BR202013005868U2

BR202013005868U2 - MULTI-FUNCTION MANAGEMENT MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER

Info

Publication number: BR202013005868U2
Application number: BR202013005868U
Authority: BR
Inventors: Isaac Jeronimo Moreira
Original assignee: Isaac Jeronimo Moreira
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2015-02-03

Abstract

INTERRUPTOR E DIMMER MICROCONTROLADO MULTIFUNCIONAL ACIONADO POR GESTOS. Patente de Modelo de Utilidade refere-se a um dispositivo eletrônico capaz de funcionar como dimmer, interruptor comum e timer o desligamento da iluminação do ambiente através do acionamento por gestos feitos sobre sensores de toque capacitivo. O referido invento é composto por um espelho frontal 1, parafusos 2, uma carcaça 3 e molas 4. Dito espelho frontal é composto por uma placa de vidro 6 com pintura apropriada 11, áreas não pintadas 7, guia de luz 14 e moldura de montagem 12. A carcaça 23 comporta a placa de circuitos 17 e as ranhuras 16 que, juntamente com os clips de fixação 13, as molas 4 e os parafusos 2 compõem o sistema de instalação do dispositivo à parede. O reconhcimento dos gestos pelo dispositivo é feito pelo firmware presente na memória de programa da MCU 34. Os gestos reconhecidos são toque (31) de duração breve sobre o sensor de toque capacitivo que acende ou apagua a lâmpada associada a tals ensor; um toque (31) de duração longa sobre o sensor aciona a função timer do dispositivo que, após determinado tempo, apaga todas as lãmpadas conectadas ao dispositivo; a translação horizontal 32 sobre a área do sensor ajusta a luminosidade da carga à tal sensor, acionando a função dimmer da luminosidade da esquerda para a direita num aumento da luminosidade de lâmpada proporcional à distância translada, assim como o tal gesto feito em sentido contrário resulta na diminuição da luminosidade da lâmpada de acordo com a distância trasladada; e um tqoue de mão inteira sobre o dispositivo resulta no acendimento da lâmpada principal conectada ao dispositivo se todas estiveram apagadas, ou o desligamento de todas as lâmpadas acesas.MULTI-FUNCTION MANAGEMENT MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER. Utility Model Patent refers to an electronic device capable of functioning as a dimmer, common switch and timer to turn off ambient lighting by activating gestures made on capacitive touch sensors. Said invention is composed of a front mirror 1, screws 2, a housing 3 and springs 4. Said front mirror is composed of a glass plate 6 with appropriate paint 11, unpainted areas 7, light guide 14 and mounting frame 12. The housing 23 comprises the circuit board 17 and the slots 16 which, together with the securing clips 13, the springs 4 and the screws 2 make up the wall mounting device. Recognition of gestures by the device is made by the firmware present in the program memory of the MCU 34. Recognized gestures are short-duration touch (31) on the capacitive touch sensor that illuminates or turns off the lamp associated with the ensor tals; a long touch (31) on the sensor activates the device timer function which, after a certain time, turns off all lamps connected to the device; horizontal translation 32 over the sensor area adjusts the brightness of the load to that sensor by activating the left-to-right brightness dimmer function to increase the lamp brightness proportional to the distance traveled, as well as the opposite gesture results. reducing the brightness of the lamp according to the distance traveled; and a full-hand touch on the device results in the main lamp connected to the device turning on if all are off, or turning off all lit lamps.

Description

“INTERRUPTOR E DIMMER MICROCONTROLADO MULTIFUNCIONAL ACIONADO POR GESTOS” A presente patente de modelo de utilidade tem por objetivo um modelo para um interruptor elétrico com interface de toque capacitivo e capacidade para o reconhecimento de gestos visando o acionamento de cargas resistivas e/ou indutivas e o ajuste da potência transferida a cargas resistivas, permitindo ligar ou desligar lâmpadas de qualquer tipo, acionar campainhas e ajustar a luminosidade de lâmpadas de incandescência em geral.“MULTI-FUNCTION MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER” This utility model patent is intended for a model for an electrical switch with capacitive touch interface and gesture recognition capability for activating resistive and / or inductive loads and the Adjusting the power transferred to resistive loads, allowing to turn on or off lamps of any kind, ring bells and adjust the brightness of incandescent lamps in general.

