CN117881870A - 用于光学可切换设备的控制器 - Google Patents
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Abstract
本文公开了窗控制器系统和方法。在一些实施方案中，一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统包括印刷电路板，该印刷电路板包括第一多个器件封装和第二多个器件封装，第一多个部件安装到该第一多个器件封装，其中该第二多个器件封装的子组由第二多个部件填充。该第一多个部件可包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，该多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到该窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，该处理单元被配置为控制该多个IGU控制器中的每个IGU控制器。该第二多个部件可基于用于向该印刷电路板提供电力和数据信号的电缆类型和/或协议类型来选择。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年7月27日提交的美国临时申请号63/203,543(代理人案卷号VIEWP132P)的优先权，该临时申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。本申请要求于2022年3月11日提交的美国专利申请号17/654,458(代理人案卷号VIEWP083C2)的部分继续申请的优先权，该申请是于2019年9月12日提交的美国专利申请号16/568,639(代理人案卷号VIEWP083C1)的继续申请，该申请是于2016年10月26日提交的美国专利申请号15/334,835(代理人案卷号VIEWP083)的继续申请，该申请要求于2015年10月29日提交的美国临时专利申请号62/248,181(代理人案卷号VIEWP083P)的优先权。美国专利申请号15/334,835是于2015年10月6日提交的14/998,019的部分继续申请(代理人案卷号VIEWP081)。本申请要求于2021年2月12日提交的国际专利申请序列号PCT/US2021/017946(代理人案卷号VIEWP072X5WO)的部分继续申请的优选权，该申请要求于2020年2月14日提交的美国专利临时专利申请号62/977,001(代理人案卷号VIEWP072X5P)、于2020年2月19日提交的美国临时专利申请号62/978,755(代理人案卷号VIEWP072X5P2)、于2020年5月20日提交的美国临时专利申请号63/027,452(代理人案卷号VIEWP072X5P3)以及于2021年2月5日提交的美国临时专利申请号63/146,365(代理人案卷号VIEWP072X5P4)的优先权。本申请要求于2020年11月17日提交的美国专利申请号16/949,855(代理人案卷号VIEWP041C3)的部分继续申请的优先权，该申请是于2020年9月14日提交的美国专利申请号16/948,341(代理人案卷号VIEWP041C2US)的继续申请，该申请是于2018年1月29日提交的美国专利申请号15/882,719(代理人案卷号VIEWP041C1US)的继续申请，该申请是于2012年4月17日提交的美国专利申请号13/449,248(代理人案卷号VIEWP041US)的继续申请。本申请要求于2020年12月18日提交的美国专利申请号17/247,662(代理人案卷号VIEWP008X1C4)的部分继续申请的优先权，该申请是于2019年4月16日提交的美国专利申请号16/386,094(代理人案卷号VIEWP008X1C1US)的继续申请，该申请是于2019年1月22日提交的16/253,971(代理人案卷号VIEWP008X1D1US)的继续申请，该申请是于2015年11月24日提交的美国专利申请号14/951,410(代理人案卷号VIEWP008X1US)的分案申请，该申请要求于2014年11月26日提交的美国临时专利申请号62/085,179(代理人案卷号VIEWP008X1PUS)的优先权权益。这些申请中的每个申请全文以引用方式并入本文用于所有目的。
技术领域
本公开整体涉及光学可切换设备，并且更具体地涉及用于光学可切换设备的控制器。
背景技术
随着对能效和系统集成的考虑势头增强，光学可切换窗的开发和部署有所增加。电致变色窗是一类有前途的光学可切换窗。电致变色是这样一种现象，其中当刺激到不同的电子状态时，材料在一种或多种光学性质中表现出可逆的电化学介导的变化。电致变色材料和由它们制成的设备可以结合到例如用于家庭、商业或其他用途的窗户中。电致变色窗的颜色、色调、透射率、吸收率或反射率可以通过诱导电致变色材料的变化来改变，例如，通过在电致变色材料上施加电压。这种能力可以允许控制可以通过窗口的各种波长的光的强度。最近感兴趣的一个领域是智能控制系统和算法，用于驱动光学可切换窗中的光学转变以提供所需的照明条件，同时降低这些设备的功耗并提高与它们集成的系统的效率。
发明内容
本文公开了用于光学可切换窗的控制器。
根据一些具体实施，一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统包括印刷电路板，该印刷电路板包括第一多个器件封装和第二多个器件封装，第一多个部件安装到该第一多个器件封装，其中该第二多个器件封装的子组由第二多个部件填充。该第一多个部件包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，该多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到该窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，该处理单元被配置为控制该多个IGU控制器中的每个IGU控制器。该第二多个部件基于用于向该印刷电路板提供电力和数据信号的电缆类型和/或协议类型来选择。
在一些示例中，协议类型包括以下中的至少一者：家庭联网协议或以太网供电(PoE)协议。在一些示例中，家庭联网协议是G.hn协议。
在一些示例中，电缆类型包括以下中的至少一者：同轴电缆、电力线电缆或双绞线电缆。
在一些示例中，协议类型包括G.hn，并且其中第二多个部件包括以下中的一者：(i)被配置为利用G.hn同轴输入的第一子组部件，或(ii)被配置为利用G.hn电力线输入的第二子组部件。在一些示例中，被配置为利用G.hn同轴输入的第一子组部件包括被配置为操作地联接到干线的分路器以及被配置为从干线向模拟前端部件提供电力的同轴耦合电路。在一些示例中，模拟前端部件操作地联接到处理单元。在一些示例中，被配置为利用G.hn电力线输入的第二子组部件包括模拟前端部件以及被配置为操作地联接到AC电源插座的电力线耦合电路。在一些示例中，模拟前端部件操作地联接到处理单元。在一些示例中，第二组部件还包括模数转换器(ADC)，该ADC被配置为将来自AC电源插座的AC信号转换为DC信号。
在一些示例中，协议类型包括G.hn，并且其中第二多个部件包括要与G.hn同轴输入或G.hn电力线输入中的任一者一起利用的第三子组部件。
在一些示例中，第一多个部件还包括存储器设备。在一些示例中，存储器设备包括闪存存储器设备。在一些示例中，存储器设备被配置为存储用于提供电力和数据信号的电缆类型和/或协议类型的指示。
