CN109792125B - 使用电插座以用于集成式电力控制、通信和监视的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种电插座，包括：触头，至少一个触头电连接到火线电力线并且至少一个触头电连接到中线电力线。受控开关诸如TRIAC串联连接在火线电力线与触头中间。设置一个或多个传感器，其检测火线电力线和/或中线电力线的信号。响应于指示出相对于第一和第二触头的状况的检测到的信号，处理器将启用或停用控制提供到受控开关。

Description

使用电插座以用于集成式电力控制、通信和监视的系统和 方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年7月26日提交的美国临时申请号62/366,910，2016年8月22日提交的美国临时申请号62/377,962，2016年9月23日提交的美国非临时申请号15/274,469，2017年4月26日提交的美国临时申请号62/490,527和2017年5月12日提交的美国临时申请号62/505,434的优先权的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及电插座的保护，更具体地，涉及用于电插座和类似装置的防篡改、电弧故障保护、接地故障保护、过电流保护和浪涌抑制。

背景技术

传统的防篡改(tamper resistive，TR)电插座在每个插座上采用机械装置，例如弹簧加载的门、遮板或滑块，以防止除电插头插脚之外的物体插入到插口。必须同时推动每个输出插座上的遮板或门，以允许插脚进入。排除异物有助于避免电击、烧伤或触电的可能性。

然而，传统的TR装置具有固有的缺点。可能需要过大的力来打开门，因为插头叶片必须垂直于插口的前面并且在同时打开遮板之前很好地对准。通常必须在每个叶片上施加等效的力以打开门。因此，当靠近地板或位于家具之后时，这些插座难以使用，特别是对于老年人和特殊需要的人。一旦叶片通过防篡改门并与弹簧插口端子接触，即使叶片未完全插入，叶片也能获得动力。直到经过防篡改门或挡板后叶片被完全移除为止，叶片都保持通电。在完全插入或移除之前的被暴露的叶片可能导致电弧和电击。此外，在连接有TR插座的活动负载的情况下，电弧故障断路器(AFCI)可能会误跳闸。

存在各种传统的电路中断装置，以用于电弧故障保护、接地故障保护、过电流保护和浪涌抑制。电弧故障是家庭布线中的无意放电，其特征在于可以点燃可燃材料的低电压/和不稳定电压/电流条件。并联电流故障是由两根相反极性的导线直接接触引起的。当导线和地之间存在电弧时，会发生接地电流故障。当单个导线中的断裂两端存在电弧时，会发生串联电压故障。当检测到接地或电弧故障时，通常由AFCI或接地故障断路器(GFCI)终止电路，从而断开两个插座插口和任何下游插座。

这些器件包括变压器，它以模拟形式组合电流的磁性表示。变压器电流传感器限于固定电流值和时间间隔。在检测到大于特定水平(例如6mV)的电压不平衡时，通过机电装置中断电力，例如电磁阀使锁定机构跳闸。传统设备缺乏独立于连接到插口的其他负载而单独断开插口的能力。

电机启动或开关跳闸时可能会发生正常电弧。传统的电路断流器仅检测火线(hotconductor)和中线(neutral conductor)之间的电流不平衡。不监视单独的电流线路差异。传统的电路中断器通过误触发频繁跳闸，因为它们缺乏足够的能力来区分正常的电弧放电和不想要的电弧放电。变压器电流传感器限于固定电流值和时间间隔。在检测到大于特定水平(例如6mV)的电压不平衡时，通过机电装置中断电力，例如电磁阀使锁定机构跳闸。传统设备缺乏独立于连接到插口的其他负载而单独断开插口的能力。

如上所述，提高现有的传统插座的可用性和安全性可能是有利的。现有的传统GFCI和AFCI插座不提供有关故障的细节。电流不是单独测量的。现有的传统GFCI和AFCI插座不测量、监视和控制电流和电压，并且不能防止插口处的过电流、欠电压或过电压。可能有利的是，基于故障的类型和位置而限制中断用于电路上的仅受影响的插口、插座或设备的电力。插口处的过电流保护优选的是由断路器提供的保护，因为它将避免延迟以及沿着增加的线长度的与线电阻相关的相关电压损失。这种电压损失阻碍了现有断路器检测远程位置的短路的能力。

过电流保护可以有利于更有效地在短路、瞬时过电流和过载之间进行区分，从而可以避免错误触发。对插座而言可能是有利的是能够提供局部过电流保护以及防止电弧故障和接地故障的保护。

传统的现有双安培插座可为额定电流为15A的设备提供高达20A的电流，并可能导致过流。对于双安培(例如，15A/20A)插座可能有利的是，当插入低额定器具时，限制提供给较低额定插头的安培数。

一些现有标准要求电工或安装人员在设计适当的系统安培数时应用非常保守的额定负载，例如80％的最大允许性已作为安全因素，例如，15A断路器的最大负载12A。这是由于一些现有的插座和断路器响应缓慢，并且是为了防止过热或电气火灾/故障所必需的。

电流测量精度对于有效的接地和电弧故障检测以及过电流保护非常重要。传统的插座经过工厂校准，一旦安装就不会被设备重新校准。对于插座和插口的持续自校准可能是有利的。

如果火线和中线未正确连线到插座端子，插入插座的电气设备可能会损坏。接线错误可能导致短路，可能会因冲击或火灾而伤害用户。可能有利的是，警告插座安装者——插座已经错误地接线，并且在这种情况下阻止向负载供电。如果黑线和白线错误地连接到相对的端子，则插口不可操作也可能是有利的。

传统的插口没有浪涌保护功能，通常由电源板(power strip)和电源杆提供。将电源板插入插座中，之后将敏感的电气设备插入电源板延伸插座之一中。使用电源板往往会导致错误的印象，即插入超出可允许范围的额外负载是安全的。可能是有利的是电插座处的电涌保护以避免使用专用电源板及其伴随的功率损耗和有限寿命的缺点。

可以通过使用“骗子插头(cheater plug)”将GFI延长线或带有接地插脚的电源板插入双叶片未接地插座中，该骗子插头可以在没有现有接地的情况下插入接地插脚。也可以用接地插座替换未接地的双叶片电插座而不实际提供导线到接地引脚。传统的现有插座并不表示供电侧安全接地存在或是否受损。可能是有利的是在电插座的不正确接地的情况下保护用户和设备。如果不存在安全接地并且导线暴露(例如，绝缘性能下降)，则用户可以充当接地路径并接收冲击。

传统上，GFCI手动测试是通过注入电流不平衡(current imblance)来完成的。通常使用钍型变压器来测量中线和火线之间的电流不平衡。监视电路指示已发生不平衡而未指示不平衡量。该方法的局限性在于电流不平衡的绝对值不可用。仅仅存在指示出发生了不平衡或故障的电压电平。在故障检测或内部部件故障时对下游和/或插座负载的更全面的自检和中断供电可能是有利的。

有些设备利用家庭现有电力插口的电力线来提供通信网络，因此位于每个插口处的计算机可以通过电力线使用信号进行通信。这些设备通常使用火线电力线进行通信，因此容易出现断路器跳闸和高电压波动问题。

鉴于以下在示例性实施例的详细描述，可以理解现有系统的其他困难。

发明内容

示例实施例包括具有插头插口的电插座，插头插口具有用于电连接到火线电力线和中线电力线的第一触头和第二触头。诸如TRIAC的受控状态开关与火线电力线串联连接。TRIAC是固态开关或受控状态开关。传感器耦合到相应的插头插口触头。传感器信号输入到处理器，该处理器具有耦合到受控开关的控制端子的输出。处理器响应于接收到的传感器信号向受控开关输出启用信号或停用信号，所述接收到的传感器信号指示相对于第一触头和第二触头的状况。当插头插入插头插口时，处理器可以在交流电波形的零伏电平处或其附近输出启用信号。如果电插座接线错误，则处理器将阻止输出启用信号。

插座可以包括第二插头插口，其具有与火线电力线串联连接的第二受控开关。传感器耦合到第二插头插口的触头以向处理器提供输入。处理器响应于接收到的传感器信号向第二受控开关输出启用信号或停用信号，所述接收到的传感器信号指示相对于第二插头插口的触头的状况。输出到第一和第二受控开关的处理器信号彼此独立。插座的停用不会影响跨火线电力线和中线电力线连接的另一个插座。在启用机械断路器之前，到受控开关的停用信号被施加。可以通过耦合在火线和中线上的变阻器来提供对电压浪涌的保护。插座可以包括去往具有第二电压浪涌保护电路的第二电插座的下游电连接，从而提供更严格的电压上限容限。中断检测电路耦合到每个插头触头的触点，并向处理器提供输入。响应于中断检测电路，处理器向相应的受控开关输出停用信号。

机械开关机构可以电连接到电源。当通过在插头插口中插入一个或多个物体来启用开关机构时，对应于每个插脚插槽触头的检测器(例如光学开关)连接到开关机构和电源。响应于在指定时间内由多个检测器检测到两个或更多个物体，处理器产生去往插脚插槽的受控开关的控制端子的启用信号。开关机构可以包括对应于每个插脚插槽的机械开关，该机械开关包括当物体插入插槽时通过弹簧触头的偏转而被压下的开关柱塞。指示器可以耦合到处理器以指示在指定时间内没有将物体插入插头插槽中。

插座可以包括用于每个插头插口的火线插脚插槽的第一电路板，具有用于从火线到每个火线插脚插槽的电连接的高电力控制电路。与第一电路板在空间上分离的第二电路板包括用于每个插头插口的中线插脚插槽，具有用于从中线到每个中线插脚插槽的电连接的通信电路。两个电路板可以是平面的并且彼此平行配置。

耦合到火线电力线的电流传感器可以感测接地故障、电弧故障或过电流状况。电流传感器向处理器提供输入，以在指示这种故障状况时向开关控制端子输出停用信号。处理器可以安装在被容纳在插座内的电路板上。

处理器可以记录插座的过电压发生次数和强度，并基于过电压发生的最大数量阈值或强度输出寿命终止指示。提供处理器存储器以存储来自电力线的采样信号。存储器可以存储时间信号不平衡的标准、波形标准、最小值、最大值、表查找值、参考数据集和/或傅立叶分析标准，将其与采样信号进行比较。这种存储可以包括足以检测可能故障的采样信号的最小监视时间段，以及参考查找表，其包括与采样信号的时间信号不平衡发生有关的标准。

处理器可以重建采样信号的波形。根据采样信号，处理器可以确定所有火线的电流之和不等于中线的电流，或者在设定阈值内，或者根据火线的采样电流信号确定时间不平衡。根据这样的确定，处理器可以将停用信号施加到相关的开关控制终端。

插座还可包括通信子系统，用于与下游负载或位于插座下游的第二电插座通信。存储的电流故障标准可以包括插头插口的电流和电插座下游的电流之和的阈值。处理器可以在上游插头插口处对信号进行采样，并确定在第二电插座处发生诸如接地故障的故障。在等待指定的延迟时段之后，处理器可以仅将信号传送到下游插座以用于其停用。指定的延迟时间允许第二插座响应故障而停用的时间。对于第一插座的输入处的故障的停用，可以施加较短的延迟时段。

插头取向传感器可以耦合到插头触头。不同插头取向的阈值电流故障值，例如20安培插头取向和15安培插头取向，可以存储在处理器存储器中。处理器可以确定插头插口是否已经接收到没有接地插脚的插头。处理器响应于来自插头取向传感器的输入，可以输出适用于相应插头取向的停用信号。

处理器被配置为执行电插座的自测试以确定是否存在内部组件故障。自测试可以在持续或定期的例程中进行。该处理器还能够重新校准传感器，包括电压和电流传感器。这种校准可以通过将恒定电流源耦合到处理器来实现。响应于自测试例程期间的故障确定，可以生成停用控制信号。

另一示例性实施例是一种电插座，包括：一对触头，其包括第一触头和第二触头，分别配置用于电连接到火线电力线和中线电力线，并且每个触头配置成用于下游电连接到相应的下游电力线；在火线电力线和第一触头之间串联连接的受控状态开关；用于检测指示火线电力线的信号的至少一个传感器；用于检测指示中线电力线的信号的至少一个传感器；处理器，被配置为响应于由至少一个传感器检测到的信号或响应于接收到通信来控制受控状态开关的启用或停用。

另一示例实施例是一种通信系统，包括：有线网络；电插座，被配置用于电连接到至少一个电力线，所述电插座包括通信子系统，所述通信子系统被配置用于通过有线网络进行有线通信以与一个或多个另外电插座通信；以及用于控制对有线网络上的有线通信的访问和/或认证的网关。

另一示例实施例是一种通信设备，包括：第一触头，配置用于电连接到中线电力线；以及第二触头，配置用于电连接到地；处理器；和通信子系统，配置用于通过所述中线电力线到地线的有线通信。

另一示例实施例是一种通信设备，包括：第一触头，配置用于电连接到具有第一电力线相的第一火线电力线；以及第二触头，配置用于电连接到具有不同于第一电力线相的第二电力线相的第二火线电力线；处理器，被配置为桥接第一电力线相和第二电力线相之间的有线通信。

另一示例实施例是一种用于连接到电力线的电插座，包括：第一触头和第二触头，被配置为分别电连接到火线电力线和中线电力线；通信子系统，被配置为与一个或多个另外电插座进行有线通信；处理器，具有带引脚的封装，并被配置为通过有线通信进行通信；干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接(short)，处理器响应于该短接以实现直接由处理器或间接地经由至少一个另外处理器通过有线通信进行通信而停用另外电插座中的一个或者多个。

另一示例实施例是手动电力超控系统，包括：多个设备，每个设备被配置用于有线通信，并且每个设备具有受控状态开关以控制到该单独设备的火线电力，所述多个设备包括以下至少一个或全部：具有插头插口的电插座，内联电插座(in-line electricalreceptacle)，负载和/或断路器面板；处理器，具有带有引脚的封装；通信子系统，可由处理器操作进行有线通信；干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接，处理器响应于短接以实现直接由处理器或间接地经由至少一个另外处理器通过有线通信进行通信而停用多个设备中的每个的受控状态开关。

另一示例实施例是一种电气安全系统，包括：电插座，其包括插头插口，插头插口包括分别被配置为电连接到火线电力线和中线电力线的第一触头和第二触头，受控状态开关，其连接到与火线电力线串联的第一触头，处理器被配置为控制受控状态开关的启用或停用，当插头插口中有插头时，受控状态开关默认处于停用状态。

在示例性实施例中，电气安全系统还包括负载，该负载包括插头和用于负载的通信子系统，其被配置为与负载将被通电的电插座的通信子系统通信。

另一示例性实施例是一种断路器面板，包括：至少一个断路器，用于连接至少一个火线电力线，并且每个断路器配置用于下游电连接到相应的下游电力线；用于控制至少一个断路器的处理器；至少一个传感器，用于检测指示至少一个火线电力线的信号；以及通信子系统，用于与位于至少一个断路器下游的设备进行有线通信；其中，当其中断路器之一打开时，处理器配置成输出与来自至少一个传感器的信号有关的信息。

另一示例实施例是一种器具或负载，包括：电路板，包括被配置用于对器具或负载进行功率控制的处理器，并且处理器还被配置用于器具或负载的电力安全和/或与电插座的通信。

另一示例实施例是一种通信设备，包括：用于连接到中线电力线的中线触头；地触头，用于连接到地线；和通信子系统，用于通过中线电力线到地线进行通信。

另一示例实施例是一种用于连接至少一个电力线的断路器，包括：断路器，用于连接至少一个电力线的火线电力线；用于控制断路器的处理器；通信子系统，用于通过电力线中的至少一个进行有线通信。

从以下详细描述中，本公开的附加特征对于本领域技术人员将变得显而易见，其中仅通过说明的方式仅示出和描述了优选实施例。可以认识到，存在其他和不同的实施例，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本发明的范围。因此，附图和描述本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。

附图说明

在附图中，通过示例而非限制的方式示出了各种示例性实施例，其中相同的附图标记指代类似的元件，并且其中：

图1A是根据示例实施例的防篡改(TR)电插座的等距分解图。

图1B是从图1A中截取的细节图；

图1C是图1A的TR插座的正视图；

图1D是从图1C中截取的截面图；

图1E是示出有插入的插头的图1C的TR插座的正视图；

图1F是从图1E中截取的截面图；

图2是图1A的示例实施例的电路图，利用了GFI保护；

图3是用于图2的电路的操作的流程图；

图4是图1A的示例实施例的更详细的电路图，包括GFI测试仪和感测及通信模块；

图5A和5B是图4的电路的操作的流程图；

图6A，图6B，图7A，图7B，图7C一起包括用于AFCI和GFCI以及电涌保护的电路图，其采用图4的电路图；

图8是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C的电路图的处理器、通信模块和逻辑元件的详细示意图；

图9是图8的处理器的操作的流程图；

图10是用于图8的处理器的操作的GFI手动测试流程图；

图11是图6-8的防篡改叶片检测电路的处理任务流程图；

图12是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的ADC电路的采样流程图；

图13是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的电路的AFCI流程图；

图14示出了图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的电路的ADC复位处理流程图；

图15是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的电路的GFI测试流程图；

图16是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的电路的GFI复位处理流程图；

图17是图6A，图6B，图7A，图7B，图7C和图8的电路的浪涌测试过程流程图；

图18是用于示例实施例的处理器的数据表；

图19是示例实施例的自动/自测过程流程图；

图20A是示例性实施例的插座的平面图；

图20B是具有插入的插头的图20A的插座的视图；

图21是具有侧面散热器的插座的示例性实施例的等距视图；

图22是示出了接地板的图21的插座的局部视；

图23是15/20A插座的示例性实施例的等距视图；

图24是具有接地板和散热器法兰的图23中示出的插座的局部视图；

图25A，图25B，图25C，图25D和图25E是插入图23所示插座的子板(daughterboard)中的15A插头的各种视图；

图26A，图26B，图26C，图26D和图26E是插入图23所示插座的子板中的20A插头的各种视图；

图27A是具有用于叶片检测的微动开关实施方式的示例性插座实施例的正视图；

图27B是从图27A截取的截面图；

图28是图20A和20B的实施例的单个电路板的等距视图；

图29是图28中所示的单电路板实施例中的插头的叶片的等距视图；

图30是图28中所示的单电路板实施例中的20A插头的叶片的等距视图；

图31是具有共享处理的包括电插座的另一示例实施例的示例系统的框图示意图；

图32是根据示例实施例的使用电插座进行监视和控制的另一示例系统的框图示意图；

图33是根据示例实施例的集成控制和监视系统的详细示意图；

图34是根据示例实施例的通信图；

图35示出了与用户发起或加载请求时的电力启动相关的标准和活动的处理任务流程图；

图36示出了持续监视电力线电路的完整性和对故障的响应的处理任务流程图，以及相关系统的电路框图；

图37A示出了包括智能器具的系统的另一示例实施例的电路框图；

图37示出了可以集成到器具或另一个动力装置中的微电路的示例实施例；

图38示出了根据示例实施例的具有干式接触开关的处理器；和

图39示出了根据示例实施例的分别从左到右示出的单电路断路器、双电路断路器和三电路断路器的物理表示的侧视图，以及所有断路器的正视图，其中连接器实现电力线通信。

具体实施方式

如在电路和电力线领域中所理解的，黑线(Black)指的是火线或带电(live)电力线，白线(White)指的是中线电力线，而地线(Ground)指的是接地。最后一英里设置可以称为黑线、白线和地线；或带电线、中线和地线。地线和白线之间没有电位差(零伏)。中线携带从黑线电力线回来的电流。电压黑线到白线电位将显示线电压例如110V；并且地线到黑线电位将显示线电压例如110伏。

图1C是在插口6中没有插头插入的插座2的正视图。参考图1A的等距视图，插座2包括前壳体4和后壳体16。前壳体4中的插槽(socket)8用于为两个插口(outlet)6中的每一个接收插头叶片(plug blade)。封闭在壳体4和16内的是接地板10，中线电路板14，火线电路板12和端子板13。端子螺钉15为电力线提供紧固。图1B是图1A的一部分的放大细节图。杠杆19被定位在每个插口6的触头20的路径中。当物体已经插入插槽中的左开口时，可以通过使杠杆19跳脱(trip)来启用被定位在电路板14上的检测器开关18以使低压电路通电。包括发射器22和收集器24的光学传感器在被启用时由低压电路供电。为每个插口6提供两个光学传感器。光学传感器响应于从其接收的信号而耦合到控制电路。如果光学传感器信号指示出非篡改状况，则电路允许电源端子13和插口6的触头20之间的连接。用于电路板的控制电路在图2，4，6A，6B，7A，7B，7C和8的电路图中详细示出。

图1D是从图1中截取的截面图。图1E是插座2的正视图，示出了插头插脚叶片32，其插入插口6中。图1F是从图1E中截取的截面图。参考图1D，由于没有物体插入插槽中，杠杆19没有移动来启动检测器开关18。因此连接的光学传感器的低压电路部分不向发射器22提供电力。收集器24不产生输出信号。端子13和触头20之间没有连接。

