本發(fā)明涉及電氣自動化裝置，所述電氣自動化裝置包括用于手動和遠(yuǎn)程操作設(shè)備的開關(guān)、繼電器和交流電插座，包括匯報住宅和其它建筑物內(nèi)的功率消耗。

背景技術(shù)：

廣泛公知的是用于供電和/或打開和關(guān)閉電子設(shè)備的開關(guān)、繼電器和交流電插座，所述電子設(shè)備例如住宅、辦公室、公共建筑物、企業(yè)、餐館和工廠中的熱水器、空調(diào)、加熱器、燈、和任何其它電子裝備和設(shè)備。用于家庭自動化的公知的繼電器裝置通常安裝在給定地點的主電柜或子電柜中。所安裝的繼電器經(jīng)由總線、RF或通過經(jīng)由交流電源線傳播的控制信號操作。

現(xiàn)有的已知自動化裝置和繼電器（包括其安裝）的成本是非常高的，這因為電線必須從其標(biāo)準(zhǔn)的通常應(yīng)用的接線系統(tǒng)中改變，在接線系統(tǒng)中，經(jīng)由通常安裝在電墻上接線盒中的開關(guān)供電。這與經(jīng)由繼電器從主電柜或子電柜的直接供電呈明顯的對比。為了控制電柜中的繼電器，通常使用的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)被控制開關(guān)替換，傳播電信號、RF信號、交流電源線信號、和在一些情況下的在空氣中的某些IR信號以達(dá)到并且操作電柜中的繼電器的控制電路。

在結(jié)構(gòu)化的電氣系統(tǒng)中的該基礎(chǔ)的基本改變變得太復(fù)雜、成本高，而且這種復(fù)雜性是所安裝的電氣自動化系統(tǒng)的嚴(yán)重的重復(fù)故障的原因。而且，已知的家庭自動化裝置不匯報由單個電氣設(shè)備消耗的功率，并且不將用于匯報統(tǒng)計的有用數(shù)據(jù)提供給業(yè)主，也不會提供給將誕生的“智能電網(wǎng)”。

美國專利No. 7,649,727引入了新的概念，由此，連接到通常使用的單刀雙擲（SPDT）開關(guān)或雙刀雙擲（DPDT）開關(guān)的單刀雙擲（SPDT）繼電器能夠使經(jīng)由通常安裝的開關(guān)手動地或經(jīng)由家庭自動化控制器遠(yuǎn)程地開關(guān)電氣設(shè)備或燈。還已知的是SPDT開關(guān)和DPDT開關(guān)分別作為兩路開關(guān)或四路開關(guān)。

另外，美國專利第7,639,907、7,864,500、7,973,647、8,041,221、8,148,921、8,170,722、8,175,463、8,269,376、8,331,794、8,331,795、8,340,527、8,344,668、8,384,249、8,441,824、8,442,792號和美國公開2013/0183043號和美國專利申請14/045,877、14/093,966和14/143,133公開了經(jīng)由附加裝置(例如，SPDT繼電器和DPDT繼電器或電流耗費適配器)和經(jīng)由混合開關(guān)（包括經(jīng)由機(jī)械保持繼電器操作的混合開關(guān)）的用于操作電氣設(shè)備的家庭自動化控制、連接、開關(guān)和繼電器。

所引用的美國專利還詳細(xì)地公開了通過繼電器或通過交流電插座和插頭或通過電流耗費適配器，匯報設(shè)備消耗的功率。電流耗費或功率消耗匯報經(jīng)由以下方式通信：經(jīng)由通過塑料光纖電纜（已知為POF或光導(dǎo)）的光學(xué)信號、經(jīng)由空氣中的IR或RF、和直接經(jīng)由通過總線或其它網(wǎng)絡(luò)的電信號或經(jīng)由指令轉(zhuǎn)化器。

上述所列舉的美國專利和其它國家中的很多審查中的申請公開了附加的或分別的SPDT或DPDT開關(guān)的組合和/或電源插口和/或電流傳感適配器組合，其全部教導(dǎo)了基本上先進(jìn)的住宅和其它建筑物自動化。

然而，需要包括開關(guān)和繼電器組合的單個自動化裝置（包括傳感、計算和匯報功率消耗電路）在當(dāng)前通常使用的交流電開關(guān)的尺寸和形狀內(nèi)構(gòu)造比當(dāng)前自動化裝置成本更低的裝置，并且提供進(jìn)一步的安裝便利性和簡易性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主要目的是提供手動開關(guān)、混合開關(guān)、集成的開關(guān)繼電器和交流電插座和插口的小尺寸的組合，其每個均被構(gòu)造成“可附接的裝置”，其尺寸優(yōu)選地小于通常使用的機(jī)械交流電開關(guān)或交流電插座（在下文中被稱為“標(biāo)準(zhǔn)交流電開關(guān)或插座”）的，其被安裝在標(biāo)準(zhǔn)電墻上接線盒中，所述標(biāo)準(zhǔn)電墻上接線盒，例如美國的已知為2×4”或4×4”的墻上接線盒、或例如60mm圓形的歐洲電墻上接線盒、或如在歐洲使用的用于安裝多個標(biāo)準(zhǔn)交流電開關(guān)和交流電插座/插口的其它矩形的電氣盒。

本發(fā)明的另一目的是將控制、指令和通信電路與混合開關(guān)、繼電器和開關(guān)的至少一個或多個集成，包括SPDT或DPDT開關(guān)和繼電器，其每個均具有單獨的電流傳感器用于經(jīng)由計算電路和程序來計算和匯報單獨的功率消耗。

術(shù)語“SPDT混合開關(guān)”在下文和權(quán)利要求書中指的是繼電器/開關(guān)組合和機(jī)械保持繼電器中的一個，其用于在參考的美國專利和專利申請中所公開的電氣自動化系統(tǒng)，包括控制混合開關(guān)，并且用于匯報功率消耗，這經(jīng)由通過視頻對講機(jī)系統(tǒng)或購物終端的混合開關(guān)和/或經(jīng)由專門的自動化控制器或控制站。

視頻對講機(jī)公開在美國專利5,923,363、6,603,842和6,940,957中，購物終端公開在美國專利7,461,012、8,117,076和8,489,469中。

影響電功率消耗的另一問題是使用很多繼電器，每個繼電器消耗用于自操作和控制的功率。安裝在住宅或商店、或在工廠中、或在公共設(shè)施中的很多繼電器不斷地消耗電流。因此，當(dāng)安裝很多這樣的繼電器和自動化系統(tǒng)電路時，總的功率消耗將是顯著的。

需要減少單個的繼電器消耗和控制電路的數(shù)目以減少總的功率消耗。

利用雙磁電樞或極或其它結(jié)構(gòu)化的磁性元件的保持功率繼電器是昂貴的并且需要復(fù)雜的電路和編程以控制。而且，大多數(shù)磁保持繼電器可以提供有限的電流耗費，因為用于緊密地接合繼電器觸頭有限的磁功率有限，例如最大8A，其低于作為示例的通常用于照明的交流電開關(guān)（標(biāo)準(zhǔn)為提供有15A至16A）。

公知的保持繼電器被短功率脈沖操作并且鎖定或者保持到接通或者斷開（SPST）或利用SPDT或DPDT繼電器改變狀態(tài)。在接合觸頭之后，線圈不再消耗功率并且極被磁性保持就位。由于磁功率隨時間下降，最終使極的觸頭表面惡化，并且繼電器將最終故障。

用于集成到混合開關(guān)中的小功率繼電器（例如，分別在2013年10月4日、2013年12月2日、2013年12月30日提交的美國專利申請14/045,877、14/093,966和14/143,133中所公開的），其可經(jīng)由機(jī)械保持結(jié)構(gòu)被保持就位。

由本發(fā)明實現(xiàn)的另一實際的目的是提供具有一定結(jié)構(gòu)的混合開關(guān)，所述結(jié)構(gòu)可以與不同鍵桿（key lever）配合并且可以自由地在廣泛多種的杠桿、裝飾性蓋和框架中進(jìn)行任何選擇，包括可獲得的并且由不同開關(guān)制造商經(jīng)常性地引入到施工和/或電氣工業(yè)中的多種設(shè)計和顏色。因此，本發(fā)明的智能支撐盒解決了匹配該范圍廣的可獲得的交流電開關(guān)設(shè)計、交流電插座、其面板顏色和裝飾時所面臨的難題。

通常使用用于交流設(shè)備和燈具的三種類型的開關(guān)：單刀單擲（SPST）和單刀雙擲（SPDT）開關(guān)。SPST開關(guān)是基本的接通-斷開開關(guān)，而SPDT開關(guān)是轉(zhuǎn)換開關(guān)。SPDT開關(guān)用于從來自兩個分離位置（例如從小廳或房間的兩個入口）接通-斷開開關(guān)給定設(shè)備（例如，燈具）。

