TW201417437A - 多埠電源監控系統及降低其阻抗的方法 - Google Patents

Abstract

一種多埠電源監控系統，包括輸入模組、多個開關模組、多個電源供應埠、檢測模組、控制模組以及無線傳輸模組。各開關模組連接輸入模組與各電源供應埠之間，並各具有一位址。檢測模組連接各電源供應埠與輸入模組之間以產生負載功率值。控制模組連接各開關模組、檢測模組及無線傳輸模組，以自檢測模組接收負載功率值，並依預設規則或自無線傳輸模組接收遠端伺服器之指令來控制對應位址之開關模組。本發明之多埠電源監控系統透過控制模組來自動控制各開關模組，並經無線傳輸模組遠端監控各電源供應埠，不僅節約能源，更增加居家用電安全。

Description

多埠電源監控系統及降低其阻抗的方法

本發明是關於一種多埠電源監控系統及降低其阻抗的方法，特別在於具有遠端監控及節能效果之多埠電源監控系統及降低其阻抗以增加電流量的方法。

現代科技發展快速，電子設備的應用越來越多元，居家生活中所使用到的電子設備也越來越多，而一般家裡的電源插座有限，所以電源延長線的應用便漸趨重要。

為了提升電源延長線的用電安全，如何遠端監控電源延長線已經成為趨勢，有些產品試著將各個延長線都安裝上網路連線裝置，以藉由網路的連結來遠端監控電源延長線，如此的確為電源延長線的應用帶來極大的實用性。

然而，以目前技術而言，遙控電源延長線的通電與否，大多只能全開或全關，無法單獨控制或監測各個插座，另外，一般電源延長線所使用之開關皆以傳統的繼電器(Electromechanical Relay,EMR)為主，其雖然能承載較大的電流，但其所消耗的功率也相對較高，甚至在其待機時也持續的消耗較高的電力，而對於一般家庭或一般辦公室而言，使用到高電流需 求之電器的機會並不高，如此便造成許多能源的損耗及浪費，許多使用者可能根本不知道他們所繳納的電費有一部份是來自電源延長線，甚至也沒有辦法避免這樣的能源浪費。

因此，是否有一種多埠電源監控系統，能夠在運用消耗功率相對較低之繼電器來作為開關的同時，維持原本電源延長線應有的電流量負載能力，並實現遠端監控各個插座的系統，達到節約能源與提升用電安全的功效。

本發明是關於一種多埠電源監控系統及其降低阻抗方法，特別在於具有節能效果之多埠電源監控系統及增加電流量之降低阻抗方法。

於一實施例，本發明提出一種多埠電源監控系統，係具有多個電源供應埠，並包括一輸入模組、多個開關模組以及一控制模組。輸入模組是用以接受一電壓。各開關模組係電性連接於輸入模組與各電源供應埠之間，以控制電壓導通於對應之電源供應埠，其中，各開關模組各具有一位址。控制模組電性連接於各開關模組，以控制各開關模組。

於另一實施例，本發明之多埠電源監控系統另包括一檢測模組。檢測模組係電性連接於輸入模組與各電源供應埠之間，以測量對應於電源供應埠之一負載功率值。

另外，控制模組係根據一預設規則來控制各開關模組，預設規則包括自檢測模組讀取負載功率值，並取得對應負載 功率值之開關模組的位址、比較負載功率值是否低於一預設門檻值、當負載功率值高於預設門檻值時，根據位址轉換對應之開關模組為一高功率模式以及當負載功率值低於預設門檻值時，根據位址轉換對應之開關模組為一低耗能模式。

於另一實施例，本發明之多埠電源監控系統更包括一無線傳輸模組。無線傳輸模組電性連接於控制模組，並透過一無線網路連結至一遠端伺服器，其中，遠端伺服器係透過無線網路經無線傳輸模組連結至控制模組，以自控制模組讀取對應於各位址之各負載功率值，並指示控制模組控制對應於各位址之各開關模組。

於另一實施例，本發明之多埠電源監控系統中的各開關模組各包括一第一開關單元以及一第二開關單元。第一開關單元電性連接於相對應之電源供應埠與輸入模組之間，並且另電性連接於控制模組。第二開關單元電性連接於相對應之電源供應埠與輸入模組之間，並且另電性連接於控制模組，其中，當第一開關單元導通而第二開關單元不導通時，開關模組為一低耗能模式，當第一開關單元不導通而第二開關單元導通時，開關模組為一高效率模式，當第一開關單元與第二開關單元皆不導通時，開關模組為一關閉模式。

