CN102270798A - 具有过电流启断保护的插座装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有过电流启断保护的插座装置，该插座装置包括至少二插座、至少一断路器开关、一电流监测单元及一微处理器。插座是相互并联耦接电源系统；断路器开关分别设置于每一插座各别接续电源系统的路径，用以启断或闭合回路；电流监测单元用以感应流经插座的电流量，进而产生一组感应电流值输出至微处理器；微处理器根据感应电流值，判断流经插座的电流量总合是否达到一电流安全临界值，并于电流量总合达到电流安全临界值时，根据一启断设定数据，选择性地同时启断所有断路器开关，或启断其中之一断路器开关，藉此保障用电安全。

Description

具有过电流启断保护的插座装置

技术领域

本发明是关于一种电源插座装置，尤其关于一种具有过电流启断保护的插座装置。

背景技术

建筑物的插座线路连接交流市电系统，导入交流电力，电器装置以电源插头插接插座，即可取得运作用电。插座与导线均具有电流额定值与电压额定值等基本规格，来标示其能负荷的最大电流值与电压值。一旦供电回路的电流超出额定值，造成电力过载，便会使得线路过热而加速插座与导线劣化，甚至酿成火灾意外。

用电人常因用电安全观念不足，而在同一插座插孔上连接多级单孔或多孔延长线，藉以增加电器装置的使用数量与范围，却忽略单一插座的回路电流量总合是否超出插座与导线的额定值。另一方面，一般壁面插座装置通常会设置多个插座，这些插座相互并联后，以同一组电源线连接电源系统。单一插座的电流额定值与插座装置的电流额定值为相同值，使用者往往误认为将电器装置分散连接不同插座，将每一插座的用电量控制在额定值内，即可满足安全性，并未留意到所有插座的电流量总合实际上已超出插座装置的额定值，而面临安全威胁。

室内配电箱内部的插座分路接线所装设的保险丝与无熔丝开关等装置，于通过电流超过一预定值时，启断供电回路，中止供电，但用电人并无法得知插座的用电情况。再者，保险丝与无熔丝开关均是于回路电流超出额定值时才启断回路，此时回路导线已处于过热状态，此热量将造成导线的绝缘披覆层劣化，导致短路风险增加。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺陷，本案发明人从而提出本案，以解决上述技术问题。

因此，本发明的一个目的在于提供一种具有过电流启断保护的插座装置，其通过以电流监测单元感应流经插座的电流量，使微处理器于所有插座的电流量总合达到电流安全临界值时，启断断路器开关，可及时切断用电过量的插座回路，从而有效保障用电安全。

本发明的另一目的在于提供一种具有过电流启断保护的插座装置，其通过使微处理器根据启断设定数据，选择性地启断所有断路器开关，或启断任一断路器开关，可配合使用者需求弹性完成设定，从而大幅提升装置适用性。

本发明的又一目的在于提供一种具有过电流启断保护的插座装置，其通过电流监测单元的至少二电流检测电路分别感应每一插座的电流量，使微处理器将电流量为零的插座对应的断路器开关启断，可节省电能用量。

本发明的再一目的在于提供一种具有过电流启断保护的插座装置，其通过以至少二温度监测单元各别感测每一插座的温度，并于插座温度超出温度安全临界值时，及时启断对应的断路器开关，可进一步确保用电安全。

为达上述目的，本发明揭示一种具有过电流启断保护的插座装置，包括至少二插座、至少一断路器开关、一电流监测单元以及一微处理器。至少二插座相互并联，并共同耦接一电源系统；断路器开关分别设置于每一插座或其中一插座接续电源系统的路径，用以启断(Open/Off)或闭合(Close/On)插座连接电源系统的回路；电流监测单元用以感应流经至少二插座的电流，进而输出一组感应电流值；微处理器耦接电流监测单元，接收感应电流值，以判断流经插座的电流量总合是否达到一电流安全临界值，并于流经插座的电流量总合达到电流安全临界值时，根据一启断设定数据，选择性地启断断路器开关其中之一断路器开关，或同时启断二断路器开关。

于一具体实施例，所述的电流监测单元包括至少二电流检测电路，分别设置于至少二插座其中之一插座接续电源系统的路径，以各别感应流经至少二插座的每一插座的电流量，电流监测单元从而产生该组感应电流值输出，微处理器接收该组感应电流值，取得流经每一插座的电流量时，进一步将电流量为零的插座对应的断路器开关启断。

于一具体实施例，所述的具有过电流启断保护的插座装置还包括至少二温度监测单元，各别用以感测至少二插座其中之一插座的温度，进而各别输出一感应温度值至微处理器，微处理器于温度监测单元输出的感应温度值超出一温度安全临界值时，将对应插座所对应的断路器开关启断。