在需要三個或多個開關(guān)來接通-斷開給定廳或房間的相同的燈具的情況下，使用另一類型雙刀雙擲（DPDT）開關(guān)。DPDT開關(guān)或多個開關(guān)以給定的正交叉（straight-cross）配置連接在前述的兩個SPDT開關(guān)之間。DPDT開關(guān)還被稱為“換向（reversing）”開關(guān)。

公知的是，兩個SPDT開關(guān)包括以連續(xù)移動器（continuous traveler）配置連接的一個或多個換向的或正交叉（cross-straight）的DPDT開關(guān)，該兩個SPDT開關(guān)為每個單個的開關(guān)提供其自身的操作，無論其它開關(guān)的狀態(tài)。因此，連接到該SPDT和/或DPDT設(shè)置配置中的任何開關(guān)將接通或斷開燈具，無論其它連接的開關(guān)的狀態(tài)。這還意味著對于任何連接開關(guān)或其杠桿，無特定的接通或斷開位置，并且通過將開關(guān)杠桿推動到其相對位置將開關(guān)操縱桿推動到其相對位置，或通過推動推開-推關(guān)（push on-push off）鍵，實現(xiàn)接通或斷開。

因此，本發(fā)明的目的是提供智能盒，該智能盒便于將包括SPDT繼電器的混合開關(guān)連接至SPDT或DPDT開關(guān)的設(shè)備的智能盒，該SPDT或DPDT開關(guān)連接用于操作燈具或其它電氣設(shè)備，由此維持經(jīng)由“通用的”手動開關(guān)的操作；并且經(jīng)由混合開關(guān)的SPDT繼電器提供遠(yuǎn)程開關(guān)，或者用于經(jīng)由如通用的DPDT或SPDT開關(guān)鏈操作燈具，并且經(jīng)由混合開關(guān)的SPDT繼電器提供相同的遠(yuǎn)程開關(guān)。

本發(fā)明的另一目的是提供用于連接DPDT繼電器，以用于遠(yuǎn)程地接通或者斷開燈具或者其它電氣設(shè)備，該燈具或者其它電氣設(shè)備連接到手動SPDT開關(guān)或者連接到包括兩個SPDT或者一個或多個DPDT開關(guān)的更綜合的開關(guān)設(shè)置。

現(xiàn)有技術(shù)的電氣系統(tǒng)的鏈連接的SPDT和DPDT開關(guān)使得需要識別設(shè)備（例如，燈具）的接通-斷開的狀態(tài)，以用于提供精確的控制指令，并且傳輸至控制器的關(guān)于給定電路的此類數(shù)據(jù)必須包括電流耗費、功率消耗或狀態(tài)傳感數(shù)據(jù)（如在美國專利8,269,376中公開的）。

為了該原因，本發(fā)明的另外的重要的目的是引用單個的交流電流傳感器用于每個混合開關(guān)和交流電插座，以用于識別何時設(shè)備是接通的并且用于處理關(guān)于設(shè)備功率消耗的數(shù)據(jù)。

這通過以下方式實現(xiàn)：通過引入電流傳感器（例如，環(huán)形或結(jié)構(gòu)化的電流變換器）；或通過低電阻合金結(jié)構(gòu)，其計算為引入與每個單獨的開關(guān)或插座的交流電火線共線連接的毫歐姆單位的串聯(lián)電阻器；或通過磁霍爾傳感器、或其他低電阻的電阻器或其他元件，其可以產(chǎn)生對應(yīng)于以下設(shè)備的通過終端的交流電火線的電流耗費水平的輸出信號，前述設(shè)備包括集成到本發(fā)明的智能支撐盒中用于與家庭自動化網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)通信功率消耗數(shù)據(jù)的給定的混合開關(guān)、機(jī)械開關(guān)、繼電器和交流電插座。

電流傳感器的輸出信號水平以毫伏為單位測量并且被放大到可以被CPU處理的水平，放大器和CPU均包括在智能支撐盒中用于產(chǎn)生所耗費的電流數(shù)據(jù)、或功率消耗數(shù)據(jù)、或接通-斷開狀態(tài)數(shù)據(jù)及其組合。

本發(fā)明的智能支撐盒包括收發(fā)器，所述收發(fā)器用于接收指令以操作安裝到盒中的混合開關(guān)或繼電器的指令并且用于傳輸關(guān)于每個連接的設(shè)備的狀態(tài)、功率消耗或電流耗費的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的處理是基于：所識別的設(shè)備、通過記時的電流傳感器所耗費的交流電流的水平相對于由CPU測量到的交流電的正弦曲線的各處的電壓參考值。

所接收的指令和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)由選自包括以下的組的通信網(wǎng)絡(luò)來供給：有線網(wǎng)絡(luò)（例如總線）、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)或光學(xué)電纜的網(wǎng)、兩路IR網(wǎng)絡(luò)、RF無線網(wǎng)絡(luò)及其組合。

智能支撐盒的收發(fā)器將兩路或雙向信號的至少一路與家庭自動化控制器、視頻對講機(jī)或購物終端通信。收發(fā)器或CPU被編程為響應(yīng)接通電源的指令到所連接的設(shè)備，其回復(fù)確認(rèn)接通電源；或響應(yīng)于關(guān)于狀態(tài)、電流耗費和設(shè)備功率消耗的詢問，由此更新家庭自動化控制器、或者視頻對講機(jī)或購物終端（如在前面所引用的美國專利所描述的）；或如果該指令是斷開設(shè)備，則響應(yīng)以“斷開狀態(tài)”。

在下文中涉及的家庭自動化控制器是具有控制鍵、觸摸圖標(biāo)或觸摸屏的顯示裝置和類似于前面所引用的申請和美國專利中所公開的視頻對講機(jī)和/或購物終端。

下文中和權(quán)利要求書中的“混合開關(guān)”和“混合開關(guān)繼電器”指的是選自以下組的集成組合：SPDT繼電器、DPDT繼電器、具有SPDT開關(guān)的DPDT換向繼電器和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的DPDT開關(guān)和換向DPDT開關(guān)。

術(shù)語“SPDT混合開關(guān)”指的是用于手動和遠(yuǎn)程操作給定負(fù)載的獨立的開關(guān)裝置。

術(shù)語“DPDT混合開關(guān)”指的是具有雙極的獨立的開關(guān)裝置。例如，其用于在潮濕或潮濕環(huán)境中（例如浴室或洗衣區(qū)）操作負(fù)載，通過手動和遠(yuǎn)程開關(guān)兩極，其中一極供給交流電火線，而另一極供給交流電零線。

術(shù)語“換向混合開關(guān)”、“交叉混合開關(guān)”和“換向DPDT混合開關(guān)”指的是用于給定負(fù)載的開關(guān)裝置，其經(jīng)由換向混合開關(guān)接通-斷開，并經(jīng)由至少一個SPDT開關(guān)和/或經(jīng)由全部連接在雙移動器線（dual traveler lines）的級聯(lián)鏈中的n個中間DPDT開關(guān)，其中，所連接的開關(guān)的每個均可以操作給定負(fù)載或接通-斷開。

本發(fā)明的主要目的是引入交流電插座，其構(gòu)造為類似于所公開的混合開關(guān)的自鎖結(jié)構(gòu)的插入式裝置，進(jìn)入到智能支撐盒的相反的和互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)中，包括具有互補(bǔ)的插頭（包括光學(xué)收發(fā)器、RFID天線或相關(guān)的RFID天線）的用于通信光學(xué)的或RFID信號的光學(xué)收發(fā)器和RFID天線中的至少一個。

光學(xué)收發(fā)器和/或RFID天線和/或識別設(shè)定選擇器，經(jīng)由本發(fā)明的智能支撐盒的內(nèi)蓋的配合伸出結(jié)構(gòu)，被引入到結(jié)構(gòu)化的插入的交流電插座的開口或腔室內(nèi)，這將在優(yōu)選實施方式的說明中進(jìn)一步闡述。

術(shù)語混合開關(guān)的“彈性元件”指的是彎曲（bending）和/或折曲（flexing）極，或指的是被構(gòu)造成提供彈簧狀的觸頭的極，或指的是包括彈簧的極，或指的是由彈簧驅(qū)動的極，或指的是由彈簧驅(qū)動的電氣觸頭，或指的是包括彈簧的觸頭，或指的是構(gòu)造成彈簧狀元件的觸頭和與保持繼電器的極和觸頭相關(guān)的彈簧或結(jié)構(gòu)的任何組合。通常的彈性極可以為微型開關(guān)的極，或不同已知的微型開關(guān)的類似結(jié)構(gòu)的多元件的極。

下文中和權(quán)利要求書中的術(shù)語“腳”或“多個腳”指的是連接器腳，諸如通常與連接器相關(guān)的，例如，8腳插頭和插口。在下文中所指的腳或多個腳包括高或低電流腳，其具有平坦的、圓形的或用于將支撐盒接合至接線裝置（例如，插座和開關(guān)）的任何其它形狀或結(jié)構(gòu)。

下文中和權(quán)利要求書中的術(shù)語“接頭”或“多個接頭”指的是腳和插口或容座，其共同地連接互補(bǔ)的或往復(fù)的腳和容座或插口用于將交流接線裝置與支撐盒互連。

