露旨在描述本發明的範圍而不在於限制。應注意本發明的範圍應該僅限於所附申請專利範圍所要求的內容。例如，對於熟習該項技術者而言，非常明顯的是活動1470-1480可以由許多不同的活動、步驟構成，並由許多不同模組以許多不同循序執行，可以對圖1的任何元素進行修改並且該等實施方式中的某些實施方式的前面討論沒有必要代表全部可能實施方式的完整描述。
在任何具體申請專利範圍中提及的全部元素係該特別申請專利範圍提及的實施方式所必要的。因此，一或多個所提及的元素的替代形式形成重構並且不必修復。另外，已經關於特定實施方式描述了益處、其他優點以及問題的解決方案。然而不能認為會促使任何好處、優點或問題解決方案發生或變得明顯的益處、優點、問題解決方案、以及任何元素或多個元素係任何或所有申請專利範圍的關鍵 的、要求的、或主要的特徵或元素，除非在此類申請專利範圍中陳述了這樣的益處、優點、解決方案或元素。
此外，藉由若實施方式和/或限制如下：在此所揭露的實施方式和限制不是在專用原則下而為大眾所專用：(1)未在申請專利範圍中清楚地提及；以及(2)是或在等效原則下是申請專利範圍中表達的元素和/或限制的潛在等效物。
100‧‧‧信號模擬系統
110‧‧‧信號模擬裝置
111‧‧‧電氣連接機構
112‧‧‧電氣連接機構
113‧‧‧用戶輸入裝置
114‧‧‧用戶輸入裝置
120‧‧‧監測模組
121‧‧‧電流測量模組
122‧‧‧電壓測量模組
123‧‧‧功率計算模組
130‧‧‧發射器模組
140‧‧‧電使用檢測裝置
150‧‧‧電力線
151‧‧‧電氣插頭
155‧‧‧電氣設施

Claims (20)

  1. 一種電氣裝置，其被配置為對一電力線上的一高頻電氣噪音信號進行模擬，該電力線連接到一或多個插座上，該電氣裝置被配置為連接到一或多個電氣設施上，該電氣裝置包括：一監測模組，其被配置為檢測來自該電力線的電力由該一或多個電氣設施中的一第一電氣設施使用；一發射器模組，其被配置為生成一模擬的高頻電氣噪音信號，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；一第一電氣連接機構，其被配置為連接到該一或多個插座中的第一插座上；以及一第二連接機構，其被配置為連接到該一或多個插座的該第一插座上，其中：該發射器模組進一步被配置為在該監測模組檢測到該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用電力時生成該模擬的高頻電氣噪音信號；該發射器模組進一步被配置為向該第一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號；該第一電氣連接機構進一步被配置為將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在該電力線上；該第一電氣連接機構被配置為接收來自該一或多個插座中的第一插座的電力；並且 該第二電氣連接機構被配置為向該一或多個電氣設施中的第一電氣設施提供該電力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電氣裝置，其中：該監測模組進一步被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施所使用的電力的量值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電氣裝置，其中：該發射器模組進一步被配置為生成其頻率取決於被該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施所使用的電力的量值的模擬的高頻電氣噪音信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電氣裝置，進一步包括：一第一用戶輸入裝置，其連接到該發射器模組上並且進一步被配置為允許該電氣裝置的用戶限定該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率的頻率範圍。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之電氣裝置，進一步包括：一第一用戶輸入裝置，其連接到該發射器模組上並且進一步被配置為允許用戶選擇是否該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率係一固定頻率或者是否該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率係取決於由該一或多個電氣設施的該第一電氣設施所使用的電力的量值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電氣裝置，其中：該發射器模組進一步被配置為在該監測模組藉由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施檢測到由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用的電力超出一預定的閾值時生成該模擬的高頻電氣噪音信號。
  7. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、或6項所述之電氣裝置，其中：該模擬的高頻電氣噪音信號具有在300千赫茲至2兆赫範圍內的頻率。
  8. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、或6項所述之電氣裝置，其中：該發射器模組被配置為在該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施不牽引該電力時不發射該模擬的高頻電氣噪音信號。
