CN106716741A - 用于电混合开关、电源插座及其组合的智能支撑盒 - Google Patents

Abstract

一种通过将装置引入到盒中用于将至少一个接线装置附接至支撑盒的方法和设备，接线装置包括交流电插座、开关、继电器、混合继电器‑开关、混合开关，支撑盒使用包括用于附接的锁定结构的脚和容座。所述盒包括智能控制和通信电路，其包括RF、RFID、经由POF的光学和视线中的IR，用于通信指令和控制，其包括来自每个插座和装置的功率消耗汇报。所述电源插座包括用于引入RFID传感器、光学传感器的后开口，和用于识别通过插座供电的设备或负载的设定选择器。

Description

用于电混合开关、电源插座及其组合的智能支撑盒

技术领域

本发明涉及电气自动化装置，所述电气自动化装置包括用于手动和远程操作设备的开关、继电器和交流电插座，包括汇报住宅和其它建筑物内的功率消耗。

背景技术

广泛公知的是用于供电和/或打开和关闭电子设备的开关、继电器和交流电插座，所述电子设备例如住宅、办公室、公共建筑物、企业、餐馆和工厂中的热水器、空调、加热器、灯、和任何其它电子装备和设备。用于家庭自动化的公知的继电器装置通常安装在给定地点的主电柜或子电柜中。所安装的继电器经由总线、RF或通过经由交流电源线传播的控制信号操作。

现有的已知自动化装置和继电器（包括其安装）的成本是非常高的，这因为电线必须从其标准的通常应用的接线系统中改变，在接线系统中，经由通常安装在电墙上接线盒中的开关供电。这与经由继电器从主电柜或子电柜的直接供电呈明显的对比。为了控制电柜中的继电器，通常使用的标准开关被控制开关替换，传播电信号、RF信号、交流电源线信号、和在一些情况下的在空气中的某些IR信号以达到并且操作电柜中的继电器的控制电路。

在结构化的电气系统中的该基础的基本改变变得太复杂、成本高，而且这种复杂性是所安装的电气自动化系统的严重的重复故障的原因。而且，已知的家庭自动化装置不汇报由单个电气设备消耗的功率，并且不将用于汇报统计的有用数据提供给业主，也不会提供给将诞生的“智能电网”。

美国专利No. 7,649,727引入了新的概念，由此，连接到通常使用的单刀双掷（SPDT）开关或双刀双掷（DPDT）开关的单刀双掷（SPDT）继电器能够使经由通常安装的开关手动地或经由家庭自动化控制器远程地开关电气设备或灯。还已知的是SPDT开关和DPDT开关分别作为两路开关或四路开关。

另外，美国专利第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号和美国公开2013/0183043号和美国专利申请14/045,877、14/093,966和14/143,133公开了经由附加装置(例如，SPDT继电器和DPDT继电器或电流耗费适配器)和经由混合开关（包括经由机械保持继电器操作的混合开关）的用于操作电气设备的家庭自动化控制、连接、开关和继电器。

所引用的美国专利还详细地公开了通过继电器或通过交流电插座和插头或通过电流耗费适配器，汇报设备消耗的功率。电流耗费或功率消耗汇报经由以下方式通信：经由通过塑料光纤电缆（已知为POF或光导）的光学信号、经由空气中的IR或RF、和直接经由通过总线或其它网络的电信号或经由指令转化器。

上述所列举的美国专利和其它国家中的很多审查中的申请公开了附加的或分别的SPDT或DPDT开关的组合和/或电源插口和/或电流传感适配器组合，其全部教导了基本上先进的住宅和其它建筑物自动化。

然而，需要包括开关和继电器组合的单个自动化装置（包括传感、计算和汇报功率消耗电路）在当前通常使用的交流电开关的尺寸和形状内构造比当前自动化装置成本更低的装置，并且提供进一步的安装便利性和简易性。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供手动开关、混合开关、集成的开关继电器和交流电插座和插口的小尺寸的组合，其每个均被构造成“可附接的装置”，其尺寸优选地小于通常使用的机械交流电开关或交流电插座（在下文中被称为“标准交流电开关或插座”）的，其被安装在标准电墙上接线盒中，所述标准电墙上接线盒，例如美国的已知为2×4”或4×4”的墙上接线盒、或例如60mm圆形的欧洲电墙上接线盒、或如在欧洲使用的用于安装多个标准交流电开关和交流电插座/插口的其它矩形的电气盒。

本发明的另一目的是将控制、指令和通信电路与混合开关、继电器和开关的至少一个或多个集成，包括SPDT或DPDT开关和继电器，其每个均具有单独的电流传感器用于经由计算电路和程序来计算和汇报单独的功率消耗。

术语“SPDT混合开关”在下文和权利要求书中指的是继电器/开关组合和机械保持继电器中的一个，其用于在参考的美国专利和专利申请中所公开的电气自动化系统，包括控制混合开关，并且用于汇报功率消耗，这经由通过视频对讲机系统或购物终端的混合开关和/或经由专门的自动化控制器或控制站。

视频对讲机公开在美国专利5,923,363、6,603,842和6,940,957中，购物终端公开在美国专利7,461,012、8,117,076和8,489,469中。

影响电功率消耗的另一问题是使用很多继电器，每个继电器消耗用于自操作和控制的功率。安装在住宅或商店、或在工厂中、或在公共设施中的很多继电器不断地消耗电流。因此，当安装很多这样的继电器和自动化系统电路时，总的功率消耗将是显著的。

需要减少单个的继电器消耗和控制电路的数目以减少总的功率消耗。

利用双磁电枢或极或其它结构化的磁性元件的保持功率继电器是昂贵的并且需要复杂的电路和编程以控制。而且，大多数磁保持继电器可以提供有限的电流耗费，因为用于紧密地接合继电器触头有限的磁功率有限，例如最大8A，其低于作为示例的通常用于照明的交流电开关（标准为提供有15A至16A）。

公知的保持继电器被短功率脉冲操作并且锁定或者保持到接通或者断开（SPST）或利用SPDT或DPDT继电器改变状态。在接合触头之后，线圈不再消耗功率并且极被磁性保持就位。由于磁功率随时间下降，最终使极的触头表面恶化，并且继电器将最终故障。

用于集成到混合开关中的小功率继电器（例如，分别在2013年10月4日、2013年12月2日、2013年12月30日提交的美国专利申请14/045,877、14/093,966和14/143,133中所公开的），其可经由机械保持结构被保持就位。

由本发明实现的另一实际的目的是提供具有一定结构的混合开关，所述结构可以与不同键杆（key lever）配合并且可以自由地在广泛多种的杠杆、装饰性盖和框架中进行任何选择，包括可获得的并且由不同开关制造商经常性地引入到施工和/或电气工业中的多种设计和颜色。因此，本发明的智能支撑盒解决了匹配该范围广的可获得的交流电开关设计、交流电插座、其面板颜色和装饰时所面临的难题。

通常使用用于交流设备和灯具的三种类型的开关：单刀单掷（SPST）和单刀双掷（SPDT）开关。SPST开关是基本的接通-断开开关，而SPDT开关是转换开关。SPDT开关用于从来自两个分离位置（例如从小厅或房间的两个入口）接通-断开开关给定设备（例如，灯具）。

在需要三个或多个开关来接通-断开给定厅或房间的相同的灯具的情况下，使用另一类型双刀双掷（DPDT）开关。DPDT开关或多个开关以给定的正交叉（straight-cross）配置连接在前述的两个SPDT开关之间。DPDT开关还被称为“换向（reversing）”开关。

公知的是，两个SPDT开关包括以连续移动器（continuous traveler）配置连接的一个或多个换向的或正交叉（cross-straight）的DPDT开关，该两个SPDT开关为每个单个的开关提供其自身的操作，无论其它开关的状态。因此，连接到该SPDT和/或DPDT设置配置中的任何开关将接通或断开灯具，无论其它连接的开关的状态。这还意味着对于任何连接开关或其杠杆，无特定的接通或断开位置，并且通过将开关杠杆推动到其相对位置将开关操纵杆推动到其相对位置，或通过推动推开-推关（push on-push off）键，实现接通或断开。