在一些示例中，处理单元被配置为表征来自对应的多个IGU中的一个或多个IGU的漏电流。
在一些示例中，处理单元被进一步配置为与计算设备通信。在一些示例中，计算设备是远离在其上安装有窗控制器系统的楼宇的云设备。在一些示例中，处理单元被进一步配置为：基于所表征的漏电流来检测异常事件；以及响应于检测到异常事件，使得与所表征的漏电流相关联的数据传输到计算设备。在一些示例中，计算设备是云计算设备。在一些示例中，计算设备被容纳在安装在设施中的控制面板中，在该设施中安装有窗控制器系统。
在一些示例中，窗控制器系统还包括存储器设备，该存储器设备被配置为存储与该多个IGU相关联的窗区带信息和/或与该多个IGU相关联的着色调度信息。在一些示例中，处理单元被进一步配置为：从计算设备接收窗区带信息和/或着色调度信息；以及使得窗区带信息和/或着色调度信息存储在存储器中。
在一些示例中，处理单元被配置为：接收对用于该多个IGU中的至少一个IGU的着色命令的覆写；以及使得该至少一个IGU基于所接收的覆写转变到着色状态。在一些示例中，经由在移动设备上执行的应用程序接收覆写。在一些示例中，经由处理单元通信地联接到的本地网络接收覆写。在一些示例中，覆写基于由天空传感器设备获得的信息，该天空传感器设备被配置为测量在其中安装有窗控制器系统的设施外部的太阳辐射。在一些示例中，经由天空传感器设备和处理单元通信地联接到的本地网络接收覆写。
在一些示例中，处理单元被配置为使得每个IGU控制器向对应的IGU施加具有斜变速率的驱动电压，其中与该多个IGU中的第一IGU相关联的第一斜变速率不同于与该多个IGU中的第二IGU相关联的第二斜变速率。在一些示例中，从向第二IGU施加驱动电压偏移的时间点处向第一IGU施加驱动电压。
在一些示例中，处理单元被配置为与至少一个计算设备通信，该至少一个计算设备被配置为控制在其中设置有窗控制器系统的设施的建筑物操作。在一些示例中，该至少一个计算设备是边缘服务器。在一些示例中，处理单元被配置为响应于来自该至少一个计算设备的信号而进入睡眠模式。
在一些示例中，第一多个部件还包括被配置为提供一个或多个无线通信信道的至少一个部件。在一些示例中，该一个或多个无线通信信道利用Wi-Fi通信协议或蓝牙通信协议中的至少一者。在一些示例中，处理单元被配置为使用Wi-Fi通信协议与云设备通信。在一些示例中，处理单元被配置为使用Wi-Fi通信协议从云设备接收一个或多个更新。在一些示例中，处理单元被配置为和与至少一个其他窗控制器系统相关联的至少一个其他处理单元一起参与网状网络。
在一些示例中，窗控制器系统还包括第二处理单元，该第二处理单元操作地联接在处理单元与该多个IGU控制器中的每个IGU控制器之间，其中第二处理单元被配置为控制该多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
根据一些具体实施，一种用于控制多个光学可切换窗的窗控制器系统包括：壳体，其中该壳体包括3联或4联插座盒和面板。窗控制器系统可包括印刷电路板，该印刷电路板包括多个部件，该多个部件包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，该多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，该处理单元被配置为控制该多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
在一些示例中，窗控制器系统还包括设置在壳体中的散热器。
在一些示例中，面板经由多个螺钉附连到3联或4联插座盒。
在一些示例中，面板的至少一个边缘是成角度的。
在一些示例中，面板包括多个空气口。
在一些示例中，窗控制器系统还包括设置在壳体内的冷却风扇。
在一些示例中，窗控制器系统还包括多个发光二极管(LED)指示标识。
在一些示例中，窗控制器系统还包括第二印刷电路板，该第二印刷电路板被配置用于经由电力线系统提供电力和/或数据。在一些示例中，第二印刷电路板包括AC电源连接器。在一些示例中，第二印刷电路板设置在印刷电路板上方并且比印刷电路板更靠近面板。在一些示例中，印刷电路板包括凹口，该凹口被配置为使电力线电缆穿过凹口到达第二印刷电路板。
根据一些具体实施，一种用于控制多个光学可切换设备的着色的方法，包括：(a)结合从第一着色状态到第二着色状态的着色转变，经由窗控制器向两个或更多个光学可切换设备施加驱动电压，其中向该两个或更多个光学可切换设备施加驱动电压包括从该两个或更多个光学可切换设备共用的电源提供电压。该方法可涉及(b)针对该两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备，监测指示着色转变的状态的参数。该方法可涉及(c)重复(a)和(b)，直到确定一个或多个光学可切换设备已完成到第二着色状态的着色转变。该方法可涉及(d)响应于在(c)处确定该一个或多个光学可切换设备已完成到第二状态的着色转变，向该一个或多个光学可切换设备施加保持电压，同时继续向该两个或更多个光学可切换设备中尚未完成着色转变的剩余一个或多个光学可切换设备施加驱动电压。该方法可涉及(e)重复(b)至(d)，直到该两个或更多个光学可切换设备已完成着色转变。
在一些示例中，监测指示着色转变的状态的参数包括针对该两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备单独地测量开路电压(Voc)和/或递送的电荷。在一些示例中，确定该一个或多个光学可切换设备已完成到第二着色状态的着色转变包括(i)确定针对该一个或多个光学可切换设备测量的Voc满足或超过目标Voc，以及/或者(ii)确定递送到该一个或多个光学可切换设备的电荷满足或超过要递送到该一个或多个光学可切换设备的目标电荷。
在一些示例中，该方法还可涉及：(f)针对正被施加保持电压的光学可切换设备，测量保持状态Voc；(g)确定保持状态Voc是否小于预先确定的Voc阈值；以及(h)响应于确定保持状态Voc小于预先确定的Voc阈值，向光学可切换设备施加电压脉冲。
附图说明
图1示出了根据一些具体实施的示例性电致变色窗100的横截面侧视图。
图2示出了根据一些具体实施的示例性控制曲线。
图3示出了根据一些具体实施的可操作以控制多个IGU的示例性网络系统的框图。
图4示出了根据一些具体实施的示例性主控制器(MC)的框图。
图5示出了根据一些具体实施的示例性网络控制器(NC)的框图。
图6示出了根据一些具体实施的示例性窗控制器(WC)的电路示意图。
图7示出了根据一些具体实施的用于将窗控制器联接到IGU的示例性连接架构的图。
图8示出了根据一些具体实施的网络控制器的示例性模块的框图。
图9示出了根据一些具体实施的用于控制多个IGU的示例性过程的流程图。
图10示出了根据一些具体实施的用于监测多个IGU的驱动电压的示例性过程的流程图。
图11示出了根据一些具体实施的用于控制多个IGU的示例性系统的示意图。
图12示出了根据一些具体实施的用于控制多个IGU的示例性系统的示例性电路板布局的示意图。
图13A至图13C示出了根据一些具体实施的用于控制多个IGU的包括壳体的示例性系统的各种视图。
图14示出了根据一些具体实施的用于与用于控制多个IGU的一个或多个控制器接口的示例性控制面板系统。
图15示出了根据一些具体实施的用于控制多个IGU的系统的示例性框图。
图16示出了根据一些具体实施的用于使用各种无线通信协议与多个IGU通信的系统的示例性框图。
各个图式中相似的附图标记和名称指示相似元件。
具体实施方式
