专利名称：用于从视频对讲机或购物终端远程操作ac供电的电器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频对讲机系统并且涉及有线或无线控制(包括IR和RF)，用于远程操作AC开关和AC供电的电气设备和电器。
背景技术：
用于远程操作AC供电的电器(例如电视接收器、家用加热器、空调、电动窗帘、照明和家中、公寓内、办公室和建筑物中的其他电器等)的有线或无线远程控制装置(包括红外线(IR)或RF发射器)一般通过单向控制或命令信号打开和关闭，其中操作远程控制装置的人通过在被操作电器地点通过视觉方式证实被操作装置的打开或关闭状态，例如TV是打开的或电灯是关闭的或空调单元起动或没起动。远程控制装置(remote controldevice)中的大多数(包括IR或无线远程控制装置)使用相同的电源键以打开和关闭电器，因此在没有操作人员当场自己证实的情况下，利用当前可用的远程控制装置中的大多数而不在电器地点明确地证实通-断电源状态是不可能的。在另一方面，经由双向通信信号操作的家庭自动化继电器可以通过返回的状态信号更新继电器的状态。这样的系统代表的问题是用于定制与通-断开关装置(其是昂贵的并且需要专业知识配置、安装和设置)耦合的AC电气配线的成本。一个原因是用于电灯(或其他电器)的通-断开关配线系统不包括AC输电干线的中线。常见有线电气系统仅向开关提供两条电线，AC通电电线(live wire)或热线和通向电灯组件或其他电器的负载电线。相似的仅两条滑动器电线(traveler wire)用于连接系起来的若干个开关以打开-关闭相同电灯或电器。在开关的电箱不具有中线的“仅两条AC电线”阻止家庭自动化的简单引入，从而要求对常用电配线的改变。因此，家庭自动化装置的引入需要替换硬连线的、常用的电AC开关和AC插座用于将基本标准的电配线(例如用于照明等)转变为高级操作系统，其要求由专家维护和介入以维修或更新，这是麻烦和昂贵的。此外，直接连接到建筑物内的通电AC电源线的AC电力装置必须测试以遵从用电气安全法规、条例和规章并且获得例如美国的UL、欧洲的VDE或TUV、英国的BS和其他国家的相似组织等组织的批准和认证。测试和批准过程是昂贵并且耗时的，其使用户定制设计的用于家庭自动化的AC电开关、AC电插座和AC电接口的批准达不到多数市场，从而将非常需要的家庭自动化的增长仅限制在用户定制设计的AC开关、插座和接口以用于非常贵的住宅中。具有家庭自动化系统的远程控制的重要性是经由PC通过因特网、经由移动电话和/或经由其他PDA装置远程地打开和关闭电器的能力。然而这样的远程控制的问题是需要证实被操作电器的通-断状态和/或涵盖给定房子、办公室、公寓或建筑物的所有被远程控制电器的状态报告的可用性。许多现有家庭自动化系统和装置在有线或无线家庭网络上操作，该网络使用多种复杂的通信协议，例如已知的经由AC电源线的XlO协议以及当前正完善的用于无线通信的“Zigbee”标准和/或其他蓝牙通信，其通过单个控制器或多个控制器(包括例如键盘和/或LCD显示器和/或触摸屏装置等控制装置)。相似地，用于对视频对讲机系统和购物终端集成远程控制装置的这样的方法和设备还在2004年12月28日的美国申请11/024，233和2006年8月24日的美国申请11/509，315中公开
发明内容
本发明的目的是提供简化的方法和设备，其用于添加继电器和AC电流通-断传感装置到任何类型的现有标准电开关和插座并具有对通电AC电源线的最小暴露，其向非常需要的家庭自动化提供低成本技术方案。本发明的另一个目标是通过视频对讲机和/或“购物终端”操作和监测电器的状态，其包括生成从视频对讲机和购物终端通过驱动电路到不同电器的控制代码和信号，如在上文引用的申请11/024，233和11/509,315中描述的。“购物终端”在关于经由家庭购物终端的简化的电子商务购物的方法和设备的2004年6月8日的美国申请10/864，311和2005年6月3日的PCT国际申请PCT/US05/19564中公开。视频对讲机系统在美国专利5，923，363、6，603，842和6，940，957中公开。在下列说明中术语通电AC指AC电源或输电干线的“热线”，如与AC电源或输电干线的中线相对的。术语负载指电器，例如通过通-断开关连接在中线和通电AC线路之间的电灯组件等。本发明的用于远程操作AC供电的电器和其他物体的设备通过附加装置获得，所述附加装置包括有线、IR或RF接收器(其包括用于接收单向操作命令以操作电器的AC电源继电器)和/或有线、IR或RF收发器(其包括用于接收单向操作命令以操作电器以及用于从电器发送通-断状态信号的AC电源继电器和AC电流传感器，其响应于接收的操作命令或响应于查询命令(请求状态数据)而基于电流传感器输出)，由此提供家用电器的无错误远程控制。由本发明提供的技术方案是要安装附加装置，其包括继电器和电流传感器，将它们与所述有线、IR或无线接收器或收发器封装或包封在AC开关或插座的标准尺寸外壳内，并且使用这样封装的“附加装置”以增加于电器或照明装置的任何类型的标准手动通-断开关而不通过替换整个现有的电开关和配线。添加封装的继电器和/或电流传感器接口到现有标准电开关和插座而不替换它们的方法，引入若干主要优势一个是降低开关和插座的总成本，因为可以使用标准的低成本、大量生产的开关和插座。第二个优势是“附加装置”提供双重操作一方面经由通常使用的开关和插座的手动操作和与手动操作并行地经由附加装置的继电器的远程操作。这些优势是本发明的其他目的，本发明获得具有完全的和谐并且手动和远程开关操作之间没有冲突，如下文进一步描述的。由本发明获得的另一个实用目的是从广泛多样的AC开关和插座自由选择任意一种与任意广泛的包括可用的和正经常性地引入建筑/电力行业的各种设计和颜色的装饰性盖子和框架一起。因此，本发明解决匹配这样大范围的可用AC开关和插座设计、它们的面板颜色和装饰的持久困难，特别在当引入单个家庭自动化AC开关或AC插座但其不匹配标准选择的开关或AC插座(其安装为多联动开关/插座设置)的设计或颜色时的情况下。通常使用AC电器和电灯组件的两种类型开关单刀单掷(SPST)和单刀双掷(SF1DT)开关。SPST开关是基本通-断开关而SPDT是转换开关(change over switch)。SPDT开关用于从两个分开位置(例如从相同厅或房间的两个入口等)对例如电灯组件等给定电器打开-关闭。在需要三个或更多开关以打开-关闭给定厅或房间的相同电灯组件的情况下，使用另一种类型的双刀双掷(DTOT)开关。DPDT开关采用在上文描述的两个SPDT开关之间中给定的正交配置来连接。描述的DPDT开关和DPDT继电器还称为“反转”或4路开关或继电器。
