TWI393899B - 漏電偵測裝置及方法 - Google Patents

Description

漏電偵測裝置及方法

本發明涉及有關漏電偵測領域，尤其是涉及一種可遠端對一個或多個電腦偵測是否漏電之裝置與方法。

由於資訊技術的快速發展，使得多電腦及其周邊產品的應用相當普及。為了滿足使用者不同的需求與成本考量，多電腦切換器(KVM switch，KVM即Keyboard、Video、Mouse的簡寫)乃應運而生。多電腦切換器，亦泛稱電子式切換器，有別於傳統的機械式切換器(Data Switch)，其主要功能是透過控制端裝置(至少一組鍵盤、螢幕與滑鼠)來控制、切換、管理多台電腦。

KVM switch雖可依據需求，透過KVM switch與KVM switch的串接與級連，目前最高可連接高達四千多台電腦。唯若機房設備未接地妥善或機房電力系統未落實接地規範，常造成KVM switch使用一段時間後，會發生控制端裝置(至少一組鍵盤、螢幕與滑鼠)無法顯示畫面的問題。

請參見第一圖，其係顯示習知的機房設備接地妥善示意圖。在一典型的運作情況下，本地機房設備11(例如是電腦)係連結至本地控制端12，遠距控制端13係連結至一遠距控制端設備14(例如是一組鍵盤、螢幕與滑鼠)。本地控制端12與遠距控制端13之間係以CAT5連接線通連。其中本地控制端12設備為接地良好之情況，因此遠距控制端設備14可以正常顯示畫面。

請參見第二圖，其係顯示習知的機房設備未接地或接地未符合規範示意圖。在本地機房設備21未接地或接地未符合規範的運作情況下，本地機房設備21的漏電流亦將依序沿著本地控制端22、CAT5連接線與遠距控制端23傳輸到遠距機房設備24。因此，將危害遠距機房設備24無法正常顯示畫面。

本發明之目的在提供一種漏電偵測裝置與方法，其可內嵌於一多電腦切換器或一訊號延長器，藉由檢測系統的電子信號，以反應出系統的接地狀態是否良好，避免漏電因素造成設備傷害或無法顯示畫面，以期提昇設備壽命。

根據上述目的，本發明一方面提出一種漏電偵測裝置，包括：一加法電路，將來自於一設備之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；一濾波電路，過濾該合成信號並獲得一待測電位；以及一檢測電路，比較該待測電位與一參考電位，以判斷該設備是否漏電，並獲得一漏電偵測信號。

根據上述目的，本發明另一方面提出一種多電腦切換系統，包括：複數個第一介面，耦接複數台電腦：複數個第二介面，耦接複數個人機介面裝置；一切換裝置，安排該等電腦與該等人機介面裝置之間之溝通；以及一漏電偵測裝置，設置於該切換裝置，該漏電偵測裝置包括：一加法電路，將來自於該等電腦之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；一濾波電路，過濾該合成信號並獲得一待測電位；以及一檢測電路，比較該待測電位與一參考電位，以判斷該等電腦之至少一電腦是否漏電，並獲得一漏電偵測信號。

根據上述目的，本發明更提出一種信號延長裝置，包括：一第一延長器，耦接至少一電腦；一第二延長器，耦接複數個人機介面裝置與該第一延長器；以及一漏電偵測裝置，設置於該第二延長器，該漏電偵測裝置包括：一加法電路，將來自於該等電腦之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；一濾波電路，過濾該合成信號並獲得一待測電位；及一檢測電路，比較該待測電位與一參考電位，以判斷該電腦是否漏電，並獲得一漏電偵測信號。

