TWI599782B - 室內配電線品質檢測裝置 - Google Patents

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Description

室內配電線品質檢測裝置
本發明是有關於一種檢測裝置，且特別是有關於一種室內配電線品質檢測裝置。
一般來說，建築物的使用壽命通常可長達數十年。由於室內配電線長期埋設在建築物內部(例如牆壁內)，室內配電線可能會因建築物的因素(例如長期受潮)或是電力使用因素而有老化的情形發生，然而一般的使用者無法從建築物的外觀而清楚得知室內配電線是否已經老化。在室內配電線已老化的情況之下，一旦室內配電線的電力負荷過高，極容易產生電線走火而發生火災。除此之外，當室內配電線舖設完成之後，使用者也無法得知室內配電線是否舖設妥當，例如是否有零線接地不良或是火線被接地等等的問題。上述種種情況都會讓建築物的使用者對室內配電線的品質及狀態有所疑慮，因此，如何可檢測出室內配電線的品質及狀態乃是本領域的重要課題。
有鑑於此，本發明提供一種室內配電線品質檢測裝置，可用來檢測建築物的室內配電線的電線品質及目前狀態。
本發明的室內配電線品質檢測裝置包括電源輸入模組、開關電路、負載電路以及檢測模組。電源輸入模組用以經由室內配電線接收由市電系統所提供的交流電源。開關電路耦接在電源輸入模組的第一端與負載電路的第一端之間，用以自電源輸入模組接收交流電源，且受控於開關信號以傳送交流電源至負載電路。檢測模組耦接在電源輸入模組與負載電路的第二端之間，且產生開關信號以控制開關電路的啟閉。檢測模組於開關電路導通時檢測負載電路的電壓值及流經負載電路的電流值，以分別做為第一電壓值及第一電流值。檢測模組於開關電路關斷時檢測交流電源的電壓值以做為第二電壓值。檢測模組根據第一電壓值、第一電流值以及第二電壓值而取得室內配電線的量測電阻值，並根據量測電阻值來判斷室內配電線的品質。
在本發明的一實施例中，上述的檢測模組包括量測電路以及處理電路。量測電路用以量測並取得第一電壓值、第一電流值以及第二電壓值。處理電路耦接量測電路以接收第一電壓值、第一電流值以及第二電壓值，且產生開關信號以控制開關電路的啟閉。處理電路根據第一電壓值、第一電流值以及第二電壓值計算室內配電線的量測電阻值，並根據量測電阻值來判斷室內配電線的品質。
在本發明的一實施例中，上述的處理電路將量測電阻值與參考電阻值進行比較。當量測電阻值大於參考電阻值時，處理電路判斷室內配電線的品質為不良。
在本發明的一實施例中，當量測電阻值小於參考電阻值時，處理電路判斷室內配電線的品質為良好。
在本發明的一實施例中，上述的電源輸入模組包括火線端、零線端以及地線端。量測電路更用以量測零線端的電壓值以及地線端的電壓值，以分別做為零線電壓值以及地線電壓值。處理電路對零線電壓值與地線電壓值進行比較。若零線電壓值不等於地線電壓值，則處理電路判斷室內配電線的零線為接地不良。
在本發明的一實施例中，若零線電壓值等於地線電壓值，則處理電路判斷室內配電線的零線為接地良好。
在本發明的一實施例中，上述的量測電路更用以量測火線端的電壓值以及地線端的電壓值，以分別做為火線電壓值以及地線電壓值。處理電路對火線電壓值與地線電壓值進行比較。若火線電壓值等於地線電壓值，則處理電路判斷室內配電線的火線與零線為彼此錯誤配置。
在本發明的一實施例中，上述的室內配電線品質檢測裝置更包括電源轉換電路。電源轉換電路耦接電源輸入模組以接收交流電源，且對交流電源進行轉換以產生直流電源，以對檢測模組供電。
在本發明的一實施例中，上述的室內配電線品質檢測裝置更包括顯示器。顯示器耦接該檢測模組。檢測模組將第一電壓值、第一電流值、第二電壓值、量測電阻值與室內配電線的品質至少其中之一顯示在顯示器上。
在本發明的一實施例中，上述的室內配電線品質檢測裝置更包括通信模組。通信模組耦接檢測模組。檢測模組透過通信模組將第一電壓值、第一電流值、第二電壓值、量測電阻值與室內配電線的品質至少其中之一傳送至外部電子裝置。
基於上述，本發明實施例所提出的室內配電線品質檢測裝置可檢測出室內配電線的電線品質及目前狀態。如此一來，使用者不僅可清楚得知室內配電線是否已有老化的現象，以做為是否更換室內配電線的參考依據，還可清楚得知室內配電線是否舖設妥當。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件，係代表相同或類似部件。
