CN101640345A - 数字式自动监控及断电的安全电源插座 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种数字式自动监控及断电的安全电源插座，是于一外壳内设有一供电力线连接以及外部电线插头插接的电连接座，再令一电源切换开关串联于该电连接座与电力线之间，由一数字电源监控电路耦合连接以取得电力状态，依据电力异常状态控制电源切换开关的启闭；进一步地，该外壳内再设置一电力线数据通讯电路，所述电力线数据通讯电路是与该数字电源监控电路电连接，以取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座连接的电力线上；因此，本发明除可自动断电/供电外，更可方便远程电力管理主机取得各电源插座的电力状态，或由远程电力管理主机远程遥控启闭电源插座，达到监控管理目的。

Description

数字式自动监控及断电的安全电源插座

技术领域

本发明是一种电源插座，尤指一种以数字监控技术达到自动断电及供电的安全电源插座。

背景技术

电源插座型式是依据使用需求而有不同，但均作为市电电源或电源供应装置的电源终端器件，以供电器装置的电源插头插接于电源插座后，获得工作电源。

以室内壁嵌式电源插座来说，电源插座是埋设于墙壁上以与墙壁内预埋电源线连接，至于用电安全的监控则由住宅内的总电源断路器加以监控，即当住宅整体用电电量超过安全值，则电源断路器会自动跳开断路，而切断住宅内所有电源插座的电源。直到整体用电电量低于安全值，再重新开启断路器；然而，一般住宅用电电量超过安全值主要是因为同一时间使用太多高功率电器产品，因此一旦过载则以断路器切断全部电源插座的电源，则使用上相当不方便。

再以电力分配器(Power Distribution Unit)的电源插头来说，由于分散式电源供应器于一外壳内设有多个断路器、多个电源插座及电源管理模块，其中多个断路器是共同连接至外部电源线与对应电源插座之间，以将外部电源线的电源分配予各电源插座，该电源管理模块是包括一网路连接端口或一串列连接端口，以将电力分配器的电力状态予以储存，并供连接至网路连接端口或串列连接端口的远程及近端监视计算机，方便取得电力分配器的电力状态以进行管理；虽然目前电力分配器内建有电源管理模块，然而其对外数据的传送仍采用网路协议或简单串列协议，故对于监视计算机来说仍需要相关的网路设定及网路线的布设。

发明内容

有鉴于上述缺点，本发明主要目的是提供一种数字式自动监控及断电的安全电源插座，是直接监视与插座连接的电源线的电力状态，若有过流或过载情况产生，即立即切断插座及电源线的连接。

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该数字式自动监控及断电的安全电源插座包括：

一外壳，其内设有一电连接座，是供电力线连接以及外部电线插头插接；

一电源切换开关，是串联于该电连接座与电力线之间；

一数字电源监控电路，是设置于该外壳内，是与电连接座耦合连接以取得电力状态，进步一地该数字电源监控电路是与电源切换开关的触发端电连接，以控制电源切换开关的启闭；及

一电力线数据通讯电路，是设置于外壳内，是与电连接座耦合连接，并与该数字电源监控电路电连接，以取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座连接的电力线上。

上述本发明是主要于电源插座内直接设置有数字电源监控电路及电源切换开关，以直接监视该插座是否过流或过载，若是则直接控制电源切换开关切断电连接座与电力线的连接，直到该数字电源监控电路判断目前电力状态回复到安全范围值内，再驱动电源切换开关闭合，令电源插座恢复供应电源。进步一地，为方便远程电力管理主机取得各电源插座的电力状态，本发明令该电力线数据通讯电路与该数字电源监控电路电连接，将取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座连接的电力线上，藉由电力线对外传送电力状态数据；因此，远程电力管理主机即可透过电力线取得多个电源插座的电力状态数据，毋需其它网路线或串列连接线的设置，达到远程电力管理效果。