附圖說明

參考附圖，從本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以下描述中，本發(fā)明的前述目的和其它目的和特征將變得明顯，在附圖中：

圖1A至圖1C為現(xiàn)有技術(shù)的立體圖，顯示由引用的美國專利公開的現(xiàn)有技術(shù)的接線裝置的安裝和連接和如在本領(lǐng)域中所經(jīng)歷的該接線裝置的實際使用；

圖2A至圖2D為智能支撐盒的立體圖，所述智能支撐盒用于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的電源插座和SPDT開關(guān)-繼電器組合或混合開關(guān)；

圖3A至圖3E為顯示了盒的后視立體圖或背視立體圖，圖1A至圖1D的電源插座和混合開關(guān)或開關(guān)-繼電器組合，包括接線端子；

圖4A至圖4C為顯示圖1至圖1D中顯示的本發(fā)明的擴(kuò)展的智能盒的立體圖，用于容納n倍的本發(fā)明的電源插座和混合開關(guān)、或開關(guān)-繼電器組合；

圖5A至圖5C為用于顯示優(yōu)選實施方式的智能盒的多樣性的立體圖，所述智能盒可被豎直地安裝以用于支撐圖1B、圖1D、圖2A、圖2C、圖2E和圖3C中顯示的構(gòu)造成用于安裝在豎直柱盒內(nèi)的改造的電源插座。

圖6A至圖6E為顯示本發(fā)明的用于支撐整個范圍的交流電插座（如用在世界的不同國家和地區(qū)中）的智能盒的非限制性的多樣性的立體圖；

圖7A和圖7B為立體圖和圖示，顯示RFID標(biāo)簽引入到不同電源插頭用于識別由優(yōu)選實施方式的智能盒支撐的、連接到對應(yīng)的電源插座的負(fù)載或設(shè)備；

圖7C和圖7D為立體圖和圖示，顯示引入光電端口或光學(xué)收發(fā)器用于經(jīng)由電源插頭和電源插座控制設(shè)備和匯報功率消耗，所述電源插頭和電源插座由本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的智能盒支撐；

圖8A為智能盒的前視圖，顯示供電和接地連接端子，包括用于智能傳感器或設(shè)定選擇器的附接插口，該智能傳感器或設(shè)定選擇器用于識別連接到優(yōu)選實施方式的電源插座的設(shè)備的類型；

圖8B至圖8C為插口和可選擇的/可替換的智能傳感器附接詳情的俯視圖和剖視圖；

圖8D為用于不同智能傳感器或旋轉(zhuǎn)選擇器的接觸位置的俯視圖，以用于經(jīng)由優(yōu)選實施方式的電源插座來識別匯報功率消耗所需要的連接的負(fù)載或設(shè)備；

圖8E和圖8F為智能盒和可選擇的/可替換的智能傳感器的裝配的立體圖，其包括本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于識別負(fù)載或設(shè)備的旋轉(zhuǎn)選擇器；

圖9A為顯示經(jīng)由優(yōu)選實施方式的智能傳感器的插口，將數(shù)據(jù)加載到智能支撐盒的立體圖；

圖9B和圖9C為如提供用于不同的三位和四位盒模型的內(nèi)部容座的俯視圖；

圖10A為包括用于優(yōu)選實施方式的電源插座的接地棒的俯視圖圖示；

圖10B和圖10C為本發(fā)明的不同的三位和四位盒模型的自鎖端子的后視圖；

圖11A至圖11C為自鎖端子和三位、四位和六位盒的容座的結(jié)構(gòu)的立體圖，其包括用于測量本發(fā)明的每個插座和混合開關(guān)的電流耗費的低電阻金屬合金結(jié)構(gòu)；

圖12為包括智能盒的腳、容座和端子的電互連的電路框圖，其包括用于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的匯報功率消耗的RFID、RF和光通信電路、CPU、存儲器和電流傳感電路；

圖13為顯示電流相對于電壓相移和用于功率消耗計算的測量原理的電路圖；

圖14A和圖14B顯示用于引入到本發(fā)明的智能支撐盒中的SPDT混合開關(guān)-繼電器組合的剖面圖和立體圖；

圖14C顯示用于引入到本發(fā)明的智能支撐件中的DPDT混合開關(guān)-繼電器的立體圖；

圖14D顯示用于引入到本發(fā)明的智能支撐盒中的具有保持鍵（latching key）的微型開關(guān)的立體圖；

圖14E顯示用于引入到本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的智能支撐盒中的混合開關(guān)的立體圖；

圖15為電連接和控制網(wǎng)絡(luò)顯示具有本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的遍及的自動化控制和功率消耗匯報的高層建筑物中的典型住宅的互連。

具體實施方式

圖1A至圖1C顯示由所引用的美國專利7,639,907、7,649,727、7,864,500、7,973,647、8,041,221、8,148,921、8,170,722、8,175,463、8,269,376、8,331,794、8,331,795、8,340,527、8,344,668、8,384,249、8,442,792、8,594,965、8,638,087和8,639,465和其它國家和地區(qū)中對應(yīng)專利所公開的現(xiàn)有技術(shù)的接線連接和開關(guān)和電源插座的裝配或安裝。

每個所引述的電源插座包括智能電路，所述智能電流用于測量、計算和匯報從其經(jīng)過的負(fù)載或設(shè)備的功率消耗。所引述的連接到SPDT繼電器的SPDT或DPDT開關(guān)的每個包括繼電器控制和通信電路以用于經(jīng)由繼電器操作負(fù)載和用于匯報由負(fù)載或設(shè)備消耗的電流耗費或功率。

用于控制和匯報功率消耗的通信電路選自包括以下項的組：經(jīng)由光纖電纜或光導(dǎo)的光學(xué)的、RF、視線內(nèi)（in line of sight）的IR和經(jīng)由總線的電信號。

圖1A和圖1C中顯示現(xiàn)有技術(shù)的控制、指令和通信為經(jīng)由級聯(lián)光導(dǎo)而傳播的光學(xué)信號。術(shù)語光導(dǎo)為用于指塑料光纖電纜（也稱為POF）的術(shù)語，然而，其它的光纖電纜和RF信號可以用于現(xiàn)有技術(shù)的控制和通信。

圖2A顯示用于容納三個電混合開關(guān)H1至H3的智能支撐盒，每個混合開關(guān)包括當(dāng)混合開關(guān)H插入到盒3H內(nèi)的位置中時，用于鎖定到盒的凹陷部15A和5中的自鎖凸出部15和停止部5A。

圖1B中顯示的盒3H和1H+1S安裝在三位（three gang）電墻上接線盒中（例如顯示在現(xiàn)有技術(shù)的圖1A中或例如已知的4” x 2”美國墻上接線盒）并且經(jīng)由安裝孔23通過螺絲附接至墻上接線盒（顯示在現(xiàn)有技術(shù)的圖1A中）。

圖2C和圖2D中顯示的其它智能盒的每個安裝在具有多種長度和寬度的拉長的四位矩形電墻上接線盒中（例如用在歐洲中）。所有的不同的已知的墻上接線盒、環(huán)繞的支撐框架20F、本智能盒的框架、所示的混合開關(guān)H和所示的電源插座S周邊被圖1A和圖1B中顯示的現(xiàn)有技術(shù)的所安裝的裝飾性蓋覆蓋。

該裝飾性蓋可調(diào)節(jié)成通過插入通過蓋鎖定插口23的自鎖式雙頭螺栓或鎖與墻表面齊平，顯示在圖2A至圖2D的智能盒的框架20F的四個拐角上。

所示的框架20F是公知的并且通常用作用于將接線裝置鎖定就位的支撐框架，所述接線裝置已知為用于燈和通常使用的電源插座的機(jī)械開關(guān)，在其后部或側(cè)面經(jīng)由螺絲或自鎖電端子（顯示在圖1A至圖1C的現(xiàn)有技術(shù)中）連接到電源線。

因此，圖2A至圖2D中的示出盒和圖1A至圖1C的現(xiàn)有技術(shù)的支撐框架之間的一個明顯區(qū)別是智能盒的后部或后面，包括用于自鎖接線裝置的所有的腳、容座和端子。其它區(qū)別在于，構(gòu)造并在圖3A中所示的混合開關(guān)和電源插座的后表面和結(jié)構(gòu)不具有公知的接線端子，其通過簡單地插入到本發(fā)明的智能盒中而為自鎖動作做準(zhǔn)備8。

圖3A中所示的混合開關(guān)H包括火線腳1L、負(fù)載腳1LD、線圈腳CO和用于多種顏色LED燈的鍵指示器接入口（access）K1。顯示圖3A的交流或電源插座包括交流電火線腳1L、交流電零線腳1N、用于接地或接地腳1G的容座入口2G和用于智能傳感器或旋轉(zhuǎn)選擇器的開口10R以用于識別連接或插入到交流電插座中的負(fù)載或設(shè)備。