以下請參照圖1，圖1是依照本發明一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置100的應用示意圖。室內配電線品質檢測裝置100可插接至插座910，以接收來自市電系統PG的交流電源P_AC，並據以檢測出配置在斷路器(Circuit Breaker) 930與插座910之間的室內配電線950的品質及目前狀態，其中室內配電線950可包括火線(Live Wire) 950L、零線(Neutral wire) 950N及地線(Earth Wire，未繪示)。另外，斷路器930用以做為市電系統PG與室內配電線950之間的電源開關。斷路器930可在室內配電線950發生短路或是電力超載時跳脫，以中斷市電系統PG與室內配電線950間的電流路徑，從而確保用電上的安全性。
以下請同時參照圖1及圖2，圖2是依照本發明一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置100的電路方塊示意圖。室內配電線品質檢測裝置100可包括電源輸入模組110、開關電路120、負載電路130以及檢測模組140。電源輸入模組110可插接至插座910，以接收由市電系統PG所提供的交流電源P_AC。電源輸入模組110可將交流電源P_AC傳送至開關電路120。在本發明的一實施例中，電源輸入模組110可以是室內配電線品質檢測裝置100的插頭，但本發明不限於此，其中上述的插頭可為任何規格的插頭，以便與相應規格的插座910插接。
開關電路120耦接在電源輸入模組110的第一端(例如火線端或是零線端)與負載電路130的第一端之間。開關電路120可自電源輸入模組110接收交流電源P_AC，且受控於開關信號CS以傳送交流電源P_AC至負載電路130。在本發明的一實施例中，開關電路120可為各種類型的繼電器，例如電磁式繼電器(Electromagnetic Relay, EMR)或是固態繼電器(Solid state Relay, SSR)，但不限於此。另外，在本發明的一實施例中，負載電路130可為電阻器，但本發明不限於此。
檢測模組140耦接在電源輸入模組110與負載電路130的第二端之間。檢測模組140可產生開關信號CS以控制開關電路120的啟閉。
當開關電路120被導通時，市電系統PG、斷路器930、室內配電線950、電源輸入模組110、開關電路120、負載電路130與檢測模組140將形成一封閉迴路而有交流電流流通。一般來說，由於市電系統PG與斷路器930之間的市電配電線的線徑較大，阻抗極低，故上述的交流電流流經此市電配電線而產生的壓降可忽略不計。而上述的交流電流在流經室內配電線950時將產生壓降，且上述的交流電流在流經室內配電線品質檢測裝置100時，將在負載電路130產生壓降。另一方面，當開關電路120被斷開時，室內配電線950上將不會有交流電流流過。此時，電源輸入模組110所接收到的交流電壓即為交流電源P_AC的交流電壓。
因此，檢測模組140可於開關電路120導通時檢測負載電路130的電壓值及流經負載電路130的電流值，以分別做為第一電壓值V1及第一電流值I1。除此之外，檢測模組140可於開關電路120關斷時檢測出交流電源P_AC的電壓值以做為第二電壓值V2。檢測模組140可根據第一電壓值V1以及第二電壓值V2而取得室內配電線950的電壓值，並可根據室內配電線950的電壓值以及第一電流值I1而得到室內配電線950的量測電阻值Rm，其中量測電阻值Rm即為火線950L的電阻值與零線950N的電阻值之和，如下列式(1)所示。接著，檢測模組140便可根據量測電阻值Rm的大小來判斷室內配電線950的品質，稍後會進行詳細說明。
式(1)
附帶一提的是，為了降低雜訊對量測電阻值Rm的影響，以便檢測出較精確的量測電阻值Rm，第一電壓值V1及第一電流值I1可分別為開關電路120導通的一段時間區間內，所檢測到的負載電路130的平均電壓值及平均電流值；而第二電壓值V2可為開關電路120關斷的一段時間區間內，所檢測到的交流電源P_AC的平均電壓值。其中上述的時間區間的長短，可依實際應用或設計需求而自行設定。
以下請同時參照圖1~圖3，圖3是依照本發明一實施例所繪示的檢測模組140的電路方塊示意圖。檢測模組140可包括量測電路341以及處理電路342。量測電路341耦接到電源輸入模組110以及負載電路130。量測電路341用以量測並取得第一電壓值V1、第一電流值I1以及第二電壓值V2。處理電路342耦接量測電路341以接收第一電壓值V1、第一電流值I1以及第二電壓值V2，且產生開關信號CS以控制開關電路120的啟閉。處理電路342可根據第一電壓值V1、第一電流值I1以及第二電壓值V2計算出室內配電線950的量測電阻值Rm，並根據量測電阻值Rm來判斷室內配電線950的品質。
