CN112368893A - 具有热保护开关的适配器装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种适配器装置，包括：壳体；母电连接器；公电连接器，适于耦接到适配器装置中包括的类型相同的母电连接器，其中，壳体的部分形成母电连接器的一部分和公电连接器的一部分，装置还包括在壳体中从公连接器到母连接器的至少两个引线，使得装置可以向母连接器供电，从而向耦接到母连接器的第二装置的公连接器供电，适配器装置还包括能够切断引线中提供的电的开关，装置还包括热感测装置，所述热感测装置包括布置在壳体中的空间中的IR传感器，所述壳体具有用于允许来自第二装置的公连接器的IR辐射到达壳体的空间中的IR传感器的孔，其中，孔被布置在公连接器中，使得当第二装置的公连接器耦接到适配器装置的母连接器时，孔紧邻公连接器，其中，热感测装置布置为使开关切断到母连接器的电流。

Description

具有热保护开关的适配器装置
技术领域
本发明涉及一种具有热监测能力的适配器，该适配器可以方便地附接到移动电话充电器。
背景技术
电力变压器用于对膝上型电脑、平板计算机并且特别是移动电话进行充电。例如，在家庭中，在夜间可能对几个移动电话充电。这种变压器通常被称为“充电器”。
这种充电器可能过热。特别地，移动电话的粗制廉价的充电器可能是危险的，因为可能引起火灾。
由此，需要一种用于监测充电器的方便廉价的装置。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了一种适配器装置，该适配器装置包括：壳体；母电连接器；公电连接器，其适于耦接到适配器装置中所包括的类型相同的母电连接器，其中，壳体的部分形成母电连接器的一部分和公电连接器的一部分，装置还包括在壳体中从公连接器到母连接器的至少两个引线，使得装置可以向母连接器供电，从而向耦接到母连接器的第二装置的公连接器供电，适配器装置还包括能够切断引线中提供的电的开关，装置还包括热感测装置，所述热感测装置包括布置在壳体中的空间中的IR传感器，所述壳体具有用于允许来自第二装置的公连接器的IR辐射到达壳体的空间中的IR传感器的孔，该孔被布置在母连接器中，使得当第二装置的公连接器耦接到适配器装置的母连接器时，孔紧邻所述公连接器，其中，热感测装置布置为当检测到的温度升高到大于阈值温度时使开关切断到母连接器的电流。
母连接器可以被布置为从一个方向接收公连接器，并且IR传感器被布置为从相同方向检测热量。这具有IR传感器“观察”第二装置的优点。
母连接器可以具有两个插口，用于接收公构件的插头，并且IR传感器或用于IR传感器的孔被布置在适配器装置的母连接器的插口之间。这具有的优点是，例如当第二装置的公构件形成为欧式插头或类似物时，第二装置很可能进入IR传感器的视场中。
热感测装置可由引线供电。热感测装置可以不受开关影响地由引线供电。
IR传感器可以包括热电堆。热电堆的引线可以近似平行于入射辐射，并且热电堆的引线可以嵌入在基体中。
在本发明的第二方面中，提供了一种组件，该组件包括：a)根据本发明的第一方面的适配器装置、b)包括公连接器的充电器，其中，充电器的公连接器和变压器设置在同一壳体中，其中，充电器的公连接器插入到适配器装置的母连接器中，使得充电器的壳体紧邻适配器装置的IR传感器或用于IR传感器的孔。
在本发明的第三方面中，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：a)将根据本发明的第一方面的适配器装置的公连接器连接到电源输出口，b)将充电器的公连接器连接到适配器装置的母连接器，使得充电器的壳体紧邻适配器装置的IR传感器或用于IR传感器的孔，其中，充电器的公连接器和变压器设置在同一壳体中，其中，步骤a)和b)可以任何顺序进行。
附图说明
附图形成说明书的一部分，并且示意性地例示了本发明的优选实施例并用于例示本发明的原理。在整个说明书中，附图标记是相同的。
图1和图2是适配器装置、充电器和电源插座的示意图。
图3是适配器装置的示意图。
图4是适配器装置和充电器的示意图。
图5是具有孔的适配器装置的示意图。
