電源插座開發商可藉由主系統晶片MCU，再搭配RFID模組、霍爾元件及溫度感測器，開發出具備上鎖功能的電源插座，並可達到精確的電流使用量計算，除防止竊電之外，更能實現使用者付費的機制。 

由於高性能電子產品的增加與環保意識的抬頭，不論是智慧型手機、電動汽機車皆對於電源的需求量大增，為了使用上的方便，將可望於自家室外或公眾場合的電源插座增加上鎖的功能。 

本系統提供一個擁有上鎖功能的安全電源插座，使插座安裝於公開場所，除可安心的使用外，亦可達到杜絕竊電行為或是使用者付費，如悠遊卡或門禁系統般的機制，去限制電源插座的使用。 

具上鎖功能電源插座應用廣泛

電跟水是人類生活中不可或缺的資源，在戶外有些人會將自己私人的水龍頭上鎖，防止其他人隨意使用。但若是戶外電源插座未配備上鎖功能，將容易遭他人濫用。鑑於此點，本文將分享如何製作具上鎖功能的電源插座。 

現今仍有許多公眾場所的電源插座，並不提供大眾任意使用，於是在電源插座多加蓋子再貼上緊告標語，或將電源插座隱藏，但這樣只有做到警示或隱藏的效果，卻無法真正達到防止遭他人使用的目的。 

本系統基於在使用者付費或是防止竊電的前提下，利用無線射頻辨識系統(RFID)技術來進行對使用者的判別，使設置在公眾場合的電源插座受到保護。在安全考量下，一般市面上過載保護，絕大多數是使用無熔絲開關，無熔絲開關的保護原理是採用金屬受熱改變彎曲程度，以判別是否過載，但釀成意外時，都是電纜的絕緣過熱熔毀，而無熔絲金屬片尚未跳脫。也因此，本系統除無熔絲開關外，並增加一溫度感測器，緊貼於電纜外皮，以偵測電纜外皮是否達到溫度上限。 

在使用者付費的觀念下，電源插座開發商可運用庫倫量測法，計算使用者的電流用量。方法是藉由霍爾元件偵測電流值，然後用積分法加以運算，可得到總用電量，並可依據電源的使用量多寡，對於使用者進行收費。 

市面上的產品及現有的中華民國專利，都只具有觸電防護、過電保護、選擇供電、通用序列匯流排(USB)充電功能，但本系統除具備上述功能之外，亦增加防盜竊電功能(表1)。本系統的應用範圍相關廣泛，不僅可用於自家室外，也可以安裝於捷運站、休息站、便利商店等公眾場合，結合悠遊卡使用，或是安裝於社區大廳、交誼廳等，如同門禁的感測裝置。此外，本裝置如同一般插座，在不使用時，完全是不消耗任何電力，不會造成額外的電費支出。

具上鎖功能電源插座工作原理

本系統藉由微控制器(MCU)提供輸入輸出(I/O)、類比數位(A/D)轉換、計時中斷等功能，再利用RFID技術判別使用者後，利用LM35DZ感測電纜溫度，當溫度安全後，進行供電，再藉由霍爾元件得到電流量後，用於電量計算。 

本系統係利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作，並發出電磁波回應感應器。當回應的電波為當初所設定的特定頻率時，MCU的I/O接腳發出高電位觸發繼電器，使插座通電。 

而霍爾元件係根據霍爾效應，進行磁電轉換的磁敏元件，其工作原理為：霍爾元件是一個N型半導體薄片，若在其相對兩側通以控制電流，而在薄片垂直方向加以磁場勢，則在半導體另外兩側便會產生一個大小、電流和磁場的乘積成正比的電壓，再利用MCU的A/D功能換算成流經電流的大小，並透過計時中斷的功能A/D換算得到的電流，進行庫倫量測運算。 

具上鎖功能電源插座架構

本系統與市售電源插座，在大小方面皆為相同，且同樣可選擇安裝插座或開關，但於外觀上，多了USB電源孔、發光二極體(LED)指示燈及一個無熔絲開關。內部透過霍爾元件來計算使用的電流量，以及溫度感測器感測電線的安全溫度，最後加上RFID模組，對使用者的使用加以控制。 

系統流程方面(圖1)，在無熔絲開關打開後，MCU進入初始化階段，在判別是否有人使用前，會先進行溫度感測，若溫度在安全範圍，將開始接收RFID訊號，當正確的使用者每感應一次RFID，都將回傳至MCU，使暫存器Money值+1。 

圖1 具備可上鎖功能電源插座系統流程圖

每Money的值可使用USB充電，電量為500mAh。在進行供電後，使用的電量將會經由霍爾元件，並透過庫倫量測法去計算使用量，當使用量超過使用者選擇的上限時，將自動斷電。

資料來源: 新電子 謝振榆/高旻憲/張栢豪/王偉詮/劉宇庭 2013/8   
  (http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=1308230031)