CN108562849A - 用于开关设备的自供电的检测装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于开关设备的自供电的检测装置。该检测装置包括能量收集单元，适于在检测装置位于或者附接至开关设备的导体的一侧、并在导体中有电流通过时，收集由导体的电流与能量收集单元的相互作用所产生的电能；能量储存单元，耦合至能量收集单元并适于储存由能量收集单元收集的电能；传感器，被配置为获取导体的至少一个参数的检测值；以及控制单元，耦合至传感器以便接收和处理至少一个参数的检测值，并且耦合至能量储存模块并且由能量储存模块所储存的电能供电。该检测装置能够利用在导体上所流过的电流来产生由传感器和/或控制单元等运行所使用的电能，从而使得检测装置不需要定期更换电池或者复杂的连接电路。

Description

用于开关设备的自供电的检测装置

技术领域

本公开的实施例总体上涉及一种检测装置，更具体地，涉及一种用于开关设备的自供电的检测装置。

背景技术

在开关设备中，诸如铜排/电缆的导体的一些诸如温度、电流等的操作参数非常重要。特别地，由于电阻变化等原因，在铜排/电缆的一些连接或者接头部分的温度在大电流等的冲击下往往会快速升高。温度如果太高往往会使开关设备失效或者故障，甚至会导致火灾等更严重的情况。因此，如果不对开关设备中的导体的诸如温度、电流等的操作参数进行检测，可能会影响到开关设备的性能和使用安全。

目前，固定接触式铜排测温装置已经广泛应用于低压开关设备的开关排连接和铜排连接等区域来测量铜排连接处温度。但目前所采用的测温装置往往需要单独的电池等来为传感器以及控制系统提供电力。然而电池所储存的电能毕竟有限，这使得需要对已经耗尽电能的电池进行定期更换。并且电池更换过程往往需要将测温装置从铜排上拆除，这使得由于开关设备中的高温以及高电压等环境，为测温装置更换电池的操作并不容易。此外，目前还有的铜排测温装置是采用外接电源的方式供电，虽然没有了需要更换电池的繁琐操作，但是采用外接电源的方式往往需要降压部件以将电压降为传感器和控制系统所使用的电压、以及一系列的接线等，使得开关设备中的空间更加局促。

发明内容

本公开的实施例提供了一种开关设备的自供电的检测装置，以解决或至少部分地解决传统中的检测装置的一些问题。

在本公开的第一方面，提供了一种用于开关设备的自供电的检测装置。该检测装置包括能量收集单元，适于在检测装置位于或者附接至开关设备的导体的一侧、并在导体中有电流通过时，收集由导体的电流与能量收集单元的相互作用所产生的电能；能量储存单元，耦合至能量收集单元并适于储存由能量收集单元收集的电能；传感器，被配置为获取导体的至少一个参数的检测值；以及控制单元，耦合至传感器以便接收和处理至少一个参数的检测值，并且耦合至能量储存模块并且由能量储存模块所储存的电能供电。

在一些实施例中，控制单元还包括发送模块，适于发送所收到的至少一个参数的检测值。

在一些实施例中，该检测装置还包括处理单元，适于接收并处理由所述发送模块发送的至少一个参数的检测值。

在一些实施例中，该检测装置还包括能量水平检测单元，耦合至能量储存单元，并适于通过检测以下至少一项来确定所产生的电能的水平：能量储存单元中至少一个部件的电压、电流、以及通过导体的电流所产生的磁场的强度。

在一些实施例中，控制单元可操作以根据能量水平检测单元所确定的电能的水平来调整向处理单元发送至少一个参数的检测值的时间间隔。

在一些实施例中，能量收集单元包括能量感应线圈，用于通过电磁感应来收集电能。

在一些实施例中，传感器包括温度传感器，适于通过接触导体来检测导体的温度。

在一些实施例中，能量储存单元通过电容来储存由能量收集单元收集的电能。

在一些实施例中，检测装置还包括电路板，能量储存单元、控制单元以及能量水平检测单元被布置在电路板上。

在一些实施例中，检测装置还包括壳体，以容纳能量收集单元以及电路板中的至少一个；并且壳体包括连接部件，连接部件适于与导体的至少一部分耦合以将检测装置可拆卸地附接至导体的一侧。

