CN110890787B

CN110890787B - Wi-fi或有线三路开关

Info

Publication number: CN110890787B
Application number: CN201910857762.6A
Authority: CN
Inventors: 安东尼·特斯塔尼
Original assignee: Pass and Seymour Inc
Current assignee: Pass and Seymour Inc
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2039-09-09
Also published as: US20230187153A1; US20200083008A1; US11538646B2; CN110890787A

Abstract

本公开涉及用于操作三路开关的系统和方法。该系统包括用户输入。系统还包括被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线的继电器，其中继电器具有第一位置和第二位置。最初继电器可以被设置到第一位置。该系统还包括具有孔的环形线圈，其中感测导线穿过孔以生成感测电压。该系统还包括控制器，其被配置为当(1)用户输入处于接通设置并且感测电压小于阈值或(2)用户输入处于断开设置并且感测电压大于阈值时将继电器从第一位置切换到第二位置。

Description

WI-FI或有线三路开关

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月10日提交的美国临时专利申请号62/729,211的权益，所述临时专利申请通过引用整体并入本文。本申请还涉及于2018年9月27日提交的美国专利申请公开号20190195932，所述美国专利申请由申请人拥有并通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于操作启用Wi-Fi(Wi-Fi enabled)的三路开关的系统和方法。

背景技术

在传统的三路开关配置中，到设备或插座(诸如灯泡)的电力由两个独立的开关来控制。每个开关都有三个端子，一个用于第一传送线(traveler wire)，一个用于第二传送线，并且一个用于公共线路。两个传送线将开关的端子彼此电连接。每个开关还具有两个设置，诸如UP和DOWN，它们协同控制设备或插座的ON或OFF状态。但是，简单地将开关中的一个切换到UP设置不足以为设备提供电力。相反，根据开关的内部配置和传送线的连接，另一个开关也必须正确取向。例如，开关1UP和开关2DOWN或开关1DOWN和开关2UP的组合可以为连接的设备提供电力。相反地，开关1UP和开关2UP或开关1DOWN和开关2DOWN的组合可以关闭到连接的设备的电力。

因此，当前启用Wi-Fi的三路开关需要与设置在传送线另一端处的第二启用Wi-Fi的开关通信，以确定连接的设备上电力的必要取向。如上所示，三路开关是否启用到插座或设备的电力将取决于系统中一个或多个其他开关的取向。因此，当前启用Wi-Fi的开关要求其他开关向彼此报告它们的取向，使得每个开关可以采取适当的取向，以便向插座或设备供电或拒绝向插座或设备供电。然而，这要求每个开关都是启用Wi-Fi的，或至少配置为与系统中的其余开关通信，避免在系统内使用传统的机械开关，这是因为必须使得开关能够与每个其他给定的开关通信以知道系统的状态。

因此，本领域需要一种Wi-Fi开关，其能够在不需要来自系统中的每个开关的通信的情况下确定向插座或设备供电或拒绝向插座或设备供电的其自身的正确取向。

发明内容

本公开涉及用于操作启用Wi-Fi的三路开关的系统和方法。特别地，本发明的实施例涉及在基于测量线路(LINE)导线(conductor)或中性(NEUTRAL)导线的电流来确定电路当前是接通还是断开之后切换三路开关的继电器。

通常，在一个方面，提供了一种用于操作三路开关的系统。该系统包括具有接通设置(on-setting)和断开设置(off-setting)的用户输入。系统还包括被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线的继电器，其中继电器具有第一位置和第二位置。继电器可以最初被设置到第一位置。该系统还包括具有孔的环形线圈(toroid)，其中感测导线穿过孔以生成感测电压。该系统还包括控制器，其被配置为当(1)用户输入处于接通设置并且感测电压小于阈值或(2)用户输入处于断开设置并且感测电压大于阈值时将继电器从第一位置切换到第二位置。感测导线可以是线路导线。感测导线可以是中性导线。

