專利名稱：斷路器定位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于跟蹤導(dǎo)體并識(shí)別電路元件的電氣測(cè)試設(shè)備。更特別地，本發(fā) 明涉及用于識(shí)別與電氣布線系統(tǒng)的特定分支電路相關(guān)的電路斷流器(例如，斷路器或熔 絲)的測(cè)試設(shè)備。
背景技術(shù)：
家庭、辦公室和其它建筑物的電氣系統(tǒng)包含源自一個(gè)或更多個(gè)配電盤的多個(gè)分支 電路。為了避免過載電流，每個(gè)分支電路均包含安裝在與該特定分支電路相關(guān)的配電盤中 的電路斷流器(斷路器或熔絲)。因此，配電盤一般包含大量的電路斷流器。大多數(shù)的配電 系統(tǒng)提供單相或三相AC電力。但是，一些建筑物、輪船和船舶使用DC配電系統(tǒng)或包含AC 和DC分支電路兩者的配電系統(tǒng)。出現(xiàn)必須定位與特定的AC或DC分支電路相關(guān)的電路斷流器的情況。例如，當(dāng)要執(zhí) 行與特定的分支電路相關(guān)的電氣工作時(shí)，通常必須在不中斷通向其它分支電路的電力的情 況下中斷通向該分支電路的電力。當(dāng)首先安裝電氣系統(tǒng)或添加一個(gè)或更多個(gè)分支電路時(shí)， 通常的實(shí)踐是包括使每個(gè)電路斷流器與分支電路相關(guān)聯(lián)的圖例(legend)。例如，許多的配 電盤包含鉸鏈接合的具有電路斷流器的拓?fù)鋱D的蓋板和用于由該分支電路服務(wù)的區(qū)域、器 具或其它電氣負(fù)載的手寫識(shí)別的空間。但是，由于時(shí)間的消逝或較差的書法，書寫的圖例通 常是難以辯認(rèn)的。另外，在一些情況下，圖例可能不足以清楚地識(shí)別關(guān)注的分支電路，或者， 在一些情況下，可能是不正確的。已開發(fā)了各種方法和裝置，以避免手動(dòng)使斷路器跳閘(或去除熔絲)直到不向位 于要被斷電的分支電路中的插座或插口供給電力的單調(diào)并且常常不期望的過程。已開發(fā)的用于定位電路斷流器的一種類型的器件包括相對(duì)較小的發(fā)射器單元和 手持接收器。發(fā)射器單元被插入插座中或被安裝在位于要被跟蹤到電路斷流器的分支電路 中的插口中。在許多的情況下，發(fā)射器是弛張振蕩器，在該弛張振蕩器中，諸如電壓控制開 關(guān)(例如，SIDAC)的半導(dǎo)體器件或諸如二端交流開關(guān)觸發(fā)晶閘管的半導(dǎo)體電路被切換到導(dǎo) 電狀態(tài)以迅速地對(duì)電容器充電。電容器的迅速充電使得相對(duì)較短的持續(xù)時(shí)間的電流尖峰通 過與發(fā)射器連接的分支電路傳播。隨著通過電容器的電流的減小，開關(guān)電路復(fù)位并且電容 器通過在發(fā)射器內(nèi)設(shè)置的電流通路放電。因此，發(fā)射器周期性地以由感應(yīng)電流尖峰的電容 器的RC時(shí)間常數(shù)和電容器放電路徑的電阻確定的脈沖重復(fù)率在相關(guān)的分支電路中感應(yīng)電 流脈沖。用于定位電路斷流器的發(fā)射器-接收器配置中使用的接收器典型地是包含傳感器線圈(“拾波線圈”)的電池供電器件，并且，為了以發(fā)射器脈沖重復(fù)率接收信號(hào)通常被較 寬地調(diào)諧。在操作中，手持接收器被放置于在物理上接近電氣系統(tǒng)電路斷流器的位置上，使 得在選擇的電路斷流器和接收器拾波線圈之間出現(xiàn)最大的電磁耦合。一般地，接收器包含 可變?cè)鲆婕?jí)和驅(qū)動(dòng)響應(yīng)接收到的電流脈沖被啟動(dòng)的聽覺和/或視覺指示器(諸如壓電蜂鳴 器和/或發(fā)光二極管(LED))的其它電路。配電盤定位相對(duì)彼此接近的分支電路和電路斷流器。因此，在特定的分支電路中 感應(yīng)的電流脈沖與接近的分支電路和與相關(guān)的電路斷流器電磁耦合。此外，會(huì)在被跟蹤的 分支電路以外的分支電路中存在電流波動(dòng)。結(jié)果，當(dāng)接收器拾波線圈被定位與多于一個(gè)的 電路斷流器接近時(shí)，接收器的聽覺和/或視覺指示器可被加電。用于克服多個(gè)和錯(cuò)誤接收 器指示的一種技術(shù)是手動(dòng)減小接收器可變?cè)鲆婕?jí)的增益，直到單個(gè)電路斷流器被識(shí)別。其 它的用于減少錯(cuò)誤接收指示的技術(shù)包括使用明顯低于AC分路電流的頻率的發(fā)射器脈沖重 復(fù)率以使來自調(diào)光器和其它器件的干涉最小化和使用位于AC分路電流的諧波頻率之間的 發(fā)射器脈沖重復(fù)率。雖然用于定位與配電系統(tǒng)的特定分支電路相關(guān)的電路斷流器的配置在一定程度 上獲得商業(yè)成功，但是，存在提高可靠性和使用的便利性以使存在的錯(cuò)誤指示最少化的需 求。

發(fā)明內(nèi)容
提供發(fā)明內(nèi)容，以便以簡(jiǎn)化的形式介紹以下進(jìn)一步在具體實(shí)施方式
中描述的選擇 的概念。本發(fā)明內(nèi)容意圖不在于識(shí)別要求權(quán)利的主題的關(guān)鍵特征，并且意圖也不在于用于 幫助確定要求權(quán)利的主題的范圍。本發(fā)明包括小的發(fā)射器和手持電池供電接收器。發(fā)射器與要被跟蹤的分支電路電 氣互連，以定位在其上感應(yīng)諸如電流脈沖的一個(gè)或更多個(gè)跟蹤信號(hào)的導(dǎo)線和/或位于配電 盤中的多個(gè)電路斷流器中的相關(guān)的電路斷流器。在操作中，發(fā)射器被插入常規(guī)的插座中或 被安裝到通過被跟蹤的分支電路接收電力的電氣插口中。發(fā)射器周期性地在被跟蹤的分支 電路中感應(yīng)電流脈沖的序列，使得每個(gè)電流脈沖具有預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，在該持續(xù)時(shí)間期間， 電流脈沖在預(yù)定的上升時(shí)間期間線性增加，在最大電流值上保持預(yù)定的時(shí)間，并且然后在 等于電流脈沖上升時(shí)間的下降時(shí)間內(nèi)線性下降。手持接收器位于各單個(gè)電路斷流器附近， 以檢測(cè)由發(fā)射器感應(yīng)的電流脈沖。當(dāng)接收器位于與承載通過發(fā)射器產(chǎn)生的電流脈沖的分支 電路相關(guān)的電路斷流器附近時(shí)，由該接收器提供聽覺和/或視覺信號(hào)。公開的發(fā)射器實(shí)施例包含向雙極恒流源(“電流泵”)供給信號(hào)脈沖的脈沖發(fā)生器， 該脈沖發(fā)生器可產(chǎn)生沿任意方向的電流(即，可同時(shí)用作電流源和電流宿)。響應(yīng)信號(hào)脈 沖，電流源周期性地產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)矩形電流脈沖的序列，該序列被供給到積分器電路。 在本發(fā)明的公開的實(shí)施例中，在電流脈沖的每個(gè)序列中包含三個(gè)電流脈沖。在本發(fā)明的一個(gè)配置中，發(fā)射器包含正常非導(dǎo)電電壓控制開關(guān)以在被跟蹤的分支 電路中感應(yīng)上述類型的三個(gè)電流脈沖的序列。在由電流源供給的電流脈沖為正的時(shí)段期 間，積分器供給向?qū)щ姞顟B(tài)線性驅(qū)動(dòng)電壓控制開關(guān)的線性增加的電壓。結(jié)果，在被跟蹤的分 支電路的熱引線和中性引線之間連接低阻抗負(fù)載，以由此在分支電路中產(chǎn)生以與由積分器 供給的線性增加的電壓相同的方式線性增加的豐富的電流。電壓限制器建立可由積分器供給的最大電壓。因此，電壓限制器將在分支電路中感應(yīng)的電流限于預(yù)定的最大值，并且保持 該最大電流，直到通過雙極恒流源供給到積分器的正電流脈沖結(jié)束。當(dāng)由恒流源供給的電流脈沖變負(fù)時(shí)，由積分器供給的電壓以與在被跟蹤的分支電 路中產(chǎn)生的電流的增加相同的速度線性減小。結(jié)果，電壓控制開關(guān)返回非導(dǎo)電狀態(tài)，使得電 壓控制開關(guān)的阻抗以與它在恒流脈沖的正部分期間減小的速度相同的速度增加。因此，在 被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖返回零，并且表現(xiàn)等于由恒流脈沖的正部分導(dǎo)致的其 線性增加的上升時(shí)間的線性減小的下降時(shí)間。以上述的方式產(chǎn)生在被跟蹤的電路中感應(yīng)的 電流脈沖的序列中的每個(gè)電流脈沖，使得電流脈沖之間的間隔優(yōu)選彼此不相等。在本發(fā)明的另一配置中，電壓控制開關(guān)被由電壓限制器驅(qū)動(dòng)的電流控制開關(guān)代 替。在該配置中，當(dāng)恒流源供給正電流脈沖時(shí)，電流控制開關(guān)被線性驅(qū)動(dòng)到導(dǎo)電狀態(tài)，使得 通過電壓限制器建立流過開關(guān)的最大電流。當(dāng)由恒流源供給的電流脈沖變負(fù)時(shí)，電流控制 開關(guān)以等于開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)的速度的電導(dǎo)率變化速度線性地返回非導(dǎo)電狀態(tài)。因此，利 用電流控制開關(guān)的配置和利用電壓控制開關(guān)的那些均在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)電流脈 沖，其中，感應(yīng)的電流脈沖在基本上相同的上升和下降時(shí)間內(nèi)線性增加和減小。如上所述，用于本發(fā)明的實(shí)踐中的手持接收器位于配電盤的各單個(gè)電路斷流器附 近，以檢測(cè)由發(fā)射器感應(yīng)的電流脈沖的序列。公開的接收器實(shí)施例包含用于通過接近的電 路斷流器響應(yīng)與拾波線圈耦合的電磁能量產(chǎn)生信號(hào)的拾波線圈和用于在由拾波線圈產(chǎn)生 的信號(hào)與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的序列相對(duì)應(yīng)時(shí)提供聽覺和/或視覺信 號(hào)的、響應(yīng)由拾波線圈提供的信號(hào)的電路。響應(yīng)由拾波線圈提供的信號(hào)的電路確定接收到的電流脈沖的序列中的每個(gè)脈沖 的持續(xù)時(shí)間(脈沖寬度)是否基本上與由系統(tǒng)發(fā)射器感應(yīng)的電流脈沖的脈沖寬度相對(duì)應(yīng) 以及接收到的脈沖之間的定時(shí)是否與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的脈沖之間的定時(shí)相對(duì) 應(yīng)。在公開的實(shí)施例中，接收器包含用于區(qū)分接收到的電流脈沖并放大區(qū)分的信號(hào)的模擬 電路。使用微控制器以確定接收到的電流脈沖的序列中的每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間是否基本上 與由系統(tǒng)發(fā)射器感應(yīng)的電流脈沖的脈沖寬度相對(duì)應(yīng)以及接收到的脈沖之間的定時(shí)是否基 本上與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的脈沖之間的定時(shí)相對(duì)應(yīng)。特別地，在確定接收到的脈 沖序列的第一電流脈沖已被檢測(cè)時(shí)，微控制器產(chǎn)生將接收器電路復(fù)位的信號(hào)脈沖并且建立 被定時(shí)為與期望出現(xiàn)隨后的感應(yīng)的電流脈沖的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的門信號(hào)。每個(gè)門信號(hào)具有稍微 超過由系統(tǒng)發(fā)射器提供的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間。代表在門信號(hào)中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間期間檢測(cè)的任何脈沖的信號(hào)與相關(guān)的峰值 檢測(cè)器電路耦合。由峰值檢測(cè)器提供的信號(hào)被彼此求和，并被供給到比較器電路。如果由 峰值檢測(cè)器提供的信號(hào)的和超過比較器閾值，那么與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的序列相 對(duì)應(yīng)的電流脈沖的序列已被接收，并且，比較器提供啟動(dòng)接收器指示器電路的輸出信號(hào)。如 果與由系統(tǒng)發(fā)射器提供的電流脈沖相對(duì)應(yīng)的電流脈沖不被接收，那么微控制器產(chǎn)生防止接 收器指示器電路產(chǎn)生校正電路斷流器已被定位的指示的誤差信號(hào)，并且，接收器檢測(cè)處理 在接收下一電流脈沖時(shí)重新開始。