如稍后将说明的，稍后详细描述的包括采用特定配置连接的一个或多个DPDT开关的两个SPDT开关提供了每个个体开关靠它自身操作，而不管其他开关的状态。因此采用这样的SPDT和/或DPDT设置配置连接的任意开关将打开和关闭电灯组件而不考虑其他连接的开关的状态。这还意味对于任意连接的开关杠杆(lever)没有特定的通或断位置，并且打开或关闭通过推动开关杠杆到它的相反位置来实现。因此本发明的目的是连接SPDT继电器到SPDT电灯开关，它们连接以用于操作电灯组件或其他电器，由此维持经由“通常使用”的手动开关的操作，并且提供经由采用给定配置连接到开关的SPDT继电器的远程开关。本发明的另一个目的是提供连接DPDT继电器用于远程打开-关闭电灯组件或其他电器，它们连接到两个手动SPDT开关并且连接到包括两个SPDT和一个或多个DPDT开关的更复杂的开关设置。如上文说明的，SPDT和DPDT继电器在本发明的“附加装置”或在其他现有家庭自动化电继电器、开关和插座中的使用，将不可能识别电器的通-断状态，除非给定电路的所有开关和继电器状态的数据发送到控制器。这要求所有开关的和继电器的数据在安装期间到控制器的馈送和记录，其是复杂的、麻烦的和易于出错。这还可引起复杂的数据处理和随之产生的操作复杂性，每次手动开关或继电器在系统中起动时要求发送所有数据，并且作为回报这引入相当大更多的数据流量和处理。由于该原因，本发明的另一重要目的是引入AC电流传感器用于识别什么时候电器是打开的。通电AC电源线到电路的连接需要大的电部件的使用并且如上文说明的要求遵从用电安全法规、条例和规章例如昂贵并且耗时的UL等。因此本发明的优选实施例的电流传感器不连接到AC线路，相反电流通过AC感应检测。由于该原因，本发明的AC开关和插座提供有结构上的通道用于AC电线穿过线圈组中的开口用于通过传感器检测通过AC电线的耗用电流(current drain)。具有开口用于使AC电线能够穿过的环形或其他结构的线圈，使得在AC电源线中的耗用电流将在线圈输出端子生成对应的信号电平。对于这样的感应电流传感，线圈不需要连接到任何通电AC线路，然而它的输出信号取决于通过AC电线的AC电流。线圈输出由信号检测电路和“附加装置”的CPU处理用于生成通-断状态数据。本发明的附加装置包括接收器或收发器，用于接收命令以操作继电器以及用于作为回报发送与电器的打开或关闭状态有关的数据。基于通过电流传感线圈馈送的AC电流的水平，所述打开状态可包括不止简单的打开数据。例如，处于睡眠模式并且消耗比全操作电流小的电流的TV接收器或PC的AC插座将使电流传感线圈输出较低的传感信号电平，其可以由信号检测电路测量并且由收发器的CPU处理以生成睡眠模式状态数据。接收和发送的数据经由从由有线网络、双向IR网络、RF无线网络和其的组合组成的组中选择的通信网络馈送。例如，电视接收器可以经由标准AC插座供电，其中连接到电视接收器的AC插座的AC电线穿过所述附加装置，而到电视的通电命令可经由手持IR远程控制器或经由在上文美国引用申请11/509，315中描述的IR驱动器和/或通过在美国专利6，603, 842和6，940, 957中描述的视频对讲机和/或在美国申请10/864，311中公开的购物终端来发送。
作为对电视接收器的通电命令的返回，包括电流传感器(AC电源通过其向电视接收器馈电)的附加装置的收发器使用家庭自动化采用的有线、IR或RF无线网络向家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端发送检测到通电的回复，由此对家庭自动化控制器或在上文参考的专利和申请中描述的所述视频对讲机或购物终端更新电视“打开状态”或“关闭状态”(如果命令是关闭电视)。在此之后对家庭自动化控制器的提及是对显示装置，其具有控制键或触摸屏和相似于在上文提到的申请和美国专利中公开的视频对讲机和/或购物终端的电路。
本发明的前述和其他目的和特征将从参照附图的本发明的优选实施例的下列说明变得明显，其中图IA ID是用于家用电器的常见电SPST和SPDT开关的电气图、连接和图示；图2A 2C是包括本发明的SPDT继电器与SPDT开关互连的SPDT和DPDT开关的电气图、连接和图示；图3A 3C是两个SPDT开关与两个DPDT开关以及与DPDT继电器的电气图和连接，以及SPDT开关与本发明的DPDT继电器的互连；图4A和4B是示出SPDT开关与本发明的SPDT和DPDT继电器的安装和连接的分解图，它们经由有线网络操作；图5A和5B是示出SPDT开关与本发明的SPDT和DPDT继电器的安装和连接的分解图，它们经由IR远程控制网络操作；图6A和6B是示出SPDT开关与本发明的SPDT和DPDT继电器的安装和连接的分解图，它们经由无线网络操作；图7A 7E是电流传感线圈和结构和电流传感器的优选实施例和到本发明的AC插座的连接的电气图和图示；图8A和8B是包含通过优选实施例的电流传感器的AC线路通道的图4A和4B的分解图；图9A和9B是包含通过优选实施例的电流传感器的AC线路通道的图5A和5B的分解图；图IOA和IOB是包含通过优选实施例的电流传感器的AC线路通道的图6A和6B的分解图IIA IID是包括本发明的优选实施例的电流传感器的继电器控制和通信电路的框图；图12是用于经由本发明的家庭自动化系统的因特网的远程操作的电源、通信驱动器和连接的框图；图13A 13C是示出包括本发明的优选实施例的电源、IR驱动器和键板或键盘的家庭自动化的通信网络的图示；图14A和14B是用于经由有线网络打开和关闭选择的电器的键板或键盘的框图；以及图15A和15B是用于经由IR或无线网络打开和关闭选择的电器的键板或键盘的框图。
具体实施例方式在图IA中示出的是用于操作包括例如电灯组件、空调和任何其他通过AC电源操作的电气设备等电器的AC电器的标准通-断开关1A。标准通-断开关IA称为单刀单掷(SPST)开关，其包括用于连上(接通状态)或断开(关断状态)传输AC电流到电器的电路的杠杆起动弹簧触点。用于家庭自动化的远程操作开关实际上是用于连上或断开馈给AC电器的AC电流的继电器起动触点(没有示出)，相似于图IA的开关1A。对于电器的无错误远程开关，必须知道电器的打开或关闭状态。当使用被远程操作的SPST继电器时，基于馈送至继电器驱动器电路(例如在图IlA中示出的驱动器36，其可以是驱动器晶体管或IC)的数据知道打开或关闭状态是可能的。然而经由远程控制装置(包括手持IR或无线远程控制和/或有线控制装置和系统)的电器的远程通-断控制存在有结构问题，由此这样的装置使用相同的键用于打开和关闭电器。例如电视机的远程控制单元中几乎所有对打开和关闭命令使用相同的键并且远程控制单元中的大多数未反馈有电视接收器的通-断状态。当从远离电视机的远程位置例如通过因特网生成控制时，这使电视机的远程控制不可靠。对于无错误远程控制，控制器必须证实电器状态，特别是证实电器是打开还是关闭。这是基本需要，包括远程接收与在家、公寓、办公室或建筑中的所有电器有关的数据。在图IB中示出的电开关IB是称为SPDT开关的单刀双掷开关。SPDT开关是转换开关，其中极点P通过开关杠杆5连接到端子I或端子2。SPDT开关可以采用基本通-断开关IA操作的相同方式用于接通或断开到AC电器的AC电流，例如连接通电AC到极点P以及连接电器到SPDT开关IB的端子2。这样的SPDT开关特别在家中使用用于操作电灯组件和电器，因为SPDT开关提供用于从两个分开的位置操作电器，例如操作电灯组件。如在图IB中示出的，SPDT开关通过它的端子I和2连接到称为滑动器(滑动器I和滑动器2)的两条线路。在图IC中示出的是两个SPDT开关SI和S2的电路，两个SPDT开关SI和S2经由在两个开关的端子I和2之间的滑动器I和滑动器2连接。开关中的每个可以独立地接通或断开到AC电器的电流。每当图IC的开关SI和S2和/或当图ID的两个开关IB都切换到相同的滑动器线路(是滑动器I或是滑动器2)时，AC电器连接到通电AC线路(接通状态)，这从在图IC中示出的电路和在图ID中的图示变得明显。当开关SI或S2中的一个连接到滑动器I而另一个连接到滑动器2，线路切断并且电器处于关断状态。相同情况适用于连接到在图2A中示出的SPDT开关IB的示出的SPDT继电器6。