TW201733246A - 用電安全偵測器 - Google Patents

Abstract

一種用電安全偵測器，係由：中央處理單元、電流量測單元、電壓量測單元、類比數位轉換單元、時鐘單元、功耗指示燈、記憶體單元、按鍵輸入單元、繼電器輸出單元、顯示單元、溫度偵測單元、通訊單元等所組成。其藉由前述各單元裝置之組合，可對迴路的電壓、電流及電能進行即時的監控，除了能提升用電迴路安全，亦能減少電能之浪費；同時更進一步能夠進行電力品質之分析，輸出迴路用電的相關資訊，提供電能管理之數據基礎，提升傳統斷路器智慧化的能力，藉以改善傳統斷路器功能受到拘限之缺點。

Description

用電安全偵測器

本發明一種用電安全偵測器，其藉由電流、電壓量測單元之偵測，中央處理單元之演算等方式，可對迴路電壓、電流進行即時之監控，同時進行電力品質之分析，輸出迴路用電的相關資訊，提供電能管理之數據基礎，藉以提升傳統斷路器智慧化之能力。

傳統的無熔絲開關又稱斷路器，主要係作為一迴路之安全控制開闢，通常係將同一空間內之電路整合在同一迴路內，以一般住家為例，例如照明迴路、插座迴路、電熱水爐迴路、冷氣機迴路…等，並分別設置各自之無熔絲開關加以控制。無熔絲開關的一端為電源端，另一端為負載端，當電流超過額定電流時，該無熔絲開關產生跳脫，切斷迴路，藉以保護迴路之安全。

傳統斷路器僅具備簡單之功能，在電流超過額定電流時，從ON跳脫到OFF切斷迴路，其作動原理通常係利用物理熱感之方式，形成跳脫斷路，產生迴路保護之功能。傳統斷路器並無其他延伸性的功能，因此使用傳統斷路器的使用者並無法知道迴路內即時的耗電狀況。而傳統斷路器亦無法提供迴路電流之任何數據，因此使用者無法進行電力品質分析，亦無法作進一步的電能管理，或其他技術與功能性的延伸運用。亦即傳統斷路器僅係一迴路的安全開關，不具備智慧化之能力。另外當用電迴路負 載設備過載或其它用電不當，或是因為電纜線過度拉扯、絕緣刮傷、蟲鼠啃咬、人員踩壓、門縫擠壓等造成電纜線絕緣受損或導體受損而導致電纜線過熱甚至溶損情況發生，而由於此故障電流值不一定高到能使傳統斷路器跳脫，因此容易發生電線走火而導致發生火災。

本發明主要係在改善前述傳統斷路器之各項缺點，所為的一種全新發明。

本發明之第一目的，係一種用電安全偵測器，其藉由電流、電壓量測單元、中央處理單元、顯示單元等之設置，讓使用者清楚知道即時之迴路用電資訊，提升使用者對迴路用電之掌握。

本發明之第二目的，係一種用電安全偵測器，其可對迴路電壓、電流進行即時之監控，超過設定值時可切斷用電迴路，藉以提升用電迴路安全，減少電能之浪費。

本發明之第三目的，係一種用電安全偵測器，其藉由量測迴路電壓、電流所收集之資訊，進行電力品質之分析，同時輸出迴路用電的相關資訊，提供電能管理之數據基礎，提升智慧化的能力。

