TWI538332B - Surge current detection switch - Google Patents

Description

突波電流檢測開關

本發明是有關於一種開關，特別是指一種具有突波檢測功能的突波電流檢測開關。

隨著生活水平的提高與科技產品的普及，人們所用的電器越來越多，例如電視機、冷氣機、冰箱、洗衣機、微波爐、電磁爐、除溼機、電暖器等家用電器越來越普遍。已知一般電器在通電瞬間會產生大電流，亦即為突波。一般來說，突波對電力線及供電設備是有害的，它容易造成供電設備的損壞及線路老化，所以要儘量設法避免或減小。而且許多開關或插座常使用繼電器作為電氣開關，這種突波對繼電器的傷害尤其明顯。

然而，目前市面上的開關或插座都沒有主動針對突波進行檢測的功能，無法檢知用電設備是否有過度的突波產生，這將對室內的用電安全帶來隱憂。另一方面，若專門安裝一個突波保護裝置，不僅成本高昂，還難於尋找到合適的安裝位置。因此，如何改善現有的開關或插座，以防止突波造成的損害，實為一重要課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有突波檢測功能，可提高使用安全性的突波電流檢測開關。

於是，本發明突波電流檢測開關，包含：一包括一電源輸出端口的基座、一電能檢測模組、一突波檢測模組，及一中央控制模組。該電能檢測模組設置於該基座，可檢測該電源輸出端口的電流而得到一檢測電流，並轉換成對應的電壓訊號。該突波檢測模組設置於該基座並電連接該電能檢測模組，該突波檢測模組包括一電壓放大輸出單元，以及一電連接該電壓放大輸出單元且儲存有一比較閥值的比較單元，該電壓放大輸出單元將該檢測電流轉換成的該電壓訊號放大而輸出一檢測值，該比較單元將該檢測值與該比較閥值比較並輸出一比較結果。該中央控制模組設置於該基座，並電連接該電能檢測模組及該突波檢測模組，該中央控制模組接收該突波檢測模組的該比較結果，並依據該比較結果控制該電源輸出端口的開關狀態。

本發明之功效：藉由該電能檢測模組與該突波檢測模組配合，具有突波檢測功能，而該中央控制模組可依據檢測比對結果控制該電源輸出端口的開關狀態，可於偵測到突波時控制該電源輸出端口斷電，進而可提高使用安全性。

1‧‧‧基座

11‧‧‧前表面

12‧‧‧電源輸入端口

13‧‧‧電源輸出端口

2‧‧‧電源管理模組

3‧‧‧電能檢測模組

31‧‧‧電壓感測器

32‧‧‧電流感測器

33‧‧‧檢測晶片

4‧‧‧突波檢測模組

41‧‧‧比較單元

42‧‧‧電壓放大輸出單元

5‧‧‧中央控制模組

6‧‧‧開關控制模組

7‧‧‧無線通訊模組

8‧‧‧按鍵模組

81‧‧‧按鍵

9‧‧‧監控裝置

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明突波電流檢測開關的一實施例的前視立 體圖；圖2是該實施例的一後視立體圖；圖3是該實施例之部分元件的功能方塊圖；及圖4是該實施例的電路設計示意圖。

參閱圖1~4，本發明突波電流檢測開關之一實施例包含：一基座1、一電源管理模組2、一電能檢測模組3、一突波檢測模組4、一中央控制模組5、一開關控制模組6、一無線通訊模組7，以及一按鍵模組8。

該基座1為中空殼體結構，且該基座1包括一朝前並可供該按鍵模組8設置的前表面11，以及位於後側的一電源輸入端口12與一電源輸出端口13。該電源輸入端口12可接收自外部輸入之電源，並傳送給該電源輸出端口13，以提供電源給一圖未示之負載。

該電源管理模組2設置於該基座1內部，並電連接該電源輸入端口12以及該中央控制模組5。當自外部輸入之電源為交流電源時，該電源管理模組2可將該交流電源轉換成直流電源，並提供該直流電源給該電能檢測模組3、該突波檢測模組4、該中央控制模組5、該開關控制模組6，及該無線通訊模組7使用。