参考图1F，检测器开关18杠杆臂19已经被插入插槽8中的叶片32跳脱。通过在插头30的叶片32上施加力，触头20弹性打开。借助于跳脱的检测器开关18向低压电路供电。当杠杆19处于跳脱位置时，即每当物体已插入插槽8中时，仍然施加低压电力。每个插槽上方的发射器22主动产生光。当暴露于由对应发射器产生的光时，每个收集器产生输出信号。如图所示，叶片32下方的收集器24不产生输出信号，这是因为位于发射器和收集器之间的路径中的插脚叶片阻挡了光传输。

在操作中，当插头或异物插入插口6的左插槽8中时，在插入的物体与插槽触头20接触之前，杠杆19被移动到跳脱位置。在此期间，电力被施加到低压电路和相应插口6的发射器22。当物体插入尚未到达触头20时，每个收集器24接收发射的光并产生输出信号给控制电路。如果从任一收集器接收到光输出信号，则控制电路将不允许电源端子13和插口6的触头20之间的连接。随着插头的插入前进到插槽触头20，如图1F所示，来自两个发射器的发射光被阻挡并且收集器24不产生信号。

控制电路能够确定从两个收集器24接收的光信号的终止之间的时间差(如果有的话)。如果确定时间差接近同时，例如在25毫秒内，则控制电路将实现触头20与端子13的连接。也就是说，同时或几乎同时感测到两个插槽处的插入指示出非篡改。如果试图将异物插入插槽中，或者如果插头的插入不能完成到触头20，则收集器输出信号阻止触头连接到端子13。插座的插槽6的连接是彼此独立受控的插槽。

参考图2的电路图，插座的每个插口2210和2212的N触头直接连接到交流电源的N(中线)端子。每个插口2210和2212的L触头通过相应的TRIAC(TA1，TBI)耦合到交流电源的L(火线)端子。金属氧化物压敏电阻器(Metal oxide varistor，MOV)2224跨L和N端子连接，以防止过电压。驱动器电路2206耦合到插口2210的TRIAC的控制端子。驱动器电路2216耦合到插口2212的TRIAC的控制端子。跨越L和N端子连接的电源2202对应于图1B的电源18。光学传感器布置2218包含光学发射器和接收器，其对应于图1B的发射器22和24。对应于图1的开关19的开关2211在当物体已插入插口2210的插槽中时，被连接在光学传感器装置2218和电源2202之间。光学传感器布置2220包含光学发射器和接收器，其对应于图1B的发射器22和24。对应于图1B的开关19的开关2213在当物体已插入插口2212的插槽中时，被连接在光学传感器布置2220和电源2202之间。

逻辑核心2214(也称为处理器)包括被连接以接收从光学传感器2218和2220输出的信号的输入。逻辑核心处理器的输出分别连接到驱动器电路2206和2216。处理器2214的输出连接到LED1和LED2，以用于对其进行通电以指示物体在指定时间内没有插入相应的插头插槽中。处理器2214还连接到接地故障注射器(injector)2204，以针对电流不平衡产生跳闸输出。所公开的逻辑电路可以包括AND门等以从光学传感器接收信号。

图3是图2电路的操作流程图。在步骤300，操作开始。在步骤302初始化进行，其中电源2202连接到交流端子。在步骤304，没有启用相应插口的TRIAC。步骤306是关于开关2211或2213是否已被跳脱以向对应的光学开关供电以及L或N插槽光学开关是否已通过发射光的阻挡而被最初设定的判定块。如果是，则在步骤308启动延迟定时器。判定块310确定是否通过发射光的阻挡来设置L和N插槽光开关。如果步骤310的结果是肯定的，则判定块318确定步骤310的肯定输出是否已在25ms内发生。如果步骤318的结果是肯定的，则在步骤320启用ON状态LED。如果在步骤322没有检测到故障，则在步骤324启用相应的TRIAC，并且只要L和N光开关都由发射光的阻挡来设置，则继续其启用，如步骤328中所确定的。步骤328的否定结果导致了在步骤330处断开状态LED并且流程返回到步骤304，其中TRIAC被禁用。

如果步骤310的结果是否定的，则定时器继续，直到在步骤312确定25ms已经到期。步骤312的肯定结果表示在步骤314中已将异物插入相应的插槽中以启动警报。判定块步骤316确定L和N插槽的光开关是否已清除。当步骤316的结果是肯定的时，流程返回到步骤304。针对TRIAC启用的25ms延迟时间旨在允许插头插入叶片长度在制造公差范围内略有变化或插入期间插槽中叶片的轻微错位，同时不足以允许通过插入不同的外部异物来连接电源。

图4是更详细的电路图，针对图1A-1F的实施例的操作示出了对图2的增强。电流传感器2228耦合到用于插口2210的插槽的火线电流路径。电流传感器2228的输出连接到处理器逻辑核心2214的输入。电流传感器2230耦合到插槽插口2212的火线电流路径。无线通信模块2232连接到处理器逻辑核心2214的数据输入/输出端子。用于无线通信的协议可以包括Wifi，Zigbee或其他协议。电力线通信模块2234耦合在交流电源和逻辑核心2214的信号输入之间。因此，处理器逻辑核心2214也能够进行有线通信。手动测试按钮2205可以用于GFCI测试。

图5A和5B一起形成了图4的电路的操作的流程图。图5A和5B的与图3中的那些共同的元件包含相同的附图标记，并且其描述可以参考图3的描述。图5A与图3不同，在于来自判定块322的决策分支已从步骤324改变并扩展到判定块323和329。为在步骤334开始的相关通信提供步骤。在步骤334，向网络发送已成功插入插头的通信。决策块336建立了是否应该使能网络电力。如果是，则步骤338、340和342是与电力测量和调暗有关的过程。如果不是，则步骤344、346和348处理禁用Triac和任何产生的Triac故障(判定块346)。在故障检测时，在步骤348中启用GFI跳闸。在示例实施例中，例如，通过由处理器执行到Triac上的循环窃取来实现调暗。例如，这可以通过控制Triac来移除部分或整个循环来完成。

图6A和6B是图2和图4的更详细的电路表示，包括系统中的多个插座以用于防止AFCI、GFCI和浪涌故障。为了清楚起见，图6A和6B分为三个部分，再现在图7A，7B和7C中。参考图7A，电力输入线连接到火线电力端子11和中线电力端子12。MOV 20跨火线电力线和中线电力线连接，以防止过电压。从火线电力线和中线电力线馈送的电源块10向处理器逻辑电路提供低压电力。处理器电路可以包括微控制器80，在图8中详细示出。微控制器80可以包含宽带噪声滤波器例程，例如快速傅立叶变换。

电源块10的输出耦合到电流和电压传感器块30，以及处理器电路的TRIAC驱动块40、50和60。块30可以表示多个传感器，为了描述清楚，这里未示出。块50和60在图7B中示出。通过驱动块40启用TRIAC 43将火线电力线和中线电力线连接到端子13和14，端子13和14连接到三个串联插口100和位于下游的两个平行插口110，如图7C所示。下游还可以包括要控制和监视的负载，例如灯座(这里未示出)。通过驱动块50对TRIAC 53的启用将火线连接到上部插口54，如图7B所示。通过驱动块60对TRIAC 63的启用将火线连接到下部插口64。GFI测试按钮开关SW1和复位按钮开关SW2连接在电源块10的输出和处理器电路之间。GFI和AFCI测试电路74和76从微控制器80(如图8所示)分别接收输出75和77，如图B所示。图7A，7B和7C示出的所有输入和输出涉及图8的处理器中类似参考的相应终端。

因此，在另一个示例性实施例中，显而易见的是图7A，7B和7C的插座可用作内联连接器(in-line connector)，其串联连接到上游电力线，提供了对下游负载和/或下游插座插口的控制、安全和监视。代替插头插口的形式是向负载输出线路电力，插座包括内联连接器/触头作为输出。因此，在示例性实施例中，插座本身可以不需要插头插口，而是可以用于下游负载和/或下游插座插口。

插座的每个插口54,64具有防篡改功能，以限制弹簧触头的通电，直到电插头的叶片完全插入插座中为止。用于插口54和64的插头叶片的多个传感器输入55,56,57,58,65,66,67,68在图7B中示出。传感器感测到叶片的到达。如果到达在指定的时间段内，则适用的插口54,64通电。当设备检测到两个电源插头引脚检测电路检测到了已插入BLK&WHT插头引脚时，该设备仅接通特定插口的电力。电路提供逻辑信号，该逻辑信号作为微控制器的中断而操作，因此它将接通或断开TRIAC驱动电路(逻辑输出信号)41,51,61。还为每个电力TRIAC提供相应的TRIAC故障信号。例如，特定的插口54,64不提供有线路电力，直到插入插头底部的指定长度例如7/8英寸(2.2厘米)为止。

可以通过监视电压31来检测上游的串联电弧故障。在串联电弧故障期间，导线上的电压趋于不稳定并且不遵循正弦波属性。通过监视火导线和中性导线上的电流30并将其与接地导线进行比较，而检测到电弧故障的存在，并且通过禁用插座插口54,64和/或下游负载14以最小化电流而减少电弧故障的严重性。不同的电弧故障类型具有不同的时序配置。逻辑处理可以将感测到的数据与可以存储在表格中的参考数据进行比较。

如上所述，图8详细示出了微控制器80的输入和输出引脚。在具有微控制器80的插座中包括通信模块90。通信端子91和92连接到微控制器80的对应引脚。天线提供与电路插座的通信，以允许监视电路的电流消耗。可以分析、访问、报告和/或按照来自所监视的电压和电流的信息进行行事。可以通过对通信模块的外部命令而接通和/或断开来往任何插口的电力。可以将缓冲器接口(未示出)添加到通信线路91和92。来自微控制器80的数据可以由外部软件应用程序收集，以提供外部控制，例如调暗、接通/断开电力、控制电力输出、或获得有关电力输出的信息。

在示例实施例中，可以实现干式接触开关，其使微控制器80、串行端口JP1和/或通信模块90中的任何一个上的两个引脚短接，因此提供可以由设备例如微控制器80处理的手动操作的输入命令。微控制器80可以被配置为响应于干式接触开关的启用而实现合适的任务或一系列任务。干式接触开关不需要有源电压源，而是可以配置适用的处理器以检测其两个引脚之间的手动触发的短接。

图9是由处理器80实现的空任务过程900例程的流程图。到处理器80的信号根据多中断结构902,904,906和908产生中断。接收到的复位中断信号902、按钮测试中断信号904、防篡改相关中断信号906和a-d转换器(ADC)中断信号908中的任何一个触发中断以执行适当的后续程序。在示例性实施例中，通过插座向插头插口提供高电力是(作为默认的)“始终断电”，直到由处理器启动为止——例如响应于中断之一或当确定出插头插口安全地被启用时。

由按钮启用故障或需要复位(例如需要加电/启动)引起的中断902触发了步骤920以启用ADC初始化过程。随后，如果步骤918确定设置了GFI标志，则步骤922启动图16中所示的GFI处理步骤，以重置和/或初始化GFI硬件。篡改相关中断906，触发步骤912。防篡改测试由感应引脚和响应于ADC中断决定。图11中描绘了912的过程。指示ADC完成了模拟电压之一的转换的模数转换(ADC)中断908触发了ADC采样过程914，如图12所示。PB测试中断904发起图10中所示的GFI手动测试步骤例程910。

在示例性实施例中，下游负载或下游另外电插座串联连接到插座，其中该插座串联连接在电力线和这样的下游负载或下游的另外电插座之间。在这样的示例实施例中，可以理解，可以不需要实施篡改相关中断906，而在适用时仍然可以实施任何和/或所有剩余中断902,904,908。

图10的流程图涉及手动GFI测试1000。测试电路表示为图7B中的块76。步骤1002确定是否按下或释放测试按钮(PB)。步骤1004设置手动测试标志(“使能(enable)”)并且如果已按下PB则测试GFI测试电路。如果PB被释放，则步骤1006分别禁用(disable)手动测试标志和GFI测试电路。所示的该过程也可以适用于GFI其他故障的手动按钮测试，包括但不限于AFCI。对MGFI测试标志的使能是在下一个逻辑处理步骤期间触发优先级中断。

图11是用于检测插头引脚的插入和拔出的上部插口和下部插口公共的流程图。块1100开始防篡改功能。步骤1102验证正在进行TR处理，如已经设置的TR标志所指示的。如果已经插入了线路(L)引脚和中线(N)引脚，则该过程返回到图9中的空任务轮询例程900。如果尚未插入L和N引脚，则过程继续到步骤1104。由于除非检测到L和N引脚都已在预定的窗口定时器内(本例中为25ms)插入否则triac应断开，因此triac被禁用。在步骤1106，确定是否插入了L或N插头插脚。如果是，则步骤1108处的窗口定时器开始。如果判定块1110确定在可接受的25ms时间框内是否已将L和N插头插脚插入插座中的上部插口或下部插口，则步骤1112分别使能上部或下部triac用于“上部插口”或“下部插口”。如果不是，则步骤1124确定了在25ms时间框内没有发生两个插脚的均插入，然后在步骤1125确定是否已经移除L和N插头插脚，如果是，则流程可以返回到步骤1104以禁用triac。

步骤1114处判定块确定在triac电路中是否检测到故障。如果不是，则步骤1116处判定块确定是否已在插口中插入20安培或15安培引脚。根据是否按下或释放20A引脚，步骤1118将设置20A或步骤1120将设置15A为最大电流。

如果步骤1124确定两个引脚未在所需的25ms定时器参数内插入，则过程继续到步骤1104以禁用Triac。如果在步骤1114中确定了故障，则该过程返回到步骤1104，其中禁用Triac。

图12是AFCI采样过程1200的流程图，其作为接收到图9中的模数转换器中断908的结果而发生，其指示出存在新的模拟值，该中断从块914调用该采样例程1200。可以理解，ADC采样过程1200可以在示例实施例中连续地执行。一些传统系统可能仅监视功率(瓦特)，它们可能不寻找高频数据或属性。

一旦对电压和电流的值(块1204中的1-5)进行了采样，就存储在数据表1208中并且已经累积了样本的足够预设数量(数据表中的样本可允许计数器31)(步骤1204,1206,1207)，然后，根据块1212中的动作处理数据表中的值，以用于其他目的，例如故障测试。

对于每个新的模拟值，执行块1204中的任务：确定哪条线路(1-5)被采样；即黑线/线电压(1)，上部插口的电流(2)，下部插口的电流(3)，白线/中线电流(4)和下游电流(5)。在接收到1-5中的任何一个的一个值时，样本计数器值(在该实施例中预设为值5)被存储在数据表块1208(0)中(块1204，步骤6)，该值被更新。然后该采样计数器递减(步骤7)，以便读取从MUX检索的下一个值(1-5)，该值被设置为下一个逻辑输入。块1204中的步骤8然后将在数据表块1208(30)中找到的ADC(“A/D”)定时器的值重新加载到ADC控制寄存器以重新初始化。MUX是模拟多路复用器，其为ADC选择8个可允许模拟输入中的一个(在该实施例中，仅5个用于模拟信号)。

一个ADC基于MUX产生一个值，选择要处理的5个模拟输入信号值之一的下一个，重新加载用于模拟数字转换的处理器中的定时寄存器。日期表1208中的A/D采样定时器(30)是在处理器的ADC产生下一个要存储的模拟值之前等待(例如16)的处理器时钟周期的数量。由于它取决于ADC硬件，因此16个时钟周期对于另一个处理器可能是不同的值。

基于样本计数器从五到零被递减(7，块1204)，判定块1206测试以查看块1204中的采样过程是否已经重复五次以获取五个模拟测量值(块1204中的1-5)。

数据表1208根据在块1204中获得的样本值1-5在位置1-5中构建值，并且基于样本计数器(0)存储在数据表中。

在过程1204期间，递减的样本计数器的范围从1到5，并且用作数据表1208中的指针，该指针是指示要使用的100到500个阵列中的哪个的索引。

判定块1206确定如果样本计数器还没有递减到零，则该过程返回到图9的空任务，以等待下一个ADC中断信号。

一旦计数器递减到零，将重复采样，直到基于样本可允许31、数据表1208中的值收集了足够的样本为止。

例如，在该实施例中，当为1-5个电力信号中的每一个累积99个样本值时，那么黑线电压的99个样本值将作为101到199存储在数据表中；上部插口的99个样本电流值在201-299中；下部插口的99个样本值在301到399中；白线电流的99个样本值在401-499中；并且下游电流的99个样本值在501-599中。

块1207和判定块1211中的步骤使得5个信号值的采样发生99次以例如用于确定AFCI签名，以及计算平均值(RMS)。使用数据表1208中的变化值31的判定块1211确定样本可容许计数器(31)中的值是否已从99递减到0。

在一个实施例中，在图12中从ADC寄存器读取ADC值并存储在数据集中，然后处理数据。在该实施例中，99个值已经用于五个电力类型中的每一个，足以表示正弦波签名。在处理之后使用样本值(100-599)来检测表中的值中出现的尖峰等。

在块1212处，现在在5个阵列100,200,300,400和500中的每个阵列内存在完整的值集。

从100,200,300,400和500系列中的每个收集的样本中，可以计算峰值(11,12,13,14和15)，以及平均值(6,7,8,9和10)。

在块1212中的处理步骤之后，执行四个类型的测试；即，AFCI(1214,1216)，GFI(1218)，Surge(1220)和Auto/Self(1222)。然而，在另一个实施例中，也可以针对峰值(数据表1208中的11-15)处理采样的数据，可以测试电力尖峰；类似地，RMS(平均值)可以用于监视、测试和禁用欠压(brownout)和/或其他条件的功率。

在处理数据表1208并建立1212中的AFCI签名中之后，签名块1214测试AFCI签名的存在。如果发现AFCI签名，则继续到步骤1216以处理图13中的AFCI任务。

FFT(快速傅立叶变换)是从数据表中提取频率的可能方法。FFT正在查看100-599中的值。

尖峰的检测指示出存在电弧；即高频脉冲。FFT找到指示电弧放电的频率，然后检查值的持续时间和幅度。如果判定表1214没有找到AFCI签名，则该过程继续到块1218以确定是否存在GFI故障状况。随后，该过程继续测试Surge 1220以及然后Auto/Self 1222。

例如，可以结合其他测试用于过电压和欠压。与GFI和Surge类似，所需的所有原始数据都存在于数据表1208中。

由于ADC采样由插座的处理器执行，所以在示例实施例中，当插头插入到插头插口时，可以进一步控制处理器以在交流电波形的零伏电平处或附近输出启用信号。

在另一个示例性实施例中，插座可以通过应用过零切换技术来防止电弧故障，这是因为在完成所有安全检查之前所述插入不启用全线路电力。

仅在未检测到故障情况时才启用电力，从而使插座在保持安全的同时提供电力控制。一旦确定接通电力是安全的，处理器就通过针对可适用电力线启用可适用TRIAC来这样做。

参考图13的流程图，块1300开始AFCI签名的过程并确定是否以及在何处可能存在需要切断电力的AFCI故障。各种类型的AFCI中断的各种类型的处理活动可能由于串行的黑线上的电压故障而发生，和/或由于本地插口或下游故障引起的电流故障。这些在块1302中列出。

在块1302中，处理黑线电压信号，因为它们可以发信号通知串行AFCI(“BLK VSerialAFCI”)条件。针对并行AFCI故障信号而处理本地和下游的白线电流(“WHT”)。块1302还参考串行(Serial)、本地(Local)和下游(“向下(Down)”)预置计数器以用于黑线电压串行(4)、本地(插口)电流并行(5)和下游电流(6)AFCI条件。除了事件计数器之外，还存在针对三个条件(8,9,10)中的每一个的定时器。在该实施例中，必须满足最小事件数量和最大定时的条件以在块1320断开triac元件。计数器用于最小化非AFCI条件的错误触发(例如，可接受的电机启动)——假定标志发生一定次数并且处于短时间窗口例如4秒内(针对串行、本地和下游定时器(判定块1305))，以指示需要断开电力的有效AFCI条件。

图13中的数据表1304与图12所示的表1208相同，这是因为值被重新用于不同的条件。如果在步骤1306,1308,1310处检测到AFCI故障，则块1320中的过程使得triac关闭，从而切断本地插口和下游处的电力。计数器、定时器、AFCI和相关标志(例如Triacs)被重置。进程继续为空任务。

在替代示例实施例中，可以切断电力，仅可以切断用于本地插口或插座的电力，而不是切断更下游的设备。

图14是ADC重置过程的流程图。中断902(图9)发信号通知需要ADC复位动作的手动电力复位或电力启动条件，以执行硬件和电源初始化任务。块1402初始化并重置某些计数器和值：

表示时钟周期的预置值(例如16)加载在30中，表1304中的值16特定于特定的ADC硬件；ADC转换器计数器设置为表1304(0)中的值5；通过将表1304(30)中的值存储在ADC寄存器定时器中来设置ADC寄存器定时器；表1304(31)中的ADC转换器样本可允许计数器被复位为99；AFCI计数器和GFI计数器被重置。

虽然其他过程可以独立于TR测试要求而接通电力triac，但在过程1400中，除非在判定框步骤1406,1410和1414已满足TR功能要求，否则在步骤1408,1412和1416不接通triac。步骤1406,1410和1414接通适当的电力triac，这取决于是否已设置上部插口，下部插口和/或下游标志。