詳言之，處理電路342可將量測電阻值Rm與參考電阻值Rf進行比較。當量測電阻值Rm大於參考電阻值Rf時，表示室內配電線950已老化或有受損，故處理電路342判斷室內配電線950的品質為不良。相對地，當量測電阻值Rm小於參考電阻值Rf時，表示室內配電線950未老化或未受損，處理電路342可判斷室內配電線950的品質為良好。在本發明的一實施例中，參考電阻值Rf可依實際應用或設計需求來決定，例如可依據室內配電線950的長度、線徑或材質來決定。
在本發明的一實施例中，量測電路341可採用現有的電流感測器、電壓感測器或是功率計量器(power meter)來實現，但本發明不限於此。
在本發明的一實施例中，處理電路342可以是硬體、韌體或是儲存在記憶體而由微處理器或是數位信號處理器所載入執行的軟體或機器可執行程式碼。若是採用硬體來實現，則處理電路342可以是由單一整合電路晶片所達成，也可以由多個電路晶片所完成，但本發明並不以此為限制。上述多個電路晶片或單一整合電路晶片可採用特殊功能積體電路(ASIC)或可程式化邏輯閘陣列(FPGA)來實現。而上述記憶體可以是例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體或是快閃記憶體等等。
一般來說，室內配電線950的零線950N通常會耦接地線。因此，在本發明的一實施例中，量測電路341更可用以量測電源輸入模組110的零線端110N的電壓值以及電源輸入模組110的地線端110E的電壓值，以分別做為零線電壓值VN以及地線電壓值VE。處理電路342可對零線電壓值VN與地線電壓值VE進行比較。倘若零線電壓值VN不等於地線電壓值VE，則處理電路342可判斷室內配電線950的零線950N為接地不良。相對地，倘若零線電壓值VN等於地線電壓值VE，則處理電路342可判斷室內配電線950的零線950N為接地良好。因此，室內配電線品質檢測裝置100可用來檢測零線950N是否接地不良。
另外，在舖設室內配電線950時，可能會不小心將火線950L誤當零線950N，而將火線950L耦接地線，從而產生漏電。因此，在本發明的一實施例中，量測電路341更用以量測電源輸入模組110的火線端110L的電壓值以及地線端110E的電壓值，以分別做為火線電壓值VL以及地線電壓值VE。處理電路342可對火線電壓值VL與地線電壓值VE進行比較。倘若火線電壓值VL等於地線電壓值VE，則處理電路342可判斷室內配電線950的火線950L與零線950N為彼此錯誤配置。
有別於上一示範性實施例，圖4是依照本發明另一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置400的電路方塊示意圖。以下請合併參照圖2與圖4，圖4所示的室內配電線品質檢測裝置400同樣可包括電源輸入模組110、開關電路120、負載電路130以及檢測模組140。其中圖4的電源輸入模組110、開關電路120、負載電路130以及檢測模組140分別類似於圖2的電源輸入模組110、開關電路120、負載電路130以及檢測模組140，故可參酌上述的相關說明，在此不再贅述。
相較於圖2的室內配電線品質檢測裝置100，圖4的室內配電線品質檢測裝置400更可包括電源轉換電路450、顯示器460及通信模組470至少其中之一。電源轉換電路450耦接電源輸入模組110以接收交流電源P_AC，且對交流電源P_AC進行轉換以產生直流電源P_DC，以對檢測模組140、顯示器460及通信模組470供電。在本發明的一實施例中，電源轉換電路450可採用現有的交流至直流轉換電路來實現，故在此不再贅述。
顯示器460耦接檢測模組140。檢測模組140可將第一電壓值V1、第一電流值I1、第二電壓值V2、量測電阻值Rm與室內配電線950的品質(例如是否老化)至少其中之一顯示在顯示器450上。除此之外，檢測模組140還可將火線950L與零線950N是否彼此錯誤配置、零線950N是否接地良好等等的狀態顯示在顯示器450上。如此一來，使用者只要透過顯示器450所顯示的資訊，即可對室內配電線950的品質及舖設狀態一目了然。
