具用电/充电情况显示的电能传递装置 |
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| 申请号 | CN201410049075.9 | 申请日 | 2014-02-12 | 公开(公告)号 | CN104767232A | 公开(公告)日 | 2015-07-08 |
| 申请人 | 旺玖科技股份有限公司; | 发明人 | 许家彰; | ||||
| 摘要 | 具用电/充电情况显示的 电能 传递装置，耦接至一需电装置，电能传递装置包括：一电源测量单元，用以检测该需电装置的一用电承载量及/或一充电量；以及一功率指示单元，耦接至该电源测量单元，以一 颜色 信号 及/或一 声音信号 来显示该需电装置的该用电承载量及/或该充电量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电能传递装置，耦接至一需电装置，该电能传递装置包括： |
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| 说明书全文 | 具用电/充电情况显示的电能传递装置技术领域[0001] 本发明是有关于一种具用电/充电情况显示的电能传递装置。 背景技术[0002] 以人们现今生活而言，电力已是不可或缺。通常，在家的插座数量如果不敷使用的话，则人们可选择将延长线插入至插座。由于延长线具有多个插座，可使人们能将多个电器装置插至延长线。 [0003] 虽然延长线通常会标示其用电负载上限(比如总电流上限为12或15安培(A))，然而，对于不具专业知识的使用者而言，虽然看到这样的标示，但使用者不易/无法轻易觉察到延长线的目前用电状况。这样可能导致使用者在无法觉察用电量的情形下，过度使用延长线，导致跳电或电线走火。 [0004] 故而，较好能有一种能显示目前用电量或是目前充电量的插座/延长线/充电装置，其能让使用者即便不具备基本电学常识仍可以察觉到用电负载状态/充电状况。 发明内容[0006] 根据本发明一实施例，提出一种电能传递装置，耦接至一需电装置，电能传递装置包括：一电源测量单元，用以检测该需电装置的一用电承载量及/或一充电量；以及一功率指示单元，耦接至该电源测量单元，以一颜色信号及/或一声音信号来显示该需电装置的该用电承载量及/或该充电量。 附图说明[0008] 图1显示根据本发明实施例的一电能传递装置100的示意图。 [0009] 图2显示根据本发明另一实施例的电能传递装置的示意图。 [0010] 图3显示根据本发明又一实施例的电能传递装置的内部电路示意图。 [0011] 图4显示根据本发明又一实施例的电能传递装置400的内部电路示意图。 [0012] 图5显示根据本发明另一实施例的电能传递装置的内部电路示意图。 [0013] 图6显示根据本发明又一实施例的电能传递装置600的内部电路示意图。 [0014] 图7显示根据本发明另一实施例的电能传递装置700的内部电路示意图。 [0015] 图8显示根据本发明又一实施例的电能传递装置800的内部电路示意图。 [0016] 图9显示根据本发明另一实施例的电能传递装置900的内部电路示意图。 [0017] 图10显示根据本发明又一实施例的电能传递装置1000的内部电路示意图。 [0018] 图11显示根据本发明实施例的一电能传递装置(充电器)的示意图。 [0019] 图12则显示根据本发明实施例的一电能传递装置(传输线)的示意图。 [0020] [标号说明] [0021] 电能传递单元100 插座110 [0022] 功率上限选择单元120 功率指示单元130 [0023] 电能传递单元200 插座210 [0024] 功率上限选择单元220 功率指示单元230 [0025] 操作按键240 电能传递单元300 [0026] 电源输入源L与N 保护单元310 [0027] 感测单元320 转换单元330 [0029] 负载360 电阻R1与R2 [0030] 模拟数字转换单元332与334 [0031] 电能传递单元400 保护单元410 [0032] 感测单元420 信号转换/处理单元430 [0033] 输入输出接口450 负载460 [0035] 比较器436 振荡电路438 [0036] 电能传递装置500 电源输入源L与N [0037] 保护单元510 感测单元520 [0038] 电阻R1 漏电流感应器522 [0039] 转换单元530 ADC532与534 [0040] 信号处理单元540 