CN104956548A - 改进的电气设备 - Google Patents

Abstract

在一个实例中，一种改进的电气设备包括主体和所述主体上的至少一个连接器，所述至少一个连接器进行与有源盖板的电力和控制连接。一种系统包括有源盖板和改进的电气设备，所述有源盖板包括低压电路和第一接口。所述改进的电气设备包括高压电路和第二接口，所述第二接口连接到第一接口以将低压提供到所述有源盖板。还提供一种用于对电力通过改进的电气设备的流动进行控制的方法。

Description

改进的电气设备

相关申请案

本申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求于2013年10月29日提交的标题为“改进的电气设备(Modified ElectricalDevices)”的美国申请No.14/066,637的权益，所述美国申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求下列申请的优先权：2012年10月30日提交的美国临时申请No.61/720,131；2013年3月12日提交的美国临时申请61/778,386；以及2013年6月19日提交的美国临时申请61/836,972，上述申请以引用的方式整体并入本文。

背景技术

插座和开关是作为现代家庭的一部分的电气设备。插座是具有插口的壁装式设备，当将电线的插脚插入插口中时，插口提供电力。开关是控制电力到各种灯、电器等的流动的壁装式设备。例如，开关可以控制电力到吸顶灯或风扇的流动。

插座和开关通常在家庭或建筑物的建造、改造或维修期间安装。为了安装插座和开关，将电气盒安装到建筑物的立柱或其他结构部分。将电线布线到电气盒。将电线连接到电气电源(诸如住宅区电网)或本地电源(诸如光伏阵列/电池)。随后将墙面材料(诸如干式墙或嵌板)放置在墙壁上，留下暴露电气盒内部的开口。随后将插座或开关主体连接到电线并且固定到电气盒。这些连接可以用各种方式来进行，包括在插座/开关的背部使用插入式连接器或者在插座/开关的侧部使用螺丝端子。

随后将盖板(也称为“壁板”)附接在墙壁材料中的开口上方。盖板通常由穿过盖板的一个或多个螺丝固定就位并且被拧到插座主体、开关主体或其他电气设备中。盖板用于若干目的，包括覆盖建筑物布线与电气设备之间的电气连接以及覆盖墙壁中的开口。当就位时，盖板为墙壁提供最终外观。盖板通常由一片模制塑料制成，该模制塑料具有暴露开关杆和/或插口的适当开口。

附图说明

附图示出了本文描述的原理的各种实例并且是说明书的一部分。所示出的实例仅仅是实例而并不限制权利要求的范围。

图1A和图1B示出根据本文描述的原理的一个实例的示例性的改进的电气设备和配套有源盖板。

图2示出根据本文描述的原理的一个实例的公插脚和母端口之间的互连。

图3示出根据本文描述的原理的一个实例的具有弹簧式尖端的插脚。

图4A至4D示出根据本文描述的原理的一个实例的电气系统的一个实例，该电气系统包括有源盖板和改进的电气设备。

图5A至5D示出根据本文描述的原理的一个实例的电气系统的实例，该电气系统包括有源盖板和改进的德科拉开关主体。

图6A和6B示出根据本文描述的原理的一个实例的电气系统的一个实例，该电气系统包括有源盖板和改进的双工插座。

图6C示出根据本文描述的原理的一个实例的改进的双工插座中的内部布线。

图7是根据本文描述的原理的一个实例的在由限定的接口连接的有源盖板与改进的电气设备之间的功能性的各种分布的框图。

图8是根据本文描述的原理的一个实例的多端口连接器的透视图。

图9A和9B示出根据本文描述的原理的一个实例的电气系统，该电气系统包括有源盖板和改进的拨动开关。

图10A和10B示出根据本文描述的原理的一个实例的改进的拨动开关的布线图。

图11A和11B是根据本文描述的原理的一个实例的多端口连接器以及改进的德科拉插座与配套有源盖板的电气布线的图。

图11C是根据本文描述的原理的一个实例的示出各个部件之间的布线的改进的双工插座的侧视图。

图12A至12D是根据本文描述的原理的一个实例的用于对在改进的电气设备的面上的连接器模式进行布局/描述的原理的各个图。

图13A和13B示出根据本文描述的原理的一个实例的具有表面触点的盖板和具有突起触点的配套的改进的双工插座。

图14A和14B示出根据本文描述的原理的一个实例的具有内部线圈的改进的插座和从内部线圈接收电力的有源盖板。

图15A至15C示出根据本文描述的原理的一个实例的线圈系统的额外实例，所述线圈系统将电力传递到有源盖板。

图16是根据本文描述的原理的一个实例的用于安装电气系统的方法的流程图，该电气系统包括改进的电气设备和配套有源盖板。

图17是根据本文描述的原理的一个实例的用于对电力通过改进的电气设备的流动进行控制的方法的流程图。

在所有附图中，相同的参考数字指示相似但不一定相同的元件。

具体实施方式

改进的电气设备(“MED”)是通电设备，该通电设备被设计成提供或控制电力或提供电气信号，并且还被配置成容纳有源盖板。例如，改进的电气设备可以是插座或开关主体，所述插座或开关主体被改进以对有源盖板供电并且与有源盖板通信。有源盖板是包含电气部件或提供在传统墙壁或盖板中不可获得的功能的盖板或壁板。有源盖板可以从各种源(包括插座或开关主体)获得电能。额外地或替代地，有源盖板可以是电池供电或无线供电的。有源盖板可以包括功能元件，诸如灯、传感器、输入/输出设备以及通信元件。例如，安装到房间中的插座的有源盖板可以包括若干发光二极管(或者其他光生成元件)和光传感器。当房间被照明时，光传感器将发光二极管关闭。当房间暗时，光传感器将发光二极管打开。有源盖板可以将电力从插座主体或电池提供到发光二极管。例如，在正常操作期间，有源盖板可以与插座主体(或开关主体)连接以从建筑物布线吸取电力。然而，当建筑物布线中不存在电力时，有源盖板可以利用电池来获得电力以照明发光二极管。

有源盖板中可以包括各种元件，包括传感器，诸如温度传感器、湿度传感器、烟雾检测器、运动检测器、麦克风、氡气检测器、摄像机以及各种其他传感器。有源盖板可以包括输入/输出元件，诸如额外的开关、触敏元件、麦克风、显示屏幕、扬声器或其他元件。有源盖板还可以包括通信元件，诸如无线通信电路(诸如蓝牙、ZIGBEE、蜂窝电路)或有线通信电路(诸如电力线上通信技术)。例如，在一些实施例中，有源盖板可以与恒温器一起使用或连接。有源盖板可以包括温度传感器并且与家庭自动化系统或恒温器通信以控制一个或多个房间的温度。在一些情况下，设置房间或扩展区域的恒温器可以通过盖板上的接口来改变。额外地，建筑物中的有源盖板可以用作传感器网络，该传感器网络获悉居住者的行为模式并且可以基于过去的行为来预料其需求。

有源盖板与设备主体之间的允许从建筑物布线吸取电力的接口可以采用各种形式，包括有线接口或无线接口。无线接口具有若干优点，包括在不暴露电气触点的情况下密封盖板的可能性。有线接口具有若干优点，包括几乎无损耗的能量传递、简单、成本效益好以及如有需要传递大量电能的能力。

下文着重描述了(但不限于)改进的电气设备，所述改进的电气设备并入有额外的电气接口，所述电气接口被专门设计成对有源盖板供电。这些接口是“有线”接口，在所述“有线”接口处使有源盖板中的导电元件与设备主体中的配套导电元件接触。电力通过接触的传导元件传递以便为盖板的功能供电。