因此，本发明的目的是提供智能盒，该智能盒便于将包括SPDT继电器的混合开关连接至SPDT或DPDT开关的设备的智能盒，该SPDT或DPDT开关连接用于操作灯具或其它电气设备，由此维持经由“通用的”手动开关的操作；并且经由混合开关的SPDT继电器提供远程开关，或者用于经由如通用的DPDT或SPDT开关链操作灯具，并且经由混合开关的SPDT继电器提供相同的远程开关。

本发明的另一目的是提供用于连接DPDT继电器，以用于远程地接通或者断开灯具或者其它电气设备，该灯具或者其它电气设备连接到手动SPDT开关或者连接到包括两个SPDT或者一个或多个DPDT开关的更综合的开关设置。

现有技术的电气系统的链连接的SPDT和DPDT开关使得需要识别设备（例如，灯具）的接通-断开的状态，以用于提供精确的控制指令，并且传输至控制器的关于给定电路的此类数据必须包括电流耗费、功率消耗或状态传感数据（如在美国专利8,269,376中公开的）。

为了该原因，本发明的另外的重要的目的是引用单个的交流电流传感器用于每个混合开关和交流电插座，以用于识别何时设备是接通的并且用于处理关于设备功率消耗的数据。

这通过以下方式实现：通过引入电流传感器（例如，环形或结构化的电流变换器）；或通过低电阻合金结构，其计算为引入与每个单独的开关或插座的交流电火线共线连接的毫欧姆单位的串联电阻器；或通过磁霍尔传感器、或其他低电阻的电阻器或其他元件，其可以产生对应于以下设备的通过终端的交流电火线的电流耗费水平的输出信号，前述设备包括集成到本发明的智能支撑盒中用于与家庭自动化网或网络通信功率消耗数据的给定的混合开关、机械开关、继电器和交流电插座。

电流传感器的输出信号水平以毫伏为单位测量并且被放大到可以被CPU处理的水平，放大器和CPU均包括在智能支撑盒中用于产生所耗费的电流数据、或功率消耗数据、或接通-断开状态数据及其组合。

本发明的智能支撑盒包括收发器，所述收发器用于接收指令以操作安装到盒中的混合开关或继电器的指令并且用于传输关于每个连接的设备的状态、功率消耗或电流耗费的数据。该数据的处理是基于：所识别的设备、通过记时的电流传感器所耗费的交流电流的水平相对于由CPU测量到的交流电的正弦曲线的各处的电压参考值。

所接收的指令和传输的数据经由选自包括以下的组的通信网络来供给：有线网络（例如总线）、光学网络或光学电缆的网、两路IR网络、RF无线网络及其组合。

智能支撑盒的收发器将两路或双向信号的至少一路与家庭自动化控制器、视频对讲机或购物终端通信。收发器或CPU被编程为响应接通电源的指令到所连接的设备，其回复确认接通电源；或响应于关于状态、电流耗费和设备功率消耗的询问，由此更新家庭自动化控制器、或者视频对讲机或购物终端（如在前面所引用的美国专利所描述的）；或如果该指令是断开设备，则响应以“断开状态”。

在下文中涉及的家庭自动化控制器是具有控制键、触摸图标或触摸屏的显示装置和类似于前面所引用的申请和美国专利中所公开的视频对讲机和/或购物终端。

下文中和权利要求书中的“混合开关”和“混合开关继电器”指的是选自以下组的集成组合：SPDT继电器、DPDT继电器、具有SPDT开关的DPDT换向继电器和本发明的优选实施方式的DPDT开关和换向DPDT开关。

术语“SPDT混合开关”指的是用于手动和远程操作给定负载的独立的开关装置。

术语“DPDT混合开关”指的是具有双极的独立的开关装置。例如，其用于在潮湿或潮湿环境中（例如浴室或洗衣区）操作负载，通过手动和远程开关两极，其中一极供给交流电火线，而另一极供给交流电零线。

术语“换向混合开关”、“交叉混合开关”和“换向DPDT混合开关”指的是用于给定负载的开关装置，其经由换向混合开关接通-断开，并经由至少一个SPDT开关和/或经由全部连接在双移动器线（dual traveler lines）的级联链中的n个中间DPDT开关，其中，所连接的开关的每个均可以操作给定负载或接通-断开。

本发明的主要目的是引入交流电插座，其构造为类似于所公开的混合开关的自锁结构的插入式装置，进入到智能支撑盒的相反的和互补的结构中，包括具有互补的插头（包括光学收发器、RFID天线或相关的RFID天线）的用于通信光学的或RFID信号的光学收发器和RFID天线中的至少一个。

光学收发器和/或RFID天线和/或识别设定选择器，经由本发明的智能支撑盒的内盖的配合伸出结构，被引入到结构化的插入的交流电插座的开口或腔室内，这将在优选实施方式的说明中进一步阐述。

术语混合开关的“弹性元件”指的是弯曲（bending）和/或折曲（flexing）极，或指的是被构造成提供弹簧状的触头的极，或指的是包括弹簧的极，或指的是由弹簧驱动的极，或指的是由弹簧驱动的电气触头，或指的是包括弹簧的触头，或指的是构造成弹簧状元件的触头和与保持继电器的极和触头相关的弹簧或结构的任何组合。通常的弹性极可以为微型开关的极，或不同已知的微型开关的类似结构的多元件的极。

下文中和权利要求书中的术语“脚”或“多个脚”指的是连接器脚，诸如通常与连接器相关的，例如，8脚插头和插口。在下文中所指的脚或多个脚包括高或低电流脚，其具有平坦的、圆形的或用于将支撑盒接合至接线装置（例如，插座和开关）的任何其它形状或结构。

下文中和权利要求书中的术语“接头”或“多个接头”指的是脚和插口或容座，其共同地连接互补的或往复的脚和容座或插口用于将交流接线装置与支撑盒互连。

附图说明

参考附图，从本发明的优选实施方式的以下描述中，本发明的前述目的和其它目的和特征将变得明显，在附图中：

图1A至图1C为现有技术的立体图，显示由引用的美国专利公开的现有技术的接线装置的安装和连接和如在本领域中所经历的该接线装置的实际使用；

图2A至图2D为智能支撑盒的立体图，所述智能支撑盒用于本发明的优选实施方式的电源插座和SPDT开关-继电器组合或混合开关；

图3A至图3E为显示了盒的后视立体图或背视立体图，图1A至图1D的电源插座和混合开关或开关-继电器组合，包括接线端子；

图4A至图4C为显示图1至图1D中显示的本发明的扩展的智能盒的立体图，用于容纳n倍的本发明的电源插座和混合开关、或开关-继电器组合；

图5A至图5C为用于显示优选实施方式的智能盒的多样性的立体图，所述智能盒可被竖直地安装以用于支撑图1B、图1D、图2A、图2C、图2E和图3C中显示的构造成用于安装在竖直柱盒内的改造的电源插座。

图6A至图6E为显示本发明的用于支撑整个范围的交流电插座（如用在世界的不同国家和地区中）的智能盒的非限制性的多样性的立体图；

图7A和图7B为立体图和图示，显示RFID标签引入到不同电源插头用于识别由优选实施方式的智能盒支撑的、连接到对应的电源插座的负载或设备；

图7C和图7D为立体图和图示，显示引入光电端口或光学收发器用于经由电源插头和电源插座控制设备和汇报功率消耗，所述电源插头和电源插座由本发明的优选实施方式的智能盒支撑；

图8A为智能盒的前视图，显示供电和接地连接端子，包括用于智能传感器或设定选择器的附接插口，该智能传感器或设定选择器用于识别连接到优选实施方式的电源插座的设备的类型；