本發明之第四目的，係一種用電安全偵測器，其藉由通訊單元之設計，進行遠端監控，提升使用之方便性。

本發明之第五目的，係一種用電安全偵測器，其藉由溫度偵測單元之設計，進行電纜線溫度之偵測，及早預警發出警報及切斷用電迴路，藉以提升用電迴路安全。

為了詳細說明，特舉下述之實施例加以說明如下，惟，該等 實施例並非用於限制本發明。

1‧‧‧用電安全偵測器

2‧‧‧迴路接地輸入接腳端子

3‧‧‧按鍵

4‧‧‧工作電源輸入接腳端子

5‧‧‧輸入接腳端子

6‧‧‧第二輸入接腳端子

7‧‧‧通訊輸出接腳端子

8‧‧‧輸出接腳端子

10‧‧‧中央處理單元

20‧‧‧電流量測單元

30‧‧‧電壓量測單元

40‧‧‧類比數位轉換單元

50‧‧‧時鐘單元

60‧‧‧功耗指示燈

70‧‧‧記憶體單元

80‧‧‧按鍵輸入單元

90‧‧‧繼電器輸出單元

100‧‧‧顯示單元

110‧‧‧通訊單元

120‧‧‧溫度偵測單元

130‧‧‧電源供應單元

140‧‧‧電熱水器

150‧‧‧遠端監控中心

160‧‧‧雲端資料庫

170‧‧‧電燈

200‧‧‧傳統斷路器

第一圖係本發明一種用電安全偵測器的方塊示意圖。

第二圖係本發明用電安全偵測器立體示意圖。

第三圖係本發明用電安全偵測器配置方式的立體示意圖。

第四圖係本發明用電安全偵測器另一配置方式的立體示意圖。

第五圖係本發明用電安全偵測器使用例的立體示意圖。

第六圖係本發明用電安全偵測器另一使用例的立體示意圖。

請參閱圖式第一圖，第一圖所示，係本發明一種用電安全偵測器1的方塊示意圖。該用電安全偵測器1，包括：一中央處理單元10、一電流量測單元20、一電壓量測單元30、一類比數位轉換單元40、一時鐘單元50、一功耗指示燈60、一記憶體單元70、一按鍵輸入單元80、一繼電器輸出單元90、一顯示單元100、一通訊單元110、一溫度偵測單元120等所組成。該用電安全偵測器1係設置在配電箱內，由電源供應單元130供應其工作電源。該用電安全偵測器1的安裝位置在傳統斷路器下方或是其側邊處。該電流量測單元20採用傳統比流器(CT)的電流偵測技術，透過類比數位轉換單元40，對所經過之電流進行量測，並將數據送入中央處理單元10作進一步之演算。該電壓量測單元30的一端連接傳統斷路器，另一端連接該電壓迴路的接地端，透過類比數位轉換單元40，對該迴路的電壓進行電壓量測，並將數據送入中央處理單元10作進一步之演算。該中央處理單元10係將所輸入的電 流、電壓資訊，藉由預定之程式進行演算，並輸出控制指令。因此該用電安全偵測器1除了可以隨時監控電流、電壓之數值大小，隨時提供使用者作為用電量之參考，並可經中央處理單元10演算其瓦特小時(WH)、功率…等資訊，同時進行電力品質之分析，提供作為電能管理之數據基礎，藉以提升傳統斷路器智慧化的能力。而當所監控之電流超過額定電流時，則立即產生警報，藉以保護迴路之安全。該時鐘單元50與中央處理單元10連接，使其具備中心對時之功能，配合中央處理單元10可作為定時器使用。當使用者輸入指令後，由中央處理單元10發出訊號，可單一或循環設定電源開、關之時間，藉由該用電安全偵測器1與所欲控制之設備的連接，即可對該等設備進行時間之斷、開控制，並進行更進一步之應用。例如將本發明之用電安全偵測器1與灑水器、噴泉、廊燈等迴路系統連接，即可控制該等設備開、關之時間，避免電能之浪費。該功耗指示燈60與中央處理單元10連接，當輸入之電流經電流量測單元20，並經中央處理單元10預定程式之演算之後，將指示訊號送至功耗指示燈60，由其顯示出目前的耗電狀態。該功耗指示燈60可以利用不同顏色的亮燈與閃爍，代表目前的耗電流狀態，讓使用者可以一目暸然。例如以紅燈恆亮代表目前該迴路發生警報，紅燈閃爍代表目前該迴路之耗電流為額定值90%的狀態，黃燈恆亮代表目前該迴路之耗電流為額定值70%的狀態，黃燈閃爍代表目前該迴路之耗電流為額定值50%的狀態，綠燈恆亮代表目前該迴路之耗電流為額定值30%的狀態，綠燈閃爍代表目前該迴路之耗電流為額定值10%以下的狀態，餘此類推。使用者打開配電箱依據功耗指示燈60之亮燈顏色與狀態，即可馬上得知近端每一個迴路的用電狀態。該記憶體單元70與中央處理單元10連接，提供該用電安 全偵測器1儲存資料之空間，其可為一快閃記憶體，亦或其他型式之記憶體。該按鍵輸入單元80與中央處理單元10連接，提供使用者輸入資訊進入用電安全偵測器1之介面。該繼電器輸出單元90與中央處理單元10連接，提供用電安全偵測器1與相對應電氣設備迴路連接之介面，以控制該電氣設備。該顯示單元100與中央處理單元10連接，作為相關資訊之播出顯示，提供使用者對相關資訊之即時了解。該顯示單元100可為液晶顯示器，或其他類似之顯示設備。該通訊單元110與中央處理單元10連接，其係作為用電安全偵測器1與外界或遠端控制中心之資訊連繫介面。該通訊單元110可以為電腦連線之介面，無線網路連線之介面，或其他類似之連線方式，本實施例係以通訊單元110加以舉例說明，惟並非用於限制本發明。該溫度偵測單元120與測溫元件連接(圖未示)，提供該迴路電線電纜之表面溫度量測，並將數據送入中央處理單元10作進一步之演算，而當所監控之溫度超過設定溫度時，則立即產生警報，藉以保護迴路之安全。

