TWI772075B

TWI772075B - 電迴路線路品質偵測裝置

Info

Publication number: TWI772075B
Application number: TW110123086A
Authority: TW
Inventors: 鄭秋豪; 吳典輿
Original assignee: 孕龍科技股份有限公司
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-07-21
Also published as: TW202206843A

Abstract

一種電迴路線路品質偵測裝置，包含二電連接件、一負載電阻、一開關元件、一顯示模組與一控制模組，其中，二電連接件插入一插座且連接二電力線；負載電阻一端連接電連接件，另一端連接開關元件的一第一端；開關元件的一第二端連接另一電連接件；控制模組於一偵測模式中，控制開關元件截止，並偵測一電壓波形中的峰值電壓且記錄為一最大開路電壓，而後控制開關元件導通，並偵測電壓波形中的峰值電壓且記錄為一負載電壓及計算一負載電流；依據最大開路電壓、負載電壓及負載電流計算一線路電阻值，並透過顯示模組顯示對應的一訊息。

Description

電迴路線路品質偵測裝置

本發明係與電力線路的老化偵測有關；特別是指一種電迴路線路品質偵測裝置。

一般的電力之配線是將二電力線的一端連接至一交流電源，該二電力線的另一端連接至插座，該交流電源之電力經由該二電力線傳導至插座。使用者將用電設備之插頭插入插座中，該交流電源之電力即可供給用電設備，讓用電設備運作。

雖電力線可傳導電力，但由於電力線並非是理想的導體，仍有線路電阻存在，因此，該交流電源之電流流經電力線時，電力線因線路電阻之故，將會有熱能產生。電力線的電阻越高或是流經電力線的電流愈高，則電流通過而產生的熱能將會愈多。因此，電力線使用一定年限後，經過反覆地升温、降溫，如此，將造成電力線老化，使得線路電阻增加，線路電阻增加後，則熱能產生更多，更加速電力線老化。

然而，一般使用者並無法得知電力線的老化狀態，只能依電力線的配置的時間及平時用電的情形判斷是否要更換電力線。如此一來，若電力線在更換之前已老化至不堪使用，電力線產生的高溫可能引燃周邊物品而有造成火災之疑慮。

良好的電力線電阻多在1歐姆以下，即便是老化而不堪使用之電力線的電阻抗也僅有數歐姆而已，一般電錶並無法進行準確地量測，而市面上所販售用以測量低阻值之阻抗分析儀，不僅價格昂貴，其體積龐大且不便攜帶之因素亦不易於應用在居家室內電力線的阻抗檢測。因此，如何能夠有效且方便地進行居家之電力迴路的線路品質檢測，實為急待解決之難題。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種電迴路線路品質偵測裝置，可偵測電力線路的品質，且使用方便亦便於攜帶。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種電迴路線路品質偵測裝置，用以連接一插座，且該插座連接二電力線，且由該二電力線連接一交流電源，該電迴路線路品質偵測裝置包含：二電連接件、一負載電阻、一開關元件、一顯示模組與一控制模組，其中，該二電連接件連接該插座，以透過該二電力線接收該交流電源之交流電；該負載電阻其一端電性連接該二電連接件之其中一者；該開關元件具有一第一端與一第二端，該第一端電性連接該負載電阻的另一端，該第二端電性連接該二電連接件之其中另一者；該控制模組電性連接該負載電阻的兩端、該開關元件及該顯示模組，用以進行一偵測模式，於該偵測模式中，該控制模組控制該開關元件截止，並偵測交流電之一電壓波形中的半波中的峰值電壓且記錄為一最大開路電壓，而後控制該開關元件導通，並偵測該電壓波形中的峰值電壓且記錄為一負載電壓，及計算流過該負載電阻之一負載電流；該控制模組依據該最大開路電壓、該負載電壓及該負載電流計算該插座與該二電力線的一線路電阻值，並透過該顯示模組顯示對應該線路電阻值的一訊息。

本發明之效果在於，電迴路線路品質偵測裝置可準確地測得插座與電力線的整體迴路的線路電阻，並在顯示模組上提供對應的訊息，讓使用者可得知目前整體迴路的線路品質，進而可評估是否需要進行插座或電力線之更換。

〔本發明〕

1:電迴路線路品質偵測裝置

10:外殼

12:電連接件

14:負載電阻

16:開關元件

162:第一端

164:第二端

18:顯示模組

20:控制模組

22:整流模組

24:分壓電路

26:分壓電路

28:電源供應模組

30:溫度感測器

32:溫度感測器

34:啟動開關

36:無線通訊模組

2:電迴路線路品質偵測裝置

38:半波整流模組

3:電迴路線路品質偵測裝置

100:插座

200:電力線

300:交流電源

N1,N2:節點

T_on:導通時間

V_OC:最大開路電壓

V_L:負載電壓

圖1為本發明第一較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置的示意圖。

圖2為上述較佳實施例之電壓波形圖。

圖3為本發明第二較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置的示意圖。

圖4為本發明第三較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置的示意圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1所示，為本發明第一較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置1，包含一外殼10以及設置於該外殼中的二電連接件12、一負載電阻14、一開關元件16、一顯示模組18與一控制模組20。

