CN103439670A

CN103439670A - 交流电源感测装置

Info

Publication number: CN103439670A
Application number: CN2013103241950A
Authority: CN
Inventors: 袁志坚
Original assignee: K Line Automation Co ltd
Current assignee: K Line Automation Co ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明提供一种交流电源感测装置。于一实施例中，该交流电源感测装置包括一外壳、一螺线管、一整流滤波电路、以及一放大驱动电路。该外壳包括一穿孔、一第一输出端、以及一第二输出端，该穿孔可容纳负载有一交流电源的一电线穿过其中。该螺线管位于该外壳内部且围绕于该穿孔周围，感测该电线上的该交流电源所产生的一磁场而产生一第一电压。该整流滤波电路对该第一电压进行整流及滤波以于产生一第二电压。该放大驱动电路放大该第二电压以于该第一输出端及该第二输出端之间产生一输出电流。

Description

交流电源感测装置

技术领域

本发明系有关于交流电源，特别是有关于交流电源的感测装置。

背景技术

交流电（Alternating Current，AC）是指大小和方向都发生周期性变化的电流，在一个周期内的运行平均值为零。相较于方向不随时间发生改变的直流电，交流电系传输电能较有效率的方式，因此目前各国的商用及民用电力供应均系采用交流电的方式。

由于大部分的电器设备都系以交流电源供应电能，若交流电源无法正常供电，电器设备便无法正常运作，容易造成工业生产过程的重大损失。因此，侦测交流电源是否正常供电便成为待解决的重要课题。

图8为中国台湾专利公告号第M450732号的专利案所提供一种电压侦测装置800的区块图。电压侦测装置800接收一外部交流电源的波形讯号，并将外部交流电源的波形讯号的振幅值与一备用交流电源的波形讯号的振幅值相比较。若外部交流电源与备用交流电源于相同时点的振幅值。若该外部交流电源波形的振幅值小于该备用交流电源波形的振幅值时，即表示该外部交流电源的电压降低且低于备用交流电源的电压额定值。此时一控制单元则立刻将一机器设备由连通于外部交流电源的状态切换至连通于该备用交流电源的状态，藉此以避免外部交流电源的电压骤降引起机器设备的当机且停止运转的情形，以维持机器设备的正常运转。

然而，目前大部分的交流电源侦测装置，均须耦接至交流电源本身。如图8的先前技术，电压侦测装置800必须耦接至外部交流电源，才能侦测并比较外部交流电的电压是否降低。若交流电源侦测装置耦接至交流电源，形同增加了交流电源的负载，会造成额外的耗电。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种交流电源感测装置。于一实施例中，该交流电源感测装置包括一外壳、一螺线管、一整流滤波电路、以及一放大驱动电路。该外壳包括一位于其正中央的一穿孔，该穿孔可容纳负载有一交流电源的一电线穿过其中。该螺线管位于该外壳内部且围绕于该穿孔周围，感测该电线上的该交流电源所产生的一磁场而产生一第一电压。该整流滤波电路位于该外壳内部，对该第一电压进行整流及滤波以于产生一第二电压。该放大驱动电路位于该外壳内部，放大该第二电压以于一第一输出端及一第二输出端之间产生一输出电流。

本发明提供一种交流电源感测装置。于一实施例中，该交流电源感测装置包括一磁场感应电路、一整流滤波电路、以及一放大驱动电路。该磁场感应电路感应一特定区域的一磁场并依据该磁场的强度于一第一节点产生一第一电压，其中载有一交流电源的一导线于该特定区域产生该磁场。该整流滤波电路耦接于该第一节点以及一第二节点之间，对该第一电压进行整流及滤波以于该第二节点产生一第二电压。该放大驱动电路耦接至该第二节点，放大该第二电压以于一第一输出端及一第二输出端之间产生一输出电流。

本发明的交流电源感测装置直接感应交流电所产生的磁场，因此无侵入性，因此可以很方便地在既有的各种设备上加装此一感测装置, 无需拆卸或破坏既有设备。此外，本发明的交流电源感测装置利用磁场感应产生的电力点亮指示灯而无需外加电源。另外，本发明的交流电源感测装置将感应的交流信号转成数字化的ON/OFF电子信号，不受干扰并可长距离侦测。最后，本发明的多个交流电源感测装置可相互串接以节省可程序化逻辑电路（Programmable logic circuit, PLC）的输入接点。