請參見第三圖，其係顯示本發明一實施例裝設之位置示意圖。本地機房設備31(例如是至少一台電腦)係連結至本地控制端32，遠距控制端33係連結至一遠距端設備34(例如是一組鍵盤、螢幕與滑鼠)。本地控制端32與遠距控制端33之間係以CAT5連接線通連。經由圖示可知，本實施例之漏電偵測裝置331裝設於遠距控制端33設備的內部，用以檢測並監控本地端設備31是否漏電，避免因本地端設備31未接地或接地未符合規範時所傳輸的漏電流信號影響遠距端設備34(例如是至少一組鍵盤、螢幕與滑鼠)無法顯示畫面而不能正常運作。

請參見第四圖，其係顯示本發明一實施例裝設之相對位置示意圖。本實施例之漏電偵測裝置43係設置於遠距端信號延長器41內部或本地端信號延長器42內部，遠距端信號延長器41包含一遠距端信號延長器前視面板411以及一遠距端信號延長器後視面板412，遠距端信號延長器後視面板412可連結遠距端控制電腦的主機、鍵盤、螢幕及滑鼠等裝置，並可透過CAT5連接線與本地端信號延長器42連結，距離可長達300公尺甚至更遠；本地端信號延長器42包含一本地端信號延長器前視面板421以及一本地端信號延長器後視面板422，本地端信號延長器前視面板421可連結可經由本地端KVM多電腦切換器(未標示)與複數台電腦或伺服器連結，本地端信號延長器後視面板422則可連結本地端控制電腦的主機、鍵盤、螢幕及滑鼠等裝置。本實施例之嵌入式漏電偵測裝置43即可偵測與遠距端信號延長器後視面板412或與本地端信號延長器後視面板422相連裝置的接地情況。倘電腦漏電，則遠距端或本地端的信號延長器41/42內部之漏電偵測裝置43即可測得此漏電信號並透過信號延長器41/42將漏電信號顯示於本地端與遠距端的控制電腦上。

請參見第五圖，其係顯示本發明另一實施例之裝設位置示意圖。KVM多電腦切換器51與52相互連接，KVM多電腦切換器51透過CAT5連接線連接至少一控制端模組，控制端模組連接一組控制端裝置(例如是一組鍵盤、螢幕與滑鼠)，本實施例之嵌入式漏電偵測裝置56可裝設於控制端模組。KVM多電腦切換器52透過CAT5連接線連接至許多電腦端轉接器53，每一電腦端轉接器53連接一台電腦。KVM多電腦切換器51與52用以安排電腦轉接器53所連接之電腦與控制端模組所連接之控制端裝置之間所有訊號傳輸來往。圖示為本實施例之嵌入式漏電偵測裝置56裝設於一CAT5矩陣式KVM多電腦切換器51或52內部，可用以監控與該CAT5矩陣式KVM多電腦切換器52相連的電腦端轉接器53及/或伺服器54之漏電狀況；本發明之嵌入式漏電偵測裝置56亦可用以監控與該CAT5矩陣式KVM多電腦切換器52相連的另一CAT5矩陣式KVM多電腦切換器51及/或一本地端電腦55之漏電狀況。

請參見第六圖，其係顯示本發明一實施例之紅綠藍三種色彩的三對視頻信號擷取方式示意圖。在本實施例中，本地控制端61是以CAT5連接線中至少三對對絞線與遠距控制端62連接，其中一對對絞線上載有一對視頻信號，三對視頻信號分別對應到紅、綠、藍三種色彩，本實施例之漏電偵測裝置621係裝設於一遠距控制端62內，同時漏電偵測裝置621擷取由本地控制端61所傳輸而來的紅綠藍三種色彩的三對視頻信號中的任一對差動信號，以進行後續一連串信號處理程序，並提供漏電警示。此外，在本實施例中，將紅綠藍三種色彩的三對視頻信號分別送入一運算放大器(OP)中，將其差動訊號轉換為單端訊號，並再經由水平垂直同步信號提取單元將水平同步訊號、垂直同步訊號從視頻信號中提取出來，以供傳送至一顯示裝置，如：液晶顯示面板或其他類型顯示器中，以顯示本地控制端61所連接電腦的影像畫面。

