專利名稱：用于下垂纜線的復合式錯誤偵測的制作方法
技術領域：
本發明是有關纜線通訊，尤指一種用于在組態上設成載送交流電的纜線的安全配備。
當然，用戶地點往往有其它的供電來源，但經由同軸電纜對某些通訊設備供電卻較為方便與經濟。此外，因而獲致的系統也較堅固，例如，縱然用戶的主電力中斷時，仍可保持電話服務。
因為CATV(有線電視)網路的原本用意并非載送電力，所以遺憾的是，現有CATV硬件并未考慮到一些安全配備。舉例來說，甚多纜線的埋設深度低于18英寸，亦即全國電力法規(NEC)對載送電力的同軸電纜網路所規定的最低深度。若是電纜埋設的不夠深時，電纜即容易因挖掘而受損，增加中心導體與(外)接地的間短路的風險。它也增加開路，漏電，和其它電特性的品質降低的風險。
迄今在美國市面上有一種能感測載電同軸線路的錯誤狀況的產品，稱為“DropCheck”，其是由北卡羅萊納州Cover市寬頻電信公司(Broadband Telecommunication，網址WWW.dropcheck.Com)所供售的一種產品，據信DropCheck的基本方式與1998年8月11日頒給Vokey等人的第5,793,590號美國專利案的“同軸電纜保護裝置”的教示實質相同。簡而言之，這系統是使用分接接口的一個感測電路據以指出中心與外導體之間的電阻是否超出可接受的范圍。
遺憾的是，這種方式可能需要用到許多龐大的零組件。另外，這種方式也使得故障難以排除，受損的下垂纜線有時需更換分接器，以便將問題隔絕。這方式對定時，持續期間，和用以偵測異常狀況的信號樣品型式的控制亦不佳。結果，它易于因導體的雜訊、電流尖峰信號脈沖、共振，或其它類似的不規則而發出不實的錯誤指示。
所有后述的實施例均可處理這些問題中的一項以上。
本發明的一實施例即為提供一種方法，該方法包括一種至少對各視下垂纜線二導體之間一負載而定的第一及第二標量值予以測量的步驟。(本文所稱的“標量值”是指相對于可含有任何數量的測量的向量值，屬于單數值。如果負載的任一假設變更將會導致測量跟著變化時，測定的數值即視該負載而定)。其次，提供一指示，據以指出該等標量值的一算術組合是否超過一預定臨界值。這指示可對技術人員發出存有異常狀況的警示及/或使一分接接口失效，以便消除危險情勢。
另一實施例是一設有二個以上且各可耦合到一下垂纜線的同軸分接接口的裝置。其包括一個能控制一交換網路的微處理器，作為以一預定臨界值與至少二個各視下垂纜線其中一個的負載而定的標量值進行比較后的回應。
本發明一種錯誤偵測方法，其特征在于，其包括下列各步驟(a).于一下垂纜線的二導體之間提供一周期功率信號；(b).至少測量各視該下垂纜線二導體之間一負載而定的第一及第二標量值；和(c).提供該等標量值的一算術組合是否超過一預定臨界值的指示。
其中另包括步驟(d)如果指示為正，就使至少一個分接接口失效，否則一般不會使該至少一個分接接口失效。
其中提供步驟(c)包括步驟(c1)將算術組合導出作為一個可供表示為伏安數量的功率測量。
另包括步驟(c2)如果功率測量超過約100伏安時，即指示出發生錯誤狀況，否則一般不會指示出發生錯誤狀況。
其中測量步驟(b)另包括下列各步驟(b1)將周期功率信號的一部份應用到負載；和(b2)對該應用部份取樣，以便獲得第一及第二標量值。
其中取樣步驟(b2)是以大于2F的取樣頻率進行取樣，而F則為周期功率信號的標稱頻率。
其中周期功率信號的標稱頻率為60Hz，取樣步驟(b2)則是在一個50毫秒的間隔內開始與完成。
其中測量步驟(b)另包括步驟(b2)將各數值平均，以便獲得算術組合。
其中測量步驟(b)包括步驟(b1)測量第一標量值作為電流通過負載的指示。
其中測量步驟(b)另包括下列各步驟(b2)測量第二標量值作為整個負載的電壓的指示；和(b3)使第一數值乘以第二數值，以便獲得耗散于負載中的功率的指示作為算術組合。
其中測量步驟(b)包括步驟(b1)測量第一標量值作為整個負載的電壓的指示。
本發明一種錯誤偵測裝置，其特征在于，其包括一個設有第一及第二輸出導體的第一分接接口，該等導體在組態上分別設成與一第一下垂纜線的中心導體及外導體耦合；和用于使一預定臨界值與至少二個各視第一及第二導體之間負載而定的標量值的算術組合做比較的第一比較器。
其中另包括一個設有第三及第四輸出導體的第二分接接口，該等導體在組態上分別設成與一第二下垂纜線的中心導體及外導體耦合；用于使一預定臨界值與至少二個各視第三及第四導體之間負載而定的標量值的算術組合做比較的第二比較器；和在組態上設成能使第一分接接口及/或第二分接接口失效，作為對第一及第二比較器的回應的交換器。
