(57)【要約】【課題】停電感知システムは、交流（ＡＣ）電力を提供する１次電源の中性ワイヤーと３個の位相ワイヤーのうち一つを収容する電圧調整器と、一次電源の中性ワイヤーを収容し、結合されたインダクター装置と電圧感知増幅器を含む感知ブロックと、二次電源と、を含む。【解決手段】電圧調整器は、スイッチに結合され、直流（ＤＣ）電圧信号を生成する。感知ブロックの結合されたインダクター装置は、プルダウン抵抗を含み、結合されたインダクター装置は、中性ワイヤーの電圧信号を中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号に変換し、プルダウン抵抗を使用して基準電圧信号を生成する。電圧感知増幅器は、中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号と基準電圧信号との間の電圧差を増幅する。感知ブロックは、停電期間の間３個の位相ワイヤーのうちその一つに対するファンタム電圧を検出し、二次電源に対応する出力信号を提供する。【選択図】図１
2019154229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流（ＡＣ）電力を提供する一次電源の中性ワイヤーと３個の位相ワイヤーのうち一つを収容するように構成された電圧調整器と、
前記一次電源の中性ワイヤーを収容するように構成され、結合されたインダクター装置と電圧感知増幅器とを含む感知ブロックと、
二次電源と、
を含む、停電感知システムであって、
前記電圧調整器は、スイッチに結合され、直流（ＤＣ）電圧信号を生成し、前記感知ブロックの結合されたインダクター装置は、プルダウン抵抗を含み、前記結合されたインダクター装置は、前記中性ワイヤーの電圧信号を前記中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号に変換し、前記プルダウン抵抗を使用して基準電圧信号を生成するように構成され、
前記電圧感知増幅器は、前記中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号と前記基準電圧信号との間の電圧差を増幅するように構成され、
前記感知ブロックは、停電期間の間前記３個の位相ワイヤーのうち前記一つに対するファンタム電圧を検出し、前記二次電源に対応する出力信号を提供する、
停電感知システム。
【請求項２】
前記出力信号は、スイッチ−オン期間とスイッチ−オフ期間の間前記一次電源に対応する、請求項１に記載の停電感知システム。
【請求項３】
前記一次電源からのＡＣ電力を整流し、整流された電力を前記感知ブロックに提供するように構成された整流器をさらに含む、請求項１に記載の停電感知システム。
【請求項４】
ダイオードを含むＤＣクランプをさらに含み、前記ＤＣクランプは、前記電圧感知増幅器のオフセット電圧を除去するように構成される、請求項１に記載の停電感知システム。
【請求項５】
ＡＣ／ＤＣ変換器をさらに含み、前記感知ブロックは、前記ＡＣ／ＤＣ変換器から受信される信号に基づいて前記二次電源に対応する出力電圧を提供する、請求項４に記載の停電感知システム。
【請求項６】
前記ＡＣ／ＤＣ変換器は、キャパシタと抵抗を含む、請求項５に記載の停電感知システム。
【請求項７】
センサー電圧信号を出力する電圧比較器をさらに含み、前記センサー電圧信号はスイッチ−オン期間とスイッチ−オフ期間の間の前記二次電源の電圧であり、前記センサー電圧信号は、前記停電期間の間ゼロである、請求項５に記載の停電感知システム。
【請求項８】
第１マルチプレクサーをさらに含み、前記電圧調整器により生成されるＤＣ電圧信号は、前記第１マルチプレクサーに提供される、請求項７に記載の停電感知システム。
【請求項９】
前記感知ブロックは、ドライバーに結合され、前記ドライバーは、前記センサー電圧信号を受信し、前記停電期間の間、装置に電力を供給するセンサー出力信号を生成する、請求項８に記載の停電感知システム。
【請求項１０】
第２マルチプレクサーをさらに含み、前記ドライバーにより生成されるセンサー出力信号は、前記第２マルチプレクサーに提供される、請求項９に記載の停電感知システム。
【請求項１１】
前記感知ブロックは、前記装置内に統合される、請求項９に記載の停電感知システム。
【請求項１２】
前記装置は、非常灯、高精密機械、および医療装置のうち一つである、請求項１１に記載の停電感知システム。
【請求項１３】
センサーブロックは、無線送受信機に結合され、前記ドライバーは、無線受信機に結合され、前記無線送受信機と前記無線受信機は、前記センサーブロックと前記ドライバーを無線連結する、請求項９に記載の停電感知システム。
