一種電壓採集設備及方法與流程

2023-06-01 17:14:36

本發明涉及信號採集領域，特別是涉及一種電壓採集設備及方法。

背景技術：

電壓採集設備可用於模擬量信號的數位化，並提供給上位機進行分析處理；也可用於對開關量信號的採集，經組態軟體判斷後控制開關量的輸出；還可實現異地分布設備的遠程控制，比如電壓採集設備常應用在機房監控、電力監控、工業自動化、環保檢測、智能家居和物聯網等場合。因此，電壓採集設備憑藉自身的諸多優勢，獲得越來越多人們的青睞。

目前，市場上的電壓採集設備，小到小型家電產品中的電壓數據採集卡、電壓採集單元，大到電力系統中應用的電壓採集模塊，電壓採集設備尺寸多樣，且採集的電壓信號精度也各有不同，這也導致電壓採集設備的價格差別很大。

因此，雖然目前所應用的電壓採集設備種類繁多，但大多數電壓採集設備的採集精度、採集範圍和成本之間的矛盾都未得到很好地解決：通常採集精度高、範圍廣的電壓採集設備，其成本也較高，嚴重影響了電壓採集設備的進一步推廣使用，所以尋求一種採集範圍廣、精度較高且成本較低的電壓採集設備，十分必要。

技術實現要素：

本發明實施例中提供了一種電壓採集設備及方法，以解決現有技術中的電壓採集設備不能同時滿足精度高、採集範圍廣及成本高的問題。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：

一種電壓採集設備，包括依次電連接的上位機、第一繼電器切換電路、第一電流傳感器和A/D轉換晶片，其中，

所述第一繼電器切換電路用於選擇相應量程、採集並發送原始電流信號至所述第一電流傳感器，所述第一繼電器切換電路包括電連接的第一繼電器和電阻；

所述第一繼電器的輸入端與所述上位機電連接、電源端與外電源電連接、輸出端分別與所述第一電流傳感器的輸入端和電阻電連接；

所述第一電流傳感器的輸入端與所述電阻電連接、電源端與外電源電連接、輸出端電連接至所述A/D轉換晶片。

優選的，本發明實施例公開的電壓採集設備，還包括第二繼電器切換電路和第二電流傳感器，其中，所述第二繼電器切換電路和第二電流傳感器與所述第一繼電器切換電路和所述第一電流傳感器並聯連接，所述第二繼電器切換電路包括電連接的第二繼電器和電阻，所述第二繼電器的輸入端與所述上位機電連接、電源端與外電源電連接、輸出端分別與所述第二電流傳感器的輸入端和電阻電連接；所述第二電流傳感器的輸入端與所述電阻電連接、電源端與外電源電連接、輸出端電連接至所述A/D轉換晶片。

優選的，本發明實施例公開的電壓採集設備，還包括第三繼電器切換電路和第三電流傳感器，其中，所述第三繼電器切換電路和第三電流傳感器與所述第一繼電器切換電路和所述第一電流傳感器並聯連接，所述第三繼電器切換電路包括電連接的第三繼電器和電阻，所述第三繼電器的輸入端與所述上位機電連接、電源端與外電源電連接、輸出端分別與所述第三電流傳感器的輸入端和電阻電連接；所述第三電流傳感器的輸入端與所述電阻電連接、電源端與外電源電連接、輸出端電連接至所述A/D轉換晶片。

優選的，所述第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器為小型中間繼電器，所述第一電流傳感器、第二電流傳感器和第三電流傳感器為高精度電流傳感器。

優選的，所述第一電流傳感器、第二電流傳感器和/或第三電流傳感器的電源端之間連接有濾波電路，所述濾波電路包括串聯連接的第一電容器、第二電容器和第三電容器，其中，所述第一電容器和第二電容器的連接處接地，所述第一電容器和第三電容器的連接處與所述第一電流傳感器、第二電流傳感器和/或第三電流傳感器的電源端一端電連接，所述第二電容器和第三電容器的連接處與所述第一電流傳感器、第二電流傳感器和/或第三電流傳感器的電源端另一端電連接。

優選的，所述第一繼電器、第二繼電器和/或第三繼電器的輸入端電連接有第一連接器、輸出端電連接有第二連接器，所述第一電流傳感器、第二電流傳感器和/或第三電流傳感器的輸入端電連接有第三連接器、輸出端電連接有第四連接器、電源端之間還電連接有第五連接器。