於另一實施例，本發明之多埠電源監控系統更包括一第一低阻單元以及一第二低阻單元。第一低阻單元電性連接於輸入模組與各開關模組之間，以降低輸入模組與各開關模組之間 的阻抗，進而降低大負載時所產生的熱能。第二低阻單元電性連接於輸入模組與各電源供應埠之間，以降低輸入模組與各電源供應埠之間的阻抗，進而降低大負載時所產生的熱能。

本發明另提出一種降低一多埠電源監控系統阻抗的方法，其應用於一多埠電源監控系統，降低多埠電源監控系統阻抗的方法包括提供一電路板、於電路板之一面設置多埠電源監控系統之一電路配置及一導通線路，其中，導通線路係用以傳輸一電壓以及於導通線路上重疊設置一導體。

因此，相較於現有的多埠電源監控系統，本發明之多埠電源監控系統可以藉由檢測模組來檢測各電源供應埠的消耗功率，並透過控制模組之預設規則來自動控制各開關模組的導通模式，使用者甚至可以經由無線傳輸模組以依據對應之位址來遠端監控各電源供應埠的用電情況，不僅可以在維持最大電流量的情況下節省能源的消耗，更可以增加居家用電安全，達到方便又實用的效果。

1‧‧‧輸入模組

2‧‧‧開關模組

20‧‧‧第一開關單元

22‧‧‧第二開關單元

3‧‧‧電源供應埠

4‧‧‧檢測模組

5‧‧‧控制模組

6‧‧‧無線傳輸模組

70‧‧‧第一低阻單元

72‧‧‧第二低阻單元

740‧‧‧電路板

742‧‧‧導通線路

744‧‧‧導體

第1圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的模組示意圖。

第2圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的開關模組示意圖。

第3圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的預設規則流 程圖。

第4圖為本發明另一實施例之多埠電源監控系統的模組示意圖。

第5圖為本發明之降低一多埠電源監控系統阻抗的方法流程圖。

第6圖為本發明另一實施例之多埠電源監控系統的電路結構示意圖。

請參考第1至第3圖，第1圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的模組示意圖，第2圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的開關模組示意圖，第3圖為本發明一實施例之多埠電源監控系統的預設規則流程圖。如圖所示，本發明一實施例之多埠電源監控系統可以應用於一電源延長線或一市電線路，其自一電源插座或一電箱接收一電壓，並具有多個電源供應埠3以將該電壓傳輸到至少一電子設備，多埠電源監控系統包括一輸入模組1、多個開關模組2、一檢測模組4、一控制模組5及一無線傳輸模組6。

輸入模組1可以是一插頭，其電性連接於該電源插座，以自該電源插座接收該電壓。

該些開關模組2一端電性連接於輸入模組1，以接收來自輸入模組1之該電壓，各開關模組2具有一對應之編號或 定址關係，也就是說，各開關模組2會各具有一位址，且每一個位址各代表不同的開關模組2。

如第2圖所示，於一實施例，各該開關模組2包括有一第一開關單元20與一第二開關單元22，且第一開關單元20與第二開關單元22為一端互相並聯於輸入模組1，其中，第一開關單元20可以是一固態繼電器(Solid state Relay,SSR)，其具有驅動時所需消耗功率小的特性，能夠有效減少電力消耗，而第二開關單元22可以是一種對溫度變化相對影響較小之傳統繼電器(Electromechanical Relay,EMR)。

由於，固態繼電器雖具有低耗能的特性，但卻對大電流負載時所產生的溫度變化十分敏感，使得第一開關單元20無法穩定地承受大功率輸出，因此，藉由第二開關單元22為傳統繼電器的搭配，可以維持本發明多埠電源監控系統應有的最大電流量，讓各開關模組2可以依各第一開關單元20與各第二開關單元22的切換來導通，讓負載得以在一高功率模式、一低耗能模式與一關閉模式之間運作，達到高效率與節能互相搭配切換的效果。

於一實施例，該低耗能模式定義為第一開關單元20導通而第二開關單元22不導通；當第二開關單元22導通而第一開關單元20不導通時，則定義為該高功率模式，而當第一開關單元20與第二開關單元22同時不導通時，則為該關閉模式。

各電源供應埠3電性連接於對應之各開關模組2， 也就是連接於各開關模組2之第一開關單元20與第二開關單元22相異於輸入模組1之另外一端，且各電源供應埠3的另一端是各自電性連接於輸入模組1相異於各開關模組2之另外一端，各電源供應埠3是透過對應位址之各開關模組2來相互並聯，並另可電性連接於具有一插頭之該電子設備，以輸出該電壓至該電子設備，提供該電子設備所需之電力。