在设计用于为有源盖板供电的改进的电气设备时，存在可以考虑的若干设计考虑。例如，在一些实施方式中，可能不存在用于安装设备主体(即，插座或开关主体)的优选定向。设备主体可以正面朝上或上下倒置地安装。如果存在用于有源盖板的优选定向，则可以将设备主体/有源盖板设计成以其上下倒置或正面朝上定向连接到改进的设备主体。例如，如果有源盖板包括夜灯，则可能期望夜灯朝下指向以照明地板而非朝上指向。因此，有源盖板应能够连接到正面朝上或上下倒置的改进的插座主体，其中有源盖板在夜灯朝下指向的情况下保持直立。对于不具有优选定向的有源盖板而言，将有源盖板以上下倒置和正面朝上定向连接的能力仍可以简化安装。

除了电力连接之外，改进的电气设备还可以包括有源盖板与改进的电气设备之间的通信连接。例如，通信端口可以允许对改进的电气设备内的继电器的控制或有源盖板与其所连接到的改进的电气设备之间的其他通信。

理想地，改进的电气设备与有源盖板之间的接口将是自对准的、机械稳健并且电气可靠的。例如，在改进的电气设备与有源电气设备之间进行连接的一个考虑在于，改进的电气设备与盖板之间可以存在可变距离。电气盒可以安装在立柱上的不同深度处，并且墙壁材料可以具有可变厚度。然而，有源盖板可以与墙壁材料的外部齐平安装。因此，有源盖板与改进的电气连接之间可以存在可变距离。以下各种设计考虑了这些因素以及其他因素以制作易于安装、通用且可靠的改进的电气插座和有源盖板。

在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明系统和方法的全面理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可以实践这些装置、系统和方法。应当理解的是，附图是本发明的一些实施例的图解和示意性的表示，而不是限制本发明，而且附图也不一定是按比例绘制的。在说明书中提到“实例”或者类似的语言意味着结合包括在至少那一个实例中但不一定在其他实例中的实例所描述的特定特征、结构或者特性。另外，结合一个附图示出和/或描述的特征可以与结合其他附图示出和/或描述的特征组合。

通常，术语“有源盖板”、“有源壁板”或“交互式盖板”广泛地用于包括不插入到指定的插座插口本身中的任何设备，并且仍由插座以除了通过原装指定插口供电之外的任何其他方式供电的某个设备。有源盖板允许仍可使用原装指定的插口和开关。另外，壁板如何附接到插座，无论是通过螺丝、卡入、磁性连接还是任何其他方式附接，都是不重要的。例如，盖板可以具有高强度磁体，所述磁体被吸到插座或插座盒中的金属(诸如用来将插座连接到插座盒的金属支架)。盖板可以简单地放置在插座上并且由盖板中的磁体与插座上的支架之间的磁性吸引来固定就位。

术语“人机接口元件”是指所安装的设备主体(例如，开关/插座主体)上的被设计成用于人类与其互动的任何部件。例如，人机接口元件可以包括插入式插口，所述插入式插口被设计成供人类将电线的插脚按入。其他类型的人机接口元件包括拨动开关、按钮、滑块、触屏、显示器以及人类接触、操纵或者操纵另一个对象以与其接触的其他部件。通常，安装在插座/开关主体上的有源盖板使插座/开关主体的人机接口元件被暴露并且可用于人类交互。在一个实例中，有源盖板可以安装在双工插座主体上。插座插口(“人机接口元件”)可以通过有源盖板暴露。然而，在一些实施例中，有源盖板可以覆盖或取代插座主体上的一些人机接口元件。

术语“NEMA插口”是指由美国电器制造商协会(NEMA)5-15R标准定义的刀片或刀片/插脚配置。NEMA插口是见于美国的几乎每个家庭和建筑物中的标准电气插座。加拿大和墨西哥使用类似且可互换的连接器。NEMA 1连接器具有两个刀片，而NEMA5连接器具有两个刀片和一个接地插脚。用于这些电气连接器的尺寸标准是ANSI/NEMA WD-6。

如以上所论述，插座或开关可以用作用于有源盖板的电源。为了简化起见，插座、开关或者与建筑物电气布线连接的其他接口将称为“电气设备”。电气设备可以用各种方式来修改、改变或定制以适应有源盖板的供电。

术语“建筑物布线”是指将电力载送通过一结构进而到达插座/开关以供用户使用/控制的一系列电气布线。例如，“建筑物布线”是指家庭、企业、商业建筑物、学校以及其他结构中的电气布线。建筑物布线可以取决于建筑物布线所连接到的电气系统以及使用建筑物布线的国家的标准来载送一系列电压。例如，建筑物布线可以具有100、110、115、120、127、208、220、230、240、277以及480伏的电压，所述电压具有60或50赫兹的频率。其他建筑物布线系统可以使用直流电压。

可以改进各种电气设备以提供到有源盖板的连接。例如，可以改进的电气设备包括德科拉灯开关、双工灯开关、联动灯开关、插座和开关组合、包括USB端口的插座/开关、接地故障断路器(GFCI)插座、浪涌保护器插座、电弧故障插座、继电器开关型插座(诸如启用ZIGBEE的插座)、单个插座、键控/锁定插座以及各种其他插座和开关。

改进的电气设备可以包括内部电路以将来自建筑物电线的输入电压进行逐步降压。例如，输入电压可以是120伏、240伏或某个其他标准输入电压。在改进的电气设备本身内可以包括电子器件，诸如线圈、二极管、变压器、整流器、电阻器、电容器或其他电子部件。这些电子器件可以将电压逐步降压以供有源盖板使用。例如，较低的电压可以是介于1伏与36伏之间的电压。可以将此输出电压选择为有源盖板可能需要的最高电压。替代地，可以将输出电压设计成专门提供特定有源盖板的所期望电压。在必要的情况下，有源盖板可以进一步减少此电压。在一些实例中，盖板的部分可以在第一电压下操作而盖板的其他部分可以在一不同的电压下操作。例如，来自电气电路的输出电压可以是12伏，并且盖板可以使用12伏来为连接到盖板的外部设备(诸如安全系统)供电，而盖板的其他部分可以使用2伏至4伏来为夜灯供电。

有源盖板可以各种方式进行到插座/开关主体的电气连接。例如，插座/开关主体可以在表面上包括电气触点。有源盖板可以具有对应的触点。当将有源盖板紧固在插座/开关主体上时，触点相遇并且有源盖板从插座/开关主体接收电力。在其他实例中，插座/开关主体可以将电力/信号无线地传送到盖板。

在一个实施方式中，改进的插座/开关主体可以包括若干母端口，所述母端口被并入到插座/开关的主体中。对于每种设计而言，有源盖板具有对应的插脚模式，所述插脚被配置成与所有或一部分端口连接。在大多数情况下，有源盖板与插座之间的连接被配置成使得插座/开关可以被正面朝上或上下倒置地安装，而不会不利地影响盖板性能。插座/开关主体上的母端口以及盖板上的插脚可以位于安全且实用的任何方便的位置中。尽管图中示出圆形插脚和母端口，但是插脚/端口可以具有各种配置，包括矩形或正方形刀片。