图8B至图8C为插口和可选择的/可替换的智能传感器附接详情的俯视图和剖视图；

图8D为用于不同智能传感器或旋转选择器的接触位置的俯视图，以用于经由优选实施方式的电源插座来识别汇报功率消耗所需要的连接的负载或设备；

图8E和图8F为智能盒和可选择的/可替换的智能传感器的装配的立体图，其包括本发明的优选实施方式的用于识别负载或设备的旋转选择器；

图9A为显示经由优选实施方式的智能传感器的插口，将数据加载到智能支撑盒的立体图；

图9B和图9C为如提供用于不同的三位和四位盒模型的内部容座的俯视图；

图10A为包括用于优选实施方式的电源插座的接地棒的俯视图图示；

图10B和图10C为本发明的不同的三位和四位盒模型的自锁端子的后视图；

图11A至图11C为自锁端子和三位、四位和六位盒的容座的结构的立体图，其包括用于测量本发明的每个插座和混合开关的电流耗费的低电阻金属合金结构；

图12为包括智能盒的脚、容座和端子的电互连的电路框图，其包括用于本发明的优选实施方式的汇报功率消耗的RFID、RF和光通信电路、CPU、存储器和电流传感电路；

图13为显示电流相对于电压相移和用于功率消耗计算的测量原理的电路图；

图14A和图14B显示用于引入到本发明的智能支撑盒中的SPDT混合开关-继电器组合的剖面图和立体图；

图14C显示用于引入到本发明的智能支撑件中的DPDT混合开关-继电器的立体图；

图14D显示用于引入到本发明的智能支撑盒中的具有保持键（latching key）的微型开关的立体图；

图14E显示用于引入到本发明的优选实施方式的智能支撑盒中的混合开关的立体图；

图15为电连接和控制网络显示具有本发明的优选实施方式的遍及的自动化控制和功率消耗汇报的高层建筑物中的典型住宅的互连。

具体实施方式

图1A至图1C显示由所引用的美国专利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和其它国家和地区中对应专利所公开的现有技术的接线连接和开关和电源插座的装配或安装。

每个所引述的电源插座包括智能电路，所述智能电流用于测量、计算和汇报从其经过的负载或设备的功率消耗。所引述的连接到SPDT继电器的SPDT或DPDT开关的每个包括继电器控制和通信电路以用于经由继电器操作负载和用于汇报由负载或设备消耗的电流耗费或功率。

用于控制和汇报功率消耗的通信电路选自包括以下项的组：经由光纤电缆或光导的光学的、RF、视线内（in line of sight）的IR和经由总线的电信号。

图1A和图1C中显示现有技术的控制、指令和通信为经由级联光导而传播的光学信号。术语光导为用于指塑料光纤电缆（也称为POF）的术语，然而，其它的光纤电缆和RF信号可以用于现有技术的控制和通信。

图2A显示用于容纳三个电混合开关H1至H3的智能支撑盒，每个混合开关包括当混合开关H插入到盒3H内的位置中时，用于锁定到盒的凹陷部15A和5中的自锁凸出部15和停止部5A。

图1B中显示的盒3H和1H+1S安装在三位（three gang）电墙上接线盒中（例如显示在现有技术的图1A中或例如已知的4” x 2”美国墙上接线盒）并且经由安装孔23通过螺丝附接至墙上接线盒（显示在现有技术的图1A中）。

图2C和图2D中显示的其它智能盒的每个安装在具有多种长度和宽度的拉长的四位矩形电墙上接线盒中（例如用在欧洲中）。所有的不同的已知的墙上接线盒、环绕的支撑框架20F、本智能盒的框架、所示的混合开关H和所示的电源插座S周边被图1A和图1B中显示的现有技术的所安装的装饰性盖覆盖。

该装饰性盖可调节成通过插入通过盖锁定插口23的自锁式双头螺栓或锁与墙表面齐平，显示在图2A至图2D的智能盒的框架20F的四个拐角上。

所示的框架20F是公知的并且通常用作用于将接线装置锁定就位的支撑框架，所述接线装置已知为用于灯和通常使用的电源插座的机械开关，在其后部或侧面经由螺丝或自锁电端子（显示在图1A至图1C的现有技术中）连接到电源线。

因此，图2A至图2D中的示出盒和图1A至图1C的现有技术的支撑框架之间的一个明显区别是智能盒的后部或后面，包括用于自锁接线装置的所有的脚、容座和端子。其它区别在于，构造并在图3A中所示的混合开关和电源插座的后表面和结构不具有公知的接线端子，其通过简单地插入到本发明的智能盒中而为自锁动作做准备8。

图3A中所示的混合开关H包括火线脚1L、负载脚1LD、线圈脚CO和用于多种颜色LED灯的键指示器接入口（access）K1。显示图3A的交流或电源插座包括交流电火线脚1L、交流电零线脚1N、用于接地或接地脚1G的容座入口2G和用于智能传感器或旋转选择器的开口10R以用于识别连接或插入到交流电插座中的负载或设备。

通过上述，明显的是，现有技术接线装置、支撑框架、开关和插座与具有插入式混合开关和电源插座的智能支撑盒之间的结构区别展现了明显的本质的结构区别，并且所装配的接线装置从“外可见侧面”可以想到所述开关和插座是类似的。

现有技术的机械开关和插座的每个单独地连接至通过墙上接线盒接近的电源线，并因此需要密集的工作用于将很多的线连接至被局限在墙上接线盒内的多个插座座和开关。相比而言，智能盒连接到更少的线，并且包括本发明的电源插座的混合开关插入通过前面或框架20F并且插入到容座2L、容座2LD和容座2N以及接地（GND）脚1G而进入到电源插座的容座2G中。

实质上减少电源线和接地线的数量是通过环绕图1A至图5D中所示的智能盒的后盖的自锁端子连接。该布置减小了线连接的数量、安装每个单独的开关和插座所花费的时间，并由此显著地减少了在连接单个电源线中的错误。

这本身将实质改造引入到现有技术的结构和设施中，并且这无需考虑由本发明添加到给定住宅或商业建筑的电线和系统中的智能和自动化。如将在下文中阐述的系统提供了综合性电气自动化控制，其包括汇报来自每个和全部电源开关和插座（在下文中详述）的功率消耗。

另外，不具有自动化控制的本发明的智能盒简化了现有技术的电气安装。明显的是，图1A中显示的现有技术的机械SPDT或SPST开关和电源插座的成本可以通过减少接线端子并且通过插入脚1L、1N、1LD和容座2G替换接线端子而降低。

其它成本节约在于支撑框架，其被改造或变形到支撑盒中以包括端子1G和容座2L、2N和2LD，如图2A至图9C中所示。所有上述无需引入下文中之后讨论的智能电路和其它元件。

图2A至图11C中所示脚1、容座2、停止部5A、凹陷部5、凸出部15和凹入部15A事实上是一组用于电线的接头和用于将接线装置互锁到支撑盒的机械结构。该脚和容座可以颠倒，从而脚为容座并且容座为脚，只要它们是彼此互补的。同样适用于凸出部、凹入部、停止部和凹陷部，它们可被颠倒但是保持彼此互补。

而且，停止部和凸出部可以为一个结构而并非两个。所示的凸出部、凹入部、停止部和凹陷部是锁定结构的图示，所述锁定结构可以制成多种不同的形状、形式和尺寸。

因此，本发明将是有意义的、有效的、并且实质上剪少了安装现有技术的电接线装置的时间和成本。所有这些是通过以下来实现：通过改造现有技术的电接线装置插口的安装、灯开关和支撑框架并且应用前面所引用并显示的插入式安装方法。

智能支撑盒可以扩展以容纳n个混合开关和电源插座（如图4A至图6E所示）。图4A、图4B和图4C显示智能盒6H、2H+2S和3S，所有被配置成6位盒，其中“位”为混合开关H的宽度尺寸，其类似于现有技术的机械开关的宽度尺寸，范围为22mm至24mm之间，或小于1”宽度。然而，开关尺寸的任何变形可以被本发明的智能支撑盒容纳。

电源插座，无论其是用在以色列和中东国家的SM插头和插口、还是在德国和整个欧洲所使用的SG类型、还是为欧洲的插头和插口的法国版本的SF类型，包括用于两脚插头SU的日本和美国电源插座、用于三脚插头SUG的美国和日本电源插座、用于澳大利亚类型插头SA的电源插座（也被用在中国）和以及用于英式标准插头SB在英国和香港的插座，这些所有容纳在双位尺寸中。

例如，混合开关H宽度尺寸为23.5mm，电源插座的宽度将为大约46mm至47mm。所有不同的电源插座显示在图4C、图5A、图5B和图6A至图6D中。用于两脚美国和日本插头的电源插头容纳在单位尺寸中。