附图说明

图1为依据本发明的交流电源感测装置的正面示意图；

图2A为依据本发明的交流电源感测装置的立体示意图；

图2B为通过的交流电源感测装置中央的穿孔的交流电源所产生的磁场的示意图；

图3为交流电源感测装置与带有交流电的导线的示意图；

图4为交流电源感测装置的输出电压与交流电的电流均方根值的对应关系的示意图；

图5为依据本发明的交流电源感测装置的区块图；

图6A为依据本发明的交流电源感测装置与可程序化逻辑电路连接的一实施例的示意图；

图6B为依据本发明的交流电源感测装置与可程序化逻辑电路连接的另一实施例的示意图；

图7为依据本发明的多个交流电源感测装置与可程序化逻辑电路连接的一实施例的示意图；

图8为中国台湾专利公告号第M450732号的专利案所提供一种电压侦测装置的区块图。

【符号说明】

100~交流电源感测装置；

120~指示灯；

110~穿孔；

130~接脚组；

130a、130b、130c、130d~接脚；

(图3)

300~交流电源感测装置；

350~带有交流电的导线；

330a、330b~接脚；

(图5)

500~交流电源感测装置；

560~磁场感应电路；

561~螺线管；

570~指示灯；

571~LED指示灯；

572~电阻；

580~整流滤波电路；

581~二极管；

582~电容；

590~放大驱动电路；

591、592~晶体管；

593~电阻；

(图6A、图6B、图7)

600、650、710、720、…、7n0~交流电源感测装置；

640、690、700~可程序化逻辑电路。

具体实施方式

下面结合图示和具体操作的实施例对本发明作进一步说明。

图1为依据本发明的一交流电源感测装置100的正面示意图。交流电源感测装置100的正面的正中央具有一穿孔110，穿孔110可容纳一电线穿过其中，该电线上负载有一交流电源。另外，交流电源感测装置100的正面亦具有一指示灯120。交流电源感测装置100藉由指示灯120显示是否电线上负载的交流电源的振幅达到一正常位准。若交流电源的振幅达到正常位准，指示灯120则发亮；反之，若电线上未负载交流电源或交流电源的振幅未达到正常位准，指示灯120则熄灭。因此，使用者可藉指示灯120的明灭状态了解是否电线上负载的交流电源的振幅达到正常位准。

此外，交流电源感测装置100的正面亦具有一接脚组130。于一实施例中，接脚组130包括四个接脚130a、130b、130c、130d。接脚130a及130b为交流电源感测装置100的两输出端，亦即，交流电源感测装置100系于该接脚130a及130b之间产生的一输出电流。当电线负载的交流电源具有正常位准，交流电源感测装置100于接脚130a及130b之间产生的输出电流系等于一第一位准。当电线上未负载交流电源或电线负载的交流电源低于正常位准，交流电源感测装置100于接脚130a及130b之间产生的输出电流系等于一第二位准。因此，使用者可藉交流电源感测装置100产生的输出电流的大小了解是否电线上负载的交流电源的振幅达到正常位准。

于一实施例中，接脚组130更包括接脚130c及130d。接脚130c耦接至130d，供交流电源感测装置100与其它多个交流电源感测装置相串连时使用。交流电源感测装置100与其它多个交流电源感测装置相串连的方式将于图7进一步说明。

图2A为依据本发明的交流电源感测装置的立体示意图。一电线穿过交流电源感测装置正中央的穿孔。该电线并未与交流电源感测装置相耦接，因此交流电源感测装置不会变成电线上交流电源的负载，也不会导致额外的电力损耗。电线上带有交流电Ip。当电线上的交流电Ip随着时间改变振幅大小，会于电线的周围感应产生一磁场，磁场强度随交流电Ip的振幅而改变，如图2B所示。因此，交流电源感测装置便可借着感应中央穿孔周围的磁场而决定指示灯的明灭状态及输出电流的位准。

图3为交流电源感测装置300与带有交流电的导线350的示意图。交流电源感测装置300的中央具有一穿孔310。导线350带有交流电Ip并由穿孔310中通过。同时，交流电源感测装置300具有输出端330a及330b。交流电源感测装置300感测穿孔310周围由交流电Ip产生的磁场而于输出端产生330a及330b之间产生一输出电流。于一实施例中，输出端的负载电阻为2KΩ，流经输出端330a及330b的电流为Ic，而输出电流Ic的位准为[24V-0.8V]/2KΩ。