本发明次一目的是提供远程遥控启闭电源功能的电源插座，由于上述电力线数据通讯电路是具有取得电力线上所载的网路封包，故远程电力管理主机可将控制特定电源插座内电源切换开关的启闭命令加以处理后，载入电力线中，待该电源插座内电力线数据通讯电路自电力线上取得启闭命令封包后，即可将此一启闭命令传送至该数字电源监控电路，由该数字电源监控电路依据启闭命令，控制该电源切换开关作出启闭动作，达到远程遥控启闭电源的目的。

附图说明

图1：是本发明电源插座一较佳实施例的外观图。

图2：是本发明电源插座内部结构示意图。

图3：是本发明电源插座内的电路方块图。

图4：是第三图的部份详细电路图。

图5：是本发明电力分配器部份内部立体外观图。

图6：是第五图单插座内的电路方块图。

图7：是多个电力分配器与远程电力管理主机的连线架构图。

附图标号

10电源插座                11外壳

12电连接座                13电源切换开关

20数字电源监控电路        21电源检测单元

211分压器                 212限流电阻

213电力测量器             22控制单元

221实体层芯片             23温度检测器

24湿度检测器

30电力线数据通讯电路      31模拟前端处理单元

32数字处理单元            33网路封包处理单元

331实体层处理器          332网路连接端口

34交流转直流电源电路     341全波整流器

342变压器                343电源切换器

344光耦合器

40电力分配器             41盒体

42外部电力线             43多个断路器

44信号耦合器

50电力线                 51本地电力主机

52远程电力管理主机

具体实施方式

请配合参阅图1至图3所示，是本发明电源插座10第一较佳实施例，该电源插座10为一壁嵌式电源插座10，其包括：

一外壳11，其内设有一电连接座12，是供电力线连接以及外部电线插头插接；

一电源切换开关13，是串联于该电连接座12与电力线之间；该电源切换开关是可为一机电式继电器Relay或固态继电器SSR；

一数字电源监控电路20，是设置于该外壳11内，是与电连接座12耦合连接以取得电力状态，进一步地，该数字电源监控电路20是与电源切换开关13触发端(如机电式继电器激磁线圈)电连接，以控制电源切换开关13的启闭；及

一电力线数据通讯电路30，是设置于外壳11内，是与电连接座12耦合连接，并与该数字电源监控电路20电连接，以取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座12连接的电力线50上。

上述数字电源监控电路20包括：

一电源检测单元21，是耦合连接于电连接座12上，以检测目前与电连接座12连接的电力线上的电力状态，包括电压、电流及功率等电力状态；

一控制单元22，是电连接于该电源检测单元21及电源切换开关13之间，该控制单元22是主要包括一微处理器、一场域可编程门阵列FPGA或单芯片(如Microchip公司的PIC系列)，其中该控制单元22是将电源检测单元21检测的电力状态信号转换为对应的电力状态数据，并与预设的电力安全值进行比对判断。

上述控制单元22将电力状态数据与预设的电力安全值进行比对判断，若判断为异常电力状态，则驱动该电源切换开关13切换，直到检判断电力状态正常后，再驱动电源切换开关13关闭。进步一地，该数字电源监控电路20可进一步加入温度检测器22或湿度检测器23，令其分别与该驱动电路连接，以反应各电源插座10内部温度及湿度予驱动电路。

上述电力线数据通讯电路30包括：

一模拟前端处理单元31，是透过一耦合器耦合连接至该电连接座12；

一数字处理单元32，是与模拟前端处理单元31电连接，并与该数字电源监控电路20的控制单元22连接，以取得电力数据及温度及湿度；于本实施例中该数字处理单元32包括GPSI或I²C接口，以与具有相同接口的微处理器、FPGA或PIC单芯片的控制单元22连接，进行双向数据传送；

一网路封包处理单元33，是主要包括一实体层处理器331及一网路连接端口332，其中该实体层处理器331是连接至该数字处理单元32与该网路连接端口332RJ45；及

一交流转直流电源电路34，是电连接至电连接座12以取得电力线的交流电源，再将交流电源转换为直流电源后供上述各电路及单元作为工作电源；该交流转直流电源电路34可为交换式电源电路；