图1A示出用于双工插座的有源盖板(100)，所述双工插座具有从盖板的后表面向后延伸的四个插脚(110)。这些插脚(110)电气地连接到有源盖板(100)中的内部电路。图1B示出改进的电气设备(160)的一个实例，所述改进的电气设备(160)具有对应于有源盖板(100，图1A)上的插脚(110，图1A)的母插口或端口(120)。当将图1A中所示的有源盖板(100)紧固在改进的电气设备(160)上时，插脚(110，图1A)与母端口(120)连接，并且将来自改进的电气设备(160)的电力传递到有源盖板(100，图1A)中的电路。在此实例中，改进的电气设备是双工插座主体。如以上所论述，插座主体(160)可以正面朝上地安装(其中插座中的狭槽(130)在如图1B中所示的接地孔(140)上方)，或者插座主体(160)可以上下倒置地安装(其中插座面中的狭槽(130)在接地孔(140)下方)。每种定向都是可操作的。有源盖板(100，图1A)可具有或可不具有优选定向。例如，如果有源盖板(100，图1A)被设计用于照明，则有源盖板(100，图1A)可能需要在特定方向上定向以使光在所期望的方向上发出。为了获得最大的通用性，有源盖板(100，图1A)可以被设计成以定向连接到正面朝上或上下倒置的插座主体。在一些实例中，可能仅需要插脚(110，图1A)中的仅两者来进行接触以形成与插座主体(160)的所期望连接。可以用各种方式，包括使用二极管，来阻挡通过其他两个插脚(110，图1A)的电流。

以上描述的配置仅是示例性的。插脚/端口(110/120)配置和布置可以采用任何适合的形式。

图2示出一种用于在插脚(110)与插座主体中的母端口(120)之间进行电气接触的技术的额外细节。插脚(110)可以包括支座/底座(125)、导电主体(135)以及尖端(145)。为了清晰起见，在此实例中未示出插脚(110)与有源盖板(100，图1A)之间的连接。在此实例中，插脚(110，图1A)轴向对称并且包括圆锥形支座/底座(125)、导电主体(135)以及具有180度半径的尖端(145)。此实例中的导电主体(135)是管状铜/黄铜主体。支座/底座(125)为插脚(110)提供机械稳定性并且允许较大的横截面区域连接到有源盖板(100，图1A)的背部。铜/黄铜导电主体(135)延伸离开支座/底座(125)并在尖端(145)处终止。圆形尖端(145)可以提供若干优点，包括将插脚(110)引导至匹配的母插口或端口(120)中。

公插脚(110)被插入到母端口(120)中。母端口(120)可以包括漏斗形的开口(“引导件”)(210)，所述漏斗形的开口被设计成与插脚的尖端(145)交互以便引导插脚(110)与母端口(120)的中心空腔对准。在公插脚的尖端(145)进入母端口(120)的中心空腔中时，其被抵靠电气触点(240)按压。这个特定设计被配置成即使在公插脚(110)仅部分地插入(如图2中所示)时也进行电气接触并且在公插脚(110)完全插入时也进行电气接触。这可以是有利的，因为有源盖板(100，图1A)与插座主体(160，图1B)之间可能存在可变距离。如以上所论述，此可变距离可以由于改进的插座主体(160，图1B)安装在相对于墙面材料的外表面的不同深度处而导致。通过允许在公插脚(110)仅部分地插入到母端口(120)中时公插脚(110)与导线进行电气接触，可以适应这些可变距离并且连接可以更稳健。

图2还示出插座或开关主体中的电气部件的图，所述电气部件用以将建筑物布线连接到母端口(120)中的电气触点。在此实例中，在建筑物布线与母端口(120)之间存在直接电气连接。螺丝(270)在插座主体(160，图1B)的外部，并且穿过导电条(260)中的螺纹孔。建筑物布线被放置于螺丝的螺头与导电条(260)之间，并且螺丝(270)被拧紧以将建筑物布线夹在螺丝(270)的螺头与导电条(260)之间。电气触点(240)连接到导电条(260)。连接(230)可以用各种方式形成，包括将导电条(260)按压、焊接或者铆接到电气触点(240)。电气触点(240)延伸到端口(120)的空腔中以便与插入的公插脚(110)进行电气连接。

图3示出插脚(110)的替代实施例。在此实例中，插脚是弹簧式插脚(310)，该弹簧式插脚包括具有穿过其中心的空腔的底座(325)。弹簧(315)包含在空腔内。活塞(320)的一端与弹簧(315)连接，弹簧(315)施加趋向于将活塞(320)推出空腔的力。弹簧式插脚(310)可以具有若干优点，包括与母端口(120，图1B)的更大范围的接触。

可以使用各种其他插脚设计。例如，插脚可以具有正方形或矩形横截面。在一个实例中，插脚可以并入弹簧元件，所述弹簧元件抵靠母端口的壁向外按压。

图4A至4D示出有源盖板(100)和设计成与有源盖板(100)连接的改进的电气设备(400)的一个实例。在此实例中，有源盖板(100)和改进的插座主体(400)具有“decora(德科拉)”类型。德科拉类型具有单个矩形插座面，所述单个矩形插座面包括两个NEMA型插口(“人机接口元件”)。每个NEMA型插口包括两个狭槽(130)和接地开口(140)。

图4A中所示出的有源盖板是后视图。在此实例中，有源盖板(100)包括容纳矩形插座面的开孔(410)、接纳螺丝以将有源盖板(100)紧固在德科拉插座主体(400)上的通孔(415)以及2口连接器(420)。此后视图中的2口连接器(420)位于开孔(410)的右上侧。2口连接器(420)包括两个插脚(110)。

图4B中所示的改进的电气设备(400)包括两个2口连接器(430)：连接器A(430-1)和连接器B(430-2)。当德科拉插座主体(400)和有源盖板(100)都处于正面朝上配置中时，盖板连接器(420)将与插座主体上的连接器A(430-1)连接。当有源盖板(100)或德科拉插座主体(400)被上下倒置时，盖板连接器(420)将与连接器B(430-2)连接。因此，有源盖板(100)可以与德科拉插座主体(400)的定向无关地以所期望的定向连接。

图4C是德科拉插座主体(400)的剖面前视图，该剖面前视图示出螺丝端子(460，470，480)、NEMA连接器(440，450)以及2口连接器(430)之间的电气连接。右侧的螺丝端子是火线螺丝端子(480)并且连接到火线电气建筑物导线。左侧的零线螺丝端子(460)连接到零线电气建筑物导线。接地线连接到图4C的底部左侧的接地螺丝端子(470)。图中未示出来自接地端子(470)的布线。来自火线螺丝端子(480)的电气连接器被示出为暗迹线，该暗迹连接到NEMA中的火线刀片插口(490)并且连接到连接器(430-1，430-2)中的火线端口A(450-1)和火线端口B(450-2)。来自零线螺丝端子(460)的电气连接被示出为较亮迹线，该较亮迹线连接到左侧的零线刀片插口(495)以及零线端口A(440-1)和零线端口B(440-2)。当将有源盖板(100，图4A)连接在改进的插座主体(400)上时，有源盖板连接器(420，图4A)将与连接器A(430-1)或连接器B(430-2)中的一个连接。这将在有源盖板(100，图4A)与火线电气布线(450)和零线电气布线(440)之间进行连接。图4D示出连接在德科拉插座主体(400)上的有源盖板(100)的前视图。有源盖板(100)覆盖连接器A(430-1，图4C)和连接器B(430-2，图4C)两者。

