使用光学耦合隔离器的低功率电流电压感测的系统和方法与流程

本申请根据35usc§119(e)要求于2017年6月25日提交的、标题为“systemsandmethodsforlow-powercurrent&voltagesensingusinganopticallycoupledisolator”并且将karlwang列为发明人的美国临时专利申请62/524,609号(案卷编号20136-2150p)的优先权权益。前述专利文献全部内容并且为全部目的通过引用合并在此。

本发明一般地涉及传感器，并且尤其涉及使用光学耦合隔离器进行低功率电流和电压感测的系统和方法。

背景技术：

智能仪表电压和电流传感系统需要高电压与低电压域之间的电气电路隔离。实现电气隔离的一种常见方法是使用变压器。使用变压器监控电压或者电流的一个缺点在于例如通过非常靠近计量设备放置强磁铁而饱和变压器铁芯，电压和电流传感电路容易被篡改。使用变压器的设计的另一个缺点在于这种设计倾向于易受电磁干扰，这消极地影响测量准确度。考虑到计量设备的无处不在，采用具有低功耗的设计，使得设备可以延长时间段操作，由此减少生产和维护成本将是期望的。而且，采用提供增强的系统性能、可靠性、可制造性、可测试性和操作能力的低维护智能仪表将是期望的。因此，需要的是满足这些需求的系统和方法。

技术实现要素：

本发明因而提供一种使用低功率感测高电压电路中的电压或者电流的方法，所述方法包括：将传感器耦合到彼此电气隔离的低电压电路和高电压电路；将开关耦合到所述低电压电路和所述高电压电路；使用所述低电压电路激活所述开关，所述开关使得所述传感器通电；响应于所述传感器通电，检测代表所述高电压电路中存在的高电压和高电流中的至少一个的电流；以及使用所述低电压电路生成代表所述高电压和所述高电流中的至少一个的输出电压。

根据上面描述的方法的一个单独实施例，还包括：经由载运所述电流的采样电阻器对所述电流进行采样。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，还包括：使用耦合在包括在所述高电压电路中的两个电力线路之间的分压器对所述高电压进行采样。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，还包括：经由偏置电阻器调整光源的正向电流，以便以所述光源的接通电压操作所述光源。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，其中所述偏置电阻器的偏置电压由所述高电压电路中的电池调整。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，还包括：根据施加到所述开关的栅控电压停用所述传感电路，以减少所述传感器的功耗。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，其中所述输出电压与所述电流成比例地变化。

本发明还提供一种使用低功率感测高电压电路中的电压或者电流的系统，所述系统包括：传感器，被配置为将低电压电路光学地耦合到高电压电路，所述传感器能够检测代表所述高电压电路中的高电压和高电流中的至少一个的电流；开关，被配置为将所述低电压电路光学地耦合到所述高电压电路，所述开关响应于被激活而使得所述传感器通电；以及输出节点，耦合到所述低电压电路以生成代表所述电流的输出电压。

根据上面描述的系统的一个单独实施例，其中所述传感器包括第一光源和与所述第一光源电气隔离的第一光学接收器，并且其中所述开关包括第二光源和与所述第二光源电气隔离的第二光学接收器。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述第二光学接收器是光电晶体管、光电二极管和光电三端双向可控硅中的一个。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述第一光源和第二光源中的至少一个是红外发光二极管。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括：耦合到所述第一光源和所述第二光学接收器的电池。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括：耦合到所述第二光学接收器的采样电阻器，所述采样电阻器传导所述电流。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括：耦合在所述传感器与所述开关之间以调整所述第一光源的偏置条件的偏置电阻器，所述传感器不受电磁干扰影响并且处于将环境光排除在外的气密密封环境中。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述低电压电路包括耦合到所述开关的栅控电压节点，所述栅控电压激活所述开关，使得所述传感器通电。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中栅控信号由微控制器生成，其调整感测周期和采样周期使得减少所述传感器的功耗。

本发明还提供一种使用低功率感测高电压电路中的电压或者电流的系统，所述系统包括：传感器，被配置为将低电压电路光学地耦合到高电压电路，所述传感器能够检测代表所述高电压电路中的高电压的电流；开关，被配置为将所述低电压电路光学地耦合到所述高电压电路，所述开关响应于被激活而使得所述传感器通电；以及输出节点，耦合到所述低电压电路，所述输出节点生成代表所述高电压的输出电压。