本发明的具有过电流启断保护的插座装置，感应流经插座的电流量，根据启断设定数据，选择性地启断所有断路器开关，或启断任一断路器开关，不仅可以及时切断用电过量的插座回路，而有效保障用电安全，并且可配合使用者需求弹性选定中断输出电力的插座，从而将大幅提升装置适用性。再者，本发明的一具体实施例是分别感应每一插座的电流量，将电流量为零的插座对应的断路器开关启断，将可节省电能耗用。此外，本发明可进一步设置温度监测单元与电压监测单元，监测插座温度与回路电压，从而进一步保障用电安全。

附图说明

图1是本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第一具体实施例的系统架构示意图；

图2是本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第二具体实施例的系统架构示意图；

图3是本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第三具体实施例的系统架构示意图；

图4是本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第四具体实施例的系统架构示意图；

图5是本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第四具体实施例的外观示意图。

附图标号

10、60、70                          插座装置

11、12                              插座

21、22                              断路器开关

30、61                              电流监测单元

31、32                              电流检测电路

310、320、332、343、353、610        模拟数字转换器

33                                  电压监测单元

331                                 电压检测电路

34、35                              温度监测单元

341、351                            感温元件

342、352                            温度感测电路

40                                  微处理器

41                                  存储单元

42                                  显示单元

421                                 第一显示器

422                                 第二显示器

43                                  操作单元

431、432                            手动开关

51、52                              开关驱动电路

700                                 壳体

701                                 容置腔

90                           电源系统

L0、L1、L2、N0、N1、N2       接点

R11、R12、R21                电阻

U11、U12、U21                运算放大器

具体实施方式

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其他目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

本发明提出一种具有过电流启断保护的插座装置，其主要特点为监测插座装置上所有的插座电流量，于电流量总合达到电流安全临界值时，及时启断回路，以保障用电安全。

首先，请参阅图1，本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第一具体实施例的系统架构示意图。如图所示，一具有过电流启断保护装置功能的插座装置10用以连接于一电源系统90，包括二插座11、12、二断路器开关21、22、一电流监测单元30、一电压监测单元33、二温度监测单元34、35、一微处理器40、一存储单元41、一显示单元42、一操作单元43以及二开关驱动电路51、52。

电源系统90连通交流市电系统，供应交流电力。插座11、12相互并联，并共同耦接于电源系统90，用以接受外部用电负载插接，形成供电回路。具体来说，连接电源系统90的电源线包括有火线与中性线，插座11、12的火线端点L1、L2共同接续插座装置10的火线端点L0，而中性线端点N1、N2则接续插座装置10的中性线端点N0。

微处理器40为插座装置10的控管中心，其根据预设固件，控管周边单元与进行数据数据处理，以达成装置预定功能。存储单元41为一存储器，用以储存固件，与各项设定值。显示单元42可包括由一或多个发光元件构成的灯号显示器，通过发光元件的明灭来显示装置状态，以及由一或多个面板构成的画面显示器，以输出装置运作信息。操作单元43为由按键、开关等元件所组成的输入接口，可接受外部操作，输出操作信号至微处理器40，以控制插座装置10的运作，以及接受各项参数值与设定数据的输入。

断路器开关21、22分别为一继电器，各别设置于插座11、12的火线端点L1、L2与对外接续电源系统90的节点间的路径，用以根据微处理器40的控制，启断(Open/Off)或闭合(Close/On)插座11、12的对外回路，以控制其对外供电状态。开关驱动电路51、52分别耦接于微处理器40与断路器开关21、22之间，用以放大微处理器40的输出信号，推动断路器开关21、22切换接续状态。

电流监测单元30用以感应流经插座11、12的电流量，进而产生一组感应电流值，输出至微处理器40。存储单元41内部储存有一电流安全临界值以及一启断设定数据，所述的电流安全临界值为插座装置10允许输出的最大电流值，此值可依照装置的电流额定值作设定。使用者可自行决定当插座装置10的电流量超出电流安全临界值时，同时中断插座11、12的电力输出，或者选定中断其中之一插座的电力输出。如此一来，将可防止电脑等信息设备或其他重要设备因电力中断而造成不便。

微处理器40接收该组感应电流值，以判断流经插座11、12的电流量总合是否达到电流安全临界值，并于电流量总合达到电流安全临界值时，根据启断设定数据，选择性地同时启断断路器开关21、22，或启断其中之一断路器开关，及时切断用电过量的插座回路，以保障用电安全。

