在感应加热电缆上通信的感应加热电力供应器、数据收集系统和感应加热系统的制作方法

本发明总的来说涉及感应加热，并且更明确地说，涉及在感应加热电缆上通信的感应加热电力供应器、数据收集系统和感应加热系统。

技术实现要素：

公开在感应加热电缆上通信的感应加热电力供应器、数据收集系统和感应加热系统，实质上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，如权利要求书中更全面地阐述。

附图说明

图1示出根据本公开的一些方面的实例感应加热系统。

图2是图1的感应加热系统的实例实施方案的电路示意图。

图3示出根据本公开的一些方面的另一实例感应加热系统。

图4是另一实例加热系统的框图，其中实例加热系统包含具有收发器电路的加热电力供应器以及包含收发器电路的数据收集装置。

图5是另一实例加热系统的框图，其中实例加热系统包含具有发送器电路的加热电力供应器以及包含接收器电路和控制电路的数据收集装置。

具体实施方式

如本文所使用，术语“端口”表示一个或多个端子、连接器、插头和/或用于对接一个或更多个输入和/或输出的任何其它物理接口。实例端口包含：焊接电缆连接件，在那里焊接电缆物理附接到装置；气体软管连接器，其可作出物理连接和/或电连接以输入和/或输出电信号和/或电力、物理力和/或功、流体和/或气体。

如本文所使用，术语“感应加热电力”表示能够在流经适当布置的电缆时在工件中感应出电流以便通过磁感应来加热工件的ac电力。

如本文所使用，“电路”包含任何模拟和/或数字部件、电力和/或控制元件，例如，微处理器、数字信号处理器(dsp)、软件等、离散的和/或集成的部件，或其一些部分和/或组合。

所公开的实例感应加热电力供应器包含：电力转换电路，被配置成将输入电力转换为感应加热电力并经由感应加热电缆而传输感应加热电力；以及接收器电路或发送器电路中的至少一个，其中接收器电路耦接到感应加热电缆并被配置成经由感应加热电缆而接收数据，发送器电路耦接到感应加热电缆并被配置成经由感应加热电缆而发送数据。

一些实例感应加热电力供应器还包含被配置成控制电力转换电路以基于数据而修改感应加热电力的控制电路。在一些实例中，数据包含以下各者中的至少一个：通过感应加热电缆加热的工件处的环境温度、感应加热电缆的温度、与感应加热电缆接触的包层的温度、工件的温度、冷却剂温度、冷却剂压力、冷却剂流率、流经感应加热电缆的电流的电流测量值、感应加热电缆处的电压的电压测量值、误差信号或控制信号。在一些实例中，数据包含以下各者中的至少一个：工件标识、感应加热电缆标识、操作员标识、日期信息、时间信息、地理信息、电缆固定装置标识或操作员输入。

在一些实例中，接收器电路和/或发送器电路包含使感应加热电力衰减的高通滤波器电路或带通滤波器电路中的至少一个。在一些实例中，接收器电路和/或发送器电路包含使感应加热电力衰减的低通滤波器电路。一些实例感应加热电力供应器还包含隔离电路，所述隔离电路基于感应加热电力是否正流经感应加热电缆而选择性地电隔离接收器电路和/或发送器电路。

一些实例还包含被配置成从感应加热电缆接收数据的天线，接收器电路包括经由天线而无线接收数据的无线电接收器。一些实例还包含被配置成随着在接收器电路处接收数据而存储数据的数据存储装置。一些此种实例还包含发送所存储的数据的第二发送器电路。

在一些实例中，在未经由感应加热电缆输出感应加热电力时，电力转换电路经由感应加热电缆而输出脉冲，接收器电路被配置成响应于脉冲经由感应加热电缆而接收数据。在一些实例中，电力转换电路在第一时间段经由感应加热电缆而提供感应加热电力，在第一时间段之后的第二时间段减小或移除感应加热电力，并在第二时间段之后的第三时间段期间经由感应加热电缆而提供感应加热电力。接收器电路在第二时间段期间接收数据。

所公开的实例感应加热数据收集装置包含：发送器电路，在感应加热电缆上经由在不同于感应加热电流频率的频率下的交流信号而传输感应加热数据；以及耦接电路，将发送器电路耦接到感应加热电缆。

