TWI635674B - 可偵測使用狀態之電源插座 - Google Patents

Abstract

一種電源插座，包含有一插座孔、一光線發射裝置、一光線接收裝置及一控制裝置。該插座孔可提供予插頭使用。該光線發射裝置可用來發射一光線，當該插座孔未被使用時，該光線可通過該插座孔。該光線接收裝置可用來接收該光線發射裝置所發射之該光線。該控制裝置耦接於該光線接收裝置，可用來根據該光線接收裝置接收到的該光線之一強度，判斷該插座孔是否有插頭插入。

Description

可偵測使用狀態之電源插座

本發明係指一種電源插座，尤指一種可偵測其使用狀態之電源插座。

電源插座為家戶常見的產品，用來提供交流市電與電器插頭之間的結合介面。一般來說，電源插座中的交流電為隨時供應的狀態，當電器之插頭接上插座時，可立即提供電力。然而，由於市面上多數電源插座不具備保護功能，若孩童手持金屬物體插入插座時，往往會引發觸電的危險。

傳統上，避免觸電的保護機制係在電源插座內部設置一機械結構（例如一彈片），而電源供應可由彈片的位置來決定。例如，當插頭插入時，會推動插座中的彈片並使彈片位移，進而觸發電源插座以開始提供電力。然而，上述機械結構容易因電器插頭的頻繁插拔而損壞。對使用者而言，將電器插頭插入時會因彈片的存在而感覺到阻力，因而產生不佳的使用者經驗。有鑑於此，實有必要提出另一種有效的觸電保護機制，可用於電源插座之觸電保護。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種可偵測其使用狀態之電源插座，以實現電源插座之觸電保護功能。

本發明揭露一種電源插座，包含有一插座孔、一光線發射裝置、一光線接收裝置及一控制裝置。該插座孔可用來提供予插頭使用。該光線發射裝置可用來發射一光線，當該插座孔未被使用時，該光線可通過該插座孔。該光線接收裝置可用來接收該光線發射裝置所發射之該光線。該控制裝置耦接於該光線接收裝置，可用來根據該光線接收裝置接收到的該光線之一強度，判斷該插座孔是否有插頭插入。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電源插座10之架構示意圖。電源插座10包含有一插座孔100、一光線發射裝置102、一光線接收裝置104及一控制裝置106。插座孔100為電源插座10中用來提供插頭108插入之開孔。光線發射裝置102可用來發射光線，當插座孔100未被使用時（即未有插頭插入時），光線可通過插座孔100；當插座孔100存在插頭108插入時，光線會被插頭108遮蔽。光線接收裝置104可用來接收光線發射裝置102所發射之光線。在一實施例中，光線發射裝置102可以是一紅外線發射裝置，例如一紅外線發光二極體（Light-Emitting Diode，LED），用來發射紅外光；對應地，光線接收裝置104為紅外線接收裝置。需注意的是，以紅外線來進行感測僅為本發明眾多實施方式的一種，插頭之偵測亦可採用可見光或具備其它波長的光線來實現。此外，控制裝置106耦接於光線發射裝置102及光線接收裝置104，可根據光線接收裝置104接收到的光線強度，來判斷插座孔100是否有插頭插入，同時，控制裝置106亦可對應地控制光線發射裝置102發射光線。

在一實施例中，光線接收裝置104可判斷接收到的光線強度，並據以判斷插頭108是否插入插座孔100中。當光線接收裝置104所接收到的光線強度小於一臨界值時，控制裝置106可判斷插座孔100中存在插頭108插入；當光線接收裝置104所接收到的光線強度大於臨界值時，控制裝置106可判斷插座孔100中未有任何插頭插入。在此情形下，由於插頭108可對光線發射裝置102產生的光線進行完整的遮蔽，當光線接收裝置104無法接收到光線或接收到的光線強度小於臨界值時，代表插頭108正位於插座孔100中。另一方面，若一金屬異物（如鐵絲或螺絲起子等）插入插座孔100時，此金屬異物往往無法對光線完整遮蔽，因此，光線接收裝置104仍可接收到較強的光線，使得控制裝置106可判斷插入插座孔100之物體非正確的電器插頭。

在此情形下，控制裝置106可根據光線的偵測，判斷插座孔100是否有插頭插入，或判斷插入插座孔100之物體是否為正確的插頭，並據以控制電力輸出。例如，當控制裝置106判斷插座孔100存在插頭108插入時，電源插座可輸出電力；當控制裝置106判斷插座孔100未有任何插頭插入或判斷插入插座孔100之物體為其它異物時，電源插座之電力輸出功能會關閉，以避免異物插入時造成觸電。