在一些实施例中，能量储存单元还包括电压管理模块，适于向控制单元提供预定电压。

在本公开的第二方面，提供了一种制造上面所描述的自供电的检测装置的方法。

在本公开的第三方面，提供了一种开关设备。该开关设备包括上面所描述的自供电的检测装置。

应当理解的是，发明内容并不旨在确定本公开的实施例的关键或基本特征，也并非旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图更详细地描绘本公开的示例性实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例性实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了根据本公开的实施例的自供电检测装置的结构示意框图；

图2示出了根据本公开的实施例的自供电检测装置的分解立体视图；

图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的自供电检测装置装配到导体上的过程示意图；以及

图4A和图4B示出了根据本公开的另一实施例的自供电检测装置装配到导体上的过程示意图。

贯穿附图，使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

在一些常规的诸如测温装置的检测装置中，由于需要单独的电池的方式来为传感器和/或控制系统来供电，这就导致了需要定期地更换电池。然而，由于开关设备中的高温以及高电压等环境，为检测装置更换电池的操作并不容易。此外，即使在外接电源供电的方式中，由于需要变压设备以及从电源到检测装置的一系列的接线，这使得开关设备中的空间更加局促，并在某些情况下可能会影响到开关设备的安全。

本公开的实施例提供了用于开关设备的自供电检测装置100，以解决或者至少部分地解决传统转换检测装置的上述问题。现在将参照图1至图4B来描述一些示例实施例。

图1示出了根据本公开的实施例的自供电的检测装置100的结构示意框图。如图1所示，本文所公开的自供电的检测装置100总体上包括能量收集单元101、能量储存单元102、控制单元103以及传感器104。在检测装置100位于或者被附接到诸如铜排/电缆等的导体200的一侧时，能量收集单元101能够与导体中200中的电流相互作用来产生电能。能量储存单元102耦合到能量收集单元101，并且能够储存或者管理由能量收集单元101所收集的电能。

控制单元103耦合到能量储存单元102并由其中所储存的电能来供电。传感器104耦合至控制单元103，能够检测导体200的至少一个参数，并且能够将该至少一个参数的检测值传输到控制单元103并由控制单元103来处理。

将会理解，根据本公开的实施例，根据本公开的实施例的自供电的检测装置100能够利用在导体200上所流过的电流来产生由传感器104和/或控制单元103等运行所使用的电能。这使得检测装置100不需要额外的电池等来供电，使得检测装置100不需要再定期进行更换电池等的繁琐步骤。而且，也不需要外接电源那种额外的布线。这使得检测装置100能够做到“即插即用”，即，附接至导体200上并在导体200上有电流通过时就能够对导体200的至少一个参数进行检测。因此，根据本公开的实施例的自供电的检测装置100能够实现以免维护的方式、更加简单便捷地对开关设备的导体200的参数进行检测。

此外，根据本公开的检测装置100可以位于或者被附接到导体200的一侧。其中“位于”可以是指检测装置100通过任意适当的方式以接触或者非接触的方式位于导体200的一侧。例如，检测装置100可以以悬挂在开关设备的壳体上的方式位于导体200的一侧。在一些实施例中，检测装置100也可以通过放置在导体200附近的台或者搁架的方式而位于导体200的一侧。检测装置100也可以通过任意适当的方式附接至导体200的一侧。“附接至”可以是指以与导体200的一部分耦合的方式而设置在导体200的一侧。这将在后面的内容中详细介绍。将会理解，检测装置100可以以更加灵活且便捷的方式设置于导体200的一侧。

在一些实施例中，能量收集单元101可以是能量感应线圈，以通过电磁感应来收集电能。例如，能量感应线圈可以以向铁氧体工字磁芯缠绕漆包线的方式来实现。应当理解的是，能量感应线圈可以以其他任意适当的方式来实现。此外，能量收集单元101的上述实施例只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的构造或者布置也是可能的。例如，能量收集单元101也可以采用任何适当的通过与电流相互作用来产生电能的其他方式。

