TWM650283U - 具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座 - Google Patents

Abstract

一種具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，供連接一市電，包含一變壓器、至少一通用序列匯流排連接器、一顯示螢幕及一感測電路；該變壓器將該市電轉換為一充電電源；該至少一通用序列匯流排連接器連接該變壓器，輸出該充電電源以提供充電功能；該顯示螢幕呈現一充電資訊畫面；該感測電路連接該變壓器、該至少一通用序列匯流排連接器及該顯示螢幕，該感測電路感測該至少一通用序列匯流排連接器的充電狀態以產生一充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面，藉由該充電資訊畫面方便使用者瞭解充電狀態。

Description

具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座

一種插座，尤指一種具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座。

通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)是裝置連接的一種序列匯流排標準，現已廣泛應用於各式電子產品的輸入輸出介面中，例如手機、電腦、電視、相機、滑鼠、鍵盤、遊戲機…等，讓電子產品能透過通用序列匯流排進行充電及資料傳輸。

通用序列匯流排技術仍在隨著時間不斷研發與改良，通用序列匯流排供電(USB Power Delivery, USB PD)提供多種不同充電規格，以通用序列匯流排供電1.0版本為例，通用序列匯流排供電1.0版本提供5V、12V、20V的充電電壓及1.5A、2A、3A、5A的充電電流，不同的電子產品可以根據自身的產品功能、功耗來選擇合適的充電規格，舉例來說，手機大多使用5V/2A的充電規格，而功耗較大筆記型電腦則可能需要使用12V/3A的充電規格。

相較於傳統牆面插座，兩孔式或三孔式的牆面插座是直接與市電連接，其供電電壓為市電提供的110V或220V，只有統一的供電規格，無法如通用序列匯流排供電能因應不同產品特性來提供多種充電規格。

目前通用序列匯流排技術尚未應用於牆面插座，為了滿足各式電子產品的充電需求，外接式的通用序列匯流排插座應運而生，然而，現行外接式的通用序列匯流排插座雖然能提供通用序列匯流排連接器供使用者選用，卻無法直觀的讓使用者瞭解每一連接器的充電規格，或是當前的用電狀況，若使用者採用充電規格不同的插座為電子產品充電，很可能導致電子產品因高電壓、高電流而損壞，且不便於使用者瞭解充電狀態。

另一方面，外接式的通用序列匯流排插座通常需要插接在傳統牆面插座上，或者藉由通用序列匯流排連接器與電腦等電子裝置連接，才能取得市電或電子裝置提供的電能，造成使用外接式的通用序列匯流排插座時還需要占用額外的插座空間，進一步影響使用上的便利性。

由此可見，現行的通用序列匯流排插座尚有進一步改良的空間。

有鑑於此，本新型提供一種具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，以期透過顯示螢幕顯示插座的充電資訊，提升充電上的便利性與安全性。

為達成前述目的，本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，供連接一市電並嵌設於一牆面上，該具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座包含有： 一變壓器，連接該市電，並將該市電轉換為一充電電源； 至少一通用序列匯流排連接器，連接該變壓器，並輸出該充電電源以提供充電功能； 一顯示螢幕，呈現一充電資訊畫面；以及 一感測電路，連接該變壓器、該至少一通用序列匯流排連接器及該顯示螢幕，該感測電路感測該至少一通用序列匯流排連接器的充電狀態以產生一充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面。

本新型由該變壓器將該市電轉換為該充電電源，再由該至少一通用序列匯流排連接器輸出該充電電源，以對外部電子裝置充電，而該感測電路可感測該至少一通用序列匯流排連接器的充電狀態，並根據對應的該充電資訊控制該顯示螢幕呈現該充電資訊畫面，該充電資訊畫面能方便使用者直觀且便利的瞭解該至少一通用序列匯流排連接器的充電規格與狀況，且本新型為嵌入式的牆面插座，不需要額外佔用既有的插座，能為使用者帶來更便捷與安全的充電體驗。

請參看圖1至圖3所示，本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，供嵌設於一牆面上，並連接一市電1，該具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座包含有一殼體10、一變壓器20、至少一通用序列匯流排連接器30、一顯示螢幕40及一感測電路50。

