TWI474013B - 智慧型電源閘道之電力管理裝置 - Google Patents

Description

智慧型電源閘道之電力管理裝置

本發明係有關一種智慧型電源閘道之電力管理裝置尤指一種可以有效節省電能、用電安全管理及線路自動檢測等多重功效的監控技術。

按，一般建築物(如居家、公司、學校、宿舍及工廠)皆設有至少一組的交流供電迴路，以將外部市電(AC)之交流電傳輸至供電插座，藉以供應電器產品所需的電力。一般而言，上述交流供電迴路一端與一市電(AC)電連接。每一組交流供電迴路再以一導線組依序電性連接包括有無熔線開關(NFB)及供電插座。無熔線開關(NFB)係設在電氣箱內，當交流供電迴路過流或是過載時，無熔線開關(NFB)則使市電(AC)與異常之交流供電迴路斷開，以達到用電安全的監控功效；惟，該習用結構並無電量資料累計與用電安全警示的機能設置，以致使用者無法得知交流供電迴路即時的供電與用電等狀態資訊，致使無法有效做出電量管理的因應措施，因而造成用電管理安全上的死角與不便的情事產生。

為改善上述缺失，相關技術領域業者已經開發出具備用電量資料累計與用電安全警示的用電管理通報技術，其代表性專利如本國發明第I362146號『數位式自動監控及斷電之安全電源插座』；及發明第I370351號『用電管理之控制系統及其方法』。該等專利係以一電源切換開關串聯於 電連接座與電力線之間，並由數位電源監控電路耦合連接以取得電力狀態，依據電力異常狀態控制電源切換開關的啟閉。電力線數據通訊電路與數位電源監控電路電連接，以取得電力狀態資料並加以處理後耦合載入至與電連接座連接的電力線上。該等專利雖然具備自動斷電/供電功能、自遠端電力管理主機取得各電源插座的電力狀態以及由遠端電力管理主機遙控啟閉電源插座等功效；惟，該等專利並無交流供電迴路之線路通斷檢測的機能設置，當交流供電迴路斷線故障時，較無法快速判定交流供電迴路斷線故障的位置，以致必須花費較多的時間找尋故障的交流供電迴路，如此方能排除故障而完成檢修工作，因而造成檢修上的不便與困擾；除此之外，該等專利並無微弱耗電感測以關閉交流供電迴路及電源插座的機能設置，故而該等專利確實無法達到節省電能以減少電費支出的功效。

緣是，上述該習用結構及該等專利確實未臻完善，仍有再改善的必要性，有鑑於此，本申請人乃積極投入研發，經不斷的研究、設計、實作與試驗，終而有本發明的研發成果。

本發明第一目的在於提供一種智慧型電源閘道之電力管理裝置，除了具備用電量資料管理與用電安全保護功效之外，並具備線路自動檢測的功效，可在交流供電迴路斷線故障時，可以快速顯示交流供電迴路斷線故障的位置，並可直接對故障之交流供電迴路進行檢修工作，因而得以有效縮短檢修的工時。達成第一目的之技術手段，係包括電力感測模組、故障檢測模組、訊號處理模組及顯示模組。電力感測模組用以感測交流供電迴路之供電狀態而產生供電感測訊號；故障檢測模組用以檢測交流 供電迴路之線路通斷狀態而產生檢測訊號。訊號處理模組用以接收與處理供電感測訊號而產生用電資料，並依據檢測訊號來判斷交流供電迴路的線路通斷與否。顯示模組將用電資料顯示為用電資訊，並顯示有交流供電迴路的線路通斷資訊，俾能達到用電安全管理與線路自動檢測的雙重功效。