以下详细描述涉及用于公开主题的具体示例实施方式。尽管以足够的细节描述了所公开的实施方式以使得本领域普通技术人员能够实践所公开的主题，但是本公开不限于本文描述的特定示例实施方式的特定特征。相反，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以多种不同的形式和方式实现和应用本文公开的概念和教导。例如，虽然所公开的具体实施集中于电致变色窗(也称为智能窗)，但是本文所公开的系统、设备和方法中的一些可制造、应用或使用而无需过度实验以结合或同时结合其他类型的光学可切换设备。一些其他类型的光学可切换设备包括液晶设备、悬浮颗粒设备和微型百叶窗等。例如，这些其他光学可切换设备中的一些或全部可以被供电、驱动或以其他方式控制或与本文所述的一个或多个所公开的控制器具体实施集成。另外，在以下描述中，在适当的情况下，可以互换地使用短语“可操作为”、“适应于”、“配置为”、“设计为”、“编程为”或“能够”。
示例性电致变色窗架构
图1示出了根据一些具体实施的示例性电致变色窗100的横截面侧视图。电致变色窗是一种光学可切换窗，其包括用于提供上色或着色的电致变色设备(ECD)。示例性电致变色窗100可以制造、配置或以其他方式提供为绝缘玻璃单元(IGU)，并且在下文中也称为IGU100。例如，通常使用该惯例，因为它是常见的并且因为当提供用于安装在建筑物中时，可能希望使IGU用作保持电致变色窗格(也称为“lites”)的基本构造。IGU片或窗格可以是单个基板或多基板构造，如两个基板的层压件。IGU(特别是具有双窗格或三窗格构型的那些)可以提供胜过单窗格构型的许多优点；例如，当与单窗格构型相比时，多窗格构型可提供增强的热绝缘、噪声绝缘性、环境保护和/或耐久性。例如，多窗格配置还可以为ECD提供增强的保护，因为电致变色膜以及相关层和导电互连可以形成在多窗格IGU的内表面上并且由惰性气体填充在IGU的内部容积108中保护。
图1更具体地示出了IGU 100的示例性具体实施，其包括具有第一表面S1和第二表面S2的第一窗格104。在一些具体实施中，第一窗格104的第一表面S1面向外部环境，诸如室外或外面的环境。IGU 100还包括具有第一表面S3和第二表面S4的第二窗格106。在一些具体实施中，第二窗格106的第二表面S4面向内部环境，诸如家庭、建筑物或车辆的内侧环境，或家庭、建筑物或车辆内的房间或隔间。
在一些具体实施中，第一窗格104和第二窗格106中的每一者是透明或半透明的——至少对于可见光谱中的光来说如此。例如，窗格104和106中的每一者可由玻璃材料，以及尤其建筑玻璃或其他防碎玻璃材料形成，例如基于氧化硅(SOx)的玻璃材料。作为更特定示例，第一窗格104和第二窗格106中的每一者可以是钠钙玻璃基板或浮法玻璃基板。此类玻璃基板可由例如大约75％的二氧化硅(SiO2)以及Na2O、CaO和几种微量添加剂组成。然而，第一窗格104和第二窗格106中的每一者可以由具有合适的光学、电学、热学和机械性质的任何材料形成。例如，可用作第一窗格104和第二窗格106中的一者或两者的其他合适的基板可包含其他玻璃材料以及塑料、半塑料和热塑性材料(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基双甘油碳酸盐、SAN(苯乙烯丙烯腈共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺)或镜面材料。在一些实施方式中，第一窗格104和第二窗格106中的每一者可以例如通过回火、加热或化学强化来加强。
通常，第一窗格104和第二窗格106中的每一者以及整个IGU 100都是矩形的。然而，在一些其他实施方案中，可能有并且可能期望其他形状(例如，圆形、椭圆形、三角形、曲线形、凸形或凹形)。在一些具体实施方式中，第一窗格104和第二窗格106中的每一者的长度“L”可以在大约20英寸(in.)到大约10英尺(ft.)的范围内，第一窗格104和第二窗格106中的每一者的宽度“W”可以在大约20英寸到大约10英尺的范围内，并且第一窗格104和第二窗格106中的每一者的厚度“T”可以在大约0.3毫米(mm)到大约10毫米的范围内(尽管根据具体用户、管理者、管理员、建造者、建筑师或所有者的需要，更小和更大的其他长度、宽度或厚度是可能的并且可能是需要的)。在衬底104的厚度T小于3mm的示例中，通常将衬底层压到更厚的附加衬底，从而保护薄衬底104。另外，虽然IGU 100包括两个窗格(104和106)，但是在一些其他具体实施中，IGU可包括三个或更多个窗格。此外，在一些实施方案中，一个或多个窗格本身可以是两层、三层或更多层或子窗格的层压结构。
第一窗格104和第二窗格106通过间隔件118彼此间隔开，所述间隔件通常是框架结构，以形成内部容积108。在一些实施方式中，内部容积填充有氩(Ar)，但是在一些其他实施方式中，内部容积108可以填充有另一种气体，例如另一种惰性气体(例如，氪(Kr)或氙(Xn))，另一种(非贵重)气体，或气体混合物(例如，空气)。用诸如Ar、Kr或Xn等气体填充内部容积108可以减少通过IGU 100的传导热传送，因为这些气体的导热率低，并且由于它们的原子量增加而改善了隔音性。在一些其他实施方式中，内部容积108可以被抽空空气或其他气体。间隔件118通常确定内部容积108的高度“C”；即，第一窗格104和第二窗格106之间的间隔。在图1中，ECD、密封剂120/122和汇流条126/128的厚度未按比例绘制；这些部件通常非常薄但在这里被夸大，仅为了便于说明。在一些具体实施中，第一窗格104与第二窗格106之间的间距“C”处于大约6mm到大约30mm的范围内。间隔件118的宽度“D”可处于大约5mm到大约15mm的范围内(但是可能有并且可能期望其他宽度)。
尽管未在横截面图中示出，但是间隔件118通常是围绕IGU 100的所有侧面(例如，IGU 100的顶部、底部、左侧和右侧)形成的框架结构。例如，间隔件118可由泡沫或塑料材料形成。然而，在一些其他实施方式中，间隔件可以由金属或其他传导材料形成，例如，具有至少3个侧面的金属管或通道结构，两个侧面用于密封至每个基板以及一个侧面用于支撑和分离lites和作为涂抹密封剂的表面124。第一主密封件120粘附并气密密封间隔件118和第一窗格104的第二表面S2。第二主密封件122粘附并气密密封间隔件118和第二窗格106的第一表面S3。在一些具体实施中，每个主密封件120和122可由粘性密封剂形成，诸如，例如，聚异丁烯(PIB)。在一些具体实施中，IGU 100还包括辅助密封件124，该辅助密封件气密密封围绕间隔件118外部的整个IGU 100的边界。为此，可距第一窗格104和第二窗格106的边缘距离“E”插入间隔件118，距离“E”可处于大约4mm到大约8mm的范围内(但是可能有并且可能期望其他距离)。在一些实施方式中，辅助密封件124可以由粘性密封剂形成，例如，抗水并且为组件增加结构支撑的聚合材料，例如硅树脂、聚氨酯和形成防水密封的类似结构密封剂。
