一种能够精准预警的USB集线器

技术领域

本发明属于集线器技术领域，具体涉及一种能够精准预警的USB集线器。

背景技术

USB集线器，也叫做USB分线器，指的是一种可以将一个USB接口扩展为多个独立工作的USB接口，并可以使这些接口同时使用的装置，是一种非常常见的扩展设备。常见的USB接口中通常包括四根线，依次排列为电源线插针、数据线正插针、数据线负插针及地线插针，其中，通过电源线插针和地线插针可以向外接设备进行供电，通过数据线正插针和数据线负插针可以向外接设备传输数据。装置在使用时，通过USB集线器对PC端和外接设备进行连接后，在下列情况下，USB集线器上的扩展接口会出现发热现象：

1.外接设备上的USB接口长久使用后，USB接头反复弯折导致连线松动，内部出现短路现象，通过USB集线器与PC端连接后，会造成外接设备USB接头发热，热量传递后，USB扩展接口内的温度也会随之升高，该发热现象为外接设备故障导致；

2.外接设备通过USB集线器与PC端连接后，并进行长时间数据传输，会导致USB扩展接口内的温度升高，该发热现象为正常物理现象；

3.在反复插拔外接设备时，外接设备的USB接头浸水或USB扩展接口中混入金属屑后，外接设备通过USB集线器接与PC端连接通电后，会导致USB扩展接口内部出现短路现象，进而造成USB扩展接口发热，严重时会导致PC端南桥芯片损坏，该发热现象为故障导致。

正如前述所说的那样，目前的USB集线器在使用过程中，会因为各种原因出现发热现象，而常规的发热实际上是属于正常的范围，并不会对设备造成损伤，而一些外界影响造成的发热现象就很可能对设备造成损伤，而USB集线器上也多配备一些防护机构，如在线路板上集成保护电路，实现高温断电等方式，其是在温度达到保护值后，保护电路会直接切断线路来达到保护的目的，上述方式是目前比较常规的保护方式，但是实际上，在使用的过程中，一些常规现象也会造成集线器内部温度短时间的偏高，而短时间后，集线器也能够正常的使用，因此采用常规的方式实际上存在一些很大弊端，尤其是集线器在连接外部读取设备时，贸然的断电，很容易出现数据终端，甚至是数据丢失的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精准预警的USB集线器，能够在使用时，对USB扩展接头组件内部的发热现象进行预警，在使用人员未对发热现象进行处理时，会停止对外接设备供电，避免设备受损，同时，使用人员在发现发热现象后，可以根据使用需求保持装置正常工作。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种能够精准预警的USB集线器，应用于PC端，包括阻燃外壳，所述阻燃外壳内部的上端均匀开设有多个扩展仓，所述阻燃外壳的一端设置有外接插头，所述外接插头通过数据线与阻燃外壳内部的电路板相连接，还包括：

多个USB扩展接头组件，多个所述USB扩展接头组件分别装配于多个扩展仓的内部；

所述USB扩展接头组件包括金属外壳、绝缘板和绝缘底座，所述金属外壳固定于扩展仓的内部，所述绝缘板和绝缘底座均固定于金属外壳的内部，且所述绝缘板位于绝缘底座的上端，所述绝缘板的内部均匀开设有多个插针槽，所述绝缘底座的内部固定有地线触片和多个数据触片，且所述地线触片和数据触片均穿插于插针槽的内部，所述绝缘板和绝缘底座上还装配有供电触片组件，且所述地线触片和电路板以及供电触片组件和绝缘底座之间均通过导线相连接，所述地线触片和供电触片组件形成通路；

多个警示元件，多个所述警示元件均固定于阻燃外壳上，所述警示元件和电路板通过导线电性连接，且每个所述警示元件分别和供电触片组件一一对应；

当所述外接插头接入PC端，且外接电子设备与其中一个所述USB扩展接头组件相连接时：

当所述USB扩展接头组件内部温度处于常温时，所述地线触片和供电触片组件之间为通路，该USB扩展接头组件正常工作；

当所述USB扩展接头组件内部温度升高，达到第一预警值时，所述地线触片和供电触片组件之间依然为通路，该USB扩展接头组件正常工作，并通过与其对应的警示元件发出警示信号；