图4为交流电源感测装置的输出电压Vce与交流电的电流均方根值Ip的对应关系的示意图。交流电源感测装置的输出电压Vce具有两个位准，第一位准为0.8V，而第二位准为24V。当交流电的电流均方根值Ip由0A上升至1A，则交流电源感测装置的输出电压Vce于时段TPHL中自第二位准24V下降至第一位准0.8V。当交流电的电流均方根值Ip由1A下降至0A，则交流电源感测装置的输出电压Vce于时段TPLH中自第一位准0.8V上升至第二位准24V的75%水平。因此，使用者可藉由输出电压Vce的位准来判断交流电源Ip是否位于正常位准。

图5为依据本发明的交流电源感测装置500的区块图。于一实施例中，交流电源感测装置500包括一磁场感应电路560、一指示灯570、一整流滤波电路580、以及一放大驱动电路590。磁场感应电路560感应交流电源感测装置500的外壳的中央穿孔的周围区域的一磁场并依据该磁场的强度于第一节点551产生一第一电压。于一实施例中，磁场感应电路560包括一螺线管(solenoid)561，用以感测载有一交流电源的一导线于该中央穿孔的周围区域所产生的磁场。指示灯570耦接于第一节点551与地电位之间，依据第一电压的强度发光。于一实施例中，指示灯570包含电阻572及一LED指示灯571。

整流滤波电路580耦接于第一节点551以及第二节点552之间，对第一电压进行整流及滤波以于第二节点552产生一第二电压。于一实施例中，整流滤波电路580包括一二极管581以及一电容582。二极管581耦接于第一节点551与第二节点552之间，对流经第一节点551与第二节点552之间的电流整流。电容582耦接于第二节点552与地电位之间。放大驱动电路590耦接至第二节点552，放大第二电压以于第一输出端530a及第二输出端530b之间产生一输出电流。于一实施例中，放大驱动电路590包括两晶体管591及592及电阻593。电阻593耦接于晶体管591的基极与第二节点552之间。晶体管591具有一集极耦接至第一输出端530a。晶体管592具有一基极耦接至晶体管591的射极，一集极耦接至第一输出端530a，以及一射极耦接至第二输出端530b。

图6A为依据本发明的交流电源感测装置600与可程序化逻辑电路640连接的一实施例的示意图。交流电源感测装置600的第一输出端630a耦接至可程序化逻辑电路640的NPN I/P端点，而交流电源感测装置600的第二输出端630b耦接至可程序化逻辑电路640的0V端点。图6B为依据本发明的交流电源感测装置650与可程序化逻辑电路690连接的另一实施例的示意图。交流电源感测装置650的第一输出端680a耦接至可程序化逻辑电路690的24V端点，而交流电源感测装置650的第二输出端680b耦接至可程序化逻辑电路650的PNP I/P端点。

图7为依据本发明的多个交流电源感测装置710、720、…、7n0与可程序化逻辑电路700连接的一实施例的示意图。多个交流电源感测装置串连时，除了开头与末端的交流电源感测装置之外，位于中段的交流电源感测装置的耦接方式均相同。以交流电源感测装置720为例。交流电源感测装置720的第二接脚720b耦接至前方的交流电源感测装置710的第一接脚710a，交流电源感测装置720的第四接脚720d耦接至前方的交流电源感测装置710的第三接脚710c。交流电源感测装置720的第一接脚720a耦接至后方的交流电源感测装置730的第二接脚730b，交流电源感测装置720的第三接脚720c耦接至后方的交流电源感测装置730的第四接脚730d。

另外，最末端的交流电源感测装置7n0的第一接脚7n0a耦接至前方的交流电源感测装置7(n-1)0的第三接脚7(n-1)0c，交流电源感测装置7n0的第二接脚7n0b耦接至前方的交流电源感测装置7(n-1)0的第一接脚7(n-1)0a。最前端的交流电源感测装置710的第一接脚710a耦接至前方的可程序化逻辑电路700的com端点，交流电源感测装置710的第四接脚710d耦接至可程序化逻辑电路700的NPN I/P端点。如此，多个交流电源感测装置710、720、…、7n0的输出电压被加总跨接于开头的交流电源感测装置710的第二接脚710b与第四接脚710d两端，因此可程序化逻辑电路700仅须耦接至开头的交流电源感测装置710的接脚710b与710d两端便可侦测穿过多个交流电源感测装置710、720、…、7n0的多个交流电源其中任一者是否有供电不正常或断电的情形。