【請求項１４】
前記無線送受信機または前記無線受信機は、ゲートウェイを介して外部装置に結合される、請求項１３に記載の停電感知システム。
【請求項１５】
前記３個の位相ワイヤーのうち前記一つは、レッドワイヤー、ブラックワイヤー、またはホワイトワイヤーである、請求項１に記載の停電感知システム。
【請求項１６】
前記結合されたインダクター装置は、電圧トランスフォーマーまたはチョークコイルである、請求項１に記載の停電感知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、一般的に停電（ｐｏｗｅｒ  ｂｌａｃｋｏｕｔ）感知システムに関し、より具体的には、ファンタム（ｐｈａｎｔｏｍ）電圧検出器を含む停電感知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、非常電力サージ検出器または非常灯が電力遮断状態で動作するためには、ライブ電力（ｌｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ）が必要である。住居用または商業用応用分野の場合、ライブ電力により非常照明システムに電力を供給するように、非常照明システムを具現するためには、電力設備構造物が必要であるが、これは、時間消耗的であると共に、費用も多くかかる。また、非常照明システムへのライブ電力供給が、停電状態で完全に遮断され得るため、ライブ電力供給に依存するこのような非常照明システムは、停電状態で機能しないことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施例によれば、停電感知システムは、交流（ＡＣ）電力を提供する一次電源の中性ワイヤーと３個の位相ワイヤーのうち一つを収容するように構成された電圧調整器と、一次電源の中性ワイヤーを収容するように構成され、結合されたインダクター装置と電圧感知増幅器を含む感知ブロックと、二次電源と、を含む。電圧調整器は、スイッチに結合され、直流（ＤＣ）電圧信号を生成する。感知ブロックの結合されたインダクター装置は、プルダウン抵抗を含み、結合されたインダクター装置は、中性ワイヤーの電圧信号を中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号に変換し、プルダウン抵抗を使用して基準電圧信号を生成するように構成される。電圧感知増幅器は、中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号と基準電圧信号との間の電圧差を増幅するように構成される。感知ブロックは、停電期間の間３個の位相ワイヤーのうちその一つに対するファンタム電圧を検出し、二次電源に対応する出力信号を提供する。
【０００４】
以下では、イベントの実施と組合せの多様でかつ新規の詳細を含む上述した特徴およびその他好ましい特徴を添付の図面を参照してより具体的に説明し、請求の範囲で強調する。本願で説明する特定のシステムと方法は、単に例示として図示されたものであり、制限的でないことを理解する。通常の技術者が理解できるように、本願で説明する原理と特徴は、ただ開示内容の範囲を外れることなく、多様でかつ様々な実施例で使用され得る。
【０００５】
本明細書の一部として含まれる添付の図面は、現在好ましい実施例を示すものであり、前述した一般的な説明および後述する好ましい実施例の詳細な説明と共に、本願で説明する原理を説明し、教示する役割をする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施例によって例示的な停電感知システムのブロック図を示す。
【図２】一実施例によって例示的な電圧トランスフォーマー（ｖｏｌｔａｇｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）の出力位相シフト波形を示す。
【図３】一実施例による二次電源を含む例示的な停電感知システムを示す。
【図４】一実施例によって例示的な電力ドライバーブロックを示す。
【図５】一実施例によって各電力状態の波形の例示的なタイミング図を示す。
【図６】一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。
【図７】他の一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。