如果1406指示上部插口没有任何错误，则在步骤1408接通上部插座。如果步骤1410指示确定设置了下部插口标志，指示出下部插口没有任何错误，则在步骤1412接通下部插口电力/Triac。如果步骤1414验证下游电力特征是有效的(即已经设置了使能标志)，则在步骤1416通过接通下游电力/Triac使下游可用于处理。为整个插座接通(或断开)下游的电力/Triac，尽管此操作仅限于插座中的一个或两个插口。在另一示例实施例中，插头插口不由电插座提供，因此不需要步骤1406,1408,1410,1412，并且流程图可以直接进行到步骤1414，并且步骤1416如果需要则控制下游串联负载。

图15是GFI测试流程图，与在签名上工作的AFCI相反(块1214，图12)。GFCI处理对样本值、RMS值和持续时间起作用，应用数据表1508，元素5-20。例如，RMS(平均值)用于黑线(“BLK”)7,8和10，其用于电力输入和输出；白线(“WHT”)9表示所有返回电流。如前所述，各种数据表1208,1304,1508和图18的表格表示相同的处理器存储器。例如，在图12中的过程期间发生了数据表1508的创建。

步骤1510的判定块确定如果上部和下部插口的电流和下游电流之和大于6毫安，则出现GFI故障，并且针对上部和下部插口以及下游电力都要断开三个电力/Triac。信号Led故障被打开，并且GFI故障标志被置位。更具体地，步骤1506处理数据表1508中的值并且对上部(7)、下部(8)和向下电流(10)的RMS(平均)值求和。然后，判定块1510在逐个样本的基础上确定该和是否大于白线电流(4)而不是预定电流(在该实施例中已经使用了6mA)，如果不是，则不存在GFI故障。

步骤1510将分别在200-299,300-399,500-599中的各个值上部(Upper)、下部(Lower)和向下(Down)的总和与400中的匹配的白线值的值进行比较。如果上部、下部和下游的总和与白线电流相比超过6mA，则确定故障并且1512断开电力triac，无论是上部还是下部插口和下游。故障LED亮起，GFI故障标志被使能。在示例实施例中，在预定时间段(例如15分钟)之后，系统可以自动重置，并测试GFI故障是否仍然存在。如果没有，系统可能会自动重启。

图16是GFI重置处理流程图。该GFI复位例程块1600通过关闭故障LED，禁用GFI故障标志，设置启用标志(TRIAC)并且关闭GFI测试寄存器来初始化GFI硬件。步骤1606,1610和1614的判定块确定是否要接通某些电力/TRIAC，这取决于是否已经设置了上部插口TR标志、下部插口TR标志和下游使能标志。类似于图14的流程图中的过程，其开启用于任何或所有上部、下部和/或下游功能的电力/Triac，GFI复位过程在GFI复位过程期间打开三个Triac中的任何一个或全部。在重置之后，处理步骤1618继续到图12的GFI测试1218。

图17是用于断开用于过电流和浪涌的电力/Triac的浪涌测试过程流程图。步骤1702的判定块确定是否存在标记指示：电涌保护是插口中的特征。如果不是，则该过程返回到图12的块1222并继续调用Auto/Self Test例程。

如果在步骤1702中由于存在浪涌使能标志所指示使能浪涌测试特征，则已经确定出不存在电弧故障，并且在火线和中线(GFI)之间不存在电流不平衡。在步骤1706，处理数据表样本，并且过程继续到判定步骤1708,1712和1716，以确定电流是否超过可允许水平(15安培或20安培)。在有限的持续时间内允许超过MAX的某些超量以提供有限浪涌的情况，例如电动机启动。

步骤1706处理数据表样本(块1508)：通过添加上部和下部插口的RMS值，将本地功率合计为“本地”——假设在插座中有两个插口有效。然后，下游RMS和本地RMS的总和产生“总”电力。然后，判定块1708和1712分别确定下行电流或总电流是否大于或等于Max，在这种情况下，步骤1710断开下游电力/Triac，并接通故障LED和适当的标志。Max是基于插口是以15A还是20A模式运行的预设值。

根据15A或20A插头叶片的存在，可以确定最大电流参数。例如，可以允许在较短的持续时间内抽取100％的连续电流或120％以提供启动时间，例如吹风机或空调的涌入。判定块1716将Local值(上部插口和下部插口的总和)与最大电流参数值进行比较。如果更大，则判定块1724和1726比较上部和下部插口中的每一个，关闭相应的电力/Triac并接通相应的故障LED。

图18列出了数据表中的元素。这些是在执行各种例程期间预设或累积和/或处理的。在被监视的1到5个信号中，在黑线输入上完成1,2,3和5，并且4(“WHT”)是返回路径。当前相关信息用于GFI、浪涌和过电流处理；电压，用于AFCI串行、过压和欠压。当实施例监视5个电流或电压值时：黑线电压、上部黑线电流、下部黑线电流、下游黑线电流和白线(“WHT”)电流，采样计数器(0)被预置为值5。定时器21至26用于跟踪事件发生了多久。BLK示出抽取的单独的负载电流，并且WHT是所有电流的返回路径，除非出现故障。

图19是从图12的块1222发起的自动/自测过程流程图，并且主要用于系统硬件的自动/自测试(auto/self testing)，包括但不限于GFI功能(判定块1908)。系统还可以测试来自其他传感器的信息以进行校准、温度等。

如果步骤1901确定这是手动测试，则块1906中的过程发起。如果确定了故障，则在步骤1904断开电力。无论是在步骤1902中建立的自测，还是在步骤1901中确定的手动测试，步骤1906启用GFI测试电路，读取上部、下部、白线、黑线和白线下游的ADC值，将上部值和下部值求和，并禁用GFI测试电路。

步骤1908测试是否发生了不平衡。如果是手动测试，则该过程持续到1912。如果是内部测试并且失败，则断开电力。如果在步骤1910中确定手动测试失败，则断开电力。

图20A是插座的物理布局的局部平面图，例如参照图1A，1B，1C，1D，1E和1F描述的，可借由图6A，6B，7A，7B，7C和8的电路操作。插头未插入插座。图20B示出了图20A的插座，具有插头160的插入。电源电路板152包括两个弹簧式触头156。子电路板150包括两个弹簧式触头154。电路板152包括弹簧式触头156。

板152和156基本上彼此平行并彼此分离开。触头154和156彼此对齐，通过插入的插头叶片158跨间隔桥接，如图20B所示。两个电路板允许电路板150与电路板152上的高压功率控制逻辑组件之间的分离，电路板150包含传感逻辑和通信组件。更具体地，电压感测、控制、高压到插头引脚的连接、器件电力互连线(上游[BLK/WHT IN]/下游[BLK/WHT Out])30被包括在电源电路板152上。插头引脚感测逻辑元件被包括在电路板150上。这种布置提供了高效率的电源电路，因为高电流迹线都在一起。GFI和AFCI保护的能力用于测量中线和火线上的电流，并可靠地测量精细电流不平衡，例如低至6毫安。

插头160的完全插入完成了微控制器80与低压传感器电路55,56,57,58和65,66,67,68的电路连接，如图6、7B和8所示。微控制器80监视传感器触头以确定是否要接通或断开电力。电路板150监视接触传感器以确定插头中线叶片和火线叶片的插入时间。还评估了接地插脚57,67的插入时间。接地插脚比火线叶片和中线叶片长。如果存在接地插头，则首先检测它以建立不同的时序标准。微控制器将等待插入其他叶片。

将电流传感器与单个板的分离有助于测量精度，校准和长期稳定性。不需要篡改任何已经校准的稳定的高压变量。分离的板提供增加其他通信功能，例如蓝牙，Zigbee，WiFi电力线通信，同时限制在两个电路板之间行进的信号的数量。

通过将电气元件保持在相对低的温度下，可以提高其可靠性和寿命。图21和22举例说明了在插座中提供的超大接地板，其用作产生热量的电热部件例如示例性的TRIAC的散热器。接地板宽度和高度在正面被最大化。插座侧的弯曲凸缘增加了散热的表面积和强度。接地板可以由镀锌钢或交替的导热材料构成。可以添加翅片以最大化热传导表面积。图23举例说明了插座的15/20A实施例。图24描绘了具有用于图23中所示的插座的散热器凸缘的接地板。

参考图25A，25B，25C，25D和25E，将15A插头218插入图23，图26A，26B，26C，26D和26E所示的插座的子板中，并示出了将20A插入图23所示的插座的子板中。弹簧式触头212和214和228感测中线叶片220的插入。火线弹簧式触头216仅感测火线插头叶片的插入。用于15A插头的中线叶片220仅与中线弹簧式触头212和214配合，如图25A，25B，25C，25D和25E所示。与触头226的附加配合仅在插入20A插头时发生，如图26A，26B，26C，26D和26E所示。叶片214和216被感测以确定每个叶片的到达时间以确认插头而不是异物的插入。叶片的取向也由触头感测，以便确定插头配置是用于15A器具还是20A器具226。在中线侧，可能存在两个中线插头叶片的取向。WHT/中线引脚可垂直或水平插入。如果垂直，则插头发出信号表明它是20Amp的插头。如果它是水平的那么它是一个15Amp的插头。例如，当电路的TR功能检测到第二个引脚已完全插入时，它会为特定(上部或下部)插口设置TR标志并设置其电流额定值。下游电力的电流限制/额定值由软件(制造商或安装人员)设置。

参考图27A-27B，微开关205用于确定是否完全插入插头叶片。弹簧触头在插入时按下开关按钮。当插头叶片插入插口插槽203时变形的弹簧触头201压下微型开关柱塞207。插头叶片的侧面用于确定插入时间。这是因为标准所允许的叶片长度的变化非常大。

图28是单个电路板的等距视图，该单个电路板用于感测叶片插入和向图25A，25B，25C，25D和25E以及图26A，26B，26C，26D和26E的插座的叶片供电。为清楚起见，已隐藏插座外壳和接地板。图29描绘了在图28的电路板中插入15A插头。图30描绘了在图28的电路板中插入20A插头。这种触头配置允许评估叶片的到达和对电力触头的供电。是否已插入15A或20A插头的识别可以允许设置插口的最大跳闸电流。

对于电路板230的两个插口中的每一个，存在两个弹簧式火线触头232和234。火线触头232向火线电力叶片供电。火线触头234是感测触头。对于电路板230的两个插口中的每个，存在三个弹簧式中线触头236,238和240。中线触头236是15A感测触头，中线触头238是电力触头，而中线触头240是20A感测触头。

火线叶片244闭合火线触头232和234之间的电路，有效地感测叶片的到达。触头232,234,238和240中的槽242的尺寸略小于叶片的厚度，以允许在叶片插入时触头向外弹出并在叶片上施加压力以确保电传导。

中线15A叶片220闭合中线15A感测触头236和中线电力触头238之间的电路。中线15A感测触头236定位在远离中线电力触头238的距离处，该距离略小于中线15A叶片220的厚度。当插入中线15A叶片时，中线15A感测触头弯曲，以允许叶片被插入并在叶片上施加压力以确保导电。

中线20A叶片224闭合中线电力触头238和中线20A感测触头240之间的电路。由于间隙槽，中线20A叶片224不接触中线15A感测触头236。

在本公开中，仅示出和描述了示例性实施例，并且仅示出了其多功能性的一些示例。应当理解，这些实施例能够用于各种其他组合和环境中，并且能够在如本文所表达的发明构思的范围内进行改变或修改。例如，术语“处理器”在本公开中以一般意义使用，包括诸如微处理器、微控制器、控制逻辑电路、FPGA等的集成电路。术语“上游”和“下游”用于表示关于源自电源的电路分支的相应相对方向。术语“插槽”已用于表示插口的单独触头以与单独的插头插脚配合。术语插头“插脚”和插头“叶片”可互换使用。虽然已经示出了光学传感器，但是本文公开的概念适用于其他等效传感器的使用。此外，数据被示出为1208,1304,1508以与流程图12,13,15和18相关。处理器80的单个存储器表包括所有描述的数据表。对“停用”的引用不一定意味着明确的停用信号。而是，处理器可以包括互锁标记，其确保引脚上的triac脉冲不通过，不活动。当它们不通过时，这意味着电力保持断开状态，并且未接通或未明确启用。

一些示例实施例示出但不限于典型地包括两个插口的插座。这些概念适用于多个其他多个插口的其他插座，其中之一可以没有串联开关。此外，尽管在示例性实施例中描述了电插座，但是实现它们的特征和装置的应用不限于电插座。虽然图2的开关2211和2213被描绘为被插入N插槽中的物体跳闸，但是这种跳闸可以替代地通过在L插槽中插入物体而发生。虽然在图2和图3的描述中已经例示了源连接的最大时间段为25ms，不同的时间段也在本公开内容的考虑范围内。

图31示出了示例系统的框图示意图，该系统包括电插座的另一实施例，具有共享/分布式逻辑和共享/分布式处理。在示例实施例中，每个块2000,2010,2020通常表示单独的处理器。在示例实施例中，每个块2000,2010,2020分别驻留于至少单独的电路板。例如，在示例实施例中，块2000,2010是驻留在单独的封装中的单独的电路板(具有单独的处理器)，例如，块2010位于电安全距离处并且可以具有其自己的相关本地输入和/或输出。块2020表示单独的设备。图31中的“有线”指的是有线接口，缓冲区。“有线”可以包括数据总线或连接，例如RJ-45数据电缆。

在所示的示例实施例中，存在两个单独的处理器，CPU/控制逻辑(1)和CPU/控制逻辑(2)，每个处理器可以各自处理(共享)相同的输入和输出(I/O)，包括高电力线信号输入和输出。两个处理器之间存在通信链路，可以是有线，无线、或有线和无线两者皆有。例如，这两个处理器可以配置为在它们之间具有串行通信(有线和/或无线)。作为对无线接口的输入/输出的天线提供了传感器和控制逻辑之间的无线(相对有线)通信。

块2020表示单独的无线通信设备，其可以是第三方设备、OEM(原始设备制造商)设备或具有其自己的CPU控制器的其他设备。示例包括无线通信设备，移动电话、膝上型电脑和平板电脑。如图31所示，还存在可以去往块2020的无线链路。

图31所示的系统示出了根据示例实施例的还提供冗余以执行增强安全类型的架构。在块2000中，CPU/控制逻辑(2)是用于增强可靠性的冗余部分。

块2000可以用于块80的功能(以上关于至少图8描述)。块2000表示控制逻辑，包括处理器和/或控制逻辑，以及处理器本地的其各自输入(例如传感器，例如烟雾、臭氧、温度、一氧化碳等)和处理器本地的输出(例如，LED的，发声器，独立继电器等，以向另一个设备提供警报或电压或发信号)。另一个示例传感器是温度传感器，其感测插座壳体内的电子器件和温度。在单元内提供校准的传感器源，其中电流传感器具有一定的变化，因此可以通过适当的处理器补偿它们的漂移。

用于块2000的电力传感器可包括高电力电流传感器和/或输入电压传感器。在示例性实施例中，高电力电流传感器可以是AllegroTM传感器。对于高电力线，块2000执行如本文所述的监视、控制和安全功能。

块2000还提供由第二处理器(“CPU/控制逻辑(2)”)处理的共享输入和输出。用于CPU、控制逻辑(1)和控制逻辑(2)的处理器被配置为当它们共享无线接口和/或有线接口时通过中央块彼此通信。如果CPU/控制逻辑(1)发生故障，CPU/控制逻辑(2)可以是故障保护或超控(override)。因此，在一个示例实施例中，CPU/控制逻辑(1)用作triac和其他控制功能的主要控制，而CPU/控制逻辑(2)用作备用控制。在另一示例实施例中，CPU/控制逻辑(1)和CPU/控制逻辑(2)共享控制，例如使用OR门来决定任何特定控制活动(例如，启用，停用，中断)。

块2010与块2000不同之处在于它没有相关的高电力输入和输出。因此，在示例实施例中，块2010是低电力电路板(例如，所有5V作为逻辑电力)，而块2000是用于传递和控制电力线的高电力电路板，其包括高电力输入和输出、以及用于逻辑和控制功能的低电力电路。在示例实施例中，块2010可以具有其自己的单独电源，其可以包括电池和/或合适的AC到DC电力转换器，或者通过数据总线中的电线接收其电力(例如，10伏或更低)，所述电线例如作为POE(以太网供电)配置而工作的RJ-45数据线。还可以包括零电力功能，例如包括在块2010中由CPU处理的一个或多个手动干式接触开关。

块2010可以具有其自己的相关联本地传感器输入和/或输出。块2010可以是远程控制头，其通过通信线路将命令传递到块2000，例如，通过适用的有线和/或无线接口。块2010将消息发送到电力块2000，以实现安全特征、监视和控制，如本文所述的那样。

在一些示例实施例中，在块2000中存在多于两个处理器，多个块2010，多个块2020和/或多个块2000，它们全部在独立总线或相同总线上布线和/或可以被配置为彼此全部无线通信。

在示例实施例中，干式接触开关可以被包括在块2000和/或块2010的任何或所有CPU中。干式接触开关使其中CPU之一的芯片封装的两个引脚短接，从而提供可由CPU处理的手动操作输入命令。CPU可以被配置为响应于干式接触开关的启用而实现合适的任务或一系列任务。该任务可以包括停用triac或向一个或多个其他处理器发送消息。干式接触开关不需要有效电压来手动输入命令，而是可以配置适用的CPU以检测其两个引脚之间的短接。

图31右侧的垂直条是数据通信总线，例如，分立导线诸如RJ46，双绞线，低压低电平线，其承载不同方向的数据。

块2020表示无线通信设备。在示例实施例中，块2020可以是用合适的应用程序接口(API)编程的任何类型的wifi无线计算机。块2020示出了外部设备可以与电插座和诸如块2000,2010的处理器通信。可以将其他用户应用程序安装到无线通信设备上，以允许用户控制电插座的设置、功能和一些手动控制。通常，通过块2020向用户提供用户接口设备，以便控制用户应用程序，例如打开、关闭和调暗。

消息和命令通过各种接口传递，例如有线(RG45，RG46或用于不同距离和环境的其他电线)和无线接口(例如，wifi，zigbee等)。

利用第二处理器第二处理器“CPU/控制逻辑(2)”，可以共享在插入时感测插头的本地传感器，或温度或其他输入传感器，并相应地控制负载的电力电路。如果处理器CPU/控制逻辑(1)或CPU/控制逻辑(2)中的一个变差，则插座仍然能够继续运行。处理器可以彼此通信并与受控负载通信。处理器可以通过开/关或其他电力控制(例如调暗)来操作负载，例如有效地作为低压开关或控制器来操作。

图32示出了示例系统3200的块示意图，其包括电插座，用于监视和控制本地和远程负载，例如家庭的灯或远程灯。在图32的示例中，系统3200包括断路器面板3202，多个电插座3204，例如具有插口的电插座和/或没有插口的电插座，以及低压开关面板3210。

断路器面板3202将电力馈送至电插座3204(并因此远离断路器面板3202的负载3212)，并为每个电插座3204提供保护断路器。每个电插座3204可以向一个或多个负载3212供电，例如房间或房屋中的一个或多个灯。

在示例性实施例中，低压开关面板3210代替线电压开关、8路开关、4路开关等。低压开关面板3210可以包括单开关低压面板或多开关低压面板。

低压开关面板3210可以经由至少一个通信电缆3208(例如以太网供电(PoE)通信电缆)连接到至少一个电插座3204。

在图32的示例中，每个电插座3204包括Wi-Fi模块3206，其允许电插座3204与处理器或无线设备通信。例如，在电插座3204处收集的数据可以通过Wi-Fi模块3206传输到处理器，例如低压开关面板3210或无线设备；处理器诸如低压开关面板3210或无线设备可以经由Wi-Fi模块3206控制远程负载3212。在示例实施例中，每个Wi-Fi 3206可以被配置为接入点，网络扩展器和/或网状网络节点。每个Wi-Fi模块3206可以包括天线和适用的信号处理器，硬件和/或软件。在示例实施例中，Wi-Fi芯片可以用作Wi-Fi模块3206。

诸如灯的多个远程负载3212可以电子地分组。低压开关面板3210可以同时控制多个远程负载3212作为一组，例如当多个下游输出或远程负载3212被电子分组时。

电插座3204的安全特征被包括在多区控制器中，从而为需要控制和监视的远程负载3212(例如灯)提供全面安全保护。

在示例实施例中，可以安装小键盘、触摸屏或任何合适的用户界面以控制房间内的多个负载，例如灯开关，温度控制等。在一个示例性实施例中，安装者可以行进例如5英尺(152厘米)的CAT5电缆(或RS232或双绞线)，并且其余的通过wifi从照明电路区域(开关，小键盘，多个按钮，等等)行进到插座3204。然后，控制信息可以通过CAT5发送到插座3204，插座3204然后控制和管理用于远程负载的电力。可以对小键盘或触摸屏进行用户控制以控制插座级别处的负载。

