CN108627699A - 检测装置与检测方法 - Google Patents

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王锐
汤其彩
李�赫
夏金军
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Abstract

本发明涉及一种检测装置与检测方法。用于网络供电***的检测装置包含检测电路与控制电路。检测电路用以提供第一测试电流至网络供电***的用电装置，并量测用电装置于接收到第一测试电流后并且到达稳态前的数个第一电压值。控制电路用以控制检测电路提供测试电流至用电装置，并根据这些第一电压值决定于稳态时该检测装置使用的测试电流数目。

Description

检测装置与检测方法
技术领域
本申请是有关于一种检测装置与检测方法，且特别是有关于一种用于网络供电***的检测装置与检测方法。
背景技术
网络供电(Power over Ethernet，POE)***中，由于用电装置(Powered device，PD)的等效电阻及等效电容为未知，因此在量测等效电阻及等效电容时，可能于用电装置尚未到达稳态的状况下得到量测值，因而造成量测到的用电装置签名电阻值(Signatureresistance)存在误差。
发明内容
本申请的一实施方式是提供一种用于网络供电***的检测装置，其包含检测电路与控制电路。检测电路用以提供测试电流至网络供电***的用电装置(Powered device，PD)，并量测用电装置于接收到第一测试电流后并且到达稳态前的数个第一电压值。控制电路用以控制检测电路提供第一测试电流至用电装置，并根据这些第一电压值决定于稳态时该检测装置使用的测试电流数目。
本申请的又一实施方式是提供一种用于网络供电***的检测装置，其包含检测电路与控制电路。检测电路包含电阻器并用以提供测试电压至网络供电***的用电装置，并量测用电装置于接收测试电压后并且到达稳态前的数个第一电流值或数个第一电压值。控制电路用以决定电阻器的第一电阻值，控制检测电路提供测试电压至用电装置，并根据这些电流值决定稳态时该检测装置使用的测试电阻值数目。
本申请的另一实施方式是提供一种用于网络供电***的检测方法，其包含以下步骤。通过控制电路控制检测电路提供第一测试电流至网络供电***的用电装置。通过检测电路量测用电装置于接收第一测试电流后并且到达稳态前的数个第一电压值。通过控制电路根据这些第一电压值决定稳态时该检测装置使用的测试电流数目。
综上所述，本申请可先计算出用电装置的等效电阻电容值来决定用电装置的量测数据数目，以确保每一笔电阻量测数据均是在用电装置的稳态下量测得。因此，本申请计算用电装置电阻的准确性可有效地提升。
附图说明
为让本申请的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
图1是根据本申请一实施例绘示的检测装置的示意图；
图2是根据本申请一实施例绘示的检测装置的示意图；
图3是根据本申请一实施例绘示的量测结果的示意图；以及
图4是根据本申请一实施例绘示的量测方法流程图。
具体实施方式
关于本文中所使用的「耦接」或「连接」，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而「耦接」或「连接」还可指二或多个元件相互操作或动作。
参考图1与图3。图1是根据本申请一实施例绘示的检测装置100的示意图。图3是根据本申请一实施例绘示的量测结果的示意图。检测装置100包含检测电路110与控制电路120。检测电路110耦接控制电路120。
于一实施例中，检测装置100包含电流源111。控制电路120用以控制检测电路110以提供测试电流至网络供电(Power over Ethernet，POE)***的用电装置130(Powereddevice，PD)，其中，电阻Rc可例如为网络线的等效电阻。用电装置130的等效电路包含电阻器Rpd、电容器C与二极管D1、D2。电阻器Rpd并联连接电容器C。当检测电路110提供测试电流至用电装置130后，检测电路110量测节点A与节点B之间的电压。在一些实施例中，节点B与接地端间具有一开关。