其中比較器包括一個能選擇性使第一分接接口和/或第二分接接口失效的數字微處理器。
其中比較器包括一個含有一多工器與一模擬/數字轉換器的信號路徑。
纜線通訊技術中并非本發明一部份(或本項技藝中為人所熟知的)的許多方面，在此為求簡潔均予省略，以免不必要的錯過本發明精髓。舉例來說，本文并未詳予討論有關零組件選擇或固件產制之類的組態細節。
后文中所稱的某些用語，其定義與闡釋均與本項技藝的一般用法無異，但有些的描述卻更具特殊性。例如，電力位準如足以對下垂線路下游的現場設備充分供電時，即指“重大(Significant)”。“指示(indication)”是任一可由其析取出意欲資訊項目(例如是或否)的數值，信號或信號組件，不論該信號或信號組件中是否存有其它資訊。
指示若用來指出異常操作狀況，例如接地故障時，即為“正(positive)”。同樣地，如果它與比較(導出)數量的關系指出有一異常狀況時，即為“超過”一預定限度。舉例來說，低限值是由一較低的測量超過，而上限值則是由一較高的計算數量超過。
現請參閱
圖1，所示的是本發明的一錯誤偵測裝置100，其設有一輸入端151，一輸出端152，和復數個在組態上各設成能接收輸入信號一部份的同軸分接接口101、102、103、104。射頻(RF)耦合電容器121、122及射頻線圈141是以本項技藝所熟知的一種方式將高頻寬信號及電力傳輸到輸出端152與分路網路128。直流阻隔電容器131、132、133、134用以防止重大數量的電力經由分路網路128而被傳輸到分接接口101、102、103、104。
錯誤偵測器150也經由第二射頻線圈142接收來自輸入端151的信號的一部份。正常作業時，錯誤偵測器150是經由各抗流圈171、172、173、174(電感器)而將重大數量的電力傳輸到各對應分接接口。在故障狀況下，偵測器150可選擇性使一個以上分接接口101、102、103、104失效。(如果重大數量的電力無法通過一分接接口，縱然資料信號可通過，即如本文所稱的使該分接接口“失效”。)分接接口101包括中心導體181及外導體182，二者之間則設有一個能被偵測器150感知其各種電特征的負載111。如存有故障狀況時，例如當下垂纜線121耦合到分接接口101時，在其導體191、192之間的路徑發生漏泄，負載101即可變大。同樣地，分接接口102也包括中心導體183及外導體184，二者之間亦設有一個能被偵測器150感知其各種電特征的負載112。應注意的是，當錯誤偵測裝置100與下垂纜線121、122脫開時，負載111和112將有近似無限的阻抗。
圖2所示是一適于實施圖1的偵測器150的電路250。電路250設有一個在組態上設成可供接收來自射頻線圈142的信號的偵測器輸入端251，和若干分別用于一分接接口的偵測器輸出端252。偵測器輸入信號會通過復數個中的每一個校準負載261、262、263、264和通過交換網路280的對應交換器281、282、283、284。
有個信號路徑(即經由一特殊應用集成電路(ASIC)270)可控制以如后所示的六個輸入端為基礎的網路280；四個校準負載輸出位準，偵測器輸入端，和一接地輸入端。(所示的ASIC組件可經由所示的輸入而由交流電產生的直流電源供電)。多工器272從這些輸入端進行選擇，以便將多工輸入273提供給模擬/數字轉換器274，由其對資料取樣，以便將數字測量275提供給微處理器276。接著，微處理器276將這些測量予以結合，再以該結合與一臨界值做比較，把二進制比較結果的資料277傳輸給交換網路280，選擇性使分接接口101、102、103、104失效。
舉例來說，如果負載261是個10毫歐電阻器，就可使用多工器272測量一個通過交換器281的電流，以便選擇二個電阻器端子，并將整個電阻器所測得的壓差除以10毫歐。以輸入端251的電壓測量乘這電流，就可算出負載功率的測量。或者，可將校準負載261、262、263、264當作變流器，以增加測量的正確性及再現性。現將配合圖3詳予說明電壓及電流測量的用法。