本发明电力线数据通讯电路30是主要以数字处理单元32与数字电源监控电路20的控制单元22连接，以取得电力线目前的电力状态，并加以处理再由模拟前端处理单元31进行调变后，载入电力线中向外传送；此外，上述控制单元22是可透过一实体层芯片221连接与实体层处理器331直接连接，如此待实体层处理器331接收电力状态后亦可进一步传送至该数字处理单元32。此外，由于该数字处理单元32亦可透过模拟前端处理单元31自电力线中取得来自远程电力管理主机的启闭命令网路封包，经解调后由该数字处理单元32将其中启闭命令取出后输出至该控制单元22，此时该控制单元22会依据启闭命令控制电源切换开关13启闭，达到远程遥控的目的。

请配合参阅图4所示，是为上述交流转直流电源电路34及电源检测单元21详细电路图，包括：

一全波整流器341，是连接至电连接座12取得交流电源后，将所述交流电源全波整流后透过一滤波电容C输出直流电源；

一变压器，其一次侧是连接至该滤波电容，而二次侧是为该交流转直流电源电路34的直流电源输出端Vdc，供上述数字电源监控电路20及电力线数据通讯电路30电源；及

一电源切换器343，是透过一光耦合器344连接至该直流电源输出端Vdc，依据直流电源的电压变化调整变压器一次侧的电流大小，输出稳定电压的直流电源。

至于电源检测单元21则包括一分压器211、一检流电阻及一电力测量器213，其中该电力测量器213是透过分压器211连接至电连接座12，以取得电力线电压；进步一地，该检流电阻是串联于电连接座12与电力线之间，故该电力测量器213是透过限流电阻212取得电力线的电流，其中该电力测量器213是连接至该控制单元22，以将电压、电流及功率数据传送至该控制单元22。

由上述说明可知，本发明是主要于电源插座10内直接设置有数字电源监控电路20及电源切换开关13，以直接监视该插座是否过流或过载，若是则直接控制电源切换开关13切断电连接座12与电力线的连接，直到该数字电源监控电路20判断目前电力状态回复到安全范围值内，再驱动电源切换开关13闭合，令电源插座10恢复供应电源。进步一地，为方便远程电力管理主机取得各电源插座10的电力状态，本发明令该电力线数据通讯电路30与该数字电源监控电路20电连接，将取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座12连接的电力线上，藉由电力线对外传送电力状态数据；因此，远程电力管理主机即可透过电力线取得多个电源插座10的电力状态数据，毋需其它网路线或串列连接线的设置，达到远程电力管理效果。

请参阅图5所示，是为本发明第二较佳实施例，即将上述电源插座10应用于一电力分配器40中，由于电力分配器40是于一盒体41内设有多个个电源插座10及多个断路器，其中电源插座10是外露于盒体41，进步一地该盒体41是设有一外部电力线42；其中电力分配器40是可使用上述电源插座10，请配合参阅图6所示，是为单电源插座10的内部电路方块图，其中该电连接座12与对应断路器43连接，其中多个断路器43再连接外部电力线42，以取得交流电源。由于电力分配40器通常供机房内的伺服器连接，以提供稳定的交流电源，因此必须具有电源管理的功能；进步一地该断路器43再并联有一信号耦合器44，供切换电力时仍能将电力状态数据透过信号耦合器44向外传送。

由于本发明的电力分配器40的电源插座10是使用上述电源插座10的结构，故各电源插座10具有利用电力线传送其电力状态数据，请配合参阅图7所示，各电力分配器40即可透过电力线50连结至本地电力线主机51，再由本地电力线主机51透过国际网路连结至远程电力管理主机52；同理，由于各电力分配器40的各电源开关10的电力线数据通讯电路30可自电力线中取得网路封包，故远程电力管理主机52即可对特定电力分配器40的特定电源插座10发出启闭命令网路封包，达到远程遥控启闭电源的目的。

Claims (13)