如图3所示，用电装置130到达稳态前，节点A与节点B之间的电压呈现上升趋势。于用电装置130接收到测试电流后并且到达稳态前的期间内，检测电路110量测用电装置130的电压值V1～V3。于一实施例中，检测电路110用以间隔固定时间(例如第一时间Δt)量测电压值V1～V3。须说明的是，检测电路110量测的电压值V1～V3数目为举例说明，但本申请不以此为限。
于一实施例中，控制电路120用以根据电压值V1～V3计算用电装置130的等效电阻电容值。举例而言，控制电路120利用公式(1)计算出等效电阻电容值(虽电压值V1～V3的大小与电阻Rc相关，但因电阻Rc的电阻值远小于电阻器Rpd的电阻值，故于公式(1)中忽略电阻Rc)。
须说明的是，公式(1)等号左边为上述的等效电阻电容值，Δt为第一时间。于一实施例中，控制电路120可判断量测的电压值V1～V3是否有效。举例而言，根据公式(1)，若控制电路120判断电压值V1等于电压值V2、电压值V2等于电压值V3，或者电压差值V2-V1等于电压差值V3-V2，则控制电路120判断电压值V1～V3无效。此外，当电压值V1、V2或V3其中一者超过一最大电压预定值时，电压值V1～V3亦为无效。但本申请不以此为限。
于一实施例中，若控制电路120判断电压值V1～V3无效，则控制电路120可控制检测电路110调整测试电流至另一电流值或维持原电流值，并量测用电装置130于接收到测试电流后的数个其他电压值(未绘示)以供控制电路120计算出用电装置130的电阻值或电容值。更详细地来说，若在电压值V1等于电压值V2、电压值V2等于电压值V3，或者电压差值V2-V1等于电压差值V3-V2的情形，控制电路120则会进一步控制检测电路110以调整测试电流至一较大的电流，以便判断用电装置130包含一电容或用电装置130为短路，并可进一步计算电容值或电阻值(如接近0的电阻值)。另一方面，若在电压值V1、V2或V3其中一者超过一最大电压预定值的情形，控制电路120进一步控制检测电路110以调整测试电流至一较小的电流，以便量测用电装置130的电阻值(如接近开路的电阻值)。
于一实施例中，若控制电路120判断电压值V1～V3有效，控制电路120用以根据电压值V1～V3决定于稳态的用电装置130的测试电流数目。举例而言，控制电路120利用公式(2)计算出用电装置130的测试电流数目。值得注意的是，在不同的测试电流下，检测电路110分别会量测至少一笔量测数据。
须说明的是，R*C为控制电路120利用公式(1)计算出的等效电阻电容值，t2为第二时间。于一实施例中，公式(2)是根据IEEE 802.3af标准与IEEE 802.3at标准推导所得到。具体而言，量测点的电压与稳定电压之间的误差应在稳定电压的1％以内，但本申请不以此为限。举例来说，在一些实施例中，检测电路110会在量测点P1的前后第三时间t3进行量测，以得到至少一量测数据。在一些实施例中，当一量测点对应的量测数据为多个时，控制电路120将平均多个量测数据以作为对应所述量测点的量测数据，但本申请并不以此为限。
于一实施例中，检测电路110用以于第二时间t2(例如500毫秒(ms)，但本申请不以此为限)内根据测试电流数目调整测试电流成多个电流值以分别产生用电装置130的至少一个量测数据(例如电压值)。于一实施例中，控制电路120可根据这些量测数据计算用电装置130的电阻器Rpd的电阻值(例如签名电阻值(Signature resistance))。
如此一来，改变测试电流的量测方法中，检测装置100可先计算出用电装置130的等效电阻电容值来决定用电装置130的测试电流数目，以确保每一笔电阻量测数据均是在用电装置130的稳态下量测的。因此，检测装置100计算用电装置130的电阻器Rpd的准确性可有效地提升。