根据上面描述的系统的一个单独实施例，其中所述传感器包括第一光源和与所述第一光源电气隔离的第一光学接收器，并且其中所述开关包括第二光源和与所述第二光源电气隔离的第二光学接收器。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括耦合到所述第二光学接收器和所述高电压电路内的偏置电阻器中的至少一个以采样所述高电压的采样电阻器。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述低电压电路包括耦合到所述开关的栅控电压节点，所述栅控电压激活所述开关，使得所述传感器通电。

本发明还提供一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的方法，所述方法包括：使用耦合在低电压电路和高电压电路之间的第一光耦合器来激活耦合在所述低电压电路和所述高电压电路之间的第二光耦合器；以及所述第二光耦合器响应于被激活而在所述低电压电路中产生电流，该电流代表所述高电压电路中的电流。

根据上面描述的方法的一个单独实施例，其中所述第一光耦合器作为使电流能够流过所述第二光耦合器的功率栅控开关来操作。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，还包括经由偏置电阻器调整光源的正向电流以在所述光源的导通电压下操作所述光源。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，其中所述偏置电阻器的偏置电压由所述高电压电路中的电池来调节。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，其中所述低电压电路输出与所述高电压电路中的电流成比例变化的电压。

根据上面描述的任何方法的一个单独实施例，还包括根据施加到所述第一光耦合器的栅控电压停用所述第一光耦合器，以降低所述第二光耦合器的功耗。

本发明还提供一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的系统，所述系统包括：高电压电路和低电压电路；以及耦合在所述高电压电路和所述低电压电路之间的第一光耦合器以及第二光耦合器，所述第一光耦合器激活所述第二光耦合器，所述第二光耦合器响应于被激活而在所述低电压电路中产生电流，所述电流代表所述高电压电路中的电流。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中，所述第一光耦合器和所述第二光耦合器中的至少一个包括彼此电隔离的光源和光学接收器。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中，所述光学接收器是光电晶体管，光电二极管和光三端双向可控硅开关中的一个。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述光源是红外发光二极管。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括耦合到所述光学接收器的电池。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括耦合到所述光学接收器的采样电阻器，所述采样电阻器传导所述电流。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括偏置电阻器，所述偏置电阻器耦合在所述第一和第二光耦合器之间以调整所述光源的偏置条件，所述第二光耦合器不受电磁干扰的影响并且处于密封的环境，排除环境光线。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述低电压电路包括栅控电压节点，所述栅控电压节点耦合到所述第一光耦合器以接收激活所述第一光耦合器的栅控信号。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述栅控信号由微控制器产生，所述微控制器调整感测周期和采样周期，使得所述第二光耦合器的功耗降低。

本发明还提供一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的系统，所述系统包括：高电压电路和低电压电路；耦合在所述高电压电路和所述低电压电路之间的第一光耦合器和第二光耦合器，所述第一光耦合器激活所述第二光耦合器，所述第二光耦合器响应于被激活而在所述低电压电路中产生电流，所述电流代表所述高电压电路中的电流；耦合到所述高电压电路的一个或多个电力线；以及输出节点，其产生表示高电压电路中的电流的输出电压。

根据上面描述的系统的一个单独实施例，其中，所述第一光耦合器和所述第二光耦合器中的至少一个包括彼此电隔离的光源和光学接收器。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，还包括采样电阻器，所述采样电阻器耦合到所述光学接收器和所述高电压电路内的偏置电阻器中的至少一个以对所述高电压进行采样。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述高电压电路中的电流经由所述一个或多个电力线中的一个电力线中的采样电阻器被采样。

根据上面描述的任何系统的一个单独实施例，其中所述高电压电路包括分压器，所述分压器耦合在所述一个或多个电力线中的两个电力线之间以对所述高电压进行采样。

本发明还提供一种使用低功率来感测高电压电路中的电压或电流的系统，所述系统包括：光学隔离器，被配置为将低电压电路光学耦合到高电压电路，所述光学隔离器能够检测代表所述高电压电路中的高电压和高电流中的至少一个的电流；以及功率栅控开关，被配置为将所述低电压电路光学耦合到所述高电压电路，所述功率栅控开关响应于被激活而使得所述光学隔离器通电。