本发明的交流电源感测装置直接感应交流电所产生的磁场，因此无侵入性，因此可以很方便地在既有的各种设备上加装此一感测装置, 无需拆卸或破坏既有设备。此外，本发明的交流电源感测装置利用磁场感应产生的电力点亮指示灯而无需外加电源。另外，本发明的交流电源感测装置将感应的交流信号转成数字化的ON/OFF电子信号，不受干扰并可长距离侦测。最后，本发明的多个交流电源感测装置可相互串接以节省可程序化逻辑电路的输入接点。

Claims

1.一种交流电源感测装置，具有一第一输出端及一第二输出端，包括：

一螺线管，感应一特定区域的一磁场并依据该磁场的强度于一第一节点产生一第一电压，其中载有一交流电源的一导线于该特定区域产生该磁场；

一整流滤波电路，耦接于该第一节点以及一第二节点之间，对该第一电压进行整流及滤波以于该第二节点产生一第二电压；以及

一放大驱动电路，耦接至该第二节点，放大该第二电压以于该第一输出端及该第二输出端之间产生一输出电流。

2.如权利要求1所述的交流电源感测装置，更包括一指示灯，耦接至该第一节点与一地电位之间，依据该第一电压的强度发光。

3.如权利要求1所述的交流电源感测装置，其中该整流滤波电路包括：

一二极管，耦接于该第一节点与该第二节点之间，对流经该第一节点与该第二节点之间的一电流整流；以及

一电容，耦接于该第二节点与一地电位之间。

4.如权利要求1所述的交流电源感测装置，其中该放大驱动电路包括：

一第一晶体管，具有一集极耦接至该第一输出端；

一电阻，耦接于该第一晶体管的基极以及该第二节点之间；以及

一第二晶体管，具有一基极耦接至该第一晶体管的射极，一集极耦接至该第一输出端，以及一射极耦接至该第二输出端。

5.如权利要求1所述的交流电源感测装置，其中该交流电源感测装置经由该第一输出端及该第二输出端将该输出电流输入至一可程序化逻辑电路。

6.如权利要求1所述的交流电源感测装置，其中该交流电源感测装置的一外壳更具有一第一接脚以及一第二接脚，该第一接脚耦接至该第二接脚，其中当该交流电源感测装置与一前交流电源感测装置及一后交流电源感测装置相串接时，该交流电源感测装置的该第一输出端耦接至该后交流电源感测装置的一第二输出端，该交流电源感测装置的该第二输出端耦接至该前交流电源感测装置的一第一输出端，该交流电源感测装置的该第一接脚耦接至该后交流电源感测装置的一第二接脚，而该交流电源感测装置的该第二接脚耦接至该后交流电源感测装置的一第一接脚。

7.一种交流电源感测装置，包括：

一外壳，包括一穿孔，该穿孔可容纳负载有一交流电源的一电线穿过其中，且具有一第一输出端及一第二输出端；

一螺线管，位于该外壳内部且围绕于该穿孔周围，感测该电线上的该交流电源所产生的一磁场而产生一第一电压；

一整流滤波电路，对该第一电压进行整流及滤波以于产生一第二电压；以及

一放大驱动电路，放大该第二电压以于该第一输出端及该第二输出端之间产生一输出电流。

8.如权利要求7所述的交流电源感测装置，更包括一指示灯，耦接至该螺线管，依据该第一电压的强度发光。

9.如权利要求7所述的交流电源感测装置，其中该交流电源感测装置经由该第一输出端及该第二输出端将该输出电流输入至一可程序化逻辑电路。

10.如权利要求7所述的交流电源感测装置，其中该外壳更具有一第一接脚以及一第二接脚，该第一接脚耦接至该第二接脚，其中当该交流电源感测装置与一前交流电源感测装置及一后交流电源感测装置相串接时，该交流电源感测装置的该第一输出端耦接至该后交流电源感测装置的一第二输出端，该交流电源感测装置的该第二输出端耦接至该前交流电源感测装置的一第一输出端，该交流电源感测装置的该第一接脚耦接至该后交流电源感测装置的一第二接脚，而该交流电源感测装置的该第二接脚耦接至该后交流电源感测装置的一第一接脚。