当所述USB扩展接头组件内部温度继续升高，并达到第二预警值时，所述地线触片和供电触片组件之间为断路，该USB扩展接头组件停止工作。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述供电触片组件包括弹性触片、导电触片、第一预警触片和第二预警触片；

所述弹性触片固定于绝缘板内部，所述导电触片、第一预警触片和第二预警触片均固定于绝缘底座内部，所述导电触片、第一预警触片和第二预警触片的上端均延伸至绝缘板内部，所述导电触片和弹性触片、第一预警触片和弹性触片以及第二预警触片和弹性触片之间的距离逐渐增大；

当所述USB扩展接头组件内部的温度处于常温时，所述导电触片的上端和弹性触片的下端相贴合，所述第一预警触片的上端和导电触片相贴合，当所述USB扩展接头组件内部温度升高，并达到第一预警值后，所述警示元件、第一预警触片和第二预警触片之间能够形成通路。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述导电触片和第一预警触片的材质均为记忆合金，且所述导电触片的相变温度高于第一预警触片的相变温度。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述绝缘板和供电触片组件之间还装配有防断路组件；所述防断路组件包括滑块、磁性元件、连动杆、电磁铁和磁极切换元件；

所述滑块滑动连接于插针槽的内部，且所述滑块和导电触片相适配，所述磁性元件位于绝缘底座的内部，所述连动杆贯穿绝缘板和绝缘底座装配于滑块和磁性元件之间，所述电磁铁固定于绝缘底座的内部且位于磁性元件的下端，多个所述磁极切换元件均固定于阻燃外壳上，所述磁极切换元件和电路板以及磁极切换元件和电磁铁之间均通过导线电性连接。

作为本发明的一种优选方案，其中：装置正常工作时，所述电磁铁和磁性元件相互靠近的一端磁极相反。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述磁极切换元件上端的两端均设置有磁极标识，两个所述磁极标识分别与电磁铁的两种磁极状态相对应。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述阻燃外壳的上端均匀开设有多个防尘槽，且所述防尘槽和扩展仓一一贯通，所述阻燃外壳内部的上端设置有多个挡板，且多个所述挡板分别位于多个防尘槽的一端，所述防尘槽靠近挡板的一端开设有避让槽，所述避让槽的内部滑动连接有防尘盖，所述挡板和防尘盖之间装配有弹性复位元件。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述避让槽内部的两侧开设有导向凸台，所述防尘盖的两端开设有与导向凸台相适配的导向凹槽。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述防尘盖的上端设置有限位凸台，且所述限位凸台位于防尘槽的内部。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述扩展仓和挡板之间设置有横杆，所述横杆位于弹性复位元件的内部，且所述防尘盖和横杆滑动连接。

本发明取得的技术效果为：

本发明在正常使用时，当USB扩展接头组件内部温度升高后，并达到第一预警值后，第一预警触片发生相变，其上端变形并与第二预警触片贴合，使得第一预警触片、第二预警触片和警示元件形成通路，通过警示元件发出警示信号，对使用人员进行提醒，便于使用人员及时发现装置发热现象，并及时对发热原因进行辨识和处理，提高了装置的安全性能，且在该状态下不会影响集线器的正常使用，不容易因外部短暂的影响而造成设备断电；

本发明在装置发热进行预警后，在使用人员离开未进行处理时，若温度长时间积累后，USB扩展接头组件内部温度会继续升高，当USB扩展接头组件内部温度达到第二预警值时，导电触片发生相变，其上端变形并与弹性触片脱离，使得地线触片和供电触片组件之间形成断路，停止为外接设备供电，避免设备受损，该状态下，是在异常情况长时间持续的情况下实现的，若外部影响在短时间解除后，集线器整体受影响降低，集线器不会触发保护机制，避免因短暂异常，造成设备直接断电，此外，若外部影响持续造成断电现象，在环境恢复正常后，亦可实现正常的恢复，尤其是用于充电使用时，提高待充电设备的充电效率，避免出现长时间断电，造成充电无法正常进行的情况出现；