檢測模組4可以具有一多工單元，檢測模組4利用該多工單元來分別電性連接於各電源供應埠3與輸入模組1之間，並依一預設檢測頻率按照位址來回切換於各電源供應埠3之間，以供檢測模組4檢測對應之電源供應埠3的電能消耗，檢測模組4便會對應檢測結果產生一負載功率值。如此便能僅用一個檢測模組4來分別檢測多個電源供應埠3的電能消耗，達到減少成本的功效，其中，該負載功率值可以包括有一電壓值、一電流值以及一電功率值。

控制模組5具有一檢測接腳、複數個控制接腳及一無線網路接腳，並根據一預設規則來指示各開關模組2的電力輸出，其中，該檢測接腳電性連接於檢測模組4，以自檢測模組4讀取各該負載功率值，並在一預設時間區間內統計各該負載功率值之一總負載功率值(例如：電功率消耗累計值)，以分別得知對應各該位址之各電源供應埠3在該預設時間區間內總共消耗了多少功率，甚至可以分別計算出對應各該位址之各電源供應埠3在該預設時間區間內之一平均負載功率值；各該控制接腳分別電 性連接於對應各該位址之各開關模組2的第一開關單元20與第二開關單元22，並透過指示第一開關單元20與第二開關單元22的導通來控制對應各該位址之各開關模組2的電力輸出，也就是依該位址來分別控制各開關模組2在該高功率模式、該低耗能模式與該關閉模式之間的切換。

進一步的，如第3圖所示，該預設規則包括步驟S50自檢測模組4讀取該負載功率值，並取得對應該負載功率值之開關模組2的位址，接著依據步驟S52比較該負載功率值是否低於一預設門檻值，若該負載功率值高於該預設門檻值且開關模組2恰為該低耗能模式，則依據步驟S54根據該位址轉換對應之開關模組2為該高功率模式，若該負載功率值低於該預設門檻值且開關模組2正為該高功率模式，則依據步驟S56根據該位址轉換對應之開關模組2為該低耗能模式，其中，該預設門檻值可以依照使用環境或使用習慣來設定，本實施例設定該預設門檻值為50瓦(Watt,W)。

舉例來說，若一桌上型電腦在待機時的消耗功率約為3W，在開機時的消耗功率約為70W，而開機完成後的消耗功率約為40W，且使用者是將該桌上型電腦的插頭插設於本發明之多埠電源監控系統的其中一個電源供應埠3。當該桌上型電腦在待機時，本發明之多埠電源監控系統中對應於這個電源供應埠3位址的開關模組2原本應為該低耗能模式，當該桌上型電腦開機時，桌上型電腦所需消耗的功率大增，此時控制模組5會透過檢 測模組4讀取到對應該位址的電源供應埠3之該負載功率值，並在確認該負載功率值高於該預設門檻值，且開關模組2恰為該低耗能模式時，控制模組5就會依步驟S54來將開關模組2之第二開關單元22導通，並斷路掉第一開關單元20，使對應該位址之開關模組2自該低耗能模式轉換為該高功率模式，而檢測模組4則依該預設檢測頻率來繼續檢測電源供應埠3，控制模組5也會持續自檢測模組4讀取該負載功率值，以準備進行下一次的轉換動作。

接著，當該桌上型電腦開機完成後，該桌上型電腦所需消耗功率會降為約40W，也就是會低於該預設門檻值，則此時控制模組5會透過檢測模組4讀取到對應該位址之電源供應埠3的該負載功率值，並在確認該負載功率值低於該預設門檻值且開關模組2恰為該高功率模式之後，控制模組5就會依步驟S56來將對應該位址之開關模組2的第一開關單元20導通，並斷路掉第二開關單元22，使開關模組2自該高功率模式轉換為該低耗能模式，而檢測模組4則依該預設檢測頻率來繼續檢測電源供應埠3，控制模組5也會持續自檢測模組4讀取該負載功率值，以準備進行下一次的轉換動作。

最後，當該桌上型電腦自開機完成重回到待機狀態，也就是該桌上型電腦所需消耗功率降為約3W時，此時控制模組5會透過檢測模組4讀取到對應該位址的電源供應埠3之該負載功率值，並在確認該負載功率值低於該預設門檻值而開關模 組2已經為該低耗能模式後，控制模組5會維持開關模組2為該低耗能模式，而不進行模式轉換，並持續自檢測模組4讀取該負載功率值。