操作单元43包括二手动开关431、432，耦接于微处理器40，用以接受外部操作，对微处理器40下达操作信号，进而控制断路器开关21、22的启闭。于一具体实施例，可赋予手动开关431、432两项功能。第一项功能是通过手动开关431、432来启闭断路器开关21、22，当电器装置无需用电时，使用者可致动手动开关431、432，启断断路器开关21、22，关闭插座11、12供电，而不必拔除电源线插头；并通过再次致动手动开关431、432，控制断路器开关21、22回复为闭合状态，恢复供电。第二项功能则是作为装置的重置(Reset)元件，当微处理器40检测到用电异常，启断断路器开关21、22，使用者于排除故障之后(例如：关闭电器以降低用电总量)，致动手动开关431、432，可使微处理器40输出控制信号，经由开关驱动电路51、52推动断路器开关21、22由断路状态再度回复为闭合状态，以恢复供电。

此实施例中，电流监测单元30包括二电流检测电路31、32，分别设置于插座11、12的中性线端点N1、N2与对外接续电源系统90的节点间的路径，以各别感应插座11、12的电流量。电流检测电路31包括一电阻R11、一运算放大器U11以及一模拟数字转换器310，电阻R11设置于插座11对外的接续路径上，当电流流经插座11时，电阻R11两端形成电压差，运算放大器U11搭接于电阻R11两端，用以放大输入端的电压差，经由模拟数字转换器310转换为一第一感应电流值。基于同理，电流检测电路32包括一电阻R12、一运算放大器U12以及一模拟数字转换器320，电阻R12设置于插座12对外的接续路径上，当电流流经插座12时，由运算放大器U12放大输入端电阻R12的电压差，经由模拟数字转换器320转换为一第二感应电流值。

电流监测单元30输出的该组感应电流值由分别代表插座11、12电流量的第一感应电流值与第二感应电流值组成，微处理器40取得第一感应电流值与第二感应电流值加总，以取得插座装置10的电流量总合，与电流安全临界值作比较，以控制断路器开关21、22。另外，当通过电流量微弱，使得微处理器40检测到第一感应电流值或第二感应电流值为零时，而断路器开关21、22为闭合状态，进一步启断电流量为零的插座11、12所对应的断路器开关21、22，以节约电力消耗。

电压监测单元33包括一电压检测电路331以及一模拟数字转换器332，电压检测电路331搭接于插座装置10的火线与中性线间，用以感应插座11、12连接电源系统90的回路电压，经过电阻分压的降压处理后，输出至模拟数字转换器332转换为一数字的感应电压值，进而输出至微处理器40。又，存储单元41储存有一电压安全值范围，包括一最低电压安全值与一最高电压安全值，微处理器40于感应电压值超出电压安全值范围时，同时启断插座11、12，以由电压异常征兆防止后续意外发生。

温度监测单元34包括一感温元件341、一温度感测电路342及一模拟数字转换器343。感温元件341可为一热敏电阻，设置于插座11的插接片周围，用以感测其温度，输出感应信号至温度感测电路342放大，继而由模拟数字转换器343转换为一数字的感应温度值，输出至微处理器40。存储单元41内部预先储存有一温度安全临界值，微处理器40于感应温度值超出温度安全临界值，将输出信号，启断断路器开关21。基于同理，温度监测单元35包括一感温元件351、一温度感测电路352及一模拟数字转换器353，以感测插座12的温度，产生一数字的感应温度值输出至微处理器40，微处理器40于感应温度值超出温度安全临界值，将输出信号，启断断路器开关22。藉此将可防止插座过热酿成火灾。另外，实务上，温度监测单元34、35可直接选用封装有感温元件与处理电路的温度感测晶片来组成。

附带一提的是，微处理器40可进一步根据感应电流值、感应温度值、感应电压值等数据，组成屏幕信息，控制显示单元42进行显示，使得外部使用者知悉装置的各项电性参数。

继续请参阅图2，本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第二具体实施例的系统架构示意图。如图2所示，此实施例的插座装置60与第一实施例的差异为，插座装置60的电流监测单元61仅具有单一电流检测电路61，其包括一由电阻R21、一运算放大器U21以及一模拟数字转换器610，电阻R21设置于插座11、12并联后接续电源系统90的路径，因流经插座11、12的总合电流量而产生一电压差，由运算放大器U21放大，再经由模拟数字转换器610转换为数字的感应电流值输出至微处理器40。微处理器40将由感应电流值直接取得插座11、12的电流量总合进行分析与后续控制。

参阅图3，本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第三具体实施例的系统架构示意图。此实施例大致上与图2所示的第二实施例相同，其差异在于仅在插座11的回路中设置一断路器开关21，而微处理器40所产生的控制信号可经由一开关驱动电路51控制该断路器开关21的开关状态，进而同时控制两个插座11、12处于正常供电或是关闭供电。