根据实施例，该系统还可以包括放大器电路，该放大器电路被配置为放大感测电压。

根据实施例，系统还可以包括整流器电路，其被配置为经由线路导线向控制器提供电力。整流器电路可以是半波整流器。整流器电路可以是全波整流器。

根据实施例，系统还可以包括整流器电路，其被配置为经由第一传送线向控制器提供电力。整流器电路可以是半波整流器。整流器电路可以是全波整流器。

根据实施例，系统还可以包括整流器电路，其被配置为经由第二传送线向控制器提供电力。整流器电路可以是半波整流器。整流器电路可以是全波整流器。

根据实施例，系统还可以包括零交叉电路，其被配置为经由线路导线向控制器提供零交叉信号。

根据实施例，该系统还可以包括零交叉电路，该零交叉电路被配置为经由第一传送线向控制器提供零交叉信号。

根据实施例，该系统还可以包括零交叉电路，其被配置为经由第二传送线向控制器提供零交叉信号。

通常，在另一方面，提供了一种用于操作三路开关的方法。该方法包括提供具有接通设置和断开设置的用户输入的步骤。该方法还包括提供被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线的继电器的步骤，其中继电器具有第一位置和第二位置。继电器可以最初被设置到第一位置。该方法还包括经由环形线圈从穿过环形线圈的孔的感测导线生成感测电压的步骤。该方法还包括以下步骤：当(1)用户输入处于接通设置并且感测电压小于阈值或(2)用户输入处于断开设置并且感测电压大于阈值时将继电器经由控制器从第一位置切换到第二位置。感测导线可以是线路导线。感测导线可以是中性导线。根据实施例，该方法还可以包括经由放大器电路放大感测电压的步骤。

将在以下的详细描述中给出本发明的其他特征和优点，并且对本领域的技术人员而言，其中的部分特征和优点根据该描述就将显而易见，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书和附图的本文所述的本发明而被认识。

应当理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是本发明的示例，并且旨在提供用于理解如要求保护的本发明的性质和特征的概述或框架。应当理解的是，以下更详细讨论的前述概念和附加概念的所有组合(假设这些概念不相互矛盾)被考虑为本文公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开结尾的所要求保护的主题的所有组合都被考虑为本文公开的创造性主题的一部分。还应当理解的是，也可以出现在通过引用并入的任何公开内容中的本文明确采用的术语应当赋予与本文公开的特定概念最一致的含义。

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部分。此外，附图不一定按比例，而是通常将重点放在示出本发明的原理上。

图1是根据示例的用于操作三路开关的系统的简化示意图。

图2是根据示例的用于操作三路开关的系统的更详细的示意图，并且结合图3可以最好地理解。

图3是根据示例的用于操作三路开关的系统的更详细的示意图，并且结合图2可以最好地理解。

图4是根据示例的用于操作三路开关的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。只要有可能，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

本公开涉及用于操作启用Wi-Fi的三路开关的系统和方法。然而，该技术可适用于无线控制的所有形式和协议，包括但不限于蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、线程和无线个域网。更一般地，申请人已经认识并理解的是，启用Wi-Fi的开关能够确定第二不启用Wi-Fi的开关的取向(诸如接通或断开)是关键的，使得启用Wi-Fi的开关可以适当地启用或禁用到目标插座或设备的电力。

在一个方面，并且参考图1-3，提供了用于操作三路开关的系统100。该系统包括具有接通设置和断开设置的用户输入102。用户输入102可以是机械开关。用户输入102可以被电耦合到控制器118。应当理解的是，用户输入102可以是被配置为将用户输入信号传送到控制器118的任何适当类型的开关或接口。

系统100还包括被电耦合到第一传送线106、第二传送线108和线路导线110的继电器104，其中继电器104具有第一位置和第二位置。首先可以将继电器104设置到第一位置。继电器104的第一位置和第二位置不一定对应于用户输入102的开/关设置。用户输入102的接通设置不一定要求继电器104处于第一位置。另外，第一位置不一定是继电器104的默认位置。

系统100还包括具有孔114的环形线圈112，其中感测导线116穿过孔114以生成感测电压。感测导线116可以是线路导线110。感测导线可以是中性导线120。

系统100还包括控制器118，其被配置为当(1)用户输入102处于接通设置并且感测电压小于阈值或(2)用户输入102处于断开设置并且感测电压大于阈值时将继电器104从第一位置切换到第二位置。