在图1中描绘的特定配置和形状因子中，基板104的表面S2上的ECD涂层围绕其整个周边延伸到间隔件118及其下方。这种配置在功能上是理想的，因为它保护主密封剂120内的ECD边缘并且在美学上是理想的，因为在间隔件118的内周边内存在没有任何汇流条或划线的单片ECD。此类配置描述于2012年4月24日公布并且名称为“ELECTROCHROMIC WINDOWFABRICATION METHODS”的美国专利号8,164,818(代理人案卷号VIEWP006)、2012年4月25日提交并且名称为“ELECTROCHROMIC WINDOW FABRICATION METHODS”的美国专利申请号13/456,056(代理人案卷号VIEWP006X1)、2012年12月10日提交并且名称为“THIN-FILMDEVICES AND FABRICATION”的PCT专利申请号PCT/US2012/068817(代理人案卷号VIEWP036WO)、2014年6月4日提交并且名称为“THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION”的美国专利申请号14/362,863(代理人案卷号VIEWP036US)，和2014年12月13日提交并且名称为“THIN-FILM DEVICES AND FABRICATION”的PCT专利申请号PCT/US2014/073081(代理人案卷号VIEWP036X1WO)，这些申请全部据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
在图1所示的具体实施中，ECD 110形成在第一窗格104的第二表面S2上。在一些其他实施方式中，ECD 110可以形成在另一个合适的表面上，例如，第一窗格104的第一表面S1、第二窗格106的第一表面S3或第二窗格106的第二表面S4。ECD 110包括电致变色(“EC”)堆叠112，其本身可包括一个或多个层。例如，EC堆叠112可以包括电致变色层、离子传导层和对电极层。在一些实施方案中，电致变色层由一种或多种无机固体材料形成。电致变色层可包括多种电致变色材料中的一种或多种，或者由多种电致变色材料的一种或多种形成，包括电化学阴极或电化学阳极材料。例如，适合用作电致变色层的金属氧化物可包括氧化钨(WO3)及其掺杂制剂。在一些实施方案中，电致变色层可具有大约0.05μm至大约1μm的厚度。
在一些实施方案中，对电极层由无机固体材料形成。对电极层通常可包括多种材料或材料层中的一种或多种，当EC设备110处于例如透明状态时，所述材料或材料层可用作离子的储存器。在某些实施方式中，对电极不仅用作离子存储层而且还用于阳极着色。例如，作为非限制性实例，用于对电极层的合适材料包括氧化镍(NiO)和氧化镍钨(NiWO)，以及其掺杂形式，例如镍钨钽氧化物、镍钨锡氧化物、镍钒氧化物、镍铬氧化物、镍铝氧化物、镍锰氧化物、镍镁氧化物、镍钽氧化物、镍锡氧化物。在一些实施方案中，对电极层可具有大约0.05μm至大约1μm的厚度。
当EC叠层112在光学状态之间转变时，离子传导层用作通过其传输离子(例如，以电解质的方式)的介质。在一些实施方案中，离子传导层对电致变色层和对电极层的相关离子具有高传导性，但也具有足够低的电子传导性，使得在正常操作期间发生可忽略的电子转移(电短路)。具有高离子传导性的薄离子传导层使得能够快速离子传导并因此快速切换用于高性能EC设备110。在一些实施方案中，离子传导层的厚度可为大约1nm至大约500nm，更通常为约5nm至约100nm。在一些实施方案中，离子传导层也是无机固体。例如，离子传导层可由一种或多种硅酸盐、氧化硅(包括硅-铝-氧化物)、氧化钨(包括钨酸锂)、氧化钽、氧化铌、氧化锂和硼酸盐形成。这些材料也可以掺杂有不同的掺杂剂，包括锂；例如，锂掺杂的氧化硅包括锂硅-铝-氧化物、锂磷氧氮化物(LiPON)等。
在一些其他实施方案中，电致变色层和对电极层彼此紧邻形成，有时直接接触，其间没有离子传导层，然后在电致变色层和对电极层之间原位形成离子导体材料。合适的设备的进一步描述可见于Wang等人的美国专利号8,764,950，其名称为ELECTROCHROMICDEVICES，2014年7月1日公布，和Pradhan等人的美国专利号9,261,751，其名称为ELECTROCHROMIC DEVICES，2016年2月16日公布，这些申请中的每个申请全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。在一些具体实施中，EC堆叠112还可以包括一个或多个附加层，诸如一个或多个无源层。例如，无源层能够用于改善某些光学性质、提供水分或提供抗划伤性。这些或其他无源层也可用于气密密封EC堆叠112。另外，可以用抗反射或保护性氧化物或氮化物层处理各种层，包括导电层(诸如下面描述的第一TCO层114和第二TCO层116)。
电致变色和对电极材料的选择或设计通常控制可能的光学转变。在操作期间，响应于在EC堆叠112的厚度上产生的电压(例如，在第一TCO层114和第二TCO层116之间)，电致变色层将离子传递或交换到对电极层或从对电极层传递或交换离子以驱动电致变色层达到所需的光学状态。在一些实施方案中，为了使EC堆叠112转变到透明状态，在EC堆叠112上施加正电压(例如，使得电致变色层比对电极层更正)。在一些这样的实施方式中，响应于施加正电压，堆叠中的可用离子主要位于对电极层中。当EC堆叠112上的电势的大小减小时或者当电势的极性反转时，离子通过离子传导层传输回到电致变色层，导致电致变色材料转变为不透明状态(或者“更有色”、“更暗”或“不太透明”的状态)。相反，在使用具有不同性质的电致变色层的一些其他实施方案中，为了使EC堆叠112转变为不透明状态，可以相对于对电极层将负电压施加到电致变色层。在这样的实施方式中，当EC堆叠112上的电势的大小减小或其极性反转时，离子通过离子传导层传输回到电致变色层，导致电致变色材料转变为透明或“漂白”状态。(或“较少着色”、“较亮”或“更透明”状态)。
在一些实施方案中，离子到对电极层或从对电极层的转移或交换还导致对电极层中的光学转变。例如，在一些实施方案中，电致变色层和对电极层是互补着色层。更具体地，在一些这样的实施方式中，当离子被转移到对电极层中时或之后，对电极层变得更透明，并且类似地，当离子被转移出电致变色层时或之后，电致变色层变得更透明。相反，当切换极性或电位降低，并且离子从对电极层转移到电致变色层中时，对电极层和电致变色层都变得不太透明。
在一个更具体的示例中，响应于在EC叠层112的厚度上施加适当的电势，对电极层将其保持的全部或部分离子转移到电致变色层，从而引起电致变色层中的光学转变。在一些这样的实施方式中，例如，当对电极层由NiWO形成时，对电极层也随着其已经转移到电致变色层的离子的损失而光学地转变。当从由NiWO制成的对电极层去除电荷时(即，离子从对电极层传输到电致变色层)，对电极层将在相反方向上转变。
通常，电致变色层从一种光学状态到另一种光学状态的转变可以由可逆离子插入电致变色材料(例如，通过嵌入)和相应的电荷平衡电子注入引起。在一些情况下，负责光学转变的一部分离子在电致变色材料中不可逆地结合。一些或所有不可逆结合的离子可用于补偿材料中的“盲电荷”。在一些实施方案中，合适的离子包含锂离子(Li+)和氢离子(H+)(即，质子)。在一些其他实施方式中，其他离子可能是合适的。锂离子嵌入到例如氧化钨(WO3-y(0<y≤～0.3))使氧化钨从透明状态变为蓝色状态。
以下描述一般地集中于着色转变。着色转变的一个例子是从透明(或“半透明”、“漂白”或“最少着色”)状态到不透明(或“完全变暗”或“完全着色”)状态的转变。着色转变的另一个例子是反向——从不透明状态到透明状态的转变。着色转变的其他示例包括到各种中间色调状态的转换，例如，从较少着色、较亮或较透明状态到较多着色、较暗或较不透明状态的转换，反之亦然。这些色调状态中的每一个以及它们之间的着色转变可以根据透射百分比来表征或描述。例如，着色转变可以被描述为从当前的透射百分比(％T)转变到目标％T。相反，在一些其他实例中，每个着色状态和它们之间的着色转变可以根据着色百分比来表征或描述；例如，从当前的着色百分比转变到目标着色百分比。