重要的是要注意到，电源插座同样构造为用于竖直安装，使得电源插座能够安装到图5A、图5B和图6A至图6C中所示的竖直柱中，其中，显示中东插座SMV、法国SFV插座、澳大利亚SAV插座和美国SUGV插座显示为包括在插座箱的左表面和右表面上的锁定凸出部15和停止部5A以用于附接到竖直安装的支撑盒中，与此相对，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用于附接到水平安装的智能盒中。

从上面的阐述和图2A至图6D中所示的组件，显而易见的是，本发明的智能支撑盒良好地适于为很多不同插座（已知为给定国家和地区中的标准插座）提供多样化的、简单并且低成本的安装。该智能支撑盒还制成适应插入式机械开关，该开关制成为适配现有技术的接线装置的尺寸和形状的，以提供很多其它优点。

图2B和图2D显示智能传感器10、10-1和10-2，每个可以包括光学收发器端口（以下被称为光电端口）或RFID天线。光电端口或RFID天线接收编码信号以用于识别连接到电源插座的设备，并且还用于通信用于操作该设备的编码的指令信号。

在下文中联系电路图的框图进一步讨论智能传感器10的独特性，但是明显的是，传感头（sensing tip），无论其为RFID天线、塑料光纤的终端，还是光学收发器，被引入到电源插座结构的后部中心处的传感器容座10R中（在图3A中所示）以达到插座的前表面。图8C的传感器10B为显示在图2B中的光电端口OP的开口，或显示的不具有开口的平坦的凹陷部用于图7A和图7B的RFID标签20B、20U、20A或20EU。

重要的是要注意到，具有附接的RFID天线和标签的所示的插头和插座或光电端口被构造成利用相同的RFID标签和光电端口位置被引入到三脚插头和插座以及两脚插头和插座。对于在美国、欧洲和中东国家中使用的具有可被反向插入的具有19mm脚间距的两脚插头的插头和插座来说，这特别重要；并且这允许在两脚插头的中心处引入RFID天线或光电端口以便始终处于直接光学连接和处于用于RFID通信的非常邻近处。

图7C和图7D中显示光电端口OP在每个所示的插座前表面的中心处，如图7C中的SB-OP、SUG-OP、SA-OP、SG-OP、SF-OP 和SM-OP以及图7D中示出的美国插头和插口。

非常重要的是有要确保RFID标签和RFID天线从精确位置和非常邻近处通信以避免通过邻近的RFID天线读取RFID标签，例如举例来说，图6A的邻近的插座SU（显示为光电端口），但是可被构造成应用RFID传感器。

然而，清楚的是，图7A的RFID标签20U可被引入到图6A的两脚美国插头和插座SU中。然而，该引入必须确保RFID标签的邻近读取不可能。这允许小尺寸的天线和RFID线圈和使用更低频率的RFID（例如125KHz），这将在下文中阐述。

图8A显示了智能支撑盒子2S的后盖的内表面。上容座显示为2L-1和2L-2以用于连接插座SG的两个脚1L（例如显示在图2D中）。这与图2C的示例相反，图2C显示四个L1脚，如用于连接四个混合开关H（显示为Hn）。显而易见的是，结构的改变是从图8A的智能盒2S移除了两个上容座2L。

另外，图8A中显示的四个下容座被分成两种不同的容座：两个零线电源容座2N-1和2N-2以及经由接地棒1G-X连接到双接地线脚1G-1和1G-2的两个接地容座2G-1和2G-2。四个下容座2L-1、2L-2、2N-1和2N-2精确地对应于前面所示的任何类型的插座的脚1L和1N，无论其为SM、SMV、SG、SGV、SF、SFV、SUG、SUGV、SA、SAV、SB 或SBV，并且任何这些插座可被引入到图8A的智能盒S2中。

接地脚1G-1和1G-2类似地适配图3A中所示的每个容座 2G并且通过插入插座的引入将牢固地连接插座的三个脚，即，火线L、零线N和地线G。将插座本体插入到智能盒中经由到凹陷部15A中的锁定凸起部15而将该本体锁定到盒中并且经由抵靠凹陷部5（图2A中所示）的停止部5A而将插座牢固地保持就位。

图2B和图2D的所示智能传感器10、10-1和10-2为预定传感器，例如用于读取或通信前面所指代的RFID或光电编码信号。这样，它们被预装配并且设置为具有给定类型传感器的智能盒，以用于引入到具有OP开口（图7C中所示）的插座中或引入到用于容纳RFID标签（图7A中所示）的插座中。

图8A的智能支撑盒设置有可替换的/可选择的传感器，无论其为RFID或光电端口，而且，传感器10可以被设定传感器40RS或40RS-L替代以用于手动设定设备类型识别，以用于提供控制和用于汇报由连接到给定电源插座的所识别的设备的功率消耗。

所示的开口9-1和开口9-2为卡口形开口，以用于锁定插入的智能RFID传感器41、光电端口42或旋转设定选择器40RS或40RS-L（图8B至图8D所示）。

图8B中所示的是卡口结构，所述卡口结构包括具有三行触头51、52和53的PCB 60。图8C中所示的触头55接触智能盒的主PCB 12的表面，所述智能盒包括将在下文中讨论和阐述的CPU。所示的主PCB 12还包括与三行触头51、52和53互补的三行触头41、42和43，其中，三行卡口行中仅一行包括图8C的触头55，从而在卡口沿箭头63的方向旋转到停止位置62的过程中，触头55将与对应的PCB触头41、42和43对齐并接触。

由于智能传感器40被提供为预装配的传感器，例如包括RFID传感天线41、光学收发器/传感器42、或旋转设定选择器43，所通过的触头55的每行被装配到对应行中，从而图8D的RFID传感器41将接合卡口PCB 60的触头51并且图8C中所示的中心腔室10A内部的传感器10B将为经由线10C连接到触头51的RFID天线。

类似的设置提供用于光电端口传感器42，触头55被引入到行52中以用于接合主PCB 12的触头行42，这提供了替换前面所提到的RFID天线的来自光电端口收发器10B的电信号通信。

通过这样，变得明显的是，可以将具有卡口旋转基座或其它附接（未显示）或附接机构的所选择的/可替换的智能传感器引入到安装的智能支撑盒，例如利用简单插入附接的自锁凸出部、或插头和插口、或脚和传感器容座。

图8E中所示的旋转设定选择器40RS或40RS-L为手动设定选择器，以用于设定识别到电源插座的设备，用于汇报功率消耗和消耗所汇报的功率的设备的类型。

当卡口棒61经旋转到锁定位置62时，卡口PCB 60的所示RS触头53定位成接合主PCB 12的触头43，将旋转选择器输出连接到CPU以用于识别待连接到电源插座S的设备。在将插座S安装到图7A的智能盒2S中之前，选择器40RS或40RS-L可通过旋转把手48设定，或旋转把手47可用于通过电源插座的前表面中的开口而被设定到给定类型设备，例如图2B或图4C中的OP开口中所示。

这通过图8E的更长的旋转设定选择器40RS-L来提供。这实现通过电源插座的前表面的用于用户自设定的手动设定选择。图8F显示将卡口传感器40和旋转设定选择器40RS或40RS-L通过图8F的智能支撑盒2S的内后盖而安装到卡口插口9-1和9-2中。

关于负载或设备的详情的设定引述在很多参考的前面所提到的美国专利中，包括使用设定选择器，例如旋转选择器40RS。所引述的现有技术的装置的具体设定和本发明的智能支撑盒的具体设定还提供了每个电源插座的负载、安装到盒内的混合开关或继电器，和每个连接的设备的详情。该详情被加载到图12中所示的电路图的框图的CPU 50的存储器50M中。

加载地址、位置和负载的详情还公开在参考的美国专利中并且包括经由RFID或光学加载器的加载，例如IR远程控制单元，其被编程以引入连接的一个或多个设备的详情、地址和类型。

其它公知的详情的加载可以经由电脑、iPad和类似装置来处理。然而，通过加载装置（例如，远程控制单元160）的火线的加载必须提供足够的绝缘以用于将负载卡口适配器149直接连接到凹陷部9，并且盒连接到交流电火线（如在图9A中所示）。