Os interruptores usuais consistem em uma alavanca que, mecanicamente acionadas pela força do usuário, une dois contatos metálicos que permanecem em contato, fechando o circuito elétrico que aciona a lâmpada, ate que o usuário volte a exercer uma força sobre o outro lado de tal alavanca, abrindo o circuito elétrico e apagando a lâmpada. O ajuste de luminosidade dos sistemas de iluminação atuais consiste, basicamente, de dimmers analógicos que, através do giro de um potenciômetro, permitem variar a quantidade de potência transferida da rede elétrica à lâmpada. Ambas as funcionalidades, dimmer e interruptor, pertencem a dispositivos distintos.The usual switches consist of a lever which, mechanically actuated by the force of the user, joins two metal contacts that remain in contact, closing the electrical circuit that drives the lamp, until the user exerts a force on the other side of such lever. opening the electrical circuit and turning off the lamp. The brightness adjustment of current lighting systems basically consists of analog dimmers which, by turning a potentiometer, allow you to vary the amount of power transferred from the mains to the lamp. Both dimmer and switch features belong to different devices.

Percebe-se que o estado atual da técnica encerra em si alguns inconvenientes inerentes ao design do sistema utilizado, como a presença de espaço vazio entre o botão e o espelho do interruptor que causam acumulo de sujeira e bactérias, choques elétricos se molhados (em uma limpeza utilizando-se algum líquido condutor, por exemplo) ou através do toque da mão molhada de um usuário, tomando sua utilização em banheiros, lavatórios e lugares com risco de respingos e humidade perigosa. Tais espaços vazios na junção do botão com o espelho podem, também, proporcionar o contato do arco elétrico causado pelo encontro ou o afastamento dos contatos elétricos presentes no mecanismo interno com gases inflamáveis presentes no ambiente decorrentes de vazamento. O presente pedido dc patente tem por objetivo a proposta de um dispositivo especialmente projetado para oferecer simplicidade de design, praticidade de instalação, segurança e higiene de utilização e manutenção aos interruptores e dimmers.It is noted that the current state of the art carries with it some drawbacks inherent in the design of the system used, such as the presence of an empty space between the button and the switch mirror that causes accumulation of dirt and bacteria, electric shocks if wet (in a cleaning using a conductive liquid, for example) or by touching a user's wet hand, taking it to use in bathrooms, washbasins, and places with a risk of splashing and dangerous humidity. Such voids at the junction of the knob with the mirror may also provide the contact of the electric arc caused by the contact or separation of the electrical contacts present in the internal mechanism with flammable gases present in the environment due to leakage. The present patent application aims at the proposal of a device specially designed to offer simplicity of design, practicality of installation, safety and hygiene of use and maintenance to switches and dimmers.

Esta proposta tem como meta a solução dos problemas relacionados à higiene e segurança eliminando os espaços vazios e a presença de peças mecânicas móveis expostas, substituindo-as por um dispositivo cujo espelho frontal é feito de vidro com tratamento antibacteriano em sua superfície externa, com linhas iluminadas por LED demarcando áreas visuais para os sensores de toque capacitivo. O dispositivo apresenta uma MCU (microcontrolador) para realizar o tratamento das informações provenientes dos sensores de toque capacitivo e firmware dedicado capaz de detectar e reconhecer gestos específicos feitos sobre os sensores e controlar as funções de gerenciamento das cargas.This proposal aims to solve the problems related to hygiene and safety by eliminating voids and the presence of exposed moving mechanical parts, replacing them with a device whose front mirror is made of glass with antibacterial treatment on its outer surface, with lines LED lights marking visual areas for capacitive touch sensors. The device features an MCU (microcontroller) for handling information from capacitive touch sensors and dedicated firmware capable of detecting and recognizing specific gestures made on the sensors and controlling load management functions.