该设置的重要性是任一开关杠杆5的接通或关断状态没有限定。这是为什么在图1B、1D和2A中示出的杠杆5的位置没有称为接通或关断，而是称作位置I (Pos. I)和位置2 (Pos. 2)。这不能具有两个SPDT开关或SPDT开关和SDPT继电器的限定的通-断状态并且如将在下文说明，组合的两个SPDT和多个DPDT开关或在图3A中示出两个SPDT和DPDT继电器6C需要向家庭自动化的电系统的控制器提供通-断状态的技术方案。图2B示出扩展的电路，其中双刀双掷(DTOT)开关S3-1和S3_2通过横截滑动器I和滑动器2线路而引入在图IC的两个SPDT开关SI和S2之间。也在图2C中示为DPDT开关IC的DPDT开关S3-1和S3-2的重要性是它的双掷位置不关断滑动器线路。DPDT开关IC将滑动器的线路I和2与处于Pos. I的杠杆5C直连接并且当杠杆5C切 换到Pos. 2时交叉滑动器的线路I和2。用于直或交叉(反转)连接滑动器线路的这样的双掷开关设置通过反转滑动器线路致使断开或接通电路的连续性并且由此将电器从关断状态切换到接通状态或相反将电器从接通状态切换到关断状态。在级联开关设置中使用的在图2C中示出的DPDT开关IC和在图3A中示出的本发明的DPDT继电器6C连接在两个SPDT开关IB的滑动器端子I和2之间，使得当开关杠杆5C在图2C中示出的Pos. I时滑动器线路I和2成直线连接，并且当开关杠杆5C切换到Pos. 2 (虚线)时滑动器线路I和2交叉(反转)。如在图3B中示出的增加η数量的DPDT开关到级联开关链并且从两个SPDT开关中每一个和从η数量的DPDT开关独立地操作电器是可能的。在图3Β中示出的级联开关的设置包括四个开关,两个SPDT开关SI和S2和两个SroTS3-l/S3-2和S4-1/S4-2。因为DPDT开关从不切断，但交叉滑动器线路，从电路3B清楚知道两个开关SI和S2的端子I和2将一直连接(是直的或交叉的)。因此通过该设置，不管多少DPDT开关引入级联开关链，开关中的每个将独立地打开-关闭连接到该链的电器。如在图3A和图3B中可以看见的，SPDT开关切换到相反位置(Pos. I到Pos. 2或反过来)，或独立地通过DPDT开关IC或图3A的DPDT继电器6C或图3C的6C从直到交叉或从交叉到直重新连接滑动器线路I和2，将接通或断开AC电路并且将独立地打开和关闭电器而不管其他开关的杠杆位置。在图3C中示出的是本发明的继电器6C并且如上文说明的，将附加DPDT开关或继电器引入在图3B中示出的级联开关不改变每个个体开关或继电器打开-关闭连接的电器的开关能力。如稍后将说明的本发明的一个主要优势是仅需要引入级联开关的单个继电器以将级联开关链完全连接至家庭自动化系统。将DPDT继电器引入级联开关设置很清楚地是没有方法证实每个个体机械开关的状态。此外，因为需要远程操作电器而没有错误，电器的通-断状态的问题是关键性的，因为操作者必须知道他操作的电器的状态和优选地知道家、公寓、办公室或建筑物的整个电系统的状态。建筑物可以是包含例如空调、电灯组件和其他AC操作的电器等电器的任何建设的车间、工厂、仓库、车库、体育场、大厅、演播室、剧院和任何其他私人、公共或商业建筑、制造建筑、存储建筑和/或其他结构。
图4A是示出采用与在图2A的电路中示出的相同方式经由两个滑动器线路I和2连接到标准SPDT开关IB的滑动器端子Tl和T2的附加SPDT继电器6的图示，其中它的负载端子L连接到AC电器。图4B图示DPDT继电器6C与SPDT开关IB的连接。DPDT继电器6C的两个滑动器电线I和2连接到也在图3A中示出的SPDT开关IB的两个滑动器端子并且其中两个滑动器电线I和2连接到端子Tl和T2，它们是双刀继电器的极点。两个滑动器通过电壁箱14从继电器6C馈送至下一个级联DPDT或SPDT开关(没有示出)。增加这样的SPDT继电器6或DPDT继电器6C到标准电SPDT开关，而不替换整个开关系统(如在用于远程开关电器的其他当前家庭自动化系统中使用的)是简单的，这从图4A和4B变得明显。在图4A和4B中示出的继电器6和6C经由端子IOP通过有线通信网络控制，端子IOP传输DC电力用于经由在图IlB中示出的单条双绞线、通信和电力提取电路37P、指示器驱动器38和继电器驱动器36对控制器30供电。继电器控制和通信电路6 WP将稍后进一步详细描述。因此经由通信网络线路供电的继电器6和6C被命令以切换继电器6触点或通过继电器6C触点直或交叉连接滑动器线路。在有线通信线路不能传输或馈送DC电力的系统中，将使用在图IlA中示出的继电器控制和通信电路6W代替。对于电源连接，继电器控制和通信电路6W使用分开的端子或连接器，示为在图IlA中的端子11。这样的连接器或端子在图4A和4B中没有示出，但在图5A、5B、6A和6B中示出。在下列说明中，“继电器系列6”指如描述的本发明的继电器中的任意继电器和所有继电器。图5A和5B不出在它们的电开关方面与图4A和4B的继电器6和6C相同的继电器6-IR和6C-IR。差别在于图IlD的控制和通信器电路6IR。如在图IlD中示出的，有线通信电路37或37P用IR TX和LPF电路32和用IR TX驱动器电路33替换用于提供双向IR通信用于操作继电器6-IR和6C-IR。控制和通信器6IR经由端子或连接器11供电，它可以采用级联链与其他继电器单元连接到主电源(例如在图13B中示出的通信驱动器和电源60IR的电源部分)，或者它可以由给定的电源或电池或可充电电池和类似物单独供电。图6A和6B示出与在图5A和5B中示出的继电器6-IR和6C-IR相同的继电器6-RF和6C-RF，其中不同的是在图IlC中示出的控制和通信器6RF的通信电路39。继电器6-RF和6C-RF通过收发器、编码器和LPF电路39并且通过示为贴到塑料盖15 (其用于覆盖安装进入标准电箱14的继电器6-RF和6C-RF)的天线22经由RF无线网络通信。天线22使用在图6A和6B中示出的天线插头21连接到继电器6-RF和6C-RF的天线插槽20。SPDT继电器6、6-IR和6-RF以及DPDT继电器6C、6C_IR和6C-RF可以经由滑动器线路连接到标准SPDT电开关以及连接到级联常用SPDT或SPDT和DPDT电开关，并且通过切换SPDT继电器的极点位置和/或由DPDT继电器直或交叉连接滑动器线路而远程打开关闭电器，这从图示的和说明的电路变得清楚。继电器可以经由包括有线网络、IR网络和RF网络的通信线路控制并且继电器采用适合标准电壁箱的尺寸构造并且可以靠近常用AC开关安装，这也是清楚的。继电器系列6可以由配合开关框架、形状、盖子颜色、设计和其类似物的相同的开关盖子覆盖，这也是清楚的。继电器和它们的控制和通信电路和指示器可以经由级联有线单条双绞线通信线路IOP、或分别经由电源线11使用个体电源适配器、经由电池或可充电电池和/或通过任何其他通常可用的AC/DC电源选项来供电。