【図８】さらに他の一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面は、必ず縮尺のとおり描かれたものではなく、類似した構造または機能の要素は、一般的に図面全体にわたって例示的な目的のために同じ参照番号により表示される。図面は、本願で説明する多様な実施例の説明を容易にするためのものである。図面は、本願に開示された教示のすべての様態を記述するものではなく、請求項の範囲を限定しない。
【０００８】
本願に開示されたそれぞれの特徴および教示は、ファンタム電圧検出器を含む停電感知システムを提供するように、個別的にまたは他の特徴および教示と共に用いられる。このような追加の特徴および教示のうち相当数を個別的におよび組み合わせて利用する代表的な例は、添付の図面を参照してより詳細に説明する。このような詳細な説明は、本教示の様態を実施するための追加詳細を通常の技術者に教示するためのものに過ぎず、請求項の範囲を限定しようとするものではない。したがって、詳細な説明で前記開示した特徴の組合せは、最も広い意味での教示を実施するのに必須でなってもよく、その代わりに、本教示の特に代表的な例を説明するために教示されたものに過ぎない。
【０００９】
以下の説明では、ただ説明の目的で、本開示内容を完全に理解するように特定の名称が提示される。しかしながら、通常の技術者には、このような特定の詳細が本開示内容の教示を実行するのに要求されないことが明白だろう。
【００１０】
本願の詳細な説明の一部分は、コンピュータメモリー内のデータビットに対する演算のアルゴリズムおよび記号表現と関連して提示される。このようなアルゴリズム説明と表現は、データ処理分野の通常の技術者によって自分の作業の本質を他の通常の技術者に効果的に伝達するように使用される。アルゴリズムは、本願で、一般的に、所望の結果を誘導する段階の一貫性あるシークエンスとして見なされる。段階は、物理的量を物理的に操作しなければならない段階である。一般的に、このような量は、必ずそんなものではないが、貯蔵、伝送、結合、比較、およびその他操作が可能な電気信号または磁気信号の形態を取る。時には、主に共通の使用を理由として、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字等で指すことが便利であると立証された。
【００１１】
しかしながら、このような用語と類似用語は、いずれも、適切な物理的量に関連しなければならないし、これらの物理的量に適用される便利なラベルに過ぎないという点に注目しなければならない。後述することから明白なように、特定に別途言及しない限り、明細書全般にわたって、「処理」、「演算」、「計算」、「決定」、「表示」等の用語を利用する説明は、コンピュータシステムのレジスターとメモリー内の物理的（電子的）量として表現されたデータをコンピュータシステムメモリーまたはレジスターまたはその他このような情報貯蔵、送信、または表示装置内の物理的量として類似に表現される他のデータで操作および変換するコンピュータシステムまたは類似した電子演算装置のアクションおよびプロセスを示すものと認められる。
【００１２】
また、代表的な例および従属項の多様な特徴は、本発明の教示の有用な追加の実施例を提供するように、具体的におよび明示的に列挙されていない方式で結合され得る。また、本来の開示内容のために、また、請求対象を制限するために、エンティティーのグループのすべての値の範囲または指標が、すべての可能な中間値または中間エンティティーを開示するという点に特に注目する。また、図面に示された構成要素の寸法と形状は、本発明の教示がどのように行われるかを理解することを助けるように設計されたものであって、例に図示された寸法と形状を制限しようとするものでない点に特に注目する。
【００１３】
本開示内容は、停電感知システムを説明する。本発明の停電感知システムは、二次電源（例えば、バッテリー）とファンタム電圧検出器を含み、外部装置またはシステムに結合され得る。一実施例によれば、外部装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等である。ファンタム電圧検出器は、スイッチのオン／オフ状態を停電状態と区別することができる。停電状態で、ファンタム電圧検出器は、システムに対する主電源が復旧するまで結合された装置またはシステムに二次電力を供給するための信号を生成する。
【００１４】
本発明の停電感知システムは、非常照明システムを構築するように、電力設備（例えば、永久的ライブ電力供給装置または二次電力供給装置に対するワイヤーリング）を構築する必要性を減少させたり、除去することができる。したがって、非常照明システムを具現するための費用、時間、および努力を節約することができる。本発明の停電感知システムの他の適用可能な例としては、停電状態でも円滑な動作を必要とする医療装備および高精密機械があるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