該殼體10具有一內部空間，該變壓器20及該感測電路50設置於該內部空間中，而該顯示螢幕40、該至少一通用序列匯流排連接器30設置於該殼體10的表面上以供使用者檢視與使用，其中，該殼體10可嵌設於該牆面中。

該變壓器20連接該市電1，並由該變壓器20將該市電1轉換為一充電電源Vout輸出，其中，該變壓器20可包含複數對線圈繞組，由該變壓器20將該市電1轉換為不同電壓的該充電電源Vout輸出，以此滿足不同通用序列匯流排連接器30的充電規格。

進一步參看圖3至圖5所示，該至少一通用序列匯流排連接器30連接該變壓器20，各該通用序列匯流排連接器30自該變壓器20接收該充電電源Vout，並將該充電電源Vout提供給外部電子裝置進行充電，舉例來說，各該通用序列匯流排連接器30為嵌設於該殼體10的表面上的通用序列匯流排母頭連接器，而外部電子裝置可透過具有通用序列匯流排公頭連接器的連接線與該至少一通用序列匯流排連接器30連接，其中，該至少一通用序列匯流排連接器30可使用通用序列匯流排供電1.0(USB PD 1.0)、通用序列匯流排供電2.0(USB PD 2.0)、通用序列匯流排供電3.0(USB PD 3.0)、通用序列匯流排供電3.1(USB PD 3.1)等通用序列匯流排供電版本，且該至少一通用序列匯流排連接器30可包含Type-A連接器、 Type-B連接器、Type-C連接器、Mini-A連接器、Mini-B連接器、Mini-AB連接器、Mirco-A連接器及/或Mirco-B連接器等連接器規格。

進一步參看圖3至圖5所示，該顯示螢幕40設置於該殼體10的表面上，並顯示一充電資訊畫面41，該充電資訊畫面41可包含有一充電電壓資訊、一充電電流資訊、一輸出功率資訊、一充電協議資訊、一消耗電費資訊、一使用時長資訊及/或一環境溫度資訊，其中，該顯示螢幕40可為、數字顯示器、發光二極體顯示器(LED)、液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體顯示器(OLED)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)等顯示裝置。

該感測電路50連接該變壓器20、該顯示螢幕40及該至少一通用序列匯流排連接器30，並包含有一分壓電路51、一電流感測電阻Rs及一控制器52，該分壓電路51連接於該變壓器20及一接地端之間，該分壓電路51包含有一第一分壓電阻R1及一第二分壓電阻R2，該第一分壓電阻R1的一第一端連接該變壓器20以接收該充電電源Vout，該第二分壓電阻R2的一第一端連接該第一分壓電阻R1的一第二端，該第二分壓電阻R2的一第二端接地；該電流感測電阻Rs的一第一端連接該變壓器20，該電流感測電阻Rs的一第二端接地。

該控制器52連接該顯示螢幕40及該感測電路50，一方面，該控制器52連接該第一分壓電阻R1的該第二端及該第二分壓電阻R2的該第一端，以接收該第一分壓電阻R1及該第二分壓電阻R2之間的一分壓，該控制器52根據該第一分壓電阻R1的一電阻值、該第二分壓電阻R2的一電阻值及該分壓，計算該充電電源Vout的一充電電壓值；另一方面，該控制器52並聯於該電流感測電阻Rs，該控制器52根據該電流感測電阻Rs的一電阻值及該電流感測電阻Rs的一壓降，計算該充電電源Vout的一充電電流值；該控制器52將該充電電壓值及/或該充電電流值整合產生一充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41，其中，該控制器52可為微控制器(MCU)、晶片等。

於一較佳實施例中，該感測電路50進一步包含有一熱敏電阻Rt，該熱敏電阻Rt的一第一端接地，且該熱敏電阻Rt的一第二端連接該控制器52，該控制器52計算該熱敏電阻Rt的一電阻值，以及根據該熱敏電阻Rt的該電阻值計算一環境溫度，並將該充電電壓值、該充電電流值及/或該環境溫度整合為該充電資訊，再根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41。

於一較佳實施例中，該控制器52進一步根據該充電電壓值及該充電電流值計算一輸出功率，並將該充電電壓值、該充電電流值及該輸出功率整合為該充電資訊，再根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41。