結(jié)合附圖參照以下的詳細(xì)描述，將更容易也更好地理解本發(fā)明的前述方面和許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，其中，圖1是示出通過相關(guān)的電路斷流器向多個(gè)分支電路提供電力的配電盤的布線圖；圖2A和圖2B示出可用于本發(fā)明的實(shí)踐中的發(fā)射器的框圖，其中，圖2A示出電壓 控制開關(guān)配置，并且圖2B示出電流控制開關(guān)配置；圖3A 3C示出由圖2A和圖2B所示的發(fā)射器的各級(jí)產(chǎn)生的波形；圖4A和圖4B是分別示出與圖2A和圖2B所示的框圖配置相對(duì)應(yīng)的發(fā)射器的實(shí)施 例的示意圖；圖5是被配置為用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的接收器單元的示意圖；圖6A 6D示出由圖5的接收器電路產(chǎn)生的復(fù)位和門信號(hào)以及這些信號(hào)與通過圖 2A和圖2B所示的類型的發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的信號(hào)之間的關(guān)系；和圖7是示出根據(jù)本發(fā)明配置的接收器處理在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)并在圖3C 中示出的電流脈沖的步驟的示例性次序的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出描述具有三個(gè)電力線母線20、30和40和多個(gè)電路斷流器12、14、22、24、 32和34的配電盤10的一部分的簡(jiǎn)化布線圖。在示出的配置中，電路斷流器12和14在母 線20和分支電路42和44的“熱”引線之間形成電路通道；電路斷流器22和24在母線30 和分支電路52和54的熱引線之間形成電路通道；并且電路斷流器32和34在母線40和分 支電路62和64的熱引線之間形成電路通道。如圖1所示，每個(gè)分支電路42、44、52、54、62 和64均包含與分支電路的熱引線一起向與相應(yīng)分支電路連接的負(fù)載供給電力的中性引線 70?？膳c各分支電路連接的負(fù)載的例子包含永久布線的照明系統(tǒng)、可通過常規(guī)的電氣插孔 可去除地與分支電路連接的燈和其它器具和可通過電氣插孔與分支電路連接或永久地布 線到分支電路的諸如空調(diào)和/或加熱系統(tǒng)、冰箱、烹調(diào)用爐、洗衣機(jī)和烘干機(jī)的各種設(shè)備。 雖然圖1沒有示出，但是，為了提供接地故障保護(hù)，示出的分支電路一般包含接地引線。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，可以在圖1的配電盤10中使用各種電路斷流器。例 如，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的斷路器被安裝在大多數(shù)當(dāng)前的配電盤中，使得用于熔絲的插孔被用于較舊 的配電系統(tǒng)中。如在本發(fā)明的描述中使用的那樣，電路斷流器是斷路器、熔絲或斷開電流源 和負(fù)載電路之間的電路以避免電路過載(超過規(guī)定電流過載的電流)的任何其它器件。本 領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，圖1所示的配電系統(tǒng)適用于在被供給的電力的三個(gè)相單獨(dú)地與 母線20、30和40連接的情況下分配三相AC電功率。另一方面，圖1的配置可被用于單相 AC系統(tǒng)中，使得相同電氣信號(hào)被供給到母線20、30和40。另外，圖1所示的類型的配置可 被用于DC電力系統(tǒng)或包含AC和DC分支電路兩者的系統(tǒng)中。用于定位與特定分支電路相關(guān)的電路斷流器的本系統(tǒng)分別包含圖1中的發(fā)射器 80和接收器90。如圖1所示，發(fā)射器80被配置為與分支電路中的選擇的一個(gè)電連接。在 示出的配置中，發(fā)射器80被示為具有通過常規(guī)的插座84接納以使發(fā)射器80與分支電路62 電連接的一對(duì)分開的導(dǎo)體82。眾所周知，存在用于使發(fā)射器80與分支電路電連接的其它手 段。例如，適配器適于將一對(duì)導(dǎo)體82轉(zhuǎn)換成與在美國(guó)和其它國(guó)家使用的各種配置的插座相 配的電氣插頭配置。此外，可設(shè)置適配器(或者，可另外配置發(fā)射器80)，使得發(fā)射器80可 與通常與白熾燈和熒光燈一起使用的類型的各種插口電連接。如關(guān)于圖2和圖3描述的那樣，本發(fā)明的發(fā)射器在與發(fā)射器電連接的分支電路中感應(yīng)特別配置的電流脈沖的序列。圖1的接收器90是包含用于感測(cè)由發(fā)射器80在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的拾 波線圈的電池供電手持器件。在操作中，并且，如應(yīng)當(dāng)詳細(xì)地描述的那樣，接收器90設(shè)置在 各單個(gè)電路斷流器附近，以檢測(cè)由發(fā)射器80感應(yīng)的電流脈沖。接收器90在其接近與承載 由發(fā)射器80產(chǎn)生的電流脈沖的分支電路相關(guān)的電路斷流器定位時(shí)提供聽覺和/或視覺信 號(hào)。定位的電路斷流器然后可被操作以從相關(guān)的分支電路去除電力(例如，在斷路器的情 況下“被跳閘”，在熔絲的情況下被去除)。圖2A和圖2B是可在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的發(fā)射器的框圖。在圖2A中，脈沖發(fā)生 器102向電流源104供給信號(hào)脈沖的序列。在本發(fā)明的實(shí)踐中，由脈沖發(fā)生器102供給的 脈沖的每個(gè)序列包含具有預(yù)定的定時(shí)關(guān)系和持續(xù)時(shí)間的兩個(gè)或更多個(gè)脈沖。在一個(gè)實(shí)施例 中，脈沖發(fā)生器可包含操作為控制器以輸出三個(gè)信號(hào)脈沖的序列的數(shù)字電路或編程的處理 器。脈沖發(fā)生器優(yōu)選將信號(hào)脈沖的定時(shí)隔開以避免發(fā)射器過熱，并使得在與分支電路上的 信號(hào)諧波相關(guān)的時(shí)間上或在可能出現(xiàn)分支電路中的噪聲的時(shí)間上(例如，在電壓峰值或最 小值上)不出現(xiàn)信號(hào)脈沖。另外，信號(hào)脈沖可在被預(yù)定但彼此不相等的時(shí)間間隔上被輸出， 使得連續(xù)的信號(hào)脈沖對(duì)之間的時(shí)間不相同。當(dāng)被用于AC系統(tǒng)中時(shí)，發(fā)射器可包含用于檢測(cè)分支電路上的零信號(hào)交叉的零交 叉檢測(cè)器。發(fā)射器然后在關(guān)于檢測(cè)的零交叉限定的時(shí)間上輸出信號(hào)脈沖。例如，在3相系 統(tǒng)中，發(fā)射器優(yōu)選在感應(yīng)電流脈沖的分支電路的相位為正而3相系統(tǒng)的其它相位為負(fù)時(shí)輸 出信號(hào)脈沖。當(dāng)被用于DC系統(tǒng)中時(shí)，零交叉檢測(cè)器不在一定的時(shí)間量?jī)?nèi)檢測(cè)零交叉，并且， 發(fā)射器然后被編程為在關(guān)于第一脈沖的預(yù)定時(shí)間上輸出信號(hào)脈沖的序列。在示出的配置中，電流源104是可產(chǎn)生任意方向的電流(即，可用作電流源和電流 宿)的雙極恒流源(也稱為“電流泵”)。對(duì)于由脈沖發(fā)生器102提供的每個(gè)脈沖，電流源 104產(chǎn)生矩形電流脈沖，該矩形電流脈沖被供給到積分器電路106。因此，積分器106周期 性地接收兩個(gè)或更多個(gè)恒流脈沖的序列。當(dāng)由電流源104供給的電流脈沖為正時(shí)，積分器106通過電壓限制器110向電壓 控制開關(guān)108供給線性增加的電壓。電壓控制開關(guān)108的輸出端子通過諸如圖1的發(fā)射器 80的導(dǎo)體82的連接器與待跟蹤到其相關(guān)的電路斷流器的分支電路連接。由積分器106供 給的線性增加的電壓信號(hào)向著導(dǎo)電狀態(tài)線性驅(qū)動(dòng)電壓控制開關(guān)108。結(jié)果，在被跟蹤的分支 電路的熱引線和中性引線之間連接低阻抗負(fù)載，以由此在分支電路中產(chǎn)生豐富的電流。在 圖2A的配置中，電壓限制器110建立可通過積分器106供給到電壓控制開關(guān)108的最大電 壓。因此，電壓限制器110將在分支電路中感應(yīng)的電流限于預(yù)定的最大值。當(dāng)由電流源104供給的電流脈沖的正部分終止時(shí)，由積分器106供給的電壓線性 減小。在本發(fā)明的實(shí)踐中，由電流源104產(chǎn)生的電流脈沖之間的時(shí)間間隔使得由積分器106 供給的輸出電壓導(dǎo)致電壓控制開關(guān)108切斷。此外，由恒流源104產(chǎn)生的電流脈沖的持續(xù) 時(shí)間使得電壓控制開關(guān)108在相對(duì)較短的時(shí)段內(nèi)處于導(dǎo)電狀態(tài)中。即，在被跟蹤的分支電 路中感應(yīng)相對(duì)較短的持續(xù)時(shí)間的電流脈沖。例如，可以使用具有65微秒的量級(jí)的上升和下 降時(shí)間以及200微秒的量級(jí)的脈沖持續(xù)時(shí)間的電流脈沖。圖2B所示的發(fā)射器包含以與圖2A所示的方式相同的方式連接并且如上面描述的 那樣操作的脈沖發(fā)生器102、電流源104、積分器106和電壓限制器110。兩個(gè)示出的配置之間的差異在于，圖2B的配置利用電流控制開關(guān)電路107而不是在圖2A的配置中使用的電 壓控制開關(guān)108。特別地，圖2B中的電壓限制器110的輸出與向電流控制開關(guān)111的輸入 端子供給信號(hào)的放大器109的非反相輸入端子連接。在該配置中，電流控制開關(guān)111的一 個(gè)輸出端子與待被跟蹤的分支電路的熱引線連接。電流控制開關(guān)的另一輸出端子與放大器 109的反相輸入端子連接，并且另外，通過電阻器113與分支電路的中性引線連接。在操作 中，向電流控制開關(guān)111供給的電流與由電壓限制器110供給的電壓成正比。因此，電流控 制開關(guān)111操作為以與圖2A的電壓控制開關(guān)108相同的方式在導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間線 性切換。圖3A 3C示出圖2的配置的操作，其中，脈沖發(fā)生器102周期性地供給導(dǎo)致通過 雙極恒流源104產(chǎn)生三個(gè)相應(yīng)的恒流脈沖的三個(gè)信號(hào)脈沖(圖3A中的信號(hào)脈沖112、114 和116)。響應(yīng)恒流脈沖，積分器106向圖2A的電壓控制開關(guān)108的輸入供給三個(gè)電壓脈沖 (圖3B中的120、122和124)。電壓脈沖以基本上線性的方式在導(dǎo)電和非導(dǎo)電(ON和OFF) 狀態(tài)之間切換圖2A的電壓控制開關(guān)108(或者，替代性地，圖2B的電流控制開關(guān)111)。