他の一実施例によれば、ＬＥＤライトは、バッテリーとファンタム電圧検出器を含む本発明の停電感知システムを統合する。ＬＥＤライトは、統合されたファンタム電圧検出器を使用して停電状態を検出することができる。ＬＥＤライトは、完全な停電状態で非常灯として使用され得る。
【００１６】
図１は、一実施例によって例示的な停電感知システムのブロック図を示す。停電感知システム１００は、ＡＣ電源１０１、スイッチ１０５、整流器１１５、電圧調整器１１０、および感知ブロック１１１を含む。
【００１７】
一実施例によれば、ＡＣ電源１０１は、３個のワイヤー（例えば、ブラック、レッド、およびホワイトワイヤー）および中性ワイヤー１４２（例えば、裸銅ワイヤー）を含む３相ＡＣ電源である。３個のワイヤーのうち、２個のワイヤー（例えば、レッドワイヤー４１と中性ワイヤー１４２は、ファンタム電圧を検出できる感知ブロック１１１に連結され得る。電圧調整器１１０は、整流器１１５から整流された信号を受信し、直流電圧（ＤＣ）信号１５１を生成する。電圧信号１５１と中性ワイヤー１４２は、感知ブロック１１１に連結される。本例では、レッドワイヤーと中性ワイヤーが感知ブロック１１１に連結される場合を例に取って説明するが、本発明の範囲を外れることなく、他の任意の２個のワイヤーが感知ブロックに連結され得るという点に注目する。
【００１８】
本例で、中性ワイヤー１４２は、感知ブロック１１１に常に連結され、レッドワイヤー１４１は、スイッチ１０５に連結される。レッドワイヤー１４１と中性ワイヤー１４２との間および中性ワイヤー１４２とグラウンド１４３との間には、寄生キャパシタンスがそれぞれ存在する。寄生キャパシタＣｃ１３１は、レッドワイヤー１４１と中性ワイヤー１４２との間の寄生キャパシタを示し、寄生キャパシタＣｎ１３２は、中性ワイヤー１４２とグラウンド１４３との間の寄生キャパシタを示す。
【００１９】
通常の電源−オン状態の間、ＡＣ電源１０１は、ブラックワイヤーと中性ワイヤー１４２との間の第１位相（例えば、ＡＣ１００Ｖ）、レッドワイヤー１４１と中性ワイヤー１４２との間の第２位相（例えば、ＡＣ１００Ｖ）、およびブラックワイヤーとレッドワイヤー１４１との間の第３位相（例えば、ＡＣ２００Ｖ）を含む３個の相を示す。
【００２０】
スイッチがオフである場合、中性ワイヤー１４２にバイアシングされるファンタム電圧Ｖ＿ｐｈａｎｔｏｍは、下記のように表現され得る。
Ｖ＿ファンタム＝Ｖ＿レッドワイヤー＊（Ｃｃ）／（Ｃｎ＋Ｃｃ）  （式１）
【００２１】
ここで、ファンタム電圧Ｖ＿ファンタムは、寄生キャパシタンスＣｃが寄生キャパシタンスＣｎに比べて比較的小さいので、小さくてもよい。寄生キャパシタに貯蔵された電荷量が少ない場合、寄生キャパシタは、二次電源として使用され得ない
【００２２】
例えば、寄生キャパシタンス値が同一であれば、すなわち、Ｃｃ＝Ｃｎであれば、ファンタム電圧は、下記のように表現され得る。
【００２３】
Ｖ＿ファンタム＝０．５＊Ｖ＿レッドワイヤー
【００２４】
スイッチ１０５がオフである場合、中性ワイヤー１４２は、ファンタム電圧を示し、レッドワイヤー１４１は、０Ｖを示す。電源が（例えば、停電状態で）オフである場合には、中性ワイヤーとレッドワイヤーが、いずれも０Ｖを示す。
【００２５】
図２は、一実施例によって例示的な電圧トランスフォーマーの出力位相シフト波形を示す。電圧トランスフォーマーは、ＡＣ電源から出力されるＡＣ入力電圧信号Ｖａｃ＿ｉｎを変換し、ＡＣ出力電圧信号Ｖｓ＿ａｃを生成する。ＡＣ出力電圧信号の振幅は、ＡＣ入力電圧信号の振幅と異なってもよい。例えば、ＡＣ出力電圧信号は、ＡＣ入力電圧信号より振幅が小さい。第１電圧トランスフォーマー２０１は、ＡＣ入力電圧信号Ｖａｃ＿ｉｎからの位相シフトなしにＡＣ出力電圧Ｖｓ＿ａｃ０を生成する。第２電圧トランスフォーマー２１１は、ＡＣ入力電圧信号Ｖａｃ＿ｉｎからの１８０度位相シフトがあるＡＣ出力電圧Ｖｓ＿ａｃ１８０を生成する。１８０度位相シフトによって、電圧トランスフォーマー２１１のＡＣ出力電圧信号Ｖｓ＿ａｃ１８０とＡＣ入力電圧信号Ｖａｃ＿ｉｎとの間の電圧差は、電圧トランスフォーマー２０１のＡＣ出力電圧信号Ｖｓ＿ａｃ０とＡＣ入力電圧信号Ｖａｃ＿ｉｎとの間の電圧差より大きい。以下の例では、電圧トランスフォーマーが説明を便利にするように使用されるが、電圧トランスフォーマーをチョークコイル等の他の類型の結合されたインダクター装置に代替され得るという点に注目する。