待加载的详情可以包括智能盒的类型，其识别端子的详情。该盒可以包括如在盒制造期间设定的该详情的自动预加载。不管怎样，图9B和图9C示出了很多种变型，其可被配置用于不同智能盒模型的容座。

所示的不同没有揭露详情的整个建立。所示的容座被配置并假定插座和混合开关将被如设计地充分安装到盒中。然而，在实践中，期望的是，更大的盒将被安装用于将来的扩展，但是在实践中，交流电插座和/或混合开关、机械开关和/或继电器的数量将不会引入到盒容量中。

对于混合开关和/或交流电插座的缺省安装，需要现场将实际的安装更新到智能盒的CPU存储器。为了这些目的，具有卡口连接器149的加载器160的使用是非常有用的。类似的是，使用美国专利8,442,792、8,594,965和8,639,465中公开的RFID或光电编码加载器。

住宅、办公室、企业或其它建筑物结构中的负载或不同设备的识别可以被分成三个类别或三组。第一组是固定连线设备或负载，例如灯、热水器、屋顶电扇、窗帘和百叶窗以及永久连线的一些类型的HAVC或空调。

第二组负载或设备为“永久插入的”设备，该设备每周7天24小时地，或整年地，插入到给定电源插座中，例如冰箱、咖啡机、烤箱、微波炉、洗衣机、空调、电视或A/V设备。

第三组为随意插入的负载或设备，例如食品处理器、榨汁机或料理机、蒸汽熨斗或其它手动工具、个人护理设备，例如，空气干燥器或电动剃须刀、充电其和/或电脑。

明显的是，第三类型或第三组的一些设备可以“永久地”或长期地插入到给定电源插座中，例如，电脑打印机或“加湿器”。

通过本发明的智能支撑盒的设定和传感提供一系列的在现有技术中不可得到的解决方案，例如，引入用于第二组的长期的或永久地“插入的”设备的“固定”解决方案的能力，例如经由图9A或负载连接器149经由手动加载器160加载其详情的冰箱或洗衣机。

用于加载的其它解决方案可以经由现有技术的所引用的美国专利中公开的光学加载器或经由RFID加载器的加载，或通过在安装盒期间的电气安装器的直接加载，或通过经由在图3B~图3n中所示的智能盒的后盖中提供的设定选择器来设定该详情。

通过使用电源插头的光学引入的识别器，最佳地服务了随意插入的设备的识别。光学通信信号对噪音免疫；它们是稳定的并且可以低成本提供。其它实际的、低成本的识别器为前面所引用的RFID标签并且显示在图7A至图7D中。第三是使用旋转选择器RS40-L，该旋转选择器RS40-L可以通过居住者可容易达到的交流电插座的前面接近。

图10B和图10C显示了提供用于本发明的不同智能支撑盒的嵌入（snap-in）或自锁式接线端子的变型。

每个端子提供了入-出或级联式连接到另一盒，无论其为邻近的盒还是远的盒，仍然，该级联的盒通常安装在相同的区域或相同房间中。这是由于电气接线编码和规则授权单独的电线用于每个单独的房间或区域内的给定负载。

对于图10C的4H盒明显的是，仅仅需要一个零线N和一个火线L给四个负载供电，例如，四个灯。每个混合开关或机械接通-断开开关（例如在图14D中所示）或SPST继电器（未显示）连接到单个负载LD端子并且每个负载的功率消耗单独地汇报。还可以经由一个混合开关及其两个嵌入端子给两个或多个负载供电，每个显示为LD1至LD4。接地端子对于电源插座是必须的。

图10A至图10C还清晰地示出了当使用交流电插座时，不需要并且不使用负载端子。然而，接地端子对于交流电插座是绝对需要的，为了该目的和为了其它接线装置考虑，至少一个接线端子可以为可分配的端子。在交流电插座的示例中，占据负载位置的端子变为用于接地连接的可分配的端子。然而，当环境，例如局域编码，允许时，其可被分配至其它接线连接，例如分离的交流电火线或交流电零线。

很多其它的配置示出了盒结构的简易性，其可以通过减少或增加容座、脚、自锁或嵌入端子而制成，并结构为图11A至图11D中所示的低电阻的金属合金的电流传感器。

图11D中所示是利用铆钉80R铆接到自锁或嵌入接线端子80LD的容座2LD的组合。类似的铆接适用于结构的电流传感器R1至R6，该电流传感器R1至R6铆接至实心黄铜或铜棒83以用于将火线功率提供到容座2L-1至2L-6。

未显示的是零线黄铜或铜棒，该零线黄铜或铜棒经由图6D和图6E中所示的容座2N-1至2N-n给电源插座供给零线。零线容座2N经由铆钉80R附接至零线棒（未显示），这与火线棒83相同的方式，但是没有结构的低电阻电流传感器。

从前面的阐述中，应当清楚的是，很多模型不需要模具的主要的改变和简单的模具调节，已知作为插入件可以低成本地很好地提供用于本发明的智能支撑盒的机械构造所需的壳体、盖、端子、容座和脚的批量生产。

而且，明显的是，电源插座、混合开关、SPDT继电器和开关之间的互连连接件为图11A至图11C（包括图10A中所示的接地棒）中所示的实心黄铜或铜棒，其全部铆接至强电流容座或被强电流容座支撑，这提供了优越了互连到墙上接线盒内部的所安装的线束到现有技术的不同开关和插座。

图12为以下几者的框图：电路，CPU 50，存储器50A和通信电路，包括光学收发器56，读取和读写收发器RFID，天线55，RF收发器53，包括RF天线54，其可以为图8C中所示的PCB 12的图案（pattern）或绘线（drawn line）。

电流传感电路包括放大器51和低电阻的电阻器RS₁至RS_n，每个供给微伏或毫伏水平的信号，由通过其的被负载5耗费的电流在每个电阻器RS结构上产生。

所示的光学收发器56将光学信号通信到光导，该光导已知为塑料光纤或POF，其在美国专利、出版物和申请中公开。光学信号经由交流电插座的光学接入口或光学端口访问，其用于传播关于电流耗费、功率消耗以及负载或设备详情的数据。

两路通信的另一路信号包括系统控制器的用于操作所选择的设备的请求和指令。光学收发器在IR波长（例如940nm）操作并且传播并接收来自与去向手持IR远程控制（例如在参考美国专利中公开）的在视线内的IR信号。

图12的框图显示本发明的优选实施方式的功率消耗汇报电路和通信电路，包括CPU或模拟/数字处理器50和电流信号放大器51用于传感、测量和处理电流耗费信号，包括计算由负载59消耗的功率。该负载显示为电阻RL、电感LL、和/或电容CL负载及其组合。通信电路包括两路缓冲器52。

电气接线装置（无论其在建筑物中，包括工厂、仓库、学校、公共场所、商店、住宅、企业或其它）受到严格的电气和建筑规范和规则的限制，禁止低压信号和/或功率与电气接线装置和/或电气接线的连接和/或混合。这限制了通信电路通信RF或光学中的一个或两个。

光学信号，无论其为与视线内的IR、经由光学电缆（包括塑料光纤，称为POF）的可见光或IR，均可以通过本发明的智能支撑盒的电路实施。

图12的电路通过低电压或低电流电源供电，其通过将交流电供给到高压交流级电容器（在图12中显示为C3和C4），或供给到美国专利8,441,824中公开的供电电路。

图12中的VCC电源经由保护电阻器R2、电容器C3和二极管D2供给到直流电调节器58的输入或端子。

所示的调节器58是可从很多IC制造商以非常低的成本获得的公知的模拟电压调节器IC。所示的调节器输入电路包括用于将低波纹直流电输入提供到调节器的滤波电容器C1和用于保护调节器免受通常影响电气系统的电压冲击的稳压二极管ZD1。调节器的输出包括用于维持足够充电以给智能支撑盒电路供电的存储电容器C2。

为了给继电器线圈CO供电，有利的是使用更高的电压（例如18V或24V）和有限的电流（例如20mA至30mA）。为了给保持继电器线圈CO供电，优选的是使用例如32V的短的V2脉冲和大约80mA的电流小于30毫秒。为了该未调节的直流电V2的供给，图12中所示的电路包括保护电阻器R4、大的275V交流额定电容器C4、整流二极管D4、存储电容器C5和保护稳压二极管ZD5以用于将V2直接地输出到继电器线圈或经由图12中所示的控制电路的驱动器DL输出到保持继电器线圈。