當(dāng) 電壓控制開關(guān)108(或電流控制開關(guān)111)為ON時(shí)，在被跟蹤的分支電路的熱引線和中性引 線之間建立低阻抗電路通道，由此產(chǎn)生圖3C的電流脈沖126、128和130。具體而言，在圖3A中的時(shí)間tQ1上，電流脈沖112從初始負(fù)電流(_IP)切換為在時(shí) 間間隔(t01-t03)期間供給恒定正電流(+Ip)。結(jié)果，由積分器106提供的輸出電壓120從 初始的負(fù)值(-V)線性上升。在圖3B中的時(shí)間tQ2上，積分器106的輸出電壓通過圖2A或 圖2B的限制器電路120被箝位到值Vmax上，以建立向電壓控制開關(guān)108的輸入施加的最大 電壓(或到電流控制開關(guān)111的最大電流驅(qū)動(dòng))。假定電壓控制開關(guān)108被連接在配電系 統(tǒng)的分支電路兩端，并且另外使用的電壓控制開關(guān)108或電流控制開關(guān)的傳送特性是恒定 的，那么通過電壓控制開關(guān)的電流將開始線性增加，并且，在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)線性 增加的電流(電流脈沖126，圖3C t01-t02)。在電壓控制開關(guān)108的情況下，當(dāng)積分器106的電壓輸出達(dá)到電壓控制開關(guān)的閾 值電壓(例如，Vth伏)時(shí)，電流開始在被跟蹤的分支電路的熱引線和中性引線之間流動(dòng)。 隨著積分器106的輸出電壓繼續(xù)上升，通過電壓控制開關(guān)108的電流線性增加，直到積分 器106的電壓輸出達(dá)到電壓極限值Vmax(在圖3B和圖3C中的時(shí)間tQ2上)。如圖3A 3C 的理想化的波形圖所示，當(dāng)積分器106的輸出電壓達(dá)到Vmax時(shí)，流過電壓控制開關(guān)108的電 流(126)達(dá)到最大值IMX。由于向電壓控制開關(guān)108供給的電壓通過電壓限制器110箝位 在Vmax，因此，通過開關(guān)的電流保持在Imax，直到時(shí)間、3，該時(shí)間‘是恒流源104的輸出切換 到_IP(圖3A)并且由積分器106供給的電壓同時(shí)開始線性減小的時(shí)間(圖3B，時(shí)間tQ3)。 積分器106的輸出電壓的線性減小導(dǎo)致流過電壓控制開關(guān)108的電流相應(yīng)的線性減小，由 此，使得在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流線性減小(圖3C中的電流脈沖126)。在 圖3A 3C的示例性的理想化的波形圖中，在時(shí)間tQ4上，積分器106的輸出達(dá)到最小電壓 (在示出的配置中，為-V)，并且，由電流源104供給的電流的信號(hào)電平和流過電壓控制開關(guān) 108的電流重新處于關(guān)于時(shí)間^描述的初始值上。S卩，恒流源的輸出為-Ip，并且，沒有電 流流過電壓控制開關(guān)108。使用電流控制開關(guān)111的發(fā)射器的操作與以上對(duì)于電壓控制開關(guān)108的描述的不 同在于，(a)圖2B的放大器109提供與由電壓限制器110產(chǎn)生的信號(hào)(S卩，圖3B的電壓脈沖120)成正比的輸出電流；和(b)由放大器109提供的電流線性地驅(qū)動(dòng)電流控制開關(guān)以產(chǎn) 生圖3C的電流脈沖126。不管發(fā)射器是使用電壓控制開關(guān)還是電流控制開關(guān)，在時(shí)間間隔tn_t14(圖3A中 的恒流脈沖114)期間和時(shí)間間隔t2(l-t24(圖3A中的恒流脈沖116)期間重復(fù)關(guān)于時(shí)間間隔 t01-t04描述的操作。因此，關(guān)于圖3描述的脈沖序列在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)三個(gè)電流 脈沖126、128和130。如圖3A 3C所示，理想化的恒流脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間和振幅是相 同的。但是，示出的電流脈沖不表現(xiàn)恒定的脈沖重復(fù)率。即，在三個(gè)示出的電流脈沖的序列 中，第一和第二脈沖之間的時(shí)間間隔與第二和第三脈沖之間的時(shí)間間隔彼此不相等。如當(dāng) 理解被配置為根據(jù)本發(fā)明操作的接收器的操作時(shí)更好地理解的那樣，可以使用間隔相同或 間隔不同的電流脈沖。但是，間隔不相同的電流脈沖可提供對(duì)于通過諸如調(diào)光器、電動(dòng)機(jī)和 其它這類器件的器件在配電系統(tǒng)的分支電路中感應(yīng)的信號(hào)脈沖的改進(jìn)的抗擾度。圖4A示出圖2A的發(fā)射器配置的一種實(shí)現(xiàn)的示意圖，由此示出可被用作圖1的發(fā) 射器80的配置。在圖4A中，圖2A的恒流源104是屬于稱為Howland電流泵的電路的類型 中的電壓控制恒流源132。從圖4A可以看出，示出的Howland電流泵包含運(yùn)算放大器134。 連接在運(yùn)算放大器134的輸出端子和非反相輸入之間的是包含串聯(lián)連接的電阻器136和 138的正反饋通道。由連接在運(yùn)算放大器134的輸出和反相輸入端子之間的電阻器140提 供負(fù)反饋。從圖4A還可看出，運(yùn)算放大器134的反相輸入端子通過電阻器142與輸入端子 143連接，并且，運(yùn)算放大器134的非反相輸入通過電阻器144與輸入端子145連接。眾所 周知，Howland電流泵的輸入電阻器(圖4A中的電阻器142和144)的電阻值一般是相同 的，并且電阻值基本上比正和負(fù)反饋通道中的電阻(負(fù)反饋通道中的電阻器140的電阻和 正反饋通道中的電阻器136和138的電阻值的和)大。另外，反饋電阻器140的電阻值通 常等于正反饋電阻器136和138的電阻值的和。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，為了實(shí)現(xiàn)Howland 電流泵的最佳性能，兩個(gè)輸入電阻器(圖4A中的142和144)的電阻值應(yīng)精密地相互匹配， 并且負(fù)反饋通道電阻器(圖4A中的140)的電阻值應(yīng)精密地與正反饋通道(電阻器136和 138)中的電阻值的和匹配。由Howland電流泵供給的電流與向電路輸入端子(圖4A中的端子143和145)供 給的電壓之間的差值成比例。在圖4A的配置中，正DC電勢(shì)被供給到輸入端子143(由電池 146指示，但可由產(chǎn)生精確的電壓信號(hào)的電路提供)，并且，供給正向電壓脈沖的脈沖發(fā)生 器148與輸入端子145連接。優(yōu)選地，向端子143供給的DC電勢(shì)等于由脈沖發(fā)生器148供 給的脈沖的峰值電壓的一半。在這種配置中，集成電流脈沖的上升和下降時(shí)間將基本上相 等(例如，圖3B中的電壓脈沖120、122和124的上升和下降時(shí)間)。在圖4A所示的配置中，電壓控制開關(guān)(圖2中的108)是通過由電壓控制恒流源 132提供的電流脈沖在非導(dǎo)電狀態(tài)和導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的N溝道增強(qiáng)模式金屬氧化物場(chǎng)效 應(yīng)晶體管(MOSFET) 150。在示出的配置中，MOSFET 150的柵極與電壓控制恒流源132的電 阻器136和138之間的結(jié)連接。當(dāng)圖4A的脈沖發(fā)生器148使得電壓控制恒流源132供給正 電流(例如，圖3A中的電流+Ip)時(shí)，向MOSFET 150的柵極供給的電壓V由式V = 1/C / idt 給出，這里，C是MOSFET 150的柵極與源極電容，i是電容器充電或放電電流。如關(guān)于圖3 描述的那樣，向MOSFET 150的柵極供給的電流Ip在時(shí)間間隔和t21_t23期間 保持恒定。因此，在限于值Vmax之前(在時(shí)間t02、t12和t22上),MOSFET 150的柵極電壓在這些間隔中的每一個(gè)期間以等于Ip/C的時(shí)間變化率線性增加，從而產(chǎn)生圖3C所示的電流 脈沖126、128和130的線性增加。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，MOSFET 150的柵極到源極電容在時(shí)間間隔‘_、4、 t13-t14和t23-t24期間線性放電，從而使得電流脈沖126、128和130以同樣等于Ip/C的時(shí)間 變化率線性減小。在圖4A的配置中，通過NPN晶體管154實(shí)現(xiàn)關(guān)于圖2A的電壓限制器110描述的電 壓限制功能。如圖4A所示，NPN晶體管154的集電極與電壓控制恒流源132的電阻器136 和138之間的結(jié)連接；NPN晶體管154的發(fā)射極與電路公共端連接(接地)；并且，晶體管的 基極與MOSFET 150的源極連接。另外，MOSFET 150的源極通過電阻器156與電路公共端 連接(接地)。NPN晶體管154以下面的方式操作，以限制MOSFET 150的柵極上的電壓，并由此建 立在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的最大電流(例如，圖3C中的電流脈沖126、128 和130的電流Imax)。如上所述，當(dāng)電壓控制恒流源132供給正電流時(shí)，MOSFET 150的柵極 到源極電容器充電。隨著柵極電壓的增加，分支電路使得M0SFET150的漏極到源極電流的 迅速增加。漏極到源極電流使得NPN晶體管154導(dǎo)通并由此限制MOSFET 150的柵極電壓。 應(yīng)當(dāng)注意，圖4A的配置中的電阻器156的電阻相對(duì)較低，并被選擇為在流過M0SFET150的 漏極到源極電流的期望的電平上接通NPN晶體管154。例如，在被配置為用于定位110伏 AC電氣系統(tǒng)中的斷路器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電阻器156的電阻值為0. 105歐姆。圖4B示意性地示出與圖2B所示的配置相對(duì)應(yīng)的發(fā)射器的實(shí)施例，由此示出圖4A 的上述配置的替代方案。在圖4B的配置中，脈沖發(fā)生器148以與關(guān)于圖4A描述的方式相 同的方式與電壓控制恒流源132(例如，Howland電流泵)連接。因此，電壓控制恒流源132 的輸出是諸如圖3A的電流脈沖112、114和116的恒流脈沖的序列。在圖4B的配置中，電 容器161被連接在電壓控制恒流源132的輸出端子和電路公共端之間。電壓限制器163與 電容器161連接以將最大的正和負(fù)電容器電壓箝位在預(yù)定值上。在示出的配置中，電壓限 制器163是包含具有與電容器161連接的陽(yáng)極和與正電壓(圖4B中的+Vumit)連接的陰極 的二極管165的常規(guī)的削波電路。第二二極管167的陰極與電容器161連接，使得陽(yáng)極與 負(fù)電壓(圖4B中的-Vumit)連接。當(dāng)由電壓控制恒流源132供給的電流處于其最大的負(fù)值(例如，在圖3A中的小于 t01的時(shí)間上，為-Ip)上時(shí)，恒流源132的輸出電流流過二極管167以將電容器161的電壓 箝位在低于-Vumit的一個(gè)二極管壓降上(例如，在與圖3B中的-V相對(duì)應(yīng)的值上)。當(dāng)電 壓控制恒流源132在其最大負(fù)輸出電流-Ip之間切換時(shí)，電容器161開始用以等于Ip/C的 速率增加的電容器電壓線性充電，這里，C是電容器161的電容。一旦電容器電壓達(dá)到高于 圖4B中的電壓+Vumit的一個(gè)二極管壓降，由電壓控制恒流源132供給的電流就流過二極管 165以使電容器電壓箝位在預(yù)定的電平(例如，圖3B中的時(shí)間tQ2上為Vmax)上。在電壓控 制恒流源132供給正輸出電流的整個(gè)剩余時(shí)段上(例如，在圖3A中的時(shí)間間隔tQ2-tQ3)上， 電容器電壓保持箝位。當(dāng)電壓控制恒流源132在正和負(fù)輸出電流之間切換時(shí)(例如，在圖3A中的時(shí)間tQ3 上)，電流源用作電流宿，并且，電容器161開始用以等于Ip/C的速率減小的電容器電壓沿 負(fù)方向充電，這里，C是電容器161的電容。