在一些实施例中，能量储存单元102还可以包括电压管理模块，以用于向控制单元103提供预定电压。在一些实施例中，电压管理模块可以是一种电路，通过将所储存的电能上的电压转换为预定电压的方式提供预定电压。应当理解的是，电压管理模块可以是任意适当的、能够向控制单元103提供预定电压的布置或者组件。例如，在一些实施例中，电压管理模块也可以是一种控制电压的芯片。此外，该预定电压可以是指控制单元103运行所需的额定电压。在一些实施例中，该预定电压也可以是指激活控制单元103或者控制单元103休眠时所需要的电压。此外，在一些实施例中，能量存储单元102的电压管理模块也可以被省略，而由控制单元103自身的电路来调整输入电压。

如图1所示，在一些实施例中，控制单元103可以包括发送模块1031。发送模块1031能够将由控制单元103所收到的参数的检测值进行计算后发送到处理单元(未示出)以供处理单元使用。在一些实施例中，处理单元可以是检测装置100的部件，其可以设置在开关设备中以用于处理所收到的参数的检测值。例如，发送模块1031可以将参数的检测值发送到处理单元，处理单元可以根据该检测值对开关设备进行控制，例如使导体200上的电流增大或者减小。

在一些实施例中，处理单元也可以耦合至开关设备的控制模块(未示出)，其可以将所收到的参数的检测值发送至控制模块，控制模块根据该检测值来对开关设备进行控制。在一些实施例中，代替处理单元是检测装置100的部件，处理单元可以是开关设备的一部分，例如是开关设备的控制模块的一部分。也就是说，根据本公开的检测装置100也可以将导体200的参数的检测值直接发送至开关设备的控制模块。以此方式，根据本公开的检测装置100能够以更灵活的方式参与开关设备的控制，使得能够进一步保证开关设备的运行安全。

在一些实施例中，一个或多个处理单元可以与多个检测装置100的发送模块1031耦合，以接收由多个发送模块1031发送的数据。在这种情况下，可以在开关设备的多个位置布置根据本公开的检测装置100。这些检测装置100与一个处理单元进行数据通信，以更加全面地控制开关设备。应当理解的是，处理单元与检测装置100的发送模块1031的上述耦合方式只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的耦合方式也是可能的。例如，每个发送模块1031也可以只与一个处理单元耦合以更加快捷的处理参数的检测值。

在一些实施例中，发送模块1031可以以无线的方式向处理单元发送数据。无线发送方式包括但不限于：红外线传输、蓝牙传输、Wi-Fi传输、GPRS传输和/或NFC等。在一些实施例中，发送模块1031可以以有线的方式向处理单元发送数据，例如，通过串口连接或者以太网连接等方式。应当理解的是，发送模块1031的上述发送方式只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任何其他适当的结构或者布置都是可能的。

在一些实施例中，传感器104可以是温度传感器，温度传感器可以以接触导体200的方式来检测导体200的温度。采用接触测温的方式使得检测装置100的结构更加紧凑，并且使测量更加快速以及测量数据更加准确。在一些实施例中，温度传感器也可以以任意其他适当的方式来检测导体200的温度。例如，通过无线红外测温的方式来检测导体200的温度。

在一些实施例中，传感器104也可以是直接用来检测导体200上的电流的电流传感器。电流传感器也可以以任意适当的方式来检测导体200上的电流，例如通过感应或者直接测量的方式。

应当理解的是，传感器104的上述实施例只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的传感器104都是可能的。例如，传感器104也可以是湿度传感器、距离传感器等。

在一些实施例中，能量储存单元102可以通过电容来储存由能量收集单元101所收集的电能。此外，能量储存单元102可以具有保护电路，以将由能量收集单元101所收集的电能转换成控制单元103的额定电压以保护控制单元103。应当理解的是，能量储存单元102的上述实施例只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的能量储存方式都是可能的。例如，能量储存单元102也可以是可充电的电池等，从而使得由能量收集单元101所收集的电能能够为可充电的电池充电，而无需定期地更换电池。

如图1所示，在一些实施例中，检测装置100还可以包括能量水平检测单元105。能量水平检测单元105可以耦合至能量储存单元102。能量水平检测单元105可以通过检测能量储存单元102中的至少一个部件的电压、电流和/或通过导体200的电流所产生的磁场的强度来确定所产生的电能的水平。在一些实施例中，能量水平检测单元105可以通过分压电路的方式检测能量储存单元102中的至少一个部件的电压。