請參見第七圖，其係顯示本發明另一實施例之電路方塊圖。本實施例之漏電偵測裝置70包括一切換開關71，一加法電路72，一濾波電路73，一檢測單元74及一指示裝置75，其中，該檢測單元74更包括一檢測電路741。

在一典型的運作情形下，使用者可依需求，針對其所需檢測的相連設備，選擇切換開關71之複數輸入端的一端，使連結至所需檢測的相連設備，使該輸入端耦接設備的一信號傳輸線，藉由切換開關71的輸出端輸出來自信號傳輸線的一對電子信號，並導入該對電子信號至加法電路72，其中，此對電子信號在本實施例中是一對差動信號，該差動信號可為紅綠藍三種色彩的三對視頻信號中的任一對，而加法電路72在本實施例中是一加法器，然而在其他實施例中可以是一處理器或其他堪為訊號相加之等效裝置。電子信號經由加法電路72相加程序形成一合成信號，在本實施例中，差動信號的正負極經由相加程序，使同相位同振幅大小的正負極信號相加抵銷後形成一合成信號，在本實施例中，此合成訊號為一接近零電位但有高頻雜訊之電子訊號。該合成信號復傳送至該濾波電路73。在本實施例中，濾波電路73是一低通濾波器，然而在其他實施例中，可依據合成訊號之雜訊特性設計濾波電路73的特性。

上述之合成信號經濾波電路73過濾其之高頻信號及雜訊後，輸出至一檢測單元74的一檢測電路741。此時，由經過濾後之合成訊號得到一待測電位，在本實施例中，此待測電位為接近零電位之電子訊號。檢測單元64並依據待測電位與參考電位作電位比較之結果，獲得一顯示信號傳送至一指示裝置75，其中該指示裝置可為一發光二極體以燈號顯示漏電狀態，或透過螢幕顯示選單(OSD)傳送，以便使用者可在其所操作的視窗顯示器上了解本地端及遠距端相關的相連設備是否有確實接地漏電的情形。在本實施例中，當待測電位比參考電位之電位高時，獲得顯示信號以代表漏電流情況發生。該指示裝置為一顯示器、蜂鳴器、揚聲器及發光二極體之其中之一或其任意組合者。該加法電路、該濾波電路及該檢測電路之其中至少二者係設置於一中央處理單元。

承上，請參見第八圖，其係顯示本發明一實施例之檢測單元電路方塊圖。檢測單元74包含一分壓器81、一半波整流器82以及一比較器83，半波整流器82及比較器83構成第七圖之檢測電路741。在本實施例中，分壓器81係以可變電阻將一3.3V電位進行分壓處理並調節為大約1V的參考電位輸出至比較器83，半波整流器82則將來自濾波電路73的信號整流成為一直流的待測電位，並送至比較器83與參考電位作比較後，獲得一漏電偵測信號傳送至一漏電指示裝置75，用以顯示漏電狀態。

請參見第九圖，其顯示本發明實施例之檢測波形圖。在第九圖中，縱軸代表所檢測之波形，橫軸代表時間，其中信號a波形係為一般正常的RGB訊號波形，信號b、c波形及信號d、e波形係為不同實施例之差動訊號對，信號f、g波形係由加法電路72處理後所測得。信號h、i波形則係經由檢測單元74處理後所測得，其中信號h波形代表系統係處於裝備接地完善且無漏電之安全狀態，而信號i波形則代表系統係處於接地不佳且已發生漏電之危險狀態，信號i波形即視為一漏電偵測信號。

綜上所述，本發明提出了一種漏電偵測裝置與方法，利用偵測一相連設備的一對電子信號，經由處理後獲得一電子信號，代表機房內的電力系統環境是否有漏電或接地不全之情況發生。根據上述目的，本發明另一方面提出一種漏電偵測方法，係應用於一機台，該機台耦接至少一設備，該至少一設備具有至少一信號傳輸線，該漏電偵測方法包括下列步驟：(a)將來自於該設備之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；(b)過濾該合成信號並獲得一待測電位；(c)比較該待測電位與一參考電位，以判斷該至少一設備是否漏電，並獲得一漏電偵測信號；以及(d)根據該漏電偵測信號顯示該至少一設備的漏電狀態。