該電能檢測模組3設置於該基座1內部，並包括一用於檢測該電源輸出端口13的電壓的電壓感測器31、一用於檢測該電源輸出端口13的電流而得到一檢測電流的電流感測器32，以及一電連接該電壓感測器31與該電流 感測器32的檢測晶片33。該電壓感測器31與該電流感測器32都串接在該電源輸入端口12與該電源輸出端口13的連接導線上，並分別將檢測得到的電壓數據與電流數據傳送到該檢測晶片33。該檢測晶片33依據該電壓感測器31與該電流感測器32的檢測結果計算得到該電源輸出端口13的電能數據，並將該電能數據傳送給該中央控制模組5。本實施例所述的電能數據主要是依據電壓感測器31、電流感測器32獲取的資訊所計算得到的電能、電功率等參數。

該突波檢測模組4設置於該基座1內部並電連 接該電流感測器32。該突波檢測模組4包括一比較單元41，及一電連接該比較單元41與該電流感測器32的電壓放大輸出單元42。由於該電流感測器32會先將檢測得到的該檢測電流轉換成對應的電壓訊號，該電壓放大輸出單元42再把該檢測電流轉換成的該電壓訊號進行一定比例的放大，並輸出放大後的一檢測值提供給該比較單元41。藉由該電壓放大輸出單元42放大訊號後再輸出進行比較，可得到更精確的比對結果。

該比較單元41預設一比較閥值，該電壓放大輸 出單元42輸出的該檢測值與這個預設的比較閥值進行比較，若該檢測值大於該閥值，則該比較單元41輸出高電壓準位(level)值；若該檢測值小於該閥值，則其會輸出低電壓準位值。該比較單元41輸出端電連接於該中央控制模組5，可以把一比較結果(亦即前述高電壓準位值或低電壓準位 值)傳送給該中央控制模組5。

該中央控制模組5是一個微控制器(MCU)，設 置於該基座1內部，並電連接該電能檢測模組3及該突波檢測模組4。該中央控制模組5接收該突波檢測模組4的該比較結果，並依據該比較結果且透過該開關控制模組6而控制該電源輸出端口13的開關狀態。所述開關狀態是指控制該電源輸出端口13通電或斷電，從而控制該電源輸出端口13是否提供電源給該負載。

本實施例之開關控制模組6是一繼電器。該開 關控制模組6電連接該電源輸出端口13與該中央控制模組5，並能受該中央控制模組5控制以執行相應的電路開關動作。

該無線通訊模組7電連接該中央控制模組5，並 可將該電能檢測模組3的檢測結果與該突波檢測模組4的該比較結果以無線通訊方式傳輸出去。具體來說，該無線通訊模組7是利用射頻(RF)通訊，可以與一監控裝置9無線訊號連接，因此該無線通訊模組7可將本發明的各項檢測結果傳送給該監控裝置9。該監控裝置9例如手機或電腦，用戶可透過該監控裝置9隨時監控本發明該開關之電壓、電流、電能、電功率等資訊，以及監控突波檢測結果與開關狀態。

該按鍵模組8包括至少一自該基座1的前表面 11朝前突出的按鍵81，該按鍵模組8可被按壓或利用感應方式控制該電源輸出端口13的開關狀態，也可以藉由該按 鍵模組8控制該無線通訊模組7之啟閉，使該無線通訊模組7開啟後能與該監控裝置9進行無線訊號傳送。此外，本發明也可以設置數個LED燈(圖未示)，可用於顯示本發明偵測突波之結果，例如當偵測到突波時可顯示紅燈，在一般狀態下則不發光。此外，LED燈也可以於該無線通訊模組7開啟無線通訊功能時發光，以作為指示功能。

本發明通電使用時，該電源輸入端口12與該電 源輸出端口13可透過該開關控制模組6導通，以將電源供應給負載使用。該電能檢測模組3可持續偵測該電源輸出端口13的電流而得到該檢測電流並轉換成電壓訊號，該突波檢測模組4進而將該電壓訊號放大並輸出該檢測值，再將該檢測值與該比較閥值進行比較。該比較閥值之設定，實際上是以本發明該開關所能承受的突波大小而定。當該檢測值大於或等於該比較閥值時，表示有突波產生，該中央控制模組5就控制該開關控制模組6斷路，使該電源輸出端口13與電路間斷開連接關係而斷電，如此亦能停止供電給該負載，因此可避免過大的突波電流造成該開關控制模組6、其他元件以及該負載之傷害。