在示例性实施例中，可以使用插座3204，使得输出触头/引线直接连接到诸如灯插座的负载，以用于其安全、监视和控制。例如，传统的灯开关是一种电力控制的形式，但将其接通和断开可以产生电弧或火花。通过应用本文所述的过零切换技术，插座3204可以在照明开关的接通/断开控制期间防止电弧故障，因为开关在接通之前不携带电力。插座3204的处理器可以进一步控制灯插座的调暗功能。灯插座的低压控制也可以由处理器3210执行，例如使用以太网供电(PoE)。在图32的示例中，PoE通信电缆3208用于将低压开关面板3210连接到电插座3204的Wi-Fi模块3206，例如，最靠近低压开关面板3210的电插座。通过与电插座3204的Wi-Fi模块3206连接，低压开关面板3210可以访问和控制所有电插座3204。

在示例实施例中，电插座3204的Wi-Fi模块3206还可以被配置为使用有线局域网作为主干(例如电力线和/或低压线路中的一个)而共同定义无线局域网(WLAN)，其可用于本地网络访问或Internet访问。在示例实施例中，网关3310(图33)被配置为验证和认证对WLAN的访问。Wi-Fi模块3206被配置为网络的接入点。

无论控制器是通过导线还是无线地与插座通信，插座3204都能够通过使用根据示例实施例的内联插座来替换灯开关。在另一个实施例中，插座的示例实施例可以通过使用来自个人无线设备的逻辑命令与插座通信来控制插座级别处的电力而消除灯开关。插座还向负载(例如照明插座)提供安全和故障响应功能，如本文所述的那样。

另一示例实施例包括用于断开的虚拟控制单元，其可以包括用于诸如灯开关的负载的控制开关的调暗器。示例实施例可以消除传统的控制开关。例如，可以安装插座以充当下游电路的完整控制单元。这具有通过例如使能1-2个插口以成为整个房间或大面积的指挥和通信中心而最小化房间中的布线的益处。例如，可以使用无线通信设备来执行到虚拟控制单元的通信。

在图32中，系统3200的所有负载3212和照明电路可以利用本文描述的故障保护系统。例如，系统3200允许在负载3212(例如灯)的开关电路上进行电弧故障检测。

在示例实施例中，插座被“始终断电”直到由处理器响应于使用小键盘或触摸屏或无线通信设备接通而启动为止。一旦确定满足安全检查，输出电力就可以被启用/通电以作为所选择负载的来源。

图33是根据示例实施例的集成控制和监视系统的详细示意图。图33(块3300)是集成电力控制和监视系统的示意图，包括：断路器面板(3301)；相间通信单元(3302)；插头插座，包含其自己的CPU和电力监视和控制系统(3306-1)；内联插座单元，包含其自己的CPU和电源监视系统(3306-2)；外部CPU和数据库系统(数据库可以是外部可访问的)(块3312)；网关(块3310)；和监视和控制面板(可以是有线或无线)(块3308)。图33示出了具有用于传感器的输入或能够发送命令以启用插座的特定部分的任何其他设备，无论是插头型插座情况下的下部插口，上部插口，还是下游。

图33示出了系统内不同设备之间的集成连接以及关系。图33还强调了安全包含的逻辑和物理空间(“围栏(fence)”)后面和外面的概念，其中围栏定义和限制/约束对受保护单元的访问和受保护单元之间的访问。在一个示例性实施例中，围栏是入墙的，例如，安装在墙壁在干墙或其他墙边界后面。

在示例实施例中，网关(块3310)示出了所有其他通信是“环围栏”；例如没有通过网关或没有物理连接到(系统被安装到的)房屋、工厂、车间、商业任一的电网络的情况下，没有外部方式与每个和每一插座或内联控制单元通信。围栏包括本地有线网络，其与用于在电插座之间通信的电插座相关联，并且用于其他通信功能。

块3301是断路器面板。

元件(ELEMENT)3301-A是中线馈线(feed)。

元件3301-B是带电馈线相(live feed phase)1。

元件3301-C是带电馈线相2。请注意，带电馈线相2具有与带电馈线相1不同的相。

元件3301-D是断路器安装到的未接地导线(火线)总线。

元件3301-E是中线(白线)的连接点。

元件3301-F是接地的连接点。

元件S3301-G是用于断路器的安装支架。

在示例实施例中，块3302还公开了相间通信。特别地，两个相3301-B和3301-C之间的通信借助于两个内联连接单元(块3302A和3302B)示出，这两个内联连接单元通过连接点日志(元件S3301H)连接到两个相中的每一个，该连接点日志连接到每个相。这两个单元(块3302A和3302B)结合它们自己的CPU并且可以彼此通信，并且在示例实施例中监视和控制电压和/或电流。该实施例示出了两个相，但是可以存在多个相和多个相应的内联插座。

将相间通信单元连接到每个相并互连每个相允许了每个相之间的通信。块3302用作两个或更多个火线电力线相之间的桥。例如，块3302可以充当转发器，中间人等。

或者，在另一示例实施例中，替换块3302，可以使用接地(3301-F)到中线(3301-E)有线通信。这在本文中更详细地描述。

块3306-1表示插头插座电力线连接到断路器面板和潜在的下游设备和控制设备。

尽管在该实施例中示出了通过电力线彼此之间的通信，但是来自插头插座的通信可以通过低压布线，或者是多种无线通信装置和协议中的任何一种。

尽管在图示的块3306中已经描述了具有其自己的CPU(“智能插座”)的插头插座，但3306-E的下游可以是传统的插头插座，其在一个示例性实施例中具有传统的跳脱装置。

块3306-2反映了与断路器面板的电力线通信。它与块3306-1中的情况类似，但它没有指定智能插座(带插头插口)，而是说明了一个特殊的示例：与内联控制和监视单元(无插头)进行通信以被插入和连接在灯的电路、器具或电动设备之内。

通信和动作也可以通过来自传感器或开关或能够发送命令(块3306-2F和块3306-1F)的设备的任何输入来触发，并且如图34的块3400C所示。

尽管在该实施例中示出了通过电力线通过断路器面板以彼此通信的通信，但是在另一示例实施例中，来自内联插座的通信可以通过低压布线，或者多个无线通信手段和协议的任一个。

块3306-1F和块3306-2F示出了可以发送命令以控制插头或下游装置的端部到插座或内联控制和监视单元，无论是灯、器具还是其他电气设备，该命令通过连接到插座或内联控制和监视单元的任何类型的输入(例如源自块3306)启动。

块3306-1和3306-2还示出了具有多于一个的智能插座并使它们能够彼此通话。在发生故障时，无论其来自何处，都可以存在可向电路中的任何上游插座发送力跳脱的逻辑。检测接线故障或者可能从插座到插座或可替选地从块3306-2中示出的控制单元或两者的组合中检测到的任何其他故障。如果需要，则块3304提供3306-1和3306-2之间的直接通信连接。

例如，如果插座块3306-1D检测到故障，则它可以被配置为向3306-1C或3306-1B发送信号以最终自行跳脱。即使在任何其他电连接设备(包括可能的传统插座)的插座块3306-1D的下游，如果块3306-1D检测到故障，则块3306-1D后面的逻辑将确定是否应该发送跳闸信号到块3306-1B或3306-1C以部分或完全禁用整个电路。

在块3306-1中，顶部插座块3306-A是单个独立(专用)电路上的独立插座(例如，可用于冰箱)。

三个下部插座块S3306-1B，3306-1C和3306-1D。

块3306-1B是直接去往电路的第一上游插座。

块3306-1B具有到某些照明的下游连接，并且还在包含CPU的另一个插座的下游。下游插座也控制着潜在的器具。

并且作为同一电路的一部分的块3306-1D也是控制任何其他电动装置的一部分。如果发生故障，无论故障发生从D的下游发生，还是任何其他插座，它仍会检测到故障。然后，取决于该特定故障所引发的逻辑，它可以迫使触发器3306-1B或3306-1C跳脱。

在上面的示例中，在参考块3306-1的情况下，可以类似地替换3306-2，或者可以具有智能插座和内联控制和/或监视单元的组合。

在检测到故障时需要关闭整个线路的工业环境中，根据示例实施例的系统可以仅关闭D的下游，或者可以向C针对其下游或针对其2个插头(向上和向下)而发送强制关闭，或者向B发送完全关闭，这继而可以发送错误跳脱，通过断路跳脱一切。

由于断电可能导致通信丢失，因此可以将电池电路并入插座中以在断电的情况下维持通信功能。

块3308是另外实施例，提供了监视输入/输出控制面板(例如，为显示屏幕)，其允许用户监视和/或控制整个房屋的活动。在该实施例中，控制面板可以控制任何插座单元或下游电路。

块3312中的这个外部CPU实现了协调，并且不同于块3306-1中提到的说明了使用插头插座(具有插口)的实施例的CPU，并且不同于块3306-2中的示出了内联电压和/或没有插头插口的电流监视和控制插座的CPU。

CPU可以驻留在控制和监视面板中的块3308内，或者可以是自包含的。

块3312示出了具有存储在存储器中的数据库的CPU(例如处理器)。块3312可以位于监视控制面板之一内或者被包含在其自己的单独盒子中。

块3312充当中央处理单元(“Brain”)，其充当内联CPU和数据库系统以托管所有信息、报告逻辑和控制逻辑。该CPU 3312无线连接或有线连接到系统中。块3306-1,3306-2和3608中的每个都有自己的CPU和它们自己的逻辑供自己使用。

然而，为了监视和/或控制整体逻辑、接口和相互关系，块3312中的处理器单元用作提供对系统的控制的外部处理器。

块3308监视整个系统。它说明了监视和控制(发送消息)的附加功能，包括具有要作用的分离信息的任何监视和/或控制面板。

独立监视和控制面板块3308-A，3308-B，3308-C和3308-D被显示为在它们自己的安全区域(“围栏”)内。所示的这些监视和控制面板是独立的，在一个示例实施例中如果需要的话使它们能够被分离，从而能够监视和/或控制特定的I/O。例如，这对于在多家庭住宅中使用和/或在需要分离的环境中是有利的，例如商业中心，其中人们可能想要分离信息，监视和/或控制不同组织的电力。如果共享相同的断路器面板，则示例实施例可以分离共享的信息和/或受控功能，从而实现整个系统内的分离。

块3310是网关3310，在该特定实施例中，网关3310连接到块3308中的至少一个监视单元，或者可以通过块3312连接。在该示例中，逻辑可以驻留在断路器面板3301处。或者，网关3310可以通过3306-1和/或3306-2连接。在示例实施例中，网关3310包括用于无线通信和访问围栏的Wi-Fi模块。在示例实施例中，网关3310(或网关)是设备可以无线访问围栏的唯一方式。在示例实施例中，监视和控制面板可以无线地可操作地连接。

块3308连接到断路器面板和网关3310。在示例实施例中，块3308还可以通过通信平面连接到块3306-1和块3306-2。

可以通过传感器、开关或可以发出命令的任何其他通信模式来控制启动任何动作的触发器。可以是简单的切换或信息(智能消息，其发送触发请求以打开一些事物的人的标识，然后通过通信可以检查数据库并基于块3312的数据库对该个人执行预先建立的动作)。

插座和内联单元都可以由安全“围栏”内的机械或逻辑设备控制。可以根据数据库中的信息、参数和标准来控制对象之间的通信。

通过连接到围栏，设备可以访问“一切”。围栏的示例实施例包括低电压的迷你网络(来自传感器的输入)。围栏的另一个示例性实施例是通过电力线例如火线电力线或中线电力线的通信。在示例实施例中，传感器信息可以通过低压线或无线地发送。

可替选地，替换如在一些示例实施例中所述那样的块3302的相间单元，在示例实施例中，在具有或没有与断路器面板3301的通信的情况下，在电插座之间存在中线到地线通信(neutral to ground communication)。中线到地线通信包括在白线(中线)和地线之间插入小电流，以便建立不通过断路器系统的通信平面，从而消除了相间通信的需要，这是因为中线和地线是所有元件所共有的。对小电流进行电压调制以编码所需的通信信号。

中线到地线通信不需要通过断路器面板。

通常在工业中，如果出现电力故障或中断，则通过内联线路进行的通信会中断。工业通常限于使用110V载波来传输通信消息。根据示例实施例的所公开的装置和过程通过在白线和地线之间插入低电流来消除这种情况；并用它来进行通信。不需要相间的通信，并且具有在断路器跳闸事件的情况下保留通信的附加优点。

工业目前主要通过使用火线对地线通信并使用110v作为载体来进行电力线通信。

这导致了问题：a.110v载波不是稳定载波，功率变化很大并可能引起问题；b.在断路器盒中，相间通信是一个主要问题。示例性实施例桥接通信侧的火线电力线相以确保相间通信是可能的。典型地，使用火线通信作为通信方法，一旦断路器跳闸，你就会失去完整的通信。

示例实施例包括作为发送数据通信的方式的中线到地线。至少一个触头连接到中线(白线)，另一个触头连接到地线。处理器配置为通过中线到地线发送有线通信。

中线到地线通信的优点很多。没有相间的问题。通过添加单独的电源，例如长寿命D电池(锂电池)或可充电电池，如果电力线没有提供电力则系统可以供电。断路器跳闸不会影响接地线到中线通信(ground to neutral communication)。另一示例实施例包括具有控制其他电路的用户界面的显示屏，而不失去通信是重要的。该系统不受110v载体和相关限制/问题的限制。由于系统处于火线-中线小DC载波上，或者在示例实施例中，可以进行RF通信并且允许发送更大的带宽。

使用地线和中线进行的电力线通信的额外带宽可用于传输数据信息或用于隔离(例如使用不同频率)作为不同信号的载波，包括但不限于无线(例如，无关乎诸如WiFi，Zigbee，Z-Wave，Thread，Bluetooth等协议)。

在示例实施例中，地线到中线被用作能够在设备之间交换信息的通信管道，例如通过使用带宽的小的(也许是可忽略的，例如<2％)部分。其余的可以作为任何其他信息的载体。

在示例实施例中，地线到中线电路用作通信管道(发送/接收数据)。在示例实施例中，设备充当接口，使得来自无线的通信能够与地线到中线通信电路进行通信。在示例实施例中，地线到中线电路用作无线扩展器。在示例实施例中，地线到中线电路由多于一个通信功能共享(例如，隔离使能这一点)。

对于电池(例如，锂离子D电池，具有20年寿命或可充电电池)，如果出现电力故障和/或断路器跳闸，则可以保持通信。

示例性实施例包括在中线和地线上插入小DC电流。然后通过直流电流发送数据。另一示例实施例包括在中线到地线上插入RF调制信号。例如，诸如Bell的服务供应“BellFibe”(TM)的广播服务正在通过WiFi广播他们的TV信号。示例实施例使用所公开的系统在中线到地线上的家庭内广播TV信号，从而减少当前使用的显着强大的无线电波。

此外，当转换器包含通信芯片时，不需要Wifi，可以使用中线到地线网络在家中完成完整的电视广播。

同样，通常存在接入点，由此某些人将尝试以少量接入点(例如一个)覆盖大区域。存在与高功率电磁波发射有关的健康问题。一个人可能受到波浪/辐射的影响。需要解决无线辐射问题。需要在提供足以满足越来越高的速度要求的无线通信的同时降低信号强度。降低信号强度以提供较小距离(例如5英尺或10英尺)的覆盖可能是有利的。

示例实施例包括电力线通信，由此所描述的电插座充当转发器、接入点、网状网络节点等。RF信号被发送到插座，该插座被配置为从有线连接主干发射。线程协议可以是管道(转发器)。每个插座配置成以类似的方式操作，例如作为管道，中继器。示例实施例包括使用电力线通信，借此每个电插座是信号线分配器，以降低RFI，EMF的强度。对网络的访问是“本地化的”，而不是通过广泛区域进行传输，以发送数据和充当管道。在另一示例实施例中，在具有Wi-Fi功能的电插座内使用定制芯片，并且电插座的处理器在主干围栏内集成无线通信。

另一示例实施例是中线到地线通信设备，其包括插入电插口的插头。通信设备还可以包括以太网端口或其他有线接口，使得其他通信设备可以经由通信设备通过中线到地线电力线进行通信。通信设备还可以包括无线(例如，Wi-Fi)模块以与其他通信设备进行无线通信，从而使这些通信设备能够通过中线到地线电力线进行通信。在示例实施例中，通信设备可以是接入点，路由器等。

对有线网络骨干网的访问可以随用户移动。当用户的设备正在访问特定的Wi-Fi模块并更换房间时，相同的Wi-Fi信号来自另一个电插座。接入点跟随用户/设备。

该系统的一个方面是存在具有电力安全性的低成本设备。这意味着使用低信号而不是WiFi相关的更高辐射。

现有的工业系统不会使用地线到中线来绕过断路器面板上的断路器。断路器只能打开行业系统的火线。通信系统的示例实施例通过使用中线到地线通信来绕过断路器。传统上，工业通过线路电压火线以用于单个火线相。

在示例实施例中，通过电力线的通信不使用火线，因为它不使用110v进行通信；而是使用中线到地线。在另一示例实施例中，通过低压线路的电插座之间的通信也绕过断路器。

关于在中线到地线通信中提供大量带宽以取代无线。该系统不是使用无线，而是使用所描述的中线到地线通信来传输数据。示例实施例包括通过使用所描述的中线到地线通信中可用的额外带宽来替换房间中的无线。

通过建立中线到地线通信，系统正在建立通信管道，同时仅使用其非常小的百分比(以比特对吉比特)。因此，具有大的过剩带宽使得系统能够将因特网分发到其中具有通信的所有插口。在每个电插座(内联或智能插座)中，有一个wifi(无线)芯片以在房间内提供通信，其充当转发器。类似于驾驶汽车时从一个单元切换到另一个单元；移动设备可以具有与房屋中的房间相同的切换可操作性。系统可以使用通信围栏的通信点向一个房间提供wifi，而不是在整个房屋内突发wifi。每个房间都有其自己的wifi。

示例实施例不限于使用中线到地线电路的“一部分”，并且“剩余”用于创建wifi重复的装置。示例性实施例完全使用中线到地线；另一个示例实施例使用了在针对插座到插座的监视和控制通信而保留的非常小的带宽部分之后留下的“剩余”带宽。

示例实施例包括在中线到地线电路上的分布式转发器，而不使用本文描述的一些技术特征(例如，智能插座，防篡改，单元)。在另一示例实施例中，通过使用具有插头的通信设备来体现中线到地线通信，并且通过插头的中线插脚或引脚接入中线，并且插头还具有地线插脚或引脚。在示例实施例中，通信设备被配置为用于对围栏进行无线和/或有线访问的接入点。在另一示例实施例中，通信设备是通过中线插脚或引脚访问网络的负载或器具的一部分。另一示例实施例结合本文描述的技术特征来这样做。

工业中的典型设备，例如插入墙壁或以太网的设备，不是中线到地线。工业习惯于通过110V或低压电线发送数据通信，他们传统上并不认为通过中线到地线进行通信，这是因为工业不会通过中线到地线而放置110v。因此，业界通常不会考虑通过中线到地线发送低压通信。

在示例实施例中，火线电力线电路(110v电路)被电力线通信网络绕开。在示例实施例中，中线到地线电路用作使用低电压电流的通信载体。中线到地线电路用于设备彼此对话以及外部访问(例如，互联网，以接收广播或射频信号)。

示例实施例不需要链接所有类型的相。在仓库中，可以有许多相，例如12个子板，每个板有2或3个相。中线到地线电路对所有这些电路都是共有的。

进一步描述对数据的调制和发送电流。驱动器发送电流。调制电流和发送数据/信息的电流的变化。在中线到地线上，可以将设备配置为发送几乎等同于点对点RF的通信信号。在另一示例实施例中，该设备注入小的DC电流以用于在中线到地线上进行通信。这里没有110v受到影响。该设备被配置为在通过中线到地线传播的电流上发送消息，或者在示例实施例中，发送RF信号。RF信号通过小的DC电流传输。传统上，在110v上，他们正在调制数据。该设备消除了在线电压上通信或无线通信的需要。同样，通信网络主干不需要特殊布线。期望使用现有的电力线来创建无线网络。无需使用以太网或线电压线路。

每个电插座可以使用专用芯片，它将接收中线到地线通信，千兆字节的完整带宽，然后在芯片的另一侧，它可以将完整的千兆字节传输到房间。典型的工业芯片不适用于中线到地线。

示例实施例包括获取来自中线到地线的数据并通过无线重新发送数据的装置或过程，反之亦然。示例实施例使用无线使能芯片通过无线方式进行发送。芯片获取源自中线到地线的数据，并通过无线方式重新发送。组合芯片获取来自中线到地线的通信并转换(通过发送)到无线(wifi，zwave，zigbee)，蓝牙等。

参照图32和图33，示例性实施例是干式接触开关，其导致来自电插座(例如智能插座或内联单元)的一系列活动。可以使用处理器或微控制器来实现该功能。示例性实施例使用干式触头，其可以被短路以在极长距离上实现活动。例如，大型制造组件可能覆盖1-3公里。系统使用围栏主干。例如，在每个例如10-20英尺，可以提供一个并行的紧急按钮，以允许几百个紧急按钮中的任意发送“停止”消息。