本发明在长时间传输数据导致发热后，通过磁极切换元件改变电磁铁上端的磁极，使得电磁铁对磁性元件进行吸附，通过磁性元件带动滑块向下移动，使得滑块与导电触片贴合，通过滑块阻止导电触片受热发生形变，避免正在发热情况下，第一预警触片和弹性触片脱离，导致地线触片和供电触片组件之间形成断路，使得装置能够在正常发热情况下工作；

本发明通过弹性复位元件能够对USB扩展接头组件进行遮盖，为USB扩展接头组件提供防尘防护，避免USB扩展接头组件内部进入灰尘或金属屑，进一步提高了装置的安全性能。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明阻燃外壳内部的剖视图；

图3为本发明阻燃外壳内部的结构示意图；

图4为本发明USB扩展接头组件的结构示意图；

图5为本发明USB扩展接头组件的结构爆炸图；

图6为本发明USB扩展接头组件的结构剖视图；

图7为本发明防断路组件的结构示意图；

图8为本发明防尘盖的结构示意图；

图9为本发明供电触片组件和防断路组件的运转过程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、阻燃外壳；11、扩展仓；12、外接插头；13、电路板；14、防尘槽；15、挡板；16、防尘盖；17、弹性复位元件；18、横杆；20、USB扩展接头组件；21、金属外壳；22、绝缘板；23、绝缘底座；24、插针槽；25、地线触片；26、数据触片；30、供电触片组件；31、弹性触片；32、导电触片；33、第一预警触片；34、第二预警触片；35、警示元件；40、防断路组件；41、滑块；42、磁性元件；43、连动杆；44、电磁铁；45、磁极切换元件。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

如图1至图3所示，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种能够精准预警的USB集线器，应用于PC端，包括阻燃外壳10，阻燃外壳10内部的上端均匀开设有多个扩展仓11，阻燃外壳10的一端设置有外接插头12，外接插头12通过数据线与阻燃外壳10内部的电路板13相连接。

还包括：

多个警示元件35，警示元件35释放的警示信号包括但不限于声音警示、灯光警示；

多个USB扩展接头组件20，多个USB扩展接头组件20分别装配于多个扩展仓11的内部。

如图4和图5所示，在一个较佳的实施例中，USB扩展接头组件20包括金属外壳21、绝缘板22和绝缘底座23，金属外壳21固定于扩展仓11的内部，绝缘板22和绝缘底座23均固定于金属外壳21的内部，且绝缘板22位于绝缘底座23的上端，绝缘板22的内部均匀开设有多个插针槽24，绝缘底座23的内部固定有地线触片25和多个数据触片26，且地线触片25和数据触片26均穿插于插针槽24的内部，绝缘板22和绝缘底座23上还装配有供电触片组件30，且地线触片25和电路板13以及供电触片组件30和绝缘底座23之间均通过导线相连接，地线触片25和供电触片组件30形成通路；

请再次参阅图1，多个警示元件35均固定于阻燃外壳10上，警示元件35和电路板13通过导线电性连接，且每个警示元件35分别和供电触片组件30一一对应；

基于上述实施例方式：

当外接插头12接入PC端，且外接电子设备与其中一个USB扩展接头组件20相连接时：

当USB扩展接头组件20内部温度处于常温时，地线触片25和供电触片组件30之间为通路，该USB扩展接头组件20正常工作；

当USB扩展接头组件20内部温度升高，达到第一预警值时，地线触片25和供电触片组件30之间依然为通路，该USB扩展接头组件20正常工作，并通过与其对应的警示元件35发出警示信号；