Apresenta dispositivos eletrônicos de estado sólido e dispositivos mecânicos isolados hermeticamente do ambiente para o acionamento das cargas; isolamento físico proporcionado por opto-acopladores e um transformador de isolamento entre a área de baixa e alta tensão do circuito interno do dispositivo, proporcionando, assim, segurança contra o vazamento de gases inflamáveis e contra choques elétricos para o usuário.Features solid-state electronic devices and mechanical devices hermetically isolated from the environment for load activation; physical isolation provided by opto-couplers and an isolation transformer between the low and high voltage area of the device's internal circuit, thus providing safety against leaking flammable gases and electric shocks to the user.

Possui sistema de instalação que permite ao usuário o ajuste de seu posicionamento em relação à caixa embutida 4x2 padrão e a superfície da parede onde será instalado, possibilitando que o espelho frontal do dispositivo acomode-sc rente à parede, proporcionando um destaque ao acabamento e ao perfil do espelho frontal sem a necessidade da utilização de parafusos para a afixação do mesmo à carcaça interna. Tal sistema de instalação permite, ainda, que o dispositivo possa receber novos espelhos sem a necessidade da troca de todo o dispositivo, favorecendo a economia e a combinação de modelos com a mudança do ambiente onde sc encontra instalado.It has an installation system that allows the user to adjust its positioning in relation to the standard 4x2 flush-mounted box and the wall surface where it will be installed, allowing the front mirror of the device to be flush with the wall, highlighting the finish and the profile of the front mirror without the need for screws to affix it to the inner casing. Such an installation system also allows the device to be able to receive new mirrors without having to change the entire device, favoring the economy and the combination of models with the changing environment where it is installed.

As figuras inclusas ilustram a disposição e as funcionalidades do interruptor e dimmer microcontrolado multifuncional acionado por gestos, objeto do presente pedido de patente, nos quais: A FIGURA 1 mostra-o em perspectiva explodida juntamente com a caixa de tomada 4x2 padrão; A FIGURA 2 mostra uma visão frontal em perspectiva de dois pontos de seu espelho; A FIGURA 3 mostra a parte traseira do espelho frontal em perspectiva e seu aspecto visto de frente em projeção paralela e raio X; A FIGURA 4 mostra as etapas da montagem da carcaça do dispositivo na caixa 4X2 em perspectiva explodida; A FIGURA 5 mostra as etapas da montagem, em projeção paralela, do espelho frontal na carcaça do dispositivo já montado na caixa 4X2; A FIGURA 6 mostra, em detalhes, o sistema de encaixe, em projeção paralela, do espelho frontal na carcaça do dispositivo; A FIGURA 7 mostra a vista de perfil em projeção paralela do dispositivo completamente montado; A FIGURA 8 mostra a vista de perfil em perspectiva de dois pontos do dispositivo completamente montado; A FIGURA 9 mostra um gesto reconhecível pelo firmware; A FIGURA 10 mostra outro gesto reconhecível pelo firmware; A FIGURA 11 mostra, ainda, um gesto reconhecível pelo firmware; A FIGURA 1 2 mostra o diagrama de blocos do sistema.The enclosed figures illustrate the arrangement and functionalities of the gesture-driven multifunctional microcontrolled dimmer switch and dimmer, object of the present patent application, in which: FIGURE 1 shows it in exploded perspective along with the standard 4x2 socket box; FIGURE 2 shows a two-point perspective front view of your mirror; FIGURE 3 shows the rear of the front perspective mirror and its aspect viewed from the front in parallel projection and x-ray; FIGURE 4 shows the steps of mounting the device housing in the exploded perspective 4X2 housing; FIGURE 5 shows the steps of mounting, in parallel projection, the front mirror on the housing of the device already mounted on the 4X2 housing; FIGURE 6 shows in detail the parallel projection locking system of the front mirror in the device housing; FIGURE 7 shows the parallel projection profile view of the fully assembled device; FIGURE 8 shows the two-point perspective view of the fully assembled device; FIGURE 9 shows a gesture recognizable by the firmware; FIGURE 10 shows another gesture recognizable by the firmware; FIGURE 11 further shows a gesture recognizable by the firmware; FIGURE 12 shows the system block diagram.