圖3所示是本發明的詳細方法300，其包括步驟305到355。該方法300可選擇性用于圖1及圖2所示的電路。于步驟310將一條下垂纜線連接到一個傳輸60Hz交流電的選定分接接口。接著于步驟315進行連續十次的電壓測量及十次的電流測量，而所用的取樣周期不宜大于功率信號周期。于步驟320，讓各次的電壓測量乘以其對應的電流測量。然后于步驟325，將連續各對的功率值予以平均，再以各平均值與一預定限值進行比較。若是超過這限值，便于步驟330使選定的分接接口迅速失效，并啟動一個故障警示(“故障警示”可由一個與各交換器281、282、283、284串聯的發光二極管構成，例如，當其熄滅時即表示發生故障)。或者，故障警示可以是個對服務提供業者發出警示，表示硬件出問題的上游信號。如未超過，即于步驟335以30mA的預定臨界值來比較連續三個測定電流值。若是超過30mA的預定臨界值來比較連續三個測定電流值。若是超過30mA的低限值，即于步驟340使選定的分接接口失效。如有多個分接接口需檢查，便在步驟345選擇下一可用的分接接口，并重復步驟310到345。(然而，除非服務人員在場，此系統不會自動重新檢查故障的接口)。方法300是一種能反復驗證分接接口是否運作正常的有效方式。
如果方法300是以固件實施，例如可用圖2的微處理器276執行，那么步驟350便可選擇性包括一個取樣匹配步驟。舉例來說，如果第一次測定的標量值中有二個以上指出運作異常(即需進行步驟330或340)時，就可在不同于第一次測量所用的周期功率信號的相位關系中獲得另外二個以上的標量值。以此種方式，就可用微處理器276計算各式各樣的功率波形，據以取得不同相位點的測量，視功率信號所展現的波形究竟為方形、鋸齒形、正弦、或其它形狀而定。
另一特征在于本發明的第一實施例是個具有一同軸分接接口(例如101)，且該分接接口設有二個輸出導體(例如181、182)的錯誤偵測裝置(例如100)。該等輸出導體的組態分別設成與一第一下垂纜線(例如121)的一中心導體(例如191)和一外導體(例如192)耦合。偵測器電路(例如ASIC270)的組態則設成可用一預定臨界值(例如100VA)與至少二個各視第一及第二導體之間負載(例如111)而定的標量值的算術組合(例如由圖3的步驟325所進行的)做比較。
在第二實施例中，提供另一分接接口(例如102)，該分接接口亦設有二個輸出導體(例如183、184)。該等輸出導體的組態分別設成與一第二下垂纜線(例如122)的一中心導體(例如193)和一外導體(例如194)耦合。偵測器電路的組態則設成可用一預定臨界值(例如100VA)與至少二個各視第二分接接口的輸出導體之間負載(例如112)而定的標量值的算術組合(例如由圖3的步驟325所進行的)做比較。該偵測器電路是經耦合到一交換器(例如280)，以致該交換器能接收比較結果(例如277)。交換器的組態是設成可選擇性讓任一或所有分接接口(例如101、102、103)失效，作為對這些結果的回應。
本發明的第三實施例是種錯誤偵測方法，其設有在一同軸下垂纜線的二個導體之間提供一周期電力信號的步驟(例如步驟310)。于預定的取樣時間至少測量第一及第二標量值，各視同軸下垂纜線的二個導體之間的負載而定(例如步驟315和320)。接著產生一指示，以便顯示出該標量值的算術組合是否超過一預定臨界值(例如步驟330和340)。這指示可選擇性控制是否讓輸往下垂纜線的分接接口輸出失效。
在第四實施例中，算術組合是個可供表示為伏安數量的功率測量平均值(例如步驟325)，而臨界值則是個約100伏安的功率上限值。
在第五實施例中，取樣步驟是在一個50毫秒的間隔內開始與完成(例如步驟330)。取樣是以大于2F的取樣頻率進行，其中F是周期電力信號的名義上的(nominal)頻率(例如步驟310和315)。
以上所舉各實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明的范圍。例如，促進CATV安全的本方式可讓幾種測量用于算術組合中。此外，雖然所列舉的實施例多半是針對經由同軸電纜進行的功率傳輸，但舉凡熟悉本項技藝的人士均知本發明的許多教示亦可應用于其它情況。例如，需接受完整性測試的埋設或懸置電纜可包括專供通訊的同軸線和專供功率傳輸的絞合線。本發明的各項重要特點可在不違反本發明范圍及精神的情況下輕易增進該系統的完整性。
權利要求
1.一種用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其包括下列各步驟(a).于一下垂纜線的二導體之間提供一周期功率信號；(b).至少測量各視該下垂纜線二導體之間一負載而定的第一及第二標量值；和(c).提供該等標量值的一算術組合是否超過一預定臨界值的指示。
2.如權利要求1所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中另包括步驟(d)如果指示為正，就使至少一個分接接口失效，否則一般不會使該至少一個分接接口失效。