請再參考第1圖，無線傳輸模組6可以是一符合IEEE802.11通訊標準或IEEE802.15.4通訊標準的傳輸模組，其電性連接於控制模組5之該無線網路接腳，並透過一無線網路(Wi-Fi或ZigBee)連結至一遠端伺服器，控制模組5即透過無線傳輸模組6將對應各該位址之各電源供應埠3的一電力輸出資訊傳輸至該遠端伺服器，且該遠端伺服器可以透過該無線網路經無線傳輸模組6連結至控制模組5，並指示控制模組5控制對應各該位址之各開關模組2，其中，該遠端伺服器可以輸出一開啟訊號和一關閉訊號經無線傳輸模組6至控制模組5，且該開啟訊號和該關閉訊號會各對應於一個該位址，控制模組5會根據該開啟訊號和該關閉訊號來分別控制對應該位址之開關模組2的電力輸出。

進一步的，當控制模組5自無線傳輸模組6接收到該開啟訊號，即表示使用者欲將對應於該位址之一個開關模組2導通以開啟對應之電器，而當控制模組5自無線傳輸模組6接收到該關閉訊號，即表示使用者欲將對應於該位址之一個開關模組2關閉以關閉對應之電器，另外，該電力輸出資訊可包括有目前各電源供應埠3之該負載功率值、該總負載功率值以及該平均負載功率值。

舉例來說，使用者可以透過具有網路連線功能且安裝有可配合本發明多埠電源監控系統之一軟體的一行動裝置或一電腦連結至該遠端伺服器，並自該遠端伺服器讀取該電力輸出資訊，則當使用者出門在外時，使用者可以透過該行動裝置得知家裡面的其中一個電源延長線或家用插座之其中一個位址所對應的電源供應埠3消耗的該負載功率值、該總負載功率值與該平均負載功率值，因此，使用者可以在發現有不應該於當時耗電的其中一個電源供應埠3正在耗電，也就是使用者可能忘記關閉一個應該關閉的電器而讓該電器持續運作時，使用者就可以透過該行動裝置發出該關閉訊號經該遠端伺服器至無線傳輸模組6，使控制模組5自無線傳輸模組6接收該關閉訊號，並根據該關閉訊號來關閉對應於使用者所指定之位址的電源供應埠3，以停止對應於所指定之位址的電源供應埠3的電力供應，達到依各位址來遠端監控對應之各電源供應埠3的效果，不僅節約能源也增加居家安全。

請配合第4至第6圖所示，第4圖為本發明另一實施例之多埠電源監控系統的模組示意圖，第5圖為本發明之降低一多埠電源監控系統阻抗的方法流程圖，第6圖為本發明另一實施例之多埠電源監控系統的電路結構示意圖。

一般來說，具控制功能之多埠電源監控系統必須將其控制系統所需之開關等元件裝設於一印刷電路板(Printed circuit board,PCB)上，而一般的印刷電路板所能夠承載的電流有 限，因此需要讓本發明之多埠電源監控系統能夠具有更大導通路徑以提供更大的電流負載。

如第4圖所示，本實施例之多埠電源監控系統另具有一第一低阻單元70與一第二低阻單元72，第一低阻單元70是電性連接於輸入模組1與各開關模組2之間，並藉由一降低多埠電源監控系統阻抗的方法來增加輸入模組1與各開關模組2之間的電流承載量，進而降低大負載時所產生的熱能，第二低阻單元72是電性連接於輸入模組1與各電源供應埠3之間，並藉由該降低多埠電源監控系統阻抗的方法來增加輸入模組1與各電源供應埠3之間的電流承載量，進而降低大負載時所產生的熱能，其中，如第6圖所示，第一低阻單元70與第二低阻單元72分別設置於一電路板740，並包括有一導通線路742，電路板740即為該印刷電路板，導通線路742即為輸入模組1與各開關模組2以及各電源供應埠3之間的導線，並用來傳輸該電壓。

請參考第5圖所示，該降低多埠電源監控系統阻抗的方法是應用於前述實施例中之該多埠電源監控系統，並包括步驟S760提供一電路板、S762於該電路板之一面設置該多埠電源監控系統之一電路配置及一導通線路，其中，該導通線路係用以傳輸一電壓，以及S764於該導通線路上重疊設置一導體。也就是說，第一低阻單元70與第二低阻單元72各更包括有一導體744，導體744可以是一銅線，其與導通線路742是互相平行且電性連接，甚至可以是用焊錫直接與導通線路742包覆在一起(如 第6圖所示)，如此便能藉由導體744來增加導通線路742的截面積，使連接有導體744的導通線路742具有更大的導通路徑並降低阻抗，進而讓本實施例之多埠電源監控系統能夠在同一時間內通過更大的電流，更可以減少電流流經導通線路742時的損耗及損耗所帶來的高溫。