De acordo com as ilustrações apresentadas, o interruptor e dimmer microcontrolado multifuncional acionado por gestos consiste de um espelho frontal 1, parafusos 2 e molas 4 para a fixação da carcaça 3 na caixa 4x2 padrão 5. O espelho frontal 1 consiste de uma placa de vidro 6 pintado com tinta apropriada 11 em sua face traseira para demarcar a área 8, 9 e 10 dos sensores de toque capacitivo; ditas áreas 8, 9 e 10 são rodeadas por uma porção não pintada 7 por onde a luz indicativa brilha fornecida pelo guia de luz 14. A face traseira do espelho frontal 1 consiste de uma pintura apropriada 11, uma moldura de montagem 12 colada à placa de vidro 6 e um guia de luz 14 que difunde a luz proveniente de LEDs presentes na placa de circuitos 17 pelas áreas sem pintura 7. A pintura apropriada 11 possui, aderida a ela, na face externa, uma folha fina de metal recortada em padrões específicos para implementar os sensores de toque capacitivo responsáveis pela captura dos gestos feitos pelo usuário sobre as áreas 8, 9 e 10. A moldura de montagem 12 possui clips de fixação 13 que prendem toda a estrutura do espelho frontal 1 à carcaça 3. A carcaça 3 monta-se à caixa 4x2 padrão 20 através da inserção dos parafusos 15 nas aberturas da carcaça 3 e através das molas de ajuste 18 nos buracos 19. A carcaça 23 deve ficar no plano da superfície externa da parede 22 apertando-se os parafusos 15. A carcaça 23 mantem-se afastada da caixa 4x2 padrão 24 por intermédio da força de tensão exercida pelas molas de ajuste 18. Com a carcaça 23 em sua devida posição, deve-se encaixar o espelho frontal 21 com mostrado pela FIGURA 5. O resultado deve ser o espelho frontal rente ao plano da superfície externa da parede 22, como nota-se em 25. O espelho frontal 21 fixa-se à carcaça por intermédio dos clips 26, os quais encaixam nas ranhuras 16 da carcaça 23. As ditas ranhuras 26 podem ser vistas cm detalhe na FIGURA 6. O dispositivo totalmente montado deve apresentar o aspecto mostrado na FIGURA 8. Na FIGURA 7, é possível visualizar a carcaça 27, o conjunto mola de ajuste e parafuso de fixação 28, o espelho frontal 30 com sua moldura de montagem 29.According to the illustrations shown, the gesture-driven multifunctional microcontroller dimmer and switch consists of a front mirror 1, screws 2, and springs 4 for securing housing 3 to the standard 4x2 housing 5. Front mirror 1 consists of a glass plate 6 painted with suitable paint 11 on its rear face to demarcate area 8, 9 and 10 of capacitive touch sensors; said areas 8, 9 and 10 are surrounded by an unpainted portion 7 where the indicator light shines provided by the light guide 14. The rear face of the front mirror 1 consists of a suitable paint 11, a mounting frame 12 glued to the plate. 6 and a light guide 14 which diffuses light from LEDs on the circuit board 17 through the unpainted areas 7. The appropriate paint 11 has a thin sheet of metal clipped to the outside specific to implementing capacitive touch sensors responsible for capturing user gestures over areas 8, 9, and 10. Mounting frame 12 has securing clips 13 that secure the entire front mirror frame 1 to frame 3. The frame 3 mounts to the standard 4x2 housing 20 by inserting the screws 15 into the openings in the housing 3 and through the adjusting springs 18 in the holes 19. The housing 23 should lie flat with the outer surface of the wall 22 screws 15. housing 23 is kept away from standard 4x2 housing 24 by the tensioning force exerted by the adjusting springs 18. With housing 23 in position, the front mirror 21 must be fitted with shown in FIGURE 5. The result should be the front mirror flush with the plane of the outer surface of the wall 22, as noted at 25. The front mirror 21 attaches to the housing by means of clips 26 which snap into slots 16. said slots 26 can be seen in detail in FIGURE 6. The fully assembled device should look as shown in FIGURE 8. In FIGURE 7, it is possible to see housing 27, adjusting spring assembly and set screw 28, the front mirror 30 with its mounting frame 29.