本發明第二目的在於提供一種可以有效節省電能的智慧型電源閘道之電力管理裝置，除了可以達成本發明第一目的之功效外，用電量資料管理與用電安全保護功效之外，並可藉由迴路自動感測機制的判斷而將沒有用到與極微弱用電的交流供電迴路及電源插座予以關閉，進而達到節省電能以減少電費支出的功效。達成第二目的之技術手段，係包括電力感測模組、故障檢測模組、訊號處理模組及顯示模組。電力感測模組用以感測交流供電迴路之供電狀態而產生供電感測訊號；故障檢測模組用以檢測交流供電迴路之線路通斷狀態而產生檢測訊號。訊號處理模組用以接收與處理供電感測訊號而產生用電資料，並依據檢測訊號來判斷交流供電迴路的線路通斷與否。顯示模組將用電資料顯示為用電資訊，並顯示有交流供電迴路的線路通斷資訊，俾能達到用電安全管理與線路自動檢測的雙重功效。其中，該供電插座具有複數插孔組，每一該插孔組包含二個並置的插孔，該二插孔之間設有一供一電器之插頭按壓觸碰的按壓開關，當該插頭插置於該插孔組時，該按壓開關則被導通而輸出一啟動訊號至該訊號處理模組中，該訊號處理模組則觸發一切換開關，使該供電插座與該交流供電迴路導通。該訊號處理模組內建有至少一用電預設值，當該用電資訊低於該用電預設值一段時間時，該訊號處理模組則觸發該切換開關，使該供電插座與該交 流供電迴路斷開。該訊號處理模組內建有一用電安全值，當該用電資訊超過該用電安全值時，該訊號處理模組則觸發該切換開關，使該供電插座與該交流供電迴路斷開。

1‧‧‧交流供電迴路

10‧‧‧電力管理裝置

11‧‧‧電力感測模組

12‧‧‧故障檢測模組

120‧‧‧第一檢測電路

121‧‧‧第二檢測電路

13‧‧‧訊號處理模組

14‧‧‧顯示模組

140‧‧‧發光二極體

141‧‧‧顯示幕

15‧‧‧電能轉換模組

16‧‧‧驅動電路

20‧‧‧供電插座

21‧‧‧插孔

30‧‧‧按壓開關

31‧‧‧切換開關

40‧‧‧無線訊號通訊模組

41‧‧‧電腦裝置

50‧‧‧電氣箱

60‧‧‧插頭

圖1係本發明電路之架構示意圖。

圖2係本發明另一種電路之架構示意圖。

圖3係本發明按壓開關之電路連結示意圖。

圖4係本發明供電插座之實施示意圖。

圖5係本發明顯示模組裝設實施之示意圖。

壹.第一實施例

請配合參看圖1、5所示，為達成本發明第一目之第一具體實施例，電力管理裝置10係包括電力感測模組11、故障檢測模組12、訊號處理模組13、顯示模組14及電能轉換模組15等技術特徵。電力感測模組11用以感測交流供電迴路1之供電狀態而產生供電感測訊號。故障檢測模組12用以檢測交流供電迴路1之線路通斷狀態而產生檢測訊號。訊號處理模組13用以接收與處理供電感測訊號而產生用電資料，並依據檢測訊號來判斷交流供電迴路1的線路通斷與否。電能轉換模組15用以將交流電源轉換為電力感測模組11、故障檢測模組12、訊號處理模組13及顯示模組14所需的直流電源。顯示模組14將用電資料顯示為用電資訊，並顯示有交流 供電迴路1的線路通斷資訊，俾能達到用電安全管理與線路自動檢測的雙重功效。