交流电火线显示为连接到接地，其还是VCC和V2线圈电源线的负线。例如，所示的VCC为正的3.3V，但是可以为5V或1.8V或任何通常应用于CPU和其它IC的电压，包括图12中所示的通信IC。

由于交流电火线连接到直流电供给的负极，供给到电压调节器58的输入端子的功率连接到并供应自交流电零线经由串联电容器C3和C4、交流电级电容器到整流二极管D2并且根据电源线电压可以从就230/240VAC 0.1~0.47微法（EU，UK）并达到就100/120VA 0.22~0.82微法（日本/美国），还分别考虑了电源频率50Hz或60Hz。

以275VAC等级的电容器C3和C4是公知的，并且被所有的已知的标准认可实体（例如，UL、VDE、JIS和BS）认可用在电源电路中。电容器C3和交流电零线之间的电阻器R2和R4为保护电阻器以防止冲击和/或可能为自毁式电阻器以防止发生短路或重漏电在远程事件中的起火。

信号放大器51是公知的线性放大器或双放大器IC，其串联连接以用于放大电流耗费信号。信号放大器51，其组合了两种放大器，还称为操作放大器（operational amp.或op.amp.），每个放大器被设定放大，例如达100倍，并且二者串联的放大器51因此可以提供达10000的放大倍数。

CPU（中央处理单元）或模拟/数字处理器50 以下被称作CPU）包括模拟到数字或数字到模拟的转换器端口、数字端口和模拟端口。CPU 50是通常可得到的低成本的CPU，例如8bit或16bit，其具有包括存储器50A的低功率消耗处理器。CPU以1.8V或3.3V操作，具有的操作电流例如小于3mA和几微安的睡眠电流。

放大电流信号从放大器51被供给到端口I/OC，并且基于放大控制状态和关于转换的模拟电流信号到数字。该CPU被编程以经由I/O A端口调节放大器51的放大倍数，以获得如编程的最佳地放大，与接收到的信号相当以处于传感器规定范围的中间或大多数线性范围内。

如图12所示，负载59不是纯电阻或电阻负载，其可以为马达和/或电容器和/或通常用在包括电脑的电气设备上的开关电源。非电阻负载引起了电压曲线和电流曲线之间的相移和/或通过高功率的数字开关功率负载扭曲曲线。

图13显示了两个正弦曲线，电压曲线80-86和电流曲线90-96，二者被偏移了任意角度，这由未知的RL、LL和CL负载引起。

电压曲线90-96是从交流电零线端子经由大电阻分配器R1和R3供给到CPU的I/OV的参考电压的曲线（其中，R1值在例如0.5~1.0 Mohm的范围内，并且R3值为几Kohm）以提供代表电力线电压（美国电力线的120V/60Hz或欧洲电力线的230V/50Hz）的最佳参考信号水平。电流曲线90至96是放大的电流信号和电流耗费值的精确参考。

参考电压曲线的零交叉80为用于处理功率消耗读数的开始位置或开始时间点。电流相移从电流曲线的零交叉的偏差中明显。

所显示的零交叉180是从负到正的交叉点，同时，开始位置时间90、电流曲线显示为接近于负曲线的峰值，或在大于90°的相移处。

图13中显示的过程是测量五个参考周期81至85和相移的五个电流周期91至95。所测量的位置或时间点在图13中显示为在电压曲线上随机分布的十个点，作为用于电压的时间点81-1、82-1、83-2、84-3 和85-4，其中在电流曲线上精确的时间点显示为92-4、93-5、94-6和95-8。过程位置或时间点的端部显示为86和96。所示的时间间隔为20毫秒（对于50Hz）和16.6毫秒（对于60Hz）。竖直线将一个周期划分成10个时间点，因此，每个时间点之间的间隔是一个周期除以10的持续时间。

在一个周期（Hz）期间的时间间隔或测量点的数目直接关系到测量的精度，同样适用于在一个测量循环中所测量的交流电周期的数目。二者均是将要决定的，其中，更高的精度需要在一个测量循环中更多的测量交流电周期（Hz），以及时间间隔的减小或测量点的数量的增多。

功率消耗是计算的正弦VxA图的产品，其基于以下来创建：基于在每个时间点处同时的测量值并基于电压参考计时的每个周期求和。图8中所显示的五个周期81-85是重复的测量的一个循环的示例（例如，每2秒）。当计算循环被编程以每2秒执行时，五个测量周期的总和将乘以20（对于50Hz）和24（对于60Hz）的因数（50:5/sec. x 2 sec.）或（60:5/sec. x2 sec.）。这将呈现在2秒内的功率消耗。

通过上述，应当明显的是，通过本发明的电流传感器的功率消耗计算可被简化并且由低成本的中央处理器（CPU）或模拟/数字处理器执行，二者都可从很多IC制造商获得。同样应当明显的是，本发明的电流传感器可以尺寸上制造得更小，并且向功率消耗汇报提供精确的、实际的和低成本的解决方案。

所计算的功率消耗值在包括在CPU中的存储器中存储并更新，以用于如编程地汇报给控制器。所计算的功率消耗值被转换成预定的程序协议，该程序协议包括负载或设备的详情以及负载的位置和/或交流电插座的位置。存储器中存储和更新的数据为编码协议。

所参考的专利、出版物和申请，特别是美国专利8,170,722，公开了功率消耗协议的编码和协议汇报的信号结构。指令结构被设计为仅包括5比特的短指令，该短指令包括用于汇报功率消耗、负载详情和其位置的所有必要的数据。

通常以微瓦单位而测量的RF发射器输出不消耗太多功率，然而，优选的是，使汇报协议的长度最小化。当不需要已知的收发器（RF 53、RFID 55和光学56）中的任何时，不使用它们。RF操作系统可不包括光学收发器56，通过光学网络的系统操作可以不包括RF收发器53和/或RFID天线。如论怎样，可以包括所有的电路并平行或如编程地操作无线、RFID和光学网络。

而且，POF的光学网络允许引入多个光学收发器以用于传播级联的光学信号，其与支撑盒之间和支撑盒与电源插座之间的光学通信相应，全部为该系统的光学网络的级联的通信（如图15所示）。

两路缓冲器52是公知的放大缓冲器，其可从很多半导体制造商的小的表面安装的IC包中获得。其目的是交互（interface）信号和其水平并且将收发器53和56之间的两路信号供给到CPU 50 I/O T和I/O R端口。根据所选择的CPU和模拟/数字处理器50，有很多这样的装置，包括I/O端口，其不需要额外的缓冲器，因为它们可被编程以输出并且接收与CPU和收发器之间交换的信号相称的改变的信号。对于这样的装置，不需要也不使用两路缓冲器52。

直接地或经由网络装置将功率消耗汇报到控制器，例如接收RF信号或经由光学电缆的光学信号的电流数据接收器，必须包括识别数据。该数据应当包括负载59或设备的识别或设备的类型或设备的家族。

该数据还应当包括设备在地点内的位置，该地点无论是公寓、商店、或学校或工厂。优选的是，该数据包括交流电插座的具体识别，或插座连接到或汇报给哪个电流接收器。

图14A和图14B显示SPDT混合开关-继电器组合，其中，图14A为混合组合的剖面图，其中继电器线圈152磁性拉动附接至基座或本体130的一端上的电枢143的SPDT极。本体130的另一端为用于SPDT微型开关极114的基座，其由机械柱塞102启动以按压极114的弹性结构。

两个“接触器”110和111（如在美国专利申请14/045,877、14/093,966和14/143,133中限定）经由极触头115、经由触头112和113连接极端子1L和1LD。如在日期为2013年10月4日、2013年12月9日和2013年12月30日的参考申请中分别公开的，微型开关柱塞102可手动地或经由继电器电枢143远程地使开关的接通-断开状态或连接-断开状态反向，这是通过独立于手动柱塞状态或位置将功率应用至继电器线圈。

图14A显示组合的混合开关继电器的直的拉长结构，一端具有柱塞而另一端具有继电器线圈152。图14B显示基座或本体131上并排安装的微型开关极114，和极115其经由垂直接触器110和111被触头112、113和115连接。