通过短接被连接到处理器的两个引脚的两条线，而不是在电路中内联，两个引脚被短接以触发信息被发送到插座或内联单元中的一个(或多个)。这可以包括分配给闭合电路的预设的一个或多个任务。因此，通过短接处理器的两个引脚，处理器将执行一组指令(或者通过至少一个其他处理器间接执行)。在示例性实施例中，出于安全目的，这导致立即关闭。

此外，这将允许典型的安全系统通过单个插座或内联电力单元连接到整个系统，此时，小键盘、虹膜扫描仪、指纹扫描仪、语音面部识别可以配置为通过双绞线传输并且该特定在线控制器或插座的处理器可以将信息发送到CPU3312并触发预编程的指令。

工业系统通常采用机械响应而不是要被控制的电路上的任何电力。工业系统通常使用线电压(在墙壁开关处)，带电110v就在那里。另一方面，在一些示例实施例中，切换是低电压或干式触头。示例实施例可以提供更便宜的安装和更长的可以覆盖的距离。

干式接触开关指的是使处理器的两个引脚短接。作为响应，对于短接，信息被发送到另一个设备(例如，在线下)，从而发生某些事情。在示例性实施例中，系统内的2条线的短接导致已经预先确定的后续动作。例如，当2个引脚被短接时，插座或内联单元中的处理器触发预编程的一系列信息以发送到数据库引擎，数据库引擎在接收这些指令时触发一系列事件。例如，在制造工厂中，当有人按下紧急按钮时，一切都会停止。这与现有的工业的紧急按钮不同，其连接到带电电源，而不是如示例实施例中那样的电插座。

示例实施例是智能地处理短路的系统。短路触发了一个动作。简而言之，处理器指定要执行的一系列活动(基于数据库信息)。在传统工业案例中，通常由于短路而导致一个电力线动作。示例实施例包括在检测到短路时通过通信线路向下发送数据。示例实施例响应于短路实现电力控制序列。点击按钮、触发一连串或一系列的其他关闭。在示例性实施例中，控制电插座本身可能是短路的结果。

在示例性实施例中，包括干式接触开关的插座可以保持带电。单个插座上的两个引脚短接可以向与该特定插座无关的设备发送消息。该设备可以是整个系统中包含的另一个设备。通过短接该插座的处理器上的2个引脚，它可以根据已编程的内容而实现在另一个插座或设备上关闭/打开某物。

在示例实施例中，引脚的短接触发了插座要发送另一消息的消息。当处理器接收到消息时，它进行数据库检查，其基于检测到的条件而建立并控制一个或多个插座和/或设备被关闭(或应该打开的设备；例如警报器，声音)。触发是低电力或根本没有电力(例如，干式触头，短路)。

按钮在其内不一定有电力，其在没有参考电压下是短路。注意，通过在处理器上短接2个引脚，可以指定或预编程动作。在示例实施例中，该动作是与主CPU3312(图33)通信并且告诉主CPU 3312存在着通过使两个引脚短接来关闭的干式触头。当发生这种情况时，主CPU 3312又作出反应以实现主要关闭，以触发“自毁”序列(关闭)。执行已预编程(或实时输入)的一组指令。这个概念是干式触头不仅适用于那个插座(因为插座可能存活)。

示例性实施例是设备的短路不一定导致关闭发生短路的特定插口。

示例性实施例是针对除了切断与短路直接相关的插座之外的任何装置的设备的短路。示例性实施例包括发生短路的通信装置，其触发其他活动，不一定在插口处切断电力。通信可以通过低电压发送信息或仅具有干式触头，通过短接他们而触发动作/指令。

在示例性实施例中，低电压连接到虹膜扫描仪，在进入室内之前扫描虹膜，系统识别人等。处理器上有两个引脚，以允许连接双绞线。每当两个双绞线短接时，触发消息，该消息被发送到数据库(例如CPU 3312的数据库)以确定并启用下一个动作。这包括但不限于充当紧急按钮；或打开特定的灯；或基于识别信息，打开或不打开去往特定插口的电力。一些示例实施例不限于2个干式触头，在一些示例实施例中可以更多。

具有两个干式触头，其由于短接而允许系统执行一系列活动，以将触头被短接的信息发送到数据库，在数据中存在基于已被短接的触头而取得的预定一组动作，例如，不一定做任何事都与该特定插口一起。插座可以配置为简单地将信息发送到特定短路发生的电力线相。

仍参考图33，其中现在将描述智能器具的示例以及与智能插座3306-1和/或串联单元3306-2的交互。

在器具中，示例性实施例包括所描述的电插座插口的所有描述的安全特征以及到与插口/内联设备的通信能力；并与其他器具的通信。

智能器具的示例是具有相机的烤箱。根据面部识别，如果被识别出是儿童，则不允许烤箱开启。器具是带电的，但如果面部识别检测到孩子，则不允许使用电力按钮或使用烤箱。可以使用其他设备，例如生物识别读取器，指纹扫描仪，以识别移动通信设备及其相关联的标识符。

示例实施例实现其他安全特征。当器具被按钮打开时，如果用户被识别为小孩，则该器具不会从电插座获得任何电力。可以使用其他设备，例如生物识别读取器，指纹扫描仪，以识别移动通信设备及其相关联的标识符。

在内联单元3306-2的情况下，在示例实施例中，计算机是硬连线的，并且计算机被提供整个房间的电力曲线，其可以由计算机控制。

典型的工业断路器无法关于断路器已跳闸进行通信。示例性实施例使用断路器已跳闸的断路器通信。

在示例性实施例中，电力监视和控制单元可以以与嵌入在器具中相同的方式嵌入在断路器面板3301中，并且在跳闸时，断路器面板3301可以向整个系统或外部单元/介质经由网关单元发送断路器已跳闸的消息。

在示例实施例中，当希望打开器具时，将消息传送到智能插座3306-1。智能插座3306-1被配置用于测试是否没有电力，以断定出断路器已经被触发，例如，电压或电流不在指定的水平或阈值范围内，或没有电压或没有电流，并且传送断路器已跳闸的消息。可以使用知道哪个电路没有电力的信息来识别哪个断路器，因为这是安装电插座的火线电力线相。

示例性实施例包括监视电流和电压并确定断路器已跳闸，并且将这样的信息或输出发送到输出设备，例如显示屏。

由于在示例性实施例中内联围栏通信不是断路器敏感的(插座对电力敏感，但对通信不敏感)，如果某人试图将负载插入插座或从内联控制单元接通负载并且没有电力可用，则电插座可以将没有电力可用的消息发送到屋内屏幕，或者无线地发送到外部源，如手机或用户设备或监视站，例如“检查断路器”。

在示例实施例中，仍然参考图33，3306-1和3306-2可以确定断路器被跳闸并且可以发送消息“跳闸断路器”。可替选地，通信设备可以嵌入在断路器中，并且断路器本身可以发送消息，并且基于断路器中的逻辑，它可以被配置为还发出跳闸的原因。

示例实施例包括断路器(或断路器面板)，其被配置为传输在断路器内产生的信息。在示例性实施例中，所描述的用于电插座的技术可以被并入到断路器中。例如，断路器可以在跳闸之前传送其负载，潜在的电力可用性，以允许通过电路在屏幕上或在整个电力消耗电路上打印报告，或者传送到监视系统。示例实施例包括将断路器添加为物联网(IoT)市场内的通信设备。示例实施例包括配置用于收集与跳闸有关的信息的断路器。示例实施例包括断路器传送该信息。示例实施例包括断路器位于安全通信围栏内。

图33示出了器具内的通信。由于器具能够通过智能插座和/或内联通信单元连接，不仅从电力角度而且从通信角度来看。系统(块3300)不排除通过电力线进行通信。此外，内联电力监视和控制板可以被并入在器具中；从而实现与其他插座(内联单元，智能插座，断路器)的通信。

在具有电池系统的器具的情况下，电力监视单元可以被配置为检测100％电池电荷并关闭来自系统的电池充电。电气设备可以停止电力并发送消息(“单元充满电”)，业界没有这样的通信。电插座响应于电池完全充电而停止提供电力(例如，停用适用的TRIAC)。

在一个示例中，这不仅仅是防止过度充电，系统停止充电并在电池减少时并且插头插入时自动继续。

图34是示出了示例实施例的通信图。图34是源自在图33所示的集成系统内自触发或远程触发的电活动的可能通信活动的框图。

块3410示出了网关控制单元，其充当中间件或集线器，因为它可以将输入源连接到另一个现有的外部受控系统。在示例实施例中，网关控制单元3410描述网关3310的功能(图33)。在示例实施例中，网关控制单元3410是可以授权外部设备有线或无线访问围栏的唯一方式。适用的密码和/或IEEE802.11协议实现方式可用于验证和认证对围栏的访问。在示例实施例中，网关控制单元3410可以被配置为认证服务器，例如Radius和/或AAA服务器。

而块3410说明了在围栏外触发的活动；块3400B说明了围栏内包含的单元发送的命令。块3400A可以是用户输入；块3400B可以是传感器输入；块3400-A可以来自外部输入源，例如手动输入，移动设备，现有控制单元等。

块3406示出智能插座或内联控制单元(在具有或不具有通信能力的示例实施例中)可以以多种方式启用：

块3406-C示出了具有连接到其的负载的插座。这触发了向实际单元发送电力的通信活动。可替选地，可以通过外部设备3406-A(无论是传感器或开关，还是任何有能力的设备)来完成触发插座的启用。

相同的设备可以启用插座，或3406-B中的内联控制单元。

在启用内联控制监视单元或插头插座时，块3402示出了可以通过有线或无线发送消息(3402-C)。

3402-A示出了与较旧的断路器面板连线但是结合了图33的相间通信的情况(块3302)，其中每个相的一个设备将被安装以链接各相之间的通信。

在示例实施例中，将消息发送到CPU3312，其从数据库中检索插座被启用或内联控制时所需的动作。

该信息由一个或多个显示面板单元(等同于图33中的块3308的块3400A)使用。

为了通知一个或多个用户或一个或多个系统，例如启用了特定的插座。此外，在向外部设备或系统发送消息时，系统可以等待确认或进一步的指令。

可以使用内联控制监视来完成触发，如块3406所示。

逻辑确定启用是否安全。

两个装置(智能插座或串联控制&监视单元中的任一个或两个)的CPU内部的内部逻辑正在确定是否可以安全地继续，或者通过连接到3302-D中所示的CPU单元。

在3400A或3400B的情况下消息可能来自显示面板单元，在这种情况下，通过有线或无线方式被发送到单元控制处理器，单元控制处理器必须进行安全检查，以查看是否可以安全地为特定插头插座或内联控制单元插座供电。如果是安全的，则在3406的逻辑中，通过有线或无线将消息发送到插头插座或内联控制插座单元(3406)，并且此时开始下游控制的信息被发送。

3400-C显示潜在控制动作的列表。3404列出了可以远程控制的潜在下游项目，例如照明、器具、电动装置。

因此，这使得能够接通-断开，或启用或停用，调暗和/或增强，以及发送消息。

在示例实施例中，存在可以启动任何动作的完整系列的触发器。这些可以通过传感器、开关或可以发出命令的任何通信模式来控制。两个线路传输信号，该信号可以由简单开关或智能消息信息触发，该智能消息信息识别发送请求以打开某物的人，然后基于关于各个适当动作的信息可以被采取。

插座和内联单元都可以由围栏内的逻辑设备控制。CPU 3312中的逻辑可以被配置为确定要采取的动作。

通过连接到110v电路，可以获得所有信息。

示例实施例还可以包括系统内的低压网络(来自块3306-1和3306-2中的传感器的输入可以是低电压)。可以通过无线方式或通过低压线发送通信。所有装置都通过地线，中线连接到110v相。在示例实施例中，设备之间的通信正在通过断路器面板以彼此通信。

图35示出了与用户发起或加载请求时的电力启动相关的标准和活动的处理任务流程图(步骤3500)。在第一步骤3510，已经发起请求(例如，从输入屏幕，或远程网关，或墙壁上的开关，以接通或断开到插座或内联监视和控制单元的电路的电力；或者插头被插入特定插座，或请求插座下游。

例如，如果有一串灯，则可以远程断开整个串。每个电路是独立的，因此数据库可以包括为插座(例如上部插座，下部插座或下游)或内联单元中的特定电路供电和/或停用供电的指令。接通或断开电力可以由许多事件触发，包括但不限于：插入或拔出负载；向内联单元发送命令；或者将命令发送到插座或内联单元的下游。

除了要在接通电力时启动的过程之外，还存在这样的情况，在该情况下可能希望启动在断开电力时发生的过程。

出于各种原因可能会拔掉设备插头。尽管可能无法阻止拔出负载的动作，但可以将消息(包括但不限于音频，显示，视频等)传输到其他设备、插口、插座、内联监视和控制单元以及用户(或传输到手机、报警监视公司等)以传达已拔下特定关键设备的信息；例如，在诸如透析机、人工呼吸器等关键设备被拔出的情况下。

类似地，如果这样的设备被硬连线到内联控制单元而不是插入插口或插座中，则可以启动通信，并且例如在允许到设备的电力被断开之前可能需要确认响应或安全密码。

步骤3515确定电力是接通还是断开。如果接通电力，则该过程继续执行电力向下序列。步骤3560考虑与打开或关闭设备有关的安全问题(包括但不限于接地故障、电弧故障、接线错误、过电流等)，然后进行到步骤3580，其将启用或禁用插座或内联监视和控制单元或其每个的特定电路。如果在步骤3515接通电力，则下一步骤进行到3525，以查看到插座的电力是否可用。步骤3516在步骤3550检查数据库。

如果是，则进入安全程序的第一集合；3520发送启动不安全的消息(3540)。如果安全启动，请转到3550进行数据库检查。在步骤3557，执行数据库命令；如果这些命令中的任何一个是开始或停止，则进入步骤3560；否则，过程继续到步骤3570。如果被允许，则过程继续进行到步骤3560，以启用电力。一旦启用电力，电路就会被图36中的过程监视。

一旦启动了加载请求，在步骤3525，验证电压如预期的那样；例如，110v或220v(或在预期电压的可接受范围内)。如果电压不如预期的那样(块3527)，则将消息发送到内联显示屏或通过网关发送到指示断路器跳闸的任何外部设备。在示例性实施例中，断路器跳闸，和/或禁用用于插口的电力。在示例性实施例中，存在以下一种系统，其测量电路上的电压，并且在确定电压不在可接受的电压值或(预定的)范围内时，传达断路器已经跳闸。

如果电力如预期那样，则过程继续到框3530以测试一个或多个安全条件。在步骤3520，如果建立了块3535(仅示例中)中的任何所示故障，则确定启动是不安全的，并且过程继续到块3540，由此将适当的错误消息通知发送到例如显示屏(3308)或通过网关单元(3310)发送到任何外部设备。此时，电力不提供给可能已插入的器具或负载。

在步骤3520，如果确定继续发起电力是安全的，则在3550执行数据库检查(如块3555中的示例所示)，以提供以下标准，其确定：特定插口或器具是否应被供电，是否其他设备或者器具应该被供电或禁用其电力，是否接通或断开(禁用)电力的特定顺序应该进行，等等。

在数据库检查之后(块3550)，在步骤3560，如果基于数据库检查不允许特定器具或负载的启动，则步骤3570继续，以将适当的通信发送到位移屏幕(3308)或通过网关单元(3310)发送到任何外部设备。根据在3555中建立和识别的数据库标准，向插口、插座、设备和/或内联单元提供和/或禁用电力。

在数据库检查(方框3550)之后，在步骤3557，如果任何负载或设备需要电源，则3500例程将在其自己的序列上针对数据库中标识的特定设备启动。

在数据库检查(框3550)之后，在步骤3560，如果允许特定器具或负载的启动，则在步骤3580，发送命令以启用用于插座或内联单元的电力。在示例实施例中，与启用有关的信息可以被传送到任何输出装置例如内联显示单元(3308)和/或通过网关单元(3310)发送到任何外部设备。

在电力被启用时，启动图36中概述的过程以监视电路的持续完整性。图36中的过程施加到在步骤3550由于数据库检查而可能已被启用的所有单元，如3555所示。

在图35中，该过程不断地等待负载请求和可能故障的发生(例如，Gfi，Afci，接线错误，过电流等)。块3555由正在检查的数据库中的不同类别的信息组织。在块3555中在数据库中预编程的一组可能指令(或者，由用户的动态输入)以允许或不允许接通器具或插头负载。

例如，可以存在用于讨论中的特定设备的组，诸如一天中的时间或特定用户限制，或者基于该设备的电路可用性信息或特定电力要求。如果没有足够的电力可用于该特定设备，是否有优先级列表可暂时关闭其他设备以为该设备/器具提供足够的电力。

在示例实施例中，系统因此可以实现“可接受的”过载。这与一些现有标准或安全系数行业惯例不同，后者需要保守的断路器选择，因为这些方法无法在特定故障时快速反应或切断电力。

如果没有问题，例如连线不升温，电路完整性正常，则系统不再运行。换句话说，系统设计不再受现有80％“安全”标准来约束。断路器跳闸的一些示例控制甚至可以超过100％，例如达到105％(可接受的“过载”)。

再次参考图33，注意插座下游有负载。较小版本的电力控制和监视单元可以比下游更远地进入电气组件并直接与负载(例如器具)通信。

在示例性实施例中，烤面包机可以具有在没有电力的情况下的低压电池控制电路，并且随着时间开始烘烤可以被配置为与插座对话。这可以具有以下优点：将功耗限制到最小；提供出色的安全性，这是因为虽然器具已连接，但在需要之前它将无法接收电力(以及电力安全功能)。除了安全之外，还有额外的绿色节能。

所有电力控制和监视都可以集中在单个电路上，并应用于出现电弧故障、接地故障、浪涌、过电流等而受保护的器具，并为器具本身供电。

任何器具、发动机、泵、带电的任何功能，都可以配备功能性，微电路的子集。使家庭、商业、工业-更接近完全的电力控制。当杠杆下降(带电)时，电路会关闭，但电力始终在那里，可能会触电。例如，刀关闭电路。一旦烤面包弹回，电插座就不再提供任何电力。在目前的情况下，当电力断开时，访问烤面包的器具不可能使电路短路。电路可以体现在任何器具中。

示例性实施例是器具决定何时从电插座接通电力。可以使用电池来保持逻辑控制。在烤面包机杠杆向下推之前没有110v；然后当再次拉杠杆时的几毫秒内，发出不再需要电力的消息。为了防止人员触电，当杠杆关闭时，烤面包机与插头通信并仅在需要时获得电力。电路板可以使用小电池来保持逻辑运行。直到杠杆在底部，没有电力。在示例性实施例中，烤面包机可以通过地线到中线通信相(如果它具有接地)进行通信。烤面包机可以配置为发送低直流电压以保持插头的逻辑控制。

示例实施例可以需要一个电路板，而不是本文所述的多个电路板设备。在示例实施例中，设备仅需要一个。

示例性实施例是以下装置，其使能“器具”(例如烤面包机)具有安全特征并且不被供电直到电插座的处理器基于安全特征或其他标准决定可以这样做为止，并且一旦所述决定就启用电力到器具。

示例实施例是包括CPU监视电流和/或电压的器具，其具有通信装置以接收外部指令以接通电力。

在其他示例实施例中可以使用其他器具或负载，并且不限于例如烤面包机。将“无果汁直至需要”通过将其带到设备中而向前扩展一步。

由于存在单元到单元(插座或内联单元)通信。电路从断路器开始，所有插座相互通信；并且从一个到另一个，他们知道另一个期待的潮流。如果没有得到预期的，那么就存在布线问题并且可以建立预编程的事件。

条件、基于条件的行动、简档。当存在识别人的装置时，可以根据该人的需要而定制系统(电子插座)。系统可以基于其简档限制其他人，从而限制对电插座的电力访问。例如，诸如炉子或烤箱的器具可以配置有相机或生物识别读取器以识别正在打开器具的人。可以针对数据库验证用户的标识。例如，打开器具的人可能是未满18岁的未成年人，并且器具将要求电插座接通电源，并且电插座在接收到指令时将不会启用电力。类似地，如果该人被授权(例如被授权的成人)，则电插座将启用用于插座的电力。在示例实施例中，数据库可以存储为白名单和/或黑名单。

在示例性实施例中，电插座的CPU在插入设备时知道电路上的电流，因此如果当插入设备时超过15A，则不启用电插座并且可以向最近的屏幕单元发送消息：已超过电路的容量(例如总计15A)。当插入另一个设备时，虽然不允许插入“违规”设备，但如果允许，可以使用电力而启用另一个设备。

系统可以识别电力损耗，并识别哪些导线有问题。示例性实施例是电路内的装置彼此通信，以通过一直监视电流来防止过载和电气火灾。即使布线不当(规格太小)，系统也能识别并消除潜在的电气火灾。电气火灾伴随着电力损失，电插座的CPU知道电力发出的位置，因此不会接通电力。通过所描述的系统，设计人员可以安全地超过15A的80％，并且系统可以特别防止过载。

