電路斷流器和測試電路斷流器的系統的制作方法

公開的構思一般涉及電路斷流器(circuitinterrupter)，并且更具體地涉及包括測試模塊的電路斷流器。

背景技術：

電開關設備包括例如電路開關裝置、電路斷流器(諸如斷路器)、網絡保護器、接觸器、電動機啟動器、電動機控制器和其它負載控制器。電開關設備，諸如電路斷流器特別是斷路器是領域內眾所周知的。

電路斷流器，諸如但不限于斷路器被用來保護電路不受到由于過流條件(諸如過載條件、短路)或者另一故障條件(諸如電弧故障或者接地故障)造成的損害。模制外殼斷路器通常每相包括一對可分離觸點。可以通過設置于外殼外部上的手柄手動操作或者響應于檢測的故障條件自動操作可分離觸點。通常，這種斷路器包括被設計成快速打開和閉合可分離觸點的操作機構和跳閘機構，諸如跳閘單元，跳閘機構感測許多故障條件以使斷路器自動地跳閘。一旦感測到故障條件，跳閘單元使操作機構跳閘到跳閘狀態，這使可分離觸點移動到其打開位置。

采用微處理器檢測各種類型的跳閘條件并提供各種保護功能的跳閘單元的使用是眾所周知的。為了檢測各種跳閘條件，微處理器從一個或者多個傳感器(諸如電流傳感器)接收信號。

偶爾測試電路斷流器，以確定其是否運行正常。用于測試電路斷流器的一種布置示于圖1中。測試布置包括電路斷流器1和外部測試裝置6。電路斷流器1包括電連接至信號處理電路3的傳感器2，諸如但不限于電流傳感器。信號處理電路3電連接至微處理器4，具體地連接至微處理器4中包括的模數轉換器5。

在正常操作下，傳感器2的輸出由信號處理電路3處理(例如放大或者任何其它適當的信號處理)，然后提供至微處理器4。微處理器4然后可以使用該信號確定是否存在跳閘條件。

外部測試裝置6是一種專用裝置，其被配置成生成對傳感器2的輸出進行模擬的測試信號。外部測試裝置6被配置成電連接至信號處理電路3。外部測試裝置6將模擬傳感器2的輸出的測試信號提供至信號處理電路3，信號處理電路3處理測試信號并將其提供至微處理器4。通過使用測試信號模擬選擇的傳感器2的條件，能夠測試微處理器4的適當操作。

盡管圖1中所示的測試布置允許測試電路斷流器1，但其并不是沒有缺點的。具體地，外部測試裝置6是一件專用設備，其提高了測試電路斷流器1的成本。期望降低測試電路斷流器的成本。

電路斷流器存在改進空間。

測試電路斷流器的系統也存在改進空間。

技術實現要素：

公開的構思的實施例滿足這些需求和其它需求，其中，電路斷流器包括波形發生器，波形發生器被構造成生成對傳感器信號進行模擬的波形。

根據公開的構思的一個方面，電路斷流器包括：傳感器，其被構造成輸出傳感器信號；控制單元，其被構造成接收外部控制信號，所述控制單元包括被構造成接收所述外部控制信號的通信接口以及被構造成響應于所述外部控制信號生成與所述傳感器信號相當的波形的波形發生器；以及信號處理電路，其被構造成接收并處理所述傳感器信號或者生成的波形，并將經處理的傳感器信號或者生成的波形輸出至所述控制單元。

附圖說明

在結合附圖閱讀下文對優選實施例的描述時，可以獲得對公開的構思的全面理解，附圖中：

圖1是用于電路斷流器的測試布置的示意圖；

圖2是根據公開的構思的示例性實施例用于電路斷流器的測試布置的示意圖；

圖3是根據公開的構思的另一示例性實施例用于電路斷流器的測試布置的示意圖；

圖4是根據公開的構思的另一示例性實施例用于電路斷流器的測試布置的示意圖；以及

圖5a-5c是根據公開的構思的示例性實施例模擬傳感器輸出的示例性波形的圖形。

具體實施方式

本文中使用的方向性詞組，比方說例如左、右、前、后、頂、底和其派生詞涉及圖中所示的元件的方位，除非本文中明確指出，否則不是對權利要求進行限制。

如本文中使用的陳述“兩個或者更多個零件“耦連”在一起”表示這些零件或者直接地結合在一起或者通過一個或者多個中間零件結合在一起。

如本文中使用的術語“處理器”表示能夠存儲、檢索和處理數據的可編程模擬和/或數字裝置；微處理器；微控制器；微型計算機；中央處理單元；或者任何適當的處理裝置或者設備。