接着，请参阅图4及图5，本发明的具有过电流启断保护的插座装置的第四具体实施例的系统架构示意图及外观示意图。如图4及图5所示，此实施例的插座装置70中，显示单元42包括一第一显示器421以及一第二显示器422，耦接于微处理器40，以接受控制而变化显示状态，呈现各别对应的插座11、12系处于正常供电、关闭供电、过电流保护、过电压保护、低电压保护，或温度异常保护等状态。图5中，第一显示器421与第二显示器422以发光元件作为图例，其可通过发光颜色或闪烁频率来显示对应插座运作状态。于其他实施例，亦可选用显示面板，以文字或图样来呈现对应插座运作状态。

图5中，插座装置70制作为一壁面型电源插座，以电源线接续电源系统90，包括一壳体700，上方设置有插座11、12的插接孔、手动开关431、432、第一显示器421与第二显示器422，并具有一容置腔701，用以收纳装置的电子元件与电路基板。于其他实施例，本发明的具有过电流启断保护的插座装置亦可实施为延长线型电源插座型态。

最后说明的是，本案的具有过电流启断保护的插座装置可具有两个以上的插座，在实际应用上可自由配置插座数量，并配合设计断路器开关、电流监测单元、温度监测单元与微处理器等控制机制。本案是以二插座作为图例，藉以阐明本案技术概念，然其并非用以限制本案范围。再者，上述各个实施例中，可以在插座11、12的回路中分别设置断路器开关21、22，也可以仅在其中一个插座11或12的回路中设置一个断路器开关21或22。

综上所述，本发明的具有过电流启断保护的插座装置，感应流经插座的电流量，根据启断设定数据，选择性地启断所有断路器开关，或启断任一断路器开关，不仅可以及时切断用电过量的插座回路，而有效保障用电安全，并且可配合使用者需求弹性选定中断输出电力的插座，从而将大幅提升装置适用性。再者，本发明的一具体实施例是分别感应每一插座的电流量，将电流量为零的插座对应的断路器开关启断，将可节省电能耗用。此外，本发明可进一步设置温度监测单元与电压监测单元，监测插座温度与回路电压，从而进一步保障用电安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易思及之变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述的具有过电流启断保护的插座装置包括：

至少二插座，相互并联，并共同耦接一电源系统；

至少一断路器开关，设置于所述插座其中之一插座接续所述电源系统的路径，用以启断或闭合所述插座连接所述电源系统的回路；

一电流监测单元，用以感应流经所述插座的电流量，进而输出一组感应电流值；

一微处理器，耦接所述电流监测单元，接收所述组感应电流值，以判断流经所述插座的电流量总合是否达到一电流安全临界值，并于流经所述插座的电流量总合达到所述电流安全临界值时，根据一启断设定数据，启断所述断路器开关。

2.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述电流监测单元包括一电流检测电路，设置于所述插座并联后接续所述电源系统的路径，以感应流经所述插座的电流量总合，所述电流监测单元从而产生所述组感应电流值输出。

3.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述电流监测单元包括至少二电流检测电路，分别设置于所述至少二插座其中之一插座接续所述电源系统的路径，以各别感应流经所述至少二插座的每一插座的电流量，所述电流监测单元从而产生所述组感应电流值输出，所述微处理器接收所述组感应电流值，将流经所述至少二插座的每一插座的电流量加总，再与所述电流安全临界值作比较。

4.如权利要求3所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述微处理器接收所述组感应电流值，取得流经所述至少二插座的每一插座的电流量时，进一步将所述至少二插座的任一电流量为零的插座对应的断路器开关其中之一断路器开关启断。

5.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述的具有过电流启断保护的插座装置还包括至少二温度监测单元，各别用以感测所述至少二插座其中的一插座的温度，进而各别输出一感应温度值至所述微处理器，所述微处理器于所述至少二温度监测单元输出的感应温度值超出一温度安全临界值时，将所述至少二插座其中的对应插座各别所对应的所述至少二断路器开关其中之一断路器开关启断。

6.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述的具有过电流启断保护的插座装置还包括至少二手动开关，耦接于所述微处理器，用以接受外部操作，进而控制所述微处理器启断或闭合所述断路器开关。

7.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述的具有过电流启断保护的插座装置还包括一电压监测单元，用以感应所述至少二插座连接所述电源系统的回路电压，进而产生一感应电压值输出至所述微处理器，所述微处理器于所述感应电压值超出一电压安全值范围时，启断所述断路器开关，其中所述电压安全值范围包括一最低电压安全值以及一最高电压安全值。

8.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述的具有过电流启断保护的插座装置还包括至少一显示单元，耦接于所述微处理器，接受所述微处理器的控制进行显示。

9.如权利要求8所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述显示单元包括选自由一灯号显示器以及一画面显示器所组成的一群组其中之一显示器或所述二显示器的组合。

10.如权利要求1所述的具有过电流启断保护的插座装置，其特征在于，所述插座制作为选自由一壁面型电源插座以及一延长线型电源插座所组成的一群组其中之一种插座型态。

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