當該檢測值小於該比較閥值時，表示工作電流 正常，且沒有過大突波產生，該中央控制模組5控制該開關控制模組6導通，使該電源輸出端口13通電，以持續提供電源給該負載。所述使該電源輸出端口13通電，主要是指本發明於開啟而通電使用後，若偵測到該檢測值小於該比較閥值時，則可以繼續正常供電，此時不需進行任何開 關控制，使該電源輸出端口13繼續維持通電狀態即可，並能持續供電給該負載。舉例來說，本發明可檢測的突波大小之閥值可為10安培(A)~500安培中的任一數值。

本發明該開關可以與延長線插座整合在一起， 也可以設置在建築物壁面上作為開關使用，以藉由本發明之突波偵測功能及自動控制開關啟閉的功能，達到保護開關與負載之效果。

綜上所述，藉由該電能檢測模組3與該突波檢 測模組4配合，具有突波檢測功能，而該中央控制模組5則可依據檢測比對結果控制該電源輸出端口13的開關狀態。將本發明此種帶有突波檢測功能的智慧型開關用於電器控制中，不僅可以保護開關，還可以讓用戶知道所用電器的電源品質，並於檢測到有害的突波時可以主動關閉輸出電源，從而確保用電安全。而且更一步地，該無線通訊模組7可將本發明的各項用電資訊與檢測結果隨時無線傳送給用戶，使用戶能隨時掌握開關狀態與家中電器用電狀況，可實現遠端監控之便利、優質的高品質生活。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

12‧‧‧電源輸入端口

13‧‧‧電源輸出端口

2‧‧‧電源管理模組

3‧‧‧電能檢測模組

31‧‧‧電壓感測器

32‧‧‧電流感測器

33‧‧‧檢測晶片

4‧‧‧突波檢測模組

41‧‧‧比較單元

42‧‧‧電壓放大輸出單元

5‧‧‧中央控制模組

6‧‧‧開關控制模組

7‧‧‧無線通訊模組

8‧‧‧按鍵模組

81‧‧‧按鍵

9‧‧‧監控裝置

Claims (6)

1. 一種突波電流檢測開關，包含：一基座，包括一電源輸出端口；一電能檢測模組，設置於該基座，可檢測該電源輸出端口的電流而得到一檢測電流並轉換成對應的電壓訊號；一突波檢測模組，設置於該基座並電連接該電能檢測模組，該突波檢測模組包括一電壓放大輸出單元，以及一電連接該電壓放大輸出單元且儲存有一比較閥值的比較單元，該電壓放大輸出單元將該檢測電流轉換成的該電壓訊號放大而輸出一檢測值，該比較單元將該檢測值與該比較閥值比較並輸出一比較結果；及一中央控制模組，設置於該基座，並電連接該電能檢測模組及該突波檢測模組，該中央控制模組接收該突波檢測模組的該比較結果，並依據該比較結果控制該電源輸出端口的開關狀態；其中，該電能檢測模組包括一用於檢測該電源輸出端口的電壓的電壓感測器、一用於檢測該電源輸出端口的電流的電流感測器，以及一電連接該電壓感測器與該電流感測器的檢測晶片，該檢測晶片依據該電壓感測器與該電流感測器的檢測結果計算得到該電源輸出端口的電能數據，並將該電能數據傳送給該中央控制模組。
2. 如請求項1所述的突波電流檢測開關，還包含一電連接該電源輸出端口與該中央控制模組，並能受該中央控制 模組控制以執行相應動作的開關控制模組，當該檢測值大於或等於該比較閥值時，該中央控制模組控制該開關控制模組斷路，使該電源輸出端口斷電。
3. 如請求項2所述的突波電流檢測開關，其中，當該檢測值小於該比較閥值時，該中央控制模組控制該開關控制模組導通，使該電源輸出端口通電。
4. 如請求項2或3所述的突波電流檢測開關，其中，該開關控制模組是一繼電器。
5. 如請求項1所述的突波電流檢測開關，還包含一可將外部輸入之交流電源轉換成直流電源，並提供該直流電源給該電能檢測模組、該突波檢測模組及該中央控制模組使用的電源管理模組。
6. 如請求項1所述的突波電流檢測開關，還包含一電連接該中央控制模組，並可將該電能檢測模組的檢測結果與該比較結果以無線通訊方式傳輸出去的無線通訊模組。