因此，增加的電容器電壓的時(shí)間變化率等于減小的電容器電壓的時(shí)間變化率。當(dāng)電容器電壓達(dá)到低于-Vumit的一個(gè)二極管壓降時(shí)(例如，在圖3B中的時(shí)間tQ4 上)，恒流源132的輸出電流流過二極管167以將電容器161的電壓箝位在低于-Vumit的一 個(gè)二極管壓降上(例如，在與圖3B中的-V相對(duì)應(yīng)的值上)。電流繼續(xù)流過二極管165，從 而使電容器電壓維持在其最大的負(fù)電壓(例如，-V)上，直到電壓控制電流源132重新供給 正輸出電流(例如，在圖3A中的時(shí)間tn上)。在圖4B中，通過運(yùn)算放大器169和NPN晶體管171實(shí)現(xiàn)圖2B的電流控制開關(guān)電 路107。在示出的配置中，放大器169的非反相輸入端子被供給上述的由電容器161提供的 信號(hào)，并且，放大器輸出與NPN晶體管171的基極耦和。晶體管171的發(fā)射極與放大器169 的反相輸入端子耦和，并且，另外，通過電阻器173與示出的電流控制開關(guān)電路的第一輸出 端子連接。示出的開關(guān)電路的第二輸出端子直接與NPN晶體管171的集電極連接。為了跟蹤分支電路，示出的電流控制開關(guān)電路的輸出端子被連接在分支電路的熱 引線和中性引線之間。運(yùn)算放大器169用作驅(qū)動(dòng)晶體管171的單位增益電壓跟隨器。因 此，在電容器161供給正電壓的時(shí)段期間，流過晶體管171的電流(并由此在分支電路中被 感應(yīng)的電流)等于Vc/R173，這里，Vc是由電容器161供給的電壓，并且R173是電阻器173的 電阻值。由于電容器161供給圖3B所示的類型的電壓脈沖的序列，因此，可以看出，圖4B 的配置在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)電流脈沖，這些電流脈沖與圖3C的電流脈沖126、128和 130相對(duì)應(yīng)，其中，電流脈沖表現(xiàn)相等的上升和下降時(shí)間并且以由恒流脈沖的積分確定的速 率線性增加和減小。在描述了被配置為供本發(fā)明使用的發(fā)射器的各方面之后，現(xiàn)在關(guān)注被配置為與那 些發(fā)射器一起使用的接收器?？梢园凑赵诒景l(fā)明的實(shí)踐中使用的電流脈沖序列的類型來理 解適于供本發(fā)明使用的接收器的基本配置和操作。如關(guān)于圖1描述的那樣，在本發(fā)明的實(shí)踐中使用的接收器是包含用于感測(cè)由系統(tǒng) 發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的拾波線圈的電池供電手持器件。為了定位與被跟蹤 的分支電路相關(guān)的電路斷流器，接收器被放在候選電路斷流器附近，直到信號(hào)與由系統(tǒng)發(fā) 射器供給的電流脈沖相對(duì)應(yīng)的拾波線圈電磁耦合。被配置和設(shè)置為根據(jù)本發(fā)明操作的接收器根據(jù)本發(fā)明處理在分支電路中感應(yīng)的 電流脈沖的每個(gè)序列(1)檢測(cè)接收到的電流脈沖的序列的第一脈沖的出現(xiàn)；和(2)在期望 出現(xiàn)電流脈沖的序列的隨后的脈沖的時(shí)段期間對(duì)接收到的(在接收器拾波線圈中感應(yīng)的) 信號(hào)進(jìn)行采樣。例如，關(guān)于圖3C所示的電流脈沖的序列，當(dāng)與圖3C的電流脈沖126相對(duì)應(yīng) 的電流脈沖被檢測(cè)時(shí)，為了檢測(cè)圖3C的電流脈沖128，當(dāng)在小于或等于時(shí)間tn的時(shí)間上開 始并在大于或等于時(shí)間t14的時(shí)間上結(jié)束的第一采樣間隔期間對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣。 以類似的方式，為了檢測(cè)圖3C的電流脈沖130，在小于或等于時(shí)間t21且大于或等于時(shí)間t24 的間隔期間第二次對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣。按所述方式對(duì)電流脈沖的序列的產(chǎn)生和采樣提供增強(qiáng)的拒絕不通過系統(tǒng)發(fā)射器 感應(yīng)的電氣系統(tǒng)電流脈沖的能力，由此減少錯(cuò)誤地指示電路斷流器是與被跟蹤的分支電路 相關(guān)聯(lián)的電路斷流器的可能性。特別地，除非檢測(cè)到至少精密地與由系統(tǒng)發(fā)射器感應(yīng)的電 流脈沖之間的時(shí)間分離匹配的電流脈沖的序列，否則，以所述方式操作的接收器將不產(chǎn)生 指示電路斷流器已被定位的信號(hào)。
為了進(jìn)一步增加噪聲抗擾性并提供改進(jìn)的操作，本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的接收器用于確定接收到的電流脈沖的序列中的每個(gè)脈沖的脈沖寬度是否基本上與由系統(tǒng)發(fā) 射器感應(yīng)的電流脈沖的脈沖寬度相對(duì)應(yīng)。通過感測(cè)接收到的電流脈沖的序列中的每個(gè)脈沖 的振幅以確定接收到的脈沖振幅是否落在基于由系統(tǒng)發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈 沖的振幅的期望的范圍內(nèi)，來獲得進(jìn)一步的改進(jìn)。還存在本發(fā)明的另一方面，該方面進(jìn)一步增加了系統(tǒng)可靠性，并且，另外減少了現(xiàn) 有系統(tǒng)的缺點(diǎn)。特別地，優(yōu)選地，拾波線圈的阻抗的電阻分量明顯地比電感分量小。因此， 拾波線圈區(qū)分接收到的電流脈沖，以對(duì)于電流脈沖的序列中的每個(gè)電流脈沖產(chǎn)生大體為矩 形形狀的正向和負(fù)向信號(hào)脈沖。圖5是示出被配置為執(zhí)行上面討論的根據(jù)本發(fā)明在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖 的序列的處理的示例性接收器電路的電路圖。在圖5中，拾波線圈160通過電阻器164與 運(yùn)算放大器162的反相輸入連接。電阻器166被連接在運(yùn)算放大器162的反相輸入端子和 輸出端子之間以提供負(fù)反饋，并且，電阻器168被連接在運(yùn)算放大器162的反相輸入端子和 電路公共端之間。優(yōu)選地，拾波線圈160的電感相對(duì)較低，使得包含拾波線圈160和運(yùn)算放 大器162的分級(jí)電路的傳送函數(shù)與第一階濾波器相對(duì)應(yīng)，在該第一階濾波器中，由運(yùn)算放 大器162提供的輸出關(guān)于來自被跟蹤的分支電路的、與拾波線圈160電磁耦合的信號(hào)的增 加的頻率而增加。因此，當(dāng)關(guān)于AC配電系統(tǒng)使用示出的配置時(shí)，被供給的AC信號(hào)的頻率低 于濾波器函數(shù)截止頻率。在圖5所示的配置的一個(gè)實(shí)施例中，拾波線圈160的電感為556 微亨。圖6A和圖6B分別示出根據(jù)本發(fā)明在分支電路中感應(yīng)的一系列電流脈沖和由圖5 的運(yùn)算放大器162供給的信號(hào)。特別地，圖6A示出在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的三個(gè)電流 脈沖170、172和174的序列的類型。如關(guān)于圖3C描述的那樣，每個(gè)電流脈沖包含線性增加 的上升沿(例如，電流脈沖170中的時(shí)間tQ1-tQ2)、恒流間隔(t02-t03)和線性減小的下降沿 (電流脈沖170中的時(shí)間tQ3-t。4)。眾所周知，在電感器兩端出現(xiàn)的電壓與關(guān)于流過電感器的電流的時(shí)間的第一導(dǎo)數(shù) 成比例。在圖5的配置中，事實(shí)上所有的與拾波線圈160電磁耦合的電流都流過拾波線圈。 因此，拾波線圈區(qū)分在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖。因此，如圖6B所示，在圖6A 的每個(gè)電流脈沖170、172和174的線性增加的部分期間，由圖5的拾波線圈160(并由此由 運(yùn)算放大器162)供給大體為矩形的負(fù)脈沖；在電流脈沖表現(xiàn)恒定電流的時(shí)間間隔期間，拾 波線圈和運(yùn)算放大器162不供給輸出(零伏)；并且，在圖6A的每個(gè)電流脈沖170、172和 174的線性減小的部分期間，由拾波線圈160供給大體為矩形的正電壓脈沖。返回圖5的電路圖，在運(yùn)算放大器162的輸出端子上供給的電壓脈沖(在圖6B中 示出)與包含運(yùn)算放大器184的放大級(jí)耦合。特別地，在示出的配置中，在運(yùn)算放大器162 的輸出端子上供給的負(fù)和正矩形電壓脈沖的序列通過電阻器186與運(yùn)算放大器184的非反 相輸入端子耦和。連接在運(yùn)算放大器184的輸出和反相輸入端子之間的是電阻器188。連 接在運(yùn)算放大器184的反相輸入端子和電路公共端之間的是電阻器190。與電阻器190并 聯(lián)連接的是電阻器192和N溝道增強(qiáng)模式MOSFET 194的漏極到源極電流通道。在該配置 中，運(yùn)算放大器184的電壓增益由MOSFET 194的漏極到源極電阻控制。因此，可通過用電 位計(jì)或用于提供電壓范圍的其它配置(在圖5中沒有示出)控制供給到MOSFET 194的柵極電壓來調(diào)整分級(jí)電路的增益。繼續(xù)圖5的電路圖，在運(yùn)算放大器184的輸出端子上提供的電壓脈沖通過電阻器 198與運(yùn)算放大器196的非反相輸入耦和。通過電阻器200在運(yùn)算放大器196的輸出和反 相輸入端子之間形成反饋通道。運(yùn)算放大器196用作用于消除由運(yùn)算放大器184提供的信 號(hào)的負(fù)脈沖的半波整流器。因此，如圖6C所示，與圖6A的電流脈沖170、172和174相對(duì)應(yīng) 的運(yùn)算放大器196的輸出是三個(gè)正矩形電壓脈沖204、206和208的序列。將圖6A和圖6C 相比較，可以注意到，由運(yùn)算放大器196提供的矩形電壓脈沖的定時(shí)(圖6C)與圖6A的檢 測(cè)的電流脈沖170、172和174的定時(shí)相對(duì)應(yīng)。特別地，時(shí)間間隔、4_ 14指示第一電流脈沖 170的結(jié)束和第二電流脈沖172之間的時(shí)間間隔，并且還指示第一電壓脈沖204的結(jié)束和第 二電壓脈沖206之間的時(shí)間間隔。類似地，時(shí)間間隔t14-t24指示圖6A的第二電流脈沖172 的結(jié)束和第三電流脈沖174之間的時(shí)間間隔，并且還指示圖6C的第二矩形電壓脈沖206的 結(jié)束和第三矩形電壓脈沖208之間的時(shí)間間隔。因此，電壓脈沖204、206和208代表電流 脈沖170、172和174，其中，電壓脈沖之間的時(shí)間關(guān)系與電流脈沖之間的時(shí)間關(guān)系相對(duì)應(yīng)。返回圖5的電路圖，正電壓脈沖204、206和208通過運(yùn)算放大器196被供給到微 控制器202的輸入端子，并且，另外，被供給到一對(duì)采樣和保持電路的輸入端子。如上所述，為了可靠地定位被跟蹤的分支電路的電路斷流器，根據(jù)本發(fā)明配置和 設(shè)置的接收器用于處理發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的每個(gè)序列，以確定接收到的 電流脈沖的定時(shí)是否基本上與由系統(tǒng)發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的定時(shí)相對(duì)應(yīng)。 只有接收到的電流脈沖的序列的定時(shí)精密地與由系統(tǒng)發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈 沖的定時(shí)匹配，接收器才產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娐窋嗔髌饕驯欢ㄎ坏闹甘?。