该并排将混合组合的长度缩短到用于装配到壳体140内的尺寸，其具有的尺寸方便地配合当前的手动开关尺寸，例如在包括美国和日本的世界上的很多国家中使用的，利用短的、小尺寸的开关和插座。

图14B中所示的结构引入了额外两个实际优点，第一是柱塞102朝向壳体140的中心的运动，而另一优点是引入机械保持按键100。保持按键公开在前面的所参考的美国专利申请中，基于已知的技术和结构，并且因此无需在此将其完全地公开。机械保持装置是已知的，例如，作为图14B（部分地）和图14E中所示的非常小的保持装置15D的更打的示例，可以看到锁定（保持的）或释放的（打开的）柜门保持装置。

另一非常公知的示例是圆珠笔的机械保持，圆珠笔通过推杆或按钮被推动到书写位置并重新推动或按压到释放位置，从而其可被插入到衬衣口袋里而不留下墨水印记。

有两种方式保持混合开关-继电器状态，一种是前面所阐述的利用上面所参考的申请中公开的保持键100，另一种是利用小的保持结构150来保持继电器极116。在该情况下，必须提供释放保持极的动作，无论是通过推动机械开关键而重新将电供给到继电器线圈。这在下文中讨论，然而当保持被施加到继电器极116时，应当不再使用键100而替代使用非保持的按键100A。

图14C显示双微型开关极114-1和114-2，其具有触头115-1和触头115-2和安装到基座或本体133的继电器极116D并且经由双换向接触器连接，利用三组触头112-1至112-3和113-1至113-3（不是清楚可见），从而双尺寸的柱塞103可手动地接合双微型开关极以通过继电器的极116D换向连接的移动器（traveler）T1和T2的极性或换向继电器的极116D以将端子LD（负载端子）换向以从一个移动器开关到另一个移动器。

前面所提到的美国专利申请完全地公开了换向和非换向的DPDT继电器-开关组合和操作，经由用于操作双极微型开关的柱塞或经由翘板开关手动地致动，这类似于混合SPDT开关的所公开的致动，无论是经由微型开关柱塞还是经由翘板手动开关结构。两种微型开关和翘板开关是公知的并且不需要进一步详尽地阐述。

通过将功率应用到线圈以吸引电枢和极116D（图14C中所示）来操作继电器线圈151，以同样的方式操作图14A的线圈152，用于换向与图14C的负载端子LD的T1-T2连接。

另外，前面所提到的美国申请还公开了用在潮湿环境（例如在浴室或类似的位置）中的非换向DPDT混合开关和继电器，用于将交流电火线L和交流电零线N连接到电力线或从电力线断开。

即使图2A和至图12中所示的自锁端子和容座不具体显示用于引入DPDT或换向DPDT混合开关或混合开关和继电器的端子，但是容座和/或自锁接线端子可被引入到本发明的智能支撑盒中，而且，任何尺寸的该混合开关或混合开关-继电器和/或机械开关和/或插座（具有或不具有传感器40）和/或继电器可被容纳，无论是单极、双极还是多极。

图14C中所示的DPDT换向混合开关-继电器被包装或包封到封闭件141中，其具有用于接合柱塞103的保持键100，包括所示的移动器端子T1和T2、负载端子LD和指示器光纤接入口160以用于引入到本发明的智能支撑盒中。

清楚和明显的是，换向机械开关（已知为四路开关）可被构造在相同的封闭件141中，其具有类似的推动以换向键或翘板键或任何其它实际的已知的键，并且被引入到本发明的智能支撑盒中以用于手动换向T1和T2移动器连接的极性。

同样清楚和明显的是，非换向DPDT混合开关-继电器可被构造并被引入到本发明的智能支撑盒中，以前面所描述的相同的方式适于包括SPST混合开关的所有其它接线装置。

图14D显示作为一种类型的开关的构造用于引入到智能支撑盒中的公知的微型开关，用于手动操作负载的，不具有远程操作条件，简单的手动接通-断开开关。所示的触头112为用于向极114提供停止运动的哑触头（dummy contact）。

然而，键100提供用于开关的保持，从而微型开关可通过双推动动作而接通和断开。

图14E的混合开关公开在前面所引用的美国申请14/143,133中。图14E的混合开关不使用继电器极或接触器。图14E显示通过成对的触头的基本的SPST动作，固定触头111通过本体134附接至负载脚1LD。运动触头112为开关极114的触头，其经由脚1L连接到交流电火线。

所示的极114通过电枢143操作，电枢143由线圈151的磁拉动致动。在短的时间（例如，10毫秒至30毫秒）内供给到线圈的功率足以接合触头111和触头112并且通过保持装置150将极保持。保持装置150将极保持到混合开关组件的基座或本体134。将短的功率脉冲重新应用到线圈151将重新吸引电枢143和释放极114的保持状态，并且将两个触头111和触头112断开连接，由此，换向或开关混合开关状态，或断开通过脚1L供给到负载脚1LD的功率供应。

混合开关使用非保持键100A，该非保持键100A用来将电枢143推动到保持或释放，这独立于通过做相同动作的磁性拉动来驱动电枢143的线圈动作。这给电气系统引入了很多的优点。

混合开关消耗的连续的继电器功率不超过几毫秒，其不产热，其提供低成本的解决方案以制造混合开关并且不增加任何在将混合开关装配和安装到现有技术的电气盒中的成本，并且其提供了在以下场所中的电气的自动化的最简单的安装：工厂、医院、住宅、商业、公共建筑物和很多其它具有用于照明和给其它机器和设备供电的电气系统的建筑物中。

图15示出和显示利用本发明将电气系统互连用于整个住宅（包括两个卧室、客厅、餐厅、厨房、浴室和入口/走廊空间）是多么简单。

这是大约100至120平米（900~1200 ft）的通常尺寸的公寓。该尺寸的公寓通常使用总的14至16个灯开关和大约25至30个插座。

图15所示的系统包括30个插座S和16个混合开关H，安装到19个智能支撑盒2H、2S、1H+S、3H和3S。所示的POF 99被估计长度小于100米（300ft）并且所示的级联绞线对（cascading twisted pair）被估计小于50m或150ft。

在级联的绞线对线路中连接的自动化控制和汇报装置包括四个指令转换器和功率消耗接收器93、用于远程操作的两个键盘96、一个触摸板96A和单独的继电器站/可调节IR中继器97，用于操作交流电设备、灯、空调、热水器和住宅中的任何其它远程控制的电气装置和设备。

图15中所示的电气接线连接为现有技术的用于电气系统所需和/或应用至现有技术的连接的一部分。特别是，那些被引入的用于住宅的自动化装置。而且，用于图15的所示系统的电线L、N和G的连接点的数目远远更少，它们是今天的新住宅中的连接的一部分，甚至用于不利用任何种类的远程操作或自动化的系统。

从所有上述中应当明显的是，本发明的智能支撑盒为在电气接线领域中开创新纪元的创新。连同混合开关和插座的智能支撑盒、所有的自动化的和汇报/识别关于通过每个插座和开关的功率消耗的完整详情。新的系统提供了用于智能电网的新视域，该智能电网等待对当今的在爱迪生时代所创建的电气系统的重新讨论。

当然，应当理解的是，前述的公开仅仅涉及本发明的优选实施方式，并且出于公开的目的，其意在覆盖本文中本发明的实施例的所有变型和改造，该改造不构成背离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于将至少一个电气接线装置安装到支撑盒中的方法，所述电气接线装置选自包括以下项的组：电源插座、继电器、开关、混合继电器-开关、混合开关及其组合，每个所述接线装置包括至少一个锁定结构，装置接头选自包括以下项的组：交流电火线接头、交流电零线接头、至少一个负载接头、至少两个移动器接头、至少一个继电器接头、接地接头及其组合，其中每个接头为容座和脚中的一个；