输入输出接口550 [0041] 负载560 电能传递装置600 [0042] 电源输入源L与N 保护单元610 [0043] 感测单元620 电阻R1 [0044] 漏电流感应器622 信号转换/处理单元630 [0046] 比较器636与639 振荡电路638 [0047] 输入输出接口650 负载660 [0048] 电能传递装置700 电源输入源L与N [0049] 保护单元710 感测单元720 [0050] 电阻R1 温度感应器S1 [0051] 转换单元730 ADC732与734 [0052] 信号处理单元740 输入输出接口750 [0053] 负载760 电能传递装置800 [0054] 电源输入源L与N 保护单元810 [0055] 感测单元820 电阻R1 [0056] 温度感应器S1 信号转换/处理单元830 [0057] 运算放大器832 低通滤波器834 [0058] 比较器836与839 振荡电路838 [0059] 输入输出接口850 负载860 [0060] 电能传递装置900 电源输入源PWR与GND [0061] 保护单元910 感测单元920 [0062] 电阻R1 温度感应器S1 [0063] 转换单元930 ADC932与934 [0064] 信号处理单元940 输入输出接口950 [0065] 负载960 电能传递装置1000 [0066] 电源输入源PWR与GND 保护单元1010 [0067] 感测单元1020 电阻R1 [0068] 温度感应器S1 信号转换/处理单元1030 [0069] 运算放大器1032 低通滤波器1034 [0070] 比较器1036与1039 振荡电路1038 [0071] 输入输出接口1050 负载1060 [0072] 电能传递装置1100 充电指示单元1110 [0073] 电能传递装置1200 充电指示单元1210 具体实施方式[0074] 本说明书的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。对于该领域已知的技术或原理，若不涉及本发明的技术特征，将不予赘述。此外，图标中元件的形状、尺寸、比例等仅为示意，是供本领域技术人员了解本发明之用，非对本发明的实施范围加以限制。 [0075] 本发明的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本领域技术人员可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。 [0076] 本发明实施例揭露具用电功率显示的电源插座延长装置，测量插座或延长线或充电或充电传输线的功耗，并将功耗以颜色、闪烁或声音(蜂鸣)方式来显示，提供用电区间显示。本发明实施例还能提供过载示警与保护功能。 [0077] 在本发明实施例中，将延长线、充电器、传输线(比如USB传输线)等统称为电能传递装置。因延长线可将电能由供电源(比如是壁上的插座、或者是另一条延长线等)所传来的电能传递给需电装置(比如，家电(微波炉、洗衣机等)、计算机等)；而充电器则是插入于插座上，以将电能供给需电装置(比如，人们可将充电器插入于插座上，以让手机或平板等移动装置充电)；传输线则是可以结合于充电器来让手机或平板等移动装置等充电。或者是，传输线可以插入至计算机的USB插槽，来让手机或平板等移动装置充电。另外，在本发明说明中，将可以供电给需电装置的单元/装置等则合称为供电单元(比如，壁上的插座、计算机等)。 [0078] 由于人类的生物本能对于声音信号、颜色信号的察觉/反应/警戒较佳，故而，在本发明实施例中，利用此原理来设计电能传递装置的用电承载量及/或充电量的显示。 [0079] 现请参考图1，其显示根据本发明实施例的一电能传递装置100的示意图。在此以电能传递装置100为电源延长线为例做说明。电能传递装置100包括：多个插座110、功率上限选择单元120与功率指示单元130。 [0080] 该些插座110用以让需电装置(未示出)的电源线能插入，以供电给需电装置。 [0081] 功率上限选择单元120则可响应于使用者操作/选择，而设定此电能传递装置100的功率上限。比如，但不受限于，在本发明实施例中，响应于使用者操作/选择，功率上限选择单元120可设定此电能传递装置100的功率上限为500W(瓦特)、1000W、1500W、无上限等。