然而，SPDT继电器6、6-IR或6-RF和DPDT继电器6C、6C_IR或6C-RF的使用不能提供关于电器通-断状态的可证实数据。继电器6、6-IR和6-RF和6C、6C-IR和6C-RF因此优选在限制的应用中使用，例如在小的局部控制系统中使用，所述系统例如系统的操作者可以当场证实电灯或空调是打开还是关闭等的公寓、办公室或房子等，但这样的家庭自动化系统将是不可靠的(如果系统的使用者需要从远处例如通过因特网来远程控制电器)。图7A、7B和7C示出电流传感线圈和互感器。图7A的众所周知的环形线圈31可以向AC电流传输电线8提供通过它的环的通道用于通过感应生成AC输出信号、通过电线8输出关于耗用电流的电压水平。在图7B中示出的线圈组件结合众所周知的铁氧体“C”磁芯31A和线圈31B并且为AC电流传输电线8提供如在图7B中示出的通道。相似于环形线圈31，线圈3IB将通过感应输出关于在电线8中的耗用电流的AC输出信号。尽管环形线圈31和具有磁芯31A的线圈31B两者执行相同的功能，即通过感应生成关于在电线8中的耗 用电流的输出信号，但环形线圈31的优势在于它的简单结构。然而环形线圈的绕组是更昂贵的，并且由于更小的环形磁芯，绕组的数量被限制，由此传感信号电平是较小的，产生较低的信噪比，其可能引起电流检测错误。在图7B中示出的具有它的“C”磁芯31A的线圈组件31B可以具有相当大更多的绕组，足够响应于流过电线8的电流输出更高的AC信号，其具有好的信噪比和信号电平，其可以由在图11A-11D中示出的控制电路6W、6WP、6RF和6IR的CPU 30处理和测量，而没有
传感误差。可以使用的另一个电流传感器是在图7C中示出的电流互感器(currenttransformer) 31T。电流互感器31T实际上连接到通电AC线路,它是通过SPDT开关的负载端子L或直接通电端子P。这样的电流互感器提供最好的信噪比并且可以输出大的、准确的信号输出。然而，AC电流互感器的这样的引入要求到通电AC线路的连接，这由规章、结构限制、测试和批准来管理，这使得无法实现试图简化引入具有对通电AC电源线的最小直接暴露的家庭自动化继电器系统的本发明。无论如何，在两个结构化、已测试和已认证的通电AC线路端子(在图7C中示为线路8A和线路SB)之间使用AC电流互感器31T可以与本发明一起使用用于将电流传感器输出与在图11A-11D中示出的控制和通信电路6W、6WP、6RF和6IR结合。继电器控制和通信电路在图11A-11D中都示出具有环形线圈31，因为具有合适的放大和交流声消除程序，控制电路的CPU30可以可靠地操作并且识别通过穿过环形线圈31磁芯的AC电线8的耗用电流。然而，可以代替使用具有它的线圈31B的“C”磁芯31A和如上文说明的电流互感器31T或任何其他结构化的线圈组件，其可以响应于在图7A-7E中示出的电线8、8A或8B中的耗用电流而生成输出信号。因为SPDT和DPDT继电器都连接到双滑动器线路，其中仅其中之一可排流AC电流，对两个滑动器电线使用通过线圈的通道是可能的。这样的较大通道将或者减小传感灵敏度或将相当大地增加线圈尺寸。备选地，提供两个电流传感线圈是可能的，每个滑动器一个，但其将增加装置的成本。在所有情况下，因为仅一个继电器是需要的并且引入级联开关中，馈给AC通电线路的单条电线或通向电器的AC通电端子的单条电线是对于电流传感器的本发明的优选实施例。
图7D示出电流传感器和通信器单元4，其在此之后还称为AC插座或“插座系列4”，其具有通过它的塑料构造体的通道，塑料构造体完全与AC通电线路和/或AC通电端子绝缘，用于向通过包含的电流传感线圈(示为环形线圈31)的大尺寸绝缘的标准电线8提供完全绝缘的通道。插座系列4的电流传感器和通信器4的内建控制和通信电路与在图IIA-IID中示出的电路6W、6WP、6RF和6IR相同，其中不同的是没有使用的继电器驱动器。使用包括指示器驱动器电路38的所有其他电路。如在图7D中示出的，电流传感器和通信器单元4包括用于指示电流通过状态的指示器。图7E示出电流传感器和通信器单元4在家庭自动化系统中的实际简单使用，其中穿过电流传感器和通信器4+6WP的线圈31的通电AC电线通过插座通电端子9连接到标准AC插座3。通过这样简单的互连，电流传感器和通信器4+6WP可以通过指示器18准确地指示什么时候经由AC插座3供电的AC电器的状态是通或断。此外电流传感器和通信器4+6WP将通或断状态传送到家庭自动化控制器、或家庭自动化系统的视频对 讲机或购物终端，其经由网络IOP或经由AC插座4+6W的网络10，或经由AC插座4+6IR和4+6RF的IR或RF网络，这根据情况而定。在图8A和8B中示出的继电器6D-WP和6E-WP经由传输用于对控制和通信器电路6WP供电的DC电力的端子IOP通过有线通信网络控制。相似于在图4A和4B中示出的继电器6-WP和6C-WP，继电器6D-WP和6E-WP采用相同方式连接和操作，其中不同的是通电绝缘AC电源线穿过绝缘通道31P和通过电力传感线圈(没有示出)，但其与在图7E中示出的线圈31通道相同。通过这样连接的电器的通-断状态可以经由网络IOP传送到主控制器。如上文说明的，在有线通信线路不能传输或馈给DC电力的系统中，将代替使用在图IlA中示出的继电器控制和通信电路6W。对于电源连接，继电器控制和通信电路6W使用分开的连接器，在图IlA中示为连接器或端子11。连接器或端子11没有在图8A和SB中示出，但在图9A、9B、IOA和IOB中示出。在电源端子11外面，图9A和9B示出继电器6D-IR和6E-IR，其在它们的电开关和电流传感方面与图8A和8B的继电器6D-WP和6E-WP相同。主要差别在于图IlD的控制和通信电路6IR。如在图IlD中示出的，有线通信电路37或37P用IR TX和LPF电路32和用IR TX驱动器电路33替换用于提供双向IR通信用于操作继电器6D-IR和6E-IR和用于生成关于连接的电器的通-断状态。控制和通信电路6IR经由端子或连接器11供电，端子或连接器11可以采用级联链与其他继电器系列6连接到主电源(例如在图13B中示出的通信驱动器和电源60IR的电源电路68的电源连接器或端子68-11)，或者它可以由给定的电源或AC适配器或电池或可充电电池和类似物单独供电。图IOA和IOB示出继电器6D-RF和6E-RF，它们与在图9A和9B中示出的继电器6D-IR和6E-IR相同，其不同在于在图IlC中示出的控制和通信电路6RF的通信电路39。继电器6D-RF和6E-RF通过收发器、编码器和LPF电路39并且通过示为贴到塑料盖15 (其用于覆盖安装进入标准电箱14内的继电器6D-RF或6E-RF)的天线22经由RF无线网络通信。天线22使用图IOA和IOB中示出的天线插头21连接到继电器6D-RF或6E-RF的天线插槽(socket) 20。SPDT 继电器 6D_W、6D-WP、6D_IR 和 6D-RF 和 DPDT 继电器 6E-W、6E-WP、6E-IR和6E-RF可以经由滑动器线路连接到常用SPDT电开关和到级联常用SPDT或SPDT和DPDT电开关，并且通过切换SPDT继电器的极点位置和/或由DPDT继电器直或交叉(反转)连接滑动器线路远程打开关闭电器，这从图示的和说明的电路变得清楚。继电器系列6可以经由包括有线网络、IR网络和RF网络的通信线路控制并且继电器系列6采用适合标准电壁箱的形状和尺寸构造并且可以靠近标准尺寸开关安装，其由配合开关框架、形状、盖子颜色、设计和其类似物的相同的开关盖子覆盖，这也是清楚的。此夕卜，可以使用仅具有用于电灯和电器的通-断开关的两条电线的在家和建筑物中使用的常见配线，作为用于任意附加继电器系列6并且用于插座系列4。继电器和它们的控制和通信电路和指示器可以经由有线通信线路10P、或分别经由电源端子或连接器11使用个体电源、电源适配器的常见电源、经由电池或可充电电池和/或通过任何其他通常可用和众所周知的DC电源选项来供电。