CN101243375A - 改进的感测插座组合件 - Google Patents

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CN101243375A CNA2006800304585A CN200680030458A CN101243375A CN 101243375 A CN101243375 A CN 101243375A CN A2006800304585 A CNA2006800304585 A CN A2006800304585A CN 200680030458 A CN200680030458 A CN 200680030458A CN 101243375 A CN101243375 A CN 101243375A
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Abstract

一种用于控制对主机和外围设备的套件的供电的配电装置，该装置包括主电插口和至少一个从电插口，其均可连接到共用电源。该装置包括：采样装置，被适配为对从所述主电插口汲取的功率进行采样；以及控制器，被适配为计算多个采样的功率等级的不断更新的平均值，而且可操作以响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率相对于自动计算得到的开关阈值的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。

Description

改进的感测插座组合件
技术领域
本发明涉及插座组合件以及它们在对主机和外围设备的套件供电中的应用。
背景技术
有许多电子“主”设备(例如，计算机、视听以及音频设备)能够连接到一个或多个诸如打印机、扫描仪、监视器或hi-fi分离器(separate)的“外围”设备并与其结合使用。虽然每个外围设备仅仅与主设备结合使用，但是通常每个外围设备需要自己连接到电源。
虽然“拖尾导线(trailing lead)”插座排组合件为如何为主、外围设备套件提供足够数量的电源插口的问题提供了解决方案，但是它们不能应对来自这样的套件的进一步的问题。即，因为通常将每个外围设备独立地连接到插座排的插口，所以需要单独地将每个这样的设备关闭或与电源干线隔离。在多个不同的外围设备连接的主设备的情况下，该主设备的用户可能并不记得和/或希望花费力气将全部外围设备与主设备同时关闭。这可能导致在主设备未使用期间剩下外围设备在工作、或者至少被连接到电源干线。这样的期间内外围设备的电力消耗可能导致用户不必要的支出。另外，浪费能源最终将因需要额外的矿物燃料消耗等而对环境造成负面影响。
均在Peter Robertson名义下的已授权专利GB2398441和共同待决申请GB2386004中描述的插座组合件已经处理了控制到主机和外围设备套件的电力的问题。利用这些组合件，通过监视通过插座组合件的主电插口汲取的电力，可以在感测到主设备的工作状态的改变时将外围设备断电(即关闭)，从而允许在主设备被关闭或置于待机状态时关闭整个设备套件。
虽然这些组合件提供执行外围设备的开关的阈值的自动校准，但是本领域中需要提供更壮健、而且对连接到组合件的主设备的功率消耗特性的改变反应更迅速的自动校准。
主机和外围设备套件的普遍不足在于，例如在计算套件的具体情况下，计算机通常包含不够需要连接的外围设备的数量的接口端口。因此，典型地，将普遍使用多路转接器、多端口集线器、以及延长导线来补充接口端口的缺乏，这均将进一步增加连接设备套件的复杂度。另外，多个转接器、集线器、以及导线也增加了设备套件占据的空间，同时增加了套件环境中所需的拖尾线缆和硬件组件的数量。这对典型用户将是不切实际且耗费巨大的，而且在审美上令人不愉快，特别是在家庭或办公室环境中。此外，拖尾线缆的盛行可能很危险，特别是如果其横穿过地板，因为用户意外绊倒的机会显著增加。
主机和外围设备套件的用户面临的进一步的问题在于，通常不可能直接监视主机和外围设备自身的功率消耗以及功率利用率特性。该问题可能对某些设备(例如计算机和计算机外围设备)的用户特别不利，因为监视功率消耗以便实现下列是很有用的：(i)估计功率消耗的成本；以及(ii)确定是否一个或多个设备因组件故障而开始表现出反常的功率变化。该监视功率消耗的能力可以导致成本节约和/或提供潜在问题的预警，以便避免对设备未来的损害，其可能耗费巨大来维修或者需要购买替换设备。
发明内容
本发明中，我们描述一种改进的配电装置，其具有壮健的开关阈值设置算法而且提供多功能能力，我们发现其解决了某些或全部上述问题。
根据本发明的一个方面，提供一种配电装置，包括：
主电插口以及至少一个从电插口，其均可连接到共用电源；
采样装置，被适配为对从所述主电插口汲取的功率进行采样；以及
控制器，被适配为计算多个采样的功率等级(power level)的不断更新的平均值，而且可操作以响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率相对于开关阈值的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。
根据本发明的另一个方面，提供一种配电方法，包括步骤：