通過上述，明顯的是，現(xiàn)有技術(shù)接線裝置、支撐框架、開關(guān)和插座與具有插入式混合開關(guān)和電源插座的智能支撐盒之間的結(jié)構(gòu)區(qū)別展現(xiàn)了明顯的本質(zhì)的結(jié)構(gòu)區(qū)別，并且所裝配的接線裝置從“外可見側(cè)面”可以想到所述開關(guān)和插座是類似的。

現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械開關(guān)和插座的每個單獨地連接至通過墻上接線盒接近的電源線，并因此需要密集的工作用于將很多的線連接至被局限在墻上接線盒內(nèi)的多個插座座和開關(guān)。相比而言，智能盒連接到更少的線，并且包括本發(fā)明的電源插座的混合開關(guān)插入通過前面或框架20F并且插入到容座2L、容座2LD和容座2N以及接地（GND）腳1G而進(jìn)入到電源插座的容座2G中。

實質(zhì)上減少電源線和接地線的數(shù)量是通過環(huán)繞圖1A至圖5D中所示的智能盒的后蓋的自鎖端子連接。該布置減小了線連接的數(shù)量、安裝每個單獨的開關(guān)和插座所花費的時間，并由此顯著地減少了在連接單個電源線中的錯誤。

這本身將實質(zhì)改造引入到現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)和設(shè)施中，并且這無需考慮由本發(fā)明添加到給定住宅或商業(yè)建筑的電線和系統(tǒng)中的智能和自動化。如將在下文中闡述的系統(tǒng)提供了綜合性電氣自動化控制，其包括匯報來自每個和全部電源開關(guān)和插座（在下文中詳述）的功率消耗。

另外，不具有自動化控制的本發(fā)明的智能盒簡化了現(xiàn)有技術(shù)的電氣安裝。明顯的是，圖1A中顯示的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械SPDT或SPST開關(guān)和電源插座的成本可以通過減少接線端子并且通過插入腳1L、1N、1LD和容座2G替換接線端子而降低。

其它成本節(jié)約在于支撐框架，其被改造或變形到支撐盒中以包括端子1G和容座2L、2N和2LD，如圖2A至圖9C中所示。所有上述無需引入下文中之后討論的智能電路和其它元件。

圖2A至圖11C中所示腳1、容座2、停止部5A、凹陷部5、凸出部15和凹入部15A事實上是一組用于電線的接頭和用于將接線裝置互鎖到支撐盒的機(jī)械結(jié)構(gòu)。該腳和容座可以顛倒，從而腳為容座并且容座為腳，只要它們是彼此互補(bǔ)的。同樣適用于凸出部、凹入部、停止部和凹陷部，它們可被顛倒但是保持彼此互補(bǔ)。

而且，停止部和凸出部可以為一個結(jié)構(gòu)而并非兩個。所示的凸出部、凹入部、停止部和凹陷部是鎖定結(jié)構(gòu)的圖示，所述鎖定結(jié)構(gòu)可以制成多種不同的形狀、形式和尺寸。

因此，本發(fā)明將是有意義的、有效的、并且實質(zhì)上剪少了安裝現(xiàn)有技術(shù)的電接線裝置的時間和成本。所有這些是通過以下來實現(xiàn)：通過改造現(xiàn)有技術(shù)的電接線裝置插口的安裝、燈開關(guān)和支撐框架并且應(yīng)用前面所引用并顯示的插入式安裝方法。

智能支撐盒可以擴(kuò)展以容納n個混合開關(guān)和電源插座（如圖4A至圖6E所示）。圖4A、圖4B和圖4C顯示智能盒6H、2H+2S和3S，所有被配置成6位盒，其中“位”為混合開關(guān)H的寬度尺寸，其類似于現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械開關(guān)的寬度尺寸，范圍為22mm至24mm之間，或小于1”寬度。然而，開關(guān)尺寸的任何變形可以被本發(fā)明的智能支撐盒容納。

電源插座，無論其是用在以色列和中東國家的SM插頭和插口、還是在德國和整個歐洲所使用的SG類型、還是為歐洲的插頭和插口的法國版本的SF類型，包括用于兩腳插頭SU的日本和美國電源插座、用于三腳插頭SUG的美國和日本電源插座、用于澳大利亞類型插頭SA的電源插座（也被用在中國）和以及用于英式標(biāo)準(zhǔn)插頭SB在英國和香港的插座，這些所有容納在雙位尺寸中。

例如，混合開關(guān)H寬度尺寸為23.5mm，電源插座的寬度將為大約46mm至47mm。所有不同的電源插座顯示在圖4C、圖5A、圖5B和圖6A至圖6D中。用于兩腳美國和日本插頭的電源插頭容納在單位尺寸中。

重要的是要注意到，電源插座同樣構(gòu)造為用于豎直安裝，使得電源插座能夠安裝到圖5A、圖5B和圖6A至圖6C中所示的豎直柱中，其中，顯示中東插座SMV、法國SFV插座、澳大利亞SAV插座和美國SUGV插座顯示為包括在插座箱的左表面和右表面上的鎖定凸出部15和停止部5A以用于附接到豎直安裝的支撐盒中，與此相對，在插座箱的上表面和下表面上引入的凸出部15和停止部5A用于附接到水平安裝的智能盒中。

從上面的闡述和圖2A至圖6D中所示的組件，顯而易見的是，本發(fā)明的智能支撐盒良好地適于為很多不同插座（已知為給定國家和地區(qū)中的標(biāo)準(zhǔn)插座）提供多樣化的、簡單并且低成本的安裝。該智能支撐盒還制成適應(yīng)插入式機(jī)械開關(guān)，該開關(guān)制成為適配現(xiàn)有技術(shù)的接線裝置的尺寸和形狀的，以提供很多其它優(yōu)點。

圖2B和圖2D顯示智能傳感器10、10-1和10-2，每個可以包括光學(xué)收發(fā)器端口（以下被稱為光電端口）或RFID天線。光電端口或RFID天線接收編碼信號以用于識別連接到電源插座的設(shè)備，并且還用于通信用于操作該設(shè)備的編碼的指令信號。

在下文中聯(lián)系電路圖的框圖進(jìn)一步討論智能傳感器10的獨特性，但是明顯的是，傳感頭（sensing tip），無論其為RFID天線、塑料光纖的終端，還是光學(xué)收發(fā)器，被引入到電源插座結(jié)構(gòu)的后部中心處的傳感器容座10R中（在圖3A中所示）以達(dá)到插座的前表面。圖8C的傳感器10B為顯示在圖2B中的光電端口OP的開口，或顯示的不具有開口的平坦的凹陷部用于圖7A和圖7B的RFID標(biāo)簽20B、20U、20A或20EU。

重要的是要注意到，具有附接的RFID天線和標(biāo)簽的所示的插頭和插座或光電端口被構(gòu)造成利用相同的RFID標(biāo)簽和光電端口位置被引入到三腳插頭和插座以及兩腳插頭和插座。對于在美國、歐洲和中東國家中使用的具有可被反向插入的具有19mm腳間距的兩腳插頭的插頭和插座來說，這特別重要；并且這允許在兩腳插頭的中心處引入RFID天線或光電端口以便始終處于直接光學(xué)連接和處于用于RFID通信的非常鄰近處。

圖7C和圖7D中顯示光電端口OP在每個所示的插座前表面的中心處，如圖7C中的SB-OP、SUG-OP、SA-OP、SG-OP、SF-OP 和SM-OP以及圖7D中示出的美國插頭和插口。

非常重要的是有要確保RFID標(biāo)簽和RFID天線從精確位置和非常鄰近處通信以避免通過鄰近的RFID天線讀取RFID標(biāo)簽，例如舉例來說，圖6A的鄰近的插座SU（顯示為光電端口），但是可被構(gòu)造成應(yīng)用RFID傳感器。

然而，清楚的是，圖7A的RFID標(biāo)簽20U可被引入到圖6A的兩腳美國插頭和插座SU中。然而，該引入必須確保RFID標(biāo)簽的鄰近讀取不可能。這允許小尺寸的天線和RFID線圈和使用更低頻率的RFID（例如125KHz），這將在下文中闡述。

圖8A顯示了智能支撐盒子2S的后蓋的內(nèi)表面。上容座顯示為2L-1和2L-2以用于連接插座SG的兩個腳1L（例如顯示在圖2D中）。這與圖2C的示例相反，圖2C顯示四個L1腳，如用于連接四個混合開關(guān)H（顯示為Hn）。顯而易見的是，結(jié)構(gòu)的改變是從圖8A的智能盒2S移除了兩個上容座2L。

另外，圖8A中顯示的四個下容座被分成兩種不同的容座：兩個零線電源容座2N-1和2N-2以及經(jīng)由接地棒1G-X連接到雙接地線腳1G-1和1G-2的兩個接地容座2G-1和2G-2。四個下容座2L-1、2L-2、2N-1和2N-2精確地對應(yīng)于前面所示的任何類型的插座的腳1L和1N，無論其為SM、SMV、SG、SGV、SF、SFV、SUG、SUGV、SA、SAV、SB 或SBV，并且任何這些插座可被引入到圖8A的智能盒S2中。