1.一种数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，所述安全电源插座包括：

一外壳，其内设有一电连接座，是供电力线连接以及外部电线插头插接用；

一电源切换开关，是串联于该电连接座与电力线之间；

一数字电源监控电路，是设置于该外壳内，是与电连接座耦合连接以取得电力状态，进一步地，该数字电源监控电路是与电源切换开关的触发端电连接，以控制电源切换开关的启闭；

一电力线数据通讯电路，是设置于外壳内，是与电连接座耦合连接，并与该数字电源监控电路电连接，以取得电力状态数据并加以处理后耦合载入至与该电连接座连接的电力线上；及

一交流转直流电源电路，是电连接至电连接座以取得电力线的交流电源，再将交流电源转换为直流电源后供该数字电源监控电路及电力线数据通讯电路作为工作电源。

2.如权利要求1所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，所述数字电源监控电路包括：

一电源检测单元，是耦合连接于电连接座上，以检测目前与电连接座连接的电力线上的电力状态，包括电压、电流及功率等电力状态；

一控制单元，是电连接于该电源检测单元及电源切换开关之间，以将电源检测单元检测的电力状态信号转换为对应的电力状态数据，并与预设的电力安全值进行比对判断。

3.如权利要求2所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，所述控制单元是进一步连接一温度检测器及一湿度检测器，以取得外壳内的温度及湿度。

4.如权利要求2或3所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，所述控制单元包括一微处理器、一场域可编程的门阵列或一单芯片。

5.如权利要求4所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，所述电源检测单元包括一分压器、一检流电阻及一电力测量器，其中所述电力测量器是透过分压器连接至电连接座，以取得电力线电压；进一步地，该检流电阻是串联于电连接座与电力线之间，故该电力测量器是透过限流电阻取得电力线的电流，其中该电力测量器是连接至该控制单元，以将电压及电流数据传送至该控制单元。

6.如权利要求2所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该电力线数据通讯电路包括：

一模拟前端处理单元，是透过一耦合器耦合连接至该电连接座；及

一数字处理单元，是与模拟前端处理单元电连接，并与该数字电源监控电路的控制单元连接，以取得电力数据。

7.如权利要求6所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该电力线数据通讯电路进一步包括一网路封包处理单元，其主要包括一实体层处理器及一网路连接端口，其中该实体层处理器是连接至该数字处理单元与该网路连接端口，该网路连接端口是外露于外壳外。

8.如权利要求2所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该电力线数据通讯电路进一步包括一网路封包处理单元，其主要包括一实体层处理器及一网路连接端口，其中该实体层处理器是连接至该数字处理单元、该网路连接端口及控制单元，以取得电力数据后再交数字处理单元处理后再向外传送，其中该网路连接端口是外露于外壳外。

9.如权利要求6或7所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该控制单元及数字处理单元是分别包括GPSI或I²C接口，而该网路连接端口是为RJ45。

10.如权利要求8所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该控制单元是进一步包括一实体层芯片，以与该实体层处理器连接。

11.如权利要求6至8项任一权利要求所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该交流转直流电源电路包括：

一全波整流器，是连接至电连接座取得交流电源后，将所述交流电源全波整流后透过一滤波电容输出直流电源；

一变压器，其一次侧是连接至该滤波电容，而二次侧是为该交流转直流电源电路的直流电源输出端，供上述数字电源监控电路及电力线数据通讯电路电源；及

一电源切换器，是透过一光耦合器连接至该直流电源输出端，依据直流电源的电压变化调整变压器一次侧的电流大小，输出稳定电压的直流电源。

12.如权利要求1所述数字式自动监控及断电的安全电源插座，其特征在于，该电源切换开关为一机电式继电器或固态继电器。

13.一种电力分配器，其特征在于，所述电力分配器包括：

一盒体，是连接有一外部电力线；

多个断路器，是设置于该盒体内，并与该外部电力线连接，进一步地，各断路器是并联一信号耦合器；及

多个电源插座，是分别连接至对应断路器，并固定于盒体上，其中各电源插座如权利要求1至12所述。

Images