Ao ser instalado, uma das lâmpadas associadas a tal dispositivo deve ser nomeada como a principal. Tal nomeação ocorre através da conexão de tal lâmpada nos terminais reservados a tal propósito indicados por uma sinalização na carcaça 27.When installed, one of the lamps associated with such a device should be named as the main. Such naming occurs by connecting such a lamp to the terminals reserved for that purpose indicated by a signaling on the housing 27.

Um toque breve 31 sobre uma das áreas 8, 9 ou 10 é interpretado pelo sistema como o comando para ligar (se apagada) ou desligar (se ligada) a lâmpada a qual tal sensor está associada. Um toque prolongado 31 aciona a função TIMER: o LED 44 é piscado algumas vezes para indicar ao usuário que tal função está ligada e todas as lâmpadas conectadas ao dispositivo são desligadas depois de um tempo determinado. A translação 32 ao longo das áreas 8, 9 ou 10 é interpretada pelo sistema como o comando para regular a potência transferida à lâmpada associada a tal sensor, funcionando, assim, como um dimmer. Quando a translação é de sentido da esquerda para a direita, a luminosidade da lâmpada associada a tal sensor deve ter sua luminosidade aumentada proporcionalmente à distância transladada; se a translação é de sentido da direita para a esquerda, a lâmpada associada a tal sensor deve ter sua luminosidade diminuída proporcionalmente á distancia transladada.A brief tap 31 on one of areas 8, 9 or 10 is interpreted by the system as the command to turn on (if off) or turn off (if turned on) the lamp to which such a sensor is associated. A long press 31 triggers the TIMER function: LED 44 flashes a few times to indicate to the user that such a function is on and all lamps connected to the device are turned off after a specified time. The translation 32 along areas 8, 9 or 10 is interpreted by the system as the command to regulate the power transferred to the lamp associated with such a sensor, thus functioning as a dimmer. When the translation is from left to right, the brightness of the lamp associated with such a sensor shall have its brightness increased in proportion to the translated distance; if the translation is from right to left, the lamp associated with such a sensor must have its brightness decreased proportionally to the translated distance.

Um toque breve com a mão inteira 33 sobre o espelho externo 30 é interpretado pelo sistema como o comando para desligar todas as lâmpadas ligadas ao dispositivo, se ao menos uma delas está acesa; ou acender a lâmpada principal, se todas as lâmpadas ligadas ao dispositivo estiverem desligadas. O sistema do dispositivo está representado pelo diagrama de blocos da FIGURA 12. Nele, pode-se notar a presença da MCU 34, que possui uma CPU 35, memória 36 e Interface de Toque Capacitivo 37. A memória 36 possui o Firmware capaz de comandar a CPU 35 para reconhecer os gestos 40 feitos sobre o vidro 39, detectados pelos sensores 37 e decodificados pela Interface de Toque Capacitivo. O firmware também é responsável pelo controle das cargas 42, comandando a CPU 35 para que receba informações a respeitos do ângulo de fase da rede elétrica 47 através de um sinal de feedback 45 gerado pela Interface de Controle de Cargas 41. Dita Unidade de Controle de Cargas 41 é responsável pelo tratamento dos sinais de saída 46 gerados pela MCU 34 e realizar o acionamento das cargas 42.A brief, full-hand touch 33 on the external mirror 30 is interpreted by the system as the command to turn off all lamps connected to the device if at least one of them is on; or turn on the main lamp if all lamps connected to the device are off. The device system is represented by the block diagram of FIGURE 12. In it, one can notice the presence of MCU 34, which has a CPU 35, memory 36 and Capacitive Touch Interface 37. Memory 36 has Firmware capable of commanding CPU 35 to recognize gestures 40 made on glass 39, detected by sensors 37 and decoded by the Capacitive Touch Interface. The firmware is also responsible for controlling the loads 42, commanding the CPU 35 to receive information regarding the phase angle of the mains 47 via a feedback signal 45 generated by the Load Control Interface 41. Said Control Unit Loads 41 is responsible for handling the output signals 46 generated by the MCU 34 and performing the loading of the loads 42.