该系统还可以包括放大器电路126，其被配置为放大感测电压。放大器电路可以是形成有运算放大器的非反相放大器电路。应当理解的是，可以使用任何适当的放大器电路或电路来放大到感测电压，使得它可以由控制器118读取。

系统100被配置为在不需要(经由Wi-Fi或其他装置)来自系统中的每个开关的报告的情况下确定启用Wi-Fi的开关的正确取向。这种启用Wi-Fi的开关可以以三路配置使用，诸如美国专利号9,996,096的图1A和1B所示，所述专利通过引用整体并入本文。如所示出的，系统通过监视流过继电器104的电流来确定开关的正确取向。例如，如果启用Wi-Fi的开关借助于第一传送线106和第二传送线108连接到机械开关，并且启用Wi-Fi的开关接收ON命令(即，开启连接到三路开关的插座或设备的命令)，则启用Wi-Fi的三路开关将确定电流当前是否流过继电器104。可以从云、应用、开关本身或任何其他适当的装置接收ON命令。如果电流流过继电器104，则这意味着启用Wi-Fi的三路开关和它所连接到的开关都处于向插座或设备供电的正确取向，并且不需要改变。相反地，如果没有电流流过继电器104，则这意味着Wi-Fi开关和它所连接到的开关未处于向插座或设备供电的正确取向，并且Wi-Fi开关必须切换继电器104以便供电。同样的概念适用于如果启用Wi-Fi的开关接收到OFF命令——则其只有当其确定电流目前正在流动时才会改变取向。

为了确定电流是否流向目标设备或插座，启用Wi-Fi的开关可以使用具有孔114的环形线圈112，感测导线116(线路导线110或中性导线120中的一个)穿过孔114。穿过任一导线的电流将创建跨环形线圈112的感测电压。然而，应当理解的是，可以使用确定电流是否正在流动的其他方法，诸如使用分流电阻器。

在图1-3所示的实施例中，跨环形线圈112的感测电压被放大器电路126放大，并随后输入到控制器118以进行解释。控制器118被配置为接收来自用户输入102的ON/OFF命令。控制器118还被配置为解释跨环形线圈112的感测电压，以便确定继电器104是否应当切换到另一个传送线(第一传送线106或第二传送线108)或者应当保持在同一传送线上。如果控制器118确定在接收到ON命令之后没有电力流动，则控制器118将切换继电器104。然而，如果控制器118确定电力正在流动，则它将不采取行动。类似地，如果控制器118确定在接收到OFF命令之后没有电力流动，则控制器118将不采取动作。然而，如果控制器118确定电力正在流动，则它将切换继电器104。应当理解的是，控制器118可以用处理器的组合或专用电路而不是使用本文公开的处理器来实施。

根据实施例，系统100还可以包括整流器电路122，其被配置为经由线路导线110向控制器提供电力。整流器电路122可以是半波整流器。整流器电路122可以是全波整流器。

根据实施例，系统100还可以包括整流器电路122，其被配置为经由第一传送线106向控制器提供电力。整流器电路122可以是半波整流器。整流器电路122可以是全波整流器。

根据实施例，系统100还可以包括整流器电路122，其被配置为经由第二传送线108向控制器提供电力。整流器电路122可以是半波整流器。整流器电路122可以是全波整流器。

取决于启用Wi-Fi的三路开关在系统中被放置的的位置，控制器118(或其他组件)可以从线路导线110或者从第一传送线106或第二传送线108接收电力。为了避免需要不同的安装，并且取决于启用Wi-Fi的开关的放置，启用Wi-Fi的开关可以被配置为从线路导线110和/或从第一传送线106或第二传送线108接收电力。例如，这可以通过将相应的(半波或全波)整流器122连接到线路导线110，并且连接到第一传送线106或第二传送线108中的每个来实现。因此，无论导线或传送线中的哪一个当前被供电，启用Wi-Fi的开关将始终通过相应整流器中的一个接收必要的电力。