附图说明

将参考本发明的实施例，实施例的示例可以在附随附图中例示。这些图打算是例示性的，不是限制性的。虽然本发明一般地在这些实施例的上下文中描述，但是应当理解，不打算将本发明的范围限制于这些特定的实施例。图中的项目不按比例。

图1是根据本专利文献的实施例的智能仪表系统的例示。

图2是根据本专利文献的实施例的智能仪表的例示。

图3是根据本专利文献的实施例，负载电阻器连接到发射极的发射极跟随器配置中的电流传感晶体管的电路设计的例示。

图4是根据本专利文献的实施例，负载电阻器连接到集电极的开路集电极配置的电流传感的电路的例示。

图5是根据本专利文献的实施例，负载电阻器连接到发射极的发射极跟随器配置中的电压传感晶体管的电路的例示。

图6是根据本专利文献的实施例，负载电阻器连接到集电极的开路集电极配置中的电压传感晶体管的电路的例示。

图7是根据本专利文献的实施例，用于3相电力线路应用的发射极跟随器配置的电压和电流传感的电路的例示。

图8是根据本专利文献的实施例，用于电流传感的功率栅控电路的例示。

图9用图表描绘根据本专利文献的实施例在图8中描绘的电路的输出电压值。

图10是描绘根据本专利文献的实施例，使用期限估算对比采样频率的图表。

图11例示根据本专利文献的实施例，用于电压传感的另一种功率栅控传感电路。

具体实施方式

在下面的描述中，为了说明的目的，陈述具体的细节以便提供本发明的理解。然而，可以不使用这些细节实践本发明对本领域技术人员将是显然的。而且，本领域技术人员将认识到可以按照多种方法实现下面描述的本发明的实施例，诸如处理、装置、系统、设备或者有形计算机可读介质上的方法。

图中所示的部件或者模块例示本发明的示例性实施例，并且有意要避免模糊本发明。同样应当理解，遍及该讨论，部件可以描述为可以包括子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员将认识到各种部件或者其部分可以划分成单独的部件或者可以集成在一起，包括集成在单个系统或者部件内。应当注意，本文中讨论的功能或者操作可以作为部件实现。部件可以在软件、硬件或者其组合中实现。

而且，图中部件或者系统之间的连接不打算局限于直接连接。而是，这些部件之间的数据可以由中间部件修改、重新格式化或者另外地改变。而且，可以使用另外的或者更少的连接。同样应当注意，术语“耦合”、“连接”或者“通信地耦合”将理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备的间接连接以及无线连接。

说明书中对于“一种实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”或者“实施例”的引用意思是连同实施例描述的特定特征、结构、特性或者功能包括在本发明的至少一个实施例中，并且可以在多于一个实施例中。而且，上述短语在说明书中各种位置的出现不一定全部指相同的一个或多个实施例。

某些术语在说明书中各种位置的使用是为了例示而不应当解释为限制。服务、功能或者资源不局限于单个服务、功能或者资源；这些术语的使用可以指可能分布或者聚集的相关服务、功能或者资源。

术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将理解为开放项目，并且之后跟随的任何列表是示例并且不意味着局限于所例示的项目。本文中使用的任何标题仅为了组织的目的并且不会用来限制描述或者权利要求书的范围。本专利文献中提及的任何文献其全部内容通过引用合并在此。

而且，本领域技术人员将认识到：(1)某些步骤可以可选地执行；(2)步骤可以不局限于本文中陈述的具体次序；(3)某些步骤可以按照不同的次序执行；以及(4)某些步骤可以并行地完成。

本发明一般地涉及测量功率并且涉及智能仪表系统。展示下面的描述以使得本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且在专利申请及其需求的上下文中提供下面的描述。对于本文中描述的优选实施例以及一般原理和特征的各种修改将容易对本领域技术人员显然。因此，本发明不打算局限于所示的实施例，而是符合与本文中描述的原理和特征一致的最广泛的范围。

a.电压和电流传感电路实施例

图1是根据实施例的智能仪表系统50的例示。智能仪表系统50包括连接到协调器2的本地服务器1以及智能仪表3(智能仪表1-n)。在一个实施例中，本地服务器1经由导线连接到协调器2。在另一个实施例中，本地服务器1无线地连接到协调器2。

