TWI643475B - 用於網路供電系統之偵測裝置與偵測方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於網路供電系統之偵測裝置包含偵測電路與控制電路。偵測電路用以提供第一測試電流至網路供電系統之用電裝置,並量測用電裝置於接收到第一測試電流後並且到達穩態前之數個第一電壓值。控制電路用以控制偵測電路提供測試電流至用電裝置,並根據該些第一電壓值決定於穩態時該偵測裝置使用之測試電流數目。
Description
本案是有關於一種偵測裝置與偵測方法,且特別是有關於一種用於網路供電系統的偵測裝置與偵測方法。
網路供電(Power over Ethernet,POE)系統中,由於用電裝置(Powered device,PD)的等效電阻及等效電容為未知,因此在量測等效電阻及等效電容時,可能於用電裝置尚未到達穩態的狀況下得到量測值,因而造成量測到的用電裝置簽名電阻值(Signature resistance)存在誤差。
本案之一態樣是提供一種用於網路供電系統之偵測裝置,其包含偵測電路與控制電路。偵測電路用以提供測試電流至網路供電系統之用電裝置(Powered device,PD),並量測用電裝置於接收到第一測試電流後並且到達穩
態前之數個第一電壓值。控制電路用以控制偵測電路提供第一測試電流至用電裝置,並根據該些第一電壓值決定於穩態時該偵測裝置使用之測試電流數目。
本案之次一態樣是提供一種用於網路供電系統之偵測裝置,其包含偵測電路與控制電路。偵測電路包含電阻器並用以提供測試電壓至網路供電系統之用電裝置,並量測用電裝置於接收測試電壓後並且到達穩態前之數個第一電流值或數個第一電壓值。控制電路用以決定電阻器之第一電阻值,控制偵測電路提供測試電壓至用電裝置,並根據該些電流值決定穩態時該偵測裝置使用之測試電阻值數目。
本案之另一態樣是提供一種用於網路供電系統之偵測方法,其包含以下步驟。藉由控制電路控制偵測電路提供第一測試電流至網路供電系統之用電裝置。藉由偵測電路量測用電裝置於接收第一測試電流後並且到達穩態前之數個第一電壓值。藉由控制電路根據該些第一電壓值決定穩態時該偵測裝置使用之測試電流數目。
綜上所述,本案可先計算出用電裝置的等效電阻電容值來決定用電裝置的量測資料數目,以確保每一筆電阻量測資料均是在用電裝置的穩態下量測得。因此,本案計算用電裝置電阻的準確性可有效地提升。
100、200‧‧‧偵測裝置
110、210‧‧‧偵測電路
120、220‧‧‧控制電路
111‧‧‧電流源
130‧‧‧用電裝置
Rc‧‧‧電阻
Rpd、Rpse‧‧‧電阻器
D1、D2‧‧‧二極體
C‧‧‧電容器
A、B‧‧‧節點
211‧‧‧電壓源
V1~V3‧‧‧電壓值
I1~I3‧‧‧電流值
P1~P4‧‧‧量測資料
△t、△t’、t2、t3‧‧‧時間
400‧‧‧偵測方法
S401~S406‧‧‧步驟
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:
第1圖係根據本案一實施例繪示之偵測裝置的示意圖;第2圖係根據本案一實施例繪示之偵測裝置的示意圖;第3圖係根據本案一實施例繪示之量測結果的示意圖;以及第4圖係根據本案一實施例繪示之量測方法流程圖。
關於本文中所使用之「耦接」或「連接」,均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸,或是相互間接作實體或電性接觸,而「耦接」或「連接」還可指二或多個元件相互操作或動作。
參考第1圖與第3圖。第1圖係根據本案一實施例繪示之偵測裝置100的示意圖。第3圖係根據本案一實施例繪示之量測結果的示意圖。偵測裝置100包含偵測電路110與控制電路120。偵測電路110耦接控制電路120。