图5A和5B是“德科拉”型有源盖板(100)和“德科拉”型改进的开关(510)的图。在这种情况下，按钮摇臂是“人机接口元件”。德科拉型有源盖板(100)可以与图4A中所示出的有源盖板类似或相同，并且包括盖板连接器(420)。此德科拉型有源盖板(100)可以与德科拉型改进的开关(510)、改进的德科拉插座主体(400)以及其他德科拉型设备(诸如电弧故障插座和GFCI插座)一起使用。通常不具有电气返回路径(即，到“零线”导线的连接)的灯开关或任何其他设备可以具有用于连接到零线建筑物导线或其他返回路径的额外端子。例如，灯开关可以在灯开关主体上不具有零线返回螺丝端子。

在此实例中，图5A中的德科拉型有源盖板(100)将连接在图5B中的德科拉型开关主体(510)上。德科拉型开关主体(510)在与图4B中所示的德科拉插座主体(400)相同的位置上包括2口连接器A和B(530-1，530-2)。因此，相同的德科拉型有源盖板(100)可以用于两种类型的改进的电气设备(400，图4B；510)。尽管图5B中的端口(530)被示出为在左上侧拐角和右下侧拐角中，但是端口(530)可以位于改进的电气设备(510)上的任何方便的位置处。例如，上端口可以在右侧并且下端口可以在左侧。

图5C和5D示出替代实施例。在此实例中，有源盖板(100)包括两个盖板连接器(420-1，420-2)，并且开关主体(510)仅包括一个连接器(530)。盖板(100)仍可以上下倒置或正面朝上地连接到开关主体。例如，当盖板(100)正面朝上地与开关主体连接时，第一盖板连接器(420-1)将与开关主体连接器(530)连接。当有源盖板(100)上下倒置地与开关主体连接时，第二盖板连接器(420-2)将连接到开关主体连接器(530)。通常可以应用在有源盖板上使用两个连接器而在插口主体上仅使用一个连接器的原理。例如，在以下描述中，描述了各种不同的盖板和改进的电气设备。改进的电气设备通常包括两个分开的连接器，并且有源盖板仅包括一个连接器。然而，此布置可以如图5C和5D中所示颠倒，从而使得有源盖板包括两个连接器并且改进的电气设备仅包括一个连接器。

图6A和6B示出改进的电气设备(160)，所述改进的电气设备具有其对应的有源盖板(100)。在此实例中，改进的电气设备(160)是改进的双工插座主体，并且有源盖板(100)是双工型有源盖板。改进的双工插座主体(160)包括两个2口连接器(430)：连接器A(430-1)和连接器B(430-2)。这两个2口连接器(430)位于插座主体(160)的中心部分中的螺纹孔(610)的任一侧上。在此实例中，对应的有源盖板(100)仅具有一个2口连接器(420)，所述2口连接器具有插脚(110)。2口连接器(420)与通孔(415)偏移。有源盖板(100)还包括两个开孔(625)以容纳插座主体(160)的两个对应的NEMA型插口。如以上所论述，盖板连接器(420)可以取决于插座主体(160)与有源盖板(100)之间的相对定向来连接到插座连接器(430)中的任一个。

图6A和6B中所示出的配置可以具有若干优点，包括由于2口连接器(430)与穿过有源盖板(100)中的通孔(415)进入插座主体(160)的螺纹孔(610)的螺丝之间的接近而在有源盖板(100)与插座主体(160)之间形成更安全的电气连接。

图6C是示出图6A中所示的改进的电气设备(160)内的电气布线的一个实例的图。改进的插座主体(160)包括若干螺丝端子：火线螺丝端子(480)、接地螺丝(470)端子以及零线螺丝端子(460)。如以上所论述，来自建筑物布线的适当导线连接到螺丝端子。火线端子(480)电气地连接到两个火线NEMA刀片插口(490)并且连接到连接器A(430-1)和连接器B(430-2)中的每一个中的两个火线母端口(450)中的一个。零线螺丝端子(460)连接到两个零线NEMA刀片插口(495)并且连接到连接器A(430-1)和连接器B(430-2)中的两个零线母端口(440)。

两个火线端口(450)彼此是斜对角而非彼此笔直穿过。火线端口(450)处于连接器A(430-1)中的下部位置中并且处于连接器B(430-2)中的上部位置中。零线端口(440)处于连接器A(430-1)中的上部位置中并且处于连接器B(430-2)中的下部位置中。这允许有源盖板(100，图6B)上的相同公插脚(110，图6B)与火线端口(450)连接，而无关于有源盖板(100，图6B)是正面朝上还是上下倒置地放置。

图7是包括有源盖板(100)和改进的电气设备(160)的电气系统的框图。有源盖板(100)通过限定的接口(740)与改进的电气设备(160)连接。限定的接口(740)包括提供到有源盖板(100)的电力并且可以包括有源盖板(100)与改进的电气设备(160)之间的信号或数据通信。通常，接口可以包括机械连接以及一个或多个电气连接。例如，机械/电气连接器可以是多端口公/母连接。额外地或替代地，机械连接可以通过紧固件(诸如螺接到插座主体中的螺丝)、磁体或者通过其他手段来进行。电气连接可以是有线或无线的。例如，在以上示出的实施例中，电气连接是有线的并且使用多个公销钉来进行，所述销钉组合在一起以与插座主体中的对应的母端口连接。

系统可以包括可以分布在改进的电气设备(160)与有源盖板(100)之间的若干模块或功能。图中所示的模块仅是示例性的。可以对所示出的模块进行重新排序、替换、省略，或者可以添加新模块。另外，可以改变有源盖板(100)与改进的电气插座(160)之间的模块的分布。在此实例中，有源盖板(100)包括处理器/控制电子器件(710)、电力调节器(715)、传感器(720)、无线发射器/接收器(725)以及输出/致动器设备(730)。有源盖板(100)还可以包括能量管理系统(735)，所述能量管理系统(735)可以测量有源盖板(100)和/或改进的电气设备(160)内的能量和/或用来将能量保存在有源盖板(100)和/或改进的电气设备(160)内。在此实例中，改进的电气设备(160)仅包括其自有功能(插座/开关功能性)(750)以及继电器(755)和/或调光器(757)。继电器(755)选择性地断开到NEMA插口的电气连接。继电器(755)可以用各种方式来控制，包括通过使用经由限定的接口(740)从有源盖板(100)接收到的控制信号。在一些实例中，继电器(755)可以用来打开和关闭连接到NEMA插口的设备。

可以如图7中所示配置的系统的一个实例是具有一氧化碳检测器的有源盖板(100)。风扇可以插入到NEMA插口中。有源盖板(100)通过限定的接口(740)从改进的电气设备(160)接收电力并且调节电力以供它自己使用。当有源盖板(100)检测到一氧化碳时，其分析一氧化碳的量。如果一氧化碳超出预定水平或阈值，则有源盖板(100)通过接口(740)将控制信号发送到继电器(755)。继电器(755)关闭，由此允许电流通过NEMA插口流到风扇。风扇从该区域移除一氧化碳。在一些情况下，有源盖板(100)还可以将报告一氧化碳的累积的数据无线地传输到基站、家庭自动化系统、互联网或其他设备。有源盖板(100)还可以控制输出/致动器设备(730)。例如，有源盖板(100)可以照明光或发出警报声音以指示一氧化碳的存在。