請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一電源插座20之側視剖面圖。如第2圖所示，電源插座20包含有一插座孔200、一光線發射裝置202、一光線接收裝置204及一電路板206。插座孔200、光線發射裝置202及光線接收裝置204之詳細運作方式分別與第1圖中的插座孔100、光線發射裝置102及光線接收裝置104相同，於此不贅述。電路板206可用來承載具有各種功能的電路元件，其包含有用來控制光線發射裝置202及光線接收裝置204運作的控制裝置，用來提供電力至插座孔200之電源供應模組，以及用來控制電源供應與否的開關SW1及SW2。此外，當電源插座20與一上蓋210相結合時，可形成偵測光線的一偵測通道CH。上蓋210可以是一保護蓋，可裝設於電源插座20上並透過卡扣來固定，用來保護電源插座20內部元件不與外界物體接觸，同時保持插座整體美觀。

值得注意的是，在第2圖之實施例中，電源插座20為一雙孔插座。但在其它實施例中，電源插座亦可以是三孔插座或其它類型的插座。只要在插座孔上形成可偵測光線的通道，皆可採用本發明之光線偵測方式來判斷插座孔是否有插頭插入或判斷插入插座孔之物體是否為正確的插頭。

詳細來說，在第2圖中，光線發射裝置202設置於偵測通道CH之一端，光線接收裝置204則設置於偵測通道CH之另一端，而偵測通道CH係通過插座孔200以進行光線偵測。在此情形下，當插座孔200未有任何插頭插入時，光線發射裝置202所發射的光線可通過偵測通道CH而被另一端之光線接收裝置204所接收；當一插頭插入插座孔200時，光線發射裝置202所發射的光線被插頭遮蔽而無法被光線接收裝置204接收。此外，若一異物插入插座孔200時，偵測通道CH往往無法被完整遮蔽，使得光線接收裝置204仍可偵測到部分光線。如此一來，控制裝置可在光線接收裝置204接收到的光線強度大於一臨界值時停止電源插座之供電，此臨界值可預先設定，用來避免金屬異物插入時造成觸電的危險。

電路板206上的電源供應模組耦接於插座孔200，開關SW1及SW2耦接於電源供應模組及控制裝置，因此，當控制裝置判斷插座孔200存在一插頭插入時（即光線接收裝置204接收到的光線強度較小），控制裝置可控制開關SW1及SW2導通使得電源供應模組可輸出電力；當控制裝置判斷插座孔200未有任何插頭插入時（即光線接收裝置204接收到的光線強度較大），控制裝置可控制開關SW1及SW2關閉使得電源供應模組停止輸出電力，從而達到上述觸電保護效果。

請參考第3圖，第3圖為本發明實施例另一電源插座30之側視剖面圖。如第3圖所示，電源插座30包含有一插座孔300、一光線發射裝置302、一光線接收裝置304、一電路板306及一插座蓋板310。其中，插座孔300、光線發射裝置302、光線接收裝置304及電路板306之詳細運作方式分別與第2圖中的插座孔200、光線發射裝置202、光線接收裝置204及電路板206相同，而開關SW1及SW2與偵測通道CH之運作方式及功能亦相同於前述實施例，於此不贅述。電源插座30與電源插座20之差異在於，電源插座30本身具有插座蓋板310，偵測通道CH設置於插座蓋板310內。電源插座30使用時可再加上一上蓋320，以保持整體美觀。

在一實施例中，本發明之光線偵測模組（如紅外線模組）可用於一般電源插座產品上，亦即，使用者可在一般電源插座產品上設置光線發射裝置及光線接收裝置來實現光線偵測，此外，亦可加入控制裝置及相對應的開關以根據光線偵測的結果來進行電力輸出的控制，抑或將上述光線偵測模組結合智慧型電源插座本身的控制功能來決定是否輸出電力。在另一實施例中，亦可將上述光線偵測模組及控制裝置與整合於插座孔及電源供應模組上而形成一完整的零組件，以實現電源插座的光線偵測。

值得注意的是，本發明之主要目的之一在於提供一種可偵測其使用狀態之電源插座，以根據光線的偵測來判斷電源插座是否由電器插頭正常使用或有異物進入插座孔，並據以判斷是否輸出電力，進而實現電源插座之觸電保護功能。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，本發明之光線偵測方法可應用於雙孔或三孔之電源插座，而不限於此。此外，在上述實施例中，一電源插座僅包含一插座孔，但在其它實施例中，一電源插座亦可包含多個插座孔，較佳地，每一插座孔可分別設置一光線發射裝置及一光線接收裝置，以各別控制每一插座孔之電源供應。另外，光線發射裝置及光線接收裝置的設置係用來偵測插座孔上是否為正確的電器插頭或是異物插入，其設置方式及位置亦不限於上述實施例的說明。