在示例实施例中，使用处理器可以用于优化被发送到设备的电力。例如，基于设备想要接收的电压和电流而提供特定功率。这提供了实时信号的修改。电插座可以配置为优化并将实际被发送到设备的功率递送到其性能特征。例如，如果发动机在110v时最佳地工作在12.3A；如果电压波动到120v，则电插座可以配置为例如减小到11.7A。电插座可以动态地始终确保例如向发动机提供目标功率。

在示例性实施例中，电插座可以被配置为控制递送的电压和电流；因此，不断修改和发送最终和最佳要求。例如，进行跳相，或者甚至从电源注入额外的电流来进行补偿。

对于器具，在示例性实施例中，电插座可以基于电压变化衰减或增强。如果当前是最优的，那么任何传统系统都可以工作；但是如果功率波动，所描述的电插座可以提供特定功率，并且控制电流并且可以使电压波动，并且确保功率相对于目标功率不会改变。

另一示例实施例包括使用电插座衰减或增强(增加)瓦数以优化器具的使用。

另一个示例性实施例在器具内时提供进一步的保护：例如来自电线的馈电被封装在防水环境中，使得当110v(示例)电路被打开时，没有人可以触电，这时因为它仍未被水分入渗到带电电线而关闭。一个方面是高压侧被隔离，使得水渗透不能关闭电路。

不是破坏烤面包机的电路(油炸电路)，而是电路检测接地故障并关闭(即保持“断开，不接通triac”)到烤面包机的电力。对于诸如吹风机的器具，线电压侧是完全隔离的

如果GFI，低压侧完全断开。

在示例实施例中，可以预编程的一组指令。更进一步的是较小版本的电路板并为器具制造商提供通信单元。例如，烤面包机可以配备系统。在推动杠杆一直向下之前它将具有零功率，烤面包机的器具安全系统和电路板之间的协调可以通过优先级或定时来实现。然后烤面包机将与插头通信(例如，请求110v)。当吐司出来时，它会以毫秒为单位进行通信，并且它会成为防篡改。

设备、器具(烤面包机，烤箱等)可以鉴于除非没有安全故障否则不会接通电力而是安全的。示例性实施例是最安全的器具，由此除非没有故障否则不接通电力。示例实施例是器具与插口通信。

示例性实施例允许不同的插座和/或内联单元彼此通信，并且还验证预期到达的电压和电流实际到达；如果没有，则声明存在故障和因由/原因，并传达该原因应予以调查。因此关闭并且在示例实施例中，发送消息以进行调查。例如，接线错误、设备故障等。在此问题解决之前，电力将不会重新接通。

块3510：向设备/器具发送请求以启动任务的示例包括但不限于：开启烤面包机的元件；开启炉子的元件；打开灯。如果有人插入插座中的器具中，这会使开关打开并需要采取措施。

向断路器发送跳闸：在数据库中，如果事件的幅度如此之大，则断开整个电路会更安全。参考3300，其参考3306-1和3306-2，示出了在单个电路上的智能插座和内联通信模块可以散置，混合匹配。

图36示出了持续监视电力线电路的完整性和对故障的响应的处理任务流程图(3600)，以及相关的块电路图(3650-1)。块3640是描述电路完整性的持续监视设施的起点。该过程循环对故障的监视，包括但不限于电路过载，直到发现故障。如果发现故障，则步骤3645在块3655继续进行数据库检查，其发起故障序列关闭。如果在步骤3645检测到故障是过载，则在步骤3649处检查整个电路。两种情况都会触发对数据库的访问，但会触发不同的部分。但是，一个是搜索字符串序列关闭3655；另一个是寻找与电路3651上的可用电流的替代优先权访问相关的信息。

例如，如果电路上的设备可以暂时切断，则给另一个插入设备优先级。在步骤3652之后，可以向用户通知所采取的动作(步骤3653)，之后重新建立电路的完整性，因此返回到步骤3640(步骤3654)。

例如，在厨房中，如果设备、器具需要电力，但这样的电力会超出电路安全考虑或规格，那么冰箱可以关闭几秒钟或几分钟，然后在存在足够的电流时再次打开。因此，数据库信息可以提供由于电气故障引起的特定关闭序列，或者如果存在过载则可以进行电路负载平衡和/或优先级排序。在例如医疗设备的数据库中，对于某些设备而言，可以比关闭或在有限时间内等危险的其他设备具有优先顺序。本文的公开内容还可以应用于负载均衡和调峰应用。在检测到故障时，在步骤3658，可以将消息发送到显示屏或网关。

在电力过载的情况下，可以传送电路平衡消息(3653)，以暂时使设备的特定部分的电力被禁用，以便允许另一个特定负载被供电(如数据库中所指定的)并防止电路过载。数据库可以包括复杂的If/Then条件。

步骤3659检查是否检测到主要故障并对其起作用。如果是这样，可以向断路器发送力跳脱，以使其跳闸。

在示例实施例中，在一侧连续监视是否存在新的加载请求。如果有，则调用子程序3510。如果没有，继续监视。同时，连续监视电路的安全性(例如电弧故障，接地故障，接线错误等)。为此，基于电路负载持续监视电路中的所有单元是否正在接收预期的电压和电流；如果为真，则循环回3640；如果错误，则在步骤3649做出决定，该决定可以转到3655并进行数据库挖掘(步骤3655)，以基于被监视的事件检查所需的关闭顺序。在步骤3658，消息被发送到最近的屏幕或通过网关编程的已经预编程为接收该消息的任何单元。在发生严重故障的情况下，电路中的第一单元向断路器发送力跳脱，此时电路完全关闭。为了重新建立，需要返回3510程序以重新启动。步骤3658发送错误消息。步骤3659向断路器发送力跳脱。

判定步骤3649可以确定故障是否是由于过载引起的，如果是，则步骤3651针对过载管理任务或任务序列而检查数据库。步骤3652执行过载管理任务或序列，步骤3653发送适用的错误消息，然后步骤3654行进到步骤3640，例如持续监视。

图36中的系统3650-1解释了电路完整性如何实际工作以及每个电路之间的关系。当断路器(3301，图33)是智能的时，它变成围栏内的设备，如图34所示。在一个示例性实施例中，断路器3301将是第一个内联的。在断路器是具有本文所述电路的智能断路器的情况下，断路器是安全围栏通信网络的一部分。

在图36和系统3650-1中，也可以实现断路器的故意跳闸。智能断路器不需要控制插座1至8。在示例实施例中，它可以直接与器具/负载通信。

可以实现交叉互动。通常是断路器跳闸并导致一切都关闭。在当前情况下，系统可以被配置为基于负载产生的问题关闭某些插座；而没有跳闸断路器。

图36，从3600开始公开了正在进行的电路完整性监视。智能存在于所有设备上，例如具有CPU监视和控制电流和电压的插座和/或内联单元。该电路允许完全监视电路上会发生的所有可能事件并对起作用；包括但不限于接地故障，电弧故障，过载情况等故障。在示例实施例中，可以基于数据库预编程的行动计划来触发特定动作。块3600持续地监视电力质量和安全条件。块3650-1是围栏后面的电路的图形表示。3650-1描述了接收预期电压和电流的电路上的单元。

图3650-1是电路的图示，示出了插座和/或内联监视和控制单元，表明可以在每个步骤监视电压和电流，并且如果预期的电压或电流不是预期的(例如由于接线错误)则检测故障。插座和内联单元之间的关系是原始的。如果发生重大事件，系统可以强制断路器跳闸。

如果断路器本身包含本文所公开的安全围栏内的过程或装置，则断路器装置本身可以合并在安全围栏内。监视电路中每个单元的交互并实现负载平衡，基于数据库优先级减少负载。

在图36中，在块3650-1中，每个插座或内联单元的概念按顺序在电路上排序，并且它们相互作用：

-它们交换负载，电压，电流和安全条件

-按照系统的顺序从一个到另一个，现在可以计算预期的电压和电流，并将其与实际值进行比较，从而能够检测异常损失，以基于事件在数据库中的预编程序列而检测潜在危险并采取措施。

-基于故障的严重性，可以关闭某些单元，或者可以将消息发送到单元1以向断路器发送跳闸。

-如果断路器配备逻辑和通信电路，它将成为计算和一连串动作的一部分。

-无论如何，消息可以被发送到监视屏幕(3308)或网关单元(3310)，以用于外部设备描绘事件及其严重性。

-此功能还可用于负载测量并防止断路器跳闸，以保持整个电路的完整性和意外停机。

步骤3640连续监视安全性和加载请求(3510，图35)。只要在步骤3645没有检测到问题，就在步骤3650做出另一个决定，其可以继续进行，以便监视将继续(3640)连续监视是否存在负载；如果请求新的负载，它将调用3525(图35)。3640处的信息将知道负载被载入(go down)；但是以预期的方式被载入(不是错误)。判定步骤3650还可以确定电路3650-1上的单元没有接收到预期的电压和电流，并且进行到步骤3655。

所示过程保持了电路的完整性；可以防止最小的意外停机、意外断路器跳闸；并且由于软件的灵敏度，电插座可以比任何断路器更快地控制跳闸。如果断路器内部没有逻辑和通信电路，则电路上的第一个插座或内联单元将充当网关，并且如果需要，将能够向断路器发送强制跳闸。

图37A示出了系统3650-1的另一示例实施例的电路框图，系统3650-1还包括智能器具。图37A示出了包括在插座和/或内联监视和控制单元的网络中的器具。监视电压输入和输出的传感器可以向器具的本地智能发送消息。

图37示出了可以集成到器具或另一个电力装置中的微电路的示例实施例。显示的是块S3700、3701、3702、3703、3704、3705、3706、3707、3708、3709、3710、3711、3712、3713、3714、3720和3721。块3700描述了另一个实施例，即电路板的最小化版本，其具有集成在器具内的能力。电路板包括处理器和存储器。正在发生的功能类似于插座中发生的功能，但具体用于控制单个电力输入。这可以允许完全监视器具内的电压和电流，从而允许安全围栏进一步被推回到电路中。它既可以独立地仅仅用于监视功率和电流以及功率故障，也可以与通信模块结合使用，从而允许它在图33所示的通信矩阵3306-1F和3306-2F中使用，其处于围栏内而同时在通信矩阵内具有访问权限。

方块3710总体上显示了系统的完整功能，允许持续监视故障，从而允许增加防止器具接地和电弧防故障的安全性，从而进一步扩展安全网。块3701指示触摸传感器的输入触发。在传感器启用时，CPU与预编程控制器接合，并且通过可选通信单元可以从插座或内联控制单元向特定器具请求电力。

可以将消息发送到图33中提到的围栏内的图形显示器，步骤3308，或者在器具本身内自己的图形显示器上。

在数据库验证时，如图35所示，在步骤3510，如果已经确定电力是可接受地递送的，那么此时系统现在向下游更深一级地进入3600所示的电路。

块3707、3708或3709指的是电路内发生的交互和器具内的逻辑。块3710指的是与无线通信接口交互以使用网关或围栏内的任何通信接口来远程启动器具的可能性。块3720使用系统网关(图33，步骤3310)以允许外部源将命令发送到特定器具。该系统允许直接远程控制器具(例如，从智能电话设备，平板电脑或其他装置)。

图38示出了实现可手动操作的干式接触开关的处理器。通过短接干式触头的每个构件(图中的引脚69A和69B，设置70)，现在可以应用处理器中的预编程序列，以触发图35的3510处的动作；无论是开启还是关闭事件；或触发任何预编程的程序。这种系统的一个优点是能够覆盖更长的距离；此时，处理器配置为检测短路。只要电路打开，就不会触发反应。如果电路已经闭合，那么打开处理器可以被配置为产生反应并在插座的处理器内或内联单元中执行命令，从而触发图35的3510处的动作。

图39示出了分别从左到右示出的单电路，双电路和三电路断路器的物理表示的侧视图，其中连接器使能电力线通信，以及右侧的前视图，其是这些实施例共有的。每个断路器还连接到火线电力线，并且断路器的断开打开了火线电力线。在所示的示例性实施例中，断路器具有到中线3904的相应连接引脚和到地线3902的连接引脚。在示例实施例中，断路器还可包括如本文所述的电路板微电路，包括处理器和存储器。在示例实施例中，处理器可以控制(打开或关闭)相应的一个或多个断路器。

通过将断路器连接到中线和/或地线，可以实现电力线通信。在示例中，因为断路器配备有根据示例实施例的所述微电路，所以断路器可以是通信围栏的一部分。在示例实施例中，断路器配置成通过火线电力线到中线进行通信。在另一示例实施例中，断路器配置成通过中线电力线到地线进行通信。在另一示例实施例中，断路器配置成通过火线电力线到地线进行通信。

电气世界中的另一个行业问题是难以检测将来可能发生的常规电路问题。早期检测可以带来显着的好处，消除火灾，可能的短路，无论是从插座到插座，还是从一系列插座，或可与内联电力监视单元互换的插座，现在都可以的，这是因为所有插座都在同一电路上，它们可以通信例如，GFI或AFI中的意外功率损耗(导线变脆或暴露)，可基于故障的严重程度进行编程，可采取各种措施，例如，用于向断路器发送力跳脱的命令，例如整个电路。这可以确保整个电路的完整性不受损害。

通过使插座相互通信，比较电压，电流将有更多的控制；例如电路过载。通常在工业中，一旦电流过大，断路器就会跳闸。在目前的情况下，通过插座相互通信，当发现太多电流时，不允许额外的负载并且还可以传达已发生的事情。断路器跳闸将限于真正的故障。取决于单元的灵敏度，电路上的第一个插座将向下游跳闸。

示例实施例可以提供所需的精确功率。对于15安培电路，电工将达到80％的负载设计。在一些示例性实施例中所描述的系统可以超过95％，这是因为监视了下游电流，并且一旦将负载添加到总数中，超过将熔断保险丝的程度，就可以简单地防止用户增加进一步的负载，因为相关的电插座或插头插口不会被启用。多个设备最好关闭所使用的更多电力。例如，该系统可以允许达到14.5A而没有风险。请注意，浪涌可以被钝化并且可以控制过剩。业界不执行这种电流监视(用于整个动态测量控制目的)。

断路器面板是所有进给，断路器跳闸的中心点。主断路器或电涌保护器可以根据外部事件跳闸。停止大多数电气火灾。基于电器的火灾不会被视为“电气火灾”。

目前，制造商正在增加10至15美元的额外成本，以降低功率因数并降低功耗。所描述的电插座可以消除静态功率消耗。可以感知功率清洗循环完成并可以关闭，直到用户重新启动循环为止。使用越少的电力，越安全。

所描述的装置可以吸取超过15A或15A的80％，因为电插座可以控制电路上电流强度的增加。系统可以具有超过这些的安全性，因为如果太接近最大值，则设备可以防止本地电力的添加。如果不安全，则设备不会为该特定单元接通电力；如果仍然安全，则设备启用电力。新的安全水平，其他可能会使断路器跳闸。如果处于危险情况，该设备甚至可以测量温度以停止供电。

优化器具的功率：所描述的设备具有更多控制功能；即能够提供最佳使用器具工程规格所需的精确瓦数。

其他GFI设备只是寻找火线(黑线)和中线白线之间的电流不匹配。如果存在差异，则电流必须从黑线通过人而流到地。

该电路非常精确地测量黑线、白线之间的差异，并且还可以在各个插口和下游中间进行区分。

处理算法允许系统以更高的精度提取；然而，由于更高的准确度也增加了误触发的可能性，因此存在次级例程，其查看信号以确定信号是否足够高以造成伤害，并且它们以它们将造成伤害一致的方式。明显的GFI故障可能不是有效的GFI故障。智能决定是否存在产生足够频率的足够电压差以而不会成为像差；相当合理的接地故障。并将此与已知的简档进行比较以建立合法性。此外，示例性实施例包括以编程的间隔具有自测试器以测试泄漏并与已知的泄漏量进行比较，并相应地进行调整。这些设备在工厂进行校准超过传统的GFI，以保持更高的灵敏度和更高的捕获安全性问题的确定性。

与电弧故障类似，它们具有类似GFI的泄漏组件，但处于更高级别。已经认识到，这种更高水平的泄漏是可接受的，除非检测到属性为电弧故障的某些其他属性。该系统可识别更多有效电路并消除否则会发生的错误触发(例如由于烤面包机，钻头，真空吸尘器)。系统可以在不同周期中查找多次出现，而不是仅接受一次出现的事情；即，必须以某种重复发生以区分这不是一次性事件(其是可接受的“正常”弧状信号的特征)。为了防止错误触发，传统的GFCI或AFCI已经“提升了他们寻找触发跳闸的目标”。他们不寻找其他属性。在示例实施例中，设备确定跳闸触发器是否为假，或者是否应该发生跳闸触发器。

速度和校准：行业AFCI的机电特性，GFI限制了它们的响应速度，并且没有动态校准。相反，他们只是简单地测试他们的电路可以使开关跳闸。

自测：将校准参考与测量的差异进行比较。目前在正常插口处，它们依靠机械翼，其产生第三插脚和螺钉之间的连接；然而，示例性实施例具有传感器，该传感器感测到一个也能够检查信号。例如，对于不良布线，黑线和白线之间应该没有电压降；任何下降都与电流相关。为了良好的布线，没有电流在地线上行进；如果有，系统可以检测到它并报告错误的接线。

示例实施例可以考虑不是GFI故障的接地故障。连接，接线，插头，接地上的非良好零欧姆连接，突然开始上升。该设备正在比较地线和安全地线。该处理使设备能够一直动态地测试地线路径。如果接地路径上升并且存在任何损害，则设备可以报告它，例如，在半秒内，和/或停用电力，和/或打开断路器。

另一示例实施例是手动将火线电力线短接到地。使用插座，一个是手动触发短路。这可以通过短接到地完成。用户可以手动转到插头，故意地使用手动开关短接到地，电插座和系统将会巧妙地做出反应。

在所公开的系统中，示例实施例是手动按钮，其使火线到地线短路，触发CPU。示例实施例有意地创建接地故障以触发活动。触发的接地故障可以是不同活动的触发，包括在示例实施例中，由于插座的CPU检测到接地故障或GFI故障而关闭插座。电弧故障或接地故障的检测可用于触发额外的安全步骤。现有的工业接地故障和电弧故障仅关闭自己。该设备可以关闭断路器，在别处的不同的设备也可以。例如，如果水损坏了插口，可以预编程其他插口/内联设备也应该关闭，或采取其他措施。示例实施例包括将在一个电路上发生的事件传送到(一个或多个)另一个电路上的设备，例如在不同的火线电力线相上。

如果适用的话，对断路器，电路断路器和断路器面板的参考可以关于其功能是可互换使用的，或者可互换的，如本文所述的那样。所公开的概念适用于电源板，电源杆，延长线，插座适配器，断路器，断路器面板，内联电插座以及便于从电力线到下游负载的电力供应、安全和控制的其他设备。这种插座可以包括或不包括用于匹配插头的插头插口，或其他输出连接器，例如固定式电线，端子螺钉，插槽或引脚。虽然本文举例说明了北美110V 60Hz插座，但所公开的概念适用于其他国际插座或设备。类似地，本发明不限于插头叶片作为插座插口的配合装置，而是可互换地应用于其他插头配置，例如在其他国际标准中找到的。此外，尽管已经在单相交流电环境中举例说明了本公开，但是本公开可在直流和三相系统的环境中操作。

以下编号的条款定义了进一步的示例和/或示例实施例。

1.一种电插座，包括：

第一插头插口，包括第一触头和第二触头，分别配置成与火线电力线和中线电力线电连接；

受控状态开关，连接到第一插头插口触头，其与火线电力线串联，该开关包括控制端子；

第一传感器和第二传感器，分别耦合到第一插头插口触头和第二插头插口触头；以及

处理器，包括耦合到开关的控制端子的输出，处理器还包括分别连接到第一和传感器第二传感器的第一输入端和第二输入端；

其中处理器被配置为响应于在所述第一输入端和第二输入端处接收的传感器信号向开关输出启用信号或停用信号，所述传感器信号指示相对于第一触头和第二触头的状况。

2.如条款1所述的电插座，还包括：电流传感器，其耦合到火线电力线，电流传感器具有耦合到处理器的第三输入端的输出端；

其中，处理器被配置为响应于在所述第三输入端处接收到指示接地故障、电弧故障或过电流状况的电流传感器输出而向开关输出停用信号。

3.如条款1所述的电插座，还包括：

第二插头插口，包括一对触头；

第二受控开关，其串联连接在一对第二插头插口触头中的一个与带电电力线之间，所述第二开关包括控制端子；

第三和第四传感器，其分别耦合到所述一对第二插头插口端子；和

处理器还包括耦合到第二开关的控制端子的输出端，以及分别连接到第三和第四传感器的另一对输入端；

其中，处理器被配置为响应于在所述另一对输入端处接收到传感器信号而向第二开关输出启用信号或停用信号，所述接收到的传感器信号指示相对于所述一对第二插头插口触头的状况。