接地腳1G-1和1G-2類似地適配圖3A中所示的每個容座 2G并且通過插入插座的引入將牢固地連接插座的三個腳，即，火線L、零線N和地線G。將插座本體插入到智能盒中經(jīng)由到凹陷部15A中的鎖定凸起部15而將該本體鎖定到盒中并且經(jīng)由抵靠凹陷部5（圖2A中所示）的停止部5A而將插座牢固地保持就位。

圖2B和圖2D的所示智能傳感器10、10-1和10-2為預(yù)定傳感器，例如用于讀取或通信前面所指代的RFID或光電編碼信號。這樣，它們被預(yù)裝配并且設(shè)置為具有給定類型傳感器的智能盒，以用于引入到具有OP開口（圖7C中所示）的插座中或引入到用于容納RFID標(biāo)簽（圖7A中所示）的插座中。

圖8A的智能支撐盒設(shè)置有可替換的/可選擇的傳感器，無論其為RFID或光電端口，而且，傳感器10可以被設(shè)定傳感器40RS或40RS-L替代以用于手動設(shè)定設(shè)備類型識別，以用于提供控制和用于匯報由連接到給定電源插座的所識別的設(shè)備的功率消耗。

所示的開口9-1和開口9-2為卡口形開口，以用于鎖定插入的智能RFID傳感器41、光電端口42或旋轉(zhuǎn)設(shè)定選擇器40RS或40RS-L（圖8B至圖8D所示）。

圖8B中所示的是卡口結(jié)構(gòu)，所述卡口結(jié)構(gòu)包括具有三行觸頭51、52和53的PCB 60。圖8C中所示的觸頭55接觸智能盒的主PCB 12的表面，所述智能盒包括將在下文中討論和闡述的CPU。所示的主PCB 12還包括與三行觸頭51、52和53互補(bǔ)的三行觸頭41、42和43，其中，三行卡口行中僅一行包括圖8C的觸頭55，從而在卡口沿箭頭63的方向旋轉(zhuǎn)到停止位置62的過程中，觸頭55將與對應(yīng)的PCB觸頭41、42和43對齊并接觸。

由于智能傳感器40被提供為預(yù)裝配的傳感器，例如包括RFID傳感天線41、光學(xué)收發(fā)器/傳感器42、或旋轉(zhuǎn)設(shè)定選擇器43，所通過的觸頭55的每行被裝配到對應(yīng)行中，從而圖8D的RFID傳感器41將接合卡口PCB 60的觸頭51并且圖8C中所示的中心腔室10A內(nèi)部的傳感器10B將為經(jīng)由線10C連接到觸頭51的RFID天線。

類似的設(shè)置提供用于光電端口傳感器42，觸頭55被引入到行52中以用于接合主PCB 12的觸頭行42，這提供了替換前面所提到的RFID天線的來自光電端口收發(fā)器10B的電信號通信。

通過這樣，變得明顯的是，可以將具有卡口旋轉(zhuǎn)基座或其它附接（未顯示）或附接機(jī)構(gòu)的所選擇的/可替換的智能傳感器引入到安裝的智能支撐盒，例如利用簡單插入附接的自鎖凸出部、或插頭和插口、或腳和傳感器容座。

圖8E中所示的旋轉(zhuǎn)設(shè)定選擇器40RS或40RS-L為手動設(shè)定選擇器，以用于設(shè)定識別到電源插座的設(shè)備，用于匯報功率消耗和消耗所匯報的功率的設(shè)備的類型。

當(dāng)卡口棒61經(jīng)旋轉(zhuǎn)到鎖定位置62時，卡口PCB 60的所示RS觸頭53定位成接合主PCB 12的觸頭43，將旋轉(zhuǎn)選擇器輸出連接到CPU以用于識別待連接到電源插座S的設(shè)備。在將插座S安裝到圖7A的智能盒2S中之前，選擇器40RS或40RS-L可通過旋轉(zhuǎn)把手48設(shè)定，或旋轉(zhuǎn)把手47可用于通過電源插座的前表面中的開口而被設(shè)定到給定類型設(shè)備，例如圖2B或圖4C中的OP開口中所示。

這通過圖8E的更長的旋轉(zhuǎn)設(shè)定選擇器40RS-L來提供。這實現(xiàn)通過電源插座的前表面的用于用戶自設(shè)定的手動設(shè)定選擇。圖8F顯示將卡口傳感器40和旋轉(zhuǎn)設(shè)定選擇器40RS或40RS-L通過圖8F的智能支撐盒2S的內(nèi)后蓋而安裝到卡口插口9-1和9-2中。

關(guān)于負(fù)載或設(shè)備的詳情的設(shè)定引述在很多參考的前面所提到的美國專利中，包括使用設(shè)定選擇器，例如旋轉(zhuǎn)選擇器40RS。所引述的現(xiàn)有技術(shù)的裝置的具體設(shè)定和本發(fā)明的智能支撐盒的具體設(shè)定還提供了每個電源插座的負(fù)載、安裝到盒內(nèi)的混合開關(guān)或繼電器，和每個連接的設(shè)備的詳情。該詳情被加載到圖12中所示的電路圖的框圖的CPU 50的存儲器50M中。

加載地址、位置和負(fù)載的詳情還公開在參考的美國專利中并且包括經(jīng)由RFID或光學(xué)加載器的加載，例如IR遠(yuǎn)程控制單元，其被編程以引入連接的一個或多個設(shè)備的詳情、地址和類型。

其它公知的詳情的加載可以經(jīng)由電腦、iPad和類似裝置來處理。然而，通過加載裝置（例如，遠(yuǎn)程控制單元160）的火線的加載必須提供足夠的絕緣以用于將負(fù)載卡口適配器149直接連接到凹陷部9，并且盒連接到交流電火線（如在圖9A中所示）。

待加載的詳情可以包括智能盒的類型，其識別端子的詳情。該盒可以包括如在盒制造期間設(shè)定的該詳情的自動預(yù)加載。不管怎樣，圖9B和圖9C示出了很多種變型，其可被配置用于不同智能盒模型的容座。

所示的不同沒有揭露詳情的整個建立。所示的容座被配置并假定插座和混合開關(guān)將被如設(shè)計地充分安裝到盒中。然而，在實踐中，期望的是，更大的盒將被安裝用于將來的擴(kuò)展，但是在實踐中，交流電插座和/或混合開關(guān)、機(jī)械開關(guān)和/或繼電器的數(shù)量將不會引入到盒容量中。

對于混合開關(guān)和/或交流電插座的缺省安裝，需要現(xiàn)場將實際的安裝更新到智能盒的CPU存儲器。為了這些目的，具有卡口連接器149的加載器160的使用是非常有用的。類似的是，使用美國專利8,442,792、8,594,965和8,639,465中公開的RFID或光電編碼加載器。

住宅、辦公室、企業(yè)或其它建筑物結(jié)構(gòu)中的負(fù)載或不同設(shè)備的識別可以被分成三個類別或三組。第一組是固定連線設(shè)備或負(fù)載，例如燈、熱水器、屋頂電扇、窗簾和百葉窗以及永久連線的一些類型的HAVC或空調(diào)。

第二組負(fù)載或設(shè)備為“永久插入的”設(shè)備，該設(shè)備每周7天24小時地，或整年地，插入到給定電源插座中，例如冰箱、咖啡機(jī)、烤箱、微波爐、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視或A/V設(shè)備。

第三組為隨意插入的負(fù)載或設(shè)備，例如食品處理器、榨汁機(jī)或料理機(jī)、蒸汽熨斗或其它手動工具、個人護(hù)理設(shè)備，例如，空氣干燥器或電動剃須刀、充電其和/或電腦。

明顯的是，第三類型或第三組的一些設(shè)備可以“永久地”或長期地插入到給定電源插座中，例如，電腦打印機(jī)或“加濕器”。

通過本發(fā)明的智能支撐盒的設(shè)定和傳感提供一系列的在現(xiàn)有技術(shù)中不可得到的解決方案，例如，引入用于第二組的長期的或永久地“插入的”設(shè)備的“固定”解決方案的能力，例如經(jīng)由圖9A或負(fù)載連接器149經(jīng)由手動加載器160加載其詳情的冰箱或洗衣機(jī)。

用于加載的其它解決方案可以經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)的所引用的美國專利中公開的光學(xué)加載器或經(jīng)由RFID加載器的加載，或通過在安裝盒期間的電氣安裝器的直接加載，或通過經(jīng)由在圖3B~圖3n中所示的智能盒的后蓋中提供的設(shè)定選擇器來設(shè)定該詳情。

通過使用電源插頭的光學(xué)引入的識別器，最佳地服務(wù)了隨意插入的設(shè)備的識別。光學(xué)通信信號對噪音免疫；它們是穩(wěn)定的并且可以低成本提供。其它實際的、低成本的識別器為前面所引用的RFID標(biāo)簽并且顯示在圖7A至圖7D中。第三是使用旋轉(zhuǎn)選擇器RS40-L，該旋轉(zhuǎn)選擇器RS40-L可以通過居住者可容易達(dá)到的交流電插座的前面接近。