【００２６】
図３は、一実施例によって二次電源を含む例示的な停電感知システムを示す。停電感知システム３００は、１８０度位相シフトがある電圧変換トランスフォーマー３１１（またはチョークコイル）、電圧感知増幅器３１２、ＤＣクランプ３１３、ＡＣ対ＤＣ変換器（ＡＤＣ）３１４、電圧比較器３１５、およびバッテリー３１６を含む。停電感知システム３００は、図１の感知ブロック１１１に対応することができる。
【００２７】
一実施例によれば、基準電圧信号Ｖｎは、中性ワイヤー上の電圧信号Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーを使用して生成される。例えば、電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーを（１８０度だけ）位相シフトする電圧変換トランスフォーマー３１１は、基準電圧信号Ｖｎも生成する。この場合、電圧変換トランスフォーマー３１１から出力される、電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーとＡＣ基準電圧Ｖｒ＿ａｃとの間の電圧差は、２＊（Ｖ＿Ｎ＿ワイヤー）＊比になる（ここで、比は、電圧トランスフォーマーＴ１の変圧比である）。電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーと基準電圧信号Ｖｎとの間の電圧差は、１でない電圧トランスフォーマーＴ１の比を使用して増幅され得る。
【００２８】
電圧変換トランスフォーマー３１１は、電圧トランスフォーマーＴ１（例えば、図２の電圧トランスフォーマー２１１およびプルダウン抵抗Ｒ２０を含む。電圧変換トランスフォーマー３１１は、中性ワイヤー上の電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーを使用して基準電圧信号Ｖｎと１８０度位相シフトされ、変圧された電圧信号Ｖｒ＿ａｃを含む２個の信号を生成する。基準電圧信号Ｖｎは、プルダウン抵抗Ｒ２０が電圧トランスフォーマーＴ１の内部抵抗Ｒ＿Ｔ１より極めて大きいので、中性ワイヤー（例えば、図１の中性ワイヤー１４２上の電圧信号Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーとして近似化され得る。
【００２９】
電圧トランスフォーマーＴ１は、一次側と二次側上のワイヤーのターンの回数に基づく所定の変圧比を有することができる。例えば、一次側上のワイヤーのターンの回数をＮ＿一次と言い、二次側上のワイヤーのターンの回数をＮ＿二次という。この場合、電圧トランスフォーマーＴ１の変圧比は、Ｎ＿二次／Ｎ＿一次によって決定される。変圧比が１である場合、出力電圧は、Ｖｒ＿ａｃ＝−Ｖｎになる。
【００３０】
図１を参照してみるとき、スイッチ１０５がオフである場合、レッドワイヤー１４１は、不動状態にあり、したがって、レッドワイヤー１４１は、小さいファンタム電圧を検出するのに使用されなくてもよい。しかし、前述したように、中性ワイヤー１４２がスイッチオンまたはスイッチオフの間ファンタム電圧を示す。中性ワイヤー１４２で示すこのようなファンタム電圧をここで電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーという。従来の単一終端型感知増幅器は、電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーとセンサーブロック１１１とのグラウンドが互いに連結されないことがあるので、ファンタム電圧を増幅するのに適切でないこともある。
【００３１】
電圧感知増幅器３１２は、複数の増幅器Ｕ１Ａ、Ｕ２Ｂ、およびＵ３Ｃおよび複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、およびＲｇを含む。増幅器Ｕ１Ａ、Ｕ２Ｂ、およびＵ３Ｃは、二次電源、すなわち、バッテリー３１６の電圧Ｖｃｃを受信する。電圧感知増幅器３１２は、２個の入力信号Ｖｒ＿ａｃおよびＶｎを受信し、その２個の入力信号Ｖｒ＿ａｃおよびＶｎ間の電圧差から増幅される増幅信号Ｖｏ＿ａｃを生成する。電圧感知増幅器３１２の出力電圧信号Ｖｏ＿ａｃは、下記の式により計算される。
Ｖｏ＿ａｃ＝（Ｖｎ−Ｖｒ＿ａｃ）＊ＡＶ
ここで、ＡＶ＝（１＋２Ｒ１／Ｒｇ＊（Ｒ２／Ｒ１））
【００３２】
ＤＣクランプ３１３は、ダイオードＤ１を含む。ＤＣクランプ３１３は、ダイオードＤ１を使用して電圧感知増幅器３１２の予想しないオフセット電圧を除去する。ダイオードＤ１の出力は、直流（ＤＣ）電圧信号Ｖｏ＿ｄｃである。
