TWI727358B - 免電池溫度感測裝置及溫度監測系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種免電池溫度感測裝置及一種溫度監測系統。免電池溫度感測裝置，用以感測高電壓匯流排的接線點的溫度，且包含：一固定架，設置在該高電壓匯流排上且鄰近該接線點；一溫度感測元件，設置在該固定架上；以及一無線處理模組，設置在固定架上且與該溫度感測元件分離，且該無線處理模組包含：一處理器，電性連接該溫度感測元件；一無線傳輸晶片，電性連接該處理器；及一天線，電性連接該無線傳輸晶片，其中該天線與該無線傳輸晶片接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器與該溫度感測元件使用。

Description

免電池溫度感測裝置及溫度監測系統

本發明係關於溫度感測裝置及監控系統，特別是一種免電池溫度感測裝置及一種溫度監測系統。

高壓配電箱/高壓配電盤中，匯流排之間的接合或是匯流排與導線的接合一旦接合不當或鬆脫，輕則產生跳電，嚴重則會產生燒毀。兩種狀況都會嚴重影響產能。一旦發生接合不當或接合鬆脫的狀況時，線路的阻抗會變大進而大幅提高溫度，目前多是監控接合點的溫度來評估接合是否正常。

然而，因為高壓配電盤中的匯流排的電壓都相當大(至少會大於200V)，各匯流排之間都需要保持安全間距，避免匯流排之間相互感應產生電弧，進而導致短路或毀損。也因為這樣的安全顧慮，現行多是安排人員利用熱像儀來定期巡視高壓配電盤的接點溫度，如第1a圖及第1b圖所示。然而這樣的方式不但需要相當的人力，也要耗費大量的時間，此外更無法達成即時間監測的效果。

透過安裝溫度感測器的確可以節省人力並且即時監控(例如美國專利申請案US2017/0336266A或美國專利US10024724)，然而溫度感測器需要電池以及連接兩者的電源走線來運作，而這兩者安裝在高壓配電盤中都有可能與匯流排產生電弧，導致短路或電池爆裂毀損。再者，當電池電源耗盡或是毀損需要維護更換時，為了施工安全考量，勢必要停止高壓配電盤的運作，這樣一來，也會影響生產設備的運作。最後，如果匯流排數量眾多，電池及電源走線勢必會佔據相的空間，進而增加高壓配電盤的整體體積。

故，有必要提供一種免電池溫度感測裝置及一種溫度監測系統，以解決習用技術所存在的問題。

本發明的主要目的在於提供一種免電池溫度感測裝置及一種溫度監測系統，利用無線傳輸技術，將電波訊號轉換為電能以供溫度感測裝置使用，而所獲得的溫度值也可以透過無線傳輸技術對外發送。如此一來，不需要在高壓配電盤內設置額外電池及電源走線，就可以達成即時監控溫度的效果。更可以避免額外的電池及電源走線與匯流排感應產生電弧。

為了達成上述目的，本發明提供了一種免電池溫度感測裝置，用以感測一高電壓匯流排的一接線點的溫度，且包含：一固定架，設置在該高電壓匯流排上且鄰近該接線點；一溫度感測元件，設置在該固定架上；以及一無線處理模組，設置在該固定架上且與該溫度感測元件分離，且該無線處理模組包含：一處理器，電性連接該溫度感測元件；一無線傳輸晶片，電性連接該處理器；及一天線，電性連接該無線傳輸晶片，其中該天線與該無線傳輸晶片接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器與該溫度感測元件使用。