請參閱圖式第二圖，係本發明用電安全偵測器1立體示意圖。該用電安全偵測器1之正面為顯示單元100，該顯示單元100可為液晶顯示器、或其他類似之顯示裝置，其可作為用電迴路之資訊顯示，本實施例係作為舉例說明，惟並非用以限制本發明。顯示單元100之上方預定位置處，設有複數迴路接地輸入接腳端子2，藉以連接該用電迴路之接地端。顯示單元100之下方設有複數按鍵3，作為輸入控制之用。該複數按鍵3的下方預定位置處，設有功耗指示燈60，用以顯示即時的迴路耗電狀況。相對正面顯示單元100之下方預定位置處，設有複數工作電源輸入接腳端子4，藉由連接線路用以連接工作電源輸入接線端。再往下之預定位置處，設有複數 通訊輸出接腳端子7，作為通訊單元110之連接埠，藉由連接線路用以連接欲通訊之設備通訊端口。使用時，以輸入接線兩端分別連接該用電安全偵測器1的輸入接腳端子5及傳統斷路器200，再以輸出接線兩端分別連接該用電安全偵測器1的輸出接腳端子8及欲監控之電氣設備迴路。該用電安全偵測器1與傳統斷路器200的連接配置方式有兩種，第一種方式為上下連接，請參閱圖式第三圖所示，傳統斷路器200安置於用電安全偵測器1的上方，以接線分別連接該用電安全偵測器1的輸入接腳端子5及傳統斷路器200，當然亦可以不使用接線，而以扣接、搭接、或其他類似之方式連接傳統斷路器200和用電安全偵測器1，再以輸出接線兩端分別連接該用電安全偵測器1的輸出接腳端子8及所欲監控之電氣設備迴路。第二種方式為左右連接，請參閱圖式第四圖所示，傳統斷路器200平行安置於用電安全偵測器1的左或右側邊，以接線分別連接該用電安全偵測器1的第二輸入接腳端子6和傳統斷路器200，再以輸出接線兩端分別連接該用電安全偵測器1的輸出接腳端子8及所欲監控之電氣設備迴路。流入之電流與電壓經電流量測單元20及電壓量測單元30之檢測，將檢測資訊經類比數位轉換單元40轉換後，送入中央處理單元10演算，對該迴路進行即時之監控。