因此，在图7中，大部分电路和功能均存在于有源盖板(100)中。这可以具有若干优点。有源盖板(100)可以非常容易更换。这可以允许系统的非常容易的更新和改进。如果具有新传感器(720)或通信模块的盖板是可获得且期望的，则可以移除旧的有源盖板(100)并且通过简单地移除/重新紧固一个或两个螺丝来安装新的有源盖板(100)。因此，只需几分钟，通过简单地用包含Wi-Fi发射器/接收器的新盖板更换ZIGBEE盖板，就可以将家庭安全系统从基于ZIGBEE的系统转换为基于Wi-Fi的系统。通常，图7示出其中有源盖板(100)也可以控制改进的电气设备(160)的功能的实施例。有源盖板(100)中的传感器(720)可以感测光、声音、运动或接纳控制信号以便根据感测到的状况/命令来将改进的电气设备(160)中的继电器(755)打开或关闭。

替代地，大部分功能包含在改进的电气设备(160)中。例如，有源盖板(100)可以仅包含两个模块/功能：传感器(720)和输出/致动器设备(730)。有源盖板(100)通过限定的接口(740)从改进的电气设备(160)接收它的电力和控制。改进的电气设备(160)包括其自有插座/开关功能性(750)并且还包括电力调节器(715)功能。电力调节电路(715)通过限定的接口(740)将具有所期望的特性的电力递送到有源盖板(100)。例如，有源盖板(100)可能需要12V DC。电力调节电路(715)将120V DC(或其他电力)转换为所需的12伏直流。改进的电气设备(160)还可以包括通信电路。例如，改进的电气设备(160)可以使用建筑物电力(760)与其他改进的电气设备(160)通信。改进的电气设备(160)还可以包括用于分析数据并且做出控制决定的处理器/控制电子器件(710)。如以上所论述，改进的电气设备(160)还可以包括继电器(755)、调光器(757)或者其他高压电路以控制电流通过该设备的流动。

在一些实例中，改进的电气设备可以被构造成使得标准盖板可以装配于其上。标准盖板不具有电气负载或功能。标准盖板仅装配到改进的电气设备上并且覆盖电气盒的开口。如果用户稍后想要对其电气系统增加功能，则他们可以简单地用包含所期望的功能的有源盖板来替换标准盖板。有源盖板随后与改进的电气设备电气地连接以提供所期望的功能。因此，在一个实施例中，改进的电气设备被配置成接纳标准(非有源)盖板和有源盖板。另外，有源盖板可以与插口主体的面上的连接器连接或不连接。例如，有源盖板可以包括若干插脚，所述插脚接触插口主体的侧部上的螺丝端子。

如以上所论述，可以存在各种有源盖板，所述有源盖板可以结合改进的电气设备使用并且这些有源盖板可以容易地被换出以提供所期望的功能。例如，当新感测或通信技术变得可用时，可以用包含新感测或通信技术的新有源盖板换出旧有源盖板。这允许相同的改进的电气设备与其包含的任何电力、通信和感测技术一起保持就位。例如，改进的电气设备可以包括继电器，所述继电器可以由从有源盖板接收到的控制信号控制。最初，使用ZIG-BEE技术通信的有源盖板可以用于短程无线监控和控制。所有者随后决定将期望更远程的技术并且选择Z-WAVE有源盖板来替换ZIG-BEE有源盖板。通过简单地替换盖板而无需购买或替换改进的电气设备，可以将系统从ZIG-BEE转换成Z-WAVE技术。

因此，将电气系统的功能在有源盖板与改进的电气设备之间分开可以在电气系统的升级方面提供显著的灵活性和成本节省。更换有源盖板可以通过以下步骤实现：移除将有源盖板保持就位的一个或多个螺丝，拉动有源盖板离开改进的电气设备以断开与改进的电气设备的电气接触，并用不同的有源盖板来将其替换。例如，改进的电气设备可以包含高压部件，诸如继电器、调光器、保险丝、断路器和电力调节电路。在这种情况下，术语“高压”是指由建筑物布线递送到改进的电气设备的电压。与改进的电气设备配套的有源盖板可以包含低压电路，诸如无线通信模块、传感器和控制电路。有源盖板与改进的电气设备之间的这种功能分开还可以提供若干安全和制造益处。因为高压电路被装入在改进的电气设备中，所以在有源盖板中或者在改进的电气设备与有源盖板之间的接口处存在最小的触电或电弧放电风险。这减少了与有源盖板相关的安全风险。额外地，当有源盖板仅包含低压部件时，有源盖板的设计方面可以存在较大自由度并且可以减少制造有源盖板的总成本。

以上提供的实例示出了整个系统中功能和部件的各种分布。可以使用各种其他元件/功能和各种其他分布布置。

改进的电气设备(160，图1B)与有源盖板(100，图1A)之间的控制和信号线的并入可能要求接口中的额外的导电路径。图8示出包括多个公插脚(110)和配套母端口(120)的连接器的一个实例。在此实例中，公插脚(110)以线性阵列布置。然而，公插脚(110)可以任何所期望的配置来布置。公插脚(110)由内壁(820)围绕。在一些实例中，内壁(820)可以延伸超出插脚(110)以保护插脚(110)免受意外损坏。公插脚(110)和内壁(820)连接到有源盖板(100，图1A)。

插座/开关连接器(860)被设计成与盖板连接器(810)配套。插座/开关连接器(860)包括块体(830)，该块体(830)具有设置在块体(830)中的若干母端口(120)。块体(830)由块体(830)与外壁(850)之间的沟槽(840)围绕，外壁(850)的尺寸被确定为容纳盖板连接器(810)的内壁(820)。当将两个连接器合在一起时，内壁(820)装配到沟槽(840)中，并且公插脚(110)进行与母端口(120)的电气连接。在此实例中，在连接器配套时进行五个电气连接。然而，可以存在任何数量的其他电气连接。例如，可以存在形成于接口中的一个、两个、三个、四个、五个或更多个电气连接。

图9A示出包括三个插脚/端口连接器(920)的有源盖板(100)的一个实例。在此实例中，有源盖板(100)用于覆盖拨动开关。有源盖板(100)包括：用于拨动开关延伸穿过的开孔(925)、容纳螺丝以将盖板固定到开关主体的两个通孔(415)以及三个插脚式连接器(920)。

在图9B中所示的实例中，改进的电气设备(160)是包括两个连接器(930)的开关主体，每个连接器具有三个母端口(910，440，450)。一个连接器(930-1)位于拨动开关上方，并且一个连接器(930-2)位于拨动开关下方。开关主体包括多个螺丝端子，包括两个分开的火线端子(480)、零线端子(460)以及接地端子(470)。与开关主体连接比与有源盖板(100，图9a)连接稍微复杂，因为开关具有两个状态：“开”和“关”。在开配置下，电流可以在两个火线端子(480)之间流动。在关配置下，电路被断开并且不存在穿过开关的电气路径。为了克服这点，在盖板与开关主体之间进行三个电力连接：接地(910)、零线(440)以及火线(450)。当灯开关处于关位置中时，这三个电力端口允许有源盖板(100)接收电力，无关于开关的状态并且不存在通过灯的“反向馈电”。可以使用或可以不使用接地端口(910)。通常，电力的返回路径是通过零线端口(440)的。

图10A是示例性改进的电气设备(160)的布线图。在此实例中，改进的电气设备(160)是包括4口连接器(1020)的开关主体。如以上所论述，改进的开关主体包括接地端子(470)、火线螺丝端子(480)以及零线螺丝端子(460)。两个4口连接器(1020)位于拨动开关的上方和下方。连接器(1020)中的每一个均包括火线端口(450)、零线端口(440)、第一控制线端口(“C1”)(1050-1)以及第二控制线端口(“C2”)(1050-2)。在各个螺丝端子与端口之间进行适当的连接以将零线螺丝端子(460)和火线螺丝端子(480)连接到指定的端口。开关主体还包括内部继电器(1075)。继电器(1075)控制两个火线端子(480)之间的连接。继电器(1075)由控制线/端口“C1”(1050-1)和“C2”(1050-2)控制。继电器(1075)通过创建开路来切断送至所连接的设备的电力。这就远程地绕开了手动开关。还示出控制接合点(1025)和火线点(1030，1040)。