舉例來說，請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一電源插座40之側視剖面圖。如第4圖所示，電源插座40包含有一插座孔400、包含有光線發射端402_1及402_2之光線發射裝置、包含有光線接收端404_1及404_2之光線接收裝置、以及一電路板406。當電源插座40與一上蓋410相結合時，可形成偵測光線的偵測通道CH1及CH2。詳細來說，插座孔400包含有孔道H1及H2，分別對應於偵測通道CH1及CH2，亦即，偵測通道CH1係用來偵測通過孔道H1的光線，偵測通道CH2係用來偵測通過孔道H2的光線。

進一步而言，光線發射裝置可設置於孔道H1及H2之間。其中，光線發射端402_1可發射光線至偵測通道CH1，光線接收端404_1則設置於偵測通道CH1之左端，其相對於光線發射裝置之光線發射端402_1，用來接收光線發射端402_1所發射之光線。此外，光線發射端402_2可發射光線至偵測通道CH2，光線接收端404_2則設置於偵測通道CH2之右端，其相對於光線發射裝置之光線發射端402_2，用來接收光線發射端402_2所發射之光線。

在此例中，光線接收裝置之光線接收端404_1及404_2可分別對偵測通道CH1及CH2進行光線接收，控制裝置可取得各自的接收結果。在此情形下，電源供應模組之電源供應方式可設定為，當光線接收端404_1及404_2接收到的光線皆小於臨界值時，才會開啟開關SW1及SW2以提供電力至插座孔400；若僅有光線接收端404_1或404_2其中一者接收到大於臨界值的光線，或兩者同時接收到大於臨界值的光線時，則關閉開關SW1及SW2且不提供電力。一般來說，當電器插頭插入時，會同時進入插座孔400之二個孔道H1及H2，因而在偵測通道CH1及CH2皆會產生完整的光線遮蔽。相反地，若一金屬異物插入插座孔400時，即便是形狀類似於插頭的金屬異物（例如一字螺絲起子），也僅能遮蔽其中一個偵測通道CH1或CH2的光線。因此，透過上述方式，可避免電源插座40將金屬異物誤判為電器插頭，進而實現更有效的觸電保護功能。

值得注意的是，在上述實施例中，係將光線發射裝置之光線發射端402_1及402_2設置於插座孔400之二個孔道H1及H2之間，並對應將光線接收裝置之光線接收端404_1或404_2分別設置於偵測通道CH1或CH2中相對於光線發射裝置之另一端。但在其它實施例中，亦可將光線接收端設置於插座孔之孔道之間，並對應將光線發射端設置於偵測通道之另一端。換句話說，光線發射裝置及光線接收裝置的位置可互相對調，亦屬於本發明之範疇。

請參考第5圖，第5圖為本發明實施例另一電源插座50之側視剖面圖。如第5圖所示，電源插座50包含有一插座孔500、包含有光線發射端502_1及502_2之光線發射裝置、包含有光線接收端504_1及504_2之光線接收裝置、一電路板506、以及一插座蓋板510。其中，插座孔500、光線發射裝置、光線接收裝置及電路板506之詳細運作方式分別與第4圖中的插座孔400、光線發射裝置、光線接收裝置及電路板406相同，而開關SW1及SW2與偵測通道CH1及CH2之運作方式及功能亦相同於前述實施例，於此不贅述。電源插座50與電源插座40之差異在於，電源插座50本身具有插座蓋板510，偵測通道CH1及CH2設置於插座蓋板510內。電源插座50使用時可再加上一上蓋520，以保持整體美觀。

請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一電源插座60之側視剖面圖。如第6圖所示，電源插座60包含有一插座孔600、包含有光線發射端602_1及602_2之光線發射裝置、包含有光線接收端604_1及604_2之光線接收裝置、以及一電路板606。當電源插座60與一上蓋610相結合時，可形成偵測光線的偵測通道CH1及CH2。同樣地，插座孔600包含有孔道H1及H2，分別對應於偵測通道CH1及CH2，亦即，偵測通道CH1係用來偵測通過孔道H1的光線，偵測通道CH2係用來偵測通過孔道H2的光線。

