TWM633040U - 用於配電盤之溫度感測器 - Google Patents

Abstract

一種用於配電盤之溫度感測器包含一乙太網路供電界面、一直流至直流降壓轉換器、至少一紅外線溫度感測器陣列、一微控制器以及一通訊界面。乙太網路供電界面用以自乙太網路獲得所需之一電源。直流至直流降壓轉換器將電源自一第一電壓降壓至一第二電壓。紅外線溫度感測器陣列接收配電盤之一監測區域所輻射之紅外線並產生相對應之一感測訊號。微控制器接收感測訊號，並在監測區域之一感測溫度超過一預定閥值時產生一警報訊號。通訊界面用以供一外部電子裝置與用於配電盤之溫度感測器進行通訊。上述溫度感測器具有體積小且易於安裝之優點。

Description

用於配電盤之溫度感測器

本創作是有關一種溫度感測器，特別是一種用於配電盤之溫度感測器。

過熱的危害可能會對配電盤以及相關設備造成嚴重損壞。大多數情況下，是由接點發熱或接點鬆動而導致配電盤出現故障或起火。

傳統方法利用靠近接線板(power strip)之接觸式溫度感測器來測量電源線以及接點之溫度，這種方法的精度較低，且沒有足夠快速的響應以防止火災危害。對於配電盤的多點溫度監測，需要多個接觸式溫度傳感器來完成任務。由於空間以及佈線的要求，接觸式感測器的安裝受到限制。

另一種方法是利用紅外線感測器陣列對接線板以及接點進行遠端溫度監測，以提供快速響應。但包含電源以及通訊模組之界面在內的整合以及佈線將限制其在配電盤狹小空間中之應用。

有鑑於此，提供一種完全整合之遠端溫度感測模組便是目前極需努力的目標。

本創作提供一種用於配電盤之溫度感測器，其是利用一乙太網路供電界面供電，並整合一通訊界面與外部電子裝置進行通訊，因此，本創作之溫度感測器的體積小且易於安裝，適合應用於空間狹小之配電盤中。

本創作一實施例之用於配電盤之溫度感測器包含一乙太網路供電界面、一直流至直流降壓轉換器、至少一紅外線溫度感測器陣列、一微控制器以及一通訊界面。乙太網路供電界面與一乙太網路連接，以獲得所需之一電源。直流至直流降壓轉換器與乙太網路供電界面電性連接，用以將電源自一第一電壓降壓至一第二電壓。至少一紅外線溫度感測器陣列指向一配電盤之一監測區域，以接收監測區域所輻射之紅外線並產生相對應之一感測訊號。微控制器與至少一紅外線溫度感測器陣列以及直流至直流降壓轉換器電性連接，用以接收並處理感測訊號，並在監測區域之一感測溫度超過一預定閥值時產生一警報訊號。通訊界面與微控制器電性連接，以供一外部電子裝置經由通訊界面與用於配電盤之溫度感測器進行通訊。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10、10a:用於配電盤之溫度感測器

11:乙太網路供電界面

12:直流至直流降壓轉換器

13a、13b、13c:紅外線溫度感測器陣列

131:透鏡

14:微控制器

141:即時時鐘

15:通訊界面

16:暫存器

20:配電盤

圖1為一示意圖，顯示本創作一實施例之用於配電盤之溫度感測器。

圖2為一示意圖，顯示本創作另一實施例之用於配電盤之溫度感測器。

以下將詳述本創作之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本創作亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本創作之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本創作有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本創作形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1，本創作之一實施例之用於配電盤之溫度感測器10包含一乙太網路供電(power over Ethernet，POE)界面11、一直流至直流降壓轉換器(DC to DC step down converter)12、至少一紅外線溫度感測器陣列13a、13b或13c、一微控制器14以及一通訊界面15。乙太網路供電界面11可與一乙太網路連接，使本創作之溫度感測器10可經由乙太網路供電界面11獲得所需之電源。直流至直流降壓轉換器12與乙太網路供電界面11電性連接。直流至直流降壓轉換器12可將乙太網路供電界面11所輸出之電源自一第一電壓降壓至一第二電壓。直流至直流降壓轉換器12還與微控制器14電性連接。舉例而言，直流至直流降壓轉換器12可將電源之電壓自48V轉換為5V，以供本創作之溫度感測器10運作。