本發明實施例公開了一種電壓採集方法，包括：

上位機發送採集通道切換控制信號；

第一繼電器切換電路根據所述採集通道切換控制信號，選擇相應量程、採集並發送原始電流信號至第一電流傳感器；

所述第一電流傳感器根據所述原始電流信號，生成電壓信號、並將所述電壓信號發送至A/D轉換晶片。

由以上技術方案可見，本發明實施例提供的一種電壓採集設備及方法，其中，電壓採集設備包括依次電連接的上位機、第一繼電器切換電路、第一電流傳感器和A/D轉換晶片，其中，第一繼電器切換電路包括電連接的第一繼電器和電阻；第一繼電器的輸入端與上位機電連接、電源端與外電源電連接、輸出端分別與第一電流傳感器的輸入端和電阻電連接；第一電流傳感器的輸入端與電阻電連接、輸出端電連接至AD轉換晶片。與現有技術相比，本發明實施例提供的電壓採集設備，通過設置第一繼電器切換電路和第一電流傳感器，實現電壓採集量程檔位間的切換，操作簡單方便，同時兼具精度高、採集範圍廣且成本低廉的優點，具有較高的實用與推廣價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種電壓採集設備的電路原理圖；

圖2為本發明實施例提供的一種電壓採集設備中第一繼電器切換電路與第一電流傳感器的電路接線圖；

圖3為本發明實施例提供的一種電壓採集方法的流程示意圖；

符號表示為：

101-第一繼電器，102-第一電流傳感器，201-第二繼電器，202-第二電流傳感器，301-第三繼電器，302-第三電流傳感器，R1-第一電阻，R2-第二電阻，R3-第三電阻，R4-第四電阻，R5-第五電阻，R6-第六電阻，R7-第七電阻，R8-第八電阻，R9-第九電阻，C1-第一電容器，C2-第二電容器，C3-第三電容器。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例公開了一種電壓採集設備，可參見圖1，為本發明實施例提供的一種電壓採集設備的電路原理圖。

本發明實施例公開的電壓採集設備，包括依次電連接的上位機、第一繼電器切換電路、第一電流傳感器102和A/D轉換晶片。

其中，第一繼電器切換電路主要用於接收來自上位機的採集通道切換控制信號，並根據該採集通道切換控制信號選擇相應量程、採集原始電流信號並將該原始電流信號發送至第一電流傳感器102。該第一繼電器切換電路主要包括電連接的第一繼電器101和電阻，通過接入電路中電阻值的大小變化，從而實現電壓量程的切換。

第一繼電器101可以採用小型中間繼電器。該第一繼電器101的輸入端與上位機電連接，用於接收上位機發送的採集通道切換控制信號；第一繼電器101的電源端與外電源電連接，用於對該第一繼電器101進行供電；第一繼電器101的輸出端分別與上述第一電流傳感器102的輸入端和電阻電連接，這樣一方面可以通過選擇接入電路中電阻值的大小，利用與原始電流信號相適應的量程對原始電流信號進行採集，另一方面可實現將第一繼電器採集到的原始電流信號發送至第一電流傳感器102進行進一步處理。

第一電流傳感器102可以採用高精度電流傳感器。該第一電流傳感器102的輸入端還與上述電阻電連接，形成完整迴路。同時，該第一電流傳感器102的電源端與外電源電連接，利用外電源對該第一電流傳感器102進行供電。該第一電流傳感器102的輸出端電連接至A/D轉換晶片，使該原始電流信號在第一電流傳感器102中轉換為電壓信號後，輸出至A/D轉換晶片，進行模數轉換處理，從而獲得待測電壓信號值。

為了更方便理解本發明實施例提供的電壓採集設備的電壓採集過程，下面進行舉例說明。這裡第一繼電器101採用歐姆龍MY2N-J型繼電器，第一電流傳感器102採用WBI411S07型電流傳感器。

參見圖2，為本發明實施例提供的一種電壓採集設備中第一繼電器切換電路與第一電流傳感器的電路接線圖。

上述電阻包括依次串聯連接的第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，其中，電阻值的大小可依據具體實現量程進行確定，如測量量程為430V和30V時，可選擇第一電阻R1的阻值為200KΩ，第二電阻R2的阻值為200KΩ，第三電阻R3的阻值為30KΩ。當然，測量量程及電阻阻值並不以此為限，還可以是其他數值，在此不做贅述。