当USB扩展接头组件20内部温度继续升高，并达到第二预警值时，地线触片25和供电触片组件30之间为断路，该USB扩展接头组件20停止工作。

基于上述实施例，本申请想要解决的技术问题是使USB集线器更好的达到预警效果，为此，本申请将外接插头12与PC端相连接，将外接设备与USB扩展接头组件20相连接，当USB扩展接头组件20内部温度处于常温时，地线触片25和供电触片组件30之间为通路，装置正常工作，当USB扩展接头组件20内部温度升高，并达到第一预警值时，地线触片25和供电触片组件30之间依然为通路，装置正常工作，同时，通过供电触片组件30内部运转，使得警示元件35发出警示信号，对使用人员进行提醒，使用人员在发现预警时，及时确认使用情况是否正常。若装置正在进行数据传输，且数据传输开始之前未发出预警，则可判定为正常发热情况，若使用人员未进行数据传输，则可判定为设备故障导致的发热，使用人员可及时对设备进行故障排除，进而避免电路短路导致的设备受损；

当使用人员离开，无法对USB扩展接头组件20内部发热现象及时处理时，其受到外部的影响变小时，设备仍然能够正常使用，而USB扩展接头组件20内部的温度继续升高，并达到第二预警值时，供电触片组件30内部断开，使得地线触片25和供电触片组件30之间由通路变换为断路，避免USB扩展接头组件20内部温度继续升高引发设备受损；

最为关键的是，在遇到外部情况影响较大时，一般USB集线器会实现断电保护，该断电过程后，需要人为的去恢复供电，而在本申请中，若受到外部环境影响造成的断电，其在外部环境恢复正常后，是能够自行恢复的，尤其是在使用USB扩展接头组件20充电使用时，其即使受外部影响断电后，在恢复后，能够自行恢复，实现充电过程的正常进行。

在一个较佳的实施例中，当集线器搭配电脑笔记本电脑、台式电脑或其他需要使用集线器的电脑均可使用时，当集线器靠近或贴在电脑时，由于电脑自身发热情况，会对集线器造成一些影响，而电脑本身的发热实际上也不是一成不变的，当其运算速度高时，发热量相对较高，当其运算速度降下后，发热量相对也降低，因此一旦电脑的热量在瞬间升高时，只要其在短时间恢复正常，其也不会对集线器造成影响，而当电脑长时间发热后，首先电脑自身就存在损毁的可能，此时集线器才会触发断电保护过程，这相对于常规达到保护阈值就切换的保护方式显然是更加合理的。

如图5至图7所示，供电触片组件30包括弹性触片31、导电触片32、第一预警触片33和第二预警触片34，弹性触片31固定于绝缘板22内部，导电触片32、第一预警触片33和第二预警触片34均固定于绝缘底座23内部，导电触片32、第一预警触片33和第二预警触片34的上端均延伸至绝缘板22内部，导电触片32和第一预警触片33的材质均为记忆合金，导电触片32和弹性触片31、第一预警触片33和弹性触片31以及第二预警触片34和弹性触片31之间的距离逐渐增大，USB扩展接头组件20内部的温度处于常温时，导电触片32的上端和弹性触片31的下端相贴合，第一预警触片33的上端和导电触片32相贴合，USB扩展接头组件20内部温度升高，并达到第一预警值后，警示元件35、第一预警触片33和第二预警触片34之间能够形成通路。

在此，记忆金属是现有的成熟技术，它是一种在一定温度范围下发生塑性形变后，在另一温度范围又能恢复原来宏观形状的特殊金属材料。其发生形状变换的临界温度称为“变态温度”，又叫“相变温度”。记忆金属在低于相变温度的环境中时，其形状称为“低温相”，其在高于相变温度的环境中时，其形状称为“高温相”。