由于检测电路110量测到的电压与用电装置130的电阻器Rpd的电压可能存在偏移量(offset)，因此仅由单个量测点(如单一测试电流)决定用电装置130的电阻可能产生误差。为了将对应于多个量测点得到的量测数据相减以消除上述偏移量，于一实施例中，控制电路120可判断计算出的量测点数目(如测试电流数目)是否大于等于2，并且若计算出的量测数据数目大于等于2，则进行用电装置130的电阻量测。
举例而言，如图3所示，量测数据数目为4，检测电路110用以于第二时间t2内间隔相同时间Δt’调整测试电流的四个电流值以完成用电装置130的四笔量测数据P1～P4(亦即对应上述四个电流值的四个电压量测值)。举例而言，根据IEEE 802.3af标准与IEEE802.3at标准，时间Δt’大于等于(4.6*R*C)，但本申请不以此为限。因此，在一些实施例中，检测装置100可将量测数据P1～P4其中两者相减并除以电流源111提供的电流差值以消除上述偏移量，进而得到稳态的用电装置130的等效电路的电阻器Rpd的电阻值。利用本申请提供的检测装置100可进一步提升计算用电装置130等效电路的电阻器Rpd的电阻值的准确性。
参考图2以说明用电装置130等效电阻Rpd的不同量测方式。图2是根据本申请一实施例绘示的检测装置200的示意图。除了检测电路210包含电压源211与电阻器Rpse(例如可变电阻器)，检测装置200与检测装置100的架构与运作大致上相同。以下仅针对不同部分进行说明，相同部份此处不再重复叙述。
于本实施例中，控制电路220可调整电阻器Rpse的电阻值以与用电装置130等效电路的电阻器Rpd分压，因此检测电路210可根据电阻器Rpse的不同电阻值(即测试电阻值)量测不同的量测数据。具体而言，控制电路220首先决定电阻器Rpse的电阻值，并控制检测电路210的电压源211提供测试电压至用电装置130。当检测电路210提供测试电压至用电装置130后，检测电路210量测流经节点B的电流(例如电流值I1～I3)。
于一实施例中，检测电路210用以间隔固定时间(例如第一时间Δt)量测电流值I1～I3。须说明的是，检测电路210量测的电流值I1～I3数目为举例说明，但本申请不以此为限。
于一实施例中，控制电路220用以根据电流值I1～I3计算用电装置130与检测电路210的等效电阻电容值。举例而言，控制电路220利用公式(3)计算出等效电阻电容值(因电阻Rc的电阻值远小于电阻器Rpd的电阻值，故于公式(3)中忽略电阻Rc)。
须说明的是，公式(3)等号左边为上述的等效电阻电容值，Δt为第一时间。于一实施例中，控制电路220可判断量测的电流值I1～I3是否有效。举例而言，根据公式(3)，若控制电路220判断电流值I1等于电流值I2、电流值I2等于电流值I3，或者电流差值I2-I1等于电流差值I3-I2，则控制电路220判断电流值I1～I3无效。此外，当电流值I1、I2或I3均小于一电流预定值时(如接近0)，电流值I1～I3亦为无效，但本申请不以此为限。
于一实施例中，若控制电路220判断电流值I1～I3无效，则控制电路220可控制检测电路210调整测试电阻器Rpse至另一电阻值或维持原电阻值，并量测用电装置130于接收到测试电压后的其他数个电流值(未绘示)以供控制电路220计算出用电装置130的电阻值或电容值。
更详细地来说，若在电流值I1等于电流值I2或者电流值I2等于电流值I3的情形，控制电路220则会判断用电装置130为短路或仅包含电阻，控制电路220可控制检测电路210调整测试电阻器Rpse至另一电阻值或维持原电阻值，用以分压来计算用电装置130的电阻值。若在电流差值I2-I1等于电流差值I3-I2，且电流差值I2-I1不等于0的情形，控制电路220则会判断用电装置130包含电容，并可根据电流值I1～I3的线性关系得到电容值。另一方面，若在电流值I1、I2或I3均小于一电流预定值的情形，控制电路220可控制检测电路以调整测试电阻器Rpse成一较小的电阻，以进一步判断用电装置130是否为开路。
