CN101515013A

CN101515013A - 用电安全检知系统及其方法

Info

Publication number: CN101515013A
Application number: CNA2008100052797A
Authority: CN
Inventors: 李裕隆
Original assignee: Powertech Industrial Co Ltd
Current assignee: Powertech Industrial Co Ltd
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: CN101515013B

Abstract

一用电安全检知系统，其特征在于，设计步骤如下：插设一用电安全检知系统于该家用配线的一市电插座；使用该第一放大及整流电路单元测量该家用配线在零负载(no load)情况下的一第一电压波形；使用该信号撷取单元经由驱动电路开起预定的瞬间周期电流信号；使用该第二放大及整流电路单元将该瞬间负载电流信号转换成一第二电压波形；以及使用该处理器单元比较该第一电压波形与该第二电压波形以得到一比较结果，借此可用阻抗值显示该家用配线的质量优劣，进而提高家庭用电的安全性。

Description

用电安全检知系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用电安全检知系统及其方法，尤指一种可主动测量家用配线的质量的检知系统及方法。

背景技术

对现代人而言，“用电”已成为平常生活的一部份，电力实为现代生活不可缺少的动力能源。电对我们生活上的贡献是无庸置疑的，但不当的用电不但会造成不便，酿成灾害，严重的甚至可以致命。

所谓的“超载”和“短路”现象常造成用电的危安事件。一般而言，流经导线上的电流都有其安全容量限制，例如：若延长线的规格标示“125V、15A”，表示可接用的电源电压最高为125V，可承受的最大安全总电流为15A。如果导线上的电流超过此安全容量，即所谓的“过电流”或“超载”，将会使导线发热，甚至使电线的绝缘胶皮熔化或燃烧，进而引发短路，造成火灾。另一方面，连接至电源插座两端的导线，若未经负载而直接接通，会产生很大的电流，称为“短路”，而造成短路的原因，通常为插头内的导线断开、电源本身绝缘不良或电器内部导线接头松动而碰触等。除了线路本身特性之外，安装时的接口设备及环境也会影响到安全，例如：线路是否清晰，与易燃物的距离等，都会直接影响到用电安全。

为了解决用电安全的问题，一般会在电路上设计了保护装置，如过电流或过电压保护装置。过电流保护装置可为一保险丝，保险丝通常是铅、锡、镉等金属做成的合金，其熔点较低，一旦电流过大时，保险丝便会发热而熔断，迅速切断电源，借此达到保护电路的目的。

但保护电路的装置均属于被动型的安全装置，亦即上述装置仅消极的在发生危害事件的临界点才会发生作用；然而在使用者熟睡等较无应变能力的状态下，这样被动的安全装置说穿了是治标不治本的方式，仍无法事先预知此配线是否有潜在的危机。

由以上原因，本发明人有感上述缺陷的可改善，提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明，让使用者可以在用电前先了解配线的质量，进而提高用电的安全性。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种用电安全检知系统及其方法，以治本的方式提高家用配线的质量，进而减少家庭用电因配线质量不良而发生的用电危险。

为了达到上述的目的，本发明提供一种用电安全检知系统，其特征在于包括：一第一放大及整流电路单元，其用以测量该家用配线在零负载(no load)下的第一电压波形；一信号撷取单元，其包括：一切换元件，此元件可为金氧半场效晶体管(MOSFET)与闸极绝缘双极性晶体管或为驱动式开关元件等，以及第一预定电阻，其并接于一该切换元件上；其中该切换元件用以抓取该家用配线在该第一预定电阻的负载下的一电流波形，如瞬间负载周期的电流信号；第二放大及整流电路单元，其耦接于信号撷取单元，其中该第二放大及整流电路单元用以将该瞬间负载周期的电流信号转换成一第二电压波形；以及一处理器单元，其用以比较该第一电压波形与该第二电压波形，显示该比较结果于一显示单元。

本发明还提供了一种用电安全检知方法，其用于检测一家用配线的阻抗，该用电安全检知方法包括：

步骤一：插设一用电安全检知系统于该家用配线的一市电插座，其中该用电安全检知系统包括一信号撷取单元、一设置于该信号撷取单元之前的第一放大及整流电路单元、一设置于该信号撷取单元后的第二放大及整流电路单元以及一耦接该第一放大及整流电路单元及该第二放大及整流电路单元的处理器单元；

步骤二：使用该第一放大及整流电路单元测量该家用配线在零负载情况下的一第一电压波形；

步骤三：使用该信号撷取单元抓取一预定瞬间负载周期的电流信号；

步骤四：将步骤三的电流信号经由一微电阻转换成为一电压信号后，使用该第二放大及整流电路单元将该电压信号转换成一第二电压波形；以及

步骤五：使用该处理器单元比较该第一电压波形与该第二电压波形以得到一比较结果。

本发明具有以下有益的效果：本发明提出的用电安全检知系统及其方法，以测量家用配线的阻抗值用以表示该家用配线的质量，让使用者得以了解家中配线的优劣，进而避免用电安全的疑虑。