基于上述实施例，将外接插头12与PC端相连接，并将外接设备与USB扩展接头组件20相连接后，在常温情况下，弹性触片31和导电触片32相贴合，通过弹性触片31和导电触片32能够对外接设备进行正常供电，当装置在进行数据传输时或出现短路时，USB扩展接头组件20内部温度升高，当USB扩展接头组件20内部温度达到第一预警值时，第一预警触片33发生相变，第一预警触片33的上端与导电触片32脱离并与第二预警触片34贴合，使得第一预警触片33、第二预警触片34和警示元件35之间形成通路，进而通过警示元件35发出警示信号，便于使用人员及时发现发热现象，若使用人员离开，无法及时对USB扩展接头组件20内部发热现象及时处理时，USB扩展接头组件20内部的温度继续升高，并达到第二预警值时，导电触片32发生相变，导电触片32的上端与弹性触片31脱离，进而使得地线触片25和供电触片组件30之间由通路变换为断路，避免USB扩展接头组件20内部的温度继续升高。

在一个较佳的实施方式中，导电触片32的相变温度高于第一预警触片33的相变温度，导电触片32的相变温度高于第一预警触片33的相变温度，可以在USB扩展接头组件20内部出现发热现象后，先对使用人员进行提醒，避免装置在温度升高后，突然停止工作，导致数据丢失。

在一个较佳的实施方式中，在USB集线器使用过程中，尤其是在使用USB扩展接头组件20充电使用时，对于一些外部环境造成的断电现象而言，如放置到电脑或其他发热设备上，亦或者外部环境温度较高的情况下，当外部环境恢复正常后，在恢复后，导电触片32能够自行恢复，使设备重新接入线路，进而实现继续充电，该过程相较于常规的断电保护方式而言，使因外部环境影响造成断电能够自行恢复，避免因使用人员没有及时重新插电，导致取用时，充电设备仍然缺电的现象发生。

如图6和图7所示，绝缘板22和供电触片组件30之间还装配有防断路组件40，防断路组件40包括滑块41、磁性元件42、连动杆43、电磁铁44和磁极切换元件45，滑块41滑动连接于插针槽24的内部，且滑块41和导电触片32相适配，磁性元件42位于绝缘底座23的内部，连动杆43贯穿绝缘板22和绝缘底座23装配于滑块41和磁性元件42之间，电磁铁44固定于绝缘底座23的内部且位于磁性元件42的下端，多个磁极切换元件45均固定于阻燃外壳10上，磁极切换元件45和电路板13以及磁极切换元件45和电磁铁44之间均通过导线电性连接。

在此，滑块41靠近导电触片32的一端倾斜开设有驱动面，且电磁铁44上端的磁极能够通过磁极切换元件45进行变换。

进一步的，装配有供电触片组件30的插针槽24内部的两侧均开设有限位滑槽，滑块41的两侧均设置有限位杆，且两个限位杆相互远离的一端均延伸至限位滑槽的内部。

基于上述实施例，当使用人员进行长时间数据传输时，USB扩展接头组件20内部温度升高属于正常现象，当USB扩展接头组件20内部会随着数据传输的持续而升高，为避免供电触片组件30和地线触片25由通路变换为断路，按压磁极切换元件45，通过磁极切换元件45改变电磁铁44上端的磁极，使得电磁铁44对磁性元件42进行吸附，使得磁性元件42移动，由于连动杆43装配于磁性元件42和滑块41之间，通过磁性元件42带动滑块41向下移动，使得滑块41和导电触片32上端相贴合，避免USB扩展接头组件20内部温度继续升高并达到第二预警值后，通过滑块41阻止导电触片32上端发生相变，进而保持弹性触片31和导电触片32相贴合，以保证装置正常运转。

进一步的，需要说的是，初始状态时，电磁铁44和磁性元件42相互靠近的一端磁极相反，初始状态时，电磁铁44和磁性元件42相互靠近的一端磁极相反，能够通过电磁铁44对磁性元件42进行排斥，避免滑块41和第一预警触片33相贴合，进而避免滑块41阻止第一预警触片33发生相变。

此外，磁极切换元件45上端的两端均设置有磁极标识，两个磁极标识分别与电磁铁44的两种磁极状态相对应，通过磁极标识，可以便捷地识别出电磁铁44和磁性元件42是否贴合，进而辨识出导电触片32和滑块41是否处于贴合状态。