另外，通信模組470耦接檢測模組140。檢測模組140可透過通信模組470將第一電壓值V1、第一電流值I1、第二電壓值V2、量測電阻值Rm與室內配電線950的品質至少其中之一傳送至外部電子裝置(未繪示)，以供使用者查看。除此之外，檢測模組140還可將火線950L與零線950N是否彼此錯誤配置、零線950N是否接地良好等等的狀態傳送至上述的外部電子裝置。
在本發明的一實施例中，通信模組470可例如是藍牙(blue-tooth)模組、無線保真(Wi-Fi)模組、紫蜂(ZigBee)模組、全球行動系統(global system for mobile communication，GSM)模組、分碼多工存取(code division multiple access，CDMA)模組、寬頻分碼多工存取(wideband CDMA，WCDMA)模組、CDMA-2000模組、分時多工存取(time division multiple access，TDMA)模組、全球微波互通(worldwide interoperability for microwave access，WiMAX)模組、長期演進(long term evolution，LTE)模組、無線區域網路(wireless local area network，WLAN)模組或超寬頻(ultra wideband，UWB)模組等等，但本發明並不限於此。
在本發明的一實施例中，上述的外部行動裝置可例如是智慧型手機或是平板電腦等等，但本發明不限於此。上述的外部行動裝置可安裝室內配電線品質檢測裝置400專用的行動應用程式(APP)。使用者可透過點選此行動應用程式的圖案(icon)以使外部行動裝置執行此行動應用程式，從而使外部行動裝置的螢幕顯示此行動應用程式的使用者介面(user interface，UI)。其中，此行動應用程式的使用者介面可包括室內配電線品質檢測裝置400的狀態顯示區域。室內配電線品質檢測裝置400可將第一電壓值V1、第一電流值I1、第二電壓值V2、量測電阻值Rm與室內配電線950的品質至少其中之一傳送至外部行動裝置。外部行動裝置可將所接收到的室內配電線950的上述資訊顯示在上述的狀態顯示區域。如此一來，使用者只要透過行動應用程式所顯示的資訊，即可對室內配電線950的品質及舖設狀態一目了然。
綜上所述，本發明實施例所提出的室內配電線品質檢測裝置可插接至插座，並以市電系統所提供的交流電源做為檢測用的電力來源，以檢測出室內配電線的電線品質及目前狀態。如此一來，使用者不僅可清楚得知室內配電線是否已有老化的現象，以做為是否更換室內配電線的參考依據，還可清楚得知室內配電線是否舖設妥當。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、400‧‧‧室內配電線品質檢測裝置
110‧‧‧電源輸入模組
110E‧‧‧地線端
110L‧‧‧火線端
110N‧‧‧零線端
120‧‧‧開關電路
130‧‧‧負載電路
140‧‧‧檢測模組
341‧‧‧量測電路
342‧‧‧處理電路
450‧‧‧電源轉換電路
460‧‧‧顯示器
470‧‧‧通信模組
910‧‧‧插座
930‧‧‧斷路器
950‧‧‧室內配電線
950L‧‧‧火線
950N‧‧‧零線
CS‧‧‧開關信號
I1‧‧‧第一電流值
P_AC‧‧‧交流電源
P_DC‧‧‧直流電源
PG‧‧‧市電系統
Rf‧‧‧參考電阻
Rm‧‧‧量測電阻值
V1‧‧‧第一電壓值
V2‧‧‧第二電壓值
VE‧‧‧地線電壓值
VL‧‧‧火線電壓值
VN‧‧‧零線電壓值
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。 圖1是依照本發明一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置的應用示意圖。 圖2是依照本發明一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置的電路方塊示意圖。 圖3是依照本發明一實施例所繪示的檢測模組的電路方塊示意圖。 圖4是依照本發明另一實施例所繪示的室內配電線品質檢測裝置的電路方塊示意圖。
100‧‧‧室內配電線品質檢測裝置
110‧‧‧電源輸入模組
120‧‧‧開關電路
130‧‧‧負載電路
140‧‧‧檢測模組
CS‧‧‧開關信號
I1‧‧‧第一電流值
P_AC‧‧‧交流電源
Rm‧‧‧量測電阻值