为了能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的用电安全检知系统的电路图。

图2为本发明的用电安全检知系统的功能方块图。

图3为本发明的用电安全检知方法的流程图。

图4至图4B为本发明的电压波形比对的示意图。

【主要元件附图标记说明】

用电安全检知系统 1

第一放大及整流电路单元 11

信号撷取单元 12

第二放大及整流电路单元 13

处理器单元 14

显示单元 15

驱动电路 16

市电插座 100

切换元件 U1

第一预定电阻 R1

第二预定电阻 R2

第一电压波形 a

第二电压波形 b

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供一用电安全检知系统1，其可用以检测一家用配线的阻抗，以表现该家用配线的优劣，该用电安全检知系统1具有一插头以提供该家用配线的一市电插座100。该用电安全检知系统1包括：一第一放大及整流电路单元11，其用以测量该家用配线在零负载(no load)下的一第一电压波形a；一信号撷取单元12，其包括：一切换元件(MOSFET、IGBT、驱动式开关等)单元U1以及一第一预定电阻R1；一第二放大及整流电路单元13，其耦接于该信号撷取单元12，其中该第二放大及整流电路单元13用以将该微小电压波形转换成一第二电压波形b；以及一处理器单元14，其用以比较该第一电压波形a与该第二电压波形b以得到一比较结果。其中该信号撷取单元12的切换元件U1用以抓取该家用配线在该第一预定电阻R1的负载下瞬间周期的电流信号；而借由该比较结果，使用者即可以知道家中配线的质量。

以下就各单元的细部特征进行说明。在本实施例中，该第一放大及整流电路单元11为一差动放大及全半波整流电路；该第二放大及整流电路单元13为一差动放大及全半波整流电路。上述说明仅为举例说明之用，并非用以限制本发明，亦即该第一放大及整流电路单元11及该第二放大及整流电路单元13可为其它具有放大及整流功能的电路单元。该第一放大及整流电路单元11设置于该信号撷取单元12之前，以便读取、测量该家用配线在零负载(no load)下的第一电压波形a，该第一电压波形a即为家用配线的比较参考电压波形，以此波形与之后提及的第二电压波形b进行比较，即可得到家中配线质量的优劣。

一信号撷取单元12包括一切换元件(MOSFET、IGBT、驱动式开关等)U1以及一第一预定电阻R1。该信号撷取单元12为本用电安全检知系统1的重要单元，其耦接在该第一放大及整流电路单元11之后，其主要功能在于利用该切换元件(其可为MOSFET、IGBT、触发式开关等)U1抓取在该第一预定电阻R1的负载下瞬间负载周期的电流信号。这样的目的是利用一适当的微小电阻(即第一预定电阻R1)当作质量较佳的配线的负载，并将该负载下的电压做为一仿真电压，以进行后续的比对作业。

另一方面，该第二放大及整流电路单元13耦接于该电流转电压单元12，该第二放大及整流电路单元13将该信号撷取单元12所抓取到瞬间负载周期的电流信号转换成一电压信号。参考图2，其瞬间负载周期的电流信号经由第二预定电阻R2转换成电压信号，该第二预定电阻R2可由锰铜线或是微电阻加以达成；该电压信号由第二放大及整流电路单元13用以将该电压波形转换成一第二电压波形b；而如上所述，该第二放大及整流电路单元13可为一差动放大及全半波整流电路或其它具有相同功能的电路单元。该第二电压波形b即是以该第一预定电阻R1作为优良配线负载的仿真电压波形，亦即若该第一电压波形a与该第二电压波形b的差值在一定范围内，该家用配线即可为一质量良好的配线。

而该处理器单元14为接收该第一电压波形a与该第二电压波形b的数据，并用以比较该第一电压波形a与该第二电压波形b以得到一比较结果。该处理器单元14为一处理器单元(其可为微控制器、模拟比较电路等)，其可针对该第一电压波形a与该第二电压波形b进行取样及比对。请参考图4，该比较结果为两个电压波形的比较图，图4中该第一电压波形a与该第二电压波形b之间有负偏差(该第二电压波形b较小)，在图4A中该第一电压波形a与该第二电压波形b之间有更大负偏差(该第一电压波形a与该第二电压波形b之间的差值较图4为大)；而图4B中该第一电压波形a与该第二电压波形b之间有正偏差(该第二电压波形b比第一电压波形a略大)。而该第一电压波形a与该第二电压波形b之间不同的偏差大小关系，即可以用以判定配线的状况，例如配线是否出现氧化或裂痕等问题。