於一實施例中,偵測裝置100包含電流源111。控制電路120用以控制偵測電路110以提供測試電流至網路供電(Power over Ethernet,POE)系統的用電裝置130(Powered device,PD),其中,電阻Rc可例如為網路線的等效電阻。用電裝置130的等效電路包含電阻器Rpd、電容器C與二極體D1、D2。電阻器Rpd並聯連接電容器C。當偵測電路110提供測試電流至用電裝置130後,偵測電路110量測節點A與節點B之間的電壓。在一些實施例中,節點B與接地端間具有一開關。
如第3圖所示,用電裝置130到達穩態前,節點A與節點B之間的電壓呈現上升趨勢。於用電裝置130接收到測試電流後並且到達穩態前的期間內,偵測電路110量測用電裝置130的電壓值V1~V3。於一實施例中,偵測電路110用以間隔固定時間(例如第一時間△t)量測電壓值V1~V3。須說明的是,偵測電路110量測的電壓值V1~V3數目為舉例說明,但本案不以此為限。
於一實施例中,控制電路120用以根據電壓值V1~V3計算用電裝置130之等效電阻電容值。舉例而言,控制電路120利用公式(1)計算出等效電阻電容值(雖電壓值V1~V3的大小與電阻Rc相關,但因電阻Rc的電阻值遠小於電阻器Rpd的電阻值,故於公式(1)中忽略電阻Rc)。
須說明的是,公式(1)等號左邊為上述的等效電阻電容值,△t為第一時間。於一實施例中,控制電路120可判斷量測的電壓值V1~V3是否有效。舉例而言,根據公式(1),若控制電路120判斷電壓值V1等於電壓值V2、電壓值V2等於電壓值V3,或者電壓差值V2-V1等於電壓差值V3-V2,則控制電路120判斷電壓值V1~V3無效。此外,當電壓值V1、V2或V3其中一者超過一最大電壓預定值時,電壓值V1~V3亦為無效。但本案不以此為限。
於一實施例中,若控制電路120判斷電壓值V1~V3無效,則控制電路120可控制偵測電路110調整測試
電流至另一電流值或維持原電流值,並量測用電裝置130於接收到測試電流後之數個其他電壓值(未繪示)以供控制電路120計算出用電裝置130的電阻值或電容值。更詳細地來說,若在電壓值V1等於電壓值V2、電壓值V2等於電壓值V3,或者電壓差值V2-V1等於電壓差值V3-V2的情形,控制電路120則會進一步控制偵測電路110以調整測試電流至一較大的電流,藉以判斷用電裝置130包含一電容或用電裝置130為短路,並可進一步計算電容值或電阻值(如接近0的電阻值)。另一方面,若在電壓值V1、V2或V3其中一者超過一最大電壓預定值的情形,控制電路120進一步控制偵測電路110以調整測試電流至一較小的電流,藉以量測用電裝置130的電阻值(如接近開路的電阻值)。
於一實施例中,若控制電路120判斷電壓值V1~V3有效,控制電路120用以根據電壓值V1~V3決定於穩態的用電裝置130的測試電流數目。舉例而言,控制電路120利用公式(2)計算出用電裝置130的測試電流數目。值得注意的是,在不同的測試電流下,偵測電路110分別會量測至少一筆量測資料。
須說明的是,R*C為控制電路120利用公式(1)計算出的等效電阻電容值,t2為第二時間。於一實施例中,公式(2)是根據IEEE 802.3af標準與IEEE 802.3at標準推導所得到。具體而言,量測點的電壓與穩定電壓之間的誤差應在穩定電壓的1%以內,但本案不以此為限。舉例來說,
在一些實施例中,偵測電路110會在量測點P1的前後第三時間t3進行量測,以得到至少一量測資料。在一些實施例中,當一量測點對應的量測資料為多個時,控制電路120將平均多個量測資料以作為對應所述量測點的量測資料,但本案並不以此為限。
於一實施例中,偵測電路110用以於第二時間t2(例如500毫秒(ms),但本案不以此為限)內根據測試電流數目調整測試電流成複數個電流值以分別產生用電裝置130之至少一個量測資料(例如電壓值)。於一實施例中,控制電路120可根據該些量測資料計算用電裝置130之電阻器Rpd的電阻值(例如簽名電阻值(Signature resistance))。