在一些实例中，耦接电路包含磁耦合到感应加热电缆的变流器或将耦接电路与通过感应加热电缆加热的工件的电感并联耦接的电缆分接头。一些实例感应加热数据收集装置还包含在发送器电路与耦接电路之间的滤波器电路，用于使感应加热电流频率衰减。一些实例感应加热数据收集装置还包含能量存储装置，当未经由感应加热电缆传输感应加热电力时，能量存储装置将电力提供到发送器电路。一些此种实例还包含电力提取电路，该电力提取电路经由耦接电路从感应加热电缆提取电力以对能量存储装置进行充电。

一些实例感应加热数据收集装置还包含经由耦接电路从感应加热电缆提取电力并将电力提供到发送器电路的电力提取电路。一些实例还包含以下各者中的至少一个：传感器数字化器，用于从温度传感器、冷却剂压力传感器、冷却剂流量传感器或位置传感器中的至少一个接收数据；数据读取器，用于读取标识；或用户接口，用于接收数据。一些实例感应加热数据收集装置还包含经由感应加热电缆接收第二数据的接收器电路。

一些实例感应加热系统包含感应加热电缆、感应加热数据收集装置和感应加热电力供应器。感应加热电缆根据接近工件的感应加热电缆的布置而将感应加热电力输送到工件。感应加热数据收集装置电感耦接到接近工件的感应加热电缆，收集感应加热数据，所述感应加热数据对应于经由感应加热电缆输送到工件的感应加热电力，并经由电感耦接和感应加热电缆而传输感应加热数据。感应加热电力供应器经由感应加热电缆而输出感应加热电力并接收感应加热数据。

在一些实例中，感应加热数据包含工件处的环境温度、感应加热电缆的温度、与感应加热电缆接触的包层的温度、工件的温度、冷却剂温度、冷却剂压力、冷却剂流率、流经感应加热电缆的电流的电流测量值和/或感应加热电缆处的电压的电压测量值，并且感应加热电力供应器将感应加热数据记录在存储装置中。

在一些实例中，感应加热电力供应器将感应加热数据传输到服务器。在一些实例中，感应加热数据收集装置从感应加热电缆汲取电力。在一些实例中，感应加热电力供应器还包含经由感应加热电缆而发送第二数据的第二发送器电路，并且感应加热数据收集装置还包含经由感应加热电缆而接收第二数据的第二接收器电路。

图1示出实例感应加热系统100。图1的实例感应加热系统100包含感应加热电力供应器102、感应加热电缆104和数据收集装置106。感应加热电力供应器102通过经由感应加热电缆104将感应加热电力传输到工件108而加热工件108，其中感应加热电缆104被布置成接近工件108以从感应加热电缆104中的电流经由磁感应而在工件108中感应出电流。

感应加热电力供应器102将感应加热电力供应到工件108，并且从数据收集装置106接收数据，这两个动作都是经由感应加热电缆104完成的。感应加热电力供应器102包含电力转换电路110、接收器电路112、滤波器电路114、控制电路116、发送器电路118和存储装置120。

实例电力转换电路110将输入电力122转换为感应加热电力，并经由感应加热电缆104而传输感应加热电力。例如，电力转换电路110可接收公用事业电力和/或发电机电力，将输入电力122转换为适用于加热特定类型的工件108的频率，并经由感应加热电缆104而传输电力。感应加热电缆104包含用于传导电流的一个或更多个导体，其中一个或更多个导体可被布置成接近工件以通过感应来加热工件。

接收器电路112耦接到感应加热电缆104，并被配置成经由感应加热电缆104而接收数据。如下文更详细地公开，电力转换电路110在第一频率下输出感应加热电力，并且接收器电路112在不同于第一频率的第二频率下接收数据。为了将数据与感应加热电力分开，感应加热电力供应器102包含使感应加热电力衰减的滤波器电路114。滤波器电路114可以是用于实质上高于感应加热电力频率的数据信号的高通滤波器和/或带通滤波器。滤波器电路114可以是用于实质上低于感应加热电力频率的数据信号的低通滤波器。

虽然实例滤波器电路114被示出为与工件108并联而直接耦接到感应加热电缆104，但在其它实例中，滤波器电路114直接与感应加热电缆104串联耦接，电感耦接到感应加热电缆104，无线耦接到感应加热电缆104和/或直接连接到感应加热电缆104。