同樣如上所述，接收器?yōu) 選確定每個(gè)電流脈沖的脈沖寬度是否基本上與由系統(tǒng)發(fā)射器提供的電流脈沖的脈沖寬度 相同。此外，接收器優(yōu)選感測(cè)接收到的電流脈沖的振幅，并且，只有接收到的電流脈沖的振 幅落入期望的振幅范圍內(nèi)，才產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娐窋嗔髌饕驯欢ㄎ坏闹甘?。在圖5的接收器配置中，微控制器202與開關(guān)電路210和212 —起工作，以建立被 用于確定接收到的電流脈沖的序列中的脈沖之間的定時(shí)是否充分地與傳送的電流脈沖的 序列(即，在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的序列)的定時(shí)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)采樣間隔。 圖6D示意性地示出圖5的電路配置對(duì)于以上關(guān)于圖6A 6C描述的信號(hào)脈沖的序列的操 作。如圖6D所示，在時(shí)間tQ4上由微控制器202產(chǎn)生RESET脈沖，該脈沖與圖6C的矩形電 壓脈沖204的下降邊相對(duì)應(yīng)。如圖5所示，RESET脈沖與開關(guān)210和212耦合，這導(dǎo)致開關(guān) 210和212切換到開路條件。另外，RESET脈沖用作使得微控制器202產(chǎn)生圖5和圖6D中 的兩個(gè)門信號(hào)(GATE1和GATE2)的觸發(fā)器。GATEl信號(hào)使得開關(guān)210對(duì)于GATE 1信號(hào)的持 續(xù)時(shí)間切換到閉路狀態(tài)，并且GATE 2信號(hào)對(duì)于GATE 2信號(hào)的持續(xù)時(shí)間將開關(guān)電路212置 于閉路條件。如圖6D所示，第一門信號(hào)GATE 1在比時(shí)間t13稍小的時(shí)間上開始，并且在比 時(shí)間t14稍大的時(shí)間上結(jié)束。圖6D還示出，第二門信號(hào)GATE 2在比時(shí)間t23稍小的時(shí)間上 開始，并且在比時(shí)間t24稍大的時(shí)間上結(jié)束。因此，可以認(rèn)識(shí)到，開關(guān)210將在存在GATE 1 信號(hào)的同時(shí)供給與由運(yùn)算放大器196提供的信號(hào)相同的信號(hào)，并且，開關(guān)212 (圖6的時(shí)間 間隔t13-t14)在GATE 2信號(hào)的持續(xù)時(shí)間(t23-t24)期間供給由運(yùn)算放大器196提供的信號(hào)。 因此，可以看出，開關(guān)210和212分別用于在時(shí)間間隔t13-t14和t23-t24期間提供代表由接 收器90的拾波線圈160提供的信號(hào)的信號(hào)采樣。
在圖5的配置中，開關(guān)210的輸出與運(yùn)算放大器214的非反相輸入端子連接，該運(yùn) 算放大器214使其輸出端子通過二極管211與放大器反相輸入端子連接。在該配置中，二 極管211將運(yùn)算放大器輸出信號(hào)的正向部分反饋回放大器反相輸入端子，使得運(yùn)算放大器 214提供與提供給運(yùn)算放大器214的信號(hào)的正向部分基本上相同的輸出信號(hào)。另外，二極管 211的陰極通過電阻器215和信號(hào)通道與電路公共端連接，該信號(hào)通道與電阻器215并聯(lián)連 接并且包含串聯(lián)連接的電容器217和電阻器219的組合。在操作中，電容器217在圖6的 時(shí)間間隔t13-t14期間充電到由運(yùn)算放大器196供給的信號(hào)的峰值，并且保持該值，直到微控 制器202產(chǎn)生另一 RESET脈沖(在圖6中未示出)。因此，開關(guān)210和包含運(yùn)算放大器214 的電路在時(shí)間間隔t13-t14期間一起相互操作，以用作保持代表由接收器拾波線圈160產(chǎn)生 的信號(hào)的dc電壓的采樣和保持電路。與開關(guān)212連接的電路拓?fù)渑c上述的與開關(guān)210的輸出連接的電路配置相對(duì)應(yīng)。 具體而言，開關(guān)212的輸出與運(yùn)算放大器216的非反相輸入端子連接，該運(yùn)算放大器216使 其輸出端子通過二極管221與放大器反相輸入端子連接。在該配置中，二極管221將運(yùn)算放 大器輸出信號(hào)的正向部分反饋回放大器反相輸入端子，使得運(yùn)算放大器214提供與提供給 運(yùn)算放大器214的信號(hào)的正向部分基本上相同的輸出信號(hào)。另外，二極管221的陰極通過 電阻器223和信號(hào)通道與電路公共端連接，該信號(hào)通道與電阻器223并聯(lián)連接并且包含串 聯(lián)連接的電容器225和電阻器229的組合。在操作中，電容器225在圖6的時(shí)間間隔t23_t24 期間充電到由運(yùn)算放大器196供給的信號(hào)的峰值，并且保持該值，直到微控制器202產(chǎn)生另 一 RESET脈沖(在圖6中未示出)。因此，開關(guān)212和包含運(yùn)算放大器216的電路在時(shí)間間 隔t23-t24期間一起相互操作，以用作保持代表由接收器拾波線圈160產(chǎn)生的信號(hào)的dc電壓 的采樣和保持電路。仍參照?qǐng)D5的配置，在電容器217和二極管211之間的結(jié)上提供的信號(hào)采樣通過 電阻器220與比較器218的輸入端子耦合。類似地，在電容器225和二極管221之間的結(jié) 上提供的信號(hào)采樣通過電阻器222與比較器218的輸入端子耦合。因此，在圖6的時(shí)序圖 中的時(shí)間間隔t13-t14和t23-t24期間，供給到比較器218的輸入信號(hào)等于由上述接收器電路 提供的信號(hào)采樣的和。圖5的比較器218包含具有連接在放大器輸出端子和反相輸入端子之間的電阻器 226的運(yùn)算放大器224。可變電阻器228被連接在放大器非反相輸入端子和電路公共端之 間。與運(yùn)算放大器242的輸出端子連接的是N溝道增強(qiáng)模式MOSFET 230的柵極。眾所周知，由運(yùn)算放大器224產(chǎn)生的輸出電壓由反相和非反相輸入端子上的信號(hào) 電平之間的差值確定。因此，可變電阻器228可被設(shè)置成使得除非由采樣和保持電路210 和212供給的信號(hào)的和超過預(yù)定電平，否則運(yùn)算放大器224的輸出電壓不接通MOSFET 230。 特別地，可變電阻器228可被設(shè)置成使得當(dāng)由系統(tǒng)接收器(例如，上述圖5的配置)檢測(cè)的 電流脈沖的序列充分地與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的序列相對(duì)應(yīng)時(shí)比較器 的運(yùn)算放大器224向MOSFET 230提供正門信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)踐中，需要的對(duì)應(yīng)關(guān)系是關(guān) 于脈沖之間的定時(shí)、脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖振幅。例如，按照?qǐng)D6所示的波形，建立由微控制器202供給的GATE 1信號(hào)(圖6D)，使 得它在時(shí)間t13稍前的時(shí)間上開始并在時(shí)間t14稍后的時(shí)間上結(jié)束。因此，在GATE 1信號(hào)期 間(并且在持續(xù)時(shí)間上基本上與其相等)出現(xiàn)響應(yīng)電流脈沖172由圖5的運(yùn)算放大器196產(chǎn)生的、圖6C的電壓脈沖206。類似地，建立由微控制器202供給的GATE 2信號(hào)，使得它 在時(shí)間t23稍前的時(shí)間上開始并在時(shí)間t24稍后的時(shí)間上結(jié)束。因此，在GATE 2信號(hào)期間 (并且在持續(xù)時(shí)間上基本上與其相等)出現(xiàn)響應(yīng)電流脈沖174由圖5的運(yùn)算放大器196產(chǎn) 生的、圖6C的電壓脈沖208。因此，按照上述圖5的配置，可以認(rèn)識(shí)到，在比時(shí)間t14稍晚的時(shí)間上(當(dāng)GATE 1 信號(hào)完結(jié)時(shí))供給到比較器218的輸入端子的信號(hào)是代表在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)第二 電流脈沖(圖6A中的172)的時(shí)段期間由拾波線圈160產(chǎn)生的信號(hào)的dc電壓。此外，可以 認(rèn)識(shí)到，供給到比較器218的輸入端子的信號(hào)在GATE 2信號(hào)完結(jié)時(shí)(比時(shí)間t24稍晚)增 加代表在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)第三電流脈沖(圖6A中的174)的時(shí)段期間由拾波線圈 160產(chǎn)生的信號(hào)的量。通過僅將GATE 1和GATE 2的寬度(分別)設(shè)為稍大于信號(hào)脈沖206 和208的持續(xù)時(shí)間，導(dǎo)致到比較器218的輸入信號(hào)代表在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的振 幅和拾波線圈與正確的分支電路的接近度(在理想情況下，與其成正比)。因此，可以體現(xiàn) 本發(fā)明，使得當(dāng)接收器90充分地接近分支電路并且在期望的時(shí)間上出現(xiàn)在電路通道中感 應(yīng)的電流脈沖時(shí)，比較器218將MOSFET 230切換到ON狀態(tài)。通過在RESET脈沖(圖6D中的時(shí)間t04) ,GATE 1信號(hào)(時(shí)間間隔t13_t14)和GATE 2信號(hào)(時(shí)間間隔t23-t24)之間建立上述的時(shí)間關(guān)系，還在被用于跟蹤分支電路的電流脈沖 (即，圖6A中的電流脈沖170、172和174)的脈沖定時(shí)和供給到圖5的比較器218的輸入的 電壓之間建立依賴關(guān)系。因此，可以體現(xiàn)本發(fā)明，使得，當(dāng)由接收器90的電路產(chǎn)生的信號(hào)脈 沖的定時(shí)充分地與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖(即，圖6A中的電流脈沖170、 172和174)的定時(shí)相對(duì)應(yīng)時(shí)，比較器218接通MOSFET 230。在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例 中，存在于在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖和由接收器檢測(cè)的電流脈沖之間的脈沖 寬度關(guān)系和脈沖定時(shí)關(guān)系兩者均被用于確定輸入到比較器218的、將MOSFET 230切換到ON 狀態(tài)的電壓?？蛇M(jìn)一步，由接收器90的電路產(chǎn)生的脈沖(由圖5中的運(yùn)算放大器214和 216供給)的振幅直接與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的振幅有關(guān)。因此，本發(fā)明 的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例被配置成，使得，只有供給到比較器輸入的信號(hào)指示接收關(guān)于脈沖定 時(shí)、脈沖寬度和脈沖振幅與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的一系列電流脈沖相對(duì)應(yīng)的一系列 電流脈沖，比較器218才將MOSFET 230切換到ON狀態(tài)。