如果此电能传递装置100的目前功率负载情况超过功率上限的话，则功率指示单元130可进行警示及/或，电能传递装置100的内部保护单元可将电能传递装置100与供电单元之间的电源路径切断，以避免电能传递装置100过载导致温度过高而烧毁。 [0082] 功率指示单元130可以颜色信号来指示此电能传递装置100的目前功率负载情况。另外，功率指示单元130还可包括如蜂鸣器等，当此电能传递装置100的负载即将过载或已经过载时，功率指示单元130可以声音信号来指示此情况，以提醒使用者要注意。虽然于图1中，功率指示单元130环绕着电能传递装置100，但本发明并不受限于此。于其它可能实施例中，功率指示单元130的形状与位置可有其它可能变化，此皆在本发明精神范围内。 [0083] 本发明实施例基于生物本能认知来设定/显示/告知目前功率负载情况。如用电负荷轻时，以蓝色或绿色等冷色系颜色来告知目前低度用电的状况；如果中度用电时，则以黄色或橘色等暖色系颜色来提醒使用者目前中度用电；如果高度用电时，则以红色或紫色等警戒色来警告使用者已经临界危险范围。若超出功率负荷，则以闪烁或声音告知使用者目前已超出负荷。故而，使用者不需近距离观看液晶屏幕，即便使用者不具备基本电学常识，仍可以轻松辨别用电状态与调节用电情形，避免过载与走火。 [0084] 在本发明实施例中，功率指示单元130可包括全彩LED(亦即，全彩显示元件)，如此一来，可利用全色域渐层显示来显示电能传递装置100的目前功率负载情况。比如，如果目前功率负载情况为0%，则可显示蓝色；如果目前功率负载情况由0%依序变化至90%，则可全色域渐层显示：比如，蓝->绿->黄->红->紫；如果目前功率负载情况介于90%～100%之间，除了显示紫色外，还可让全彩LED闪烁；如果目前功率负载情况超过100%，除了显示紫色、让LED闪烁外，还可让蜂鸣器发出蜂鸣声，以示警。 [0085] 或者，功率指示单元130可包括多颗的单色LED(亦即，多颗单色彩显示元件)，以单色区间显示来显示目前功率负载情况。比如，如果目前功率负载情况为0%，则可显示蓝色(亦即，让蓝色LED点亮)；如果目前功率负载情况为0%～60%，则可显示绿色；如果目前功率负载情况为60%～80%，则可显示黄色；如果目前功率负载情况为80%～90%，则可显示红色；如果目前功率负载情况为90%～100%，则可显示红色，并让(红色)LED闪烁；如果目前功率负载情况为超过100%，则可显示除了显示红色、让(红色)LED闪烁外，更可让蜂鸣器(亦即声音警示元件)发出蜂鸣声，以示警。此外，各区间可设定1%～5%左右不等的磁滞区间，以当成显示缓冲区，确保颜色区间切换顺畅无误。比如，目前功率负载情况为58%的话，若电量是持续上升的话则可显示绿色，若电量是持续下降的话，则维持显示黄色，直到迟滞区间结束。 [0086] 在图1中，目前功率负载情况所指的是所有插座110的功率负载的总和。 [0087] 现请参考图2，其显示根据本发明另一实施例的电能传递装置200的示意图。在此以电能传递装置200为电源延长线为例做说明。电能传递装置200包括：多个插座210、功率上限选择单元220、多个功率指示单元230与多个操作按键240。 [0088] 图2的电能传递装置200的相关细节原则上相同/相似于图1的电能传递装置200的相关细节。不过，在图2中，目前功率负载情况指的是个别插座210的个别功率负载。 也就是说，个别功率指示单元230所指示的个别插座的目前个别功率负载。同样地，个别功率指示单元230可利用全色域渐层显示或单色区间显示来显示个别插座210的目前功率负载情况。 [0089] 虽然于图2中，功率指示单元230环绕着插座210，但本发明并不受限于此。于其它可能实施例中，功率指示单元230的形状与位置可有其它可能变化，此皆在本发明精神范围内。 [0090] 于图2中，该些操作按键240比如但不受限于包括：操作状态按键、重设按键与测试按键。操作状态按键可控制此电能传递装置200的操作为开或关。响应于重设按键被触发，此电能传递装置200可被重设。响应于测试按键被触发，可测试此电能传递装置200的漏电流功能。 [0091] 现将说明本发明实施例如何检测电能传递装置的目前功率负载。请参考图3，其显示根据本发明又一实施例的电能传递装置300的内部电路示意图，其可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。 [0092] 电能传递装置300包括：电源输入源L与N(L代表火线(line)而N代表中性线(neuter))、保护单元310(包括一或多个个开关继电器或机械跳脱开关)、感测单元(sensing unit)320、转换单元(conversion unit)330、信号处理单元340、输入输出接口350与负载(load)360。