控制电路116控制电力转换电路110以基于接收器电路112接收的数据而修改感应加热电力。例如，数据可包含以下各者中的一个或更多个：通过感应加热电缆104加热的工件108处的环境温度(例如，紧邻本地的环境的温度，例如，围绕工件108的空气温度)、感应加热电缆104的温度、与感应加热电缆104接触的包层的温度、工件108的温度、流经感应加热电缆104的电流的测量值、感应加热电缆104处的电压(例如，感应加热电缆104电感耦接到工件108的那部分两侧的电压)的电压测量值和/或误差信号。作为附加或替代，当感应加热电缆104是水冷电缆时，数据可包含以下各者中的一个或更多个：流经感应加热电缆104的冷却剂的温度、冷却剂压力和/或冷却剂流率。在一些实例中，数据可包含以下各者中的一个或更多个：工件标识、感应加热电缆标识、操作员标识、日期信息、时间信息、地理信息、电缆固定装置标识和/或在数据收集装置106处键入的任何类型的操作员或用户输入。

如本文所使用，“包层”表示覆盖绝缘加热电缆并保护电缆的绝缘层。如本文所使用，术语“标识”可包含序号、型号或任何其它标识值，并且可被表示为快速读取(qr)码、条形码、人类可读编号、射频识别(rfid)标签和/或任何其它机器可读标志。

控制电路116可基于数据而控制电力转换电路110，以例如增大和/或减小感应加热电力输出，停止和/或开始感应加热电力输出，修改感应加热电力输出的频率和/或执行任何其它控制或修改。

发送器电路118将所接收的数据中的一些或全部传输到例如本地或远程存储装置、本地或远程服务器和/或任何其它装置。数据的传输的实例接收端可以是例如计算机或用millerelectric(r)出售的insight(r)软件配置的服务器。作为附加或替代，存储装置120存储所接收的数据以供稍后检索和/或由发送器电路118发送。实例发送器电路118可包含无线通信发送器(例如，蜂窝式、长期演进(lte)、wifi、bluetooth(r)等)和/或有线通信发送器(例如，以太网，can、usb等)。实例存储装置120可以是集成式存储装置(例如，硬盘、固态存储装置或存储器装置)或可移除式存储装置(例如，usb驱动器或其它所连接存储装置)。

实例发送器电路118和实例接收器电路112可使用任何适当调制方案来通信。举例来说，发送器电路118和实例接收器电路112可使用正交频分多路复用(ofdm)、正交调幅(qam)、频移键控和/或任何其它模拟、数字和/或扩频调制方案和/或调制方案的任何组合来通信。可由发送器电路118和/或接收器电路112实施的实例技术由yonge等人描述在电气工程与计算机工程学报(journalofelectricalandcomputerengineering)第2013卷“homeplugav2技术概述(anoverviewofthehomeplugav2technology)”中，其全部内容以引用方式并入本文中。然而，发送器电路118或接收器电路112可使用其它技术。

实例感应加热数据收集装置106包含感应数据成帧器124、发送器电路126、耦接电路128、电力提取电路130、能量存储装置132、传感器数字化器134、数据读取器136和用户接口138。

感应数据成帧器124将感应加热数据成帧以经由感应加热电缆104传输。感应加热数据可从由一个或更多个传感器140收集的传感器数据产生，并经由传感器数字化器134转换为数字数据，从数据读取器136接收和/或由用户或操作员经由用户接口138输入。实例传感器140可包含温度传感器(例如，热电偶、热敏电阻器、电阻性温度装置、红外传感器等)、冷却剂压力传感器或冷却剂流量传感器和/或位置传感器。实例感应加热数据包含以下各者中的一个或更多个：通过感应加热电缆104加热的工件108处的环境温度、感应加热电缆104的温度、与感应加热电缆104接触的包层的温度、工件108的温度、流经感应加热电缆104的电流的测量值、感应加热电缆104处的电压(例如，感应加热电缆104电感耦接到工件108的那部分两侧的电压)的电压测量值、误差信号、流经感应加热电缆104的冷却剂的温度、冷却剂压力、冷却剂流率、工件标识、感应加热电缆标识、操作员标识、日期信息、时间信息、地理信息、电缆固定装置标识和/或在数据收集装置106处键入的任何类型的操作员或用户输入。

实例数据读取器136可以是例如rfid读取器、条形码扫描仪、qr码扫描仪和/或任何其它类型的数据读取器136。实例用户接口138可包含任何类型的用户接口装置，例如，选择按钮、开关、拨盘、数字键盘、触摸屏和/或任何其它类型的用户接口装置。

实例发送器电路126在感应加热电缆104上使用不同于感应加热电流频率的频率经由ac信号而发送感应加热数据(例如，由感应加热电力供应器102输出)。实例发送器电路126经由耦接电路128和滤波器电路142而耦接到感应加热电缆104。滤波器电路142在使感应加热电力的频率衰减的同时使发送器电路126发送的频率能够被输出到耦接电路128。图1的实例耦接电路128包含磁耦合到感应加热电缆104的变流器。