重新返回圖5的接收器電路，MOSFET 230的源極與微控制器202的輸出端口(在 圖5中標(biāo)有ERR)連接，并且漏極通過電阻器232與標(biāo)有BATT+的正供給電壓連接。在該配 置中，微控制器202被編程為在示出的接收器電路的正常操作期間在電路公共端(接地電 勢(shì))上保留ERR輸出端口。因此，當(dāng)比較器218將MOSFET 230切換到ON狀態(tài)時(shí)，電阻器232 和MOSFET漏極的結(jié)上的電壓從約等于BATT+的值減小到電路公共端上或附近的值。還與 BATT+電源電壓連接的是使其柵極與電阻器232和MOSFET 230的漏極之間的結(jié)連接的P溝 道增強(qiáng)模式MOSFET 234的源極。當(dāng)MOSFET 230被切換到ON狀態(tài)(以指示被跟蹤的分支 電路的電路斷流器的檢測(cè))時(shí)，MOSFET 234的柵極到源極電壓變負(fù)以將MOSFET 234驅(qū)動(dòng)為 導(dǎo)通。因此，正電壓被供給到發(fā)光二極管的陽(yáng)極，該陽(yáng)極與MOSFET 234的漏極連接。結(jié)果， 電流流過發(fā)光二極管(通過連接在發(fā)光二極管236和電路公共端之間的電阻器238)，使得 發(fā)光二極管236提供被跟蹤的分支電路的電路斷流器已被定位的視覺指示。圖5的配置還包含用于指示與被跟蹤的分支電路相關(guān)的電路斷流器的檢測(cè)的示例性聽覺指示器電路240。圖5的聽覺指示器240包含通過具有連接在其輸出和輸入端子 之間的電阻器244的反相Schmitt觸發(fā)器電路242形成的多諧振蕩器。電容器246被連接 在Schmitt觸發(fā)器電路242的輸入端子和電路公共端之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，不 管什么時(shí)候向Schmitt觸發(fā)器電路242供給工作電壓(圖5中的BATTSW)，包含于聽覺指示 器中的多諧振蕩器配置以由電阻器244和電容器26的RC時(shí)間常數(shù)確定的頻率產(chǎn)生方波信 號(hào)。由于僅當(dāng)MOSFET 234處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)才供給BATTSW，因此可以認(rèn)識(shí)到，當(dāng)與被跟蹤的 分支電路相關(guān)的電路斷流器被定位時(shí)，Schmitt觸發(fā)器電路242將提供方波信號(hào)。繼續(xù)聽覺指示器240的描述，由Schmitt觸發(fā)器電路242供給的方波信號(hào)與反 相器電路248的輸入端子耦合。連接在反相器248的輸出和輸入端子之間的是用于產(chǎn)生 聽覺音頻輸出信號(hào)的換能器250。在本發(fā)明的原型實(shí)現(xiàn)中，使用稱為外部驅(qū)動(dòng)壓電隔膜 (diaphram)的換能器作為換能器250。如上所述，當(dāng)與被跟蹤的分支電路相關(guān)的電路斷流 器已被定位時(shí)，Schmitt觸發(fā)器電路242產(chǎn)生方波信號(hào)。因此，當(dāng)被尋找的電路斷流器已被 定位時(shí)，圖5的示例性接收器配置提供聽覺信號(hào)指示和由發(fā)光二極管236提供的視覺指示。雖然公開的實(shí)施例使用用于測(cè)量峰值檢測(cè)器的輸出的模擬比較器電路，但是，可 以理解，可以使用具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的適當(dāng)編程的控制器或微處理器，以確定檢測(cè)的信 號(hào)的峰值是否指示由發(fā)射器而不是噪聲感應(yīng)的電流脈沖。圖7是提供關(guān)于圖1 6示出和描述的本發(fā)明的示例性配置的概括的流程圖。與 圖4A、圖4B和圖5的電路類似，關(guān)于圖7描述的步驟的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系不是本發(fā)明的需要的 方面，而只是提供可如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)例子。例如，圖5的接收器電路是有利的，其中， 數(shù)字和模擬電路的組合使用關(guān)于通過電動(dòng)機(jī)、調(diào)光器和其它器件在配電系統(tǒng)的分支電路中 感應(yīng)的信號(hào)提供高度的抗擾度。但是，可完全通過模擬或數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，可以 使用各種電路配置以提供以上關(guān)于圖5描述的采樣和保持、比較器、放大、整流等功能。重 要的是，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電路和關(guān)于圖7描述的示例性處理過程處理大體與以理想化的 形式被指示并且關(guān)于圖3C描述的脈沖形狀相對(duì)應(yīng)的電流脈沖的序列，并且以關(guān)于圖6B D描述的方式這樣做。在圖7所示的例子中，處理從START塊260開始，使得接收器電路的拾波線圈保持 接近可與被跟蹤的分支電路相關(guān)的電路斷流器。在塊262上，接收器電路確定是否存在電 流脈沖。如果不存在脈沖，那么接收器電路實(shí)際上等待脈沖到達(dá)。在圖7中，處理被示為通 過塊264返回START塊260，該塊260可被用于執(zhí)行諸如將由圖5的微控制器202提供的 ERR信號(hào)設(shè)為防止對(duì)接收器指示器電路(例如，圖5的聽覺指示器240和發(fā)光二極管236) 加電的值的功能。如果在塊262中確定存在脈沖，那么在塊266中確定脈沖的持續(xù)時(shí)間(脈 沖寬度)。如果檢測(cè)的脈沖寬度充分地與通過系統(tǒng)發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的 寬度匹配(即，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)容限內(nèi))，那么產(chǎn)生門信號(hào)(諸如圖6D的GATE 1)。在圖7中， 在塊268上設(shè)定并且建立門信號(hào)，使得接收器電路將確定是否在與期望下一電流脈沖的時(shí) 間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間上接收脈沖。如果在由門信號(hào)限定的時(shí)間間隔期間存在脈沖(在塊270中確定)，那么確定檢測(cè) 的脈沖的寬度(在塊272中)。但是，如果在由門信號(hào)建立的時(shí)間間隔期間不存在脈沖，那 么次序返回開始?jí)K260。如果在塊272上確定由接收器拾波線圈接收到的脈沖的脈沖寬度 不充分地與由系統(tǒng)發(fā)射器供給的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間匹配，那么次序也返回開始?jí)K。在任一種情況下，當(dāng)下一脈沖到達(dá)接收器拾波線圈時(shí)，圖7的次序重新開始。如果在塊272中確 定的脈沖持續(xù)時(shí)間充分與傳送的電流脈沖匹配，那么代表脈沖的振幅的信號(hào)被存儲(chǔ)(在塊 274上)。圖7的次序中的該點(diǎn)關(guān)于開關(guān)210和包含運(yùn)算放大器214的電路與按照?qǐng)D5和 圖6描述的采樣和保持操作相對(duì)應(yīng)。一旦已存儲(chǔ)了代表接收到的脈沖的振幅的信號(hào)，就設(shè)定第二門信號(hào)(在塊276 上)，使得將在與由系統(tǒng)發(fā)射器供給的下一電流脈沖應(yīng)到達(dá)的時(shí)段期間相對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間 內(nèi)感測(cè)與接收器拾波線圈耦合的信號(hào)。如果在第二門時(shí)段期間沒有檢測(cè)到脈沖(在塊278 中)，那么次序返回開始?jí)K260，并且在檢測(cè)到另一電流脈沖時(shí)重新開始。另一方面，如果在 第二門時(shí)段期間檢測(cè)到脈沖，那么確定脈沖持續(xù)時(shí)間是否充分地與由系統(tǒng)發(fā)射器供給的電 流脈沖的持續(xù)時(shí)間匹配(在塊280中)。如果脈沖持續(xù)時(shí)間不是適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間，那么，當(dāng) 檢測(cè)到下一電流脈沖時(shí)，次序返回開始?jí)K260以重新開始。如果在塊280中確定的脈沖持 續(xù)時(shí)間充分與傳送的電流脈沖匹配，那么存儲(chǔ)代表脈沖的振幅的信號(hào)(在塊282中)。圖7 的次序中的該點(diǎn)關(guān)于開關(guān)212和包含運(yùn)算放大器216的電路與按照?qǐng)D5和圖6描述的采樣 和保持操作相對(duì)應(yīng)。特別地，已檢測(cè)到可能與在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的三個(gè)電流脈沖 的序列相對(duì)應(yīng)的三個(gè)連續(xù)的電流脈沖的序列。如塊284所示的那樣，代表兩個(gè)檢測(cè)的電流脈沖的振幅的信號(hào)彼此求和，將結(jié)果 與指示兩個(gè)接收到的電流脈沖充分與由系統(tǒng)發(fā)射器供給的兩個(gè)電流脈沖相對(duì)應(yīng)的值的預(yù) 定范圍相比較。如果比較指示兩個(gè)信號(hào)的和在可接受的范圍之外，那么，當(dāng)電流脈沖與接 收器拾波線圈耦合時(shí)，次序返回開始?jí)K260以重新開始。如果比較指示兩個(gè)接收到的電流 脈沖充分與由系統(tǒng)發(fā)射器供給的兩個(gè)電流脈沖相對(duì)應(yīng)，那么接收器拾波線圈接近與被跟蹤 的分支電路相關(guān)的電路斷流器放置，并且產(chǎn)生適當(dāng)?shù)穆犛X和/或視覺指示(在塊286上指 示)°如上所述，本發(fā)明使得能夠可靠地檢測(cè)被跟蹤的分支電路的電路斷流器。另外，本 發(fā)明的另一方面克服現(xiàn)有配置的另一缺點(diǎn)。具體而言，常規(guī)配置的配電盤的電路斷流器被 配置成行，使得向面板提供電力的母線垂直延伸，以將配電盤分成左部分和右部分。在該配 置中，電流通過母線右側(cè)的電路斷流器從左流到右，并且，電流通過位于母線左側(cè)的電路斷 流器從右流到左。因此，當(dāng)拾波線圈在配電盤的右側(cè)和左側(cè)之間移動(dòng)時(shí)，在拾波線圈中感應(yīng) 的入射的磁通量(以及得到的電流)的方向反向。在現(xiàn)有的器件中，磁通量反向意味著拾 波線圈在它在配電盤的兩側(cè)之間移動(dòng)時(shí)必須旋轉(zhuǎn)180度，使得感應(yīng)的通量在需要的方向。本發(fā)明的實(shí)施例克服上述的現(xiàn)有的缺點(diǎn)。如關(guān)于圖2 4描述的那樣，根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例配置的發(fā)射器產(chǎn)生電流脈沖的序列，在這些電流脈沖中，每個(gè)電流脈沖線性增 加到最大值，在最大電流值上保持預(yù)定的時(shí)間，并然后在等于脈沖上升時(shí)間的下降時(shí)間內(nèi) 線性減小。關(guān)于圖3C示出和描述電流脈沖的例子。如關(guān)于圖5 6描述的那樣，根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例配置的接收器區(qū)分電流脈沖以產(chǎn)生相等持續(xù)時(shí)間正向和負(fù)向矩形電壓脈沖，該 正向和負(fù)向矩形電壓脈沖通過等于將由發(fā)射器供給的電流脈沖保持在最大電流的時(shí)段的 時(shí)間間隔彼此分開。在圖6B中以理想化的形式示出這些電壓脈沖的例子。由運(yùn)算放大器 196提供的半波整流消除負(fù)向電壓脈沖，由此將由系統(tǒng)發(fā)射器供給的電流脈沖的序列轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的正向的大體為矩形電壓脈沖的序列。因此，接收器根據(jù)電流流過電路斷流器的方 向在電流脈沖波形的上升沿或下降沿上產(chǎn)生正向脈沖。由于電流脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)