  9. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、或6項所述之電氣裝置，其中：該監測模組包括：一電壓測量模組，其被配置為測量跨過該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施的電壓；一電流測量模組，其被配置為測量由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施所使用的電流；以及 一功率計算模組，其被配置為從該電壓測量模組接收該電壓並且從該電流測量模組接收該電流、並且進一步被配置為確定由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施所使用的電力的量值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電氣裝置，其中：該功率計算模組進一步被配置為在二個或更多個預定的時間間隔處確定由該一或多個電氣設施中的該第一電氣設施使用的電力的量值。
  11. 如申請專利範圍第1、2、3、4、5、或6項所述之電氣裝置，其中：該發射器模組包括：一模擬濾波器電路；以及一信號生成模組，該信號生成模組被配置為生成該模擬的高頻電氣噪音信號。
  12. 一種使用第一電氣裝置模擬高頻電氣信號之方法，該第一電氣裝置連接到一電力線以及一第一電氣設施上，該方法包括：在一第一電氣連接機構處接收來自該電力線的電力，從該電力線接收的該電力與由該第一電氣設施使用的電力的量值相對應；監測由該第一電氣設施使用的來自該電力線的電力； 生成一模擬的高頻電氣噪音信號，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；並且將該模擬的高頻電氣噪音信號發射至該電力線上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中：生成該模擬的高頻電氣噪音信號包括：生成其頻率取決於由該第一電氣設施所使用的電力的量值的模擬的高頻電氣噪音信號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，進一步包括：從該第一電氣裝置的用戶接收該模擬的高頻電氣噪音信號的頻率的頻率範圍的指示。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，進一步包括：監測在該電力線上傳輸的一般性電氣噪音；並且使用至少一個第二裝置來將該模擬的高頻電氣噪音信號與由該第一電氣設施使用的電力相關聯。
  16. 如申請專利範圍第12、13、14、或15項所述之方法，其中：生成該模擬的高頻電氣噪音信號包括：僅當由該第一電氣設施使用該電力時才生成該模擬的高頻電氣噪音信號。
  17. 如申請專利範圍第12、13、14、或15項所述之方法，進一步包括：向該第一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號，其中：將該模擬的高頻電氣噪音信號發射至該電力線上包括：使用該第一電氣連接機構來將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在該電力線上。
  18. 如申請專利範圍第12、13、14、或15項所述之方法，進一步包括：將該電力提供給該第一電氣設施。
  19. 如申請專利範圍第12、13、14、或15項所述之方法，進一步包括：將該第一裝置連接到該第一電氣設施上。
  20. 一種配置為測量連接到電力線上的一或多個電氣設施所使用的電力之系統，該電力線連接到一或多個插座上，該系統包括：一第一電氣裝置，其被配置為對一根電力線上的高頻電氣噪音信號進行模擬，該第一電氣裝置被配置為連接到一或多個電氣設施上，該第一電氣裝置包括：一監測模組，其被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的一第一電氣設施使用的來自該電力線的電力； 一發射器模組，其被配置為生成一模擬的高頻電氣噪音信號，該模擬的高頻電氣噪音信號對來自一開關模式電源的電氣噪音進行模擬；一第一電氣連接機構，其被配置為連接到該一或多個插座中的一第一插座上；以及一第二連接機構，其被配置為連接到該一或多個插座中的該第一插座上，以及一電使用檢測裝置，其被配置為監測在該電力線上傳輸的一般性電氣噪音，其中：該監測模組進一步被配置為檢測由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施所使用的電力的量值；該發射器模組進一步被配置為生成其頻率取決於被該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用的電力的量值的模擬的高頻電氣噪音信號；該發射器模組進一步被配置為在該監測模組檢測到由該一或多個電氣設施中的第一電氣設施使用該電力時生成該模擬的高頻電氣噪音信號；該發射器模組進一步被配置為向該第一電氣連接機構提供該模擬的高頻電氣噪音信號；該第一電氣連接機構進一步被配置為將該模擬的高頻電氣噪音信號放置在該電力線上；該第一電氣連接機構被配置為從該一或多個插座中的第一插座接收該電力；並且 該第二電氣連接機構被配置為向該一或多個電氣設施中的第一電氣設施提供該電力。
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