圖10B和圖10C顯示了提供用于本發(fā)明的不同智能支撐盒的嵌入（snap-in）或自鎖式接線端子的變型。

每個端子提供了入-出或級聯(lián)式連接到另一盒，無論其為鄰近的盒還是遠(yuǎn)的盒，仍然，該級聯(lián)的盒通常安裝在相同的區(qū)域或相同房間中。這是由于電氣接線編碼和規(guī)則授權(quán)單獨的電線用于每個單獨的房間或區(qū)域內(nèi)的給定負(fù)載。

對于圖10C的4H盒明顯的是，僅僅需要一個零線N和一個火線L給四個負(fù)載供電，例如，四個燈。每個混合開關(guān)或機(jī)械接通-斷開開關(guān)（例如在圖14D中所示）或SPST繼電器（未顯示）連接到單個負(fù)載LD端子并且每個負(fù)載的功率消耗單獨地匯報。還可以經(jīng)由一個混合開關(guān)及其兩個嵌入端子給兩個或多個負(fù)載供電，每個顯示為LD1至LD4。接地端子對于電源插座是必須的。

圖10A至圖10C還清晰地示出了當(dāng)使用交流電插座時，不需要并且不使用負(fù)載端子。然而，接地端子對于交流電插座是絕對需要的，為了該目的和為了其它接線裝置考慮，至少一個接線端子可以為可分配的端子。在交流電插座的示例中，占據(jù)負(fù)載位置的端子變?yōu)橛糜诮拥剡B接的可分配的端子。然而，當(dāng)環(huán)境，例如局域編碼，允許時，其可被分配至其它接線連接，例如分離的交流電火線或交流電零線。

很多其它的配置示出了盒結(jié)構(gòu)的簡易性，其可以通過減少或增加容座、腳、自鎖或嵌入端子而制成，并結(jié)構(gòu)為圖11A至圖11D中所示的低電阻的金屬合金的電流傳感器。

圖11D中所示是利用鉚釘80R鉚接到自鎖或嵌入接線端子80LD的容座2LD的組合。類似的鉚接適用于結(jié)構(gòu)的電流傳感器R1至R6，該電流傳感器R1至R6鉚接至實心黃銅或銅棒83以用于將火線功率提供到容座2L-1至2L-6。

未顯示的是零線黃銅或銅棒，該零線黃銅或銅棒經(jīng)由圖6D和圖6E中所示的容座2N-1至2N-n給電源插座供給零線。零線容座2N經(jīng)由鉚釘80R附接至零線棒（未顯示），這與火線棒83相同的方式，但是沒有結(jié)構(gòu)的低電阻電流傳感器。

從前面的闡述中，應(yīng)當(dāng)清楚的是，很多模型不需要模具的主要的改變和簡單的模具調(diào)節(jié)，已知作為插入件可以低成本地很好地提供用于本發(fā)明的智能支撐盒的機(jī)械構(gòu)造所需的殼體、蓋、端子、容座和腳的批量生產(chǎn)。

而且，明顯的是，電源插座、混合開關(guān)、SPDT繼電器和開關(guān)之間的互連連接件為圖11A至圖11C（包括圖10A中所示的接地棒）中所示的實心黃銅或銅棒，其全部鉚接至強(qiáng)電流容座或被強(qiáng)電流容座支撐，這提供了優(yōu)越了互連到墻上接線盒內(nèi)部的所安裝的線束到現(xiàn)有技術(shù)的不同開關(guān)和插座。

圖12為以下幾者的框圖：電路，CPU 50，存儲器50A和通信電路，包括光學(xué)收發(fā)器56，讀取和讀寫收發(fā)器RFID，天線55，RF收發(fā)器53，包括RF天線54，其可以為圖8C中所示的PCB 12的圖案（pattern）或繪線（drawn line）。

電流傳感電路包括放大器51和低電阻的電阻器RS₁至RS_n，每個供給微伏或毫伏水平的信號，由通過其的被負(fù)載5耗費的電流在每個電阻器RS結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生。

所示的光學(xué)收發(fā)器56將光學(xué)信號通信到光導(dǎo)，該光導(dǎo)已知為塑料光纖或POF，其在美國專利、出版物和申請中公開。光學(xué)信號經(jīng)由交流電插座的光學(xué)接入口或光學(xué)端口訪問，其用于傳播關(guān)于電流耗費、功率消耗以及負(fù)載或設(shè)備詳情的數(shù)據(jù)。

兩路通信的另一路信號包括系統(tǒng)控制器的用于操作所選擇的設(shè)備的請求和指令。光學(xué)收發(fā)器在IR波長（例如940nm）操作并且傳播并接收來自與去向手持IR遠(yuǎn)程控制（例如在參考美國專利中公開）的在視線內(nèi)的IR信號。

圖12的框圖顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的功率消耗匯報電路和通信電路，包括CPU或模擬/數(shù)字處理器50和電流信號放大器51用于傳感、測量和處理電流耗費信號，包括計算由負(fù)載59消耗的功率。該負(fù)載顯示為電阻RL、電感LL、和/或電容CL負(fù)載及其組合。通信電路包括兩路緩沖器52。

電氣接線裝置（無論其在建筑物中，包括工廠、倉庫、學(xué)校、公共場所、商店、住宅、企業(yè)或其它）受到嚴(yán)格的電氣和建筑規(guī)范和規(guī)則的限制，禁止低壓信號和/或功率與電氣接線裝置和/或電氣接線的連接和/或混合。這限制了通信電路通信RF或光學(xué)中的一個或兩個。

光學(xué)信號，無論其為與視線內(nèi)的IR、經(jīng)由光學(xué)電纜（包括塑料光纖，稱為POF）的可見光或IR，均可以通過本發(fā)明的智能支撐盒的電路實施。

圖12的電路通過低電壓或低電流電源供電，其通過將交流電供給到高壓交流級電容器（在圖12中顯示為C3和C4），或供給到美國專利8,441,824中公開的供電電路。

圖12中的VCC電源經(jīng)由保護(hù)電阻器R2、電容器C3和二極管D2供給到直流電調(diào)節(jié)器58的輸入或端子。

所示的調(diào)節(jié)器58是可從很多IC制造商以非常低的成本獲得的公知的模擬電壓調(diào)節(jié)器IC。所示的調(diào)節(jié)器輸入電路包括用于將低波紋直流電輸入提供到調(diào)節(jié)器的濾波電容器C1和用于保護(hù)調(diào)節(jié)器免受通常影響電氣系統(tǒng)的電壓沖擊的穩(wěn)壓二極管ZD1。調(diào)節(jié)器的輸出包括用于維持足夠充電以給智能支撐盒電路供電的存儲電容器C2。

為了給繼電器線圈CO供電，有利的是使用更高的電壓（例如18V或24V）和有限的電流（例如20mA至30mA）。為了給保持繼電器線圈CO供電，優(yōu)選的是使用例如32V的短的V2脈沖和大約80mA的電流小于30毫秒。為了該未調(diào)節(jié)的直流電V2的供給，圖12中所示的電路包括保護(hù)電阻器R4、大的275V交流額定電容器C4、整流二極管D4、存儲電容器C5和保護(hù)穩(wěn)壓二極管ZD5以用于將V2直接地輸出到繼電器線圈或經(jīng)由圖12中所示的控制電路的驅(qū)動器DL輸出到保持繼電器線圈。

交流電火線顯示為連接到接地，其還是VCC和V2線圈電源線的負(fù)線。例如，所示的VCC為正的3.3V，但是可以為5V或1.8V或任何通常應(yīng)用于CPU和其它IC的電壓，包括圖12中所示的通信IC。

由于交流電火線連接到直流電供給的負(fù)極，供給到電壓調(diào)節(jié)器58的輸入端子的功率連接到并供應(yīng)自交流電零線經(jīng)由串聯(lián)電容器C3和C4、交流電級電容器到整流二極管D2并且根據(jù)電源線電壓可以從就230/240VAC 0.1~0.47微法（EU，UK）并達(dá)到就100/120VA 0.22~0.82微法（日本/美國），還分別考慮了電源頻率50Hz或60Hz。

以275VAC等級的電容器C3和C4是公知的，并且被所有的已知的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可實體（例如，UL、VDE、JIS和BS）認(rèn)可用在電源電路中。電容器C3和交流電零線之間的電阻器R2和R4為保護(hù)電阻器以防止沖擊和/或可能為自毀式電阻器以防止發(fā)生短路或重漏電在遠(yuǎn)程事件中的起火。

信號放大器51是公知的線性放大器或雙放大器IC，其串聯(lián)連接以用于放大電流耗費信號。信號放大器51，其組合了兩種放大器，還稱為操作放大器（operational amp.或op. amp.），每個放大器被設(shè)定放大，例如達(dá)100倍，并且二者串聯(lián)的放大器51因此可以提供達(dá)10000的放大倍數(shù)。