如此一來,改變測試電流的量測方法中,偵測裝置100可先計算出用電裝置130的等效電阻電容值來決定用電裝置130的測試電流數目,以確保每一筆電阻量測資料均是在用電裝置130的穩態下量測的。因此,偵測裝置100計算用電裝置130之電阻器Rpd的準確性可有效地提升。
由於偵測電路110量測到的電壓與用電裝置130之電阻器Rpd的電壓可能存在偏移量(offset),因此僅由單個量測點(如單一測試電流)決定用電裝置130的電阻可能產生誤差。為了將對應於複數個量測點得到的量測資料相減以消除上述偏移量,於一實施例中,控制電路120可判斷計算出的量測點數目(如測試電流數目)是否大於等於2,並且若計算出的量測資料數目大於等於2,則進行用電裝置130的電阻量測。
舉例而言,如第3圖所示,量測資料數目為4,偵測電路110用以於第二時間t2內間隔相同時間△t’調整測試電流的四個電流值以完成用電裝置130的四筆量測資料P1~P4(亦即對應上述四個電流值的四個電壓量測值)。舉例而言,根據IEEE 802.3af標準與IEEE 802.3at標準,時間△t’大於等於(4.6*R*C),但本案不以此為限。因此,在一些實施例中,偵測裝置100可將量測資料P1~P4其中兩者相減並除以電流源111提供之電流差值以消除上述偏移量,進而得到穩態的用電裝置130的等效電路的電阻器Rpd之電阻值。利用本案提供之偵測裝置100可進一步提升計算用電裝置130等效電路的電阻器Rpd之電阻值的準確性。
參考第2圖以說明用電裝置130等效電阻Rpd的不同量測方式。第2圖係根據本案一實施例繪示之偵測裝置200的示意圖。除了偵測電路210包含電壓源211與電阻器Rpse(例如可變電阻器),偵測裝置200與偵測裝置100的架構與運作大致上相同。以下僅針對不同部分進行說明,相同部份此處不再重複敘述。
於本實施例中,控制電路220可調整電阻器Rpse的電阻值以與用電裝置130等效電路的電阻器Rpd分壓,因此偵測電路210可根據電阻器Rpse的不同電阻值(即測試電阻值)量測不同的量測資料。具體而言,控制電路220首先決定電阻器Rpse的電阻值,並控制偵測電路210的電壓源211提供測試電壓至用電裝置130。當偵測電路210提供測試電壓至用電裝置130後,偵測電路210量測流經節點B
的電流(例如電流值I1~I3)。
於一實施例中,偵測電路210用以間隔固定時間(例如第一時間△t)量測電流值I1~I3。須說明的是,偵測電路210量測的電流值I1~I3數目為舉例說明,但本案不以此為限。
於一實施例中,控制電路220用以根據電流值I1~I3計算用電裝置130與偵測電路210之等效電阻電容值。舉例而言,控制電路220利用公式(3)計算出等效電阻電容值(因電阻Rc的電阻值遠小於電阻器Rpd的電阻值,故於公式(3)中忽略電阻Rc)。
須說明的是,公式(3)等號左邊為上述的等效電阻電容值,△t為第一時間。於一實施例中,控制電路220可判斷量測的電流值I1~I3是否有效。舉例而言,根據公式(3),若控制電路220判斷電流值I1等於電流值I2、電流值I2等於電流值I3,或者電流差值I2-I1等於電流差值I3-I2,則控制電路220判斷電流值I1~I3無效。此外,當電流值I1、I2或I3均小於一電流預定值時(如接近0),電流值I1~I3亦為無效,但本案不以此為限。
於一實施例中,若控制電路220判斷電流值I1~I3無效,則控制電路220可控制偵測電路210調整測試電阻器Rpse至另一電阻值或維持原電阻值,並量測用電裝置130於接收到測試電壓後之其他數個電流值(未繪示)以
供控制電路220計算出用電裝置130之電阻值或電容值。
更詳細地來說,若在電流值I1等於電流值I2或者電流值I2等於電流值I3的情形,控制電路220則會判斷用電裝置130為短路或僅包含電阻,控制電路220可控制偵測電路210調整測試電阻器Rpse至另一電阻值或維持原電阻值,用以分壓來計算用電裝置130之電阻值。若在電流差值I2-I1等於電流差值I3-I2,且電流差值I2-I1不等於0的情形,控制電路220則會判斷用電裝置130包含電容,並可根據電流值I1~I3的線性關係得到電容值。另一方面,若在電流值I1、I2或I3均小於一電流預定值的情形,控制電路220可控制偵測電路以調整測試電阻器Rpse成一較小的電阻,以進一步判斷用電裝置130是否為開路。