具體而言，該交流供電迴路1的數量為複數個，交流供電迴路1一端與一市電(AC)電連接，如圖1所示，並以一導線組依序電性連接包括有一無熔線開關(NFB)及至少一供電插座20。電力感測模組11用以感測輸入至供電插座20之電壓及電流狀態，具體的架構，本發明是以電力感測器透過電流檢測電阻來檢測輸入電流，並以分壓電路來檢測電壓值。至於故障檢測模組12則包含一用以檢測無熔線開關(NFB)之通斷狀態的第一檢測電路120及一用以檢測供電插座20之通斷狀態的第二檢測電路121。於一種較為具體的實施例中，每一交流供電迴路1之無熔線開關(NFB)與訊號處理模組13一同設於電氣箱50內，如圖5所示，顯示模組14包含設於電氣箱50的外表面的複數發光二極體140(其數量與交流供電迴路1對應)，及一顯示幕141。該複數發光二極體140用以顯示各交流供電迴路1的線路通斷狀態。顯示幕141用以顯示各交流供電迴路1的供電資訊。訊號處理模組13內建有至少一用電預設值，當累計的該用電資訊超過該用電預設值時，該訊號處理模組13則觸發一警示裝置，以發出用電警示的資訊。

於一種具體運作的實施例中，如圖1所示之第一檢測電路120係包含一繼電器RY1與一光耦合器PCB817-1。繼電器RY1之二激磁線圈接點分別連接在靠近無熔線開關(NFB)後端之導線(AC)與導線(0V)上，繼電器RY1之一切換接點與接地端連接，繼電器RY1之一常開接點則與光耦合器PCB817-1之發光二極體的陰極連接，陽極則與一電源Vcc連接，光電耦合器PC817-2之光電晶體集極與訊號處理模組13之輸入埠連接，射極則 與接地端連接。當交流供電迴路1市電AC端至無熔線開關(NFB)之間的導線組斷線或是其他因素損壞時，繼電器RY1無法激磁，使光電耦合器PC817-1內之發光二極體迴路無法導通，故光電耦合器PC817-1之輸出端(即光電晶體的集極與射極)無法導通接地，此時訊號處理模組13即可透過軟體判斷此輸出端為非接地狀態，並以顯示模組14來顯示該段導線組之通斷狀態資訊(如驅動發光二極體LED發出紅色光源)；反之，當交流供電迴路1之市電AC端至無熔線開關(NFB)之間的導線組正常時，繼電器RY1則激磁，使光電耦合器PC817-1內之發光二極體迴路導通，並使光電耦合器PC817-1之輸出端(即光電晶體的集極與射極)導通接地，此時訊號處理模組13即可透過軟體判斷此輸出端為導通接地狀態，並以顯示模組14來顯示該段導線組之通斷狀態資訊(如驅動發光二極體LED發出綠色光源)，接著再將導線組之通斷狀態資料予以儲存或輸出。

再請配合參看圖1所示之第二檢測電路121係包含上述的第一檢測電路120、一繼電器RY2及一光耦合器PCB817-2，繼電器RY2之二激磁線圈接點分別連接在靠近供電插座20前端之導線(AC)與導線(0V)上，繼電器RY2之一切換接點與接地端連接，繼電器RY2之一常開接點與繼電器RY1之另一切換接點連接，繼電器RY1之另一常開接點則與光耦合器PCB817-1之發光二極體的陰極連接，陽極則與一電源Vcc連接，光電耦合器PC817-2之光電晶體集極與訊號處理模組13之輸入埠連接，射極則與接地端連接。當交流供電迴路1之無熔線開關(NFB)至供電插座20之間的導線組斷線或是其他因素損壞時，繼電器RY2無法激磁，使光電耦合器PC817-2內之發光二極體迴路無法導通，並使光電耦合器PC817-2之輸出端(即光電 晶體的集極與射極)無法導通接地，此時訊號處理模組13即可判斷此輸出端為非接地狀態，並以顯示模組14來顯示該段導線組之通斷狀態資訊(如驅動另一發光二極體LED發出紅色光源)；反之，當交流供電迴路1之無熔線開關(NFB)至供電插座20之間的導線組正常時，繼電器RY2則激磁，使光電耦合器PC817-2內之發光二極體迴路導通，並使光電耦合器PC817-2之輸出端(即光電晶體的集極與射極)導通接地，此時訊號處理模組13即可判斷此輸出端為導通接地狀態，並以顯示模組14來顯示該段導線組之通斷狀態資訊(如驅動另一發光二極體LED發出綠色光源)，接著再將該導線組之通斷狀態資料予以儲存或輸出。