其中步驟(a)更包含下列步驟：(a1)將該信號傳輸線中包含紅綠藍三種色彩的三對視頻信號的任一對電子信號相加，其中該對電子信號包含一正、負極信號；以及(a2)將該正、負極信號相加，使該正、負極信號之同相位同振幅大小的部分互相抵銷。

其中步驟(b)更包含下列步驟：(b1)去除該合成信號的高頻部分；以及(b2)去除該合成信號的雜訊部分。

其中步驟(c)更包括下列步驟：(c1)當該待測電位比該參考電位高時，獲得該漏電偵測信號以代表漏電流情況發生。

該對正、負極信號為同相位。該至少一設備為至少一電腦系統。該待測電位為一直流電位。該參考電位為一可調式直流電位。該漏電偵測方法更包括一步驟，接收該漏電偵測信號並顯示該至少一設備的漏電狀態。顯示該至少一設備的漏電狀態係以一螢幕顯示器上彈現出一視窗顯示、一發光二極體顯示及啟動蜂鳴器、揚聲器之其中一者之方式顯示。

以上所述之實施例僅為說明本發明之最佳實施例原理及其功效，而非用以限制本發明。因此，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可在不違背本發明之精神對上述實施例進行修改及變化，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

11．．．本地端設備

12．．．本地控制端

13．．．遠距控制端

14．．．遠距端設備

21．．．本地端設備

22．．．本地控制端

23．．．遠距控制端

24．．．遠距端設備

31．．．本地端設備

32．．．本地控制端

33．．．遠距控制端

34．．．遠距端設備

331．．．嵌入式漏電偵測裝置

41．．．遠距端信號延長器

42．．．本地端信號延長器

411．．．遠距端信號延長器前視面板

412．．．遠距端信號延長器後視面板

421．．．本地端信號延長器前視面板

422．．．本地端信號延長器後視面板

43．．．嵌入式漏電偵測裝置

51．．．CAT5矩陣式KVM多電腦切換器

52．．．CAT5矩陣式KVM多電腦切換器

53．．．PS/2或USB電腦端轉接器

54．．．伺服器

55．．．本地端電腦

56．．．嵌入式漏電偵測裝置

61．．．本地控制端

62．．．遠距控制端

621．．．嵌入式漏電偵測裝置

71．．．切換開關

72．．．加法電路

73．．．濾波電路

74．．．檢測單元

741．．．檢測電路

75．．．指示裝置

81．．．分壓器

82．．．半波整流器

83．．．比較器

第一圖：其顯示習知的設備接地妥善示意圖。

第二圖：其顯示習知的設備未接地或接地未符合規範示意圖。

第三圖：其顯示本發明一實施例之裝設位置示意圖。

第四圖：其顯示本發明一實施例之裝設相對位置示意圖。

第五圖：其顯示本發明另一實施例之裝設位置示意圖。

第六圖：其顯示本發明一實施例之紅綠藍三種色彩的三對視頻信號擷取方式示意圖。

第七圖：其顯示本發明一實施例之電路方塊圖。

第八圖：其顯示本發明一實施例之檢測單元電路方塊圖。

第九圖：其顯示本發明實施例之檢測波形圖。

71．．．切換開關

72．．．加法電路

73．．．濾波電路

74．．．檢測單元

741．．．檢測電路

75．．．指示裝置

Claims (27)