图10B示出图10A中示出的改进的电气设备(160)(其是开关主体)的部分剖面侧视图。开关主体包括印刷电路板(PCB)(1080)，所述印刷电路板由从开关主体的壳体延伸的支柱(1085)安装。在PCB(1080)上存在继电器(1070)和各种电力调节/控制电路。在此实例中，“火线”返回线路(1040)连接到继电器(1070)，并且来自控制接合点(1025)的低压信号连接(470)连接到PCB(1080)以控制继电器(1070)的动作。PCB(1080)还通过电力线(1090)接收电力输入，所述电力线(1090)调节电路板上的电力并将电力提供到接口/连接器处的适当端口。

图11A和11B示出具有多端口连接器的德科拉型系统。在此实例中，有源盖板(100)具有位于板的右上侧中的4口连接器(1120)。此4口连接器(1120)包括火线插脚(440-1)、零线插脚(450-1)以及两个控制端口(1050-1，1050-2)。此实例中的改进的电气设备(160)是德科拉插座主体，所述德科拉插座主体包括两个4口连接器(1125-1，1125-2)，一个位于主体的左上侧并且一个位于主体的右下侧。

在图11B中，示出各个端口与端子之间的电气连接的剖面顶视图。两个“火线”连接(1130-1，1130-2)将电力带入插座主体中的内部继电器(1070，图11C)。存在从内部继电器(以下图11C中示出)的两条返回线路，一条用于顶部插座(1150)并且一条用于底部插座(1155)。这两条返回线路由内部继电器控制并且当内部继电器被关闭时仅将电力递送到插座插口。

通常，术语“多端口连接器”是指除了电力端口之外还包括通信或控制端口的连接器。多端口连接器可以包括火线端口、零线或接地端口以及一个或多个通信/控制端口。控制端口允许在改进的电气设备与有源盖板之间来回通信。此通信可以包括例如由改进的电气设备感测到的电力消耗数据或者由有源盖板检测到的室温。在一个实施方式中，加热器在房间中运行。盖板可以感测房间中热量的累积并且指示改进的插座关闭送至加热器的电力。

在另一个实例中，如果有源盖板检测到房间并未使用，则可以指示改进的电气设备关闭灯。额外地，有源盖板和/或改进的电气设备可以与网络或无线设备通信，所述网络或无线设备可以用来从系统接收信号/传感器数据。额外地，外部设备可以发送对改进的电气设备和有源盖板的功能进行控制的信号。

图11C类似于图10B并且示出插座(在这种情况下是德科拉插座主体)的部分剖面侧视图。从德科拉插座主体的上部带出接至PCB(1080)的电力线(1090)。PCB(1080)由支柱(1085)安装到插座的壳体，所述支柱从插座主体的壳体延伸，其中无线部件(1082)和继电器(1070)安装到PCB(1080)。控制端口线(1145)进行有源盖板(100，图11A)与德科拉插座主体之间的控制连接。控制端口线(1145)可以用来控制有源盖板(100，图11A)上的元件或插座主体内的元件。控制端口线(1145)还可以用来在有源盖板(100，图11A)与德科拉插座主体之间传递数据。

在许多插座中，在两个零线螺丝端子(460-1，460-2)和两个火线螺丝端子(480-1，480-2)之间存在断接片(1140-1，1140-2，图11B)。可以移除断接片(1140)以将两个零线螺丝和/或两个火线螺丝端子电气地分开。在这种情况下，火线螺丝端子中的一个被标记为“共用”并且在插座被正确安装时将始终被供电。通过将端口布线连接到公共火线/零线螺丝端子，端口将接收电力而无关于断接片是否被移除。

图12A至12D是用于改进的电气设备(160)的面上的连接器的示例性模式和配置的简化图。图12A示出包括两个设备连接器的改进的电气设备(160)；连接器A(1210-1)和连接器B(1210-2)，每个连接器均具有N个端口(1215)。改进的电气设备(160)可以基于若干电气插座、开关或端子中的任一个。两个设备连接器(1210)可以是若干连接器类型中的任一种，包括表面触点、公插脚、母端口或其他适当的连接器。设备连接器(1210)可以具有以若干几何形状中的任一个布置的任何数量的端口/插脚/触点。在图12A中所示的实例中，设备连接器A(1210-1)包括端口1、端口2、……至端口N，其中N可以是零或任何正整数。例如，设备连接器A(1210-1)可以包括2、3、4、5、6或更多个端口、插脚或触点。在一些实施例中，设备连接器B(1210-2)与设备连接器A(1210-1)相同，除了其以不同的方式在改进的电气设备(160)的面上定向。通常，术语“面”是指改进的电气设备(160)的任何暴露的表面，当将改进的电气设备(160)安装在电气盒中时所述表面被呈现以用于连接。连接器的定向允许改进的电气设备上下倒置或正面朝上地安装并且有源盖板(100，图11A)以正面朝上或上下倒置的配置连接，而同时还维持有源盖板(100，图11A)中的电气连接的相同极性。术语“相同极性”意味着不论有源盖板相对于插口主体的相对定向为何，具有相同正电意义的电压被始终施加到有源盖板中的特定电导体。类似地，术语“相同极性”意味着不论有源盖板相对于插口主体的相对定向为何，具有相同负电意义的电压被始终施加到有源盖板中的特定电导体。如果交流电流从插口主体提供到有源盖板，则术语“相同极性”意味着无关于有源盖板相对于插口主体的相对定向，插口主体上的“火线”端子和“零线”端子各自连接到有源盖板中的特定导体。

连接器的布置可以用各种方式来描述。例如，连接器B(1210-2)相对于连接器A(1210-1)的定向可以绕垂直轴线(1220)成镜像并且绕水平轴线(1230)成镜像。这导致连接器B(1210-2)上下倒置地位于改进的电气设备(160)的面的相对侧上。

图12B示出描述连接器A(1210-1)和B(1210-2)在改进的电气设备(160)的面上的定向的另一种方式。连接器B(1210-2)是连接器A(1210-1)的轴向旋转版本。这可以通过限定改进的电气设备(160)的面的几何中心(1240)并且在设备的几何中心(1240)与连接器A(1250-1)的几何中心之间绘制线来示出。为了获得连接器B(1210-2)的定向，围绕改进的电气设备(160)的几何中心(1240)将线路旋转180度。这实现与图12A中所示的结果相同的结果。具体来说，连接器B(1210-2)上下倒置并且位于改进的电气设备(160)的面的与连接器A(1210-1)相对的侧部上。直线穿过连接器A(1250-1)的几何中心(1240)、改进的电气设备(1240)的几何中心(1240)以及连接器B(1250-2)的几何中心。

图12C示出连接器A和B(1210)在改进的电气设备(160)的面上的不同位置，该图遵循与图12A相同的规则。具体来说，连接器B(1210-2)是连接器A(1210-1)的垂直和水平镜像的版本。然而，在这种情况下，与图12A和12B中所示的实例相比，连接器位于更靠近改进的电气设备(160)的中心的地方。所得到的模式具有若干不同的特性，包括与改进的电气设备(160)的中心和边缘等距的连接器。图12D示出描述连接器(1210)在改进的电气设备(160)的面上的定向的不同方式，该方式比得上与图12B中所使用的方式。具体来说，连接器B(1210-2)绕几何中心(1240)轴向旋转180度以描述连接器A(1210-1)的位置。