貳.第二實施例

請配合參看圖1及圖3~5所示，為達成本發明第二目之第二具體實施例。係包括前述第一實施例之技術特徵之外，該供電插座20具有複數並置的二插孔21，二插孔21之間設有一供一電器之插頭60按壓觸碰的按壓開關30。當插頭60插置於二插孔21時，按壓開關30則被導通而輸出一啟動訊號至訊號處理模組13中，訊號處理模組13則觸發一切換開關31，使供電插座20與交流供電迴路1導通。訊號處理模組13內建有至少一用電預設值，當用電資訊低於該用電預設值達一預定時間時，訊號處理模組13則觸發切換開關31，使供電插座20與該交流供電迴路1斷開。此外，訊號處理模組13內建有一用電安全值，當用電資訊超過用電安全值時，訊號處理模組13則觸發切換開關31，使供電插座20與交流供電迴路1斷開，以避免交流供電迴路1因過流或過載所引發的跳電、電線燒毀或短路等危險情事產生。

於一種較為具體的實施例中，該訊號處理模組13建立有一複數筆該用電資料儲存的資料庫，該訊號處理模組13設定有一區段時間，於每一該區段時間累計各該用電資料，並將累計的各該用電資料輸出，再由該顯示模組14顯示為累計的用電資訊。請參看圖2所示，本發明更包括一與訊號處理模組13電性連接的無線訊號通訊模組40，用以將交流供電迴路1之該用電資料與線路通斷判斷資料傳輸至遠端的一電腦裝置41中。該電腦裝置41可以是一般的個人電腦、智慧型手機或是平板電腦。

於一種具體運作的實施例中，如圖所示之訊號處理模組13係透過一驅動電路16而與切換開關31(即繼電器RY3)電性連接。訊號處理模組13可以是一般微處理器或是微控制器(MCU)，訊號處理模組13之輸入埠與按壓開關30電性連接，其輸出埠與驅動電路16之電晶體基極連接，集極則與12V電源連接，射極則與接地端連接，繼電器RY3之激磁線圈一接點與12V電源連接，激磁線圈另一接點則與電晶體集極連接，繼電器RY3之切換接點com與交流供電迴路1其中一條導線一端連接，繼電器RY3之常開接點no則與交流供電迴路1其中一條導線的另端連接。當電器之插頭插置於插孔21時，按壓開關30則被按壓而導通，進而輸出一啟動訊號至訊號處理模組13中，訊號處理模組13則觸發電晶體之基極，使射極與集極導通，此時繼電器RY3獲得12V電源的供應，進而使切換接點com與常開接點no導通，如此即可使供電插座20與交流供電迴路1導通，進而啟動該電器。當電器之插頭自插孔21拔出時，按壓開關30則回復而呈關閉狀態，並中斷啟動訊號，訊號處理模組13則終止觸發電晶體，使電晶體之射極與集極斷開，此時繼電器RY3無法獲得12V電源的供應，進而使切換接點com 與常閉接點nc導通，如此即可使供電插座20與交流供電迴路1斷開。此外，必須補充說明的是，連接無熔線開關(NFB)與供電插座20的導線組通常是以明線或暗線方式佈設於室內，一般而言，在供電插座20沒有任何耗電的情況之下，該段導線組通樣會有極微弱的電流通過，以致仍會有微弱耗電的情事產生，因此，本發明可藉由關閉該段導線組而達到節省電能耗費之目的。

參.結論

因此，藉由上述之具體實施例說明，本發明確實具有下列所述的特點：

1.本發明除了具備用電量資料管理與用電安全保護功效之外，並具備線路自動檢測的功效，可在交流供電迴路斷線故障時，可以快速顯示交流供電迴路斷線故障的位置，並可直接對故障之交流供電迴路進行檢修工作，因而得以有效縮短檢修的工時。