【００３３】
ＡＤＣ３１４は、ＤＣクランプ３１３から電圧出力信号を受信する。ＡＤＣ３１４から出力されるＤＣ電圧信号Ｖｏ＿ｄｃは、下記の式により計算される。
Ｖｏ＿ｄｃ＝（２Ｖ−Ｖｔ＿ダイオード）
ここで、Ｖｔ＿ダイオードは、ダイオードＤ１の臨界電圧である。ＡＣ電圧入力をＤＣ電圧出力に変換することができるように、次に従う条件が満たさなければならない。
Ｒｄｃ＊Ｃｄｃ＞（１／（２＊３．１４）＊ｆ）
ここで、ｆは、中性ワイヤー上の電圧信号Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーの周波数である。スイッチがオフである場合、ＤＣ電圧信号Ｖｏ＿ａｃは、（電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーが２０ｍＶであり、レッドワイヤーと中性ワイヤー間の電圧Ｖ＿ａｃが１００Ｖであると仮定するとき）、２Ｖと予想される。
【００３４】
電圧比較器３１５は、増幅器Ｕ４と抵抗Ｒ９およびＲ１０を含む。抵抗Ｒ９およびＲ１０は、バッテリー３１６の電圧Ｖｃｃとグラウンドとの間に直列連結される。抵抗Ｒ９およびＲ１０により分圧される電圧ＶＲ＿ｄｃとＡＤＣ３１４からのＤＣ電圧出力Ｖｏ＿ｄｃは、いずれも、増幅器Ｕ４に供給され、センサー電圧Ｖｅｎ＿センサーを生成するようになる。ＤＣ電圧信号Ｖｏ＿ｄｃがＶＲ＿ｄｃより大きい場合、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、Ｖｃｃである。ＤＣ電圧信号Ｖｏ＿ｄｃがＶＲ＿ｄｃより小さい場合、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは０Ｖである。例えば、Ｖｃｃ＝３．７ＶＤＣであり、Ｒ９＝Ｒ１０である場合、電圧ＶＲ＿ｄｃは、１．８５Ｖである。言い換えれば、スイッチがオンまたはオフである場合、ＤＣ電圧信号Ｖｏ＿ｄｃは、ＶＲ＿ｄｃより大きいので、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、Ｖｃｃである。停電が発生する場合、ＤＣ電圧Ｖｏ＿ｄｃは、ＶＲ＿ｄｃより小さいので、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、０Ｖになる。
【００３５】
図４は、一実施例によって例示的な電力ドライバーブロックを示す。電力ドライバーブロック４００は、停電感知システム３００からセンサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーを受信し、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーを生成する。通常のスイッチ−オン期間またはスイッチ−オフ期間の間、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、図３のバッテリー３１６のＶｃｃ（例えば、３．７ＶＤＣ）であり、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーは、０である。停電時、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、０Ｖであり、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーは、バッテリー３１６の電圧Ｖｃｃである。
【００３６】
図５は、一実施例によって各電力状態の波形の例示的なタイミング図を示す。上述した式１を参照したとき、ＣｎがＣｃより極めて大きい場合（例えば、Ｃｎ＝５，０００＊Ｃｃ）、スイッチがオンまたはオフされるとき、２０ｍＶＡＣのファンタム電圧が中性ワイヤー上の電圧Ｖ＿Ｎ＿ワイヤーとして現れる。図４の電力ドライバーブロック４００は、センサー電圧Ｖｅｎ＿センサーがＶｃｃと同じので（スイッチを使用する通常のＡＣ電力スイッチオン／オフ）、スイッチングオフされ、バッテリーの電圧を提供しない。停電が検出される場合、電力ドライバーブロック４００は、スイッチングオンされ、バッテリーのＤＣ電圧（例えば、３．７ＶＤＣ）がセンサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーで出力される。
【００３７】