請同時參閱圖式第一、五圖，第五圖，係本發明用電安全偵測器1使用例的立體示意圖。將該用電安全偵測器1連接欲監控設備迴路的傳統斷路器，對該設備進行用電監控，本實施例係以家庭的電熱水器140迴路舉例說明，惟並非用於限制本發明。由市電送進電熱水器140迴路的傳統斷路器之電流與電壓，經用電安全偵測器1的電流量測單元20、電壓量測單元30的量測之後，將其資訊經由類比數位轉換單元40轉換之後，將數據送入 中央處理單元10作進一步之演算，計算出迴路即時的耗電量瓦特小時(WH)、功率…等資訊，並進行電力品質之分析，同時將所監控之即時電流、電壓、瓦特小時、功率…等相關資訊，經由顯示單元100上呈現，提供使用者參考。同時中央處理單元10亦將指示訊號送至功耗指示燈60，由其亮燈顏色與狀態顯示出目前的耗電狀態，讓使用者可以一目暸然。而當所監控之電流超過額定電流時，或是由溫度偵測單元120所偵測到的電纜線溫度超過設定溫度時，則立即切斷迴路，以保護迴路之安全。該中央處理單元10藉由通訊單元110以有線或無線網路連線之方式，將電熱水器140迴路之相關用電即時資訊，傳遞至遠端監控中心150，或雲端資料庫160，以便作進一步之後續處理。而使用者亦可透過遠端監控中心150輸入指令，傳送至該用電安全偵測器1，執行遠端之操控。當中央處理單元10接受指令之後，配合時鐘單元50，由中央處理單元10發出訊號，即可定時單一或循環設定電熱水器140迴路電源的開、關，或其開、關時間的長、短。因此藉由該用電安全偵測器1與欲監控設備的迴路之連接，即可對該等設備進行時間之斷、開控制，或作更進一步之應用。請同時參閱圖式第一、六圖，第六圖，係本發明用電安全偵測器1另一使用例的立體示意圖。將該用電安全偵測器1連接欲監控之居家或商店照明迴路的傳統斷路器，進行用電監控，本實施例係以電燈170迴路舉例說明，惟並非用於限制本發明。由市電送進電燈170迴路之電流與電壓，經電流量測單元20、電壓量測單元30的量測之後，將其資訊經由類比數位轉換單元40轉換之後，將數據送入中央處理單元10作進一步之演算，計算出迴路即時的耗電量瓦特小時(WH)、功率…等資訊，並進行電力品質之分析，同時將所監控之即時電流、電壓、瓦特小時、功率…等相關 資訊，經由顯示單元100上呈現，提供使用者參考。同時中央處理單元10亦將指示訊號送至功耗指示燈60，由其亮燈顏色與狀態顯示出目前的耗電狀態，讓使用者打開配電箱即可一目暸然。而當所監控之電流超過額定電流時，或是由溫度偵測單元120所偵測到的電纜線溫度超過設定溫度時，立即切斷迴路，以保護迴路之安全。該中央處理單元10藉由通訊單元110，以有線或無線網路連線之方式，將家庭或商店電燈170迴路之相關用電即時資訊，傳遞至遠端監控中心150，或雲端資料庫160，以便作進一步之後續處理。而使用者亦可透過遠端監控中心150輸入指令，傳送至該用電安全偵測器1，執行遠端操控。當中央處理單元10接受指令之後，配合時鐘單元50，由中央處理單元10發出訊號，即可定時單一或循環設定電燈170迴路電源的開、關，或其開、關時間的長、短。因此藉由該用電安全偵測器1與欲監控的電燈170迴路之連接，即可於遠端對該電燈170進行時間之斷、開控制，或設定其開、關時間的長、短，避免電能之浪費。例如傳統連鎖商店於夜間結束營業後，即可由遠端監控中心150藉由該用電安全偵測器1對電燈170進行統一之斷電控制，即使任一連鎖分店的工作人員於下班離開，忘記關閉電燈170時亦不受影響。而於每日各連鎖分店預定開門營業時間之前，由遠端監控中心150藉由該用電安全偵測器1對電燈170進行通電控制，進行預先照明操作，以維持店面之舒適度。