然而，尽管以下描述一般侧重于色调状态和色调状态之间的着色转变，但是在各种实施方式中也可实现其他光学状态和光学转变。因此，在适当的情况下并且除非另有说明，对色调状态或着色转变的提及也旨在涵盖其他光学状态和光学转变。换句话说，光学状态和光学状态转变在本文中也将分别称为色调状态和色调状态转变，但是这并不旨在限制IGU 302可实现的光学状态和状态转变。例如，此类其他光学状态和状态转变可以包括与各种颜色、颜色强度(例如，从浅蓝色到深蓝色，反之亦然)、反射率(例如，从较少反射到较多反射，反之亦然)、偏振(例如，从较少偏振到较多偏振，反之亦然)以及散射密度(例如，从较少散射到较多散射，反之亦然)等相关的状态和状态转变。类似地，对用于控制色调状态的设备、控制算法或过程的提及(包括引起着色转变和保持色调状态)也旨在包含这样的其他光学转变和光学状态。另外，控制提供给光学可切换设备的电压、电流或其他电特性，以及与此类控制相关的功能或操作，在下文中也可描述为“驱动”所述设备或相应的IGU，无论驱动是否涉及着色状态转变或保持当前着色状态。
ECD 110通常包括第一传导和第二传导(或“导电”)层。例如，ECD 110可以包括邻近EC堆叠112的第一表面的第一透明导电氧化物(TCO)层114和邻近EC堆叠112的第二表面的第二TCO层116。在一些实施方案中，第一TCO层114可形成于第二表面S2上，EC堆叠112可形成于第一TCO层114上，且第二TCO层116可形成于EC堆叠112上。在一些实施方案中，第一TCO层114和第二TCO层116可各自由一种或多种金属氧化物形成，包括掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。例如，一些合适的金属氧化物和掺杂的金属氧化物可包括氧化铟、氧化铟锡(ITO)、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氟化的氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂的氧化锌、氧化钌和掺杂的氧化钌等。虽然在本文件中这些材料被称为TCO，但该术语包括非氧化物以及透明和导电的氧化物，例如某些薄膜金属和某些非金属材料，例如导电金属氮化物和复合导体等等合适的材料。在一些具体实施中，第一TCO层114和第二TCO层116至少在EC叠层112呈现电致变色的波长范围内基本上是透明的。在一些实施方案中，第一TCO层114和第二TCO层116均可通过物理气相沉积(PVD)工艺沉积，包括例如溅射。在一些实施方案中，第一TCO层114和第二TCO层116可各自具有大约0.01微米(μm)至大约1μm的厚度。透明导电材料的电子传导率通常显著大于电致变色材料或对电极材料的电子传导率。
第一TCO层114和第二TCO层116用于在EC堆叠112的相应第一表面和第二表面上分布电荷，以在EC堆叠112的厚度上施加电势(电压)。例如，可以将第一施加电压施加到TCO层中的第一个，并且可以将第二施加电压施加到TCO层中的第二个。在一些具体实施中，第一汇流条126将第一施加电压分配到第一TCO层114且第二汇流条128将第二施加电压分配到第二TCO层116。在一些其他具体实施中，第一汇流条126和第二汇流条128中的一者可使第一TCO层114和第二TCO层116中的相应一者接地。在其他具体实施中，负载可以相对于两个TCO浮动。在各种实施方式中，为了修改EC堆叠112的一个或多个光学性质并因此引起光学转变，控制器可以改变第一施加电压和第二施加电压中的一个或两个以引起施加在EC堆叠112上的有效电压的幅度以及极性的一种或两种的变化。理想地，第一TCO层114和第二TCO层116用于在EC堆叠112的相应表面上均匀地分布电荷，从相应表面的外部区域到表面的内部区域具有相对小的欧姆电位降。因此，通常希望最小化第一TCO层114和第二TCO层116的薄层电阻。换句话说，通常希望第一TCO层114和第二TCO层116中的每一者表现为跨越相应层的所有部分的基本上等电位的层。以这种方式，第一TCO层114和第二TCO层116可以在EC堆叠112的厚度上均匀地施加电势，以实现EC堆叠112的均匀光学转变。
在一些具体实施中，第一汇流条126和第二汇流条128中的每一者经印刷、图案化或以其他方式形成，使得其沿着第一窗格104的长度沿着EC堆叠112的至少一个边界定向。例如，第一汇流条126和第二汇流条128中的每一者可以通过以线的形式沉积诸如银墨的导电墨水来形成。在一些具体实施中，第一汇流条126和第二汇流条128中的每一者沿着第一窗格104的整个长度(或几乎整个长度)延伸，并且在一些具体实施中，沿着EC堆叠112的多于一个边缘延伸。
在一些实施方案中，第一TCO层114、EC堆叠112和第二TCO层116不延伸到第一窗格104的边缘。例如，可以使用激光边缘删除(LED)或其他操作来去除第一TCO层114、EC堆叠112和第二TCO层116的部分，使得这些层与第一窗格104的相应的边缘分离或嵌入距离“G”，其可以在大约8mm到大约10mm的范围内(尽管其他距离是可能的并且可能是期望的)。另外，在一些具体实施中，移除沿第一窗格104的一侧的EC堆叠112和第二TCO层116的边缘部分以使第一汇流条126能够形成于第一TCO层114上以实现在第一汇流条126和第一TCO层114之间导电耦合。第二汇流条128形成在第二TCO层116上，以实现第二汇流条128和第二TCO层116之间的导电耦合。在一些具体实施中，第一汇流条126和第二汇流条128形成在间隔件118和第一窗格104之间的区域中，如图1所示。例如，第一汇流条126和第二汇流条128中的每一者可以从间隔件118的内边缘插入至少距离“F”，该距离可以在大约2mm至大约3mm的范围内(尽管其他距离是可能的并且可能是合乎需要的)。出于多种原因，这种布置可以是有利的，包括例如将汇流条隐藏起来。
如上所述，IGU惯例的使用仅是为了方便。实际上，在一些实施方式中，电致变色窗的基本单元可以被定义为透明材料的窗格或基板，在其上形成或以其他方式布置ECD，并且相关联的电连接被耦合到该窗格或基板(以驱动ECD)。因此，在以下描述中对IGU的表述不一定包括参考图1的IGU 100描述的所有部件。
用于驱动光学转变的示例性控制曲线
图2示出了根据一些具体实施的示例性控制曲线200。控制曲线200可用于驱动光学可切换设备(诸如上述ECD 110)中的转变。在一些实施方式中，窗口控制器可用于生成并应用控制曲线200以将ECD从第一光学状态(例如，透明状态或第一中间状态)驱动到第二光学状态(例如，完全着色的状态或更有色的中间状态)。为了反向驱动ECD——从更有色状态到较少着色状态-窗口控制器可以应用类似但颠倒的方案。例如，用于将ECD从第二光学状态驱动到第一光学状态的控制曲线可以是图2中所示的电压控制曲线的镜像。在一些其他实施方式中，用于着色和发亮的控制曲线可以是不对称的。例如，从第一更有色状态转变到第二较少着色状态在一些情况下可能比相反的转变需要更多的时间；即，从第二较少着色状态转变到第一更有色状态。在一些其他实例中，相反的转变可以是真的；即，从第二较少着色状态转变到第一更有色状态可能需要更多时间。换句话讲，凭借设备结构和材料，漂白或亮化不一定只是有色或着色的反面。实际上，由于离子嵌入和脱离电致变色材料的驱动力的差异，ECD通常对于每次转变表现不同。