21間相等，因此，不管電流流動(dòng)方向如何，接收器都正確地動(dòng)作。因此，在本發(fā)明的實(shí)踐中，當(dāng) 從配電盤的一側(cè)向另一側(cè)移動(dòng)接收器拾波線圈時(shí)不需要將其旋轉(zhuǎn)180度。雖然優(yōu)選的實(shí)施 例使用相等的上升和下降時(shí)間，但應(yīng)理解，發(fā)射器和接收器可在僅對(duì)于每個(gè)電流脈沖預(yù)定 每個(gè)電流脈沖的上升或下降時(shí)間的情況下操作。從設(shè)計(jì)本發(fā)明的特定實(shí)施例的觀點(diǎn)看，可以回想，通過諸如由電壓控制恒流源132 提供的那些的恒流脈沖的積分來建立感應(yīng)的電流脈沖的時(shí)間變化率。因此，在與圖4A相 對(duì)應(yīng)的發(fā)射器的實(shí)施例的設(shè)計(jì)中，按照由電壓控制恒流源132提供的最大正和負(fù)電流選擇 M0SFET150的柵極到源極電容，以由此建立在被跟蹤的分支電路中感應(yīng)的脈沖的期望的電 流時(shí)間變化率。類似地，在與圖4B相對(duì)應(yīng)的發(fā)射器的實(shí)施例的設(shè)計(jì)中，按照由電壓控制恒 流源132提供的最大正和負(fù)電流選擇電容器161的電容，以由此建立感應(yīng)的電流脈沖的期 望的電流時(shí)間變化率。此外，優(yōu)選按照與接收器拾波線圈(例如圖5的拾波線圈160)相關(guān) 的時(shí)間常數(shù)建立感應(yīng)的電流脈沖的上升和下降時(shí)間，使得由拾波線圈產(chǎn)生的電壓代表感應(yīng) 的電流脈沖的最大值。另外，建立感應(yīng)的電流脈沖為最大值的時(shí)間間隔以超過在感應(yīng)的電 流脈沖達(dá)到其最大值之后接收器拾波線圈返回零信號(hào)電平所需要的時(shí)間是有利的。另一方 面，還期望將感應(yīng)的電流脈沖處于最大值上的時(shí)間間隔保持為最小，以由此限制在圖2A和 圖4A的配置中建立感應(yīng)的電流脈沖的電壓控制開關(guān)以及圖2B和圖4B的配置中的電流控 制開關(guān)的功率耗散要求。雖然示出和描述了解釋性的實(shí)施例，但應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的 條件下，可以進(jìn)行各種變化。例如，雖然發(fā)射器和接收器的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例傳送和檢測(cè)三 個(gè)電流脈沖，但應(yīng)理解，可以使用比三個(gè)電流脈沖少或比三個(gè)電流脈沖多的電流脈沖。
權(quán)利要求
1.一種用于定位與包含多個(gè)具有相關(guān)的電路斷流器的分支電路的配電系統(tǒng)的選擇的 分支電路相關(guān)的電路斷流器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被配置為用于暫時(shí)與選擇的分支電路互連的發(fā)射器，所述發(fā)射器包含用于在選擇的分 支電路中感應(yīng)分開的電流脈沖的序列的電路，所述電流脈沖中的每一個(gè)在預(yù)定的上升時(shí)間 期間線性增加，在最大電流值上保持預(yù)定的時(shí)間并在基本上等于電流脈沖上升時(shí)間的下降 時(shí)間內(nèi)線性下降；和可位于接近配電系統(tǒng)的電路斷流器的位置上以定位與所述發(fā)射器感應(yīng)所述電流脈沖 的序列的分支電路相關(guān)的電路斷流器的手持接收器，所述接收器包含用于通過接近的電路 斷流器響應(yīng)與拾波線圈耦合的電磁能量而產(chǎn)生信號(hào)的拾波線圈和用于在由所述拾波線圈 產(chǎn)生的所述信號(hào)與在選擇的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的所述序列相對(duì)應(yīng)時(shí)提供人可覺 察的信號(hào)的、響應(yīng)由所述拾波線圈提供的所述信號(hào)的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，用于在選擇的分支電路中感應(yīng)分開的電流脈沖 的序列的電路包含用于供給至少兩個(gè)分開的信號(hào)脈沖的序列的脈沖發(fā)生器；被連接為接收由所述脈沖發(fā)生器供給的所述信號(hào)脈沖的雙極恒流源，所述雙極恒流源 對(duì)于由所述脈沖發(fā)生器提供的每個(gè)信號(hào)脈沖供給具有正和負(fù)輸出電流的恒流脈沖；被連接為用于接收由所述雙極恒流源供給的每個(gè)恒流脈沖的積分器，所述積分器在通 過所述雙極恒流源供給正輸出電流的時(shí)段期間供給線性增加的電壓信號(hào)電壓，并且，在通 過所述雙極恒流源供給負(fù)輸出電流的時(shí)段期間供給線性減小的電壓信號(hào)電壓；被連接為用于接收由所述積分器提供的電壓信號(hào)的電壓限制器，所述電壓限制器提供 由所述積分器供給的所述線性增加的電壓信號(hào)限于預(yù)定的最大值并且由所述積分器供給 的所述線性減小的電壓信號(hào)限于預(yù)定的最小值的電壓箝位信號(hào)；和與所述選擇的分支電路連接的電壓控制開關(guān)，所述電壓控制開關(guān)響應(yīng)所述電壓箝位信 號(hào)以在所述選擇的分支電路中感應(yīng)電流脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，積分器、電壓限制器和電壓控制開關(guān)由包含N溝 道增強(qiáng)模式金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管、NPN晶體管和電阻器的電路實(shí)現(xiàn)，所述N溝道增強(qiáng)模 式金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極和所述NPN晶體管的集電極被連接為用于接收由所述 雙極恒流源供給的所述恒流脈沖，所述N溝道增強(qiáng)模式金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與 所述選擇的分支電路的第一引線連接，所述NPN晶體管的基極和所述電阻器的第一端子與 所述N溝道增強(qiáng)模式金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接，并且，所述電阻器的第二端子 與所述分支電路的第二引線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，用于在選擇的分支電路中感應(yīng)分開的電流脈沖 的序列的電路包含用于供給至少兩個(gè)分開的信號(hào)脈沖的序列的脈沖發(fā)生器；被連接為接收由所述脈沖發(fā)生器供給的所述信號(hào)脈沖的雙極恒流源，所述雙極恒流源 對(duì)于由所述脈沖發(fā)生器提供的每個(gè)信號(hào)脈沖供給具有預(yù)定的正輸出電流和預(yù)定的負(fù)輸出 電流的恒流脈沖；用于對(duì)于由所述雙極恒流源供給的每個(gè)恒流脈沖進(jìn)行積分的電容器，所述電容器在 通過所述雙極恒流源供給預(yù)定的正輸出電流的時(shí)段期間供給線性增加的電壓信號(hào)電壓，并且，在通過所述雙極恒流源供給預(yù)定的正輸出電流的時(shí)段期間供給線性減小的電壓信號(hào)電 壓；被連接為用于接收由所述積分器提供的信號(hào)的電壓限制器，所述電壓限制器提供由所 述電容器供給的所述線性增加的電壓信號(hào)限于預(yù)定的最大值并且由所述電容器供給的所 述線性減小的電壓信號(hào)限于預(yù)定的最小值的電壓箝位信號(hào)；和與所述選擇的分支電路連接的電流控制開關(guān)，所述電流控制開關(guān)響應(yīng)所述電壓箝位信 號(hào)以在所述選擇的分支電路中感應(yīng)所述分開的電流脈沖的序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述電流控制開關(guān)包含運(yùn)算放大器、NPN晶體管 和電阻器，所述運(yùn)算放大器的非反相輸入被連接為用于接收所述電壓箝位信號(hào)，所述運(yùn)算 放大器的輸出與所述NPN晶體管的基極耦合，所述NPN晶體管的集電極與所述選擇的分支 電路的第一引線連接，所述NPN晶體管的發(fā)射極和所述電阻器的第一端子與所述運(yùn)算放大 器的反相輸入連接，并且，所述電阻器的第二端子與所述分支電路的第二引線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在所述選擇的分支電路中感應(yīng)的所述分開的電 流脈沖的所述序列的每個(gè)電流脈沖具有預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，所述拾波線圈供給代表與所述接 收器電磁耦合的每個(gè)電流脈沖的持續(xù)時(shí)間的信號(hào)，并且，所述電路包含用于檢測(cè)通過所述 發(fā)射器在分支電路中感應(yīng)的所述分開的電流脈沖的序列的第一電流脈沖的持續(xù)時(shí)間并用 于在與期望所述感應(yīng)的電流脈沖的序列的每個(gè)附加的電流脈沖的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間上檢 測(cè)與所述接收器電磁耦合的附加的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間的檢測(cè)電路，其中，所述檢測(cè)電路 被配置為在檢測(cè)電流脈沖的序列時(shí)提供人可覺察的輸出信號(hào)，在該序列中，電流脈沖中的 每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間具有等于預(yù)定的持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間并且在期望時(shí)出現(xiàn)第二或隨后的 電流脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述接收器的所述拾波線圈區(qū)分與所述接收器 電磁耦合的每個(gè)電流脈沖，并且所述檢測(cè)電路包含用于對(duì)由所述拾波線圈提供的所述信號(hào) 半波整流以不管流過與感應(yīng)電流脈沖的分支電路相關(guān)的電路斷流器的電流的方向如何都 產(chǎn)生代表與所述接收器電磁耦合的每個(gè)電流脈沖的持續(xù)時(shí)間的單一極性信號(hào)的電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在選擇的分支電路中感應(yīng)的所述電流脈沖的序 列的電流脈沖通過不為在分支電路上承載的信號(hào)的諧波的預(yù)定時(shí)間間隔相互分開。