於一實施例中,若控制電路120判斷電流值I1~I3有效,控制電路220用以根據電流值I1~I3決定於穩態的用電裝置130的測試電阻值數目。舉例而言,控制電路220利用上述公式(3)計算出測試電阻值數目。
須說明的是,公式(2)內的R*C為控制電路220利用公式(3)計算出的等效電阻電容值。
於一實施例中,偵測電路210用以於第二時間t2(例如500毫秒(ms),但本案不以此為限)內根據測試電阻值數目調整測試電阻器Rpse之複數個電阻值以分別產生用電裝置130之數個量測資料(例如電流值)。於一實施例中,控制電路120可根據該些量測資料計算用電裝置130之電阻器Rpd的電阻值(例如簽名電阻值(Signature
resistance))。
如此一來,改變電阻值的量測方法中,偵測裝置200可先計算出用電裝置130的等效電阻電容值來決定測試電阻值數目,以確保每一筆量測資料均是在用電裝置130的穩態下所量測。因此,偵測裝置200計算用電裝置130中電阻器Rpd之電阻值的準確性可有效地提升。
或者,於另一實施例中,偵測電路210可量測不同電阻值的電阻器Rpse情況的不同電壓值V1~V3(如節點A與節點B的電壓差),以供控制電路220根據公式(4)計算用電裝置130與偵測電路210之等效電阻電容值,並根據公式(4)計算測試電阻值數目。
須說明的是,公式(4)等號左邊為上述的等效電阻電容值,△t為第一時間。於一實施例中,控制電路220可判斷量測的電壓值V1~V3是否有效。舉例而言,根據公式(4),若控制電路220判斷電壓值V1等於電壓值V2、電壓值V2等於電壓值V3,或者電壓差值V2-V1等於電壓差值V3-V2,則控制電路220判斷電壓值V1~V3無效。此外,當電壓值V1、V2或V3其中一者超過一最大電壓預定值時,電壓值V1~V3亦為無效。但本案不以此為限。
實作上,控制電路120、220可包含類比數位轉換器(Analog-to-digital converter,ADC),但本案不以此為限。
第4圖係說明本案一些實施例之偵測方法400流程圖。偵測方法400用於網路供電系統並具有多個步驟S401~S406,其可應用於如第1、2圖所示的偵測裝置100、200。然熟習本案之技藝者應瞭解到,在上述實施例中所提及的步驟,除特別敘明其順序者外,均可依實際需要調整其前後順序,甚至可同時或部分同時執行。
於步驟S401,藉由控制電路120、220控制偵測電路110、210提供測試電流或測試電壓至網路供電系統之用電裝置130。
在一些實施例中,於步驟S401中,當偵測電路210提供測試電流或測試電壓至用電裝置130時,偵測電路210的電阻器Rpse會先維持為固定電阻值。
於步驟S402,藉由偵測電路110、210量測用電裝置130於接收測試電流或測試電壓後,並且到達穩態前之複數個電壓值V1~V3或複數個電流值I1~I3。
於步驟403,藉由控制電路120、220判斷電壓值V1~V3或電流值I1~I3是否有效。判斷標準於上述實施例所述,此處不再重複敘述。
若電壓值V1~V3或電流值I1~I3無效,則於步驟S404,藉由控制電路120、220控制偵測電路110、210於單一測試電流或單一測試電阻的設定下,量測用電裝置130的等效電阻及/或等效電容,藉以判斷用電裝置130是否為非IEEE 802.3af/IEEE 802.at所定義的用電裝置(如Legacy PD),或是判斷偵測裝置100、200的連接端口是
否為短路或開路。
在一些實施例中,單一測試電流可為調整後的測試電流或維持原先的測試電流。
在一些實施例中,單一測試電阻可為調整後的測試電阻或維持原先的測試電阻。