图6是适配器装置的示意图。
图7至图8是热电堆的示意侧视图和前视图。
图9至图10是适配器和充电器的图。
具体实施方式
参照图1至图6，本发明的适配器装置1具有母连接器2，该母连接器2旨在与第二装置3一起使用，第二装置优选地是经常使用类型的与同一壳体17中的公连接器6集成的充电器3。当耦接到母连接器2时，充电器3的壳体17将紧邻母连接器2。
充电器3优选地是用于移动电话19或平板计算机的充电器。充电器3优选地是变压器20和公连接器6设置在同一壳体17中的类型。这种充电器3方便且经常使用。它们通常具有端口34，诸如USB端口34，用于将充电线18附接到例如移动电话19。充电线18也可被永久地附接到充电器3。充电器3的变压器20优选地紧邻公连接器6。公构件6的插头31的外末端与变压器20之间的距离优选地可小于15cm，更优选地小于12cm，甚至更优选地小于10cm，并且最优选地小于8cm。
适配器装置1具有外壳5和用于耦接到母电连接器7(例如墙壁插座或电源板的插座)的公连接器4。母电连接器被称为插座7。公连接器4适于耦接到适配器装置1中包括的相同类型的母连接器，即母连接器2。通常，插座7与公连接器4之间的耦接是可逆的，适配器装置1的母连接器2与第二装置3的公构件6之间的耦接也是可逆的。
外壳5的一部分形成母连接器2和公连接器4的一部分。因此，母连接器2和公连接器4的一部分被布置在壳体5的外部或者是壳体5的一部分。典型地，母连接器2的表面形成壳体5的一部分。典型地，壳体5将作为母连接器2的一部分为公连接器6的插头31提供开口33。此外，公连接器4的非导电部分形成壳体5的一部分。
公连接器4和母连接器2的连接方向优选地是相同的，使得公连接器4以与第二装置3的公连接器6被推入母连接器2中相同的方向被推入插座7中。适配器装置1的母连接器2和公连接器4可以沿着相同的轴线布置。
装置1还包括在壳体5中从公连接器4到母连接器2的至少两个引线8a、8b，使得装置1可以向母连接器2供电，从而向可逆地耦接到母连接器2的第二装置3的公连接器6供电，使得可以经由适配器装置1从插座7向充电器3供电。引线8a、8b终止于被布置为接收第二装置3的公构件6的插头31a、31b的插口16a、16b中。
适配器装置1中的开关9可以切断在引线8a、8b中提供的电。因此，开关9可以切断提供到母连接器2并从而到第二装置3的电。
开关9由热感测装置10控制。热感测装置10包括IR传感器11，其可包括热电堆12。热感测装置10可向开关9提供信号，该信号使开关9使电路与适配器装置1的公连接器4断开。
IR传感器11布置在壳体5中的空间14中。IR传感器11能够检测第二装置3的壳体的外表面的温度，例如当第二装置3是充电器时由第二装置3中的变压器20引起的温度。在优选实施例中，壳体5具有孔15，用于允许来自第二装置3的公构件6的IR辐射30到达视场18中的壳体5的空间14中的IR传感器11，并且其中，IR传感器11被布置在壳体5的空间14中，以通过视场18中的孔15接收IR辐射30。孔15可以是壳体5和空间14的公共孔。
孔15布置在母连接器2中，使得当第二装置3的公连接器6耦接到适配器装置1的母连接器2时，孔15紧邻所述公连接器6，优选地紧邻公连接器6的外表面。紧邻是优选地小于5mm，甚至更优选地小于3mm，并且最优选地为1mm或更小。
孔15提供了短的响应时间，并且提供了将IR传感器11放置在壳体5中的自由度。
孔15不具有固体材料的窗口或过滤器，使得IR辐射30可在不穿过任何固体材料的情况下并且通过仅穿过空气来从充电器3的公构件6的外表面进入内空间14，到达热传感器11的表面28。由此，IR辐射30可以通过仅行进通过空气直接从充电器3的外表面到达热电堆12的表面(或者当使用散热器26时，到达散热器26的表面)。
孔15不是必需的。因此，IR传感器也可以由外壳5覆盖。然而，设置孔15的优点是响应时间将更短。
孔15的边缘可以设有密封装置32，诸如刷子或垫圈，以防止来自例如环境温度或照明的IR渗漏到达空间14。这防止开关9的错误释放。