电力提取电路130经由耦接电路128从感应加热电缆104提取电力以对发送器电路126、感应数据成帧器124、传感器数字化器134、数据读取器136和/或用户接口138供电和/或对能量存储装置132充电。在电力提取电路130不能够对发送器电路126、感应数据成帧器124、传感器数字化器134、数据读取器136和/或用户接口138供电时，实例能量存储装置132将电力提供到这些部件。实例能量存储装置132可包含一个或更多个电池、一个或更多个电容器和/或任何其它类型的能量存储装置。

在一些实例中，数据收集装置106可由感应加热电力供应器102供电以使数据收集装置106能够在感应加热电力未被施加到感应加热电缆104时收集和/或发送数据。电力转换电路110可经由感应加热电缆104输出脉冲以对数据收集装置106供电。在输出脉冲之后，电力转换电路110切断电力，并且接收器电路112响应于脉冲经由感应加热电缆104接收从数据收集装置传输的数据。

在一些实例中，感应加热电力供应器102提供间歇性电力以加热工件108，并在不提供电力时在接收器电路112处接收数据。在一些此种实例中，仅在感应加热电力供应器102不输出感应加热电力时发生通信，并且控制电路116实施逻辑以在电力供应器102并未提供加热电力时连接接收器电路102或使接收器电路102能够接收通信。例如，电力转换电路110在第一时间段经由感应加热电缆104而输出感应加热电力，在第一时间段之后的第二时间段减小或移除感应加热电力，在第二时间段之后的第三时间段期间再次输出感应加热电力，依此类推。接收器电路112在第二时间段期间接收数据。在一些实例中，代替或除了包含将接收器电路112耦接到感应加热电缆104的滤波器电路114之外，感应加热电力供应器102还包含继电器、接触器或将接收器电路112与感应加热电缆104选择性连接和断开的另一类型的隔离装置。控制电路116协调电力转换电路110和隔离装置以在电力转换电路110未输出感应加热电力时连接接收器电路112并在电力转换电路110输出感应加热电力时断开接收器电路112。

相比之下，实例加热电力供应器102可被配置成当感应加热电力供应器102正在输出感应加热电力时启用和/或连接接收器电路112以以使其接收数据，并且控制电路116实施逻辑以在电力供应器102未提供加热电力时对断开和/或禁用接收器电路102。

图2是图1的感应加热系统100的实例实施方案的电路示意图。图2所图示的电路示意图包含滤波器电路114、感应加热电缆104、发送器电路126、滤波器电路142、电力提取电路130和耦接电路128的实例实施方案或表示。

图3示出另一实例感应加热系统300。与图1的实例系统100相比，图3的系统300在耦接电路128中形成一个或更多个电缆分接头302，以将发送器电路126与正由感应加热电缆104加热的工件108的电感并联耦接。

在图1和/或图3的系统100、300的操作实例中，控制电路116使电力转换电路110能够在第一频率下经由感应加热电缆104输出感应加热电力以加热工件108。随着感应加热电力流经感应加热电缆104，实例电力提取电路130提取感应加热电力的一部分以对感应数据成帧器124、发送器电路126、传感器数字化器134、数据读取器136和/或用户接口138供电和/或对能量存储装置132供电。传感器数字化器134将从传感器140接收的信号(例如，来自热电偶的电压信号，该热电偶在工件108被加热时测量工件108的温度)数字化，并将信号提供到发送器电路126。发送器电路126在与感应加热电力的频率不同的频率下从传感器数字化器134发送数据。例如，发送器电路126可在比感应加热电力的频率高若干量级的频率下传输数据。滤波器电路114允许在接收器电路112处接收所发送的数据，其中接收器电路112从感应加热电缆104读取数据。接收器电路112可将数据存储在存储装置120中，将数据提供到发送器电路118以传输到数据收集服务器(或另一装置)，和/或将数据提供到用于控制感应加热的控制电路116。

在一些实例中，图1和/或图3的数据收集装置106可由感应加热电力供应器102供电以使数据收集装置106能够在感应加热电力未施加到感应加热电缆104时收集和/或发送数据。电力转换电路110可经由感应加热电缆104输出脉冲以对数据收集装置106供电。在输出脉冲之后，电力转换电路110关断电力，并且接收器电路112响应于脉冲经由感应加热电缆104接收从数据收集装置传输的数据。