所述支撑盒包括与所述锁定结构互补的至少一个相反结构，选择的盒接头与所述装置接头的所述容座和脚互补，选择的接线端子选自包括以下项的组：交流电火线端子、交流电零线端子、接地端子、至少一个负载端子、至少两个移动器端子、至少一个可分配的端子及其组合，所述方法包括以下步骤：

a．将所述交流电火线端子连接至交流电火线并将所述交流电零线端子连接至交流电零线；

b．将所述负载端子和所述接地端子中的至少一个连接到负载和接地中的一个；

c．将所述支撑盒安装到标准的墙上接线盒中；

d．通过将所述装置接头与所述盒接头接合并且将所述锁定结构与所述相反结构接合，将所述接线装置安装到所述支撑盒中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交流电火线端子通过火线导电棒连接至所述盒接头的容座和脚中的至少一个，以用于经由所述装置接头的交流电火线脚和容座中的一个，将交流电供给到所述接线装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交流电零线端子通过零线导电棒连接至所述盒接头的容座和脚中的至少一个，以用于经由所述装置接头的交流电零线脚和容座中的一个，将交流电供给到所述电源插座。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可分配的端子附接至容座和脚中的一个，以能够将接地棒连接到多个脚和容座中的至少一个，以用于经由所述交流电插座接头将接地线互连到至少一个交流电插座。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述火线导电棒构造成包括至少一个低电阻的金属合金部，以用于产生与通过所述棒和供给交流电到所述接线装置的所述接头中的每个的电流耗费相称的电压降。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑盒构造成具有框架和自锁插口以用于附接具有互补的机械锁的装饰性盖，其中调节所述装饰性盖到墙壁表面。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑盒包括智能控制和通信电路，所述智能控制和通信电路选自包括以下项的组：CPU、存储器、功率消耗测量和计算电路、RF收发器、至少一个光学收发器、读取和读写RFID中的至少一个、设定选择器中的至少一个及其组合；

所述智能控制包括经由所述选择器的至少一个设备和电源插座的设定详情中的至少一个，以及将经由所述收发器和所述RFID中的至少一个通信的所述详情安装到所述存储器中；

所述光学收发器的所述通信电路选自包括以下项的组：用于经由塑料光学纤维“POF”和纤维光学电缆中的一个通信两路光学信号的中至少一路的第一光电端口；用于与所述第一光电端口相应地传播两路级联光学信号用于经由光学电缆的光学网络连接多个所述支撑盒的第二光电端口；用于与电源插头和插头适配器中的一个的光电端口通信光学信号的至少一个第三光电端口，该通信是经由所述电源插座中的接入口、用于通信视线中的两路IR中的至少一路的至少一个IR收发器及其组合。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述RFID的天线和所述第三光电端口单独地包封在结构化的传感器中，以用于通过所述电源插座的后部处的接入口和前表面的开口处引入。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述支撑盒提供有传感器和选择器插口中的至少一个以用于附接至可附接的传感器和选择器结构中的至少一个，所述可附接的传感器和选择器结构选自包括以下项的组：所述RFID、所述光电端口、所述设定选择器及其组合，以用于通过给定电源插座的后部处的接入口和前表面的开口处引入，用于经由为所述给定设备供电的所述给定电源插座的前表面提供所述设定和所述给定设备的安装和详情识别中的一个。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述两路通信指令和响应选自包括以下项的组：用于操作负载的控制、用于切换所述负载接通-断开的指令、请求所述负载状态、请求所述负载详情、请求所述插座详情、请求电流耗费数据、请求功率消耗数据、安装详情到所述存储器中、从所述存储器移除详情、确认接收到的指令、状态汇报、详情汇报、汇报电流耗费、汇报功率消耗、汇报功率消耗及负载的详情、确认安装和移除所述详情中的一个及其组合。

11.一种电气支撑盒和用于附接至所述支撑盒中的至少一个可附接的接线装置，其中，所述接线装置选自包括以下项的组：电源插座、继电器、开关、混合继电器-开关、混合开关及其组合，每个所述接线装置包括至少一个锁定结构和装置接头，所述装置接头选自包括以下项的组：交流电火线接头、交流电零线接头、至少一个负载接头、至少两个移动器接头、至少一个继电器接头、接地接头及其组合，其中每个接头为容座和脚中的一个，；

所述支撑盒包括与所述装置接头的所述容座和脚互补的选择的盒接头，选择的接线端子选自包括以下项的组：用于将所述支撑盒连接到交流电火线的交流电火线端子、用于将所述支撑盒连接到交流电零线的交流电零线端子、用于将地线连接到所述电源插座的接地端子、用于将被开关的交流电火线连接到负载的至少一个负载端子、用于连接到SPDT和DPDT开关中的一个的至少两个移动器端子、可选择地分配为用于连接到所述交流电火线、交流电零线、接地、负载或移动器中的至少一个的至少一个可分配的端子；以及

所述支撑盒的尺寸设定成用于安装到标准电墙上接线盒中，所述支撑盒还包括，与所述锁定结构互补的至少一个相反结构，用于将所述装置接头与所述盒接头接合并且将所述锁定结构与所述相反结构接合。

12.根据权利要求11所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述交流电火线端子通过火线导电棒连接至所述盒接头的容座和脚中的至少一个，用于经由所述装置接头的交流电火线脚和容座中的一个，将交流电供给到所述接线装置。

13.根据权利要求11所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述交流电零线端子通过零线导电棒连接至所述盒接头的容座和脚中的至少一个，以用于经由所述装置接头的交流电零线脚和容座中的一个，将交流电供给到所述电源插座。

14.根据权利要求11所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述可分配的端子附接至容座和脚中的一个，以能够将接地棒连接到多个脚和容座中的至少一个，以用于经由所述交流电插座接头将接地线互连到至少一个交流电插座。

15.根据权利要求12所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述火线导电棒构造成包括至少一个低电阻的合金部，以用于产生与通过所述棒和供给交流电到所述接线装置的所述接头中的每个的电流耗费相称的电压降。

16.根据权利要求11所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述支撑盒构造成具有框架和自锁插口以用于附接具有互补的机械锁的装饰性盖，所述机械锁调节所述装饰性盖到墙壁表面。

17.根据权利要求11所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述支撑盒包括智能控制和通信电路，所述智能控制和通信电路选自包括以下项的组：CPU、存储器、功率消耗测量和计算电路、RF收发器、至少一个光学收发器、读取和读写RFID中的至少一个、设定选择器中的至少一个及其组合；

所述智能控制包括经由所述选择器的至少一个设备和电源插座的设定详情中的至少一个，以及将经由所述收发器和所述RFID中的至少一个通信的所述详情安装到所述存储器中；

所述光学收发器的所述通信电路选自包括以下项的组：用于经由塑料光学纤维“POF”和纤维光学电缆中的一个通信两路光学信号中的至少一路的第一光电端口；用于与所述第一光电端口相应地传播两路级联光学信号用于经由光学电缆的光学网络连接多个所述支撑盒的第二光电端口；用于与电源插头和插头适配器中的一个的光电端口通信光学信号的至少一个第三光电端口，该通信是经由所述电源插座中的接入口、用于通信视线中的两路IR中的至少一路至少一个IR收发器及其组合。

18.根据权利要求17所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述RFID的天线和所述第三光电端口单独地包封在结构化的传感器中，以用于通过所述电源插座的后部处的接入口和前表面的开口处引入。

19.根据权利要求17所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述支撑盒设置有传感器和选择器插口中的至少一个以用于附接至可附接的传感器和选择器结构的至少一个，所述可附接的传感器和选择器结构选自包括以下项的组：所述RFID天线、所述光电端口、所述设定选择器及其组合，以用于通过给定电源插座的后部处的接入口和前表面的开口处引入，用于经由给所述给定设备供电的所述给定电源插座的前表面，提供所述设定和所述给定设备的安装和识别详情中的一个。

20.根据权利要求17所述的电气支撑盒和至少一个可附接的接线装置，其中，所述两路通信包括指令和响应，指令和响应选自包括以下项的组：用于操作负载的控制、用于切换所述负载接通-断开的指令、请求所述负载状态、请求所述负载详情、请求所述插座详情、请求电流耗费数据、请求功率消耗数据、安装详情到所述存储器中、从所述存储器移除详情、确认接收到的指令、状态汇报、详情汇报、汇报电流耗费、汇报功率消耗、汇报功率消耗及负载的详情、确认安装和移除所述详情中的一个及其组合。