図６は、一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。停電感知システム６００は、センサーブロック６１１、電力ドライバーブロック６１２、２個のマルチプレクサーＭＵＸ１およびＭＵＸ２、電圧調整器６１３、ＬＥＤライト６１４、およびバッテリー６１６を含む。センサーブロック６１１は、電源がオン／オフされて停電が発生する場合、ワイヤー（例えば、中性ワイヤー）のファンタム電圧を相異に感知することによって、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーを生成する。センサーブロック６１１は、ワイヤー連結により電力ドライバーブロック６１２に連結され、バッテリー６１６の二次電力を使用してＬＥＤライト６１４に電力を供給するか否かを決定するように、電力ドライバーブロック６１２を制御する。
【００３８】
スイッチ６０５がオンである場合、電圧調整器６１３は、ＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣ（例えば、３．７ＶＤＣ）を生成する。スイッチ６０５がターンオンされたので、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、バッテリー６１６の電圧（例えば、３．７ＶＤＣ）で出力され、マルチプレクサーＭＵＸ１がターンオンされて、ＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣを出力して、ＬＥＤライト６１４をターンオンする。この場合、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーは、０Ｖである。スイッチ６０５がターンオフされれば、電圧調整器６１３は、ＤＣ電圧Ｖ＿ＤＣを出力しないので、マルチプレクサーＭＵＸ１は、ＬＥＤライト６１４に電力を供給するためのＤＣ電圧を出力しない。この場合、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサーは、０Ｖであるから、マルチプレクサーＭＵＸ２は、オンではなく、ＬＥＤライト６１４は、ターンオンされない。停電が発生すれば、電圧調整器６１３は動作しないが（Ｖ＿ＤＣが無し）、センサー出力信号Ｖｏｕｔ＿センサー＝Ｖｃｃであるから、第２マルチプレクサーＭＵＸ２は、オンであり、バッテリー６１６からの二次電力Ｖｃｃを使用してＬＥＤライト６１４に電力が供給される。
【００３９】
図７は、他の一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。停電感知システム７００は、センサーブロック７１１、電力ドライバーブロック７１２、２個のマルチプレクサーＭＵＸ１およびＭＵＸ２、無線送受信機７２１、無線受信機７２２、電圧調整器７１３、およびＬＥＤライト７１４を含む。停電感知システム７００は、センサーブロック７１１と電力ドライバーブロック７１２が無線送受信機７２１と無線受信機７２２を介して無線で連結されるという点を除いては、図６の停電感知システム６００と実質的に同一である。センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーは、無線送受信機７２１から無線受信機７２２に無線送信される。無線受信機７２２は、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサー＿Ｒを電力ドライバーブロック７１２とマルチプレクサーＭＵＸ１およびＭＵＸ２に出力する。基本的に、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサー＿Ｒは、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーと同一である。
【００４０】
図８は、さらに他の一実施例によって例示的な停電感知システムを示す。停電感知システム８００は、センサーブロック８１１、電力ドライバーブロック８１２、２個のマルチプレクサーＭＵＸ１およびＭＵＸ２、無線送受信機８２１、無線受信機８２２、電圧調整器８１３、およびＬＥＤライト８１４を含む。停電感知システム８００は、無線送受信機８２１と無線受信機８２２がゲートウェイ８２３に無線で連結されるという点を除いては、図８の停電感知システム７００と実質的に同一である。外部装置８２４（例えば、スマートフォンまたはコンピュータ）は、ゲートウェイ８２３に連結されて、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサーの状態を監視することができる。外部装置８２４は、無線受信機８２２から出力されるセンサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサー＿Ｒを制御および変更することができる。例えば、外部装置８２４は、センサー電圧信号Ｖｅｎ＿センサー＿Ｒをゼロに設定することによって、スイッチ８１３がオンであるとき、ＬＥＤライト８１４に対する電力を遮断することができ（電源が前述したように異なる場合には、オン状態であるとき、ＬＥＤ８１４がオンとなり）、停電期間の間にのみＬＥＤライト８１４をターンオンすることができる。外部装置８２４は、ゲートウェイ８２３と電力ドライバーブロック８１２の状態をユーザまたは中央監視エージェンシー（例えば、電力会社またはセキュリティー会社）に報告することができる。