該二電連接件12用以插入一插座100中，且該插座100電性連接二電力線200，該二電力線200連接至一交流電源300，該交流電源300的交流電之電壓可為100~240V。

該負載電阻14具有兩端，其一端電性連接該二電連接件12之其中一者。該負載電阻14為功率電阻，且電阻值以10歐姆為例，其電阻值以不超過10歐姆為佳。

該開關元件16於本實施例中為功率電晶體，功率電晶體可為MOSFET或BJT，於一實施例中，該開關元件16亦可為繼電器。該開關元件16具有一第一端162與一第二端164，該開關元件16可受控制而使該第一端162與該第二端164之間截止或導通。該第一端162電性連接該負載電阻14的另一端，該第二端164電性連接該二電連接件12之其中另一者。

本實施例中，電迴路線路品質偵測裝置1更包含一整流模組22，該整流模組22為全波整流模組且電性連接於該二電連接件12與該負載電阻14之間，全波整流模組可例如為橋式整流器。該負載電阻14的一端透過該整流模組22電性連接該二電連接件12的其中一者，該開關元件16的第二端164透過該整流模組22電性連接該二電連接件12之其中另一者。

顯示模組18用以顯示偵測狀態，顯示模組18於本實施例中包括複數個LED元件，以八個LED元件為例，每個LED元件具兩種光色的LED，例如紅色與綠色。

該控制模組20電性連接該負載電阻14的兩端、該開關元件16及該顯示模組18，更詳而言，該控制模組20為一微控制器且內部有至少二類比數位轉換器，實務上，控制模組20亦可為微控制器與類比數位轉換器分離之架構。該控制模組20分別透過二分壓電路24,26電性連接該負載電阻14的兩端。該二分壓電路24,26用以將該負載電阻14兩端(即節點N1,N2)的電壓分別降壓後輸入至該控制模組20中的二個類比數位轉換器。舉例來說，若該二分壓電路24,26設定之分壓比例為100比1，且上述之比例會先行寫入至該控制模組20中。因此，當控制模組20中的二個類比數位轉換器接收到的的電壓為1.1伏特與0.01伏特時，則表示此時節點N1,N2上的電壓為110伏特與1伏特。當然，實際上該二分壓電路24,26之分壓比例還是可以依據不同的使用環境進行設定，並不以上述比例為限制。該控制模組20中儲存有該負載電阻14的電阻值。該控制模組20之電力來源係來自一電源供應模組28，該電源供應模組28電性連接該二電連接件12，以將交流電轉為該控制模組20所需之直流電。

該控制模組20用以進行一偵測模式，於該偵測模式所進行的步驟如下：

步驟一：該控制模組20控制該開關元件16截止，並偵測一電壓波形中的峰值電壓且記錄為一最大開路電壓V_OC(圖2參照)，本實施例中，該控制模組20持續由節點N1取得該電壓波形之變化，且偵測該電壓波形的頻率或周期，並將電壓波形中的峰值電壓記錄為該最大開路電壓V_OC。由於分壓電路24的分壓比例為已知，因此，控制模組20可由依據輸入類比數位轉換器的電壓計算而得到該最大開路電壓V_OC。

步驟二：該控制模組20控制該開關元件16導通，並偵測該電壓波形中的峰值電壓且記錄為一負載電壓V_L(圖2參照)，該負載電壓V_L小於該最大開路電壓V_OC。本實施例中，該控制模組20依據所測得的頻率或周期控制該開關元件16導通一導通時間T_on，並該導通時間中偵測該電壓波形中的峰值電壓且記錄為該負載電壓。在該開關元件16導通時，該控制模組20分別由節點N1,N2取得電壓波形的變化，在該電壓波形中的峰值電壓時，節點N1,N2之間的電壓降(即電壓差)為該負載電壓V_L。由於分壓電路26的分壓比例為已知，因此，控制模組20可由依據輸入類比數位轉換器的電壓計算而得到該負載電壓V_L。

較佳者，步驟二中該控制模組20控制該開關元件16導通的時點是在步驟一偵測該電壓波形的峰值電壓後的一個半波周期內控制該開關元件16導通，並且，該導通時間T_on以不超過該電壓波形之一個半波周期為佳。換言之，在取得最大開路電壓V_OC後的下一個半波中的峰值電壓處，即可取得負載電壓V_L，藉此，加快偵測速度。導通時間T_on不超電壓波形的一個半波周期，可避免該負載電阻14的溫度過高。可設定在電壓波形的峰值電壓的0.8倍以上導通。