3.如權利要求1所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中提供步驟(c)包括步驟(c1)將算術組合導出作為一個可供表示為伏安數量的功率測量。
4.如權利要求3所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中另包括步驟(c2)如果功率測量超過約100伏安時，即指示出發生錯誤狀況，否則一般不會指示出發生錯誤狀況。
5.如權利要求1所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中測量步驟(b)另包括下列各步驟(b1)將周期功率信號的一部份應用到負載；和(b2)對該應用部份取樣，以便獲得第一及第二標量值。
6.如權利要求5所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中取樣步驟(b2)是以大于2F的取樣頻率進行取樣，而F則為周期功率信號的標稱頻率。
7.如權利要求5所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中周期功率信號的標稱頻率為60Hz，取樣步驟(b2)則是在一個50毫秒的間隔內開始與完成。
8.如權利要求5所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中測量步驟(b)另包括步驟(b2)將各數值平均，以便獲得算術組合。
9.如權利要求1所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中測量步驟(b)包括步驟(b1)測量第一標量值作為電流通過負載的指示。
10.如權利要求9所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中測量步驟(b)另包括下列各步驟(b2)測量第二標量值作為整個負載的電壓的指示；和(b3)使第一數值乘以第二數值，以便獲得耗散于負載中的功率的指示作為算術組合。
11.如權利要求1所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測方法，其特征在于，其中測量步驟(b)包括步驟(b1)測量第一標量值作為整個負載的電壓的指示。
12.一種用于下垂纜線的復合式錯誤偵測裝置，其特征在于，其包括一個設有第一及第二輸出導體的第一分接接口，該等導體在組態上分別設成與一第一下垂纜線的中心導體及外導體耦合；和用于使一預定臨界值與至少二個各視第一及第二導體之間負載而定的標量值的算術組合做比較的第一比較器。
13.如權利要求12所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測裝置，其特征在于，其中另包括一個設有第三及第四輸出導體的第二分接接口，該等導體在組態上分別設成與一第二下垂纜線的中心導體及外導體耦合；用于使一預定臨界值與至少二個各視第三及第四導體之間負載而定的標量值的算術組合做比較的第二比較器；和在組態上設成能使第一分接接口及/或第二分接接口失效，作為對第一及第二比較器的回應的交換器。
14.如權利要求12所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測裝置，其特征在于，其中比較器包括一個能選擇性使第一分接接口和/或第二分接接口失效的數字微處理器。
15.如權利要求12所述的用于下垂纜線的復合式錯誤偵測裝置，其特征在于，其中比較器包括一個含有一多工器與一模擬/數字轉換器的信號路徑。
全文摘要
一種用于偵測下垂纜線的二導體之間錯誤狀況的方法或裝置。該方法包括一個至少對各視該下重纜線二導體之間一負載而定的第一及第二標量值予以測量的步驟。接著提供一指示，據以指出該等標量值的一算術組合是否超過一預定臨界值。這指示可對技術人員發出存有異常狀況的警示及/或使一分接接口失效，以便消除危險情勢。另一實施例是一設有二個以上且各可耦合到一下垂纜線的分接接口的裝置。其包括一個能控制一交換網路的微處理器，作為以一預定臨界值與至少二個各視下垂纜線其中一個的負載而定的標量值進行比較后的回應。
文檔編號H02H3/18GK1474599SQ0212829
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月8日 優先權日2002年8月8日
發明者史提夫·鮑格, 史提夫 鮑格 申請人:麗羽電子股份有限公司