在連接時，第一繼電器101的引腳5與上位機電連接，第一繼電器101的引腳8與靠近第二電阻R2的第三電阻R3一端電連接、並通過第一電阻R1和第二電阻R2與上位機電連接，第一繼電器101的引腳9和引腳12電連接，且引腳9通過第一電阻R1與上位機電連接，第一繼電器101的引腳13外接+24V電源，第三電阻R3的另一端與第一電流傳感器102的引腳7電連接；第一電流傳感器102的引腳3接地、引腳1和引腳2分別外接+12V和-12V電源、引腳4電連接至A/D轉換晶片。

本發明實施例提供的電壓採集設備在使用時，首先通過人工預判待測電壓信號大小，選擇合適的電壓測量量程，控制上位機對第一繼電器切換電路發送採集通道切換控制信號；第一繼電器切換電路接收該採集通道切換控制信號，當選擇30V電壓量程時，第一繼電器101動作，第一電阻R1和第二電阻R2經過第一繼電器101的兩組開關實現首末端短路，此時僅有第三電阻R3接入電路並與第一電流傳感器102電連接，實現了利用最大測量值為30V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集；反之，當選擇430V電壓量程時，第一繼電器101不動作，第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3串聯後與第一電流傳感器102電連接，實現了利用最大測量值為430V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集。

第一繼電器101採集原始電流信號後，將採集到的原始電流信號發送至第一電流傳感器102；在第一電流傳感器102中將該原始電流信號轉換為電壓信號，並將該電壓信號發送至A/D轉換晶片；A/D轉換晶片對該電壓信號進行模數轉換等處理，並將處理後的電壓信號發送至輸出設備進行顯示，這裡的輸出設備可以是信號系統中常用的信號輸出設備，如計算機或帶顯示信號功能的其他設備等。

本發明實施例提供的電壓採集設備，通過繼電器、電阻和電流傳感器等的連接，實現了根據待測電壓信號值的大小，自由切換測量量程，具有量程切換方便，電壓採集範圍廣，測量結果誤差小、測量精度高等的優點，同時，本發明實施例提供的電壓採集設備所用晶片和元件均十分常見，在市場上容易購買，且價格便宜，故該電壓採集設備的性價比較高，具有巨大的實用價值和推廣價值。

進一步的，作為一種優選方案，本發明實施例提供的電壓採集設備，還包括第二繼電器切換電路和第二電流傳感器202，其中，第二繼電器切換電路和第二電流傳感器202與第一繼電器切換電路和第一電流傳感器102並聯連接。通過設置該第二繼電器切換電路和第二電流傳感器202，可以擴大本發明實施例提供的電壓採集設備對待測電壓信號的採集量程，進一步增大適用範圍。

與第一繼電器切換電路類似，第二繼電器切換電路主要用於接收來自上位機的採集通道切換控制信號，並根據該採集通道切換控制信號選擇相應量程、採集原始電流信號並將該原始電流信號發送至第二電流傳感器202。

第二繼電器切換電路主要包括電連接的第二繼電器201和電阻，通過接入電路中電阻值的變化，從而實現電壓量程的切換。

第二繼電器201的輸入端與上位機電連接，用於接收上位機發送的採集通道切換控制信號；第二繼電器201的電源端與外電源電連接，用於對該第二繼電器201進行供電；第二繼電器201的輸出端分別與上述第二電流傳感器202的輸入端和該電阻電連接，這樣一方面可以通過選擇接入電路中電阻值的大小，選擇與原始電流信號相適應的量程對原始電流信號進行採集，另一方面可實現將第二繼電器201採集到的原始電流信號發送至第二電流傳感器202進行進一步處理。

第二電流傳感器202的輸入端還與上述電阻電連接，形成完整迴路。同時，該第二電流傳感器202的電源端與外電源電連接，利用外電源對該第二電流傳感器202進行供電。該第二電流傳感器202的輸出端電連接至A/D轉換晶片，實現該待測信號在第一電流傳感器102中轉換為電壓信號後，輸出至A/D轉換晶片，進行模數轉換處理，從而獲得待測電壓信號值。

類似的，該第二繼電器201可以採用小型中間繼電器，如歐姆龍MY2N-J型繼電器，第二電流傳感器202可以採用高精度電流傳感器，如WBI411S07型電流傳感器。此處的電阻可以為包括依次串聯連接的第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6的電阻組，其中，各電阻值的大小可依據具體實現量程進行確定，如測量量程為11V和1V時，可選擇第四電阻R4的阻值為5KΩ，第五電阻R5的阻值為5KΩ，第六電阻R6的阻值為1KΩ。當然，測量量程及電阻阻值並不以此為限，還可以是其他數值，在此不做贅述。