此外，根据本发明SPDT继电器6D-W、6D-WP、6D-IR或6D-RF和DPDT继电器6E-W、6E-WP、6E-IR或6E-RF的使用可以使用电流传感线圈31或31A/3 1B或31T或其他线圈提供关于电器通-断状态的可证实数据。继电器6D-W、6D-WP、6D-IR和6D-RF和6E_W、6E_WP、6E-IR和6E-RF因此可以在无限制的应用中使用，用于远程控制在公寓、办公室或房子或在任何建筑物中的电器，而向系统的操作者提供可证实的通-断状态并且这样的家庭自动化系统将是可靠的以用于从远处例如通过因特网远程控制电器。在图11A-11D中示出的继电器控制和通信电路包括四个不同的电路组合6W、6WP、6RF和6IR,它们单独与继电器系列6或插座系列4的给定继电器单兀一起使用。插座系列4不包括在论述的四个插座版本4+6W、4+6WP、4+6RF和4+6IR任一个中的继电器驱动器36。所有论述的继电器控制和通信电路由具有示出的存储器30A的基本中央处理单元(CPU) 30组成。所有四个示出的电路提供用于驱动继电器的线圈6L(不与插座单元系列4 一起使用)的继电器驱动器36、用于驱动单个LED指示器18或多达η个LED指示器18_η的指示器驱动器38、电流传感器线圈31和用于设置家庭自动化系统的继电器系列6或AC插座系列4中每个的代码、I. D或地址的η个数量的数字开关34-1至34_η。代码、I. D或地址可以经由网络和将网络连接到CPU30的电路或经由程序化的PC使用众所周知的程序(例如Χ10,Zigbee或其他众所周知的家庭自动化程序)设置并且存储在非易失性系统存储器30Α中，然而数字开关34具体地显示在这里以强调对于简化的、易于安装和连接的家庭自动化系统，示出的旋转数字开关提供无错误定址(addressing)，其可以由不掌握地址编程所需要的高技术技能的电工设置和纠正(当错误设置时)。例如，示出的数字开关34-1可以用于在房子或公寓中对房间或其他给定区域定址。在该示例中开关34-1可能是旋转选择器开关I 0，并且I 9的选择可以是房间或区域I 9的定址，而“O”(零)设定可是对“所有”或对“无”定址。示出的另一个数字开关34-n可以用于从I 9每个定址区域选择电器地址并且零设定可是例如对在定址房间或区域中的所有电器的调用，用于命令所有电器到预编程的“预设”，或关闭所有电器(在定址的房间或区域中)。如稍后将说明的，在对房间和对电器设置单个数字地址的简单性(其中这样的组合包含给定房子、公寓或办公室中的多达91个电器)实际上超过包含日常居住和办公室实际的需要。当然如果产生对更大选择的需要，可以使用双数字开关34，例如用于多达99个房间和区域，以及多达每个房间或区域的99个电器。即使这样的组合提供在系统中的总共9801个电器，地址将限制到仅四位。
如果家庭系统从一个中央位置到整个公寓建筑被定址，多达例如三个附加旋转开关34的简单添加使多达999个公寓等的定址成为可能。如上文阐明的，当需要更复杂的定址时，系统存储器30A可以代替数字开关34使用，当地址被编程并且存储在存储器30A中时数字开关34不需要并且不使用。因为实际的原因，优选实施例使用两个旋转数字开关，如上文说明的。优选地使用螺丝刀类型的选择器设置的旋转开关优选地通过继电器系列6或插座系列4的前表面被接入，使得安装系统的电工可以通过移除塑料盖15 (如例如在图8A和8B中示出的)看见旋转开关34从而设置和证实每个继电器和插座单元的地址而不须要从电箱14移除继电器或插座单元。在设置键盘(例如在图13A 13C和14A、14B、15A和15B中示出的键盘40WP、40IL和40RF，其将稍后说明)中的这个相同的简单性仅提高本发明的优选实施例的简化的地址设置的重要性。在图IlB中示出的继电器控制和通信电路6WP的通信和电力提取电路37P是在引用的美国专利号5，923，363中完全说明的众所周知的电路，其用于经由信号传输线路馈送电力和传送信号阵列(包括音频、视频、控制、命令和警报信号)。在相同传输线路上电力和信号传送的重要性是用于将调节的电流馈送至继电器控制和通信器6WP的电流控制电路。调节的电流源确保没有信号将被由于负载改变引起的电压变化破坏，例如被继电器线圈的驱动、指示器和其他负载变化。提取的DC电流馈给中央处理电路(CPU) 30和所有连接CPU30的电路，其中CPU30编程以控制到固定负载的负载电流。包括地址、通-断命令、预设命令和为给定电器特别制定的其他命令的双向数据和执行的命令、通-断状态、例如睡眠模式等AC电流水平或如编程的任何其他AC电流变化的返回确认可以由CPU30响应于命令或查询而生成。 可以使用任何类型的数据信号，例如标准RS232、RS422、RS485、USB和任何其他数据格式和协议，其用于经由总线和/或其他网络传送信息、控制、警报和命令。结合在继电器6-WP、6C-WP、6D_WP和6E-WP中的继电器控制和通信电路6WP可以经由传输线路10P(其传输DC电力和双向数据信号)操作和供电，这从上文是清楚的。在图7E中示出的插座4+6WP既不包含继电器驱动器36也不包含继电器，并且编程的CPU30不需要响应于通-断命令而驱动继电器，通-断命令本质上是关于AC耗用电流和经由AC插座3供电的电器的状态的查询，例如在图7E中示出的，电器经由AC插座单元4+6WP被馈送它的AC通电线路，这还在图13A中示出。在图IlA中示出的继电器控制和通信电路6W与继电器控制和通信电路6WP相同，其不同是电源和电力馈送器。端子或连接器10和双向有线数据驱动器37不提供电力提取，也不提供电力馈送。因此继电器控制和通信电路6W通过连接器或端子11供电。如说明的，可以使用许多不同的电源或能源，包括电池或可充电电池。与继电器单元6-W、6C-W、6D-W和6E-W说明的相同的供电应用于包含继电器控制和通信器6W、6RF或6IR(其经由如在图IIAUlC和IlD中示出的电源连接器或端子11供电)的继电器系列6和插座系列4。继电器控制和通信电路6RF与6W相同，其不同是无线收发器39和它的天线22，其替换在图IlA中示出的双向有线数据驱动器37和连接器或端子10。00K/FSK/ASK和其他模式收发器、编码器&LPF电路39是众所周知的电路，它们在市场中以多种IC提供、在单个芯片上并且以低成本集成整个电路。这样的无线收发器电路的更多细节在参考的2004年12月28日的美国申请11/024，233和2006年8月24日的11/509,315中说明。另外，控制、命令和使用无线网络传送的数据与经由有线网络10传送的数据是相同的，以包括通-断命令、状态回复和任何其他数据、控制和命令(如对有线网络10编程的)，其所有可以如上文描述的对无线网络应用和使用并且由无线网络应用和使用。在图IlD中示出的继电器控制和通信电路6IR与6RF和6W相似，其不同是具有它的光电二极管或光电晶体管12的IR RX32和具有它的IR LED13的IR TX驱动器。如在图9A和9B中示出的，IR接收器12和IR发送器13占用继电器6D-WP、6E_WP、6D-RF和6E-RF中提供的两个指示器18的位置。通过这样，在图IlD中的指示器18示为单个指示器，但它可以是多色指示器或备选地可向本发明的任意继电器或插座系列弓I入更多指示器。或者另外，图IlD的继电器控制和通信电路6IR如同对上文描述的有线网络10和/或RF无线网络编程那样操作、控制、传送数据和通信。当然IR网络 限制于无障碍的光学路径，并且需要在房子、公寓、办公室或建筑物内的中继器(repeater)。