通过共用电源向主电插口以及至少一个从电插口供电；
通过采样装置对从所述主电插口汲取的功率进行采样；
借助控制器计算多个采样的功率等级的不断更新的平均值；以及
响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率相对于开关阈值的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。
附图说明
现在将参照附图作为示例描述本发明的实施例，其中：
图1是本发明的配电装置的示意性表示；
图2是根据本发明的开关算法的流程图；
图3是根据具有如图2的流程图中所示的开关算法的配电装置的与经历两个典型电源开关操作(主机开机/关机循环)的主设备关联的示例功率等级的图形例示；
图4(a)-(c)是本发明的配电装置的可选择配置的透视图；
图5(a)-(c)是配电装置的另一可选择配置的透视图；
图6(a)-(c)是配电装置的另一可选择配置的透视图。
具体实施方式
参照图1，示出根据本发明的特定优选配置的配电装置，其包括包含至少一个主电插口2以及一个或多个从电插口3的插座排1。内部控制器位于由4指明的区域内部，而导线5在控制器与适合用于电源干线插座的类型的插头6之间提供电连接。
应当理解，可以将插座排1适配为向主电插口2和所述至少一个从电插口3提供源自任何合适的电源的电力。合适的电源可以包括电池、发电机、或(最优选地)电源干线。
优选配置中，将主设备(例如个人计算机、电视机等等)插入主电插口2，并从该插口为该设备汲取电力。一旦插座排1接收电力，主电插口2就可用于供电。
利用与控制器通信的采样装置(未示出)对从主电插口2汲取的功率进行采样。
可以通过优选地经由导线5(例如如所示的典型地用于拖尾导线插座排的类型的柔性导线)连接到装置的诸如插头6的任何合适的装置向插座排1供电。当以该方式向装置供电时，借助来自导线5的电连接为每个电插口供电。
优选配置中，控制器是基于微处理器电路，其能够在向主电插口2提供连续电力的同时向至少一个从电插口3提供或中断电力。该微处理器优选地是能够被直接编程而且可操作以执行一个或多个开关算法的类型(例如PIC)。可选择地，在其它配置中，可以利用模拟电路实现控制器。
适合用于本配电装置的控制器在Peter Robertson名义下的已授权专利GB2398441中描述，根据本发明规定的改进而修改。
主设备可以是经历引起可以由控制器检测到的功率消耗的相应改变的工作状态的改变的任何电子设备。同样，主设备包括那些能够产生、或者被适配为产生功率消耗等级的改变，作为例如“开机”、“关机”、以及进入或退出待机状态的结果。
其中，当主设备“关机”时，假定该设备不再从主电插口2汲取电力，或者以可以忽略的低水平汲取电力。反之，当主设备处于“待机”状态时，该设备以降低的水平消耗功率，而且本质上在睡眠状态下，等待来自用户的指令以便醒来并执行期望的任务(例如处于待机状态下的电视机或计算机)。“开机”状态则是指主设备以处于、或接近于其最高或正常功率消耗的功率等级(因而显著高于“关机”和“待机”状态二者的功率等级)运行或工作。
典型地，主设备的待机状态的功率等级是几瓦(W)的量级，但是其依赖于具体主设备的功率消耗特性而变化，而可能达到几十瓦。
主设备将典型地与一个或多个外围设备关联，例如在包括打印机、扫描仪、调制解调器等等的计算套件中。这里使用的术语“外围设备”包括与主设备结合工作(例如通过向主设备发送或从其接收信号和/或数据)以执行功能的电子设备。然而应当理解，某些外围设备也可以与主设备关联，但是不需要与主设备通信，例如构成计算套件的一部分的台灯或碎纸机。该情况下，将同样期望在不使用计算套件时关闭这些设备。
主设备的工作状态理想地与截然不同的功率消耗等级对应，所述等级因而是该特定主设备的功率需求的特性。主设备的工作状态的任何改变产生功率消耗等级的相应的改变。
优选配置中，将采样装置适配为周期性地对由连接的主设备从主电插口2汲取的功率进行采样。采样装置以与前述的授权GB专利中所述的感测装置很大程度上相同的方式工作，但是根据本发明作了修改，而且优选地测量由主设备通过主电插口2汲取的电流流过负载(已知电阻的)形成的结果电压。
应当理解，根据本发明的装置可以使用对从主电插口2汲取的功率进行采样的任何合适的方法，包括但不限于感应和热技术。
采样装置优选地以大约0.1秒到大约1秒之间的采样间隔，而且最优选地以大约0.5秒的采样间隔，对从主电插口2汲取的瞬时功率进行采样。这样，有可能基本实时地跟踪主设备的功率消耗的改变。然而应当理解，依赖于具体应用以及期望的功率监视模式，可以将采样间隔设置为任何合适的时间间隔。
优选配置中，控制器被适配为接收来自采样装置的多个采样的功率等级，并计算采样的功率等级的不断更新的平均值。这样，可以在具体设备套件的工作期间计算主设备的功率消耗等级的壮健的指示。优选地将不断更新的平均值计算为由采样装置采样的8个最近采样的功率等级的滚动平均值。
然而，应当理解，滚动平均值的计算中可以使用任何数量的采样的功率等级，只要该数大于或等于2，而且获得采样的期间持续不足以长到使得平均值的变化被掩盖而无法被检测到。