Outra função do firmware é controlar o LED 44, que serve como dispositivo de saída indicativa para o usuário. O sistema possui, ainda, uma fonte 43 que gera tensões de alimentação Vcc 49 e GND 50. Pela dita fonte 43 e pela Interface de Controle de Cargas passa o isolamento físico 48, que isola o sistema elétrico interno do dispositivo da rede elétrica 47. Entre o usuário e o sistema elétrico interno do dispositivo, tem-se a presença do vidro 39 como elemento isolante.Another function of the firmware is to control LED 44, which serves as an indicative output device for the user. The system also has a source 43 that generates supply voltages Vcc 49 and GND 50. Said source 43 and the Load Control Interface passes the physical isolation 48, which isolates the internal electrical system from the device 47. Between the user and the internal electrical system of the device, there is the presence of glass 39 as an insulating element.

Logicamente, tal dispositivo poderá combinar outras funcionalidades como tomada ou conector elétrico de outra natureza; variação no número de sensores de toque capacitivo; e variação na forma das áreas sem pintura 7 que demarcam os sensores de toque capacitivo. Tais variações visam atender requisitos de design e aplicação do dispositivo.Of course, such a device may combine other features such as a power outlet or other electrical connector; variation in the number of capacitive touch sensors; and variation in the shape of unpainted areas 7 that demarcate capacitive touch sensors. Such variations aim to meet device design and application requirements.

Claims

(1) 'MULTI-FUNCTION MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROLLER AND DIMMER' is comprised of a mounting system consisting of screws (2), housing (3), springs (4), frame (12), securing clips (13) and slots (16) FEATURED for allowing the device to be mounted to the wall so that its front mirror (1) remains flush with it by adjusting the screws (2) and snapping the front mirror (1) into the inner housing (3).

2) “MULTI-FUNCTION MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER” holds an MCU (34) CHARACTERIZED for its firmware dedicated to gesture recognition and load control based on recognized gestures.

3) “MULTI-FUNCTION MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER” according to claim 2, characterized by brief touch recognition (31) to turn the load on or off, or extended to trigger the timer function; horizontal translation (32) of the finger by the sensor to adjust the brightness of the lamp; and the full-hand touch (33) to turn the main load on or off all charges connected to the device.

4) ‘‘ MANIFIED MULTI-FUNCTION MANUAL MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER ”according to claim 3, characterized in that it has dimmer functions which adjust the brightness emitted by the load; simple switch that turns the load on or off; and timer, which erases all loads connected to the device after a predetermined time in the firmware, triggered by the gestures already described in the aforementioned claim.

5) 'TNTERRU PTOR AND MULTI-FUNCTIONAL MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL DIMMER ”, CHARACTERIZED for having the generic circuit topology documented by FIGURE 12, consisting of a CPU (35) MCU (34), memory (36) and capacitive touch interface (37); capacitive touch sensors (38); isolated source (43); load control interface (41), LED (44) (or a set thereof).

6) “MULTI-FUNCTION MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER”, CHARACTERIZED for having a variable number of capacitive touch sensors (38) according to switch design and functionality requirements.

7) “MULTI-FUNCTIONAL MANIFIED DRIVE SWITCH AND DIMMER” according to claim 6, characterized by having a variable number of capacitive touch sensors (38) enclosed by illuminated areas (7) which may take on a variable aesthetic appearance and shape. according to model design requirements.

8) “MANIFIED MULTI-FUNCTION MANAGEMENT MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER”, characterized by being able to integrate a variable number of diverse electrical connectors, such as USB, HDMI, AV connector, among others, according to the model specifications and aesthetics.

9) “MULTI-FUNCTIONAL MANAGEMENT-DRIVEN MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER”, CHARACTERIZED by having a glass front mirror (1) with antibacterial treatment on its external surface.

10) “MANIFIED MULTI-FUNCTION MANAGEMENT MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER”, CHARACTERIZED by allowing the inclusion of a circuit capable of data communication between devices of the same nature.

11 / MUL MULTI-FUNCTION MANAGEMENT MICROCONTROL SWITCH AND DIMMER ”, characterized by being able to function as a buzzer using gesture (31) as the trigger source so that as long as the user's finger is detected, the buzzer is triggered; The moment the user's finger is removed from the sensor surface, the bell is turned off.