应当理解的是，能量水平检测单元105可以以任意适当的方式来检测能量储存单元102中至少一个部件的电压、电流、以及通过导体(200)的电流所产生的磁场的强度中的至少一项。例如，在一些实施例中，能量水平检测单元105可以包括磁通计(未示出)，以通过检测磁场强度的方式来确定所能收集的电能的水平。

控制单元103可以以预定的时间间隔来向处理单元发送参数的检测值。也就是说，控制单元103可以在预定的时间点将从传感器104获取的导体200的参数的检测值发送至处理单元。在一些实施例中，控制单元103可以通过所确定的电能的水平来调整向处理单元发送参数的检测值的时间间隔。例如，在导体200上流过的电流较大时，通过与电流相互作用所产生的电能也相对较大，电容所存储的电能会相应地较大，由此通过分压等方式确定的电能的水平会较高，此时可以将发送参数的检测值的时间间隔减小。

一方面，即使是发送时间间隔很小，导体200上流过的大电流也可以使能量储存单元102快速充到为控制单元103供电以向外发送数据的程度。另一方面，导体200上的大电流往往具有导体200温度升高过快的风险，此时，将发送参数的检测值的时间间隔减小有助于用户及时地发现导体200上可能存在的问题。

在一些实施例中，控制单元103也可以在导体200上电流较小的情况下而加大发送的时间间隔。由于在导体200上流过的电流较小时，所收集的电能也因此处于较低的水平。在这种情况下，导体200上的温度一般不会快速升高，此时将发送参数的检测值的时间间隔增大并不会影响开关设备的安全。由此可见，检测装置100可以通过所确定的电能的水平所检测的导体200上的电流来自适应地调整发送参数的检测值的时间间隔，使得检测装置100可以以更加智能并且低能耗的方式来进行检测。

备选地或附加地，在一些实施例中，检测装置100也可以在导体200上的电流突然增大时立即将导体200的参数的检测值发送至处理单元。例如，导体200突然增大时，能量收集单元101所收集的电能会由于突然增大的电流而迅速充满，以使得满足为控制单元103向外发送数据所需要的电能，并且由此能量水平检测单元105所确定的能量的水平会突然增高。此时，控制单元103可以立即将所收到的参数的检测值发送至处理单元并将发送间隔进一步减小，处理单元根据所收到的检测值而对开关设备进行相应的控制，以避免突然增大的电流对开关设备所造成的影响。

由此，根据本公开的实施例的检测装置100一方面可以以自适应的时间间隔来向处理单元发送参数的检测值，另一方面也可以在导体200上的电流突然增大的情况下直接地发送数据。这可以有效地避免由于电流的突然增大对开关设备所带来的损害，由此保证开关设备的使用安全。

在一些实施例中，基于与上述类似的方式，传感器104检测导体200的参数的时间间隔也可以根据能量水平检测单元105所检测的电能的水平来进行调整。传感器104检测参数的时间间隔可以比控制单元103发送参数的检测值的时间间隔小。在一些实施例中，控制单元103在不向外发送数据时，可以采用休眠模式。在休眠模式中，控制单元103也可以只进行一些低能耗的接收传感器105的检测参数的操作，以使检测装置100的能耗进一步降低。

图2示出了根据本公开的实施例的自供电检测装置的分解立体视图。如图1和图2所示，检测装置100还可以包括电路板，并且能量储存单元102、控制单元103以及能量水平检测单元105可以布置在电路板107上。这使得检测装置100的结构更加紧凑，并且各单元之间的连接更加稳定，由此也增加了检测以及向外发送数据的稳定性。

如图2所述所示，在一些实施例中，检测装置100还可以包括壳体106，可以106可以容纳能量收集单元101和/或电路板107。壳体106可以包括适当的结构(例如通孔)以使得温度传感器等可以检测导体200的温度。壳体106还可以包括盖1062以便于将能量收集单元101和/或电路板107布置在壳体106中。应当理解的是，壳体106的上述实施例和机构只是示例性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的结构或者布置也是可能的。例如，在一些实施例中，壳体106可以采用其他任意适当的形状，以适应所安装的位置的形状。