4.如条款3所述的电插座，其中每个所述开关包括TRIAC。

5.如条款3所述的电插座，其中输出到第一插头插口的开关的所述处理器信号独立于输出到第二插头插口的开关的处理器信号。

6.如条款1所述的电插座，还包括跨火线和中线耦合的金属氧化物压敏电阻器(MOV)，从而提供防止电压浪涌的电压保护。

7.如条款1所述的电插座，其中处理器被配置为在电力线中的机械断路器保护操作之前向开关输出停用信号。

8.一种电插座，包括：

第一插头插口，包括第一触头和第二触头，分别配置成与火线电力线和中线电力线电连接；

受控开关，连接到第一插头插口触头，其与火线电力线串联，该开关包括控制端子；和

安装有集成电路的电路板，该集成电路包括：

处理器和中断检测电路，中断检测电路，中断检测电路具有耦合到第一插头插口的第一触头和第二触头的输入端和耦合到处理器的输出端；

其中，处理器包括耦合到开关的控制端子的输出端，并且被配置为响应于从中断检测电路接收到指示接地故障检测、电弧故障检测或过电流检测的输入而向开关输出停用信号。

9.如条款8所述的电插座，其中所述开关包括TRIAC。

10.如条款8所述的电插座，还包括：

第二插头插口，包括一对触头；

第二受控开关，其串联连接在所述一对第二插头插口触头中的一个与所述带电电力线之间，所述第二开关包括控制端子；

其中中断检测电路包括耦合到第二插头插口的一对触头的另一输入端；

处理器还包括耦合到第二开关的控制端子的输出端；并且

其中处理器被配置为响应于从中断检测电路接收到的传感器信号向第二开关的控制端子输出停用信号，接收到的传感器信号指示相对于所述一对第二插头插口触头的状况。

11.如条款10所述的电插座，其中输出到第一插头插口的开关的所述处理器信号独立于输出到第二插头插口的开关的处理器信号。

12.如条款10所述的电插座，还包括跨火线和中线耦合的金属氧化物压敏电阻器(MOV)，从而提供防止电压浪涌的电压保护。

13.如条款10所述的电插座，其中所述处理器被配置为在所述电力线中的机械断路器保护操作之前向所述开关中的相应一个输出停用信号。

14.如条款8所述的电插座，还包括跨火线和中线耦合的电压保护电路。

15.如条款14所述的电插座，其中电压保护电路包括跨火线和中线的金属氧化物压敏电阻器(MOV)。

16.一种入墙式电插座，包括：

至少一个插头插口，每个所述插口包括第一触头和第二触头，分别配置成与火线电力线和中线电力线电连接；

至少一个电路板，包括控制电路，该控制电路耦合到相应的所述插头插口的第一触头和第二触头，用于将其电连接到所述电力线；和

电压浪涌保护电路，耦合到所述电路板和所述电力线，以保护所述至少一个电路板免受来自至少一个电力线的上游电压浪涌的影响。

17.如条款16所述的入墙式电插座，其中所述源电压浪涌保护电路包括金属氧化物压敏电阻器(MOV)，所述压敏电阻器跨所述火线电力线和中线电力线连接。

18.如条款16所述的入墙式电插座，其中所述控制电路包括处理器，所述处理器具有耦合到所述电力线的输入。

19.如条款18所述的入墙式电插座，其中所述处理器配置成记录电插座的过电压发生的次数和强度。

20.如条款19所述的入墙式电插座，其中所述处理器被配置为基于过电压发生的最大数量或强度的阈值而输出寿命终止指示。

21.如条款16所述的入墙式电插座，还包括到第二电插座的下游串联电连接，并且其中所述第二电插座包括第二电压浪涌保护电路，从而提供更严格的电压上限容限。

22.如条款16所述的入墙式电插座，还包括受控开关，所述受控开关连接到所述第一插头插口触头，其与所述火线电力线串联，所述开关包括控制端子。

23.如条款22所述的入墙式电插座，其中处理器包括耦合到开关控制端子的输出端以启用插头插口触头到电力线的电连接。

24.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个所述插口包括一对触头，其被配置为分别电连接到火线电力线和中线电力线；

受控开关，连接到每个相应的所述插头插口的触头，其与火线电力线串联，每个所述受控开关包括控制端子；和

处理器，耦合到电力线，处理器包括：

输出端子，分别耦合到每个所述受控开关的控制端子；和

用于根据电力线的采样信号确定所有火线的电流之和不在设定阈值内的装置，以将停用信号施加到相关的开关控制端子。

25.如条款24所述的电插座，其中每个所述开关包括TRIAC。

26.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个所述插口包括一对触头，用于分别与火线电力线和中线电力线电连接；

开关，所述开关连接到每个相应插头插口的触头，其与火线电力线串联，每个所述开关包括控制端子；和

处理器，其耦合到电力线，所述处理器包括分别耦合到每个所述插头插口的所述开关的控制端子的输出端子；

其中，处理器被配置为响应于指示当前故障的电力线的采样信号，将停用信号输出到每个开关的控制端子。

27.如条款26所述的电插座，其中处理器包括动态存储器，其中采样信号被动态存储。

28.如条款27所述的电插座，其中处理器被配置为从存储在动态存储器中的采样信号中重建采样信号的波形。

29.如条款28所述的电插座，还包括存储器以用于存储时间信号不平衡的标准、波形标准、最小值、最大值、表查找值、参考数据集和/或傅立叶分析标准，所述采样信号与其进行比较。

30.如条款26所述的电插座，其中处理器被配置为存储足以检测可能故障的采样信号的最小监视时间段。

31.如条款26所述的电插座，其中处理器包括参考查找表，该参考查找表包括与采样信号的时间信号不平衡发生有关的标准。

32.如条款31所述的电插座，其中，处理器被配置为根据火线的采样电流确定时间不平衡。

33.如条款31所述的电插座，其中，处理器被配置为根据火线的采样电压确定时间不平衡。

34.如条款26所述的电插座，其中每个所述开关包括TRIAC。

35.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个所述插口包括：

一对触头，配置成分别与火线电力线和中线电力线电连接；

插座，配置为接收具有多个插脚取向之一的插头插脚；

受控开关，连接到与火线电力线串联的所述一对触头中的第一触头，该开关包括控制端子；

处理器，其耦合到插头插口触头，所述处理器包括：

输出端子，分别耦合到每个所述插头插口的所述开关的控制端子；

存储器，用于存储与相应的所述插脚取向相关的阈值电流值；

其中，处理器被配置为确定所接收的插头的插脚取向，并且响应于指示所确定的插头取向的当前故障的电力线的采样信号，向开关控制端子输出停用信号。

36.如条款35所述的电插座，还包括插头取向传感器，其耦合到插头触头和处理器。

37.如条款35所述的电插座，其中对于所述插脚取向之一，阈值电流值是20安培，对于另一个所述插脚取向，阈值电流值是15安培。

38.如条款35所述的电插座，其中电插座连接到不受所述停用信号影响的第二电插座。

39.如条款35所述的电插座，还包括第二插头插口，其中所述停用信号不影响所述第二插头插口。

40.如条款35所述的电插座，其中每个开关包括TRIAC。

41.一种电插座，包括：

多个插头插口，每个所述插口包括一对触头，用于分别与火线电力线和中线电力线电连接；

多个受控开关，每个所述开关连接到所述多个插头插口中的相应一个的触头，其与所述火线电力线串联，每个所述开关包括控制端子；和

处理器，耦合到插头插口，所述处理器包括分别耦合到所述开关的控制端子的多个输出端子；

其中，处理器被配置为在每个插头插口处对信号进行采样，并且响应于在一个单独插头插口处的采样信号满足标准，输出停用控制信号，所述一个单独插头插口的相应开关独立于其他所述插头插口的相应电连接。

42.如条款41所述的电插座，其中电插座跨火线电力线和中线电力线连接并连接到不受所述停用信号影响的第二电插座。

43.如条款42所述的电插座，其中第二电插座包括连接到火线电力线的受控开关，并且第二电插座的电开关的控制电极耦合到处理器；

其中每个电插座的停用是彼此独立地受控的。

44.如条款41所述的电插座，其中，处理器被配置为在电力线中的机械断路器保护操作之前向开关输出停用信号。

45.如条款44所述的电插座，其中，处理器被配置为在输出停用信号时将故障信号传送到断路器。

46.如条款41所述的电插座，其中所述标准包括接地故障检测，电弧故障检测或过电流检测。

47.如条款41所述的电插座，其中每个开关包括TRIAC。

48.一种系统，包括：

多个电插座，耦合到火线电力线和中线电力线；

第一所述电插座，包括：

插头插口，其包括配置用于电连接到火线电力线的触头；

通信子系统，被配置为与下游负载和/或第二所述电插座通信，所述第二所述电插座位于所述第一所述电插座的下游；

处理器，被配置为对所述插头插口处的信号进行采样并对第一电插座下游的信号进行采样，并且响应于采样信号满足标准，向通信子系统输出停用信号以使所述第二插座从火线停用。

49.如条款48所述的系统，其中标准包括插头插口的电流与电插座下游的电流之和的阈值。

50.如条款48所述的系统，其中所述标准包括用于电插座下游的电流的阈值。

51.如条款48所述的系统，其中输出停用信号不应用于所述插头插口的控制。

52.如条款48所述的系统，其中所述第二插座包括第二插头插口，所述第一和第二插头插口分别包括用于串行连接到火线的受控开关，并且所述处理器被配置为在输出所述停用信号之前等待指定的延迟。

53.如条款52所述的系统，其中所述处理器被配置为在指定的延迟之后并且在确定出下游负载和/或第二插座未执行停用之后，停用相应开关中的至少一个。

54.如条款48所述的系统，其中下游电连接相对于所述插头插口与多个电力线并联连接。

55.一种电插座，包括：

插头插口，包括第一和第二插脚插槽触头，被配置为分别电连接到火线电力线和中线电力线；

电源；

机械开关机构，在接通状态下与电源电连接；

多个检测器，分别对应第一和第二插脚插槽触头，所述检测器在开关机构的接通状态下连接到开关机构和电源；

其中，通过在插头插口中插入一个或多个物体，机械开关机构被启用到所述接通状态；

所述电插座还包括处理器，所述处理器被配置为响应于所述多个检测器在指定时间内检测到两个或更多个物体而启用从火线到第一插脚插槽的电连接。

56.如条款55所述的电插座，还包括被连接在第一插脚插槽触头和火线之间的受控开关，开关的控制端子耦合到处理器。

57.如条款55所述的电插座，还包括耦合到处理器的指示器；

其中检测器的输出端耦合到处理器；和

处理器还被配置为，响应于从检测器接收到输出而向指示器产生输出，所述输出指示在所述指定时间内物体尚未插入插头插槽中。

58.如条款55所述的电插座，其中所述多个检测器包括光学开关。

59.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，包括插脚插槽触头，配置成分别电连接到火线电力线和中线电力线；

第一电路板，包括用于每个所述插头插口的火线插脚插槽，所述电路板包括用于从火线到每个火线插脚插槽的电连接的第一电路；和

第二电路板，其在空间上与第一电路板分开，所述第二电路板包括用于每个所述插头插口的中线插脚插槽和用于从中线到每个中线插脚插槽的电连接的第二电路。

60.如条款59所述的电插座，其中第一电路板大致平行于第二电路板配置。

61.如条款59所述的电插座，其中第一电路板和第二电路板通常是平面的并且构造成与至少一个插头插口的插入方向平行。

62.如条款59所述的电插座，还包括至少一个处理器，配置成输出控制信号以启用从火线到对应的所述插脚插槽的电连接。

63.如条款62所述的电插座，还包括受控开关，其受控地连接在相应的火线插脚插槽和火线之间，所述开关的控制电极耦合到处理器的输出以用于火线电连接启用。

64.如条款59所述的电插座，其中第一电路包括高电力控制电路，第二电路包括低电力逻辑控制电路。

65.如条款59所述的电插座，其中第一电路包括高电力控制电路，第二电路包括通信功能电路。

66.一种用于连接到由机械断路器保护的多个电力线的电插座，该电插座包括：

至少一个插头插口，每个所述插头插口包括一对触头，用于分别与所述多个电力线的火线电力线和中线电力线电连接；

受控开关，所述受控开关连接到与火线电力线串联的每个所述插头插口的触头，每个所述受控开关包括控制端子，以控制相应插头插口触头和火线之间的电连接和断开；并且

其中每个所述开关的停用先于机械断路器的操作。

67.如条款66所述的电插座，还包括耦合到每个开关控制端子的处理器，所述处理器配置成监视插口电流，以向所述每个开关控制器输出停用信号，以停用所述开关并实现所述断开。

68.如条款66所述的电插座，还包括耦合到每个开关控制端子的处理器，所述处理器被配置为，响应于到所述插头插口的最大供应电流而向所述每个开关控制端子输出停用信号以停用所述开关并实现所述断开，从而先于或避免机械断路器的跳闸。

69.如条款66所述的电插座，其中每个开关包括TRIAC。

70.一种系统，包括：

多个电插座，耦合到火线电力线和中线电力线；所述多个电插座中的每一个包括：

至少一个插头插口，包括用于电连接到火线电力线和中线电力线的触头；

受控开关，连接到与火线电力线串联的每个所述插头插口的触头，以控制与火线的连接；

通信子系统，被配置为在第一所述插座和位于所述第一电插座下游的第二所述电插座之间通信；以及

处理器，被配置为在第一插座的插头插口处对信号进行采样，并且确定在所述第二电插座处发生故障，并且响应于所述确定，在将停用信号输出到相应开关的任何一个之前等待指定的延迟时段。

71.如条款70所述的系统，其中，处理器被配置为确定在输出停用信号之前的所述延迟时段期间第二插座未执行停用。

72.如条款70所述的系统，其中，处理器还被配置为确定在所述第一插座的输入端处发生故障，并且响应于此，等待比所述指定延迟更短的时段的第二指定延迟，以输出停用信号。

73.如条款70所述的系统，其中故障包括接地故障。

74.如条款70所述的系统，还包括拨码开关(dip switch)或可编程串行命令，其被配置为执行指定的延迟。

75.如条款70所述的系统，其中每个开关包括TRIAC。

76.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，包括插脚插槽触头，其配置成分别电连接到火线电力线和中线电力线；

受控开关，连接到与火线电力线串联的每个所述插头插口的触头，以控制与火线的连接；

处理器，包括耦合到所述插头插口的至少一个输入端和耦合到所述开关的控制端子的输出端；

其中处理器配置成确定插头插入所述插头插口，并且响应于交流电波形的近似零伏电平，将启用信号输出到所述开关的控制端子，以在当交流电波形处于或接近零伏时将插头插口电连接到火线。

77.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，用于与火线电力线和中线电力线电连接；

连接到所述插头插口的处理器；

其中，处理器被配置为确定电插座未正确接线，并且响应于所述确定，向插头插口输出控制信号以阻止插头插口与电力线的电连接。

78.如条款77所述的电插座，还包括连接到插头插口的受控开关；

其中控制信号被施加到所述开关的控制端子。

79.如条款77所述的电插座，其中处理器被配置为控制到未正确接线的插头插口的最大供应电流。

80.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个插头插口配置成与火线电力线和中线电力线电连接；和

耦合到所述插头插口的处理器，所述处理器配置成确定在没有接地插脚的情况下所述插头插口已接收到插头。

81.如条款80所述的电插座，其中，处理器还被配置为确定接地插脚是否适合于所接收的插头，并且响应于确定接地插脚是合适的，将控制信号输出到插头插口以控制到插头插口的最大供应电流。

82.如条款81所述的电插座，其中响应于确定所接收的插头不需要接地插脚，处理器不输出所述控制信号。

83.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个插头插口配置成用于电连接到火线电力线和中线电力线；和

处理器，被配置为确定电插座的内部组件故障。

84.如条款83所述的电插座，其中，处理器被配置为响应于所述内部组件故障确定而生成故障输出。

85.如条款84所述的电插座，其中电插座连接到下游电插座；和

其中生成的故障输出响应于检测到第二电插座处的组件故障而生成。

86.如条款85所述的电插座，其中生成的故障响应于接地故障。

87.如条款83所述的电插座，其中，处理器被配置为执行电插座的自测试，以确定内部组件故障。

88.如条款87所述的电插座，其中，处理器被配置为在持续的或周期性的例程中执行自测试。

89.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个插头插口配置成用于电连接到火线电力线和中线电力线；和

至少一个传感器，用于检测与插头插口有关的电信号值；以及

处理器，配置为自校准至少一个传感器。

90.如条款89所述的电插座，其中，所述至少一个传感器包括电流传感器。

91.如条款89所述的电插座，其中，所述至少一个传感器包括电压传感器。

92.如条款89所述的电插座，还包括耦合到处理器的恒流源，其中所述自校准通过参考恒流源来执行。

93.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个插头插口配置成用于电连接到火线电力线和中线电力线；

受控开关，连接到与火线电力线串联的所述插头插口的触头，以控制与火线的连接；

电耦合到插座的处理器，处理器被配置为执行电插座的持续或周期性自测试以确定故障，并且响应于故障确定，生成到开关的控制端子的控制输出以停用插头插口与火线的电连接。

94.一种电插座，包括：

至少一个插头插口，每个插头插口配置成用于电连接到火线电力线和中线电力线；和

电耦合到插座的处理器，处理器配置成在中线处对信号进行采样，并且响应于采样信号，确定采样信号是否满足特定标准。

95.一种用于连接到包括火线和中线的多个电力线的电插座，该电插座包括：

至少一个插头插口；

每个插头插口的多个插脚插槽，每个插脚插槽对应于电力线的相应一个；

电源；

多个开关，其耦合到电源，所述多个开关对应于所述插脚插槽中的相应插脚插槽，

其中，开关被定位成检测对应插脚插槽处物体的存在；

每个开关包括一个开关柱塞，该开关柱塞由于一个或多个物体的插入而由弹簧触头的偏转而被压下，并进一步包括：

处理器，被配置为响应于开关基本上在指定时间内检测到多个物体而启用从火线到对应插脚插槽的电连接。

96.如条款1所述的电插座，其中电插座包括壁内插座，多插口电力适配器，电源板或延长线。

以下编号的条款定义了进一步的示例和/或示例实施例。

1.一种电插座，包括：

第一触头和第二触头，被配置为分别电连接到火线电力线和中线电力线，并且每个被配置用于下游电连接到相应的下游电力线；

受控状态开关，其与火线电力线串联连接；

用于检测指示火线电力线的信号的至少一个传感器；

用于检测指示中线电力线的信号的至少一个传感器；

处理器，被配置为响应于由所述传感器中至少一个检测到的信号或响应于接收到通信来控制受控状态开关的启用或停用。

2.如条款1所述的电插座，

其中，用于检测指示火线电力线的信号的至少一个传感器包括：用于检测火线电力线的电流的电流传感器；

其中，处理器被配置为响应于指示接地故障、电弧故障或过电流状况的电流传感器输出的检测到的电流来控制开关的停用。

3.如条款1所述的电插座，还包括：

第二对触头，其与第一触头和第二触头并联，被配置为分别用于与火线电力线和中线电力线电连接，并配置用于相关联的下游电连接；

第二受控状态开关，其串联连接在第二对触头中的一个触头和火线电力线之间。

4.如条款1所述的电插座，

其中所述受控状态开关包括TRIAC。

5.如条款1所述的电插座，还包括耦合在火线和中线两端的金属氧化物压敏电阻器(MOV)，由此提供防止电压浪涌的电压保护。

6.如条款1所述的电插座，

其中所述下游电连接是电插座的插头插口。

7.如条款1所述的电插座，

其中所述下游电连接去往第二电插座。

8.如条款7所述的电插座，

其中所述第二电插座还包括防止电压浪涌、接地故障、电弧故障或过电流状况的保护。

9.如条款7所述的电插座，

其中所述第二电插座不提供防止电压浪涌、接地故障、电弧故障或过电流状况的保护。

10.如条款1所述的电插座，

其中所述下游电连接去往负载。

11.如条款10所述的电插座，其中受控状态开关是用于接通和断开负载的唯一本地开关电源。

12.如条款10所述的电插座，其中受控状态开关被控制以向负载提供部分电力输出。

13.如条款12所述的电插座，其中到负载的部分电力输出用于对负载进行调暗。

14.一种系统，包括：

如条款1所述的电插座；

电路板，其具有集成电路并包括处理器；和

至少一个另外电路板，其每个包括相应处理器，所述相应处理器被配置为响应于从位于电插座外部的源接收到的输入而与所述处理器通信以用于至少所述启用或所述停用。

15.如条款14所述的系统，其中所述通信使用无线通信和/或有线通信来执行。

16.如条款14所述的系统，其中，所述至少一个另外电路板仅包括低电力逻辑控制电路。

17.如条款14所述的系统，还包括壳体，其中电路板和至少一个另外电路板位于壳体内。

18.如条款14所述的系统，还包括壳体，其中电路板位于壳体内，并且至少一个另外电路板位于壳体外部。

19.如条款18所述的系统，其中至少一个另外电路板是无线便携式通信设备、移动电话、计算机平板电脑或原始设备制造商(OEM)计算机设备中的一部分。

20.如条款14所述的系统，其中到所述至少一个另外电路板的输入包括低电压输入，所述低电压输入包括传感器输入或手动控制输入。

21.如条款20所述的系统，其中所述处理器被配置为接收与所述至少一个另外电路板的所述输入相同的输入中的至少一个。

22.如条款20所述的系统，其中所述下游电连接去往负载，还包括用户接口设备，用于输入手动控制输入以由至少一个另外电路板的相应处理器处理，从而接通和断开负载。

23.如条款14所述的系统，还包括干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器或相应处理器之一的封装的两个引脚短接，其中处理器或相应处理器之一响应于所述短接来实现受控状态开关、另一个电插座和/或负载的停用。