在一些实施方案中，控制曲线200是通过改变提供到ECD的电压而实施的电压控制曲线。例如，图2中的实线表示在着色转变的过程中和后续维护期间施加在ECD上的有效电压VEff。换句话讲，实线可以表示施加到ECD的两个传导层(例如，ECD 110的第一TCO层114和第二TCO层116)的电压VApp1和VApp2的相对差值。图2中的虚线表示通过设备的相应电流(I)。在例示的示例中，电压控制曲线200包括四个阶段：启动转变的斜变到驱动阶段202，继续驱动转变的驱动阶段，斜变到保持阶段，和随后的保持阶段。
斜变到驱动阶段202的特征在于施加电压斜坡，该电压斜坡的量值从时间t0处的初始值增大到时间t1处的最大驱动值VDrive。斜变到驱动阶段202可由窗控制器已知或设定的三个驱动参数来定义：t0处的初始电压(转变开始时ECD上的当前电压)，VDrive的量值(控制结束光学状态)，和施加该斜坡的持续时间(决定转变速度)。附加地或替代地，窗口控制器还可以设置目标斜升率，最大斜升率或斜升类型(例如，线性斜升、第二度斜升或第n度斜升)。在某些应用中，可以限制斜升率以避免损坏ECD。
驱动阶段204的特征在于施加恒定电压VDrive，在时间t1开始并且在时间t2结束，此时达到(或近似达到)结束光学状态。斜变到保持阶段206的特征在于施加电压斜坡，该电压斜坡的量值从时间t2处的驱动值VDrive减小到时间t3处的最小保持值VHold。在一些具体实施中，斜变到保持阶段206可由已知或由窗控制器设定的三个驱动参数来定义：驱动电压VDrive、保持电压VHold，和施加该斜坡的持续时间。附加地或替代地，窗口控制器还可以设置斜升率或斜升类型(例如，线性斜升、第二度斜升或第n度斜升)。
保持阶段208的特征在于在时间t3开始施加恒定电压VHold。保持电压VHold用于将ECD维持在结束光学状态。因此，施加保持电压VHold的持续时间可以与ECD将被保持在结束光学状态的持续时间相伴发生。例如，由于与ECD相关联的非理想因素，泄漏电流ILeak可导致电荷从ECD缓慢排出。这种电荷的排出可导致跨越ECD的离子的相应反转，并因此导致光学转变的缓慢反转。在此类应用种，保持电压VHold可以连续地施加以抵消或防止泄漏电流。在一些其他具体实施中，保持电压VHold周期性地施加以“刷新”期望的光学状态，或者换句话讲，将ECD引回到期望的光学状态。
参考图2示出和描述的电压控制曲线200仅是适合于某些具体实施的电压控制曲线的一个示例。然而，在这样的实现中或在各种其他实现或应用中，许多其他方案可能是期望的或合适的。使用本文公开的控制器和光学可切换设备也可以容易地实现这些其他曲线。例如，在一些实施方式中，可以应用电流曲线而不是电压曲线。在一些此类实例中，可以应用类似于图2中所示的电流密度的电流控制曲线。在一些其他实现中，控制曲线可以具有多于四个阶段。例如，电压控制曲线可包括一个或多个过驱动阶段。在一个示例性具体实施中，在第一阶段202期间施加的电压斜坡的量值可以增大超过驱动电压VDrive，到达过驱动电压VOD。在一些此类具体实施中，第一阶段202之后可以是斜坡阶段203，在此期间施加的电压从过驱动电压VOD减小到驱动电压VDrive。在一些其他此类具体实施中，可以在斜变到驱动电压VDrive之前施加过驱动电压VOD相对短的持续时间。
另外，在一些实施方案中，所施加的电压或电流曲线可在相对短的持续时间内中断以在整个设备上提供开路状态。虽然这种开路状态有效，但是可以测量、检测或以其他方式确定实际电压或其他电特性以监测光学转变已经进展多远，并且在一些情况下，确定是否需要改变曲线。此类开路条件也可以在保持阶段期间提供，以确定是否应施加保持电压VHold或者保持电压VHold的量值是否应更改。与驱动和监测光学转变相关的附加信息提供于2014年6月20日提交并且名称为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLEDEVICES”的PCT专利申请号PCT/US14/43514，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
示例性控制器网络架构
在许多情况下，光可切换窗可以形成或占据建筑物外墙的大部分。举例来说，光可切换窗可以形成公司办公楼、其他商业楼宇或住宅楼的墙壁、立面和甚至屋顶的大部分。在各种实施方式中，控制器的分布式网络可用于控制光可切换窗。图3示出了示例性网络系统300的框图，其可操作根据一些具体实施来控制多个IGU 302。例如，每个IGU 302可以与上面参考图1描述的IGU 100相同或相似。网络系统300的一个主要功能是控制IGU 302内的ECD(或其他光学可切换设备)的光学状态。在一些实施方案中，窗302中的一个或多个窗可以是多区带窗，例如，其中每一窗包含两个或多于两个可独立控制的ECD或区带。在各种具体实施中，网络系统300可用于控制提供给IGU 302的功率信号的电特性。举例来说，网络系统300可生成且传达着色指令(在本文中也被称为“色调命令”)以控制施加到IGU 302内的ECD的电压。
在一些实施方式中，网络系统300的另一功能是从IGU 302获取状态信息(下文中“信息”与“数据”可互换使用)。举例来说，用于给定IGU的状态信息可包含IGU内的ECD的当前色调状态的识别或关于所述当前色调状态的信息。网络系统300也用于从各种传感器获取数据，无论各种传感器是集成在IGU 302上或内还是位于建筑中、上或周围的各种其他位置，所述各种传感器例如温度传感器、光电传感器(在本文中也被称为光传感器)、湿度传感器、气流传感器或占用传感器。
网络系统300可包括具有各种能力或功能的任何合适数量的分布式控制器。在一些实现方式中，分层定义各种控制器的功能和布置。例如，网络系统300包括多个分布式窗控制器(WC)304、多个网络控制器(NC)306和主控制器(MC)308。在一些具体实施中，MC 308可以与数十个或数百个NC 306通信并控制它们。在各种具体实施中，MC 308通过一个或多个有线或无线链路316(下文统称为“链路316”)向NC 306发出高级指令。指令可以包括例如用于引起由相应NC 306控制的IGU 302的光学状态的转变的着色命令。每个NC 306继而可以通过一个或多个有线或无线链路314(下文统称为“链路314”)与多个WC 304通信并控制它们。例如，每个NC 306可以控制数十或数百个WC 304。每个WC 304可以继而与一个或多个相应的IGU 302通过一个或多个有线或无线链路312(下文统称为“链接312”)通信、驱动或以其他方式控制它们。
MC 308可以发出包括着色命令、状态请求命令、数据(例如，传感器数据)请求命令或其他指令的通信。在一些实施方案中，MC 308可在某些预定义的当日时间(其可基于星期几或一年中的某一天改变)或基于对特定事件、状况或事件或状况的组合(例如，如由所获取的传感器数据、或基于由用户或由应用程序启动的请求的接收或此类传感器数据和此请求的组合确定)的检测而周期性地发出此类通信。在一些具体实施中，当MC 308确定在一组一个或多个IGU 302中引起着色状态改时，MC 308生成或选择对应于期望着色状态的着色值。在一些实施方案中，IGU 302的集合与第一协议标识符(ID)(例如，BACnet ID)相关联。接着，MC 308生成并发送通信——在此称为“主要着色命令”——包括通过第一通信协议(例如，BACnet兼容协议)在链路316上的着色值和第一协议ID。在一些具体实施中，MC 308将主要着色命令寻址到控制特定的一个或多个WC 304的特定NC 306，所述WC继而控制要转变的一组IGU 302。