如图2的示例示意图所示，二极管128、130和132执行该功能。当启用Wi-Fi的三路开关被放置为从线路导线110接收电力时，二极管128被定位成对来自线路导线110的电力进行整流。并且类似地，启用Wi-Fi的三路开关被配置为当被放置为从第一传送线106或第二传送线108接收电力时(根据当前哪条传送线正在接收电力)从二极管130或132中的一个接收经整流的电力信号。

根据实施例，系统100还可以包括零交叉电路124，其被配置为经由线路导线110向控制器118提供零交叉信号。

根据实施例，系统100还可以包括零交叉电路124，其被配置为经由第一传送线106向控制器118提供零交叉信号。

根据实施例，该系统还可以包括零交叉电路，其被配置为经由第二传送线108向控制器提供零交叉信号。

在控制器118需要零交叉输入的情况下，零交叉输入可以从由二极管134、136或138中的一个形成的零交叉电路输入，这取决于启用Wi-Fi的开关的放置以及线路导线110或者第一传送线106、第二传送线108中的一个当前是否正在接收电力。

通常，在另一方面，并且参考图4，提供了一种用于操作三路开关的方法。该方法包括提供具有接通设置和断开设置的用户输入的步骤。该方法还包括提供被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线的继电器的步骤，其中继电器具有第一位置和第二位置。最初继电器可以被设置到第一位置。该方法还包括经由环形线圈从穿过环形线圈的孔的感测导线生成感测电压的步骤。该方法还包括以下步骤：当(1)用户输入处于接通设置并且感测电压小于阈值或(2)用户输入处于断开设置并且感测电压大于阈值时经由控制器将继电器从第一位置切换到第二位置。感测导线可以是线路导线。感测导线可以是中性导线。根据实施例，该方法还可以包括经由放大器电路放大感测电压的步骤。

尽管上面的描述涉及三路开关，但是应当理解的是，它可以扩展到涉及任何数量的开关(诸如四路开关和利用多个开关的其他系统)的系统和方法。

通过利用本公开的Wi-Fi特征，该系统可以运用物联网(IoT)能力。此外，该系统可以与多位置类型系统类似地起作用。

虽然本文已经描述和示出了多个创造性实施例，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或多个优点的各种其他装置和/或结构的变化，并且这种变化和/或修改中的每个被认为是在本文描述的创造性实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解的是，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于创造性教导所用于的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或者能够使用不超过常规的实验探知本文描述的具体创造性实施例的许多等同方案。因此，要理解的是，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内；可以不同于具体描述和要求保护的那样来实践创造性实施例。

本文引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)均通过引用并入于此，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指示为通过引用其整体并入本文并且以其整体进行阐述。

如本文定义和使用的所有定义应理解为以字典定义、通过引用并入的文献中的定义、和/或定义的术语的普通含义为主。

在描述本发明的上下文中(尤其在所附权利要求的上下文中)，除非本文另有指示或明确地与上下文矛盾，否则术语“一”和“一个”和“该”以及类似指示词的使用应被解释为涵盖单数和复数二者。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部包含在内、附接到或接合在一起，即使存在某些介入物。

如本文在说明书和权利要求中所使用的，短语“至少一个”在引用一个或多个要素的列表时，应当被理解为意指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但是不一定包括要素列表内具体地列出的每个和每一个要素中的至少一个，且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表内具体指定的要素之外，还可任选地存在另一些要素，无论与具体指定的那些要素有关还是无关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一者”(或等效地，“A或B中的至少一者”或等效地，“A和/或B中的至少一者”)在一个实施例中可以指代至少一个A，任选地包括一个以上A，而B不存在(并且任选地包括除了B之外的元素)；在另一实施例中可以指代至少一个B，任选地包括一个以上B，而A不存在(并且任选地包括除了A之外的元素)；在又另一实施例中可以指代至少一个A，任选地包括一个以上A，以及至少一个B，任选地包括一个以上B(并且任选地包括其他元素)；等等。

还应理解的是，除非明确相反地指出，否则在本文所要求保护的包括一个以上的步骤或行动的任意方法中，方法的步骤或行动的顺序不是必要地限制于方法的步骤或行动被记载的顺序。