根据本发明，控制器监视不断更新的平均值，以便确定是否发生主设备的工作状态的改变，诸如开机或关机等等。如果控制器确定主设备已经经历工作状态的改变，则其将动作以将所述至少一个从电插口从共用电源隔离、或者连接(如果尚未连接)到后者。结果，将根据主设备的工作状态改变将连接到一个或多个从电插口3的任何外围设备开机或关机。这样，如果例如主设备被关闭，则每个外围设备将被相应地自动关闭。
优选配置中，利用在向插座排1供电时由控制器执行的至少一个预先编程的算法控制本装置的运作。优选地，在制作配电装置期间将该算法加载(或编程)到控制器内的非易失性存储设备(例如ROM芯片)中。
参照图2，其中示出根据本发明的特定优选的开关算法的流程图。该流程图示出开关算法中的优选步骤，从配电装置被首次连接到电源干线开始(即“加电”-步骤100)。优选步骤102至110与装置的“初始化阶段”对应，其在每次向装置首次供电时发生。优选步骤112至150与装置的“工作阶段”对应，其在初始化阶段之后，而且控制在主机和外围设备套件的正常使用期间装置的运作。
根据优选配置，当首次向装置供电时(步骤100)，执行图2的算法的控制器将多个初始功率值(下面描述)设置为缺省规定值PDefault(由步骤102表示)。优选地，缺省规定值PDefault在大约1W到大约30W的范围内，而且最优选地是大约25W。然而，应当理解，也可以使用任何相对较小的正值。
控制器接着在首次供电的时刻之后等待预设时间间隔(步骤104-106)，以允许高涌入电流以及初始功率尖峰在装置中消散。优选地，所述预设时间间隔近似地在大约1秒到大约10秒的范围内，但是最优选地是大约5秒。
优选配置中，在预设时间间隔期间，采样装置周期性地对从主电插口2汲取的瞬时功率Pinst进行采样，以提供多个采样的功率等级(步骤108)。每个采样的功率等级提供在测量时由连接到插口2的主设备消耗的瞬时功率Pinst的测量。利用这些采样的功率等级来计算在预设时间间隔期间由主设备消耗的滚动平均功率Pav(步骤110)，用计算得到的平均值代替初始值被设置为PDefault的Pav。
作为示例，图3中示出典型主设备的工作中涉及的功率等级的变化，其中可以看出主设备经历两个连续的开机/关机循环(这里称为“主机开机/关机循环”)，其对应于从关机状态到开机状态并接着到待机状态的变迁(主机开机/关机循环1)，其接着以稍长的持续时间重复(主机开机/关机循环2)。
在平均功率Pav的初始计算(步骤110)之后，控制器优选地进入算法的工作阶段(步骤112至150)，同时采样装置继续对主设备从主电插口2消耗的瞬时功率Pinst进行采样(步骤112)。在获得每个样本之后，控制器利用条件逻辑确定采样的功率等级Pinst是否大于当前计算得到的平均功率Pav(步骤114)。如果发现这为真，则控制器接着调用边沿检测例程(步骤116)，其尝试识别主机开机/关机循环的第一上升沿(见图3)。优选地，如果采样的功率Pinst与平均功率Pav的值之间的差大于大约8W，而且至少3个邻接的样本(由采样装置获得的)均指示由主设备汲取的功率的连续上升，则控制器确定其已识别第一上升沿(即有效的‘On’条件-步骤116)。
倘若控制器在识别第一上升沿之后确定主设备已经经历工作状态的改变，则其将接着优选地将优选地在存储器中保持的内部标志位设置为与‘On’对应的状态(步骤118)。
返回图2的步骤114，如果瞬时功率等级Pinst小于平均功率Pav，则控制器尝试确定主设备是否已经经历与主设备进入待机状态或关机对应的工作状态的改变，如图3中主机开机/关机循环1的后面部分所示。控制器再次调用边沿检测例程，以便识别是否检测到主机开机/关机循环的第一下降沿。为了识别第一下降沿(即与有效的‘Off’条件对应-步骤120)，控制器优选地需要确定是否采样的功率Pinst与平均功率Pav的绝对差大于大约8W，以及是否至少3个邻接的样本(由采样装置获得的)均指示由主设备汲取的功率的连续下降。
倘若控制器在识别第一下降沿之后确定主设备已经经历工作状态的改变，则其将接着优选地将优选地在存储器中保持的内部标志位设置为与‘Off’对应的状态(步骤122)。
因此，应当理解，仅在第一个完整的主机开机/关机循环之后‘On’和‘Off’标志才均为真，如图3中所示。
应当注意，依赖于具体应用，功率的绝对差可能大于或小于大约8W，而且边沿检测例程在确定是否满足‘有效On’或‘有效Off’条件时需要的邻接样本的数量可以是等于或大于2的任何数。
已经对瞬时功率Pinst进行采样(步骤112)，并将其与当前计算得到的平均功率Pav的值进行比较(步骤114)，控制器利用值Pinst来更新平均功率Pav的值(步骤124)。优选配置中，所述算法对多个采样的功率等级执行平均操作，并在诸如控制器内的RAM的相关的存储装置内存储每个新计算得到的平均值。
计算从主电插口2汲取的瞬时功率Pinst的滚动平均值的优点在于，可以用数学手段平滑化或基本平坦化瞬时功率中诸如在主设备开机之后遇到的任何初始尖峰(如图3的主机开机/关机循环1和2中的曲线Pinst、Pav所示)。
一旦典型地在几秒钟之后涌入的电流消散，则瞬时功率Pinst停留在基本‘稳定’的功率等级(图3中所示的高台区域)，其与主设备在该设备开机时的最大或正常功率消耗等级对应。