於一較佳實施例中，該控制器52連接該至少一通用序列匯流排連接器30，並根據該至少一通用序列匯流排連接器30所使用的充電協議產生一充電協議資料，該控制器52將該充電電壓值、該充電電流值及該充電協議資料整合為該充電資訊，再根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41，其中，該至少一通用序列匯流排連接器30所使用的充電協議可包含有通用序列匯流排供電(USB PD)、可編程電源(Programmable Power Supply, PPS)等。

於一較佳實施例中，該控制器52進一步根據該輸出功率及一單位電費計算一消耗電費，並將該充電電壓值、該充電電流值及該消耗電費整合為該充電資訊，再根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41。

於一較佳實施例中，該控制器52連接該至少一通用序列匯流排連接器30，當該至少一通用序列匯流排連接器30開始輸出該充電電源Vout時，該控制器52開始計算一使用時長，而當該至少一通用序列匯流排連接器30停止輸出該充電電源Vout時，該控制器52停止該使用時長的計算，且該控制器52將該充電電壓值、該充電電流值及該使用時長整合為該充電資訊，再根據該充電資訊控制該顯示螢幕40顯示該充電資訊畫面41。

於一較佳實施例中，該變壓器20與該第一分壓電阻R1間進一步連接有一二極體53，該二極體53的陽極連接該變壓器20，該二極體53的陰極連接該第一分壓電阻R1的該第一端，由該二極體53使該變壓器20朝該第一分壓電阻R1單向輸出該充電電源Vout，防止電流回流。

其中，該二極體53串接有一電容，該電容的一第一端連接該二極體53的陰極及該第一分壓電阻R1的該第一端，該電容的該第二端接地，本新型透過該二極體53及該電容實現同步整流，以提升電路的整體效率。於一較佳實施例中，該二極體53及該電容可由一晶片及一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)替代，完成同步整流。

於一較佳實施例中，該具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座包含有一交流電插孔，該交流電插孔可為兩孔式或三孔式插孔。

配合圖3至圖5所示，圖3中該至少一通用序列匯流排連接器30為一個通用序列匯流排連接器30，由該顯示螢幕40透過該充電資訊畫面41顯示該通用序列匯流排連接器30當前的充電狀況。圖4中該至少一通用序列匯流排連接器30為兩個通用序列匯流排連接器30，由該顯示螢幕40透過該充電資訊畫面41顯示該兩通用序列匯流排連接器30當前總計的充電狀況，其中，該兩通用序列匯流排連接器30可分別為不同連接器規格，圖4中以其中一通用序列匯流排連接器30為Type-A連接器，另一通用序列匯流排連接器30為Type-C連接器為例。

同理，圖5中該至少一通用序列匯流排連接器30為三個通用序列匯流排連接器30，由該顯示螢幕40透過該充電資訊畫面41顯示該些通用序列匯流排連接器30當前總計的充電狀況，其中，該些通用序列匯流排連接器30可分別為不同連接器規格，圖5中以其中一通用序列匯流排連接器30為Type-A連接器，另兩個通用序列匯流排連接器30為Type-C連接器為例。

根據圖3至圖5所示，本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座可根據該至少一通用序列匯流排連接器30的數量，使用不同大小的該顯示螢幕40，並由控制器52控制該充電資訊畫面41中的資訊多寡，以符合不同的充電需求及設置需求。

本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座中，由該變壓器20將該市電1轉換為該充電電源Vout，再由該至少一通用序列匯流排連接器30將該充電電源Vout輸出給外部電子裝置，而該感測電路50可感測該至少一通用序列匯流排連接器30當前的充電狀況，並根據對應的該充電資訊控制該顯示螢幕40呈現該充電資訊畫面41，供使用者透過該充電資訊畫面41所顯示的該充電電壓資訊、該充電電流資訊、該輸出功率資訊、該充電協議資訊、該消耗電費資訊、該使用時長資訊及/或該環境溫度資訊，相較於習知外接式的通用序列匯流排插座，本新型所提供的顯示功能能讓使用者直觀的瞭解充電狀態，並讓使用者能依自身的充電需求更靈活調配充電時間、電量、費用等，更能進一步避免使用者因不瞭解充電規格，而導致充電時意外損壞電子裝置的狀態，且本新型為嵌入式的牆面插座，不需要額外佔用既有的插座，能為使用者帶來更便捷與安全的充電體驗。