CPU（中央處理單元）或模擬/數(shù)字處理器50 以下被稱作CPU）包括模擬到數(shù)字或數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器端口、數(shù)字端口和模擬端口。CPU 50是通?？傻玫降牡统杀镜腃PU，例如8bit或16bit，其具有包括存儲器50A的低功率消耗處理器。CPU以1.8V或3.3V操作，具有的操作電流例如小于3mA和幾微安的睡眠電流。

放大電流信號從放大器51被供給到端口I/OC，并且基于放大控制狀態(tài)和關(guān)于轉(zhuǎn)換的模擬電流信號到數(shù)字。該CPU被編程以經(jīng)由I/O A端口調(diào)節(jié)放大器51的放大倍數(shù)，以獲得如編程的最佳地放大，與接收到的信號相當(dāng)以處于傳感器規(guī)定范圍的中間或大多數(shù)線性范圍內(nèi)。

如圖12所示，負(fù)載59不是純電阻或電阻負(fù)載，其可以為馬達(dá)和/或電容器和/或通常用在包括電腦的電氣設(shè)備上的開關(guān)電源。非電阻負(fù)載引起了電壓曲線和電流曲線之間的相移和/或通過高功率的數(shù)字開關(guān)功率負(fù)載扭曲曲線。

圖13顯示了兩個正弦曲線，電壓曲線80-86和電流曲線90-96，二者被偏移了任意角度，這由未知的RL、LL和CL負(fù)載引起。

電壓曲線90-96是從交流電零線端子經(jīng)由大電阻分配器R1和R3供給到CPU的I/OV的參考電壓的曲線（其中，R1值在例如0.5~1.0 Mohm的范圍內(nèi)，并且R3值為幾Kohm）以提供代表電力線電壓（美國電力線的120V/60Hz或歐洲電力線的230V/50Hz）的最佳參考信號水平。電流曲線90至96是放大的電流信號和電流耗費值的精確參考。

參考電壓曲線的零交叉80為用于處理功率消耗讀數(shù)的開始位置或開始時間點。電流相移從電流曲線的零交叉的偏差中明顯。

所顯示的零交叉180是從負(fù)到正的交叉點，同時，開始位置時間90、電流曲線顯示為接近于負(fù)曲線的峰值，或在大于90°的相移處。

圖13中顯示的過程是測量五個參考周期81至85和相移的五個電流周期91至95。所測量的位置或時間點在圖13中顯示為在電壓曲線上隨機(jī)分布的十個點，作為用于電壓的時間點81-1、82-1、83-2、84-3 和85-4，其中在電流曲線上精確的時間點顯示為92-4、93-5、94-6和95-8。過程位置或時間點的端部顯示為86和96。所示的時間間隔為20毫秒（對于50Hz）和16.6毫秒（對于60Hz）。豎直線將一個周期劃分成10個時間點，因此，每個時間點之間的間隔是一個周期除以10的持續(xù)時間。

在一個周期（Hz）期間的時間間隔或測量點的數(shù)目直接關(guān)系到測量的精度，同樣適用于在一個測量循環(huán)中所測量的交流電周期的數(shù)目。二者均是將要決定的，其中，更高的精度需要在一個測量循環(huán)中更多的測量交流電周期（Hz），以及時間間隔的減小或測量點的數(shù)量的增多。

功率消耗是計算的正弦VxA圖的產(chǎn)品，其基于以下來創(chuàng)建：基于在每個時間點處同時的測量值并基于電壓參考計時的每個周期求和。圖8中所顯示的五個周期81-85是重復(fù)的測量的一個循環(huán)的示例（例如，每2秒）。當(dāng)計算循環(huán)被編程以每2秒執(zhí)行時，五個測量周期的總和將乘以20（對于50Hz）和24（對于60Hz）的因數(shù)（50:5/sec. x 2 sec.）或（60:5/sec. x 2 sec.）。這將呈現(xiàn)在2秒內(nèi)的功率消耗。

通過上述，應(yīng)當(dāng)明顯的是，通過本發(fā)明的電流傳感器的功率消耗計算可被簡化并且由低成本的中央處理器（CPU）或模擬/數(shù)字處理器執(zhí)行，二者都可從很多IC制造商獲得。同樣應(yīng)當(dāng)明顯的是，本發(fā)明的電流傳感器可以尺寸上制造得更小，并且向功率消耗匯報提供精確的、實際的和低成本的解決方案。

所計算的功率消耗值在包括在CPU中的存儲器中存儲并更新，以用于如編程地匯報給控制器。所計算的功率消耗值被轉(zhuǎn)換成預(yù)定的程序協(xié)議，該程序協(xié)議包括負(fù)載或設(shè)備的詳情以及負(fù)載的位置和/或交流電插座的位置。存儲器中存儲和更新的數(shù)據(jù)為編碼協(xié)議。

所參考的專利、出版物和申請，特別是美國專利8,170,722，公開了功率消耗協(xié)議的編碼和協(xié)議匯報的信號結(jié)構(gòu)。指令結(jié)構(gòu)被設(shè)計為僅包括5比特的短指令，該短指令包括用于匯報功率消耗、負(fù)載詳情和其位置的所有必要的數(shù)據(jù)。

通常以微瓦單位而測量的RF發(fā)射器輸出不消耗太多功率，然而，優(yōu)選的是，使匯報協(xié)議的長度最小化。當(dāng)不需要已知的收發(fā)器（RF 53、RFID 55和光學(xué)56）中的任何時，不使用它們。RF操作系統(tǒng)可不包括光學(xué)收發(fā)器56，通過光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)操作可以不包括RF收發(fā)器53和/或RFID天線。如論怎樣，可以包括所有的電路并平行或如編程地操作無線、RFID和光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。

而且，POF的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)允許引入多個光學(xué)收發(fā)器以用于傳播級聯(lián)的光學(xué)信號，其與支撐盒之間和支撐盒與電源插座之間的光學(xué)通信相應(yīng)，全部為該系統(tǒng)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)的通信（如圖15所示）。

兩路緩沖器52是公知的放大緩沖器，其可從很多半導(dǎo)體制造商的小的表面安裝的IC包中獲得。其目的是交互（interface）信號和其水平并且將收發(fā)器53和56之間的兩路信號供給到CPU 50 I/O T和I/O R端口。根據(jù)所選擇的CPU和模擬/數(shù)字處理器50，有很多這樣的裝置，包括I/O端口，其不需要額外的緩沖器，因為它們可被編程以輸出并且接收與CPU和收發(fā)器之間交換的信號相稱的改變的信號。對于這樣的裝置，不需要也不使用兩路緩沖器52。

直接地或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)裝置將功率消耗匯報到控制器，例如接收RF信號或經(jīng)由光學(xué)電纜的光學(xué)信號的電流數(shù)據(jù)接收器，必須包括識別數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)包括負(fù)載59或設(shè)備的識別或設(shè)備的類型或設(shè)備的家族。

該數(shù)據(jù)還應(yīng)當(dāng)包括設(shè)備在地點內(nèi)的位置，該地點無論是公寓、商店、或?qū)W?；蚬S。優(yōu)選的是，該數(shù)據(jù)包括交流電插座的具體識別，或插座連接到或匯報給哪個電流接收器。

圖14A和圖14B顯示SPDT混合開關(guān)-繼電器組合，其中，圖14A為混合組合的剖面圖，其中繼電器線圈152磁性拉動附接至基座或本體130的一端上的電樞143的SPDT極。本體130的另一端為用于SPDT微型開關(guān)極114的基座，其由機(jī)械柱塞102啟動以按壓極114的彈性結(jié)構(gòu)。

兩個“接觸器”110和111（如在美國專利申請14/045,877、14/093,966和14/143,133中限定）經(jīng)由極觸頭115、經(jīng)由觸頭112和113連接極端子1L和1LD。如在日期為2013年10月4日、2013年12月9日和2013年12月30日的參考申請中分別公開的，微型開關(guān)柱塞102可手動地或經(jīng)由繼電器電樞143遠(yuǎn)程地使開關(guān)的接通-斷開狀態(tài)或連接-斷開狀態(tài)反向，這是通過獨立于手動柱塞狀態(tài)或位置將功率應(yīng)用至繼電器線圈。

圖14A顯示組合的混合開關(guān)繼電器的直的拉長結(jié)構(gòu)，一端具有柱塞而另一端具有繼電器線圈152。圖14B顯示基座或本體131上并排安裝的微型開關(guān)極114，和極115其經(jīng)由垂直接觸器110和111被觸頭112、113和115連接。

該并排將混合組合的長度縮短到用于裝配到殼體140內(nèi)的尺寸，其具有的尺寸方便地配合當(dāng)前的手動開關(guān)尺寸，例如在包括美國和日本的世界上的很多國家中使用的，利用短的、小尺寸的開關(guān)和插座。