這裡第二繼電器201和第二電流傳感器202及第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6之間的具體連接關係分別與上述第一繼電器101和第一電流傳感器102及第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的連接關係相對應，可參見上述第一繼電器101和第一電流傳感器102及第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的連接關係，在此不做贅述。

作為一種包括了兩個繼電器切換電路及電流傳感器組成的並聯迴路的電壓採集設備，當人工預判待測電壓信號大小，選擇1V量程進行電壓信號採集時，第二繼電器201動作，第四電阻R4和第五電阻R5通過第二繼電器201的兩組開關實現首末端短路，此時僅有第六電阻R6接入電路並與第二電流傳感器202電連接，實現了利用最大測量值為1V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集；反之，當選擇11V電壓量程時，第二繼電器201不動作，第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6串聯後與第二電流傳感器202電連接，實現了利用最大測量值為11V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集。其他電壓採集步驟與僅設置第一繼電器切換電路和第一電流傳感器102時類似，具體可參見上文，在此不做贅述。

進一步的，作為一種優選方案，本發明實施例提供的電壓採集設備除包括第二繼電器切換電路和第二電流傳感器202外，還可以包括第三繼電器切換電路和第三電流傳感器302，其中，第三繼電器切換電路和第三電流傳感器302與第一繼電器切換電路和第一電流傳感器102並聯連接。通過設置該第三繼電器切換電路和第三電流傳感器302，可以擴大本發明實施例提供的電壓採集設備對待測電壓信號的採集量程，進一步增大適用範圍。

與第一繼電器切換電路類似，第三繼電器切換電路主要用於接收來自上位機的採集通道切換控制信號，並根據該採集通道切換控制信號選擇相應量程、採集原始電流信號並將該原始電流信號發送至第三電流傳感器302。

第三繼電器切換電路主要包括電連接的第三繼電器301和電阻，通過接入電路中電阻值的變化，從而實現電壓量程的切換。

第三繼電器301的輸入端與上位機電連接，用於接收上位機發送的採集通道切換控制信號；第三繼電器301的電源端與外電源電連接，用於對該第三繼電器301進行供電；第三繼電器301的輸出端分別與上述第三電流傳感器302的輸入端和電阻電連接，這樣一方面可以通過選擇接入電路中電阻值的大小，選擇與原始電流信號相適應的量程對原始電流信號進行採集，另一方面可實現將第三繼電器301採集到的原始電流信號發送至第三電流傳感器302進行進一步處理。

第三電流傳感器302的輸入端還與上述電阻電連接，形成完整迴路。同時，該第三電流傳感器302的電源端與外電源電連接，利用外電源對該第三電流傳感器302進行供電。該第三電流傳感器302的輸出端電連接至A/D轉換晶片，將該待測信號在第三電流傳感器302中轉換為電壓信號後，輸出至A/D轉換晶片，進行模數轉換處理。

類似的，該第三繼電器301可以採用小型中間繼電器，如歐姆龍MY2N-J型繼電器，第三電流傳感器302可以採用高精度電流傳感器，如WBI411S07型電流傳感器。此處電阻可以為包括依次串聯連接的第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的電阻組，其中，各電阻值的大小可依據具體實現量程進行確定，如測量量程為0.11V和0.01V時，可選擇第七電阻R7的阻值為50Ω，第八電阻R8的阻值為50Ω，第九電阻R9的阻值為10Ω。當然，測量量程及電阻阻值並不以此為限，還可以是其他數值，在此不做贅述。

這裡第三繼電器301和第三電流傳感器302及第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9之間的具體連接關係分別與上述第一繼電器101和第一電流傳感器102及第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的連接關係相對應，可參見上述第一繼電器101和第一電流傳感器102及第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的連接關係，在此不做贅述。

作為一種包括了三個繼電器切換電路及電流傳感器組成的並聯迴路的電壓採集設備，當人工預判待測電壓信號後，選擇0.01V量程進行電壓信號採集時，第三繼電器301動作，第七電阻R7和第八電阻R8通過第三繼電器301的兩組開關實現首末端短路，此時僅有第九電阻R9接入電路並與第三電流傳感器302電連接，實現了利用最大測量值為0.01V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集；反之，當選擇0.11V電壓量程時，第三繼電器301不動作，第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9串聯後與第三電流傳感器302電連接，實現了利用最大測量值為0.11V的電壓測量量程對該待測電壓信號進行採集。其他電壓採集步驟與僅設置第一繼電器切換電路和第一電流傳感器102時類似，可參見上文，在此不做贅述。