在本發明的一實施例中，該天線包含一輻射結構及一迴圈結構，且該迴圈結構設置在該輻射結構與該無線傳輸晶片之間。

在本發明的一實施例中，該固定架具有一第一端，該第一端接觸該高電壓匯流排，且該溫度感測元件鄰近該第一端。

在本發明的一實施例中，該固定架具有一第二端，其與該第一端相對，且該第二端具有一殼體，用以容置該無線處理模組的該處理器及該無線傳輸晶片。

在本發明的一實施例中，該固定架及該殼體由金屬所製成。

在本發明的一實施例中，該無線處理模組還包含一感測器接頭，用以連接該溫度感測元件。

本發明還提供了一種溫度監測系統，用以監測複數個高壓配電盤內的複數個高電壓匯流排的溫度，其包含：複數個免電池溫度感測裝置，每一該免電池溫度感測裝置設置在相對應的該高電壓匯流排上，且每一該免電池溫度感測裝置包含：一固定架，設置在該高電壓匯流排上；一溫度感測元件，設置在該固定架上；及一無線處理模組，設置在該固定架上，且該無線處理模組包含：一處理器，電性連接該溫度感測元件；一無線傳輸晶片，電性連接該處理器；及一天線，電性連接該無線傳輸晶片，其中該天線與該無線傳輸晶片接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器與該溫度感測元件使用；複數個傳輸天線，每一該傳輸天線設置在相對應的該高壓配電盤內，該傳輸天線用以發射該電波訊號；至少一無線讀取器，連接該些傳輸天線；以及一通訊介面，連接該無線讀取器。

在本發明的一實施例中，該無線讀取器包含一射頻切換電路，用以控制該無線讀取器與該些傳輸天線之間的連接。

在本發明的一實施例中，該天線包含一輻射結構及一迴圈結構，且該迴圈結構設置在該輻射結構與該無線傳輸晶片之間。

在本發明的一實施例中，該無線處理模組通過該天線將來自該溫度感測元件的一溫度資訊傳輸至相對應的該傳輸天線，該傳輸天線形成一量測資訊且將量測資訊傳輸至該無線讀取器，其中該量測資訊包含該溫度資訊及該溫度資訊所對應的該高電壓匯流排。

如上所述，本發明所提供的免電池溫度感測裝置及溫度監測系統，利用天線及無線傳輸晶片將電波訊號轉換成電能供處理器及溫度感測元件使用，不需要在高壓配電盤內設置可能會高電壓匯流排感應形成電弧的電池與電源走線。再者而且，溫度感測元件所量測出的溫度值更可以透過無線傳輸晶片及天線對外發送來達成及時監測溫度的功效。此外，透過無線傳輸技術發送量測數據(例如溫度值)更可以減少高壓配電盤內的數據走線(用以連接溫度感測元件並且傳送量測數據)，進而避免引起電弧，造成高壓配電盤短路。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第2圖至第5c圖，第2圖是本發明一種免電池溫度感測裝置的一實施例的結構示意圖。第3圖是第2圖實施例的一分解示意圖。第4圖是本發明中一無線處理模組的一配置圖。第5a圖至第5c圖是本發明一種免電池溫度感測裝置的其它實施例。本實施例提供了一種免電池溫度感測裝置100用以感測一高電壓匯流排10的一接線點11的溫度，該免電池溫度感測裝置100包含：一固定架110、一溫度感測元件120及一無線處理模組130。一導線12連結在該高電壓匯流排10的該接線點11，該導線12可以使用連接端子搭配一螺絲180或其它可行的方式固定在該接線點11上。

如第2圖及第3圖所示，該固定架110設置在該高電壓匯流排10上且鄰近該接線點11。應當理解的是，該高電壓匯流排10常含有銅，因此常被稱為銅排。該溫度感測元件120設置在該固定架110上。該無線處理模組130設置在該固定架110上且與該溫度感測元件120分離。藉此，該溫度感測元件120可以更貼近該接線點11，進而獲得更精準的溫度值。該溫度感測元件120可以是溫度感測晶片、熱電偶、電阻溫度計(RTD)或其它合適的元件。