接續上述說明，至少一紅外線溫度感測器陣列13a、13b或13c指向一配電盤20之一監測區域(例如接線板、電源線及/或接點)，以接收監測區域所輻射之一紅外線並產生相對應之一感測訊號。舉例而言，紅外線溫度感測器陣列 13a、13b或13c可為電阻式之熱輻射計(Bolometer)或電壓式之熱電堆陣列(thermopile array)。於圖1所示之實施例中，本創作之溫度感測器10包含多個紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c。於一實施例中，每一紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c包含一透鏡131，以定義紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c之一感測視角。舉例而言，紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c之感測視角介於30度至110度之間。於一實施例中，透鏡131之材料必須可透射紅外線，舉例而言，透鏡131之材料可為矽或鍺，其可透射之紅外線波長約為1-12μm。於一實施例中，透鏡131可為矽質之菲涅耳透鏡。

接續上述說明，微控制器14與紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c電性連接，舉例而言，微控制器14以一積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit Bus，I²C)與紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c進行通訊。微控制器14可接收並處理紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c所輸出之感測訊號。舉例而言，紅外線溫度感測器陣列13a、13b或13c可為一二維之紅外線溫度感測器陣列，微控制器14可處理紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c所輸出之感測訊號形成一紅外線影像，並得知配電盤20之監測區域之感測溫度。可以理解的是，當監測區域之感測溫度超過一預定閥值時，微控制器14將產生一警報訊號。於一實施例中，微控制器14可為一嵌入式微控制器。

接續上述說明，通訊界面15與微控制器14電性連接。外部電子裝置可經由通訊界面15與本創作之溫度感測器10進行通訊。舉例而言，外部電子裝置可讀取配電盤之監測區域之感測溫度以及警報訊號，或者微控制器14可經由通訊界面15將警報訊號向外部電子裝置發送，以利後續進行適當之處置措施，例如通知遠端之使用者或主動進行斷電。於一實施例中，通訊界面15可為一乙太網路 界面或RS-485(或稱為EIA-485)界面。可以理解的是，乙太網路之通訊界面15能夠與乙太網路供電界面11整合在一起。於一實施例中，微控制器14基於通訊界面15之型式實現MODBUS通訊協定。舉例而言，通訊界面15為乙太網路界面時，微控制器14可基於通訊界面15實現MODBUS/TCP(Transmission Control Protocol)通訊協定與外部電子裝置進行通訊。或者，通訊界面15為RS-485界面時，微控制器14可基於通訊界面15實現MODBUS/RTU(Remote terminal unit)通訊協定與遠端終端裝置(RTU)進行通訊。

於圖1所示之實施例中，紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c之感測方向垂直指向配電盤20之監測區域所在之平面。可以理解的是，配電盤內的空間狹小，因此，即使採用較大感測視角之紅外線溫度感測器陣列13a、13b、13c亦無法完整涵蓋所的監測區域。為克服此問題，請參照圖2，本創作另一實施例之溫度感測器10a包含一或多個紅外線溫度感測器陣列13a、13b，且其感測方向相對於配電盤20之監測區域所在之平面具有一傾斜角度，亦即紅外線溫度感測器陣列13a、13b斜向指向配電盤20之監測區域，如此可獲得較大的監測區域。於一實施例中，不同之紅外線溫度感測器陣列13a、13b監測不同的監測區域。