因此，相較於現有的多埠電源監控系統，本發明之多埠電源監控系統可以藉由檢測模組來檢測各電源供應埠的消耗功率，並透過控制模組之預設規則來自動控制各開關模組的導通模式，使用者甚至可以經由無線傳輸模組來依對應之位址來遠端監控各電源供應埠的用電情況，不僅可以在維持最大電流量的情況下節省能源的消耗，更可以增加居家用電安全，達到方便又實用的效果。

1‧‧‧輸入模組

2‧‧‧開關模組

3‧‧‧電源供應埠

4‧‧‧檢測模組

5‧‧‧控制模組

6‧‧‧無線傳輸模組

70‧‧‧第一低阻單元

72‧‧‧第二低阻單元

Claims (11)

1. 一種多埠電源監控系統，係具有多個電源供應埠，該監控系統包括：一輸入模組，用以接受一電壓；多個開關模組，係電性連接於該輸入模組與各該電源供應埠之間，以控制該電壓導通於對應之該電源供應埠，其中，各該開關模組各具有一位址；以及一控制模組，電性連接於各該開關模組，以控制該開關模組。
2. 如請求項1所述之多埠電源監控系統，另包括：一檢測模組，係電性連接於該輸入模組與各該電源供應埠之間，以測量對應於該電源供應埠之一負載功率值。
3. 如請求項2所述之多埠電源監控系統，其中，該檢測模組是透過一多工單元來連接於各該電源供應埠與該輸入模組之間。
4. 如請求項2所述之多埠電源監控系統，其中，該控制模組係根據一預設規則來控制各該開關模組，該預設規則包括：自該檢測模組讀取該負載功率值，並取得對應該負載功率值之該開關模組的位址；比較該負載功率值是否低於一預設門檻值；當該負載功率值高於該預設門檻值時，根據該位址轉換對應之該開關模組為一高功率模式；以及 當該負載功率值低於該預設門檻值時，根據該位址轉換對應之該開關模組為一低耗能模式。
5. 如請求項2所述之多埠電源監控系統，更包括一無線傳輸模組，其電性連接於該控制模組，並透過一無線網路連結至一遠端伺服器，其中，該遠端伺服器係透過該無線網路經該無線傳輸模組連結至該控制模組，以自該控制模組讀取對應於各該位址之各該負載功率值，並指示該控制模組控制對應於各位址之各該開關模組。
6. 如請求項5所述之多埠電源監控系統，其中，該無線傳輸模組是一符合IEEE802.11通訊標準或IEEE802.15.4通訊標準的傳輸模組。
7. 如請求項1所述之多埠電源監控系統，其中，各該開關模組各包括：一第一開關單元，其電性連接於相對應之該電源供應埠與該輸入模組之間，並且另電性連接於該控制模組；以及一第二開關單元，其電性連接於相對應之該電源供應埠與該輸入模組之間，並且另電性連接於該控制模組。其中，當該第一開關單元導通而該第二開關單元不導通時，該開關模組為一低耗能模式，當該第一開關單元不導通而該第二開關單元導通時，該開關模組為一高效率模式，當該第 一開關單元與該第二開關單元同時不導通時，該開關模組為一關閉模式。
8. 如請求項7所述之多埠電源監控系統，其中，該第一開關單元為一固態繼電器。
9. 如請求項1所述之多埠電源監控系統，另包括：一第一低阻單元，電性連接於該輸入模組與各該開關模組之間，以降低該輸入模組與各該開關模組之間的阻抗；以及一第二低阻單元，電性連接於該輸入模組與各該電源供應埠之間，以降低該輸入模組與各該電源供應埠之間的阻抗。
10. 如請求項9所述之多埠電源監控系統，該第一低阻單元與該第二低阻單元各包括：一導通線路；以及一導體，重疊設置於該導通線路之一面，該導體與該導通線路是互相平行且電性連接。
11. 一種降低一多埠電源監控系統阻抗的方法，其應用於一多埠電源監控系統，其包括：提供一電路板；於該電路板之一面設置該多埠電源監控系統之一電路配置及一導通線路，其中，該導通線路係用以傳輸一電壓；以及於該導通線路上重疊設置一導體。