根据优选配置，在初始化阶段(步骤102)，控制器设置与计算得到的由主设备从主电插口2汲取的最大功率Pmax的平均值对应的初始功率值。在每次更新平均功率Pav(步骤124)之后，将计算得到的平均功率Pav与该平均最大功率Pmax进行比较(步骤126)。如果控制器确定平均功率Pav大于平均最大功率Pmax，则其检查之前是否已经由于检测到第一上升沿而设置了‘On’标志(步骤128)，倘若‘On’标志为真，则控制器通过优选地将其设置为与最近更新的平均功率Pav的值相等来更新平均最大功率Pmax的值(步骤130)。这样，可以根据从主电接口2汲取的平均功率Pav的增加的值来连续地更新平均最大功率Pmax的值。
在‘On’标志为假的情况下，因为尚未检测到第一上升沿(因而主设备尚未开机)，所述算法不更新平均最大功率Pmax，而是将控制传递到所述算法中的下一步骤(步骤132)。
不论所述算法是否更新平均最大功率Pmax的值，测试平均功率Pav小于平均最小功率等级Pmin的逻辑条件(步骤132)。平均最小功率Pmin与计算得到的在主设备处于待机状态时由主设备从主电插口2汲取的平均功率对应。在初始化阶段将该值初始地设置(步骤102)为相对较高的功率值，即超过任何可能的Pav的值。这确保Pav的值低于Pmin的值(在步骤132)以通过控制器更新Pmin，以便自动校准用于具体主设备的装置。
根据优选配置，如果控制器确定平均功率Pav大于平均最小功率Pmin，则控制被传递到所述算法的下一步骤(步骤138)。然而，倘若发现平均功率Pav小于平均最小功率Pmin(如图3中的主开机/关机循环1的结尾所示)，则控制器检查是否已经设置“Off”标志(步骤134)。真的“Off”标志促使所述算法通过将其设置为与平均功率Pav的当前值相等来更新平均最小功率Pmin的值(步骤136)。这样，可以根据从主电接口2汲取的平均功率Pav的减少的值来连续地更新平均最小功率Pmin的值。
如图3的示例中所示，主设备的平均最小功率Pmin低于PDefault的值，因而瞬时功率Pinst和平均功率Pav降到缺省等级之下。
应当理解，在优选配置中，只要‘On’和‘Off’标志位均为真，所述算法就接着自动计算开关阈值Pst。因而，本装置优选地仅计算第一个完整的主机开机/关机循环之后的新开关阈值Pst，因为仅当识别了主机开机/关机循环的第一上升和下降沿时‘On’和‘Off’标志位才均被设置。
仅在一个这样的循环之后，控制器才具有与主设备的特征功率等级有关的足够的信息，以计算该设备的适当的开关阈值。这样，配电装置将自身适配为唯一地用于该具体主设备，并保留该设备的功率消耗特性的知识直到到装置的电力被中断时为止。
开关阈值Pst是在初始化阶段(步骤100至110)期间优选地设置(步骤102)为缺省规定值PDefault的初始值之一。因而该阈值保持在该值直到第一主机开机/关机循环完成(如图3中的主机开机/关机循环1中所示)。利用初始缺省开关阈值是有利的，因为其确保在主设备逐渐加电期间(例如在计算机执行引导步骤的情况下)不会计算出不正确的阈值。
根据特定优选配置，所述算法基于平均最大功率Pmax和平均最小功率Pmin的值来计算开关阈值Pst。优选地，所述算法将开关阈值Pst的值设置为计算得到的平均最小功率Pmin加上计算得到的平均最大功率Pmax与计算得到的平均最小功率Pmin之间的差的预定份额f的总和的值。这可以在数学上表示为：
         Pst＝Pmin+f[Pmax-Pmin]   等式1
优选地，预定份额f在大约0.15到大约0.40的范围内，而且最优选地为大约0.25。然而，应当理解，依赖于具体应用，该预定份额也可以在该优选范围之外。
通过将开关阈值Pst设置为如等式1提供的值，将该阈值维持在相对地比主设备的待机功率等级Pmin更高、但同时明显在最大或正常工作功率等级Pmax之下的等级上。
如图3的示例中所示，在第一主机开机/关机循环的末尾主设备的工作状态改变之后，一旦‘Off’标志位已经被设置(步骤122)，则可以看到开关阈值Pst经历值的迅速增加。该增加源自这样的事实，在‘Off’标志位被设置时，平均最小功率Pmin仍然具有缺省规定值PDefault，这依靠等式1而引起开关阈值Pst的值迅速上升。直到计算得到的平均功率Pav降到PDefault的等级之下，Pmin才开始下降，从而导致开关阈值Pst减少，直到其达到如等式1中的新的Pmin值给出的‘稳定’值(如图3中的主机开机/关机周期2期间所示)。
根据特定优选配置，在已经设置开关阈值Pst之后，所示算法测试平均功率Pav大于开关阈值Pst的逻辑条件(步骤142)，而且如果发现其为真，则确认从电插口3是否被连接到共用电源(步骤144)。如果从电插口3未被连接，则控制器动作以连接它们(步骤146)，从而让电力对附接到从电插口3的一个或多个外围设备可用。
因而，连接到从插口的任何外围设备将响应于主设备开机而被切换到相应的工作状态。
如果从电插口3已经被连接到共用电源，则控制器跳过该步骤，并继续监视由主设备从主电插口2汲取的瞬时功率Pinst。在全部两种情况下，所述算法返回对瞬时功率Pinst进行采样的步骤(步骤112)以准备在步骤124更新滚动平均功率Pav。
优选配置中，如果控制器确定平均功率Pav已经降到开关阈值Pst的值之下(步骤142)，则其将动作以隔离(步骤150)从插口3。然而如果从插口已经被隔离，则所述算法将简单地返回对由主设备从主电插口2汲取的瞬时功率Pinst进行采样的步骤(步骤112)。