24.如条款1所述的电插座，其中电插座是入墙式电插座。

25.如条款1所述的电插座，还包括与中线电力线串联连接的第二受控状态开关。

26.如条款1所述的电插座，其中，处理器还被配置为对相应电力线的信号进行采样。

27.如条款26所述的电插座，其中，处理器还被配置为根据采样信号确定所有火线电力线的电流之和不在设定阈值内以控制受控状态开关的停用。

28.如条款26所述的电插座，其中，处理器还被配置为响应于指示电流故障的电力线的采样信号来控制受控状态开关的停用。

29.如条款26所述的电插座，其中处理器包括动态存储器，其中采样信号被动态存储。

30.如条款29所述的电插座，其中处理器被配置为从存储在动态存储器中的采样信号重建采样信号的波形。

31.如条款30所述的电插座，还包括用于存储时间信号不平衡的标准、波形标准、最小值、最大值、表查找值、参考数据集和/或傅立叶分析标准的存储器，利用所述存储器比较采样信号。

32.如条款26所述的电插座，其中处理器被配置为存储足以检测可能故障的采样信号的最小监视时间段。

33.如条款26所述的电插座，其中处理器包括参考查找表，该参考查找表包括与采样信号的时间信号不平衡发生有关的标准。

34.如条款26所述的电插座，其中，处理器被配置为根据火线电力线的采样电流确定时间不平衡。

35.如条款26所述的电插座，其中，处理器被配置为根据火线电力线的采样电压确定时间不平衡。

36.如条款26所述的电插座，其中处理器被配置为响应于从采样信号确定标准，将停用信号输出到通信子系统，以停用下游电连接处的设备。

37.如条款36所述的电插座，其中所述标准包括用于到所述电插座的所有下游电流之和的阈值。

38.如条款26所述的电插座，其中所述处理器被配置为确定所述受控状态开关将被启用，并且被配置为仅在交流电波形的近似零伏电平下启用所述受控状态开关。

39.如条款1所述的电插座，还包括：

被配置为与所述处理器通信的至少一个另外处理器，其被配置为响应于由传感器中的至少一个检测到的信号，以提供对所述受控状态开关的启用或停用的所述控制的冗余。

40.如条款39所述的电插座，其中处理器和至少一个另外处理器在同一电路板上。

41.如条款1至40中任一项所述的电插座，其中电插座包括：入墙式插座、多插口电源适配器、电源板、内联电力插座、延长线、断路器、或断路器面板。

42.如条款1所述的电插座，还包括干式接触开关，所述干式接触开关被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接，所述处理器响应于短接以实现受控状态开关、另一个电插座和/或负载的停用。

43.如条款42所述的电插座，其中，所述另一个电插座和/或负载连接到与所述电插座不同的火线电力线。

44.如条款42所述的电插座，其中所述另一电插座和/或负载连接到与所述电插座相同的火线电力线。

45.一种通信系统，包括：

有线网络；

电插座，被配置用于电连接到至少一个电力线，所述电插座包括通信子系统，所述通信子系统被配置用于通过有线网络进行有线通信以与一个或多个另外电插座通信；和

网关，用于控制对通过有线网络的有线通信的访问和/或认证。

46.如条款45所述的通信系统，其中电插座包括无线通信模块。

47.如条款46所述的通信系统，其中电插座包括所述网关。

48.如条款46所述的通信系统，其中电插座包括接入点、网络扩展器和/或网状网络节点。

49.如条款45所述的通信系统，其中网关包括无线通信模块。

50.如条款49所述的通信系统，其中网关被配置为有线通信的接入点。

51.如条款45所述的通信系统，其中，电插座被配置用于将至少一个电力线另外电连接到下游电插座。

52.如条款45所述的通信系统，其中电插座被配置用于另外电连接到至少一个插头插口。

53.如条款52所述的通信系统，其中通过所述至少一个电力线对有线通信的访问是可通过所述至少一个插头插口而获得的。

54.如条款49所述的通信系统，其中需要来自网关的许可来访问有线通信。

55.如条款45所述的通信系统，其中有线通信在至少一个电力线上执行。

56.如条款55所述的通信系统，其中通过电力线的有线通信用于插座到插座通信和因特网通信。

57.如条款55所述的通信系统，其中当断路器面板的断路器打开电力线之一时，所述有线通信继续。

58.如条款55所述的通信系统，其中有线通信绕过电力线的断路器面板。

59.如条款45所述的通信系统，其中有线通信在低压线路上执行。

60.如条款45所述的通信系统，其中通过中线电力线到地线(neutral power lineto ground)而执行有线通信。

61.如条款60所述的通信系统，其中有线通信包括在中线上注入DC信号并调制所述DC信号。

62.如条款60所述的通信系统，其中有线通信包括通过中线发送RF信号。

63.一种通信设备，包括：

第一触头，配置为电连接到中线电力线；

第二触头，配置为电连接到地线；

处理器；和

通信子系统，配置用于通过所述中线电力线到地线进行有线通信。

64.如条款63所述的通信设备，其中有线通信包括在中线上插入DC信号并调制DC信号。

65.如条款63所述的通信设备，其中有线通信包括通过中线发送RF信号。

66.如条款63所述的通信设备，其中当断路器面板的断路器打开火线电力线时，所述有线通信继续。

67.如条款63所述的通信设备，其中有线通信绕过断路器面板。

68.如条款63所述的通信设备，其中通信设备是包括用于插入插头插口的插头的设备。

69.如条款63所述的通信设备，其中通信设备是具有插头插口的电插座。

70.如条款63所述的通信设备，其中通信设备是断路器面板。

71.一种通信设备，包括：

第一触头，被配置用于电连接到具有第一电力线相的第一火线电力线；以及第二触头，被配置用于电连接到具有不同于第一电力线相的第二电力线相的第二火线电力线；和

处理器，被配置为桥接第一电力线相和第二电力线相之间的有线通信。

72.如条款71所述的通信设备，其中

第一电力线相的通信在第一电力线相与中线相之间，并且其中第二电力线相的通信在第二电力线相与中线相之间。

73.如条款71所述的通信设备，还包括来自电力线的单独电源，其中处理器被配置为当断路器面板的断路器打开火线电力线中的一个或多个时，使用所述单独电源继续所述有线通信。

74.如条款71所述的通信设备，其中通信设备是断路器面板。

75.如条款71所述的通信设备，还包括第一通信子系统，配置用于通过第一火线电力线进行有线通信；第二通信子系统，被配置为通过第二火线电力线进行有线通信。

76.一种用于连接电力线的电插座，包括：

第一触头和第二触头，配置用于分别电连接到火线电力线和中线电力线；

通信子系统，被配置为与一个或多个另外电插座进行有线通信；

处理器，具有带引脚的封装，并被配置为通过有线通信进行通信；

干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接，所述处理器响应于短接而直接地由处理器或间接地经由至少一个另外处理器通过有线通信的通信来实现另外电插座中的一个或多个的停用。

77.如条款76所述的电插座装置，还包括与火线电力线串联连接的受控状态开关，其中，处理器还被配置为响应于短接而停用受控状态开关。

78.一种手动电力超控系统，包括：

多个设备，每个设备配置用于有线通信，并且每个设备具有受控状态开关以控制到该单个设备的火线电力，所述多个设备包括以下中的至少一个或全部：

具有插头插口的电插座，

内联电插座，

负载，和/或

断路器面板；

处理器，具有带引脚的封装；

通信子系统，可由处理器操作以进行有线通信；

干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接，所述处理器响应于短接而直接地由处理器或间接地经由至少一个另外处理器通过有线通信的通信来实现多个设备中的每个的受控状态开关的停用。

79.如条款78所述的手动电力超控系统，其中处理器还响应于短接而直接或间接地实现多个设备的停用的顺序。

80.如条款79所述的手动电力超控系统，还包括可由处理器或至少一个另外处理器访问的存储器，其存储多个设备的停用的顺序。

81.一种电气安全系统，包括：

电插座，包括：

插头插口，包括第一触头和第二触头，分别配置成电连接到火线电力线和中线电力线，

受控状态开关，其连接到与火线电力线串联连接的第一触头，

处理器，被配置为控制受控状态开关的启用或停用，当插头插口中有插头时，所述受控状态开关默认处于停用状态。

82.如条款81所述的电气安全系统，其中电插座还包括用于电插座的通信子系统，其与处理器可操作地通信；并且还包括：

负载，其包括：插头，和用于负载的通信子系统，被配置为向电插座的通信子系统发送通信：负载要被通电。

83.如条款82所述的电气安全系统，其中负载还包括用户输入设备，其被配置为被启用以便接通负载，其中从用于负载的通信子系统到用于电插座的通信子系统的通信响应于用户输入设备的启用而发送。

84.如条款82所述的电气安全系统，其中用于负载的通信子系统和用于电插座的通信子系统之间的通信通过电力线之一执行。

85.如条款82所述的电气安全系统，其中用于负载的通信子系统和用于电插座的通信子系统之间的通信是无线通信。

86.如条款81所述的电气安全系统，还包括用于检测火线电力线的电压的电压传感器，其中当插入插头时，处理器还被配置为确定所述电压处于指定电压或其阈值内。并且基于所述确定而启用受控状态开关。

87.如条款81所述的电气安全系统，还包括用于检测火线电力线的信号的传感器，其中当插入插头时，处理器还被配置为确定信号不是在指定信号值处或在其阈值内，并且基于所述确定而输出断路器已跳闸。

88.如条款87所述的电气安全系统，其中所述输出包括识别哪个特定断路器已跳闸。

89.如条款87所述的电气安全系统，其中所述输出包括输出到显示屏或向另一设备发送消息。

90.如条款81所述的电气安全系统，其中处理器被配置为接收断路器面板已跳闸的消息，并且其中当插入被插入并且来自负载的通信指示出负载将被通电时，处理器不会启用受控状态开关。

91.如条款90所述的电气安全系统，其中从断路器面板接收消息。

92.一种断路器面板，包括：

至少一个断路器，用于连接至少一个火线电力线，并且每个断路器配置成用于下游电连接到相应的下游电力线；

用于控制所述至少一个断路器的处理器；

至少一个传感器，用于检测指示至少一个火线电力线的信号；

通信子系统，用于与至少一个断路器下游的设备进行有线通信；

其中，所述处理器被配置为，当断路器中的一个打开时，输出与来自所述至少一个传感器的信号有关的信息。

93.如条款92所述的断路器面板，其中所述输出包括识别哪个特定断路器已跳闸。

94.如条款92所述的断路器面板，其中所述输出包括输出到显示屏或向另一设备发送消息。

95.如条款92所述的断路器面板，其中，处理器还被配置为从设备之一接收消息到指定的断路器，并且响应于实现而打开指定的断路器。

96.如条款92所述的断路器面板，还包括用于存储与来自所述至少一个传感器的信号有关的信息的存储器。

97.如条款92所述的断路器面板，其中通信子系统用于电连接到具有第一电力线相的第一火线电力线，并且用于电连接到具有不同于第一电力线相的第二电力线相的第二火线电力线；并且其中，处理器还被配置为桥接第一电力线相和第二电力线相之间的有线通信。

98.如条款92所述的断路器面板，其中有线通信通过至少一个电力线执行。

99.如条款92所述的断路器面板，其中通过电力线的有线通信用于插座到插座通信和因特网通信。

100.如条款92所述的断路器面板，其中当一个断路器断开电力线之一时，有线通信继续。

101.如条款92所述的断路器面板，其中有线通信在低压线路上执行。

102.如条款92所述的断路器面板，其中通信子系统可操作地耦合到中线电力线，其中有线通信通过中线电力线到地线而执行。

103.如条款102所述的断路器面板，其中有线通信包括在中线上注入DC信号并调制DC信号。

104.如条款102所述的断路器面板，其中，处理器还被配置为响应于确定没有检测到电力而发送通信。

105.一种器具或负载，包括：

电路板，包括配置用于对器具或负载进行电力控制的处理器，并且

处理器还被配置用于器具或负载的电力安全和/或与电插座的通信。

106.如条款105所述的设备或负载，其中所述通信集成到如条款45所述的通信系统，以使网络安全、电源安全和电力控制在所完成的电路内一步提升。

107.如条款105所述的器具或负载，其中电路板被配置用于在没有通信的情况下的电力安全并且作为独立单元。

108.如条款105所述的器具或负载，其使用任何电力线通信。

109.一种通信设备，包括：

用于连接到中线电力线的中线触头；

用于连接到地线的接地触头；和

通信子系统，用于通过中线电力线到地线进行通信。

110.一种用于连接至少一个电力线的断路器，包括：

断路器，用于连接到至少一个电力线的火线电力线；

用于控制断路器的处理器；和

用于通过电力线中的至少一个进行有线通信的通信子系统。

111.如条款110所述的断路器，还包括至少一个传感器，用于检测指示至少一个火线电力线的信号；其中，处理器还被配置为响应于确定未检测到电力而发送通信。

虽然根据方法描述了一些本发明的实施例，但是本领域普通技术人员将理解，本发明的实施例还涉及各种装置，例如处理器，电路和控制器，包括用于执行至少一些方面的组件。所描述的方法的特征，可以是硬件组件，软件或两者的任何组合，或者如果适用的话，以任何其他方式。

在附图中，如果适用，所示出的子系统或块中的至少一些或全部可以包括处理器或由处理器控制，处理器执行存储在存储器或计算机可读介质中的指令。可以对一些示例实施例进行变化，其可以包括任何上述的组合和子组合。以上呈现的各种实施例仅仅是示例，并且绝不意味着限制本公开的范围。本文描述的创新的变化对于受益于示例实施例的本领域普通技术人员将是显而易见的，这些变化在本公开的预期范围内。特别地，可以选择来自一个或多个上述实施例的特征以创建包括特征的子组合的替代实施例，其可以不在上面明确地描述。另外，可以选择和组合来自一个或多个上述实施例的特征，以创建包括可能未在上面明确描述的特征的组合的替代实施例。在阅读本公开作为整体后，本领域技术人员将容易明白适合于这种组合和子组合的特征。本文描述的主题旨在涵盖并包含所有适当的技术变化。

可以对所描述的实施例进行某些改编和修改。因此，上面讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (42)

1.一种用于集成式电力控制、通信和/或监视的系统，包括：

电插座，所述电插座包括：

第一触头和第二触头，被配置为分别电连接到火线电力线和中线电力线，并且每个被配置用于下游电连接到相应的下游电力线；

受控状态开关，其与火线电力线串联连接；

用于检测指示火线电力线的信号的至少一个传感器；

用于检测指示中线电力线的信号的至少一个传感器；和

处理器，被配置为响应于由所述传感器中至少一个检测到的信号或响应于接收到通信来控制受控状态开关的启用或停用，其中处理器还被配置为，对相应电力线的信号进行采样，并且响应于采样信号满足标准，向通信子系统输出停用信号以停用下游电连接处的设备；

电路板，其具有集成电路并包括处理器；以及

至少一个另外电路，其每个包括相应处理器，所述相应处理器被配置为响应于从位于电插座外部的源接收到的输入而与所述处理器通信以用于至少所述启用或所述停用。

2.如权利要求1所述的系统，

其中，用于检测指示火线电力线的信号的至少一个传感器包括：用于检测火线电力线的电流的电流传感器；

其中，处理器被配置为响应于指示接地故障、电弧故障或过电流状况的电流传感器输出的检测到的电流来控制开关的停用。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述电插座还包括：

第二对触头，其与第一触头和第二触头并联，被配置为分别用于与火线电力线和中线电力线电连接，并被配置用于相关联的下游电连接；

第二受控状态开关，其串联连接在第二对触头中的一个触头和火线电力线之间。

4.如权利要求1所述的系统，

其中所述受控状态开关包括TRIAC。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述电插座还包括耦合在火线和中线两端的金属氧化物压敏电阻器(MOV)，由此提供防止电压浪涌的电压保护。

6.如权利要求1所述的系统，

其中所述下游电连接去往电插座的插头插口。

7.如权利要求1所述的系统，

其中所述下游电连接去往第二电插座。

8.如权利要求7所述的系统，

其中所述第二电插座还包括防止电压浪涌、接地故障、电弧故障或过电流状况的保护。

9.如权利要求7所述的系统，

其中所述第二电插座不提供防止电压浪涌、接地故障、电弧故障或过电流状况的保护。

10.如权利要求1所述的系统，

其中所述下游电连接去往负载。

11.如权利要求10所述的系统，其中受控状态开关是用于接通和断开负载的唯一本地开关电源。

12.如权利要求10所述的系统，其中受控状态开关被控制以向负载提供部分电力输出。

13.如权利要求12所述的系统，其中到负载的部分电力输出用于对负载进行调暗。

14.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个另外电路包括至少一个另外电路板。

15.如权利要求1所述的系统，其中所述通信使用无线通信和/或有线通信来执行。

16.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个另外电路仅包括低电力逻辑控制电路。

17.如权利要求1所述的系统，还包括壳体，其中所述电路板和至少一个另外电路位于壳体内。

18.如权利要求1所述的系统，还包括壳体，其中所述电路板位于壳体内，并且至少一个另外电路位于壳体外部。

19.如权利要求18所述的系统，其中至少一个另外电路是无线便携式通信设备、移动电话、计算机平板电脑或原始设备制造商(OEM)计算机设备中的一部分。

20.如权利要求1所述的系统，其中到所述至少一个另外电路的输入包括低电压输入，所述低电压输入包括传感器输入或手动控制输入。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述处理器被配置为：接收所述至少一个另外电路的所述输入中的至少一个。

22.如权利要求20所述的系统，其中所述下游电连接去往负载，还包括用户接口设备，所述用户接口设备用于输入手动控制输入以由至少一个另外电路的相应处理器处理，从而接通和断开负载。

23.如权利要求14所述的系统，还包括干式接触开关，其被配置为在没有电压参考源的情况下，使所述处理器或相应处理器之一的封装的两个引脚短接，其中所述处理器或相应处理器之一响应于所述短接来实现受控状态开关、另一个电插座和/或负载的停用。

24.如权利要求1所述的系统，其中电插座是入墙式电插座。

25.如权利要求1所述的系统，其中所述电插座还包括与中线电力线串联连接的第二受控状态开关。

26.如权利要求1所述的系统，其中，处理器还被配置为根据采样信号确定所有火线电力线的电流之和不在设定阈值内以控制受控状态开关的停用。

27.如权利要求1所述的系统，其中，处理器还被配置为响应于指示电流故障的电力线的采样信号来控制受控状态开关的停用。

28.如权利要求1所述的系统，其中处理器包括动态存储器，其中采样信号被动态存储。

29.如权利要求28所述的系统，其中处理器被配置为从存储在动态存储器中的采样信号重建采样信号的波形。

30.如权利要求29所述的系统，其中所述电插座还包括用于存储时间信号不平衡的标准、波形标准、最小值、最大值、表查找值、参考数据集和/或傅立叶分析标准的存储器，所述采样信号是利用所述存储器而被比较的。

31.如权利要求1所述的系统，其中处理器被配置为存储足以检测可能故障的采样信号的最小监视时间段。

32.如权利要求1所述的系统，其中处理器包括参考查找表，该参考查找表包括与采样信号的时间信号不平衡发生有关的标准。

33.如权利要求1所述的系统，其中，处理器被配置为根据火线电力线的采样电流确定时间不平衡。

34.如权利要求1所述的系统，其中，处理器被配置为根据火线电力线的采样电压确定时间不平衡。

35.如权利要求1所述的系统，其中所述标准包括用于到所述电插座的所有下游电流之和的阈值。

36.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为确定所述受控状态开关将被启用，并且被配置为仅在交流电波形的近似零伏电平下启用所述受控状态开关。

37.如权利要求1所述的系统，还包括：

被配置为与所述处理器通信的至少一个另外处理器，其被配置为响应于由传感器中的至少一个检测到的信号，以提供对所述受控状态开关的启用或停用的所述控制的冗余。

38.如权利要求37所述的系统，其中处理器和至少一个另外处理器在同一电路板上。

39.如权利要求1至38中任一项所述的系统，其中电插座包括：入墙式插座、多插口电源适配器、电源板、内联电力插座、延长线、断路器、或断路器面板。

40.如权利要求1所述的系统，其中所述电插座还包括干式接触开关，所述干式接触开关被配置为在没有电压参考源的情况下，使处理器的封装的两个引脚短接，所述处理器响应于短接以实现受控状态开关、另一个电插座和/或负载的停用。

41.如权利要求40所述的系统，其中，所述另一个电插座和/或负载连接到与所述电插座不同的火线电力线。

42.如权利要求40所述的系统，其中所述另一电插座和/或负载连接到与所述电插座相同的火线电力线。

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