如第4圖所示，該無線處理模組130包含：一處理器131、一無線傳輸晶片132、一天線133及一感測器接頭134。該處理器131電性連接該溫度感測元件120。該無線傳輸晶片132電性連接該處理器131。該天線133電性連接該無線傳輸晶片120，其中該天線133與該無線傳輸晶片120接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器131與該溫度感測元件120使用。該感測器接頭134用以連接該溫度感測元件120。以第4圖為例，該無線處理模組130可以形成在一印刷電路板(PCB)上，該PCB上的線路形成連接該處理器131與該無線傳輸晶片132的電子電路及該天線133。應當理解的是，該無線處理模組130也可以透過其它可行的方式形成。

如第3圖所示，該固定架110具有一第一端110a及一第二端110b，該第二端110b與該第一端110a相對。該第一端110a接觸該高電壓匯流排10，且該溫度感測元件120鄰近該第一端110a。該第一端110a可以透過一螺絲固定在該高電壓匯流排10上，該溫度感測元件120鄰近地在該第一端110a可以精準地取得該接線點11的溫度。此外，該第二端具有一殼體112，用以容置該無線處理模組130的該處理器131、該無線傳輸晶片132及該感測器接頭134。該殼體112可以保護該處理器131、該無線傳輸晶片132及該感測器接頭134。該固定架110及該殼體112可以由金屬所製成，例如鋁。由金屬所製成的該固定架110具有優異的導熱性，可以快速地將接線點11的溫度傳遞到該溫度感測元件120應當理解的是，為了安全起見，上述的該高電壓匯流排10及該免電池溫度感測裝置100的外部會包覆絕緣套管(未繪示)，避免相互感應形成電弧。

該天線133可以包含一輻射結構133a及一迴圈結構133b，且該迴圈結構133b設置在該輻射結構133a與該無線傳輸晶片132之間。該迴圈結構133b可以用來調整該天線133的操作頻段，也就是可以讓天線133更容易達成匹配。該迴圈結構133b也可降低該高電壓匯流排10對該輻射結構133a的影響，讓該天線133可以順利運作。此外，包覆在該免電池溫度感測裝置100外部的絕緣套管會使該天線133的特性產生飄移，導致傳輸品質降低或失去傳輸效用。該迴圈結構133b也可以透過預先的設計，讓包覆絕緣套管後的該免電池溫度感測裝置100可以在正確的頻段上操作。

請參照第5a圖至5c圖，第5a圖至第5c圖是本發明一種免電池溫度感測裝置的其它實施例。該高電壓匯流排10可以具有一第一部10a、一第二部10b及一第三部10c。該高電壓匯流排10的該接線點11設置在該第一部10a，並且該高電壓匯流排10還可以具有一感測裝置固定孔(未標示)。該免電池溫度感測裝置100可以依照使用需求固定在該第一部10a、該第二部10b或該第三部10c。如第5a圖所示，該免電池溫度感測裝置100可以固定在該第三部10c上，該無線處理模組130位於該第二部10b的上方並且與該第二部10b朝相同方向延伸。如第5b圖所示，該免電池溫度感測裝置100可以固定在該第一部10c上，該無線處理模組130位於該第二部10b上方並且與該第二部10b朝相同方向延伸。如第5c圖所示，該免電池溫度感測裝置100可以固定在該第一部10a上，該無線處理模組130與該第一部10a朝相同方向延伸。

請參照第6圖及第7圖，第6圖是本發明一種溫度監測裝置的一實施例的一架構示意圖。第7圖是第6圖實施例的一局部配置圖。本實施例提供了一種溫度監測系統，用以監測複數個高壓配電盤(例如高壓配電盤1)內的複數個高電壓匯流排10、20、30的溫度。該溫度監測系統包含：複數個免電池溫度感測裝置100、200、300、複數個傳輸天線140、至少一無線讀取器150及一通訊介面160。

該些免電池溫度感測裝置100、200、300設置在相對應的該高電壓匯流排10、20、30上。以第7圖為例，該免電池溫度感測裝置100設置在該高電壓匯流排10上，該免電池溫度感測裝置200設置在該高電壓匯流排20上，該免電池溫度感測裝置300設置在該高電壓匯流排30上。該些高電壓匯流排10、20、30各自傳不同相位的電流。該些高電壓匯流排10、20、30之間保持一安全間距D，而該些免電池溫度感測裝置100、200、300之間也至少保持該安全間距D，以避免免電池溫度感測裝置100、200、300(例如天線)與另一個高電壓匯流排感應產生電弧，導致短路或毀損。