通常，母连接器2具有至少两个插口16a、16b，用于接收公构件6的插头31a、31b。IR传感器11或用于IR传感器的孔15优选地布置在用于插口的壳体5中的开口33a、33b之间。母连接器2可以具有多于两个的插口16a、16b，例如用于接地的附加插口。优选地，IR传感器11或用于IR传感器的孔15布置在+和-插口16a、16b之间。这确保IR传感器或用于IR传感器的孔15紧邻第二装置3的公构件6。
热感测装置10能够使用IR传感器11来检测插入到母连接器2中的公连接器6、特别是公连接器6的表面的温度。热感测装置10还布置为当检测到的温度(即，耦接到母连接器2的公连接器6的温度)升高到大于阈值温度时，使开关9切断到母连接器2的电流。阈值应当被选择为使得由发生故障的第二装置3引起的火灾得以避免。本领域技术人员可以选择合适的阈值温度。阈值温度可以是例如55℃。
热感测装置10可包括合适的电路，该电路可包括放大器、模数转换器和处理器，该处理器可包括具有固件的存储器。热电堆12可以电连接到放大器，该放大器放大来自热电堆12的信号。来自放大器的信号可以由向处理器提供数字化的信号的模数转换器数字化。处理器可以具有包括温度阈值的固件，使得如果检测到的温度高于阈值，则处理器向开关9提供信号。处理器还可以提供附加功能，例如重置装置1、提供警报、或提供释放开关9的视觉指示等。
热感测装置10可从热电堆12获得电力，但可能需要用于例如放大器的附加电力。热感测装置10可通过导线13a、13b从引线8获得电力。热感测装置10可包括电力变压器，将来自引线13a、13b的电力变换成适当的电压。优选地，在开关9的上游提供电力，使得感测装置10可以独立于开关9获得电力，如图5所示。替代地，热感测装置10可以通过使用感应而从引线8a、8b“潜”电，或者可以通过壳体5中的电池供电。
母连接器2可以被布置为从一个方向接收公连接器6，并且IR传感器11可以被布置为从相同方向检测热量。这确保了公连接器6紧邻IR传感器11。特别是当公连接器6是欧式插头、美式或英式类型时，这确保了IR传感器11将紧邻第二装置3。
适配器装置1可以具有用于重置开关9的重置按钮。适配器装置还可以包括声音警报器，用于在第二装置3变得太热时警告用户。
壳体5可以具有任何合适的形状，只要其能够提供母连接器2和公连接器4的部分即可。在图1至图6中示出了矩形壳体3，但是壳体5可以具有任何合适的形状，诸如椭圆形、三角形、冰球形、球形等。
参照图7和图8，适配器装置传感器1的热感测器11可以包括热电堆12。热电堆12包括至少两个热电偶。各个热电偶由第一金属的第一引线21和第二金属的第二引线22构成，其中第一引线21和第二引线22具有不同的塞贝克系数。由此，至少存在具有第一塞贝克系数的第一引线21和具有第二塞贝克系数的第二引线22。合适的金属对的示例包括镍铬-康铜(E型热电偶)、铁-康铜(J型)、镍铬-镍铝(K型)或铜-镍。热电堆12的引线21、22优选地嵌入在基体27中。当在热侧23与冷侧24之间存在温差时，将生成电压电位。基体27由诸如环氧聚合物的非导电材料制成。基体27的材料优选是热和电的不良导体。基体27的材料可由本领域技术人员选择。引线21和22可以与热电堆12的热侧23和冷侧24上的连接器29连接。热电堆12的各个热电偶对21、22和21'、22'被耦接以提供可能在放大之后足以被检测到的电压电位。热传感器10的冷侧24侧可以包括冷却散热器25。具有该设计的有用热电堆在W02004098256中描述。
热传感器11可以包括散热器26，该散热器26被布置为与热电堆12接触，使得来自第二装置3的IR辐射30可以被散热器26吸收并且被传递到热电堆12的引线21、22。散热器26可以是吸热层。吸热层优选地被布置为垂直于热电堆5的引线21、22的方向。散热器26应当能够吸收热并将热传导到热电堆12。用于散热器26的合适材料包括有效地吸收IR辐射的材料，例如吸热聚合物或铜。散热器26优选地覆盖热电堆12的热侧23，由此被布置在孔15与热电堆12之间。
热传感器11的检测表面28可以具有任何合适的形状。图8示出了热电堆12的正方形构造，但是圆形检测区域可以是优选的。