另需說明的是，安裝配電盤20之環境的環境溫度會隨著白天/晚上或不同季節而變化。因此，當預定閥值設定較低時，可能因環境溫度較高，例如設置於戶外之配電盤於中午或夏季時，導致在正常的情況下紅外線溫度感測器陣列所感測到的感測溫度超過預定閥值，進而引發誤動作。相反的，當預定閥值設定較高時，雖然可克服環境溫度變化所造成的誤動作，但配電盤20之監測區域之感測溫度超過預定閥值需要較長的時間，因此降低了過熱預警的效果。有鑑於此，請再參照圖2，於一實施例中，微控制器14包含一即時(real time)時鐘141， 且即時時鐘141可經由通訊界面15與一外部訊號(例如網路訊號或外部電子裝置主動發出之時間同步訊號)進行時間同步。依據此結構，微控制器14可依據即時時鐘141之即時時間記錄特定時間之背景溫度，例如每天不同時間之背景溫度及/或不同月份之每天之最高溫度或前三日之最高平均溫度等。於一實施例中，背景溫度可為實際量測之環境溫度或是特定時間所量測之監測區域之感測溫度。因此，微控制器14可依據特定時間之背景溫度之歷史記錄動態調整適當之預定閥值。舉例而言，在中午或夏季時，微控制器14設定較高之預定閥值，以避免環境溫度較高所造成的誤動作。在清晨或冬季時，微控制器14設定較低之預定閥值，以達到較佳的預警效果。於一實施例中，預定閥值可為背景溫度加上一增量溫度。

請再參照圖2，於一實施例中，本創作之溫度感測器10a更包含一暫存器16，其與微控制器14電性連接。暫存器16可儲存監測區域之感測溫度、歷史背景溫度或對應不同時段之預定閥值等參數。於一實施例中，微控制器14實現遵循MODBUS通訊協定之一伺服器，依據此架構，外部電子裝置即可輪詢本創作之溫度感測器10a並讀取暫存器16所儲存之感測溫度。於一實施例中，暫存器16亦可整合於微控制器14中。

綜合上述，本創作之用於配電盤之溫度感測器是利用一乙太網路供電界面供電，並整合一通訊界面與外部電子裝置進行通訊，因此，本創作之溫度感測器具有體積小以及易於安裝之優點，適合應用於空間狹小之配電盤中。於一較佳實施例中，本創作之溫度感測器可學習並記錄不同時間之背景溫度，並據此動態調整預定閥值，以避免誤動作並保持較佳之預警效果。

以上所述之實施例僅是為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

10:用於配電盤之溫度感測器

11:乙太網路供電界面

12:直流至直流降壓轉換器

13a、13b、13c:紅外線溫度感測器陣列

131:透鏡

14:微控制器

15:通訊界面

20:配電盤

Claims (11)

1. 一種用於配電盤之溫度感測器，包含：一乙太網路供電界面，其用以與一乙太網路連接，以獲得所需之一電源；一直流至直流降壓轉換器，其與該乙太網路供電界面電性連接，用以將該電源自一第一電壓降壓至一第二電壓；至少一紅外線溫度感測器陣列，其指向一配電盤之一監測區域，以接收該監測區域所輻射之一紅外線並產生相對應之一感測訊號；一微控制器，其與該至少一紅外線溫度感測器陣列以及該直流至直流降壓轉換器電性連接，用以接收並處理該感測訊號，並在該監測區域之一感測溫度超過一預定閥值時產生一警報訊號；以及一通訊界面，其與該微控制器電性連接，以供一外部電子裝置經由該通訊界面與該用於配電盤之溫度感測器進行通訊。
2. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該微控制器為一嵌入式微控制器。
3. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該微控制器包含一即時時鐘，其可經由該通訊界面與一外部訊號同步。
4. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該微控制器以一積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit Bus，I²C)與該至少一紅外線溫度感測器陣列進行通訊。
5. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該微控制器紀錄一特定時間之一背景溫度，且依據該背景溫度動態調整該預定閥值。
6. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該紅外線溫度感測器陣列之感測方向相對於該監測區域所在之平面具有一傾斜角度。
7. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該紅外線溫度感測器陣列為多個，且每一該紅外線溫度感測器陣列之感測方向相對於該監測區域所在之平面具有一傾斜角度。
8. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該紅外線溫度感測器陣列包含一透鏡，以定義該紅外線溫度感測器陣列之一感測視角介於30度至110度之間。
9. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該通訊界面為一乙太網路界面或RS-485(或稱為EIA-485)界面。
10. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，其中該微控制器於該通訊界面實現MODBUS通訊協定。
11. 如請求項1所述之用於配電盤之溫度感測器，更包含：一暫存器，其與該微控制器電性連接，以儲存該監測區域之該感測溫度，且該微控制器實現遵循MODBUS通訊協定之一伺服器，以供該外部電子裝置輪詢該溫度感測器並讀取該感測溫度。

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