根據公開的構思的示例性實施例的用于測試電路斷流器11的系統10示于圖2中。系統10包括電路斷流器11和輸入裝置30。

電路斷流器11包括傳感器12、信號處理電路14和控制單元16。傳感器12可以是電路斷流器11上使用的任何類型的傳感器12。傳感器類型的一些示例是電流傳感器、溫度傳感器和電壓傳感器。傳感器12電連接至信號處理電路14，并被配置成將傳感器信號輸出至信號處理電路14。信號處理電路14處理傳感器信號并將其輸出至控制單元16，例如輸出至控制單元16中包括的模數轉換器18。信號處理電路14可以對傳感器信號執行任何適當類型的處理。例如但不限于，信號處理電路14可以在放大或者電平移位傳感器信號之后再將其提供至控制單元16。在公開的構思的一些示例性實施例中考慮了可以省略信號處理電路14，傳感器信號被直接提供至微處理器16。

控制單元16被構造成從傳感器12和/或電路斷流器中包括的其它傳感器接收信號，以確定是否存在任何跳閘條件。控制單元16可以體現在但不限于處理器或者包括關聯電路和部件(諸如存儲器)的處理器上。

控制單元16包括通信接口20。通信接口20被構造成與輸入裝置30通信。通信接口20促進使用適當的協議(諸如但不限于通用串行總線(usb)、藍牙、無線局域網(wlan)、以太網、近場通信(nfc)等)與輸入裝置30通信。

輸入裝置30是適于與控制單元16通過通信接口20通信的電子裝置。考慮了輸入裝置30是通用類型的電子裝置，諸如但不限于移動裝置(諸如電話、平板電腦或者膝上型計算機)或者另一類型的計算裝置(諸如個人計算機)。通過輸入裝置30，用戶可以開始電路斷流器11的測試。例如但不限于，由輸入裝置30輸出的并在通信接口20處接收的控制信號可以開始電路斷流器11的測試。考慮了輸入裝置30不需要直接電連接至控制單元16，而是可以通過任何種中間裝置與控制單元16通信。

控制單元16還包括波形發生器22。波形發生器22被構造成生成與傳感器信號相當的一個或者多個波形。由波形發生器22生成的波形并不要求與傳感器信號相同。不過，如本文中使用的術語“相當”表示由波形發生器22生成的波形將被控制單元16解釋，就象其是傳感器信號一樣。例如，如果傳感器信號是正弦波，控制單元16通過取其均方根值解釋正弦波，則由波形發生器22生成的波形也可以是正弦波，或者其可以是具有與傳感器信號相同的均方根值的另一波形，諸如方波。

在公開的構思的一些實施例中，波形發生器22包括在其中存儲一個或者多個波形的關聯的存儲器(未示出)。可以響應于從輸入裝置30接收控制信號的電路斷流器，開始波形的生成。波形發生器22將生成的波形輸出至數模轉換器24。

數模轉換器24將數字生成的波形轉換成其對應的模擬生成的波形。在圖2中所示的公開的構思的示例性實施例中，數模轉換器24包括于控制單元16中。不過，公開的構思不局限于此。還考慮了數模轉換器24可以與控制單元16分開。還考慮了數模轉換器24可以包括在波形發生器22中，使得波形發生器22輸出模擬生成的波形。數模轉換器24將模擬生成的波形輸出至信號處理電路14。在公開的構思的一些示例性實施例中，省略信號處理電路14，數模轉換器24將模擬生成的波形輸出至模數轉換器18。

考慮了可以由任何裝置執行或者輸出適于仿真傳感器信號的波形生成。例如但不限于，脈沖寬度調制器輸出或者微處理器的簡單的數字輸出可以用于波形生成。

信號處理電路14處理(例如但不限于放大或者電平移位)模擬生成的波形，并將其輸出至控制單元16，例如輸出至控制單元16中包括的模數轉換器18。模數轉換器18將模擬生成的波形轉換至其對應的數字生成的波形。還考慮了可以在信號處理電路14和控制單元16之間使用調理電路以提供對傳感器信號或者模擬生成的波形的進一步調理。

如之前討論的，控制單元16被構造成從傳感器12和/或電路斷流器中包括的其它傳感器接收信號，以確定是否存在任何跳閘條件。波形發生器22能夠在跳閘條件(例如但不限于過流條件以及過溫條件等)期間生成對傳感器12的輸出進行模擬的波形，這能夠測試電路斷流器11是否正常操作(例如但不限于響應于跳閘條件而跳閘)。