1. 一種多電腦切換系統，包括：複數個第一介面，耦接複數台電腦：複數個第二介面，耦接複數個人機介面裝置；一切換裝置，安排該等電腦與該等人機介面裝置之間之溝通；以及一漏電偵測裝置，設置於該切換裝置，該漏電偵測裝置包括：一加法電路，將來自於該等電腦之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；一濾波電路，過濾該合成信號並獲得一待測電位；及一檢測電路，比較該待測電位與一參考電位，以判斷該等電腦之至少一電腦是否漏電，並獲得一漏電偵測信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該漏電偵測裝置更包括一切換開關，具有複數輸入端及一輸出端，各該複數輸入端耦接於該等電腦的一信號傳輸線，藉由該輸出端輸出來自該信號傳輸線的該對電子信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該加法電路為一處理器及一加法器之其中之一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該對電子信號為差動訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該檢測電路更包括一半波整流電路和一比較器。
6. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該對電子信號為紅綠藍三種色彩的三對視頻信號中的任一對。
7. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其更包括一指示裝置，接收該漏電偵測信號並顯示該設備的漏電狀態。
8. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中該指示裝置為一顯示器、蜂鳴器、揚聲器及發光二極體之其中之一或其任意組合者。
9. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該加法電路、該濾波電路及該檢測電路之其中至少二者係設置於一中央處理單元。
10. 一種漏電偵測方法，係應用於一機台，該機台耦接至少一設備，該至少一設備具有至少一信號傳輸線，該漏電偵測方法包括下列步驟：(a)將來自於該設備之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；(b)過濾該合成信號並獲得一待測電位；(c)比較該待測電位與一參考電位，以判斷該至少一設備是否漏電，並獲得一漏電偵測信號；以及(d)根據該漏電偵測信號顯示該至少一設備的漏電狀態。
11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中步驟(a)更包含下列步驟： (a1)將該信號傳輸線中包含紅綠藍三種色彩的三對視頻信號的任一對電子信號相加，其中該對電子信號包含一正、負極信號；以及(a2)將該正、負極信號相加，使該正、負極信號之同相位同振幅大小的部分互相抵銷。
12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該對正、負極信號為同相位。
13. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中步驟(b)更包含下列步驟：(b1)去除該合成信號的高頻部分；以及(b2)去除該合成信號的雜訊部分。
14. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中步驟(c)更包括下列步驟：(c1)當該待測電位比該參考電位高時，獲得該漏電偵測信號以代表漏電流情況發生。
15. 如申請專利範圍第10項所述的漏電偵測方法，其中該至少一設備為至少一電腦系統。
16. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該待測電位為一直流電位。
17. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該參考電位為一可調式直流電位。
18. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其更包括一步驟： 接收該漏電偵測信號並顯示該至少一設備的漏電狀態。
19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中顯示該至少一設備的漏電狀態係以一螢幕顯示器上彈現出一視窗顯示、一發光二極體顯示及啟動蜂鳴器、揚聲器之其中一者之方式顯示。
20. 一種信號延長裝置，包括：一第一延長器，耦接至少一電腦：一第二延長器，耦接複數個人機介面裝置與該第一延長器；以及一漏電偵測裝置，設置於該第二延長器，該漏電偵測裝置包括：一加法電路，將來自於該等電腦之一對電子信號彼此相加，以輸出一合成信號；一濾波電路，過濾該合成信號並獲得一待測電位；及一檢測電路，比較該待測電位與一參考電位，以判斷該電腦是否漏電，並獲得一漏電偵測信號。
21. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該漏電偵測裝置更包括一切換開關，具有複數輸入端及一輸出端，各該複數輸入端耦接於該等電腦的一信號傳輸線，藉由該輸出端輸出來自該信號傳輸線的該對電子信號。
22. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該加法電路為一處理器及一加法器之其中之一者。
23. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該對電子信號 為差動訊號。
24. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該檢測電路更包括一半波整流電路和一比較器。
25. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該對電子信號為紅綠藍三種色彩的三對視頻信號中的任一對。
26. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其更包括一指示裝置，接收該漏電偵測信號並顯示該設備的漏電狀態。
27. 如申請專利範圍第26項所述的裝置，其中該指示裝置為一顯示器、蜂鳴器、揚聲器及發光二極體之其中之一或其任意組合者。