此后，控制器继续监视主设备的功率消耗，同时连续地将最近计算得到的平均功率Pav与当前存储的平均最大功率Pmax(步骤126)和平均最小功率Pmin(步骤132)的值进行比较，意在根据需要动态地调整功率开关阈值Pst、平均最大功率Pmax、以及平均最小功率Pmin(分别为步骤140、130、以及136)。
动态地设置开关阈值Pst的过程是有利的，因为控制器能够将开关阈值Pst适配为唯一地适合所连接的主设备的功率消耗特性，以便之后在该特定主设备经历工作状态的改变时利用该阈值作为参考功率等级以确定是隔离还是连接从电插口3。因而，如图3的主机开机/关机循环2中所示，主设备经历比第一主机开机/关机循环略微更长的另一个开机/关机开关循环。在第二循环期间，基于平均最小功率Pmin和平均最大功率Pmax，将开关阈值Pst设置为由等式1给出的值。因此，当主设备经历工作状态的改变时，计算得到的平均功率Pav将相应地改变，而所述算法将该平均值与开关阈值Pst进行比较。如果平均功率Pav增加到开关阈值Pst之上，则将把从电插口3连接到共用电源(步骤146)，然而，倘若平均功率Pav下降到开关阈值Pst之下，则将从电插口3从电源隔离。
优选配置中，控制器在诸如微处理器电路内的RAM之类的合适的存储装置中存储开关阈值Pst的值。在存储器中保留开关阈值Pst直到中断到配电装置的电力为止，这之后在初始化阶段(步骤100至110)重置标志位并将Pst重置为缺省功率等级PDefault。
倘若将不同的主设备连接到配电装置，则将接着在后续的主机开机/关机循环期间(这之后两个标志位均被设置为真)重新计算平均最小功率Pmin和平均最大功率Pmax的值，从而使得能够利用等式1确定用于该设备的开关阈值Pst。这样，本发明的配电装置根据所连接的主设备的具体功率消耗特性自动地对其自身进行校准。
优选配置中，通过在从电插口3与火线连接线(live power rail)之间形成电连接而将至少一个从电插口3连接到共用电源。优选地，控制器控制被适配用于在从插口与火线连接线之间形成电连接的合适的电开关设备。
该电开关设备可以是能够借助物理手段或者电控制传导介质来造成或断开电连接的任何合适的设备。同样，优选的设备包括双向栅控闸流管(即三端双向可控硅开关元件)以及固态或者优选地机电类型的继电器。
用于在从电插口3与电源之间形成电连接的配置在已授权专利GB2398441中描述，而且任何这些已知的配置可以用于本发明的配电装置。
所述配电装置优选地提供有电涌保护(即对抗由来自电源的瞬时高电压引起的损害的保护)。这可以通过利用本领域技术人员熟知的技术和方法来实现。
所述配电装置还可以提供有视觉通知装置，可操作以指示向主电插口2和/或所述至少一个从电插口3的电力供应。
另外的特别优选配置中，除监视主设备从主电插口2的功率消耗之外，配电装置还可以监视从主设备导出的电输出。该导出的信息可以接着由控制器(可能地)与计算得到的平均功率Pav结合使用，以确定主设备是否已经经历工作状态的改变，以便将插座排1的从电插口3或者与共用电源隔离或者连接到共用电源。
优选地，将采样装置适配为监视从主设备的输出导出的电信号的改变，该信号的改变与主设备的工作状态的改变对应。所述改变优选地是信号的功率等级的改变，使得例如，当主设备关机时，信号经历功率从较高等级到相对较低等级的改变。
例如，在家庭计算套件中，主设备典型地是个人计算机自身，其提供多个标准接口和总线连接器，从中可以导出指示该计算机的当前工作状态的信号。所述电信号因而可以是借助将采样装置通过硬线连接直接连接到接口/总线而从串行端口、并行端口、火线1394端口(Firewire port)、ISA总线、PCI总线、以及通用串行总线(USB)其中的一个或多个得到的输出电压。
可选择地，所述电信号可以为与诸如WiFi和蓝牙的标准无线协议之一对应的电磁波的形式。该配置中，采样装置可以包括接收器，其监视来自主设备的无线信号，以便确定该设备的当前工作状态。作为示例，主设备可以是具有用于无线组网的USB dongle(无线适配器)的膝上型或其它便携式计算设备，而且其中采样装置监视来自该dongle的信号以确定该膝上计算机是否已经经历工作状态的改变。采样装置可以借助与插座排1一体的接口连接到个人计算机。参照图1，在总体以4标出的区域中示出插座排1的接口，其可以包括多个标准接口端口和连接器8a、8b。
应当理解，所述接口与每个优选实施例兼容，而且图4中的图示无意用于限制。因此，可以将多个标准接口端口和连接器8a、8b以任何合适的配置置于插座排1的外表面的任何部位上。
接口端口和连接器8a、8b可以形成控制器电路的一部分，或者可以被制作为耦接到控制器的单独的模块。
优选配置中，所述接口是标准USB集线器，包括多个标准USB接口端口8a，每个均适合连接到USB外围设备。端口8a优选地经由插座排1的外壳的至少一面可访问。插座排1优选地包括USB线缆，其永久地或可拆卸地连接到接口中的端口。该线缆被适配为连接到计算机上的USB端口，从而将计算机连接到USB集线器。
优选配置中，采样装置可以利用USB线缆来连接到计算机上的USB端口，以监视该USB端口的输出电压。