如在图13B中示出的IR网络包括双向IR中继器70，其可以安装在天花板上或到墙上(壁装形式没有示出)。示出的中继器经由例如网络10或IOP等有线网络馈电，但用于将接收的RF无线数据转换为IR数据的具有无线接收器的相似中继器在上文参考的申请11/509,315中详细描述。此外，尽管示出的继电器控制和通信电路6W、6WP、6RF和6IR中每个包括专用网络，例如有线网络10、具有馈电器的有线网络10P、无线网络和IR网络，将两个或三个网络组合至一个继电器组件例如6E-WP+RF+IR是可能的并且在许多情况下是必须的。CPU30可以处理这样的来自分开的网络的分开的输入和输出数据并且提供更大的灵活性(特别当有线网络不能扩展或当直接光学路径是不可能时)，相似地，需要不同的网络用于在房子、公寓、办公室或建筑物内提供两个分开的控制器以操作相同的继电器系列6或插座系列4和/或与相同的继电器系列6或插座系列4通信。因为该原因，本发明的继电器系列6可以提供有用于适应包括有线、无线RF和IR的各种网络的电路的组合。继电器控制器和通信电路6W、6WP、6RF和6IR可以与其他家庭自动化装置一起使用，例如移动探测器或磁性门开关(没有示出)，其操作警报系统和/或用于打开电灯和/或可以引入到温度或湿度控制器(没有示出)中用于开-关空调。对于这些装置中的一些，电流传感器31、包括继电器线圈6L的继电器驱动器36和/或指示器驱动器38是不需要的并且不使用。这减小电路的物理尺寸以进入非常小的印刷电路板(PCB)，印刷电路板可以简单地引入磁性开关组件或移动探测器中或者它可以采用与插座系列4或任意继电器系列6 (具有例如IR和/或RF等所有可选变型)相似的外壳、形状或尺寸安装到电箱14中。相似的IR TX32、IR RX33和RF收发器39电路可以与IR或RF中继器/驱动器一起使用用于与操作继电器系列6和AC插座系列4联合操作不同的A/V、背景音乐、空调和其他电器且用于操作继电器系列6和AC插座系列4。例如在图13B中示出的天花板安装的IR驱动器70，其在给定房间里面传送双向IR数据用于使IR网络段能够在房间内部的光学路径内操作。示出的天花板安装的IR驱动器70使用图IlB的电路6WP用于它的数据和电力馈送，但该电路不包括继电器驱动器36、继电器线圈6L和电流传感器31。另一个差别在于IR TX驱动器33，其驱动四个IR LED 13，它们用于从房间的天花板中心射向以覆盖整个房间。IR接收器在图13B中示为光电二极管或光电晶体管12 (其连接到图IlD的IR RX和LPF32)，不示出IR带通滤波器(pass filter) 12A，但IR驱动器70的IR光电晶体管12由IR滤波器12A保护不受其他光源影响，精确地如在图IlD中示出的。相似地，与继电器6-IR、6C-IR、6D-IR和6E-IR和插座系列4 (包含IR接收器)一起使用的所有IR接收器采用IR带通滤波器12A，例如在图9A和9B中示出的。在图13A 13C、14A、14B、15A和15B中示出的键盘40WP、40IR和40RF包含与电路6WP相似的电路，且具有上文描述的且如用于IR驱动器70的变型，其中不同的是在图14A、14B、15A和15B中示出的CPU41包括η个数量的指示器驱动器，η个数量的键输入和用于η组数字旋转开关34-1 34-n的η个数量的输入。在图12中示出的是家庭自动化配电器和电源60，用于将调节电流分配给有线网络IOP的不同的装置，包括继电器系列6、插座系列4、IR和RF驱动器、键盘、移动探测器、磁性开关和其他使用与上文描述的相同数据、命令、控制和状态信息的通信装置。此外配电器和电源60处理来自家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82的信息(数 据、命令、控制和状态)和传送信息(数据、命令、控制和状态)到家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82。如在参考美国专利申请11/509，315中描述的，使用视频对讲机或购物终端用于控制家庭自动化的优势中之一是对不同命令和状态报告创建固定索引或协议的能力，这些固定索引或协议实现了使用简单常用的低成本的远程控制装置用于操作系统的多样电器。常用索引被处理并且记录到家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82的存储器中，和/或安装到图12的配电器和电源60的存储器62和63中，它们被索引到不同房间/区域和电器地址。对于本发明的家庭自动化系统，因此，可以与通过手持远程控制装置的操作和状态指示结合使用常用低成本双向手持远程控制装置用于操作电视、DVD、A/V、家庭影院、背景音乐和所有说明的家庭自动化电器，其包括照明、空调、警报和其他。房子、公寓、办公室或建筑物的这样的低成本远程控制装置通过与示出的图13B的天花板安装的IR驱动器70结合的双向IR通信的使用实现。因为双向IR手持远程控制的类型细节和IR驱动器70的构造不能包含到本专利申请中，它们同时申请各自的美国专利。配电器和电源60可以与任意继电器控制和通信电路6W、6WP、6RF和6IR和与如用于在图13A-13C中示出的插座4+6W、4+6WP、4+6IR和4+6RF的任意电路和与例如磁性接触器、恒温器和移动探测器(没有示出)、在图13B中示出的IR驱动器70和在图14A、14B、15A和15B中示出的键盘等其他装置一起使用。使用连接到配电器和电源60的有线数据驱动器和电源电路69P的有线网络IOP使配电器能够与连接的装置通信并且对连接的装置馈电。例如继电器6C-W或6E-W等其他装置可以连接到有线数据驱动器69的有线网络10,但经由个体电源分开供电，或经由电源端子或连接器68-11直接从电源68供电。在图13B和13C中示出RF或IR装置可以直接与配电器和电源60IR和60RF双向通信，其经由RF收发器39和天线22或通过各自的IR LED13和光电二极管或光电晶体管12经由IR TX33和IR RX32和/或经由图13B的IR驱动器70。相似地，RF装置可以与RF驱动器和RF中继器(其没有示出)通信，但在参考的美国专利申请11/509,315中完全说明。连接的RF或IR装置可以经由电源连接器或端子68-11通过电源68或经由独立电源、电源适配器、电池和/或可充电电池供电。在图12中示出的配电器和电源的双向数据处理器80经由连接器或端子81传送接收的命令和状态到家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82，并且通过有线网络驱动器69、69P、RF驱动器39和IR驱动器33与连接的继电器系列6或AC插座4和其他装置(没有示出)传送命令和控制以操作继电器和电器。代码存储器62和系统存储器63安装有关于系统的所有数据，例如包括房间/区域和电器编号地址的地址、所有命令的索引和用于将传送的索引转换为所选电器操作命令的查找表等，这样的查找表实现了使用常用手持双向远程控制装置(没有示出)以操作整个家庭自动化系统。此外，在图12中示出的USB驱动器64可以经由USB连接器65连接到PC66，其下载有特殊设计的程序，该程序包括从家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82下载的命令代码、地址、索引和关于系统的其他数据。