圖2的系統10允許沒有專用的外部測試裝置6(參見圖1)時測試電路斷流器11。具體地，由于輸入裝置30不需要生成對傳感器12的輸出進行模擬的波形，所以輸入裝置30可以是普遍的電子裝置，其比專用的外部測試裝置6更易于花費不多地獲得。因此，圖2的系統10允許電路斷流器11的改進測試。

根據公開的構思的另一示例性實施例的用于測試電路斷流器11’的系統10’示于圖3中。圖3的系統10’類似于圖2的系統10。不過，在圖3的系統11’中，電路斷流器11’包括設置于其外部的測試按鈕40。

測試按鈕40可以由用戶致動，以開始電路斷流器11’的測試。更詳細地，測試按鈕40電連接至通信接口20，通信接口20在測試按鈕40被致動時接收信號。響應于接收到信號，通信接口20使波形發生器22生成一個或者多個預定的波形。

測試按鈕40是一個簡單裝置，其沒有專用測試裝置6(見圖1)或者輸入裝置30(見圖2)那么貴。因此，系統10’允許花費不多地測試電路斷流器11’。考慮了在不偏離公開的構思的范圍下，圖2的系統10可以被改進以包括測試按鈕40。

圖4是根據公開的構思的另一示例性實施例的用于測試電路斷流器11”的系統10”的示意圖。圖4的系統10”類似于圖2的系統10。不過，更加詳細地示出圖4的電路斷流器11”，其包括可分離觸點50、操作機構52和跳閘電路54。電路斷流器11”還包括被構造成電連接至受保護電路的線路端子56和負載端子58。

可分離觸點50設置在線路端子56中的一個和負載端子58中的一個之間。可分離觸點50被構造成打開以中斷在線路端子和負載端子56、58之間流動的電流。操作機構52是被構造成跳閘打開可接觸觸點50的裝置，跳閘電路54被構造成輸出信號以使操作機構52跳閘打開可分離觸點50。控制單元16電連接至跳閘電路54，并控制跳閘電路54輸出使操作機構52跳閘打開可分離觸點50的信號。

電路斷流器11”包括設置在線路端子56中的一個和負載端子58中的一個之間的傳感器12’。傳感器12’是電流傳感器，其感測在線路和負載端子56、58之間流動的電流。當控制單元16基于傳感器12’的輸出檢測到故障條件(例如不限于過流條件)時，控制單元16控制跳閘電路54輸出使操作機構52跳閘打開可分離觸點50的信號。

波形發生器22被構造成生成對傳感器12’的輸出進行模擬的波形，以便測試電路斷流器11”。例如，波形發生器22可以生成與故障條件對應的傳感器12’的輸出。如果電路斷流器11”正常工作，則操作機構52應當響應于此波形跳閘打開可分離觸點50。

圖5a-5c是可以由波形發生器22生成的示例性波形的圖形。圖5a是標準正弦信號的示例。圖5b是高頻脈沖信號的示例。圖5c是相控信號的示例。考慮了波形發生器22可以以適于模擬傳感器的輸出的任何方式操縱圖5a-5c中所示的波形。要認識到波形發生器22不局限于生成圖5a-5c中所示的基礎波形，而是波形發生器22可以生成對傳感器的輸出進行模擬的任何波形。

考慮了在不偏離公開的構思下，波形發生器22可以生成模擬或者數字波形。還考慮了在從波形發生器22生成到控制單元16再次接收和處理的任何時候，生成的波形可以是模擬或者數字形式。例如但不局限于，可以以數字波形生成生成的波形，并保持為數字波形，可以以模擬波形生成生成的波形，并保持為模擬波形，或者在不偏離公開的構思的范圍下，在任何時候生成的波形都可以在數字和模擬形式之間轉換。

圖6是根據公開的構思的另一示例性實施例的用于測試電路斷流器11”’的系統10”’的示意圖。圖6的系統10”’類似于圖2的系統10。不過，在圖6的系統10”’中，波形發生器22’設置在輸入裝置30’中，而不是在控制單元16’中。波形發生器22’被構造成生成與傳感器信號相當的模擬波形，輸入裝置將模擬波形傳送至控制單元16’。控制單元16’然后將模擬波形轉換成其對應的數字或者其它適當的波形，并將其輸出至信號處理電路14。

盡管已經詳細地描述了公開的構思的特定實施例，但本領域技術人員會認識到根據本公開的全面教導，可以對那些細節開發出各種改進和修改。因此，公開的具體布置意味著只是示意性的，不是限制公開的構思的范圍，公開的構思的范圍被給予所附權利要求的和其任何和所有等同物的全部范圍。