智能仪表系统50是多对一数据通信拓扑。在该实施例中，本地服务器1发出命令到协调器2，协调器2通过将相应的数据包通过无线电频率(rf)链路，例如zigbee发送到智能仪表3来执行命令，rf链路可以支持或者不支持诸如ieee802.14.5这样的工业标准。然后，智能仪表3将适当的响应通过相同的rf链路发送回到协调器2。由智能仪表3使用的功率使用数据可以存储在承载于本地服务器1或者因特网云4中的数据库中。

功率使用可以例如通过使用连接到本地服务器或者因特网的任何设备显示网页来访问。可以分析数据库以确定最佳功率使用和分配。也可以分析功率使用来启用系统控制，例如在必要的情况下切断电力。

本地服务器1通过协调器-服务器接口控制寄存器发出命令到协调器2。协调器服务器接口控制寄存器典型地常驻在协调器2内并且允许本地服务器1与协调器2之间的通信。协调器服务器接口控制寄存器流水线并且增强服务器1与协调器2之间的任务的性能。

图2是根据实施例的智能仪表3的例示。智能仪表3包括电力供应35、备用电池36、液晶显示器或者lcd显示器37、rf控制器片上系统(soc)38以及电压和电流传感器39。备用电池36在电力失效的情况下提供不可中断的电力供应。备用电池36能够检测智能仪表3中的电力失效。备用电池36的状态在状态寄存器中报告。

本发明的关键特征在于当感测电压和电流时不需要变压器。这种无变压器的方法通过将智能仪表的高电压部分与低电压部分光学隔离而成为可能。这样做时，可以利用电阻器提供智能仪表的电流或者电压传感属性。通过消除变压器，智能仪表可以在物理上设计得更小、成本更低(因为电阻器和隔离器的成本典型地比变压器的成本小得多)以及针对它的铁芯被饱和的防篡改，例如，破坏仪表的读数。为了更加详细地描述本发明的特征，现在连同附图一起参考下面的描述。

图3是用于单相电力线路系统的图2的智能仪表3中电压和电流传感器39的电流传感部分的电路设计的例示。小的分流电阻器rs7的第一端子与作为高电压部分100的电力线路对的带电线路6串联连接；另一个电力线路5是中性或者接地线路。红外发光二极管(irled)9的阴极端子连接到电阻器rs的第一端子。irled的阳极端子与电阻器rd10的第一端子连接。rd10的第二端子连接到电压源vb8的负极端子。vb的正极端子连接到rs7的第二端子。

光学晶体管12具有光学地耦合到作为低电压部分102的irled的基极端子b。集电极端子c连接到vdd端子11。发射极端子e连接到发射极跟踪器配置中电阻器rl13的第一端子。rl13的第二端子连接到vss端子14。输出信号vo15连接到光学晶体管12的发射极端子e。光学耦合隔离器包括irled9和光学晶体管12。

使用电压源vb8在正向传导区域中偏置irled9。该偏置条件通过选择等于偏置电压源vb8与irled二极管的正向电压vf的差除以irled二极管的正向电流if的限流电阻器rd10来确定。该偏置条件使得irled二极管能够在电压偏置条件下操作，从而最大化光学耦合隔离器的灵敏度并且最小化电流消耗。

图4是具有负载电阻器rl45的开路集电极配置中输出晶体管的例示。rl45的第一端子连接到vdd并且rl45的第二端子连接到光学晶体管46的集电极端子c。输出电压vo48从光学晶体管46的集电极端子c获得。

图5是具有负载电阻rl58的集电极跟踪器配置中电压传感晶体管的电路的例示。电压传感电路由包括跨越带电电力线路49和中性电力线路50串联连接的电阻器r151和r252的分压器构成，其中r151的第一端子连接到带电电力线路49，r151的第二端子连接到r252的第一端子，并且r252的第二端子连接到作为高电压部分100的中性电力线路50。电阻器r252的第一端子连接到irled54的阴极端子。irled54的阳极端子连接到电阻器rd55的第一端子。rd55的第二端子连接到电压源vb53的负极端子。vb53的正极端子连接到r252的第二端子。