通过该设置，配电器和电源60使公寓或房子的住户或办公室的经理和员工能够远程连接到PC66(经由因特网67)并且接收包括 过程中的警报的电器状态，和/或生成控制和命令用于操作电器，例如打开或关闭热水器、空调和相似物。图13A、13B和13C示出家庭自动化系统网络的示例，其中图13A示出采用级联双绞线链连接的有线双绞线网络IOP用于连接继电器6D-WP、6E-WP、插座4+6WP和键盘40WP，其在图14B中更详细地示出并且将稍后说明。相似于在图13B和13C中示出的有线网络10和IR或RF网络的有线网络IOP使用由图12的配电器和电源60的CPU61或家庭自动化控制器82生成的令牌传递机制随机或在控制的时间传送双向信息到在图12中示出的家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82。配电器和电源60示出包含所有四个论述的网络，有线网络和馈电器10P、有线网络10、IR和RF网络。备选地配电器和电源60W(没有示出)可以包含驱动器电路69其仅用于经由连接器10-1 10-n向多达η个有线网络馈电，或者配电器和电源60WP可以包含驱动器电路69其仅用于经由连接器10Ρ-1 10Ρ-η具有馈电器IOP的η个有线网络。配电器和电源60IR可以仅包含RX和TX电路32和33用于操作IR网络并且配电器和电源60RF可以仅包含收发器电路39用于操作无线网络，如在图13Α 13C中示出的。因此，图13Β示出相似的家庭自动化系统，使用IR驱动器70以传送双向IR命令和数据。如果配电器和电源60IR可以安装在适当位置而由继电器、插座和键盘光学地接入，IR驱动器的使用将不是必须的。IR驱动器70示出经由有线双绞线网络10连接，因为它不具有到IR接收器12和IR发送器13的直接光学接入。在该情况下，示出的配电器和电源60IR除IR RX32和IR ΤΧ33外还包含有线网络驱动器69。图13C示出用于经由天线22 (包括继电器6D-RF和6E-RF的、插座4+6RF的和键盘40RF(其在图15A中示出并且稍后说明)的匹配天线)提供RF网络的配电器和电源60RF。本发明可以经由有线、IR和RF网络和其的任意组合操作，这从示出的网络和配电变得清
λ·Μ
/E. ο如上文说明的，不同的网络独立地或组合地提供用于网络上的装置以随机地或采用使用令牌传递机制的有序定时通信。相对慢的速度数据和传送通-断命令和电器状态的不频繁事件使得在网络上连续不停歇的令牌传递机制成为不需要的活动。
因此，本发明的优选实施例使用信号传感机制用于仅当在η毫秒的持续时间内没有信号存在时允许装置通信。在传送非频繁短命令和状态数据中的这样的延迟不影响本发明的家庭自动化的操作所需要的效率和速度。然而，任何类型的众所周知的令牌传递机制、程序和电路和/或任何众所周知的程序和信号传感电路可以用于在本发明的不同网络上传送数据、控制、命令和状态。在图14Α、14Β、15Α和15Β中示出的键盘40W、40WP、40RF和40IR采用上文采用和描述的用于本发明的家庭自动化系统的所有其他装置的本质上相同的电路。示出的CPU41和系统存储器41A相似于图IIA IlD的CPU30和存储器30A。数字旋转开关34_1 34_n和有线网络10的电路37、有线网络和馈电器IOP的37P、IR网络的32和33以及RF网络的39是与继电器、AC插座和所有其他装置(例如移动探测器、磁性开关、湿度和温度控制和如上文说明的其他的附加电路等，所有在图IlA IlD中示出)的示出的电路相同的电路。键盘或键板40本质上是开关和指示器阵列用于安装到标准电箱上( 例如在图4A和4B中示为箱14),或在墙上或包含在台上盒(没有示出)内，它们例如由电池供电并且经由与远程控制装置相似的IR和/或RF通信。若干键盘可以安装例如在厨房、餐厅、入口和主卧室等中，或在办公室主入口和/或在办公室的经理室中。基本的键功能是打开和关闭在家、公寓、办公室或建筑物中的电灯和电器，并且指示电灯或电器的通-断状态。因为该原因，本发明的优选实施例使用两个数字旋转开关34-1和34-n用于将地址分配给每个个体键，使用户能够选择将操作并且监测(经由键的指示器)给定电器状态的那个键。每个示出的键49分组为示为在虚线框中的组42-1 42_n的组42，其包含指示器48和两个或更多提到的数字开关34-1 34-n。如上文说明的，示为旋转开关的数字开关34是本发明的优选实施例，因为它们提供每个键到给定电器的简单用户分配。然而，可以使用任何数量或类型的数字、二进制和其他开关，其包括众所周知的DIP开关。相似地，每个键可以分配地址，其通过经由在图12中示出的家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端82或直接从PC(其包含这样的程序用于安装地址到在图IlA 11D、12、14A、14B、15A和15D中示出的存储器30A、41A、62和63)安装代码到存储器41A中。优选实施例还提供若干键，例如3个键，以操作相同的电器，例如空调等，其中一个键起通-断开关的作用，其他两个用于温度上升和温度下降。对于所有三个键仅需要一组数字开关34，分配给示例的一个电器，用于打开-关闭空调并且调节温度上升-下降。相似于对附加继电器系列6和AC插座系列4示出的指示器18，在每个键组42中示出的指示器48的功能改变。指示器18和48可以是多色指示器，例如众所周知的红-绿-橙LED。指示器可以被编程，例如编程为以当处理命令时闪烁绿色，或闪烁红色以指示当前在处理其他命令。指示器可以亮绿色以示出电器关闭，亮红色用于示出电器打开并且黄色用于例如电器处于睡眠模式。在通过上文提到的三个键49操作空调的情况下，温度下降指示器可以是绿色的，温度上升指示器可以是橙色或红色的，或从橙色(温暖)变为红色(热)。代替LED指示器48使用若干LED指示器或众所周知的LCD指示器(没有示出)以示出实际的温度设定也是可能的。在图14A中示出的键盘40W、在图14B中的40WP、在图15A中的40RF和在图15B中的40IR中每个包含用于特定网络的特定电路，例如电路37用于有线网络、电路37P用于具有电力提取器的有线网络10P、电路39用于无线网络以及电路32和33用于IR网络。然而，包括所有四个电路到单个键盘中用于使公用键盘40经由任意网络通信并且通过网络供电是可能的。此外，包括图12中示出的电源68、双向数据处理器80和USB驱动器64到键盘并且将键盘40转换为键盘、配电器和电源40-60(没有示出)用于安装到例如在图4A和4B中示出的电箱14中并且通过这样的设置减小系统的装置的数量是可能的。本发明的继电器系列6和AC插座系列4的附加SPDT和DPDT继电器提供用于与常用手动开关和仅两条使用的电线一起引入家庭自动化的简单方法和设备，其与视频对讲机或购物终端协同或用相似的家庭自动化控制器以及经由因特网的远程操作(使用PC和/或PDA装置)提供简单低成本的本地和远程操作，并且在本地经由指示器或通过视频对讲机或购物终端显示器和通过PC或TOA装置远程地从系统接收更新的状态，这从上文的说明是清楚的。 直接AC暴露限制于继电器触点，而所有周围的电路是低压或电池操作的电路，它们不经受非常昂贵的测试程序(即使它们需要由例如UL、VDE、UTV和相似组织等认证组织批准)，这也是清楚的。