【００４１】
一実施例によれば、停電感知システムは、交流（ＡＣ）電力を提供することのため電源の中性ワイヤーと３個の位相ワイヤーのうち一つを収容するように構成された電圧調整器と；一次電源の中性ワイヤーを収容するように構成され、結合されたインダクター装置と電圧感知増幅器を含む感知ブロックと；二次電源と；を含む。電圧調整器は、スイッチに結合され、直流（ＤＣ）電圧信号を生成する。感知ブロックの結合されたインダクター装置は、プルダウン抵抗を含み、結合されたインダクター装置は、中性ワイヤーの電圧信号を中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号に変換し、プルダウン抵抗を使用して基準電圧信号を生成するように構成される。電圧感知増幅器は、中性ワイヤーの１８０度位相シフトされた電圧信号と基準電圧信号との間の電圧差を増幅するように構成される。感知ブロックは、停電期間の間３個の位相ワイヤーのうちその一つに対するファンタム電圧を検出し、二次電源に対応する出力信号を提供する。
【００４２】
出力信号は、スイッチ−オン期間とスイッチ−オフ期間の間一次電源に対応することができる。
【００４３】
停電感知システムは、一次電源からのＡＣ電力を整流し、整流された電力を感知ブロックに提供するように構成された整流器をさらに含むことができる。
【００４４】
停電感知システムは、ダイオードを含むＤＣクランプをさらに含むことができる。ＤＣクランプは電圧感知増幅器のオフセット電圧を除去するように構成され得る。
【００４５】
停電感知システムは、ＡＣ／ＤＣ変換器をさらに含むことができる。感知ブロックは、ＡＣ／ＤＣ変換器から受信される信号に基づいて二次電源に対応する出力電圧を提供することができる。
【００４６】
ＡＣ／ＤＣ変換器は、キャパシタと抵抗を含むことができる。
【００４７】
停電感知システムは、センサー電圧信号を出力する電圧比較器をさらに含むことができる。センサー電圧信号は、スイッチ−オン期間とスイッチ−オフ期間の間の二次電源の電圧であってもよく、センサー電圧信号は、停電期間の間ゼロであってもよい。
【００４８】
停電感知システムは、第１マルチプレクサーをさらに含むことができる。電圧調整器により生成されるＤＣ電圧信号は、第１マルチプレクサーに提供され得る。
【００４９】
感知ブロックは、ドライバーに結合され得る。ドライバーは、センサー電圧信号を受信することができ、停電期間の間装置に電力を供給するセンサー出力信号を生成することができる。
【００５０】
停電感知システムは、第２マルチプレクサーをさらに含むことができる。ドライバーにより生成されるセンサー出力信号は、第２マルチプレクサーに提供され得る。
【００５１】
感知ブロックは、装置内に統合され得る。
【００５２】
装置は、非常灯、高精密機械、および医療装置のうち一つであってもよい。
【００５３】
センサーブロックは、無線送受信機に結合され得、ドライバーは、無線受信機に結合され得る。無線送受信機と無線受信機は、センサーブロックとドライバーを無線連結することができる。
無線送受信機または無線受信機は、ゲートウェイを介して外部装置に結合され得る。
【００５４】
３個の位相ワイヤーのうち一つは、レッドワイヤー、ブラックワイヤー、またはホワイトワイヤーであってもよい。
【００５５】
結合されたインダクター装置は、電圧トランスフォーマーまたはチョークコイルであってもよい。
【００５６】
上述した例示的な実施例は、ファンタム電圧検出器を含む停電感知システムを具現する多様な実施例を例示するように記述された。通常の技術者は、開示された例示的な実施例から多様な変形と離脱を行うことができる。本発明の範囲内に置こうとする対象は、次に従う請求範囲に記載されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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