包含USB集线器是有利的，因为在由计算机和外围设备组成的套件的情况下，集成的集线器能够解决接口端口不足的问题，其为计算和外围设备套件中的通病。
在其它配置中，所述接口可以包括一个或多个标准电话插孔连接器8b，优选地配置为多路电话插座转接器，每个连接器适合于连接到诸如(但不限于)电话机、调制解调器、或传真机的电信设备。
应当理解，包括USB集线器的配置以及包括多路电话转接器的配置不是排他的，其中插座排1既包含集线器又包含转接器的配置也是优选的，而且符合本发明。
USB集线器还可以包含开关设备，优选地为机电继电器电路，其能够响应于控制器确定主设备已关闭或已进入待机状态，将连接到USB集线器的端口的外围设备从集线器电源(其由计算机上的USB端口提供)隔离。该配置可以特别有利于其中USB在计算机已关机之后保持‘高’(即输出电压继续维持)的计算机，因为集线器将保持加电但仍可以将外围设备相应地关闭。
USB集线器开关设备还可以响应通过集线器的‘数据通信量’，使得例如如果集线器检测到来自连接到集线器的USB鼠标的数据通信量(与平移运动等等对应的数字编码的信号)，则开关设备可以动作以将USB集线器的端口连接到集线器电源。该动作将优选地利用控制器的操作来协调，其将具有确定与从电插口3、USB集线器、或插口和集线器的组合有关的任何开关操作的终极权限。
根据其它优选配置，可以将从电插口3中的一个或多个适配为独立可寻址的，使得可以经由来自执行合适的控制应用的计算机的接口对控制器进行编程。这样，可以为具体的设备套件定制独特的外围设备开关操作。例如，在计算套件中，可能期望传真调制解调器或网络路由器所连接到的从电插口在计算机被关闭时保持加电。因此，用户可以指令控制器在计算机经历工作状态的改变时不隔离该特定的从插口。
用户因而可以根据期望的应用和/或主机和外围设备类型来为他/她自身的具体需求配置插座排1。可以将控制器适配为在非易失性存储器中保留已编程的指令，使得所指定的从插口即便在到插座排1的电力中断之后也以期望的方式工作。
应当理解，可以在计算机上执行任何合适的控制应用以经由接口对控制器进行编程。优选地，所述应用包括允许根据期望的需求将一个或多个从插口3指定为可开关或不可开关的图形用户界面，其接着优选地经由USB连接与控制器通信。
可选择地，可以利用合适的关键字协议经由命令线应用对控制器进行编程，该关键字协议由控制器解释以便配置所述一个和多个从电插口3。
在其它配置中，可以有两个或更多主电插口，以便接纳更多的主设备。例如在计算设备套件中越来越多地，可以有共享相同的外围设备的由KVM(键盘、视频、鼠标)接线器(switch)链接的两个或更多计算机。因而，有必要配置插座排1使得在任何一个主设备活动时将外围设备打开。由此，可以以前述配置的方式将控制器编程，以在任何一个主设备经历工作状态的改变时将从电插口3连接到电源。
每个主电插口将如前述配置中所述的一样工作，然而仅当主设备同时地或相继地均关闭或进入待机状态时才将从电插口3与共用电源隔离。
特定优选配置中，还将控制器适配为基于从每个主电插口2和/或每个从电插口3汲取的功率提供包括一个或多个功率消耗统计数据的串行数据流。可以将该数据流接着经由接口提供到计算机，在其中事件记录器应用解释所述统计数据并提供用于说明在期望时间尺度上来自插座排1的功率消耗的分析和/或图形输出。
该事件记录器可以是适合于解释数据流并在计算机上的显示设备上向用户提供统计分析的任何计算机可执行应用。
优选地，该事件记录器汇编成批历史功率消耗数据，接着将其存储在计算机的例如硬盘驱动器的非易失性存储设备上。事件记录器优选地经由将计算机的USB端口连接到插座排1的USB接口与控制器通信。该USB接口可以是仅由事件记录器使用的专用接口，或者可选择地也可以是USB集线器的一部分。
可选择地，所述接口可以是分别适合连接到计算机上的RS232端口或串行端口的RS232端口或串行端口。
通过监视由主设备和/或连接到插座排1的任何外围设备消耗的功率，有可能确定各个设备的功率利用率特性，其可能有利于估计运行设备套件的总成本，而且还可能有助于识别设备的任何当前问题。
所述事件记录器可以优选地实时地接收一个或多个功率消耗统计数据用于直接查看，或者可选择地，周期性地成批接收历史数据以回顾查看。
虽然插座排1理想地用于管理向包括一个或多个主设备以及多个外围设备的设备套件的电力供给，但是可以优选地对控制器进一步适配以便通过电源干线信令与本发明的其它插座排通信。这样，可以在家庭或办公室环境中创建插座排1的网络。
可以修改控制器以包含收发器电路，其能够经由电源干线(环)电路发送脉冲信号以指令其它插座排关闭它们各自的主和/或外围设备。例如，在二楼书房的计算机上工作的用户可以这样配置他/她家各处的插座排1的网络，使得当一天结束计算机被关闭时，整个家里的全部其它设备(连接到各个插座排)也被关闭。因而，用户不需要亲身进入家中的各个房间来关闭他/她的设备。
优选地，所述插座排是单独可配置的，使得仅有那些具有期望关闭的设备的插座排才会响应脉冲信号。因此，可以将各个控制器编程为根据它们在家庭或办公室等等中的位置而响应脉冲信号或者忽略它们。
可选择的配置中，可以将插座排1适配为通过诸如(但不限于)WiFi和蓝牙的无线协议进行通信。