在一些实例中，感应加热电力供应器102提供间歇性电力以加热工件108，并且在未提供电力时在接收器电路112处接收数据。例如，电力转换电路110在第一时间段经由感应加热电缆104而输出感应加热电力，在第一时间段之后的第二时间段减小或移除感应加热电力，在第二时间段之后的第三时间段期间再次输出感应加热电力，依此类推。接收器电路112在第二时间段期间接收数据。在一些实例中，代替或除了包含将接收器电路112耦接到感应加热电缆104的滤波器电路114之外，感应加热电力供应器102还包含继电器、接触器或将接收器电路112与感应加热电缆104选择性连接和断开的另一类型的隔离装置。控制电路116协调电力转换电路110和隔离装置以在电力转换电路110未输出感应加热电力时连接接收器电路112并在电力转换电路110输出感应加热电力时断开接收器电路112。

图4是另一实例加热系统400的框图，其中实例加热系统400包含具有收发器电路404的加热电力供应器402以及包含收发器电路408的数据收集装置406。实例加热电力供应器402包含如上所述的电力转换电路110、滤波器电路114、控制电路116、发送器电路118和/或存储装置120。实例数据收集装置406包含图1和/或图3的感应数据成帧器124、电力提取电路130、能量存储装置132、传感器数字化器134、数据读取器、用户接口138和/或滤波器电路142。

与图1和图3的实例加热电力供应器102相比，加热电力供应器402还能够经由感应加热电缆104而将数据传输到数据收集装置406(例如，加热电力供应器402与数据收集装置406之间的双向通信)。除由数据收集装置经由感应加热电缆104传输到加热电力供应器402的实例数据之外，加热电力供应器402还可将例如控制或配置数据等数据传输到数据收集装置406以由数据收集装置406处的控制电路410实施。作为附加或替代，加热电力供应器402可传输握手信息以用于协商与数据收集装置406的连接。

图5是另一实例加热系统500的框图，其中实例加热系统500包含具有发送器电路504的加热电力供应器502以及包含接收器电路508和控制电路510的数据收集装置506。实例发送器电路504可类似于或相同于图1和/或图3的发送器电路126，但被实施在加热电力供应器502中以将控制和/或配置信息传输到数据收集装置506。相比之下，接收器电路508可类似于或等同于图1和/或图3的接收器电路112，但被实施在数据收集装置506中以经由感应加热电缆104从加热电力供应器502接收数据。

图4和/或图5的实例系统400、500可根据上文参照图1、图2和/或图3论述的修改方案中任一个来修改。

虽然上文实例是参照感应加热来描述的，但这些实例可被修改以用于电阻加热，在电阻加热中，加热电缆将电力提供到加热元件(或充当加热元件)，其中加热元件经由i²r发热来被加热并热耦合到将被加热的工件。上文所述的实例可被修改以基于在加热电缆中施加加热电力和/或加热频率而经由电阻加热电缆通信。

如本文所利用，术语“电路”表示物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其它方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用，例如，特定处理器和存储器可在执行第一一行或更多行代码时构成第一“电路”，并且可在执行第二一行或更多行代码时构成第二“电路”。如本文所利用，“和/或”意味由“和/或”接合的列表中的项目中的任何一个或更多个。作为实例，“x和/或y”意味三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任一元素。换句话说，“x和/或y”意味“x和y中的一个或两个”。作为另一实例，“x、y和/或z”意味七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任一元素。换句话说，“x、y和/或z”意味“x、y和z中的一个或更多个”。如本文所利用，术语“示范性”意味充当非限制性实例、例子或例证。如本文所利用，术语“例如”引述一个或更多个非限制性实例、例子或例证的列表。如本文所利用，只要电路包括对于执行功能来说必要的硬件和代码(如果需要的话)，电路便“可操作”以执行所述功能，而不管所述功能的执行是否被停用或是不启用(例如，通过用户可配置的设定、工厂微调等)。

虽然已参照某些实施方案来描述本发明的方法和/或系统，但本领域的技术人员应理解，可进行各种改变，并且可替代等同物，而不偏离本发明的方法和/或系统的范围。此外，可进行许多修改以使特定情形或材料适应于本公开的教示，而不偏离本公开的范围。例如，可组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开的实例的方框和/或部件。因此，本发明的方法和/或系统不限于所公开的特定实施方案。实际上，本发明的方法和/或系统将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案，无论是在字面上还是根据等同原则都是如此。