于一实施例中，若控制电路120判断电流值I1～I3有效，控制电路220用以根据电流值I1～I3决定于稳态的用电装置130的测试电阻值数目。举例而言，控制电路220利用上述公式(3)计算出测试电阻值数目。
须说明的是，公式(2)内的R*C为控制电路220利用公式(3)计算出的等效电阻电容值。
于一实施例中，检测电路210用以于第二时间t2(例如500毫秒(ms)，但本申请不以此为限)内根据测试电阻值数目调整测试电阻器Rpse的多个电阻值以分别产生用电装置130的数个量测数据(例如电流值)。于一实施例中，控制电路120可根据这些量测数据计算用电装置130的电阻器Rpd的电阻值(例如签名电阻值(Signature resistance))。
如此一来，改变电阻值的量测方法中，检测装置200可先计算出用电装置130的等效电阻电容值来决定测试电阻值数目，以确保每一笔量测数据均是在用电装置130的稳态下所量测。因此，检测装置200计算用电装置130中电阻器Rpd的电阻值的准确性可有效地提升。
或者，于另一实施例中，检测电路210可量测不同电阻值的电阻器Rpse情况的不同电压值V1～V3(如节点A与节点B的电压差)，以供控制电路220根据公式(4)计算用电装置130与检测电路210的等效电阻电容值，并根据公式(4)计算测试电阻值数目。
须说明的是，公式(4)等号左边为上述的等效电阻电容值，Δt为第一时间。于一实施例中，控制电路220可判断量测的电压值V1～V3是否有效。举例而言，根据公式(4)，若控制电路220判断电压值V1等于电压值V2、电压值V2等于电压值V3，或者电压差值V2-V1等于电压差值V3-V2，则控制电路220判断电压值V1～V3无效。此外，当电压值V1、V2或V3其中一者超过一最大电压预定值时，电压值V1～V3亦为无效。但本申请不以此为限。
实作上，控制电路120、220可包含模拟数字转换器(Analog-to-digitalconverter，ADC)，但本申请不以此为限。
图4是说明本申请一些实施例的检测方法400流程图。检测方法400用于网络供电***并具有多个步骤S401～S406，其可应用于如第1、2图所示的检测装置100、200。然熟习本申请之技艺者应了解到，在上述实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。
于步骤S401，通过控制电路120、220控制检测电路110、210提供测试电流或测试电压至网络供电***的用电装置130。
在一些实施例中，于步骤S401中，当检测电路210提供测试电流或测试电压至用电装置130时，检测电路210的电阻器Rpse会先维持为固定电阻值。
于步骤S402，通过检测电路110、210量测用电装置130于接收测试电流或测试电压后，并且到达稳态前的多个电压值V1～V3或多个电流值I1～I3。
于步骤403，通过控制电路120、220判断电压值V1～V3或电流值I1～I3是否有效。判断标准于上述实施例所述，此处不再重复叙述。
若电压值V1～V3或电流值I1～I3无效，则于步骤S404，通过控制电路120、220控制检测电路110、210于单一测试电流或单一测试电阻的设定下，量测用电装置130的等效电阻及/或等效电容，以便判断用电装置130是否为非IEEE 802.3af/IEEE 802.at所定义的用电装置(如Legacy PD)，或是判断检测装置100、200的连接端口是否为短路或开路。
在一些实施例中，单一测试电流可为调整后的测试电流或维持原先的测试电流。
在一些实施例中，单一测试电阻可为调整后的测试电阻或维持原先的测试电阻。
反之，若电压值V1～V3有效，则于步骤S405，通过控制电路120根据电压值V1～V3计算用电装置130的等效电阻电容值，或通过控制电路220根据电流值I1～I3或电压值V1～V3计算用电装置130与检测电路210的等效电阻电容值。
接着，于步骤S406，通过该控制电路120、220根据等效电阻电容值决定稳态时的测试电流数目或测试电阻值数目，以便量测用电装置130的等效电阻。在一些实施例中，检测电路110、210可进一步根据公式(1)或公式(3)的等效电阻电容值得到用电装置130的等效电容。