V1‧‧‧第一電壓值
V2‧‧‧第二電壓值

Claims (10)

  1. 一種室內配電線品質檢測裝置，包括： 一負載電路； 一電源輸入模組，用以經由一室內配電線接收由一市電系統所提供的一交流電源； 一開關電路，耦接在該電源輸入模組的第一端與該負載電路的第一端之間，用以自該電源輸入模組接收該交流電源，且受控於一開關信號以傳送該交流電源至該負載電路；以及 一檢測模組，耦接在該電源輸入模組與該負載電路的第二端之間，且產生該開關信號以控制該開關電路的啟閉， 其中該檢測模組於該開關電路導通時檢測該負載電路的電壓值及流經該負載電路的電流值，以分別做為一第一電壓值及一第一電流值，且該檢測模組於該開關電路關斷時檢測該交流電源的電壓值以做為一第二電壓值， 其中該檢測模組根據該第一電壓值、該第一電流值以及該第二電壓值而取得該室內配電線的一量測電阻值，並根據該量測電阻值來判斷該室內配電線的品質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的室內配電線品質檢測裝置，其中該檢測模組包括： 一量測電路，用以量測並取得該第一電壓值、該第一電流值以及該第二電壓值；以及 一處理電路，耦接該量測電路以接收該第一電壓值、該第一電流值以及該第二電壓值，且產生該開關信號以控制該開關電路的啟閉， 其中該處理電路根據該第一電壓值、該第一電流值以及該第二電壓值計算該室內配電線的該量測電阻值，並根據該量測電阻值來判斷該室內配電線的品質。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的室內配電線品質檢測裝置，其中該處理電路將該量測電阻值與一參考電阻值進行比較，當該量測電阻值大於該參考電阻值時，該處理電路判斷該室內配電線的品質為不良。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的室內配電線品質檢測裝置，其中當該量測電阻值小於該參考電阻值時，該處理電路判斷該室內配電線的品質為良好。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的室內配電線品質檢測裝置，其中該電源輸入模組包括一火線端、一零線端以及一地線端，其中： 該量測電路更用以量測該零線端的電壓值以及該地線端的電壓值，以分別做為一零線電壓值以及一地線電壓值；以及 該處理電路對該零線電壓值與該地線電壓值進行比較，若該零線電壓值不等於該地線電壓值，該處理電路判斷該室內配電線的一零線為接地不良。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的室內配電線品質檢測裝置，若該零線電壓值等於該地線電壓值，該處理電路判斷該室內配電線的該零線為接地良好。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的室內配電線品質檢測裝置，其中該電源輸入模組包括一火線端、一零線端以及一地線端，其中： 該量測電路更用以量測該火線端的電壓值以及該地線端的電壓值，以分別做為一火線電壓值以及一地線電壓值；以及 該處理電路對該火線電壓值與該地線電壓值進行比較，若該火線電壓值等於該地線電壓值，該處理電路判斷該室內配電線的一火線與一零線為彼此錯誤配置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的室內配電線品質檢測裝置，更包括： 一電源轉換電路，耦接該電源輸入模組以接收該交流電源，且對該交流電源進行轉換以產生一直流電源，以對該檢測模組供電。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的室內配電線品質檢測裝置，更包括： 一顯示器，耦接該檢測模組， 其中該檢測模組將該第一電壓值、該第一電流值、該第二電壓值、該量測電阻值與該室內配電線的品質至少其中之一顯示在該顯示器上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的室內配電線品質檢測裝置，更包括： 一通信模組，耦接該檢測模組， 其中該檢測模組透過該通信模組將該第一電壓值、該第一電流值、該第二電壓值、該量測電阻值與該室內配電線的品質至少其中之一傳送至一外部電子裝置。
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