在整个说明书和权利要求书中，本文使用的近似语言可以被应用于修饰任何定量表示，其可允许变化，而不导致改变与它相关的基本功能。因此，由一个或多个术语(诸如“约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在这里并且在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以被组合和/或互换，这种范围被标识，并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。

除非本文另有指示，否则本文中对值的范围的记载仅旨在用作单独提及落入范围内的每个单独值的速记方法，且每个单独值均被并入说明书，如同其在本文被单独记载一样。

除非本文另有指示或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何适合的顺序进行。除非另有声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施例，并且不对本发明的范围施加限制。

说明书中的任何语言都不应被解释为指示任何非要求保护的元素对本发明的实践是必不可少的。

在权利要求书以及上面的说明书中，所有过渡短语诸如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……构成(composed of)”等将被理解为开放式的，即，意指包括但不限于。只有过渡短语“由……组成(consisting of)”和“基本上由……组成(consisting essentially of)”应分别是封闭或半封闭的过渡短语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述。

对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。并非旨在将本发明限于所公开的一种或多种特定形式，而是相反，本发明旨在涵盖落入如所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代结构以及等同方案。因此，本发明旨在覆盖对本发明的修改和变化，只要它们在所附权利要求及其等同方案的范围内即可。

Claims

1.一种用于操作三路开关的系统，包括：

用户输入，其具有接通设置和断开设置；

继电器，其被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线，其中所述继电器具有第一位置和第二位置；

具有孔的环形线圈，其中感测导线穿过所述孔以生成感测电压；以及

控制器，其被配置为：当(1)所述用户输入处于所述接通设置并且所述感测电压小于阈值或(2)所述用户输入处于所述断开设置并且所述感测电压大于所述阈值时，将所述继电器从所述第一位置切换到所述第二位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述继电器最初被设置到所述第一位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测导线是所述线路导线。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测导线是中性导线。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括放大器电路，其被配置为放大所述感测电压。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括整流器电路，其被配置为经由所述线路导线向所述控制器提供电力。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述整流器电路是半波整流器。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述整流器电路是全波整流器。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括整流器电路，其被配置为经由所述第一传送线向所述控制器提供电力。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述整流器电路是半波整流器。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述整流器电路是全波整流器。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括整流器电路，其被配置为经由所述第二传送线向所述控制器提供电力。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述整流器电路是半波整流器。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述整流器电路是全波整流器。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括零交叉电路，其被配置为经由所述线路导线向所述控制器提供零交叉信号。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括零交叉电路，其被配置为经由所述第一传送线向所述控制器提供零交叉信号。

17.根据权利要求1所述的系统，还包括零交叉电路，其被配置为经由所述第二传送线向所述控制器提供零交叉信号。

18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述继电器当前被设置到所述第二位置。

19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为：当(1)所述用户输入处于所述断开设置并且所述感测电压大于阈值或者(2)所述用户输入处于所述接通设置并且所述感测电压小于所述阈值时，将所述继电器从所述第二位置切换到所述第一位置。

20.一种用于操作三路开关的方法，包括以下步骤：

提供具有接通设置和断开设置的用户输入；

提供被电耦合到第一传送线、第二传送线和线路导线的继电器，其中所述继电器具有第一位置和第二位置；

经由环形线圈从穿过所述环形线圈的孔的感测导线生成感测电压；并且

当(1)所述用户输入处于所述接通设置并且所述感测电压小于阈值或(2)所述用户输入处于所述断开设置并且所述感测电压大于所述阈值时，经由控制器将所述继电器从所述第一位置切换到所述第二位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述继电器最初被设置到所述第一位置。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述感测导线是所述线路导线。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述感测导线是中性导线。

24.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：经由放大器电路放大所述感测电压。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述继电器当前被设置到所述第二位置。

26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述控制器被配置为：当(1)所述用户输入处于所述断开设置并且所述感测电压大于阈值或者(2)所述用户输入处于所述接通设置并且所述感测电压小于所述阈值时，将所述继电器从所述第二位置切换到所述第一位置。