连接器(1210)被放置成使得有源盖板(100，图1A)在被安装时隐藏连接。有源盖板(100，图1A)可以使得电气设备的原始功能可用并且能够使用。例如，如果改进的电气设备(160)是双工或德科拉插座，则两个NEMA插口均可用并且即可用于连接到电线。

以上描述的插脚/端口接口仅是一种类型的接口的实例。可以使用各种其他接口类型。例如，图13A和13B示出具有表面突起(1320)的改进的电气设备(160)，所述表面突起将低压电力提供到具有匹配的表面触点(1310)的有源盖板(100)。突起(1320)被提供有来自改进的电气设备中的内部电路的低压电力。例如，可以用1.8伏至6伏来将突起(1320)通电。此实例中的突起(1320)是金属的小暴露凸块。盖板上的表面触点(1310)可以是金属片簧，所述金属片簧延伸离开有源盖板(100)的表面。当将有源盖板(100)安装到改进的电气设备(160)时，突起(1320)压下表面触点(1310)以进行安全的电气接触。

由于施加到突起上的低压，当盖板未就位时突起的暴露不会构成安全风险。图中示出突起的各个位置以及突起的极性的实例。然而，可以使用若干其他配置。突起可以具有各种位置中的任一个并且可以遵循或可以不遵循以上描述的对称规则中的一个或多个。例如，突起可以分布在改进的电气设备的面上，如图12A至12D中所示，从而使得插座/盖板可以正面朝上或上下倒置地安装。

图14A和14B示出包括内部感应线圈(1410)的电气插座(1400)(“改进的电气设备”)。两个电力线(1425)被示出为连接到插座(1400)的任一侧上的螺丝端子(1412)。内部感应线圈(1410)位于靠近插座(1400)周边的地方。内部感应线圈(1410)连接到内部导体(1405)。在此实例中，感应线圈(1410)被示出为电气连接到插入式连接器(1420)的内部导体(1405)。

在一个实施方式中，磁性簧片开关(1415)被放置在线圈(1410)之间的线路中。磁性簧片开关(1415)通常打开并且没有电流流过内部感应线圈(1410)。当磁体(1434)被放置在簧片开关(1415)附近时，簧片开关(1415)闭合并且允许电流流动。

图14B示出放置在包括内部线圈的改进的电气插座(1400)上的有源盖板(100)。有源盖板(100)包括两个绝缘片(1432-1，1432-2)。在此实例中，两个绝缘片(1432)具有嵌入的低压线圈(1438-1，1438-2)。最靠近簧片开关(1415)的绝缘片(1432-2)还包含永磁体(1434)。永磁体(1434)使插座(1400)内的簧片开关(1415)闭合以允许电能流过插座(1400)中的高压线圈(1436)。电能随后可以感应地耦合出高压线圈(1436)并且耦合进入有源盖板(100)。因此，当有源盖板(100)在插座(1400)上未就位时，插座(1400)中不存在能量耗散。当将具有嵌入的磁体(1434)的有源盖板(100)放置在插座(1400)上时，簧片开关(1415)闭合并且允许电流流过设备。在此实例中，电力吸取器包括绝缘片(1432)、低压线圈(1438)和永磁体(1434)。

图15A至15C示出插座与盖板之间的感应耦合的另一个实例。图15A示出配置成接纳欧式插头型电线的改进的插座(1500)。改进的插座(1500)包括围绕其周边的内部线圈(1502)。

图15B示出围绕插座(1500)的有源盖板(100)。有源盖板(100)包含从内部线圈(1502)感应地吸取电力的低压线圈(1506)。这为可以存在于有源盖板(100)中的若干设备中的任一个供电。在此实例中，有源盖板(100)包括光传感器(1510)和若干灯(1508)。然而，盖板(100)可以包括若干部件(包括以上描述的那些部件)中的任一个。例如，有源盖板(100)可以包括烟雾检测器、扬声器、摄像机、无线连接、一氧化碳检测器或其他设备。

图15C示出包括双联开关(1522)和有源盖板(100)的开关组件(1520)。斜面(1532)围绕开关的周边并且是开关组件(1520)的组成部分。在此实例中，已经在斜面(1532)内形成虚线表示的高压线圈(1528)。在已经将开关(1522)安装在插座盒中之后，可以将有源盖板(100)安装在开关(1522)周围。在有源盖板(100)的内周边周围，已经安装低压线圈(1526)以从高压线圈(1528)感应地吸取电力。在此实例中，有源盖板(100)包括光传感器(1510)和若干灯(1508)。灯(1508)可以布置在各种位置中的任一个中并且指向任何方向。在此实例中，灯中的三个灯被布置成朝下指向以照明地板并且灯中的两个灯向右指向以照明相邻门道。

离开插座的能量的感应耦合可以具有若干优点。在高压线圈是插座的组成部分的情况下，有源盖板并不包括任何高压部件。这可以降低有源盖板的设计要求。另外，插座的简单修改，诸如将包含高压线圈的夹头附接到插座，允许产品插座具有所期望的感应耦合能力。

图16是用于安装电气系统的示例性方法(1600)的流程图，所述电气系统包括改进的电气设备和有源盖板。关闭送至电气盒、房间或其中将发生安装的区域的电力(步骤1605)。这可以通过将适当的断路器开关置于关位置或者关闭整个建筑物的电力来进行。如果改进的电气设备将更换现有插座/开关，则通过移除紧固件并且断开建筑物布线的连接来移除现有盖板和插座/开关。对于新构造而言，不存在现有盖板或插座/开关并且过程可以进行到下一个步骤。通过在建筑物布线与改进的电气设备上的电气端子之间进行适当的连接来将改进的电气设备连接到建筑物或商业布线(步骤1610)。在大多数情况下，改进的电气设备上的电气端子将处于与旧设备中的电气端子相同的位置中。端子可以是改进的电气设备的侧部上的螺丝端子、设备后部的插入式连接器或其他连接。将改进的电气设备机械地连接到电气盒或其他结构元件(步骤1615)。在大多数情况下，改进的电气设备的定向(正面朝上；上下倒置)不是关键的。确定有源盖板的所期望的定向(步骤1620)并且将有源盖板以所期望的定向放置在电气设备上并且对准连接器(步骤1625)。如果有源盖板使用插脚/端口连接，则将有源盖板上的公连接器推入到与改进的电气设备上的母连接器中的一个接触(步骤1630)。这在公连接器的插脚与母连接器中的端口之间建立电气接触。不使用另一个母连接器，因为另一个母连接器不与有源盖板上的公连接器对准。将有源盖板在改进的电气设备上机械地紧固就位(步骤1635)。随后可以打开电力(步骤1640)并且有源盖板和改进的电气设备开始操作。改进的电气设备保留插座/开关的原始功能，包括对存在于改进的插座上的所有电力插口的使用。例如，如果改进的电气设备替换双工NEMA插座，则可使用并且可获得两个NEMA插口来为外部电器供电。

以上描述的步骤仅是示例性实例。方法可以用各种方式中的任一种来执行。可以对方法中的步骤进行重新排序、组合、省略或者可以添加新步骤。例如，在插脚/端口仅传递低压或者设计中不存在暴露的触点的一些实例中，在安装过程中可能不必关闭/打开电力。