綜上所述，本發明用電安全偵測器1，藉由電流、電壓量測單元、類比數位轉換單元、中央處理單元、顯示單元、功耗指示燈等之設置，可對迴路電流進行即時之監控，除了能提升用電迴路之安全，亦能讓使用者獲得迴路用電之即時資訊，合於產業上之利用性。而其更可進一步 的進行電力品質分析，輸出迴路電流的相關資訊，提供電能管理之數據基礎，藉以提升傳統斷路器智慧化的能力，其較習知技術顯然更具有功效之增進，具有進步性。另本發明申請前並未見於刊物，其新穎性亦毋庸置疑。本發明合於專利法之規定，爰依法提出發明專利之申請，祈請惠予審查並賜予專利，實感德便。

1‧‧‧用電安全偵測器

10‧‧‧中央處理單元

20‧‧‧電流量測單元

30‧‧‧電壓量測單元

40‧‧‧類比數位轉換單元

50‧‧‧時鐘單元

60‧‧‧功耗指示燈

70‧‧‧記憶體單元

80‧‧‧按鍵輸入單元

90‧‧‧繼電器輸出單元

100‧‧‧顯示單元

110‧‧‧通訊單元

120‧‧‧溫度偵測單元

130‧‧‧電源供應單元

Claims (10)

1. 一種用電安全偵測器，包括：中央處理單元、電流量測單元、電壓量測單元、類比數位轉換單元、時鐘單元、功耗指示燈、記憶體單元、按鍵輸入單元、繼電器輸出單元、顯示單元、溫度偵測單元、通訊單元；其特徵為：該中央處理單元，對輸入的電流、電壓資訊藉由預定之程式進行演算，並輸出控制指令；該電流量測單元，其一端連接斷路器，另一端連接該類比數位轉換單元，對所經過之電流進行量測；該電壓量測單元，其一端連接斷路器，另一端連接該類比數位轉換單元，對所經過之電壓進行電壓量測；該類比數位轉換單元，與該中央處理單元連接，對輸入之訊號作一轉換，並將轉換後之數據送入中央處理單元；該時鐘單元，與該中央處理單元連接，使其具備中心對時之功能，配合該中央處理單元可作為定時器使用；該功耗指示燈，與該中央處理單元連接，藉以顯示出目前的耗電狀態；該記憶體單元，與該中央處理單元連接，提供儲存資料之空間；該按鍵輸入單元，與該中央處理單元連接，提供輸入資訊之介面；該繼電器輸出單元，與該中央處理單元連接，提供相對應電氣設備迴路連接之介面；該顯示單元，與該中央處理單元連接，提供相關資訊之顯示；該通訊單元，與該中央處理單元連接，係作為與外界或遠端控制中心 之資訊連繫介面；該溫度偵測單元，與該中央處理單元連接，提供相對應迴路電纜線溫度量測之介面；藉由前述各單元裝置之組合，可對迴路電流電壓進行即時之監控，同時進行電力品質分析，輸出迴路電流電壓的相關資訊，提供電能管理之數據基礎，藉以提升傳統斷路器智慧化的能力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該監控迴路之電流超過額定電流時，立即切斷，藉以保護迴路之安全。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該監控迴路之電纜線溫度超過設定溫度時，立即切斷，藉以保護迴路之安全。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該時鐘單元配合中央處理單元可作為定時器使用，可單一或循環設定迴路電源開、關之時間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該功耗指示燈係利用不同亮燈的顏色與狀態，以顯示迴路目前的耗電流狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該記憶體單元可為一快閃記憶體，或其他型式之記憶體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該顯示單元可為液晶顯示器或其他之顯示裝置，以顯示用電迴路之資訊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該顯示單元之下方設有複數按鍵，作為輸入控制之用。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該用電安全偵測器與傳統斷路器的連接配置方式可以為上下連接、左右連接、或其他連接方 式。
10. 如申請專利範圍第1項所述之用電安全偵測器，其中，該中央處理單元藉由通訊單元，將迴路之相關用電即時資訊，傳遞至遠端監控中心，或雲端資料庫。