1:市電 10:殼體 20:變壓器 30:通用序列匯流排連接器 40:顯示螢幕 41:充電資訊畫面 50:感測電路 51:分壓電路 52:控制器 53:二極體 R1:第一分壓電阻 R2:第二分壓電阻 Rs:電流感測電阻 Rt:熱敏電阻 Vout:充電電源

圖1：本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座的電路示意圖。 圖2：本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座的方塊示意圖。 圖3：本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座的第一應用示意圖。 圖4：本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座的第二應用示意圖。 圖5：本新型具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座的第三應用示意圖。

20:變壓器

40:顯示螢幕

50:感測電路

51:分壓電路

52:控制器

53:二極體

R1:第一分壓電阻

R2:第二分壓電阻

Rs:電流感測電阻

Rt:熱敏電阻

Vout:充電電源

Claims (9)

1. 一種具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，供連接一市電並嵌設於一牆面上，該具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座包含有： 一變壓器，連接該市電，並將該市電轉換為一充電電源； 至少一通用序列匯流排連接器，連接該變壓器，並輸出該充電電源以提供充電功能； 一顯示螢幕，呈現一充電資訊畫面；以及 一感測電路，連接該變壓器、該至少一通用序列匯流排連接器及該顯示螢幕，該感測電路感測該至少一通用序列匯流排連接器的充電狀態以產生一充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面。
2. 如請求項1所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，進一步包含有一殼體，該殼體具有一內部空間，該變壓器及該感測電路設置於該內部空間中，該至少一通用序列匯流排連接器及該顯示螢幕設置於該殼體的表面。
3. 如請求項1所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，該感測電路包含有： 一分壓電路，連接於該變壓器及一接地端之間，該分壓電路包含有： 一第一分壓電阻，該第一分壓電阻的一第一端連接該變壓器； 一第二分壓電阻，該第二分壓電阻的一第一端連接該第一分壓電阻的一第二端，該第二分壓電阻的一第二端接地；以及 一控制器，連接該顯示螢幕、該第一分壓電阻的該第二端及該第二分壓電阻的該第一端，該控制器接收該第一分壓電阻及該第二分壓電阻之間的一分壓，並根據該第一分壓電阻的一電阻值、該第二分壓電阻的一電阻值及該分壓，計算該充電電源的一充電電壓值； 其中，該控制器根據該充電電壓值產生該充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面。
4. 如請求項3所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，該感測電路進一步包含有： 一電流感測電阻，該電流感測電阻的一第一端連接該變壓器，該電流感測電阻的一第二端接地； 其中，該電流感測電阻與該控制器並聯，該控制器計算該電流感測電阻的一壓降，並根據該電流感測電阻的一電阻值及該壓降，計算該充電電源的一充電電流值，由該控制器根據該充電電壓值及該充電電流值產生該充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面。
5. 如請求項1所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，該感測電路包含有： 一熱敏電阻，該熱敏電阻的一第一端接地； 一控制器，連接該顯示螢幕及該熱敏電阻的一第二端，該控制器根據該熱敏電阻的一電阻值計算一環境溫度，且該控制器根據該環境溫度產生該充電資訊，並根據該充電資訊控制該顯示螢幕顯示該充電資訊畫面。
6. 如請求項4所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，該控制器進一步根據該充電電壓值及該充電電流值計算一輸出功率，並根據該充電電壓值、該充電電流值及該輸出功率產生該充電資訊。
7. 如請求項6所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，該控制器進一步根據該輸出功率及一單位電費計算一消耗電費，並根據該充電電壓值、該充電電流值及該消耗電費產生該充電資訊。
8. 如請求項4所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，其中，該控制器連接該至少一通用序列匯流排連接器，該控制器根據該至少一通用序列匯流排連接器所使用的充電協議產生一充電協議資料，並根據該充電電壓值、該充電電流值及該充電協議資料產生該充電資訊。
9. 如請求項4所述之具有顯示功能的嵌入式通用序列匯流排牆面插座，其中，該控制器連接該至少一通用序列匯流排連接器，當該至少一通用序列匯流排連接器開始輸出該充電電源時，該控制器開始計算一使用時長，而當該至少一通用序列匯流排連接器停止輸出該充電電源時，該控制器停止該使用時長的計算，由該控制器根據該充電電壓值、該充電電流值及該使用時長產生該充電資訊。

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