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，通過所述發(fā)射器在選擇的分支電路中感應(yīng)的所 述電流脈沖的序列的電流脈沖的最大電流具有預(yù)定的值，所述接收器的所述拾波線圈供給 指示代表與所述接收器電磁耦合的電流脈沖的最大電流的信號(hào)的電流，并且，所述的響應(yīng) 由所述拾波線圈提供的信號(hào)的電路包含用于在指示由所述拾波線圈供給的信號(hào)的電流的 序列基本上與通過所述發(fā)射器在選擇的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的序列的最大電流值 相對(duì)應(yīng)時(shí)提供人可覺察的輸出信號(hào)的電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在選擇的分支電路中感應(yīng)的所述的電流脈沖的 序列的電流脈沖通過預(yù)定的時(shí)間間隔相互分開，通過所述發(fā)射器在選擇的分支電路中感應(yīng) 的所述電流脈沖的序列的電流脈沖的最大電流具有預(yù)定的值，所述接收器的所述拾波線圈 供給指示具有與在選擇的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的最大電流成比例的電平的信號(hào)的 電流，并且，所述的響應(yīng)由所述拾波線圈提供的所述信號(hào)的電路包含用于檢測(cè)依次由所述 拾波線圈供給的信號(hào)之間的時(shí)間間隔并用于在檢測(cè)由所述拾波線圈供給的信號(hào)的序列時(shí)提供人可覺察的輸出信號(hào)的檢測(cè)電路，其中，信號(hào)之間的時(shí)間間隔基本上與通過所述發(fā)射 器在選擇的分支中感應(yīng)的所述電流脈沖的序列的電流脈沖之間的預(yù)定的時(shí)間間隔相對(duì)應(yīng)， 并且指示由所述拾波線圈供給的信號(hào)的所述電流的序列至少具有閾值電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在選擇的分支電路中感應(yīng)的所述分開的電流脈 沖的序列的電流脈沖具有預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，并且，所述電流脈沖通過預(yù)定的時(shí)間間隔相互 分開，其中，所述接收器的所述拾波線圈每當(dāng)電流脈沖與所述接收器電磁耦合時(shí)供給信號(hào)， 并且，所述的響應(yīng)由所述拾波線圈提供的所述信號(hào)的電路還包括用于檢測(cè)與所述拾波線圈電磁耦合的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間基本上與所述分開的電流 脈沖的序列的第一電流脈沖的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的、響應(yīng)由拾波線圈供給的所述信號(hào)的檢測(cè) 電路；用于在與所述電流脈沖的序列的剩余的電流脈沖期望電磁信號(hào)與所述接收器耦合的 時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間上檢測(cè)與所述接收器電磁耦合的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間的電路，用于檢測(cè)與所述接收器電磁耦合的電流脈沖之間的時(shí)間間隔的電路；和用于在檢測(cè)電流脈沖的序列時(shí)提供人可覺察的輸出信號(hào)的電路，在該序列中，電流脈 沖中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間基本上與在所述選擇的分支電路中感應(yīng)的電流脈沖的序列的每 個(gè)電流脈沖的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)，并且，與所述接收器電磁耦合的電流脈沖之間的時(shí)間間隔 基本上與所述電流脈沖的序列的所述分開的電流脈沖之間的時(shí)間間隔相對(duì)應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，在選擇的分支電路中感應(yīng)的所述電流脈沖的 序列的電流脈沖的最大電流具有預(yù)定值，并且，所述的響應(yīng)由所述拾波線圈提供的所述信 號(hào)的電路還包括用于確定由所述拾波線圈產(chǎn)生的所述信號(hào)是否具有指示通過所述發(fā)射器在所述選擇 的分支電路中感應(yīng)的所述電流脈沖的最大電流值的振幅的電路；和用于在檢測(cè)電流脈沖的序列時(shí)提供人可覺察的輸出信號(hào)的電路，在該序列中，與所述 接收器電磁耦合的電流脈沖的最大電流值基本上與所述電流脈沖的序列的所述分開的電 流脈沖的最大電流值相對(duì)應(yīng)。
13. 一種用于將電流脈沖感應(yīng)到具有相關(guān)的電路斷流器的分支電路中的電路，包括用于在分支電路中產(chǎn)生電流脈沖的、可插入分支電路中的開關(guān)，其中，每個(gè)電流脈沖具有電流大小線性改變的預(yù)定的上升或下降時(shí)間；和使得開關(guān)在分支電路中感應(yīng)電流脈沖的序列并且預(yù)定序列中的至少兩個(gè)連續(xù)的電流 脈沖之間的時(shí)間間隔的控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，每個(gè)電流脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間基本上 相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，開關(guān)可插入承載AC信號(hào)的分支電路中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，開關(guān)可插入承載DC信號(hào)的分支電路中。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路，其中，控制器時(shí)常使得開關(guān)將電流脈沖感應(yīng)到分支 電路中，使得連續(xù)的電流脈沖對(duì)之間的時(shí)間不相等。
18.一種用于指示與其中已感應(yīng)預(yù)定的電流脈沖的序列的分支電路相關(guān)的電路斷流器 的接收器，包括用于產(chǎn)生指示在分支電路中感應(yīng)的檢測(cè)的電流脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間的信號(hào)的拾波線圈；用于產(chǎn)生代表由拾波線圈產(chǎn)生的信號(hào)的電子信號(hào)的、與拾波線圈耦合的電路； 分析電子信號(hào)以確定是否在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)至少兩個(gè)連續(xù)的電子信號(hào)以及電 子信號(hào)是否指示檢測(cè)的電流脈沖具有等于預(yù)定的上升或下降時(shí)間的上升或下降時(shí)間的微 處理器；和由微處理器控制以當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)檢測(cè)到至少兩個(gè)連續(xù)的電子信號(hào)時(shí)以及在 檢測(cè)的電流脈沖中的每一個(gè)具有預(yù)定的上升或下降時(shí)間時(shí)警告用戶接收器接近與分支電 路相關(guān)的電路斷流器的人可覺察的指示器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，還包括在檢測(cè)電流脈沖之后的時(shí)間窗期間由微控制器控制的至少一個(gè)門電路；和 測(cè)量在時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)的峰值大小的峰值檢測(cè)器電路， 其中，微處理器被配置為當(dāng)在時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)具有比閾值電平大的峰值時(shí) 控制人可覺察的指示器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的接收器，其中，接收器電路包含第二門電路和由微處理器 控制以確定在第二時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)的峰值大小的第二峰值檢測(cè)器電路；和用于對(duì)在第一時(shí)間窗和第二時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)的峰值大小求和的電路，其 中，微處理器被配置為在峰值大小的和大于閾值電平時(shí)控制人可覺察的指示器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的接收器，其中，與拾波線圈耦合的電路還包含不管分支電 路中的電流脈沖關(guān)于拾波線圈的電流流動(dòng)方向如何都產(chǎn)生相同極性的電子信號(hào)的半波整 流器。
22.一種用于檢測(cè)與特定的分支電路相關(guān)的電路斷流器的系統(tǒng)包括 用于在分支電路中產(chǎn)生具有預(yù)定的上升或下降時(shí)間的電流脈沖的開關(guān)裝置； 使得開關(guān)裝置在相對(duì)于彼此的預(yù)定的時(shí)間間隔上產(chǎn)生電流脈沖的控制裝置；和探針裝置，該探針裝置用于檢測(cè)電路斷流器上的感應(yīng)的電流脈沖，并且，如果在預(yù)定的 時(shí)間間隔上檢測(cè)電流脈沖的序列的檢測(cè)的電流脈沖中的至少一些以及如果檢測(cè)的電流脈 沖中的每一個(gè)具有預(yù)定的上升或下降時(shí)間，那么當(dāng)探針裝置接近與其中感應(yīng)電流脈沖的分 支電路相關(guān)的電路斷流器時(shí)警告用戶。
23.一種用于定位感應(yīng)電流脈沖的導(dǎo)線的系統(tǒng)，包括用于在分支電路中產(chǎn)生電流脈沖的、可插入分支電路中的開關(guān)，其中，每個(gè)電流脈沖具 有在電流大小線性改變期間的預(yù)定的上升或下降時(shí)間；和使得開關(guān)在分支電路中感應(yīng)電流脈沖的序列并且預(yù)定序列中的至少兩個(gè)連續(xù)的電流 脈沖之間的時(shí)間間隔的控制器；和用于產(chǎn)生檢測(cè)器接近其上感應(yīng)電流脈沖的序列的導(dǎo)線的指示的檢測(cè)器電路，所述檢測(cè) 器電路包含用于產(chǎn)生指示在分支電路中感應(yīng)的檢測(cè)的電流脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間的信號(hào)的 拾波線圈；用于產(chǎn)生代表由拾波線圈產(chǎn)生的信號(hào)的電子信號(hào)的、與拾波線圈耦合的電路； 分析電子信號(hào)以確定是否在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)至少兩個(gè)連續(xù)的電子信號(hào)以及電 子信號(hào)是否指示檢測(cè)的電流脈沖具有等于預(yù)定的上升或下降時(shí)間的上升或下降時(shí)間的微處理器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，還包括由檢測(cè)器的微處理器控制以警告用戶接收器接近其上感應(yīng)電流脈沖的序列的導(dǎo)線的 人可覺察的指示器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，檢測(cè)器電路還包含在檢測(cè)電流脈沖之后的時(shí)間窗期間由微控制器控制的至少一個(gè)門電路；和 測(cè)量在時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)的峰值大小的峰值檢測(cè)器電路， 其中，如果在時(shí)間窗期間出現(xiàn)的電子信號(hào)具有大于閾值電平的峰值，那么檢測(cè)器電路 產(chǎn)生檢測(cè)器接近其上感應(yīng)電流脈沖的序列的導(dǎo)線的指示。
全文摘要
本發(fā)明涉及斷路器定位器，其提供包含發(fā)射器單元和用于定位與配電系統(tǒng)的選擇的分支電路相關(guān)的導(dǎo)線或電路斷流器的接收器的配置。發(fā)射器與選擇的分支電路電氣互連，并且，在待被跟蹤的分支電路中產(chǎn)生電流脈沖的序列以定位相關(guān)的電路斷流器。每個(gè)電流脈沖具有預(yù)定的持續(xù)時(shí)間、預(yù)定的上升時(shí)間和在一個(gè)實(shí)施例中等于電流脈沖上升時(shí)間的預(yù)定的下降時(shí)間。接收器是位于配電系統(tǒng)的各電路斷流器的附近的手持單元，并且，當(dāng)檢測(cè)具有預(yù)定的脈沖持續(xù)時(shí)間、脈沖分離和振幅的電流脈沖時(shí)，提供期望的導(dǎo)線或電路斷流器已被定位的指示。
文檔編號(hào)G01R19/04GK101995548SQ201010247190
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者M·F·加拉范 申請(qǐng)人:福魯克公司