進一步而言，光線發射端602_1可設置於偵測通道CH1之左端，用來發射光線至偵測通道CH1，而光線接收端604_1亦設置於偵測通道CH1之左端，用來接收光線發射端602_1所發射之光線。在此情形下，偵測通道CH1之右端可設置一反射面，用來反射光線發射端602_1所發射之光線。當插座孔600之孔道H1未有插頭插入時，光線發射端602_1所發射之光線會通過偵測通道CH1而到達反射面，經反射後被光線接收端604_1所接收；相反地，當一插頭插入插座孔600之孔道H1時，可完全遮蔽偵測通道CH1上的光線，使得光線無法被光線接收端604_1所接收，抑或使光線接收端604_1接收到的光線小於臨界值。在此情形下，控制裝置即可根據光線接收端604_1的光線接收結果來判斷孔道H1是否有電器插頭插入。

同樣地，光線發射端602_2可設置於偵測通道CH2之右端，用來發射光線至偵測通道CH2，而光線接收端604_2亦設置於偵測通道CH2之右端，用來接收光線發射端602_2所發射之光線。在此情形下，偵測通道CH2之左端可設置一反射面，用來反射光線發射端602_2所發射之光線。當插座孔600之孔道H2未有插頭插入時，光線發射端602_2所發射之光線會通過偵測通道CH2而到達反射面，經反射後被光線接收端604_2所接收；相反地，當一插頭插入插座孔600之孔道H2時，可完全遮蔽偵測通道CH2上的光線，使得光線無法被光線接收端604_2所接收，抑或使光線接收端604_2接收到的光線小於臨界值。在此情形下，控制裝置即可根據光線接收端604_2的光線接收結果來判斷孔道H2是否有電器插頭插入。搭配上述偵測通道CH1上的光線偵測結果，控制裝置可進一步判斷插入插座孔600之物體為正確的電器插頭或是其它異物，並據以決定是否開啟電力輸出功能。

由上述可知，第6圖之電源插座60結構亦可分別對偵測通道CH1或CH2的光線進行偵測，以避免金屬異物被誤判為電器插頭。在此情形下，電源插座60亦可達到有效的觸電保護功能。一般來說，由於插座孔之孔道之間的空間極為狹小，若欲在此狹小空間內設置光線發射模組或光線接收模組，需將光線發射模組或光線接收模組設計得極小，其難度較高也往往需要較高成本。此外，若將光線發射模組或光線接收模組設置於插座孔之孔道之間的位置時，其與孔道的距離十分接近，容易碰觸到插入插座孔之插頭而造成此光線發射模組或光線接收模組損壞，或因不當的電性接觸而產生其它不可預期之反效果。因此，本發明可將光線發射模組及光線接收模組同時設置於偵測通道之外側，並在偵測通道內側設置反射面來反射光線，以避免上述問題。此外，在上述實施例中，位於同一側的光線發射端及光線接收端之間可設置一屏障，抑或可透過聚光的方式，來避免光線在未經反射的情況下直接被光線接收端所接收而影響光線偵測的效果。

請參考第7圖，第7圖為本發明實施例另一電源插座70之側視剖面圖。如第7圖所示，電源插座70包含有一插座孔700、包含有光線發射端702_1及702_2之光線發射裝置、包含有光線接收端704_1及704_2之光線接收裝置、一電路板706、以及一插座蓋板710。其中，插座孔700、光線發射裝置、光線接收裝置及電路板706之詳細運作方式分別與第6圖中的插座孔600、光線發射裝置、光線接收裝置及電路板606相同，而開關SW1及SW2與偵測通道CH1及CH2之運作方式及功能亦相同於前述實施例，於此不贅述。電源插座70與電源插座60之差異在於，電源插座70本身具有插座蓋板710，偵測通道CH1及CH2設置於插座蓋板710內。電源插座70使用時可再加上一上蓋720，以保持整體美觀。

綜上所述，本發明提供一種可偵測其使用狀態之電源插座。電源插座包含有光線發射裝置及光線接收裝置，並在插座孔上形成一偵測通道，以進行光線（如紅外線）偵測。控制裝置可根據光線接收裝置接收到的光線強度來判斷插座孔是否有插頭插入，同時判斷插入插座孔之物體為正確的電器插頭或其它異物。進一步地，控制裝置可在判斷插入之物體為正確的電器插頭時控制電源插座輸出電力，若判斷插入之物體為其它異物或判斷電源插座未插入任何物體時，則停止輸出電力。如此一來，本發明可達到有效的觸電保護功能。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20、30、40、50、60、70‧‧‧電源插座
100、200、300、400、500、600、700‧‧‧插座孔
102、202、302‧‧‧光線發射裝置
104、204、304‧‧‧光線接收裝置
106‧‧‧控制裝置
108‧‧‧插頭
206、306、406、506、606、706‧‧‧電路板
210、320、410、520、610、720‧‧‧上蓋
310、510、710‧‧‧插座蓋板
SW1、SW2‧‧‧開關
CH、CH1、CH2‧‧‧偵測通道
402_1、402_2、502_1、502_2、602_1、602_2、702_1、702_2‧‧‧光線發射端
404_1、404_2、504_1、504_2、604_1、604_2、704_1、704_2‧‧‧光線接收端
H1、H2‧‧‧孔道