NC 306接收包括着色值和第一协议ID的主要着色命令，并将第一协议ID映射到一个或多个第二协议ID。在一些具体实施中，第二协议ID中的每一者识别WC 304中的对应一者。NC 306随后通过第二通信协议通过链路314向每个识别的WC 304发送包括着色值的辅助着色命令。在一些实施方案中，接收辅助色调命令的WC 304中的每一个WC接着基于色调值从内部存储器选择电压或电流分布以将其分别连接的IGU 302驱动到与色调值一致的色调状态。接着，每个WC 304生成并通过链路312向其分别连接的IGU 302提供电压或电流信号，以施加电压或电流分布。
在一些实施方案中，各种IGU 302可有利地分组成EC窗的区带，所述区带中的每一个区带包含IGU 302的子集。在一些实施方案中，IGU 302的每一区带受一个或多个相应的NC 306和由这些NC 306控制的一个或多个相应的WC 304控制。在一些较具体的实施方案中，每一区带可受单个NC 306和由单一NC 306控制的两个或多于两个WC 304控制。换句话说，区带可表示IGU 302的逻辑分组。举例来说，每一区带可对应于建筑的具体位置或区域中的一组IGU 302，所述IGU基于其位置在一起被驱动。作为较具体实例，考虑具有以下四个面或侧面的建筑：北面、南面、东面和西面。还考虑建筑物具有十个楼层。在此教学实例中，每一区带可对应于特定楼层和四个面中的一个特定面上的电致变色窗100的集合。另外或替代地，每一区带可对应于一组IGU 302，其共享一个或多个物理特性(例如，装置参数，例如大小或年龄)。在一些其他实施方案中，IGU 302的区带可基于一个或多个非物理特性(例如，安全指定或业务层级)分组(例如，界定管理者办公室的IGU 302可分组在一个或多个区带中，而界定非管理者办公室的IGU 302可分组在一个或多个不同区带中)。
在一些此类实施方案中，每一NC 306可寻址一个或多个相应的区带中的每一个区带中的所有IGU 302。举例来说，MC 308可将主要色调命令发出到控制目标区带的NC 306。主要着色命令可以包含目标区的抽象标识(下文也称作“区ID”)。在一些此类实施方案中，区ID可以是第一协议ID，例如刚刚在以上实例中描述的协议ID。在此类情况下，NC 306接收包括着色值和区ID的主要着色命令，并将区ID映射到与区内的WC 304相关联的第二协议ID。在一些其他实施方案中，区ID可以是比第一协议ID更高级别的抽象。在此类状况下，NC306可首先将区带ID映射到一或多个第一协议ID，且随后将第一协议ID映射到第二协议ID。
用户或第三方与网络的交互
在一些实施方式中，MC 308经由一个或多个有线或无线链路318(以下称为“链路318”)耦合到一个或多个面向外的网络310(下文统称为“面向外的网络310”)。在一些这样的实现中，MC 308可以将所获取的状态信息或传感器数据传送到面向外的网络310中或可由外向网络310访问的远程计算机、移动设备、服务器、数据库中。在一些实现方式中，在这类远程设备内执行的各种应用，包括第三方应用程序或基于云的应用，可从MC 308访问数据或提供数据到MC 308。在一些实施方式中，授权用户或应用程序可以经由网络310传送请求以将各种IGU 302的色调状态修改至MC 308。在一些具体实施中，MC 308可以在发出着色命令之前首先确定是否准许请求(例如，基于功率考虑或基于用户是否具有适当的授权)。MC 308然后可以计算、确定、选择或以其他方式产生着色值和在主着色命令中发送着色值，以使在相关联IGU 302中进行着色状态转变。
例如，用户可以从计算设备提交这样的请求，例如台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或移动设备(例如，智能手机)。在一些这样的实现中，用户的计算设备可以执行能够与MC 308并且在一些情况下与在MC 308内执行的主控制器应用程序通信的客户端应用程序。在一些其他实现中，客户端应用程序可以在与MC 308相同或不同的物理设备或系统中与单独的应用程序通信，然后MC 308与主控制器应用程序通信以实现期望的色调状态修改。在一些实施方式中，主控制器应用程序或其他单独的应用程序可用于认证用户以授权用户提交的请求。在一些实施方式中，用户可以选择要着色的IGU 302，并通过经由客户端应用程序输入房间号来向MC 308通知选择。
另外或替代地，在一些实施方案中，用户的移动设备或其他计算设备可与各种WC304无线通信。例如，在用户的移动设备内执行的客户端应用程序可以将包括色调状态控制信号的无线通信发送到WC 304，以控制连接到WC 304的各个IGU 302的色调状态。例如，用户可以使用客户端应用程序来维护或修改IGU 302的色调状态，该IGU 302邻近用户占用的房间(或者将来由用户或其他人占用)。可以使用各种无线网络拓扑和协议来生成、格式化或传输这种无线通信(下面参考图6的WC 600更详细地描述)。
在一些这样的实现中，从用户的移动设备(或其他计算设备)发送到相应WC 304的控制信号可以覆盖WC 304先前从相应NC 306接收的色调值。换句话说，WC 304可以基于来自用户的计算设备的控制信号而不是基于色调值向IGU 302提供所施加的电压。例如，存储在WC 304中并由WC304执行的控制算法或规则集可以指示来自授权用户的计算设备的一个或多个控制信号优先于从NC 306接收的色调值。在一些其他情况下，例如在高需求情况下，诸如来自NC 306的色调值的控制信号可以优先于WC 304从用户的计算设备接收的任何控制信号。在一些其他实例中，控制算法或规则集可以指示仅基于授予这些用户的许可，以及在一些情况下包括一天中的时间的其他因素或IGU 302的位置，仅来自特定用户或组或用户类的色调覆盖可以优先。
在一些实施方式中，基于从授权用户的计算设备接收到控制信号，MC 308可以使用关于已知参数的组合的信息来计算、确定、选择或以其他方式生成提供典型的用户所需照明条件的色调值，而在某些情况下也有效地使用电力。在一些其他实施方式中，MC 308可以基于由经由计算设备请求色调状态改变的特定用户定义的预设偏好来确定色调值。例如，可能要求用户输入密码或以其他方式登录或获得授权以请求色调状态改变。在这种情况下，MC 308可以基于密码、安全令牌或基于特定移动设备或其他计算设备的标识符来确定用户的身份。在确定用户的身份之后，MC 308然后可以检索用户的预设偏好，并且单独使用预设偏好或者与其他参数(例如，功率考虑或来自各种传感器的信息)组合使用以生成和发送色调值以供用于着色相应的IGU 302。
墙壁设备
在一些实施方式中，网络系统300还可以包括墙壁开关、调光器或其他色调状态控制设备。墙壁开关通常是指连接到WC的机电接口。墙壁开关可以向WC传送着色命令，然后可以将着色命令传送到NC。此类设备在下文中也统称为“墙壁设备”，尽管这些设备不必限于壁挂式实施(例如，这种设备也可以位于天花板或地板上，或集成在桌面或会议桌上或其内)。例如，建筑物的一些或所有办公室、会议室或其他房间可以包括用于控制相邻IGU 302的色调状态的这种墙壁设备。例如，邻接特定房间的IGU 302可以被分组为区域。每个墙壁设备可以由最终用户(例如，相应房间的居住者)操作，以控制与房间相邻的IGU 302的色调状态或其他功能或参数。例如，在一天中的某些时间，相邻的IGU 302可以着色到暗状态以减少从外部进入房间的光能量(例如，以减少AC冷却要求)。现在假设用户希望使用房间。在各种实施方式中，用户可以操作墙壁设备以传达控制信号以使色调状态从暗状态转变为较亮色调状态。