符合前述每个优选配置的进一步的改进是，将配电装置配置为由遥控设备(优选地，手持红外遥控器)控制。可以将插座排1适配为包括遥控开关单元，优选地形成控制器电路的一部分，其将响应于接收到来自用户的预定指令(即遥控信号)动作以将全部插口(主以及从均包括)与共用电源隔离。这样，用户可以例如在套件中的设备关机时将全部设备与电源干线隔离。有利地，可以显著降低电火和/或意外触电的可能性，因为主设备在关机之后不再连接到电源干线。
优选配置中，可以将控制器配置为在插座排1连接到电源干线之后保持休眠(或空闲)，直到控制器接收到来自遥控开关单元的‘唤醒’信号为止。所述信号可以根据该单元接收到来自用户的遥控信号、或者检测到耦接到该单元的‘强制开关(override switch)’已经被操作而产生。此后，控制器醒来并动作以使得主电插口2有可用的电力，这之后插座排1的后续操作符合之前描述的配置。
优选地，所述强制开关是安装在插座排1的外表面上的诸如(但不限于)按钮开关、触摸感应垫、以及感光元件等等的任何合适的电开关设备。
根据优选配置，插座排1配有与遥控开关单元耦接并安装在插座排1的外表面上的红外探测器或传感器。该传感器可以是能够接收合适的操作距离范围内(例如距插座排1多达几米)的红外信号的任何合适的传统红外传感器。
可选择的配置中，该传感器可以是配置用于电磁波谱的可见部分的光学传感器，其可操作以响应例如来自手电筒等等的闪光的可见光。可选择地，也可用使用音频或声学传感器，其被配置为响应例如‘响指’或者甚至口头命令的合适形式的可听信号。还可以将该声学传感器配置为以超声波频率工作。
在红外传感器配置中，优选地将控制器适配为可编程的，其中用户可以选择任何现成的手持红外遥控器(例如电视机遥控器等等)以便将控制器编程为响应该遥控器的规定信号之一。例如，用户可以选择手持遥控器的ON/OFF按钮作为用于开关插座排1的控制按钮。可以接着将控制器编程为一旦遥控开关单元接收到与ON/OFF按钮对应的规定信号则将主电插口2与电源隔离或连接到电源。
优选配置中，通过压下强制开关预定最小时间(例如大约10秒)并接着压住压下的开关来对控制器进行编程，其促使控制器进入‘编程’模式。接着按下手持遥控器上选定的按钮(例如ON/OFF)，同时将遥控器指向传感器，使得控制器可以确定来自规定信号的定时信息。接着释放强制开关，这促使控制器将主电插口2连接到电源。为了完成编程，用户再次按下手持遥控器上选定的按钮，其提示控制器存储定时信息并通过将主电插口2与电源隔离来应答编程模式的完成。
应当理解，可以使用将控制器编程以识别一种或多种规定遥控信号的任何合适的技术，前述配置仅作为优选示例。另外，可以使用确认和/或应答编程模式的开始和完成的任何合适的手段，包括视觉通知(通过例如LED或霓虹灯等等)和/或音频通知(例如来自压电蜂鸣器的嘟嘟声等等)。
优选地将与(多个)规定信号对应的信息存储在位于控制器电路内或与其耦接的非易失性存储装置中。这样，在插座排1从电源断开时保持已编程的信息，从而避免在随后使用插座排1期间需要重新对控制器编程。
在已经将控制器编程之后，用户可以接着简单地通过按下手持遥控器上选定的按钮来将主电插口2隔离或连接到电源。优选地，如果在优选地为大约10秒到大约30秒的范围内(最优选地为大约15秒)的预定期间内未连接主设备、或主设备未开机，则控制器将接着动作以将主电插口2与电源隔离，从而避免插口2在不需要的时候‘活跃’。
优选配置中，可以将插座排1配置为如之前所述的通过电源干线信令技术与其它插座排通信，使得可以通过简单地借助手持遥控器开启插座排之一来利用手持遥控器将每个联网的插座排的主电插口2连接到电源干线。
虽然已经比照拖尾插座排1描述了本发明的配电装置，但是应当理解，也可以将主和从电插口的物理排列配置为任何合适的3维几何形状和结构。因而，根据本发明，图4-6中示出其中将配电装置配置为基本‘方块的’插座组合件的示例配置，从而提供大大节省空间的优点而且使用方便。
应当理解，这些示例并非限制，因而每个示例担当可以由本发明的配电装置采用的一种可能的方块结构的图示。
参照图4(a)-(c)，其中示出配电装置200(以下称为‘插座方块’)的特定优选配置的不同的视图。该配置中，有一个主电插口202和两个从电插口203，各自位于插座方块200的各个正交面上。从电插口203被安装在插座方块200的两侧上，而主电插口202位于其之间的正交面上。
为了便于用户使用和参照，可以将主电插口202着色标注和/或以某种方式标记，例如通过向插座方块200的对应的面涂敷合适的漆或永久转印图案等等。这样，可以显著减少用户无意中将主设备插头插入从电插口203的机会。
插座方块200包括一体的电接脚连接器204，以允许插入到电源干线插座。接脚204根据本控制器的操作向主电插口202、以及选择性地向从电插口203提供电力。主和从电连接(即电力连接线(power rail))被封在插座方块200中，而且出于用电安全的目的而包括电源干线额定保险丝205。
为了额外的安全，与主和从电插口202、203关联的开孔可以覆盖有内部的可伸缩挡板，其在一旦将主或从设备插入各个插口时就机械地缩回。这样，在插入或拔除设备时可以进一步将无意中触碰到电力连接线的机会最小化。另外，所述挡板提供了在未使用时避免灰尘和其它碎屑进入插座方块200内部的额外的优点.