另外，该处理器单元14可连接一驱动电路16，该驱动电路16用以控制该信号撷取单元12抓取的瞬间周期的电流信号。

该用电安全检知系统1更进一步包括一显示单元15，该显示单元15接收并显示该处理器单元14所得的比较结果。在一实施例中，该显示单元15可包括复数个不同颜色的指示灯，该等指示灯依照不同的比较结果开启，例如该第一电压波形a与该第二电压波形b之间的差值在一预定范围内，该家用配线为可靠的质量，故当该处理器单元14所得的比较结果为图4时(波形偏差在范围内)，该显示单元15亮起绿灯；若当比较结果为图4A时(波形偏差在范围之外)，该显示单元15亮起红灯，表示家用配线出现安全上的瑕疵。另外，在另一实施例之中，该显示单元15为一液晶显示器或其它显示元件，而该处理器单元14可依照一对照表将如图4、图4A或图4B所得的比较模拟成家用配线的阻抗值，并将该阻抗值显示于该显示单元15。使用者可依照该阻抗值的大小得知家用配线的质量优劣或状况的好坏。

请参考图3，其显示一种使用该用电安全检知系统1的用电安全检知方法，包括以下步骤：

步骤(a)插设一用电安全检知系统1于该家用配线的一市电插座100。

步骤(b)使用该第一放大及整流电路单元11测量该家用配线在零负载(no load)情况下的一第一电压波形a。

步骤(c)使用该信号撷取单元12抓取预定瞬间周期的电流波形。在此步骤中，该处理器单元14可控制一驱动单元16以驱动该信号撷取单元12抓取一电流信号。

接着步骤(d)使用该第二放大及整流电路单元13将信号撷取单元撷取的瞬间周期电流信号，经由一微小电阻转换成为一电压信号，将其信号经由第二差动放大及整流电路单元转换成一第二电压波形b。

另外，在步骤(d)之后使用该处理器单元14比较该第一参考电压波形a与该第二电压波形b以得到一比较结果，并将该比较结果显示于该显示单元15(如图4至图4B)。

综上所述，本发明具有下列诸多优点：

具有主动式的保护作用，由于本发明主动的、直接的侦测整条家用配线的阻抗值，故可以将家用配线的质量数值化，让使用者可以清楚了解家中电源配线的优劣。

另一方面，本发明的目的在于管控家用配线的质量，以提升配线的质量的作法，避免家庭用电发生危险。

但是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，特此说明。

Claims

1、一种用电安全检知方法，其用于检测一家用配线的阻抗，其特征在于，该用电安全检知方法包括：

2、如权利要求1所述的用电安全检知方法，其特征在于：该信号撷取单元包括一切换元件以及一第一预定电阻，在步骤三中使用该切换元件抓取该家用配线在该第一预定电阻的负载下的该电流波形。

3、如权利要求2所述的用电安全检知方法，其特征在于：该切换元件抓取瞬间周期的该电流信号。

4、如权利要求1所述的用电安全检知方法，其特征在于：该用电安全检知系统更包括一耦接该处理器单元的显示单元，且在步骤五之后更包括一显示该比较结果于该显示单元的显示步骤。

5、如权利要求4所述的用电安全检知方法，其特征在于：该显示单元包括复数个不同颜色的指示灯，该显示步骤依照不同的比较结果开启该等不同颜色的指示灯。

6、如权利要求4所述的用电安全检知方法，其特征在于：该显示步骤依照一对照表将该比较结果转换成一阻抗值，并显示该阻抗值于该显示单元。

7、一种用电安全检知系统，其用以插置于一家用配线的一市电插座且检测该家用配线的阻抗，其特征在于，该用电安全检知系统包括：

一第一放大及整流电路单元，其用以测量该家用配线在零负载下的一第一电压波形；

一信号撷取单元，其包括：

一切换元件；以及

一第一预定电阻；

其中该切换元件用以抓取该家用配线在该第一预定电阻的负载下的一电流波形；

一第二放大及整流电路单元，其耦接于该信号撷取单元，其中信号撷取单元撷取的瞬间负载周期的电流信号，经由一微电阻后转换成一电压信号，该第二放大及整流电路单元用以将该电压信号转换成一第二电压波形；以及

一处理器单元，其用以比较该第一电压波形与该第二电压波形以得到一比较结果。

8、如权利要求7所述的用电安全检知系统，其特征在于：更进一步包括一显示单元，其中该显示单元接收并显示该处理器单元所得的比较结果。

9、如权利要求8所述的用电安全检知系统，其特征在于：该显示单元包括复数个不同颜色的指示灯，该等不同颜色的指示灯依照不同的比较结果开启。

10、如权利要求8所述的用电安全检知系统，其特征在于：该处理器单元依照一对照表将该比较结果转换成一阻抗值，并显示该阻抗值于该显示单元。