步驟三：由於該負載電阻14的電阻值為己知，因此，該控制模組20可計算流過該負載電阻14之一負載電流，負載電流等於負載電壓V_L除以負載電阻14之電阻值。控制模組20再依據該最大開路電壓V_OC、該負載電壓V_L及該負載電流計算該插座100與該二電力線200的一線路電阻值，線路電阻值的計算式如下：r=(V_OC-V_L)/I_L

其中，r為線路電阻值，V_OC為最大開路電壓，V_L為負載電壓，I_L為負載電流。

步驟四：該控制模組20透過該顯示模組18顯示對應該線路電阻值的一訊息。本實施例中，該控制模組20將該線路電阻值與預設的複數個電阻值範圍比對，以判斷該線路電阻值所屬之電阻值範圍，並依所屬之電阻值範圍在該顯示模組18上顯示對應的該訊息。舉例而言，如下表一所示，該控制模組20依該線路電阻值所屬的段數，對應控制LED元件點亮的個數及顏色，形成該訊息。第一段與第二段代表異常，第三段至第五段代表正常但建議進行檢查，第六段至第八段代表良好。

在一實施例中，顯示模組18亦可是顯示面板，控制模組20可透過顯示面板顯示偵測狀態，例如顯示該線路電阻值、顯示該最大開路電壓V_OC，以及對應上述的不同電阻值範圍其中一者顯示對應的文字或圖像，以形成提示用的該訊息，讓使用者得知電力線的品質，例如顯示的文字可為“良好”、“正常”、“異常”。

另外，本實施例中，電迴路線路品質偵測裝置1更包括二溫度感測器30,32，該二溫度感測器30,32電性連接該控制模組20，其中一個溫度感測器30偵測該負載電阻14的溫度，另一個溫度感測器32偵測該整流模組22的溫度，在進行該偵測模式的過程中，該控制模組20於該負載電阻14的溫度或該整流模組22的溫度大於一預定溫度時，控制該開關元件16截止，以停止偵測該負載電壓V_L及該線路電阻值。該預定溫度可設定為50~60度以上。此外，由於負載電阻14之電阻值會因為溫度變化而有些許變化，透過溫度感測器30偵測得到該負載電阻14的溫度後，控制模組20便能利用測得之溫度對所儲存之該負載電阻14之電阻值進行微調，進而修正流經該負載電阻14的負載電流，使得線路電阻值的計算能更加準確。

此外，於本實施例中，該控制模組20於該偵測模式時，更先偵測該交流電之電壓與頻率是否位於一正常電壓值區間(90伏特~250伏特)與一正常頻率值區間(47赫茲~63赫茲)中，若位於該正常電壓值區間與該正常頻率值區間時，再進行後續該線路電阻值之偵測與計算；反之，若超出該正常電壓值區間或該正常頻率值區間，則停止偵測計算該線路電阻值，並透過該顯示模組顯示對應電壓異常或頻率異常的一訊息(如第一~第八LED皆亮紅燈或橘燈並閃爍)。

本實施例之偵測模式可在電力接通後進行一次，之後，控制模組20每隔一預定時間(如30天)自動進行一次偵測模式。或者，電迴路線路品質偵測裝置1更包括手動的一啟動開關34，電性連接該控制模組20，使用者按壓該啟動開關34，使該啟動開關34啟動後，該控制模組20進行該偵測模式。在進行偵測模式之前，該控制模組20於任一該溫度感測器的溫度大於該預定溫度，則不進行偵測模式。

電迴路線路品質偵測裝置1亦可包括一無線通訊模組36，該無線通訊模組36電性連接該控制模組20，控制模組20可透過無線通訊模組36與外部的一電子裝置通訊。該控制模組20透過該無線通訊模組36發送一線路訊息至該電子裝置，該線路訊息至少包括該線路電阻值，亦可包括該最大開路電壓、該線路電阻值所屬之電阻值範圍。

圖3所示為本發明第二較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置2，其具有大致相同於第一實施例之架構，不同的是，本實施例之整流模組為半波整流模組38，該半波整流模組38電性連接於其中一個電連接件12與該負載電阻14之間，半波整流模組38可例如為一整流二極體。該負載電阻14的一端係透過該半波整流模組38電性連接該二電連接件12之其中一者，該開關元件16的第二端直接電性連接該二電連接件12之其中另一者。

圖4所示為本發明第三較佳實施例之電迴路線路品質偵測裝置3，其具有大致相同於第一實施例之架構，不同的是，未設置整流模組22，該負載電阻14的一端電性連接該二電連接件12之其中一者，該開關元件16的第二端164直接電性連接該二電連接件12之其中另一者。本實施例之控制模組20同樣可以偵測電壓波形的變化，較佳者，以正半波的峰值電壓作為該最大開路電壓V_OC或該負載電壓V_L。

據上所述，本發明之電迴路線路品質偵測裝置不僅可準確地測得插座與電力線的整體迴路的線路電阻，並且提供對應的訊息，且體積小便於攜帶，並僅需插上至插座即可對該插座對應之電路迴路的線路電阻進行檢測，讓使用者可方便且快速地得知目前電力線的品質。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。