再次参照图4(a)，总体以206标出的区域包含如比照先前的配置详细描述的内部控制器。可以理解，控制器的物理结构依赖于插座方块200的具体尺寸和形状。因而，依赖于使用的组件，控制器的结构在不同的配置之间可能略微不同。
为了向用户提供插座方块200在使用的视觉指示，在方块的表面上安装LED 207。其可以可选地在一旦方块接收电力时、或仅在主设备插入主电插口202时点亮。为了便于查看，将LED 207置于方块的朝外的表面上(例如在基本与接脚连接器相对的面上)。可以包含额外的LED以指示附接的从设备等等的电源状态。
根据先前的配置，插座方块200还可以包括红外传感器208，其允许通过合适的手持设备等等远程控制方块。可选择地，也可以使用其它传感器类型，包括光学、超声波、以及无线(例如WiFi、蓝牙)。如图4(a)中所示，将传感器208安装在与电接脚连接器204相对(即朝外)的方块面上，以便为检测发送信号提供最宽的角度覆盖范围。
插座方块200还可以包括一个或多个接口端口和/或连接器(例如USB、RS232、火线1394)，如比照先前的配置所述的。图4(c)中，将插座方块图示为包括例如RJ11类型的电话插孔连接器209。该连接器可以提供到诸如(但不限于)电话机、调制解调器、或传真机等等(或者可选择地，网络适配器卡)的电信设备的连接。
参照图5和6，示出了具有与图4一致地标注的类似特征的插座方块200的其它配置。在这些配置中，插座方块包括总体以206标出的延长部分，其中安装有内部控制器。这样，如所示，可以为可能是额外的主电插口202或另一个从电插口203的更多的插口插座提供额外的空间。
其它配置也在所附权利要求书的范围之内。

Claims (34)

1.一种配电装置，包括：
主电插口以及至少一个从电插口，其均可连接到共用电源；
采样装置，被适配为对从所述主电插口汲取的功率进行采样；以及
控制器，被适配为计算多个采样的功率等级的不断更新的平均值，而且可操作以响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率相对于开关阈值的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述开关阈值是自动计算得到的。
3.如权利要求1或权利要求2所述的装置，其中所述开关阈值是基于计算得到的从所述主电插口汲取的最大功率和最小功率的平均值。
4.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述采样装置可操作以按照大约0.1秒与大约1秒之间的采样间隔对汲取的功率进行采样。
5.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中将所述不断更新的平均值计算为所述多个采样的功率等级的滚动平均值。
6.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述规定的改变与计算得到的从主电插口汲取的平均功率下降到所述开关阈值的等级之下对应。
7.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器包括至少一个预先编程的算法，用于控制所述从电插口的开关操作。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述开关是基于条件逻辑。
9.如权利要求7或权利要求8所述的装置，其中所述算法被适配为计算所述不断更新的平均值以及从所述主电插口汲取的最大功率和最小功率的平均值。
10.如权利要求7至9中任一项所述的装置，其中所述算法利用关系式Pst＝Pmin+f[Pmax-Pmin]来计算所述开关阈值，其中Pst为所述开关阈值，Pmin为计算得到的平均最小功率，Pmax为计算得到的平均最大功率，而f为预定份额。
11.如权利要求10所述的装置，其中预定份额f在大约0.15到大约0.40的范围内。
12.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述采样装置进一步被适配为监视从正在从所述主电插口汲取电力的主设备导出的电信号的改变，所述信号的改变与该主设备的工作状态的改变对应。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述控制器进一步可操作以响应于所述电信号的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述电信号的规定的改变与所述主设备的工作状态从第一个、较高的功率等级到第二个、较低的功率等级的改变对应。
15.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中所述电信号是从串行端口、并行端口、火线1394端口、ISA总线、PCI总线、以及通用串行总线USB其中的一个或多个得到的输出电压。
16.如权利要求12至14中任一项所述的装置，其中所述电信号是与无线协议WiFi和蓝牙之一对应的电磁波。
17.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述多个采样的功率等级的数量大于或等于2。
18.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器可操作以在所述装置首次连接到电源时初始地将所述开关阈值设置为缺省规定值。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述缺省规定值在大约1W到大约30W的范围内。
20.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器可操作以响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率上升到所述开关阈值之上，将所述从电插口连接到电源。
21.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器包括电开关装置，其可操作以响应于计算得到的汲取的平均功率相对于所述开关阈值分别下降或者上升，将所述从电插口与电源隔离或连接到电源。
22.如前面权利要求中任一项所述的装置，进一步包括用于连接到个人计算机的接口。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述接口包括标准USB接口，用于连接到所述个人计算机上的USB端口。
24.如权利要求22或权利要求23所述的装置，其中所述接口包括多个标准USB接口端口，每个均适合于连接到USB外围设备。
25.如权利要求22至24中任一项所述的装置，其中所述接口是多端口USB集线器。
26.如前面权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器被适配为提供包括一个或多个功率消耗统计数据的数据流。
27.如权利要求26所述的装置，进一步包括事件记录器，其可操作以接收所述数据流并解释统计数据以提供分析和/或图形输出。
28.如权利要求27所述的装置，其中经由用于连接到计算机上的USB端口的标准USB接口提供所述数据流。
29.如权利要求28所述的装置，其中所述事件记录器被适配为实时地接收功率消耗统计数据、或周期性地成批接收历史数据。
30.如前面权利要求中任一项所述的装置，进一步包括用于连接到标准家用电话线的接口。
31.如权利要求30所述的装置，其中所述接口包括适合于连接到标准家用电话插座的标准电话连接器。
32.如权利要求30或权利要求31所述的装置，其中所述接口包含多个标准家用电话插座，每个均适合于连接到电信设备。
33.如权利要求32所述的装置，其中所述接口是多路电话插座转接器。
34.一种配电方法，包括步骤：
通过共用电源向主电插口以及至少一个从电插口供电；
通过采样装置对从所述主电插口汲取的功率进行采样；
借助控制器计算多个采样的功率等级的不断更新的平均值；以及
响应于计算得到的从所述主电插口汲取的平均功率相对于开关阈值的规定的改变，将所述从电插口与电源隔离。
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