光学晶体管57具有光学地耦合到作为低电压部分102的irled的基极端子b。集电极端子c连接到vdd端子56。发射极端子e连接到发射极跟踪器配置中电阻器rl58的第一端子。rl58的第二端子连接到vss端子59。输出电压vo从光学晶体管57的发射极端子e获得。

图6是具有负载电阻器rl69的开路集电极配置中电压传感晶体管的电路的例示。光学晶体管70具有光学地耦合到irled66的基极端子b。发射极端子e连接到vss端子71。集电极端子c连接到开路集电极配置中电阻器rl69的第二端子。rl69的第一端子连接到vdd端子68。输出电压vo72从光学晶体管70的集电极端子c获得。

图7是用于3相电力线路应用的发射极跟踪器配置的电压和电流传感的电路的例示。电路si173传感l1相位的电流；电路sv174传感l1相位的电压；电路si275传感l2相位的电流；电路sv276传感l2相位的电压；电路si377传感l3相位的电流；电路sv378传感l3相位的电压。

当跨越与电力线路串联的分流电阻器或者由于跨越电力线路连接的分压器电压降低时，执行智能仪表系统电压和电流传感。通过使用光学耦合隔离器，这些电压光学地耦合到低电压电路的输入并且与其电气隔离。使用电阻器和光学耦合隔离器描述用于电压和电流传感方法的电路。与变压器方法相比较这种无变压器的方法的优点是电流和电压的直接传感，这能够进行关于非电阻负载的ac功率和能量测量、关于安全功率测量的防篡改、紧凑尺寸以及低成本。

这种系统的实施例在于2015年4月7日提交的并且将karll.wang列为发明人的美国专利9,000,753号以及于2016年6月28日提交的并且将karll.wang列为发明人的美国专利9,377,490号中描述，前述专利文献的每个通过引用将其全部内容合并至此。

b.功率栅控电压和电流传感电路实施例

上面展示的传感器设计的实施例使用光学耦合隔离器实现电气隔离并且可以使用小型，例如硬币尺寸的电池减小总体传感器电路板尺寸。因为这些设计可以使用低容量电池实现，采用低功率技术帮助延长电池的寿命，由此减少成本并且增加持久性可能是优选的。因此，可以更改上面展示的实施例包括一个或多个低功率设计实施例来提高电池寿命。在实施例中，功率栅控技术也可以包括调整测量频率以显著地减少电池功耗。

1.功率栅控传感器设计的实施例

上面展示的实施例示出在高电压电力线路中传感的电流或者电压与低电压电路光学耦合并且电气隔离。考虑到低电压和高电压隔离电路，一个挑战是对电路进行功率栅控。为了解决这个问题，在实施例中，光学晶体管可以合并到设计中，用作当执行电压或者电流传感时可以根据需要用来接通传感电路的功率栅控开关，从而减少功耗。

图8是根据本专利文献的实施例的电流传感的功率栅控电路的例示。在实施例中，图8中所示的电路包括光学隔离器810、845、偏置电阻器820、电池825、采样电阻器830、栅极电压vg。在实施例中，光学隔离器810包括光学晶体管805和irled815。类似地，光学隔离器845可以包括光学晶体管840和irled835。在实施例中，光学晶体管805可以实现为光电二极管、光电三端双向可控硅(photo-triac)或者本领域中已知的任何其他光学接收器。

在实施例中，光学晶体管(例如，光电晶体管)805是可以光学地耦合到发光源815，诸如irled的光学接收器，使得光学隔离器形成耦合高电压电路与低电压电路的功率栅控开关810。在实施例中，光学晶体管805可以由功率栅控信号vg控制，功率栅控信号vg可以例如由用来接通和断开传感电路的微控制器单元(未示出)生成。通过仅当执行电压或者电流传感时接通传感电路，可以显著地降低采用传感电路的计量设备的功耗。在实施例中，可以使用电池825(例如，硬币电池)和偏置电阻器820，例如将光学二极管偏置于正向传导区域中。