以該免電池溫度感測裝置100為例，該免電池溫度感測裝置100包含：一固定架110設置在該高電壓匯流排10上；一溫度感測元件120設置在該固定架110上；及一無線處理模組130設置在該固定架110上，且該無線處理模組130包含：一處理器131電性連接該溫度感測元件120；一無線傳輸晶片132電性連接該處理器131；及一天線133電性連接該無線傳輸晶片132，其中該天線133與該無線傳輸晶片132接收一電波訊號N並且轉換該電波訊號N成一電能供該處理器131與該溫度感測元件120使用。該免電池溫度感測裝置100細部的結構如同前述實施例，在此不再贅述。例如該天線133還可以包含一輻射結構133a及一迴圈結構133b，且該迴圈結構133b設置在該輻射結構133a與該無線傳輸晶片132之間，如第4圖所示。而該免電池溫度感測裝置200、300的結構可以與該免電池溫度感測裝置100相同，或者採用上述該免電池溫度感測裝置的其它實施例，如第5a圖至第5c圖所示。

該傳輸天線140設置在相對應的該高壓配電盤1內，該傳輸天線140用以發射該電波訊號N。以第7圖為例，設置在該高壓配電盤1內的該傳輸天線140發射該電波訊號N給該些免電池溫度感測裝置100、200、300。該些免電池溫度感測裝置100、200、300各自將該電波訊號N轉換為電能以供其使用。藉此，該高壓配電盤1就不需要額外設置電池及該些免電池溫度感測裝置100、200、300各自的電源走線。

如第6圖所示，一個廠區可能具有至少一個以上的配電區，例如一配電區A及一配電區B。該配電區A中具有複數個高壓配電盤1與複數個傳輸天線140。該無線讀取器150連接該些傳輸天線140，以接收來自該些傳輸天線140的資訊。該無線讀取器150還可以包含一射頻切換電路，用以控制該無線讀取器與該些傳輸天線之間的連接。

該通訊介面160連接該無線讀取器。該通訊介面160可以利用有線網路、無線網路、RS485、RS232或其它合適的方式來進行通訊。

該免電池溫度感測裝置100中的該無線處理模組130通過該天線133將來自該溫度感測元件120的一溫度資訊T傳輸至相對應的該傳輸天線140，該傳輸天線140形成一量測資訊M且將量測資訊M傳輸至該無線讀取器150。其中該量測資訊M包含該溫度資訊T及該溫度資訊T所對應的該高電壓匯流排10。舉例來說，該量測資訊M可以包含高電壓匯流排的編號與其溫度值。應當理解的是，該溫度資訊T除了包含一溫度值之外，更可以包含量測的原始數據(Raw data)，例如量測所獲得的電阻值、電壓值。

因此，當高電壓匯流排的接線點的溫度異常提高時，可以判定特定高電壓匯流排的接線可能有異常，例如鬆脫。如此一來，就可以即時維護改善，避免異常狀況持續惡化，造成更嚴重的後果。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:高壓配電盤 10:高電壓匯流排 10a:第一部 10b:第二部 10c:第三部 20:高電壓匯流排 30:高電壓匯流排 11:接線點 12:導線 100:免電池溫度感測裝置 110:固定架 110a:第一端 110b:第二端 112:殼體 120:溫度感測元件 130:無線處理模組 131:處理器 132:無線傳輸晶片 133:天線 133a:輻射結構 133b:迴圈結構 134:感測器接頭 140:傳輸天線 150:無線讀取器 160:通訊介面 170:螺絲 180:螺絲 200:免電池溫度感測裝置 300:免電池溫度感測裝置 A:配電區 B:配電區 N:電波訊號 T:溫度資訊 M:量測資訊 D:安全間距