继电器、插座和其他连接的装置可以安装到标准电箱中，用常规电系统的机械/手动开关所使用的盖子在适当位置覆盖，提供匹配的设计、颜色和涂层，而不阻碍内部和结构设计，这也是清楚的。当然应该认识到前述公开仅涉及本发明的优选实施例并且它意在包含本文选择用于公开的目的的本发明的示例的所有变化和改动，这些改动不构成偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于添加和连接AC电流传感器组件到AC插座用于将AC操作的电器集成到家庭自动化网络中的方法，所述电流传感器包括在所述AC电流传感器组件的控制和通信电路中，所述电流传感器从具有电线的绝缘通道的线圈和具有与所述电线串联连接的主绕组和绝缘的次级绕组的互感器中选择，用于输出对应于通过所述电线的耗用电流的AC信号电平； 其中所述控制和通信电路包括至少一个从由有线网络驱动器和电力提取器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组中选择的网络驱动器，并且其中所述AC电流传感器组件相似于AC插座的形状和尺寸，适合安装进入标准电箱，所述方法包括步骤 a.从使所述电线穿过所述通道和串联地连接所述电线与所述主绕组和所述AC插座的电源端子中选择来使所述电线穿过所述电流传感器到所述AC插座； b.将所述AC电流传感器与所述AC插座相邻地安装进入所述电箱； c.通过包括在所述控制和通信电路中的可记录存储器和其中一个数字开关设置地址； d.连接所述控制和通信电路到所述网络； e.连接所述AC电器到所述AC插座；以及 f.处理从所述传感器输出的所述AC信号，用于传送关于所述电器的电力状态的数据到所述网络。
2.如权利要求I所述的用于添加和连接AC电流传感器组件的方法，其中所述控制和通信电路从通过所述电力提取器经由所述有线网络和经由专用电力线中选择来连接到电源。
3.如权利要求I所述的用于添加和连接AC电流传感器组件的方法，其中所述家庭自动化由从由家庭自动化控制器、视频对讲机、购物终端和其的组合构成的组中选择的中央控制器控制，并且其中所述中央控制器包括从由有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组中选择的驱动器，用于经由所述网络与所述控制和通信电路通f目。
4.如权利要求3所述的用于添加和连接AC电流传感器组件的方法，其中所述中央控制器通过网络配电器控制所述家庭自动化，所述网络配电器包括从由有线网络和馈电驱动器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组选择的网络驱动器用于经由所述网络传送控制和状态，和电源用于从经由所述有线网络和馈电驱动器和经由专用电力线和电源连接器中选择来对所述控制和通信电路供电。
5.如权利要求I所述的用于添加和连接AC电流传感器组件的方法，其中所述电器通过键盘和至少一个网络驱动器来操作，所述键盘由具有指示器的多个键和包括存储器和用于从数字开关和可记录存储器中选择来对所述键和所述指示器设置各个地址的电路的控制和通信电路构成，所述至少一个网络驱动器从由有线网络驱动器和电力提取器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组选择，其中所述键盘可以安装到所述电箱上、在墙上或放置在桌面上，所述方法包括更多步骤 a.安装所述键盘到所述电箱上、在墙上或放置所述键盘在桌面上； b.经由从由通过电源连接器的专用电力线、通过所述电力提取器的所述有线网络和通过电池端子的电池构成的组选择的组合对所述键盘馈电；C.设置地址到所述键和指示器中之一，以与设置到所述电器的地址一致； d.设置地址到其他键和指示器，以与设置到包括在所述家庭自动化网络中的其他电器的地址一致； e.操作所述键用于接通-关断所述电器并且用于控制所述电器的其他功能；以及 f.经由所述指示器监测电器状态。
6.一种用于连接到AC插座的AC电流传感器组件，用于将AC操作的电器集成到家庭自动化网络中，所述电流传感器组件包括控制和通信电路和传感器，所述传感器从具有电线的绝缘通道的线圈和具有与所述电线串联连接的主绕组和绝缘的次级绕组的互感器中选择，用于输出对应于通过所述电线的耗用电流的AC信号电平； 其中所述AC电流传感器组件相似于AC插座的形状和尺寸，适合安装进入标准电箱，且与所述AC插座相邻，用于连接所述电线通过所述电流传感器组件到所述AC插座和连接所述AC电器到所述AC插座； 其中所述控制和通信电路包括从数字开关和可记录存储器中选择的地址设置电路用于经由所述网络设置地址用于通信；以及 其中所述控制和通信电路处理从所述传感器输出的所述AC信号用于传送关于所述电器的电力状态的数据到所述网络。
7.如权利要求6所述的AC电流传感器组件，其中所述控制和通信电路包括至少一个从由有线网络驱动器和电力提取器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组中选择的网络驱动器，并且从通过所述电力提取器经由所述有线网络和专用电力线中选择来连接到电源。
8.如权利要求6所述的AC电流传感器组件，其中所述家庭自动化由从由家庭自动化控制器、视频对讲机、购物终端和其的组合构成的组中选择的中央控制器控制，并且其中所述中央控制器包括从由有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组中选择的驱动器，用于经由所述网络与所述控制和通信电路通信。
9.如权利要求8所述的AC电流传感器组件，其中所述中央控制器通过网络配电器控制所述家庭自动化，所述网络配电器包括从由有线网络和馈电驱动器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组选择的网络驱动器，用于经由所述网络传送控制和状态，和电源用于从经由所述有线网络和馈电驱动器和经由专用电力线和电源连接器中选择来对所述控制和通信电路供电。
10.如权利要求6所述的AC电流传感器组件，其中所述电器通过键盘和至少一个网络驱动器来操作，所述键盘由具有指示器的多个键和包括存储器和用于从数字开关和可记录存储器中选择来对所述键和所述指示器设置各个地址的电路的控制和通信电路构成，所述至少一个网络驱动器从由有线网络驱动器和电力提取器、有线网络驱动器、RF网络驱动器、IR网络驱动器和其的组合构成的组选择，； 其中所述键盘可以安装到所述电箱上、在墙上或放置在桌面上，并且其中电力经由从由通过电源连接器的专用电力线、通过所述电力提取器的所述有线网络和通过电池端子的电池构成的组选择的组合对所述键盘馈电； 其中所述键和指示器中至少一个的地址设置成与设置到所述电器的地址一致，并且设置到其他键和指示器的地址与设置到包括在所述家庭自动化网络中的其他电器的地址一致，用于使用所述键接通-关断所述电器并且用于控制所述电器的其他功能；以及 经由 所述指示器监测电器状态。
全文摘要
用于添加和连接被远程操作的SPDT继电器到连接到手动开动的电SPDT开关的AC电器的电力电路用于将所述AC电器集成到家庭自动化网络中的方法，每个所述继电器和所述SPDT开关包括极点端子和双滑动器端子并且所述继电器相似于AC开关的形状和尺寸适合安装进入标准电箱。
文档编号G05B19/418GK102681501SQ20121005074
公开日2012年9月19日 申请日期2008年10月7日 优先权日2007年10月18日
发明者D·埃尔伯鲍姆 申请人:埃尔贝克斯视象株式会社