在实施例中，可以使用与高电压电力线路880串联连接的采样电阻器830(例如，串联电阻器)以能够进行电流传感。在实施例中，为了执行电压传感，可以使用跨越电力线路880、882连接的电阻性分压器(图8中没有描绘)。可以采用的分压器配置的示例在图5和6中描绘。应当理解，可以实现另外的设计特征以进一步减少功耗。

在实施例中，可以选择光电晶体管(例如，光电晶体管805)和可调整偏置电阻器(例如，限流电阻器820)以将光电二极管的正向电流设置得尽可能小，以减小电池放电同时为光学晶体管提供充足的增益。在实施例中，选择偏置电压点处于led835的接通电压。

在实施例中，图8中的功率栅控电路被气密密封，并且因此免于环境光，否则如果电流和电压传感，环境光可能潜在地影响准确度。另外，由于它的光耦合特征，功率栅控电路在实践中也免受磁性和电磁干扰的影响。

2.原型设计和测试

应当注意，下面参考图9和10讨论的这些实验和结果作为例示而提供。使用具体的一个或多个实施例在具体的条件下执行实验；因此，这些实验和它们的结果都不将用来限制本专利文献的公开内容的范围。

可以使用某些实施例在与常见cr2032硬币电池的尺寸相类似的近似1”x1”实验电路板(breadboard)上构建原型传感电路。应当注意，可以实现进一步形状尺寸减小。在实施例中，使用自动校准处理通过使用已知的校准电流和电压源校准传感器，实现可以超过99％的测量准确度。

在实施例中，传感电路使用220mah硬币电池能够操作并且采样电流和/或电压达135小时。通过减小采样频率和/或采样时间长度(例如，10个采样周期)，可以延长预期的电池寿命。假设每2分钟获得一个样本的示例性采样率，电池使用期限可以超过10年。

图9例示代表输出电压值vo的ac信号的振幅。在实施例中，vo与在高电压电力线路上测量的ac电流成比例。例如，vo可以与由图8中所示的采样电阻器830在高电压电力线路880上测量的ac电流成比例。

详细地，ac电流引起跨越电阻器830与ac电流成比例的电压降并且控制led835中的电流。在实施例中，假设流过led835的电流的量与由led835产生的作为结果的光成比例，并且假设由led835发射的光的量由光学晶体管840接收并且确定流过光学晶体管840的电流，流过光学晶体管840的电流又是电路的输出电压vo的指示，那么在电阻器830中流动的ac电流将与由传感电路的低功率部分生成的输出电压vo成比例。

图10是根据本专利文献的实施例描绘使用期限估算对比采样频率的图表。如图10中所示，随着采样频率降低，传感电路中电池的使用期限增加。在实施例中，使用由微控制器单元控制的每分钟0.5的功率栅控和采样频率，可以显著地减少功耗。因此，可以看到，使用硬币尺寸的电池，可以实现近似10年的电池使用期限。

图11例示根据本专利文献的实施例的另一种功率栅控传感电路。如图11中描绘的实现方式将分压器(图5或者6中表示为r1、r2)和偏置电阻器(图5中表示为数字55或者图6中数字67)的功能组合到电阻器860和偏置电阻器820中。这种组合有利地消除对于单独的分压器电阻器(图5和图6中表示为r2)的需求。

在实施例中，电阻器860对代表两个电力线路之间电压的电压进行采样。在实施例中，跨越电阻器860的电压降牵引电流，这可以更改跨越偏置电阻器820的偏置电压，并且因此，更改在irled835中流动的电流的量。如参考图8所讨论的，由irled835发射的光的量确定流过光学晶体管840的电流并且充当输出电压vo的指示。结果，在实施例中，跨越电阻器820的ac电压降可以与由图11中传感电路的低功率部分生成的输出电压vo直接成比例。

本领域技术人员应当领会到，前面的示例和实施例是示例性的并且不是对于本公开内容的范围的限制。当阅读说明书并且学习附图时对本领域技术人员显然的所有置换、增强、等同物、组合和改进打算包括在本公开内容的真正精神和范围内。同样应当注意，可以不同地排列任何权利要求的元素，包括具有多个从属、配置和组合。