图17是用于对通过改进的电气设备的电力的流动进行控制的示例性方法的流程图。该方法可以包括通过将有源盖板上的连接器按压到改进的电气设备的向外面上的配套连接器中来在有源盖板与改进的电气设备之间进行电气接触(方框1705)。有源盖板中的内部电路产生控制信号(方框1710)。随后可以通过有源盖板上的连接器和配套连接器将控制信号从有源盖板发送以控制通过改进的电气设备的电力的流动(方框1715)。

概括而言，改进的电气设备包括主体和主体上的至少一个连接器以进行与有源盖板的电力和控制连接。主体可以是任何类型的电气插口或者通电设备，所述电气插口或者通电设备被设计成提供或控制电力或提供电气信号并且也被配置成容纳有源盖板。主体可以通过若干接口/连接器中的任一个与有源盖板连接。接口/连接器可以包括能够传输电力和/信号的各种不同类型的连接器中的任一种。例如，连接器可以包括表面触点、有线连接、引脚/插脚连接或无线连接。在一个实例中，连接用来通过电力连接发送电气信号。例如，改进的电气设备和有源盖板可以使用电力线通信技术来通信。

改进的电气设备包括用于对通过改进的电气设备的电流的流动进行控制的内部控制电路，诸如电力调节电路、调光器、继电器、保险丝、断路器或其他电路。有源盖板通过所述至少一个连接器将控制信号提供到改进的电气设备中的内部控制电路。例如，改进的电气设备可以包括逐步降压电路以通过所述至少一个连接器将低压提供到有源盖板。

通常，所述至少一个连接器被配置成当有源盖板处于相对于改进的电气设备的第一定向中时将具有第一极性的电力提供到有源盖板，并且当有源盖板处于相对于改进的电气设备的第二定向中时将具有相同极性的电力提供到有源盖板。例如，第一定向可以是正面朝上定向并且第二定向可以是上下倒置定向。在一个实例中，主体包括开关主体，并且所述至少一个连接器包括火线端口和零线端口。零线端口的使用允许主体将电力提供到有源盖板，无关于灯开关是否打开。在一个实例中，适于通过开关主体连接的有源盖板可以包括接地触点，所述接地触点被配置成接触开关主体的接地表面。例如，接地触点可以是弹簧或片式触点，所述触点被放置以进行到开关主体的接地轭的电气连接。

在一些实例中，改进的电气设备被配置成接纳有源盖板和不包括内部电路的标准盖板。额外地或替代的，改进的电气设备可以被配置成接纳具有插脚的有源盖板，所述插脚进行与插口主体的侧部上的螺丝端子的电气接触。

改进的电气设备上的连接器可以包括适于容纳公插脚的母端口，所述公插脚从有源盖板的表面延伸，其中母端口包括至少两个电力端口和至少一个控制端口。在改进的电气设备上和/或有源盖板上可以存在两个连接器。两个连接器可以包括第一连接器和第二连接器，其中第二连接器是第一连接器的水平和垂直镜像副本。这些连接器允许改进的电气设备与有源盖板进行电气信号的双向通信。

在一些实例中，支持特定功能的电路可以在有源盖板与改进的电气设备之间拆分。例如，有源盖板可以包括低压电路和第一接口以及改进的高压电路和连接到第一接口以将低压提供到有源盖板的第二接口。这些接口可以是有线或无线的。例如，接口(端口)可以包括电力接口、通信接口以及控制接口。例如，改进的电气设备上的接口可以包括6个端口：两个电力端口、两个通信端口以及两个控制端口。插座主体中的高压电路可以包括由从有源盖板接收到的控制信号控制的继电器或调光器。改进的电气设备可以被配置成接纳有源盖板和不包括内部电路的标准盖板。改进的电气设备可以与有源盖板双向通信。例如，改进的电气设备可以将电力消耗报告给有源盖板，有源盖板可以发送信号以打开继电器从而关闭电力。

提供以上描述仅是为了例示和描述所述原理的实例。此描述并不旨在是详尽的，也不旨在将这些原理限制于所公开的任何精确形式。根据以上教导，许多修改形式和变型形式都是可能的。例如，引脚/母端口的数量、尺寸和几何形状可以被选择以最佳地适应系统要求。另外，各个设备的功能可以被选择并分布在有源盖板与开关主体之间以最佳地符合系统要求。

Claims (18)

1.一种改进的电气设备，包括：

主体：

所述主体上的至少一个连接器，所述至少一个连接器进行与有源盖板的电力连接和控制连接。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述改进的电气设备的所述主体包括内部控制电路，所述内部控制电路用于控制电流通过所述改进的电气设备的流动，其中所述有源盖板通过所述至少一个连接器将控制信号提供到所述改进的电气设备中的所述内部控制电路。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述改进的电气设备的所述主体包括逐步降压电路以通过所述至少一个连接器将电压提供到所述有源盖板。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个连接器被配置成当所述有源盖板处于相对于所述改进的电气设备的第一定向中时将具有第一极性的电力提供到所述有源盖板，并且当所述有源盖板处于相对于所述改进的电气设备的第二定向中时将具有相同极性的电力提供到所述有源盖板。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一定向是正面朝上定向并且所述第二定向是上下倒置定向。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个连接器包括母端口，所述母端口适于容纳从所述有源盖板的表面延伸的公插脚，其中所述母端口包括至少两个电力端口和至少一个控制端口。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述主体包括开关主体，并且所述至少一个连接器包括火线端口和零线端口或接地端口。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述改进的电气设备被配置成用于与所述有源盖板进行电气信号的双向通信。

9.一种系统，包括：

有源盖板，所述有源盖板包括低压电路和第一接口；以及

改进的电气设备，所述改进的电气设备包括：

高压电路；以及

第二接口，所述第二接口连接到所述第一接口以将低压提供到所述有源盖板。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述第二接口包括电力端口、通信端口和控制端口。

11.如权利要求9所述的系统，其中所述高压电路包括继电器或调光器，所述继电器或调光器由从所述有源盖板接收到的控制信号控制。

12.如权利要求9所述的系统，其中所述改进的电气设备被配置成接纳所述有源盖板和不包括内部电路的标准盖板。

13.如权利要求9所述的系统，其中所述第一接口包括第一多导体连接器和第二多导体连接器，其中所述第二连接器是所述第一连接器的水平和垂直镜像副本，从而使得所述有源盖板可以上下倒置定向或正面朝上定向安装在所述改进的电气设备上。

14.如权利要求9所述的系统，其中所述第二接口包括第一多导体连接器和第二多导体连接器，其中所述第二连接器是所述第一连接器的水平和垂直镜像副本。

15.如权利要求9所述的系统，其中所述有源盖板和所述改进的电气设备彼此双向通信。

16.如权利要求9所述的系统，其中所述主体包括开关主体，并且所述有源盖板包括配置成接触所述开关主体的接地表面的接地触点。

17.如权利要求9所述的系统，其中所述主体包括开关主体，并且所述至少一个连接器包括火线连接和零线或接地连接。

18.一种用于控制电力的流动的方法，所述方法包括：

通过将有源盖板上的至少一个连接器按压到改进的电气设备上的配套连接器中，来在所述有源盖板与所述改进的电气设备之间进行电气接触；

通过所述有源盖板中的内部电路产生控制信号；以及

将来自所述有源盖板的所述控制信号通过所述公插脚发送到所述母端口以控制电力通过所述改进的电气设备的流动。