如在图中看到的，热电堆12优选地具有轴向设计，即，其中，引线21、22的方向被布置为使得它们近似平行于入射辐射30的主方向。在该上下文中使用的“近似平行”包括入射辐射与热电堆12的引线21、22之间的高达10°、更优选地高达5°的角度。该布置使得可以提供大且可缩放的检测表面28。该布置还使得可以将引线21、22嵌入在基体27中，使得保护引线21、22免受物理损坏。基体27还遮蔽冷侧24使其免受辐射18。
图9和图10示出了适配器装置1的实施例，该适配器装置旨在与用于CEE 7/3(“Schuko”)插座的充电器3一起使用，该插座通常在欧洲的大部分地区找到，包括德国和瑞典。图9和图10中的充电器3具有所谓的欧式插头公连接器6。欧式插头小于装配在图9和图10所示的欧式母连接器2中的其它类型的公连接器。
孔15位于用于插口16a、16b的开口33a、33b之间，以便确保热传感器11“观察”充电器3的外表面。
尽管已经参照具体的示例性实施例描述了本发明，但是该描述通常仅用于例示本发明的概念，而不应被认为是限制本发明的范围。本发明总体上由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种适配器装置，包括：
壳体；
母电连接器；
公电连接器，其适于耦接到所述适配器装置中所包括的类型相同的母电连接器，
其中，所述壳体的部分形成所述母电连接器的一部分和所述公电连接器的一部分，
所述装置还包括在所述壳体中从所述公连接器到所述母连接器的至少两条引线，使得所述装置能够向所述母连接器供电，从而向耦接到所述母连接器的第二装置的公连接器供电，
所述适配器装置还包括能够切断所述引线中提供的电的开关，
所述装置还包括热感测装置，所述热感测装置包括布置在所述壳体中的空间中的IR传感器，所述壳体具有用于允许来自所述第二装置的所述公连接器的IR辐射到达所述壳体的所述空间中的所述IR传感器的孔，
其中，所述孔被布置在所述母连接器中，使得当第二装置的公连接器耦接到所述适配器装置的所述母连接器时，所述孔紧邻所述公连接器，
其中，所述热感测装置布置为当检测到的温度升高到大于阈值温度时使所述开关切断到所述母连接器的电流。
2.根据权利要求1所述的适配器装置，其中，所述母连接器被布置为从一个方向接收所述公连接器，并且所述IR传感器被布置为从相同方向检测热量。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述母连接器具有两个插口，用于接收公构件的插头，并且所述IR传感器或用于所述IR传感器的所述孔被布置在所述适配器装置的所述母连接器的所述插口之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述热感测装置由所述引线供电。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述热感测装置不受所述开关影响地由所述引线供电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述IR传感器包括热电堆。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述热电堆的引线近似平行于入射辐射，并且其中，所述热电堆的所述引线嵌入在基体中。
8.一种组件，包括：
a.根据权利要求1至7中任一项所述的适配器装置；
b.包括公连接器的充电器，其中，所述充电器的所述公连接器和变压器设置在同一壳体中，
其中，所述充电器的所述公连接器插入到所述适配器装置的所述母连接器中，使得所述充电器的所述壳体紧邻所述适配器装置的所述IR传感器或用于所述IR传感器的孔。
9.一种方法，包括以下步骤：
a.将根据权利要求1至7所述的适配器装置的所述公连接器连接到电源输出口；
b.将充电器的公连接器连接到所述适配器装置的所述母连接器，使得所述充电器的壳体紧邻所述适配器装置的所述IR传感器或用于所述IR传感器的孔，其中，所述充电器的所述公连接器和变压器设置在同一壳体中，
其中，步骤a)和b)能够以任何顺序进行。
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