综上所述，本申请可先计算出用电装置130的等效电阻电容值来决定用电装置130的测试电流数目或测试电阻值数目，以确保量测数据均是在用电装置130的稳态下量测得。因此，本申请计算用电装置130电阻的准确性可有效地提升。
虽然本申请已以实施方式披露如上，然其并非用以限定本申请，任何熟习此技艺者，在不脱离本申请之精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本申请的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
【符号说明】
100、200：检测装置
110、210：检测电路
120、220：控制电路
111：电流源
130：用电装置
Rc：电阻
Rpd、Rpse：电阻器
D1、D2：二极管
C：电容器
A、B：节点
211：电压源
V1～V3：电压值
I1～I3：电流值
P1～P4：量测数据
Δt、Δt’、t2、t3：时间
400：检测方法
S401～S406：步骤。

Claims (10)

1.一种用于网络供电***的检测装置，包含：
一检测电路，用以提供一第一测试电流至该网络供电***的一用电装置，并量测该用电装置于接收到该第一测试电流后并且到达稳态前的多个第一电压值；以及
一控制电路，用以控制该检测电路提供该第一测试电流至该用电装置，并根据所述第一电压值决定于稳态时该检测装置使用的一测试电流数目。
2.如权利要求1所述的检测装置，其中该控制电路还用以根据所述第一电压值计算该用电装置的一等效电阻电容值以决定稳态时该检测装置使用的该测试电流数目。
3.如权利要求2所述的检测装置，其中该等效电阻电容值利用以下公式计算得：
其中Δt为第一时间，V1、V2、V3为所述第一电压值。
4.如权利要求2所述的检测装置，其中该检测电路还用以于一第二时间内根据该测试电流数目调整该第一测试电流成多个电流值以产生该用电装置的多个量测数据，该测试电流数目利用以下公式计算得：
其中t2为该第二时间，R*C为该等效电阻电容值。
5.一种用于网络供电***的检测装置，包含：
一检测电路，包含一电阻器并用以提供一测试电压至该网络供电***的一用电装置，并量测该用电装置于接收该测试电压后并且到达稳态前的多个第一电流值或多个第一电压值；以及
一控制电路，用以决定该电阻器的一第一电阻值，控制该检测电路提供该测试电压至该用电装置，并根据所述第一电流值决定稳态时该检测装置使用的一测试电阻值数目。
6.如权利要求5所述的检测装置，其中该控制电路还用以根据所述第一电流值或所述第一电压值计算该用电装置与该检测电路的一等效电阻电容值以决定稳态时该检测装置使用的该测试电阻值数目。
7.如权利要求6所述的检测装置，其中于该检测电路量测该用电装置于接收该测试电压后并且到达稳态前的所述第一电流值的情况中，该等效电阻电容值利用以下公式计算得：
其中Δt为第一时间，I1、I2、I3为所述第一电流值。
8.如权利要求6所述的检测装置，其中于该检测电路量测该用电装置于接收该测试电压后并且到达稳态前的所述第一电压值的情况中，该等效电阻电容值利用以下公式计算得：
其中Δt为第一时间，V1、V2、V3为所述第一电压值。
9.如权利要求7或8所述的检测装置，其中该检测电路还用以于一第二时间内根据该测试电阻值数目调整该电阻器至多个电阻值以产生该用电装置的多个量测数据，该测试电阻值数目利用以下公式计算得：
其中t2为该第二时间，R*C为该等效电阻电容值。
10.一种用于网络供电***的检测方法，包含：
通过一控制电路控制一检测电路提供一第一测试电流至该网络供电***的一用电装置；
通过该检测电路量测该用电装置于接收该第一测试电流后并且到达稳态前的多个第一电压值；以及
通过该控制电路根据所述第一电压值决定稳态时检测装置使用的一测试电流数目。
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