实施例2

参照图1至图3，为本发明第二个实施例。

具体的，如图1至图3所示，阻燃外壳10的上端均匀开设有多个防尘槽14，且防尘槽14和扩展仓11一一贯通，阻燃外壳10内部的上端设置有多个挡板15，且多个挡板15分别位于多个防尘槽14的一端，防尘槽14靠近挡板15的一端开设有避让槽，避让槽的内部滑动连接有防尘盖16，挡板15和防尘盖16之间装配有弹性复位元件17。

在该实施例中，当装置需要插入外接设备时，将外接设备的USB接头放置于防尘盖16的一端且位于防尘槽14的内部，通过外接设备的USB接头对防尘盖16进行挤压，同时，通过防尘盖16对弹性复位元件17进行挤压，使得弹性复位元件17发生压缩，当外接设备的USB接头移动至USB扩展接头组件20上端后，将USB接头插入到USB扩展接头组件20内部，进而将装置与外接设备相连接，当拔出外接设备后，通过弹性复位元件17自身具备的压缩回弹特性，使得弹性复位元件17驱动防尘盖16复位，防尘盖16复位后能够对USB扩展接头组件20形成防护，进而避免USB扩展接头组件20裸露在空气中，对USB扩展接头组件20进行防护保护，避免USB扩展接头组件20内部进入金属屑。

进一步的，如图8所示，避让槽内部的两侧开设有导向凸台，防尘盖16的两端开设有与导向凸台相适配的导向凹槽，通过导向凸台和导向凹槽的配合，能够对防尘盖16进行导向，使得防尘盖16能够平稳滑动。

此外，防尘盖16的上端设置有限位凸台，且限位凸台位于防尘槽14的内部，限位凸台的设置，可以避免防尘盖16从避让槽内部脱落。

如图3所示，扩展仓11和挡板15之间设置有横杆18，横杆18位于弹性复位元件17的内部，且防尘盖16和横杆18滑动连接，横杆18能够对压缩状态的弹性复位元件17提供支撑，避免弹性复位元件17受到挤压时发生扭曲变形，延长了弹性复位元件17的使用寿命。

本发明的工作原理为：

请参阅图9所示，将外接插头12与PC端相连接，将外接设备与USB扩展接头组件20相连接；

当USB扩展接头组件20内部温度处于常温时，弹性触片31和导电触片32相贴合，地线触片25和供电触片组件30之间为通路，装置正常工作；

当USB扩展接头组件20内部温度升高，并达到第一预警值时，第一预警触片33发生相变，第一预警触片33的上端和导电触片32脱离并与第二预警触片34相贴合，地线触片25和供电触片组件30之间依然为通路，装置正常工作，同时，第一预警触片33、第二预警触片34和警示元件35之间形成通路，使得警示元件35发出警示信号，若装置正在进行数据传输，且数据传输开始之前未发出预警，则可判定为正常发热情况，若使用人员未进行数据传输，则可判定为设备故障导致的发热，使用人员可及时对设备进行故障排除；

当使用人员离开，无法对USB扩展接头组件20内部发热现象及时处理时，USB扩展接头组件20内部的温度继续升高，并达到第二预警值时，导电触片32发生相变，导电触片32的上端和弹性触片31脱离，使得地线触片25和供电触片组件30之间由通路变换为断路，避免USB扩展接头组件20内部温度继续升高引发设备受损；

当使用人员进行数据传输时，USB扩展接头组件20内部温度升高属于正常现象，按压磁极切换元件45，使得电磁铁44带动滑块41和磁性元件42移动，进而使得滑块41和导电触片32相贴合，避免温度继续升高后，弹性触片31和导电触片32脱离，导致地线触片25和供电触片组件30由通路变换为断路；

当使用人员拔出外接设备后，弹性复位元件17驱动防尘盖16复位，通过防尘盖16对USB扩展接头组件20进行防尘保护，避免USB扩展接头组件20裸露于空气中。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。