作為一種優選方案，本發明實施例提供的電壓採集設備的第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302中的一種或幾種電流傳感器的電源端之間連接有濾波電路。

該濾波電路包括串聯連接的第一電容器C1、第二電容器C2和第三電容器C3，其中，第一電容器C1和第二電容器C2的連接處接地，第一電容器C1和第三電容器C3的連接處與第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302的電源端一端電連接，第二電容器C2和第三電容器C3的連接處與第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302的電源端另一端電連接。

該濾波電路可以使外接電源，如直流電壓+12V，-12V，殘留的交流雜波和高次諧波通過迴路入地，達到消除雜波的目的，有效實現電源濾波。此處，電容的取值可以根據實際需要確定，如第一電容器C1、第二電容器C2和第三電容器C3的電容為220μF。

進一步的，作為一種優選方案，本發明實施例提供的電壓採集電路，還可以通過設置連接器，為外接線路提供更多接口。如第一繼電器101、第二繼電器201或第三繼電器301中的一種或幾種繼電器的輸入端電連接第一連接器，該第一連接器可以為PTVIN型連接器，該PTVIN型連接器的引腳1、引腳2和引腳3可分別對應連接該第一繼電器101、第二繼電器201和第三繼電器301的輸入端。

第一繼電器101、第二繼電器201或第三繼電器301中的一種或幾種繼電器的輸出端電連接第二連接器，該第二連接器可以為KCJDQ型連接器，該KCJDQ型連接器的引腳1、引腳2和引腳3可分別對應連接該第一繼電器101、第二繼電器201或第三繼電器301的輸出端。

該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302中的一種或幾種電流傳感器的輸入端電連接第三連接器，該第三連接器可以為PTVOUT型連接器，該PTVOUT型連接器的引腳1、引腳2和引腳3可分別對應連接該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202和第三電流傳感器302的輸入端。

該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302中的一種或幾種電流傳感器的輸出端電連接第四連接器，該第四連接器可以為VOUTTOAD型連接器，該VOUTTOAD型連接器的引腳1、引腳2和引腳3可分別對應連接該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202和第三電流傳感器302的輸入端。

該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202或第三電流傳感器302中的一種或幾種電流傳感器的電源端之間還電連接第五連接器，該第五連接器可以為P12V型連接器，該P12V型連接器的引腳1和引腳4分別外接該第一電流傳感器102、第二電流傳感器202和第三電流傳感器302的電源端、引腳2和引腳3接地。當然，上述連接器還可以是其他類型，在此不做贅述。

與本發明實施例提供的電壓採集設備相對應，本發明還提供一種電壓採集方法實施例。具體可以參見圖3，為本發明實施例提供的一種電壓採集方法的流程示意圖。

本發明實施例提供的電壓採集方法，包括：

S100，上位機發送採集通道切換控制信號；

具體為：人工對待測電壓信號進行預判，選擇合適的電壓測量量程，控制上位機產生並向第一繼電器切換電路發送採集通道切換控制信號。

S200，第一繼電器切換電路根據採集通道切換控制信號，選擇相應量程、採集並發送原始電流信號至第一電流傳感器；

具體為：第一繼電器切換電路根據採集通道切換控制信號，控制接入電路中的電阻值的大小，進而選擇相應量程，利用該量程採集並發送原始電流信號至第一電流傳感器。

S300，第一電流傳感器根據所述原始電流信號，生成電壓信號、並將該電壓信號發送至A/D轉換晶片；

具體為：第一電流傳感器接收由第一繼電器發送的原始電流信號，並根據該原始電流信號，生成電壓信號，該電壓信號即是待測電壓信號。該第一電流傳感器將該電壓信號發送至A/D轉換晶片，由該A/D轉換晶片對該電壓信號進行模數轉換等進一步處理，最終由該A/D轉換晶片將處理後的電壓信號發送至輸出設備進行顯示，這裡的輸出設備可以是信號系統中常用的信號輸出設備，如計算機或帶顯示信號功能的其他設備等。

本發明實施例提供的電壓採集方法，可以根據待測電壓信號值的大小，自由切換測量量程，具有量程切換方便，電壓採集範圍廣，測量結果誤差小、測量精度高等的優點，具有巨大的實用價值。

本說明書中的各個實施例採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於方法實施例而言，由於其基本相似於裝置實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見裝置實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。

需要說明的是，在本文中，諸如「第一」和「第二」等之類的關係術語僅僅用來將一個實體與另一個實體區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發明的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。