在一些实施例中，壳体106可以包括连接部件1061，如图3A至图4B所示。连接部件1061可以与导体200的至少一部分耦合以将检测装置100可拆卸地附接到导体200的一侧。例如，如图3A和图3B所示，连接部件1061可以是弹性卡接件，其通过卡接到导体200上来将检测装置100附接到导体200的一侧。在一些实施例中，如图4A和4B所示，连接部件1061也可以包括诸如螺钉或者螺栓螺母的固定件。通过在导体200上的孔与诸如螺钉或者螺栓螺母的固定件配合来将检测装置100附接到导体200的一侧。由此可见，根据本公开的实施例的检测装置100可以通过简单快捷的方式附接到导体200的一侧即能完成检测和数据的发送，提高了检测的有效性和实时性。

应当理解的是，连接部件1061的上述实施例只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任意其他适当的结构或者布置也是可能的。例如，连接部件1061可以采用卡扣连接、过盈配合等方式将检测装置100附接到导体200一侧。此外，在一些实施例中，连接部件1061可以与壳体106一体成型。连接部件1061与壳体106也可以采用分体的结构并通过适当的方式装配在一起。

应该理解的是，本公开的以上详细实施例仅仅是为了举例说明或解释本公开的原理，而不是限制本公开。因此，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代以及改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。同时，本公开所附的权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界的等同替代的范围和边界的所有变化和修改。

Claims (13)

1.一种用于开关设备的自供电的检测装置(100)，包括：

能量收集单元(101)，适于在所述检测装置(100)位于或者附接至所述开关设备的导体的一侧、并在所述导体中有电流通过时，收集由所述导体(200)的电流与所述能量收集单元(101)的相互作用所产生的电能；

能量储存单元(102)，耦合至所述能量收集单元(101)并适于储存由所述能量收集单元(101)收集的电能；

传感器(104)，被配置为获取所述导体(200)的至少一个参数的检测值；以及

控制单元(103)，耦合至所述传感器(104)以便接收和处理所述至少一个参数的检测值，并且耦合至所述能量储存模块(102)以由所述能量储存模块(102)所储存的电能供电。

2.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，其中所述控制单元(103)还包括发送模块(1031)，适于发送所收到的至少一个参数的检测值。

3.根据权利要求2所述的自供电的检测装置(100)，还包括处理单元，适于接收并处理由所述发送模块(1031)发送的至少一个参数的检测值。

4.根据权利要求3所述的自供电的检测装置(100)，还包括：

能量水平检测单元(105)，耦合至所述能量储存单元(102)，并适于通过检测以下至少一项来确定所产生的电能的水平：所述能量储存单元(102)中至少一个部件的电压、电流、以及通过所述导体(200)的电流所产生的磁场的强度。

5.根据权利要求4所述的自供电的检测装置(100)，其中所述控制单元(103)可操作以根据所述能量水平检测单元(105)所确定的电能的水平来调整向所述处理单元发送所述至少一个参数的检测值的时间间隔。

6.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，其中所述能量收集单元(101)包括能量感应线圈，用于通过电磁感应来收集电能。

7.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，其中所述传感器(104)包括温度传感器，适于通过接触所述导体(200)来检测所述导体(200)的温度。

8.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，其中所述能量储存单元(102)通过电容来储存由所述能量收集单元(101)收集的电能。

9.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，还包括电路板(107)，所述能量储存单元(102)、所述控制单元(103)以及所述能量水平检测单元(105)被布置在所述电路板(107)上。

10.根据权利要求8所述的自供电的检测装置(100)，还包括壳体(106)，以容纳所述能量收集单元(101)以及所述电路板(107)中的至少一个；并且

所述壳体(106)包括连接部件(1061)，所述连接部件(1061)适于与所述导体(200)的至少一部分耦合以将所述检测装置(100)可拆卸地附接至所述导体(200)的一侧。

11.根据权利要求1所述的自供电的检测装置(100)，其中所述能量储存单元(102)还包括电压管理模块，适于向所述控制单元(103)提供预定电压。

12.一种制造根据权利要求1-11中任一项所述的自供电的检测装置(100)的方法。

13.一种开关设备，包括根据权利要求1-11中任一项所述的自供电的检测装置(100)。