2.本發明除了具備用電量資料管理與用電安全保護功效之外，並可藉由迴路自動感測機制的判斷而將沒有用到與極微弱用電的交流供電迴路及電源插座予以關閉，進而達到節省電能以減少電費支出的功效。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

1‧‧‧交流供電迴路

10‧‧‧電力管理裝置

11‧‧‧電力感測模組

12‧‧‧故障檢測模組

120‧‧‧第一檢測電路

121‧‧‧第二檢測電路

13‧‧‧訊號處理模組

14‧‧‧顯示模組

15‧‧‧電能轉換模組

16‧‧‧驅動電路

20‧‧‧供電插座

31‧‧‧切換開關

Claims (9)

1. 一種智慧型電源閘道之電力管理裝置，其係對複數個交流供電迴路之供電及故障等狀態進行監控與管理，該電力管理裝置包括：一電力感測模組，其用以感測該交流供電迴路之供電狀態而產生一供電感測訊號；該交流供電迴路一端與一市電(AC)電連接，該交流供電迴路以一導線組依序電性連接包括有一無熔線開關(NFB)及至少一供電插座，該電力感測模組用以感測輸入至該供電插座之電壓及電流狀態；一故障檢測模組，其用以檢測該交流供電迴路之線路通斷狀態而產生一檢測訊號；該故障檢測模組包含一用以檢測該無熔線開關(NFB)之通斷狀態的第一檢測電路及一用以檢測該供電插座之通斷狀態的第二檢測電路；一訊號處理模組，其用以接收與處理該供電感測訊號而產生一用電資料，並依據該檢測訊號來判斷該交流供電迴路的線路通斷與否；及一顯示模組，其用以將該用電資料顯示為用電資訊，並顯示有該交流供電迴路的線路通斷資訊。
2. 如請求項1所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，每一該交流供電迴路之該無熔線開關(NFB)與該訊號處理模組一同設於一電氣箱內，該顯示模組包含設於該電氣箱的外表面的複數發光二極體及一顯示幕，該複數發光二極體用以顯示該交流供電迴路的線路通斷狀態，該顯示幕用以顯示該交流供電迴路的供電資訊。
3. 如請求項1所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該訊號處理模組內建有至少一用電預設值，當累計的該用電資訊超過該用電預設值 時，該訊號處理模組則觸發一警示裝置，以發出用電警示的資訊。
4. 如請求項1所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該供電插座具有複數插孔組，每一該插孔組包含二個並置的插孔，該二插孔之間設有一供一電器之插頭按壓觸碰的按壓開關，當該插頭插置於該插孔組時，該按壓開關則被導通而輸出一啟動訊號至該訊號處理模組中，該訊號處理模組則觸發一切換開關，使該供電插座與該交流供電迴路導通。
5. 如請求項4所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該訊號處理模組內建有至少一用電預設值，當該用電資訊低於該用電預設值達一段預定時間時，該訊號處理模組則觸發該切換開關，使該供電插座與該交流供電迴路斷開。
6. 如請求項4所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該訊號處理模組內建有一用電安全值，當該用電資訊超過該用電安全值時，該訊號處理模組則觸發該切換開關，使該供電插座與該交流供電迴路斷開。
7. 如請求項1所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該訊號處理模組建立有一供複數筆該用電資料儲存的資料庫，該訊號處理模組設定有一區段時間，於每一該區段時間累計各該用電資料，並將累計的各該用電資料輸出，再由該顯示模組顯示為累計的用電資訊。
8. 如請求項1所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其更包括一與該訊號處理模組電性連接的無線訊號通訊模組，用以將該交流供電迴路之該用電資料與線路通斷判斷資料傳輸至遠端的一電腦裝置中。
9. 如請求項8所述之智慧型電源閘道之電力管理裝置，其中，該電腦裝 置係選自個人電腦、智慧型手機、以及平板電腦的其中一種。