[第1a圖]是現行高壓配電盤的溫度監測方式。 [第1b圖]是現行高壓配電盤的溫度監測結果。 [第2圖]是本發明一種免電池溫度感測裝置的一實施例的結構示意圖。 [第3圖]是第2圖實施例的一分解示意圖。 [第4圖]是本發明中一無線處理模組的一配置圖。 [第5a圖]是本發明一種免電池溫度感測裝置的另一實施例 [第5b圖]是本發明一種免電池溫度感測裝置的又一實施例 [第5c圖]是本發明一種免電池溫度感測裝置的再一實施例。 [第6圖]是本發明一種溫度監測裝置的一實施例的一架構示意圖。 [第7圖]是第6圖實施例的一局部配置圖。

10:高電壓匯流排

11:接線點

12:導線

100:免電池溫度感測裝置

110:固定架

110a:第一端

110b:第二端

112:殼體

120:溫度感測元件

130:無線處理模組

170:螺絲

180:螺絲

T:溫度資訊

Claims (8)

1. 一種免電池溫度感測裝置，用以感測一高電壓匯流排的一接線點的溫度，且包含：一固定架，設置在該高電壓匯流排上且鄰近該接線點；一溫度感測元件，設置在該固定架上；以及一無線處理模組，設置在該固定架上且與該溫度感測元件分離，且該無線處理模組包含：一處理器，電性連接該溫度感測元件；一無線傳輸晶片，電性連接該處理器；及一天線，電性連接該無線傳輸晶片，其中該天線與該無線傳輸晶片接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器與該溫度感測元件使用，其中該天線包含一輻射結構及一迴圈結構，且該迴圈結構設置在該輻射結構與該無線傳輸晶片之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之免電池溫度感測裝置，其中該固定架具有一第一端，該第一端接觸該高電壓匯流排，且該溫度感測元件鄰近該第一端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之免電池溫度感測裝置，其中該固定架具有一第二端，其與該第一端相對，且該第二端具有一殼體，用以容置該無線處理模組的該處理器及該無線傳輸晶片。
4. 如申請專利範圍第3項所述之免電池溫度感測裝置，其中該固定架及該殼體由金屬所製成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之免電池溫度感測裝置，其中該無線處理模組還包含一感測器接頭，用以連接該溫度感測元件。
6. 一種溫度監測系統，用以監測複數個高壓配電盤內的複數個高電壓匯流排的溫度，其包含：複數個免電池溫度感測裝置，每一該免電池溫度感測裝置設置在相對應的該高電壓匯流排上，且每一該免電池溫度感測裝置包含：一固定架，設置在該高電壓匯流排上；一溫度感測元件，設置在該固定架上；及一無線處理模組，設置在該固定架上，且該無線處理模組包含：一處理器，電性連接該溫度感測元件；一無線傳輸晶片，電性連接該處理器；及一天線，電性連接該無線傳輸晶片，其中該天線與該無線傳輸晶片接收一電波訊號並且轉換該電波訊號成一電能供該處理器與該溫度感測元件使用，其中該天線包含一輻射結構及一迴圈結構，且該迴圈結構設置在該輻射結構與該無線傳輸晶片之間；複數個傳輸天線，每一該傳輸天線設置在相對應的該高壓配電盤內，該傳輸天線用以發射該電波訊號；至少一無線讀取器，連接該些傳輸天線；以及一通訊介面，連接該無線讀取器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之溫度監測系統，其中該無線讀取器包含一射頻切換電路，用以控制該無線讀取器與該些傳輸天線之間的連接。
8. 如申請專利範圍第6項所述之溫度監測系統，其中該無線處理模組通過該天線將來自該溫度感測元件的一溫度資訊傳輸至相對應的該傳輸天線， 該傳輸天線形成一量測資訊且將量測資訊傳輸至該無線讀取器，其中該量測資訊包含該溫度資訊及該溫度資訊所對應的該高電壓匯流排。

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