反之,若電壓值V1~V3有效,則於步驟S405,藉由控制電路120根據電壓值V1~V3計算用電裝置130之等效電阻電容值,或藉由控制電路220根據電流值I1~I3或電壓值V1~V3計算用電裝置130與偵測電路210之等效電阻電容值。
接著,於步驟S406,藉由該控制電路120、220根據等效電阻電容值決定穩態時之測試電流數目或測試電阻值數目,藉以量測用電裝置130的等效電阻。在一些實施例中,偵測電路110、210可進一步根據公式(1)或公式(3)的等效電阻電容值得到用電裝置130的等效電容。
綜上所述,本案可先計算出用電裝置130的等效電阻電容值來決定用電裝置130的測試電流數目或測試電阻值數目,以確保量測資料均是在用電裝置130的穩態下量測得。因此,本案計算用電裝置130電阻的準確性可有效地提升。
雖然本案已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本案,任何熟習此技藝者,在不脫離本案之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (10)
- 一種用於網路供電系統之偵測裝置,包含:一偵測電路,用以提供一第一測試電流至該網路供電系統之一用電裝置(Powered device,PD),並量測該用電裝置於接收到該第一測試電流後並且到達穩態前之複數個第一電壓值;以及一控制電路,用以控制該偵測電路提供該第一測試電流至該用電裝置,並根據該些第一電壓值決定於穩態時該偵測裝置使用之一測試電流數目。
- 如請求項1所述之偵測裝置,其中該控制電路更用以根據該些第一電壓值計算該用電裝置之一等效電阻電容值以決定穩態時該偵測裝置使用之該測試電流數目。
- 如請求項2所述之偵測裝置,其中該等效電阻電容值利用以下公式計算得:其中△t為該第一時間,V1、V2、V3為該些第一電壓值。
- 如請求項2所述之偵測裝置,其中該偵測電路更用以於一第二時間內根據該測試電流數目調整該第一測試電流成複數個電流值以產生該用電裝置之複數個量測資料,該測試電流數目利用以下公式計算得:其中t2為該第二時間,R*C為該等效電阻電容值。
- 一種用於網路供電系統之偵測裝置,包含:一偵測電路,包含一電阻器並用以提供一測試電壓至該網路供電系統之一用電裝置,並量測該用電裝置於接收該測試電壓後並且到達穩態前之複數個第一電流值或複數個第一電壓值;以及一控制電路,用以決定該電阻器之一第一電阻值,控制該偵測電路提供該測試電壓至該用電裝置,並根據該些第一電流值決定穩態時該偵測裝置使用之一測試電阻值數目。
- 如請求項5所述之偵測裝置,其中該控制電路更用以根據該些第一電流值或該些第一電壓值計算該用電裝置與該偵測電路之一等效電阻電容值以決定穩態時該偵測裝置使用之該測試電阻值數目。
- 如請求項6所述之偵測裝置,其中於該偵測電路量測該用電裝置於接收該測試電壓後並且到達穩態前之該些第一電流值的情況中,該等效電阻電容值利用以下公式計算得:其中△t為該第一時間,I1、I2、I3為該些第一電流值。
- 如請求項6所述之偵測裝置,其中於該偵測電路量測該用電裝置於接收該測試電壓後並且到達穩態前之該些第一電壓值的情況中,該等效電阻電容值利用以下公式計算得:其中△t為該第一時間,V1、V2、V3為該些第一電壓值。
- 如請求項7或8所述之偵測裝置,其中該偵測電路更用以於一第二時間內根據該測試電阻值數目調整該電阻器至複數個電阻值以產生該用電裝置之複數個量測資料,該測試電阻值數目利用以下公式計算得:其中t2為該第二時間,R*C為該等效電阻電容值。
- 一種用於網路供電系統之偵測方法,包含:藉由一控制電路控制一偵測電路提供一第一測試電流至該網路供電系統之一用電裝置;藉由該偵測電路量測該用電裝置於接收該第一測試電流後並且到達穩態前之複數個第一電壓值;以及藉由該控制電路根據該些第一電壓值決定穩態時該偵測裝置使用之一測試電流數目。
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