第1圖為本發明實施例一電源插座之架構示意圖。 第2圖為本發明實施例一電源插座之側視剖面圖。 第3圖為本發明實施例另一電源插座之側視剖面圖。 第4圖為本發明實施例一電源插座之側視剖面圖。 第5圖為本發明實施例另一電源插座之側視剖面圖。 第6圖為本發明實施例一電源插座之側視剖面圖。 第7圖為本發明實施例另一電源插座之側視剖面圖。

Claims (12)

1. 一種電源插座，包含有：一插座孔，用來提供予插頭使用；一光線發射裝置，用來發射一光線，當該插座孔未被使用時，該光線通過該插座孔；一光線接收裝置，用來接收該光線發射裝置所發射之該光線；一控制裝置，耦接於該光線接收裝置，用來根據該光線接收裝置接收到的該光線之一強度，判斷該插座孔是否有插頭插入；以及一反射面，用來反射該光線發射裝置所發射之該光線，使得該光線被該光線接收裝置接收；其中，該光線為一可見光。
2. 如請求項1所述之電源插座，其中該控制裝置另耦接於該光線發射裝置，用來控制該光線發射裝置發射該光線。
3. 如請求項1所述之電源插座，其中該電源插座另包含有：一電源供應模組，耦接於該插座孔；以及一開關，耦接於該電源供應模組及該控制裝置；其中，當該控制裝置判斷該插座孔存在一插頭插入時，該控制裝置導通該開關使得該電源供應模組輸出電力，當該控制裝置判斷該插座孔未有任何插頭插入時，該控制裝置關閉該開關使得該電源供應模組停止輸出電力。
4. 如請求項1所述之電源插座，其中當該光線接收裝置所接收到的該光 線的該強度小於一臨界值時，該控制裝置判斷該插座孔存在一插頭插入，或當該光線接收裝置所接收到的該光線的該強度大於該臨界值時，該控制裝置判斷該插座孔未有任何插頭插入。
5. 如請求項1所述之電源插座，另包含有：一偵測通道，用來偵測通過該插座孔之該光線。
6. 如請求項5所述之電源插座，其中該光線發射裝置設置於該偵測通道之一端，該光線接收裝置設置於該偵測通道上相對於該光線發射裝置之另一端。
7. 如請求項1所述之電源插座，其中該插座孔包含有一第一孔道及一第二孔道，分別對應於一第一偵測通道及一第二偵測通道，該第一偵測通道係用來偵測通過該第一孔道之該光線，該第二偵測通道係用來偵測通過該第二孔道之該光線。
8. 如請求項7所述之電源插座，其中該光線發射裝置設置於該第一孔道及該第二孔道之間，該光線發射裝置包含有：一第一發射端，用來發射該光線至該第一偵測通道；以及一第二發射端，用來發射該光線至該第二偵測通道。
9. 如請求項8所述之電源插座，其中該光線接收裝置包含有：一第一接收端，設置於該第一偵測通道上相對於該光線發射裝置之一端，用來接收該第一發射端所發射之該光線；以及 一第二接收端，設置於該第二偵測通道上相對於該光線發射裝置之一端，用來接收該第二發射端所發射之該光線。
10. 如請求項7所述之電源插座，其中該光線發射裝置包含有：一第一發射端，設置於該第一偵測通道之一端，用來發射該光線至該第一偵測通道；以及一第二發射端，設置於該第二偵測通道之一端，用來發射該光線至該第二偵測通道。
11. 如請求項10所述之電源插座，其中該光線接收裝置包含有：一第一接收端，設置於該第一偵測通道之該端，用來接收該第一發射端所發射之該光線；以及一第二接收端，設置於該第二偵測通道之該端，用來接收該第二發射端所發射之該光線。
12. 如請求項11所述之電源插座，另包含有：一第一反射面，設置於該第一偵測通道上相對於該第一發射端及該第一接收端之一端，用來反射該第一發射端所發射之該光線；以及一第二反射面，設置於該第二偵測通道上相對於該第二發射端及該第二接收端之一端，用來反射該第二發射端所發射之該光線。