圖14B中所示的結(jié)構(gòu)引入了額外兩個實際優(yōu)點，第一是柱塞102朝向殼體140的中心的運動，而另一優(yōu)點是引入機(jī)械保持按鍵100。保持按鍵公開在前面的所參考的美國專利申請中，基于已知的技術(shù)和結(jié)構(gòu)，并且因此無需在此將其完全地公開。機(jī)械保持裝置是已知的，例如，作為圖14B（部分地）和圖14E中所示的非常小的保持裝置15D的更打的示例，可以看到鎖定（保持的）或釋放的（打開的）柜門保持裝置。

另一非常公知的示例是圓珠筆的機(jī)械保持，圓珠筆通過推桿或按鈕被推動到書寫位置并重新推動或按壓到釋放位置，從而其可被插入到襯衣口袋里而不留下墨水印記。

有兩種方式保持混合開關(guān)-繼電器狀態(tài)，一種是前面所闡述的利用上面所參考的申請中公開的保持鍵100，另一種是利用小的保持結(jié)構(gòu)150來保持繼電器極116。在該情況下，必須提供釋放保持極的動作，無論是通過推動機(jī)械開關(guān)鍵而重新將電供給到繼電器線圈。這在下文中討論，然而當(dāng)保持被施加到繼電器極116時，應(yīng)當(dāng)不再使用鍵100而替代使用非保持的按鍵100A。

圖14C顯示雙微型開關(guān)極114-1和114-2，其具有觸頭115-1和觸頭115-2和安裝到基座或本體133的繼電器極116D并且經(jīng)由雙換向接觸器連接，利用三組觸頭112-1至112-3和113-1至113-3（不是清楚可見），從而雙尺寸的柱塞103可手動地接合雙微型開關(guān)極以通過繼電器的極116D換向連接的移動器（traveler）T1和T2的極性或換向繼電器的極116D以將端子LD（負(fù)載端子）換向以從一個移動器開關(guān)到另一個移動器。

前面所提到的美國專利申請完全地公開了換向和非換向的DPDT繼電器-開關(guān)組合和操作，經(jīng)由用于操作雙極微型開關(guān)的柱塞或經(jīng)由翹板開關(guān)手動地致動，這類似于混合SPDT開關(guān)的所公開的致動，無論是經(jīng)由微型開關(guān)柱塞還是經(jīng)由翹板手動開關(guān)結(jié)構(gòu)。兩種微型開關(guān)和翹板開關(guān)是公知的并且不需要進(jìn)一步詳盡地闡述。

通過將功率應(yīng)用到線圈以吸引電樞和極116D（圖14C中所示）來操作繼電器線圈151，以同樣的方式操作圖14A的線圈152，用于換向與圖14C的負(fù)載端子LD的T1-T2連接。

另外，前面所提到的美國申請還公開了用在潮濕環(huán)境（例如在浴室或類似的位置）中的非換向DPDT混合開關(guān)和繼電器，用于將交流電火線L和交流電零線N連接到電力線或從電力線斷開。

即使圖2A和至圖12中所示的自鎖端子和容座不具體顯示用于引入DPDT或換向DPDT混合開關(guān)或混合開關(guān)和繼電器的端子，但是容座和/或自鎖接線端子可被引入到本發(fā)明的智能支撐盒中，而且，任何尺寸的該混合開關(guān)或混合開關(guān)-繼電器和/或機(jī)械開關(guān)和/或插座（具有或不具有傳感器40）和/或繼電器可被容納，無論是單極、雙極還是多極。

圖14C中所示的DPDT換向混合開關(guān)-繼電器被包裝或包封到封閉件141中，其具有用于接合柱塞103的保持鍵100，包括所示的移動器端子T1和T2、負(fù)載端子LD和指示器光纖接入口160以用于引入到本發(fā)明的智能支撐盒中。

清楚和明顯的是，換向機(jī)械開關(guān)（已知為四路開關(guān)）可被構(gòu)造在相同的封閉件141中，其具有類似的推動以換向鍵或翹板鍵或任何其它實際的已知的鍵，并且被引入到本發(fā)明的智能支撐盒中以用于手動換向T1和T2移動器連接的極性。

同樣清楚和明顯的是，非換向DPDT混合開關(guān)-繼電器可被構(gòu)造并被引入到本發(fā)明的智能支撐盒中，以前面所描述的相同的方式適于包括SPST混合開關(guān)的所有其它接線裝置。

圖14D顯示作為一種類型的開關(guān)的構(gòu)造用于引入到智能支撐盒中的公知的微型開關(guān)，用于手動操作負(fù)載的，不具有遠(yuǎn)程操作條件，簡單的手動接通-斷開開關(guān)。所示的觸頭112為用于向極114提供停止運動的啞觸頭（dummy contact）。

然而，鍵100提供用于開關(guān)的保持，從而微型開關(guān)可通過雙推動動作而接通和斷開。

圖14E的混合開關(guān)公開在前面所引用的美國申請14/143,133中。圖14E的混合開關(guān)不使用繼電器極或接觸器。圖14E顯示通過成對的觸頭的基本的SPST動作，固定觸頭111通過本體134附接至負(fù)載腳1LD。運動觸頭112為開關(guān)極114的觸頭，其經(jīng)由腳1L連接到交流電火線。

所示的極114通過電樞143操作，電樞143由線圈151的磁拉動致動。在短的時間（例如，10毫秒至30毫秒）內(nèi)供給到線圈的功率足以接合觸頭111和觸頭112并且通過保持裝置150將極保持。保持裝置150將極保持到混合開關(guān)組件的基座或本體134。將短的功率脈沖重新應(yīng)用到線圈151將重新吸引電樞143和釋放極114的保持狀態(tài)，并且將兩個觸頭111和觸頭112斷開連接，由此，換向或開關(guān)混合開關(guān)狀態(tài)，或斷開通過腳1L供給到負(fù)載腳1LD的功率供應(yīng)。

混合開關(guān)使用非保持鍵100A，該非保持鍵100A用來將電樞143推動到保持或釋放，這獨立于通過做相同動作的磁性拉動來驅(qū)動電樞143的線圈動作。這給電氣系統(tǒng)引入了很多的優(yōu)點。

混合開關(guān)消耗的連續(xù)的繼電器功率不超過幾毫秒，其不產(chǎn)熱，其提供低成本的解決方案以制造混合開關(guān)并且不增加任何在將混合開關(guān)裝配和安裝到現(xiàn)有技術(shù)的電氣盒中的成本，并且其提供了在以下場所中的電氣的自動化的最簡單的安裝：工廠、醫(yī)院、住宅、商業(yè)、公共建筑物和很多其它具有用于照明和給其它機(jī)器和設(shè)備供電的電氣系統(tǒng)的建筑物中。

圖15示出和顯示利用本發(fā)明將電氣系統(tǒng)互連用于整個住宅（包括兩個臥室、客廳、餐廳、廚房、浴室和入口/走廊空間）是多么簡單。

這是大約100至120平米（900~1200 ft）的通常尺寸的公寓。該尺寸的公寓通常使用總的14至16個燈開關(guān)和大約25至30個插座。

圖15所示的系統(tǒng)包括30個插座S和16個混合開關(guān)H，安裝到19個智能支撐盒2H、2S、1H+S、3H和3S。所示的POF 99被估計長度小于100米（300ft）并且所示的級聯(lián)絞線對（cascading twisted pair）被估計小于50m或150ft。

在級聯(lián)的絞線對線路中連接的自動化控制和匯報裝置包括四個指令轉(zhuǎn)換器和功率消耗接收器93、用于遠(yuǎn)程操作的兩個鍵盤96、一個觸摸板96A和單獨的繼電器站/可調(diào)節(jié)IR中繼器97，用于操作交流電設(shè)備、燈、空調(diào)、熱水器和住宅中的任何其它遠(yuǎn)程控制的電氣裝置和設(shè)備。

圖15中所示的電氣接線連接為現(xiàn)有技術(shù)的用于電氣系統(tǒng)所需和/或應(yīng)用至現(xiàn)有技術(shù)的連接的一部分。特別是，那些被引入的用于住宅的自動化裝置。而且，用于圖15的所示系統(tǒng)的電線L、N和G的連接點的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)更少，它們是今天的新住宅中的連接的一部分，甚至用于不利用任何種類的遠(yuǎn)程操作或自動化的系統(tǒng)。

從所有上述中應(yīng)當(dāng)明顯的是，本發(fā)明的智能支撐盒為在電氣接線領(lǐng)域中開創(chuàng)新紀(jì)元的創(chuàng)新。連同混合開關(guān)和插座的智能支撐盒、所有的自動化的和匯報/識別關(guān)于通過每個插座和開關(guān)的功率消耗的完整詳情。新的系統(tǒng)提供了用于智能電網(wǎng)的新視域，該智能電網(wǎng)等待對當(dāng)今的在愛迪生時代所創(chuàng)建的電氣系統(tǒng)的重新討論。

當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，前述的公開僅僅涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并且出于公開的目的，其意在覆蓋本文中本發(fā)明的實施例的所有變型和改造，該改造不構(gòu)成背離本發(fā)明的范圍。