负载360比如是一或多个插座110/210。另外，电能传递装置300还包括一电压转换单元(比如是AC/DC电压转换单元)，以将AC电压转换成DC，以供应DC电压给保护单元310、感测单元320、转换单元330、信号处理单元340与输入输出接口350。 [0093] 电源输入源L与N接受AC输入电压。保护单元310耦接至电源输入源L与N与信号处理单元340。保护单元310受控于信号处理单元340(其比如但不受限为数字信号处理单元(DSP,digital signal processing unit))。当信号处理单元340决定电能传递装置300的功率负载超过安全限度时，信号处理单元340控制保护单元310为断开，不让AC输入电压继续输入至电能传递装置300，以避免电能传递装置300因过热而烧毁。 [0094] 感测单元320则感测此电能传递装置300的电流及/或电压及/或温度/及或漏电压。以图3为例，感测单元320包括电阻R1与R2(代表多个电阻串接)。电阻R1与R2分别耦接至转换单元330的模拟数字转换单元(ADC)332与334。 [0095] 模拟数字转换单元332可检测流经电阻R1的电流并将之转换成数字电流信号，以传送给信号处理单元340。相似地，模拟数字转换单元334可检测电阻R2的电压，并将之转换成数字电压信号，以传送给信号处理单元340。 [0096] 信号处理单元340接收由转换单元330所传来的数字电流与电压信号，据以计算出电能传递装置300的目前功率负载。信号处理单元340将电能传递装置300的目前功率负载比较于功率上限信号(由功率上限选择单元120/220所传来)，据以决定要如何控制功率指示单元，及如何控制保护单元310。 [0097] 输入输出接口350耦接于信号处理单元340与功率指示单元，以根据信号处理单元340的信号处理结果而驱动功率指示单元。 [0098] 图3的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用全色域渐层显示的例子。 [0099] 请参考图4，其显示根据本发明又一实施例的电能传递装置400的内部电路示意图，其可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。 [0100] 电能传递装置400包括：电源输入源L与N、保护单元410、感测单元420、信号转换/处理单元430、输入输出接口450与负载460。另外，电能传递装置400还包括一电压转换单元(比如是AC/DC电压转换单元)，以将AC电压转换成DC，以供应DC电压给保护单元410、感测单元420、信号转换/处理单元430与输入输出接口450。 [0101] 信号转换/处理单元430包括：运算放大器(OPAMP)432、低通滤波器(LPF)434、多个比较器(CMP)436与振荡电路(OSC)438。 [0102] 运算放大器432耦接至感测单元420的电阻R1，以积分流经电阻R1的电流信号。低通滤波器434对运算放大器432的输出结果进行低通滤波，以输出给比较器436。 [0103] 比较器436比较参考值Ref与低通滤波器434的输出结果，以驱动输入输出接口450。比较器个数由此电能传递装置400的输出的颜色段数来决定。参考值Ref1～Refn(n为比较器436的个数)有关于功率上限与个别颜色区间的设定。比如，如果功率上限设定为 500W，当低通滤波器434的输出结果表示目前功率负载为300W时，则此相关比较器CMP436的输出信号会使得功率指示单元显示黄色。其它低于参考值的功率指示单元则不显示。 [0104] 振荡电路438用以提供输入输出接口450所需的闪烁时钟信号。 [0105] 图4的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用单色区间显示的例子。 [0106] 现请参考图5，其显示根据本发明另一实施例的电能传递装置500的内部电路示意图。图5可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。电能传递装置500包括：电源输入源L与N、保护单元510、感测单元520(包括电阻R1与漏电流感应器(leakage current sensor)522)、转换单元530(包括ADC532与534)、信号处理单元540、输入输出接口550与负载560。 [0107] 图5的架构基本上十分相似于图3，不同之处在于，图3可测量电压，而图5则是测量漏电流。当使用者按下电能传递装置上的漏电流测试按钮时，图5的漏电流感应器522可感测漏电流。漏电流感应器522的感测结果可送至ADC534与信号处理单元540，信号处理单元540可判断是否有漏电流的存在，并可显示测试结果。 [0108] 至于图5的其它操作细节可参考图3的操作细节，在此不予重述。 [0109] 图5的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用全色域渐层显示的例子。 [0110] 另外，虽然图3与图5乃为两个不同实施例，但于实作上，这两个实施例可合并一起实施。亦即，经由对该信号处理单元340/540的编码，可使得该信号处理单元340/540能检测功率负载或者是检测漏电流。 [0111] 请参考图6，其显示根据本发明又一实施例的电能传递装置600的内部电路示意图，其可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。 [0112] 电能传递装置600包括：电源输入源L与N、保护单元610、感测单元620(包括电阻R1与漏电流感应器622)、信号转换/处理单元630(包括运算放大器(OPAMP)632、低通滤波器(LPF)634、比较器(CMP)636与639，与振荡电路(OSC)638)、输入输出接口650与负载660。 [0113] 相似地，比较器636比较电流信号与电流临界值I_TH，以决定目前功率负载的区间并驱动输入输出接口650与功率指示单元。 [0114] 比较器639则比较漏电流信号与漏电流临界值LK_TH，以决定目前漏电流情况并驱动输入输出接口650与功率指示单元。 [0115] 图6的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用单色区间显示的例子。 [0116] 现请参考图7，其显示根据本发明另一实施例的电能传递装置700的内部电路示意图。图7可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。电能传递装置700包括：电源输入源L与N、保护单元710、感测单元720(包括电阻R1与温度感应器S1)、转换单元730(包括ADC732与734)、信号处理单元740、输入输出接口750与负载760。 [0117] 图7的架构基本上十分相似于图3与图5，不同之处在于，图7可测量电能传递装置的内部温度。温度感应器S1的感测结果可送至ADC734与信号处理单元740，信号处理单元740可判断电能传递装置的内部温度是否有超过临界值。 [0118] 至于图7的其它操作细节可参考图3与图5的操作细节，在此不予重述。 [0119] 图7的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用全色域渐层显示的例子。 [0120] 请参考图8，其显示根据本发明又一实施例的电能传递装置800的内部电路示意图，其可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。 [0121] 电能传递装置800包括：电源输入源L与N、保护单元810、感测单元820(包括电阻R1与温度感应器S1)、信号转换/处理单元830(包括运算放大器832、低通滤波器834、比较器836与839，与振荡电路838)、输入输出接口850与负载860。 [0122] 相似地，比较器839比较由温度感应器S1所感应的温度信号与温度临界值T_TH，以决定目前温度情况。 [0123] 图8的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用单色区间显示的例子。 [0124] 现请参考图9，其显示根据本发明另一实施例的电能传递装置900的内部电路示意图。图9可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。电能传递装置900包括：电源输入源PWR与GND、保护单元910、感测单元920(包括电阻R1与温度感应器S1)、转换单元930(包括ADC932与934)、信号处理单元940、输入输出接口950与负载960。 [0125] 图9的架构基本上十分相似于图3、图5与图7，不同之处在于，图9的保护单元910包括MOS晶体管，而非如图3、图5与图7的保护单元包括一或多个开关继电器或机械跳脱开关。 [0126] 至于图9的操作细节可参考图3、图5与图7的操作细节，在此不予重述。 [0127] 图9的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用全色域渐层显示的例子。 [0128] 请参考图10，其显示根据本发明又一实施例的电能传递装置1000的内部电路示意图，其可应用于图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200。 [0129] 电能传递装置1000包括：电源输入源PWR与GND、保护单元1010、感测单元1020(包括电阻R1与温度感应器S1)、信号转换/处理单元1030(包括运算放大器1032、低通滤波器1034、比较器1036与1039，与振荡电路1038)、输入输出接口1050与负载1060。 [0130] 图10的架构基本上十分相似于图4、图6与图8，不同之处在于，图10的保护单元1010包括MOS晶体管，而非如图4、图6与图8的保护单元包括一或多个开关继电器或机械跳脱开关。 [0131] 至于图10的操作细节可参考图4、图6与图8的操作细节，在此不予重述。 [0132] 图10的架构适用于当图1的电能传递装置100及图2的电能传递装置200应用单色区间显示的例子。 [0133] 另外，图9与图10的保护单元亦可应用于本发明的上述图式，此亦在本发明揭露范围内。 [0134] 为方便称呼，在本发明实施例中，将上述图3～图10中的感测单元、转换单元、信号处理单元、信号转换/处理单元统称为「电源测量单元」。 [0135] 现请参考图11，其显示根据本发明实施例的一电能传递装置1100的示意图。在此以电能传递装置1100为充电器(charger)为例做说明。电能传递装置1100可包括比如但不受限于，上述图3～图10的感测单元、信号处理单元，及/或信号转换/处理单元430。 [0136] 当电能传递装置1100连接至需电装置(比如手机或平板等移动装置)时，电能传递装置1100可检测充电电流并据以推测出电能充电量。接着，电能传递装置1100的充电指示单元1110(其可包括全彩LED，或者是多颗单色LED)可据以显示不同灯色，来显示手机的充电情形。比如，当检测出手机的充电量低于60%时，灯色可为红色；手机的充电量可能达60%时，灯色可为橘色；手机的充电量可能达70%时，灯色可为黄色；手机的充电量可能达80%时，灯色可为绿色；手机的充电量可能达100%时，灯色可为蓝色。如此一来，使用者即可观看充电指示单元1110的颜色来方便地得知目前充电情形。 [0137] 另外，本实施例亦可避免过度充电，比如，当灯色为蓝色持续1个小时以上时，则电能传递装置1100的内部开关(如保护单元910与1010的MOS晶体管)可将电源切断，以避免手机被过度充电。 [0138] 图12则显示根据本发明实施例的一电能传递装置1200的示意图。在此以电能传递装置1200为传输线为例做说明。电能传递装置1200可包括比如但不受限于，上述图3～图10的感测单元、信号处理单元，及/或信号转换/处理单元。 [0139] 相似地，当电能传递装置1200连接至需电装置(比如手机或平板等移动装置)时，电能传递装置1200可检测充电电流并据以推测出电能充电量。接着，电能传递装置1200的充电指示单元1210(其可包括全彩LED，或者是多颗单色LED)可据以显示不同灯色，来显示手机的充电情形。 [0140] 另外，本实施例亦可避免过度充电，比如，当灯色为蓝色持续1个小时以上时，则电能传递装置1200的内部开关(如保护单元910与1010的MOS晶体管)可将电源切断，以避免手机被过度充电。 [0141] 由上述实施例可知，本发明实施例运用电源测量技术，来测量插座或延长线的用电功耗，并用简易的视觉/听觉信号来让使用者可以轻松地了解目前用电状态。另外，本发明实施例更将用电信息以灯光、闪烁及声音等表示出，提醒使用者是否超出用电承载范围，以免过度过载使用，并避免跳电与火灾的发生。 [0142] 本发明实施例运用电源测量技术，来测量充电器或传输线的充电电流，并用简易的视觉信号来让使用者可以轻松的了解目前充电状态。 [0143] 综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。 |
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