在一些实施方式中，每个墙壁设备可以包括一个或多个开关、按钮、调光器、拨号盘或其他物理用户界面控件，使得用户能够选择特定的色调状态或者增加或减少邻接房间的IGU 302的当前着色水平。附加地或替代地，墙壁设备可以包括具有触摸屏界面的显示器，使得用户能够选择特定的色调状态(例如，通过选择虚拟按钮，从下拉菜单中选择或通过输入色调水平或着色百分比)或修改色调状态(例如，通过选择“变暗”虚拟按钮，“变亮”虚拟按钮，或通过转动虚拟转盘或滑动虚拟条)。在一些其他实施方式中，墙壁设备可以包括对接接口，使得用户能够物理地和通信地对接诸如智能电话、多媒体设备、平板计算机或其他便携式计算设备之类的便携式设备(例如，由加州库比蒂诺的苹果公司生产的IPHONE、IPOD或IPAD)。在这样的实现中，用户可以通过对便携式设备的输入来控制着色级别，然后由墙壁设备通过对接接口接收该着色级别，并且随后将其传送到MC 308、NC 306或WC 304。在这样的实现中，便携式设备可以包括用于与墙壁设备呈现的API通信的应用程序。
例如，墙壁设备可以将对色调状态改变的请求发送到MC 308。在一些实施方式中，MC 308可以首先确定是否准许该请求(例如，基于功率考虑或基于用户是否具有适当的授权/许可)。MC 308然后可以计算、确定、选择或以其他方式产生色调值和在主色调命令中发送色调值，以使在隔壁的IGU 302中进行色调状态转换在一些这样的实施方式中，每个墙壁设备可以经由一个或多个有线链路与MC 308连接(例如，通过诸如CAN或以太网兼容线之类的通信线路或使用电力线通信技术通过电力线连接)。在一些其他实施方式中，每个墙壁设备可以经由一个或多个无线链路与MC 308连接。在一些其他实施方式中，墙壁设备可以(经由一个或多个有线或无线连接)与面向外的网络310(例如，面向客户的网络)连接，然后网络310经由链路318与MC 308通信。
在一些实施方式中，MC 308可以基于先前编程或发现的将墙壁设备与IGU 302相关联的信息来识别与墙壁设备相关联的IGU 302。在一些具体实施中，存储在MC 308中并由MC 308执行的控制算法或规则集可以指示来自墙壁设备的一个或多个控制信号优先于先前由MC 308生成的着色值。在一些其他实例中，诸如在高需求时(例如，高功率需求)，存储在MC 308中并由MC 308执行的控制算法或规则集可以指示MC 308先前生成的着色值优先于从墙壁设备接收的任何控制信号。
在一些其他实施方式或实例中，基于从墙壁设备接收到色调状态改变请求或控制信号，MC 308可以使用关于已知参数的组合的信息来生成为典型的用户提供期望的照明条件的色调值，而在某些情况下也有效地使用电力。在一些其他实施方式中，MC 308可以基于由经由墙壁设备请求色调状态改变的特定用户定义的预设偏好来产生色调值。例如，可能要求用户在墙壁设备中输入密码或使用安全令牌或安全钥匙(例如，IBUTTON或其他1-Wire设备)来获得对墙壁设备的访问。在这种情况下，MC 308可以基于密码、安全令牌或安全密钥卡来确定用户的身份，检索用户的预设偏好，并且单独使用预设偏好或者与其他参数(例如，功率考虑因素或来自各种传感器的信息)结合使用预设偏好以计算、确定、选择或以其他方式生成各个IGU 302的色调值。
在一些其他实施方式中，墙壁设备可以将色调状态改变请求发送到适当的NC306，然后NC 306将该请求或基于该请求的通信传送到MC 308。例如，每个墙壁设备可以经由一个或多个有线链路与相应的NC 306连接，例如刚刚针对MC 308描述的那些或者经由无线链路(诸如下面描述的那些)。在一些其他实施方式中，墙壁设备可以向适当的NC 306发送请求，NC 306然后自身确定是否覆盖先前从MC 308接收的主要色调命令或者先前由NC306生成的主要或次要色调命令(如如下所述，NC 306在一些实施方式中可以在没有首先从MC 308接收色调命令的情况下生成色调命令)。在一些其他实施方式中，墙壁设备可以将请求或控制信号直接传送到控制相邻IGU 302的WC 304。例如，每个墙壁设备可以经由一个或多个有线链路与相应的WC 304连接，例如刚刚针对MC 308描述的那些或者经由无线链路(诸如下面参考图6的WC 600描述的那些)。
在一些特定实施方式中，NC 306或MC 308确定来自墙壁设备的控制信号是否应优先于先前由NC 306或MC 308产生的色调值。如上所述，在一些实施方式中，墙壁设备可以直接与NC 306通信。然而，在一些其他实施方式中，墙壁设备可以将请求直接传送到MC 308或直接传送到WC 304，然后WC 304将请求传送到NC 306。在其他实施方式中，墙壁设备可以将请求传送到面向客户的网络(诸如由建筑物的所有者或操作者管理的网络)，然后将请求(或基于其的请求)直接或间接通过MC 308传递给NC 306。在一些实施方式中，存储在NC306或MC 308中并由其执行的控制算法或规则集可以指示来自墙壁设备的一个或多个控制信号优先于先前由NC 306或MC 308产生的色调值。。在一些其他情况下，例如在高需求时(例如，高功率需求)，存储在NC 306或MC 308中并由NC 306或MC 308执行的控制算法或规则集可以指示NC 306或MC 308先前生成的色调值优先于从墙壁设备接收的任何控制信号。
如上面参考MC 308所描述的，在一些其他实施方式中，基于从墙壁设备接收到色调状态改变请求或控制信号，NC 306可以使用关于已知参数的组合的信息来生成为典型的用户提供期望的照明条件的色调值，而在某些情况下也有效地使用电力。在一些其他实施方式中，NC 306或MC 308可以基于由经由墙壁设备请求色调状态改变的特定用户定义的预设偏好来产生色调值。如上面参考MC 308所述，可能要求用户在墙壁设备中输入密码或使用安全令牌或安全钥匙(例如，IBUTTON或其他1-Wire设备)来获得对墙壁设备的访问。在这种情况下，NC 306可以与MC 308通信以确定用户的身份，或者MC 308可以基于密码、安全令牌或安全密钥卡来单独确定用户的身份，检索用户的预设偏好，并且单独使用预设偏好或者与其他参数(例如，功率考虑因素或来自各种传感器的信息)结合使用预设偏好以计算、确定、选择或以其他方式生成各个IGU 302的色调值。
在一些实施方式中，MC 308耦合到外部数据库(或“数据存储”或“数据仓库”)320。在一些实施方式中，数据库320可以是经由有线硬件链路322与MC 308耦合的本地数据库。在一些其他实现中，数据库320可以是远程数据库或基于云的数据库，其可由MC 308经由内部专用网络或在面向外的网络310上访问。在一些实施方式中，其他计算设备、系统或服务器也可以访问以读取存储在数据库320中的数据，例如，通过面向外的网络310。另外，在一些实施方式中，一个或多个控制应用程序或第三方应用程序还可以访问以经由面向外的网络310读取存储在数据库中的数据。在一些情况下，MC 308在数据库320中存储包括由MC308发布的对应色调值的所有色调命令的记录。MC 308还可以收集状态和传感器数据并将其存储在数据库320中。在这种情况下，WC 304可以从IGU 302收集传感器数据和状态数据，并通过链路314将传感器数据和状态数据传送到相应的NC 306，以通过链路316与MC 308通信。附加地或替代地，NC 306或MC 308本身也可以连接到各种传感器，例如建筑物内的光、温度或占地传感器，以及位于建筑物上、周围或其他外部的光或温度传感器(例如，在建筑物的屋顶上)。在一些实施方式中，NC 306或WC 304还可以将状态或传感器数据直接发送到数据库320以进行存储。
与其他系统或服务集成
在一些实施方式中，网络系统300还可以被设计为与现代加热、通风和空调(HVAC)系统，内部照明系统，安全系统或电力系统一起用作整体建筑物或建筑物园的集成的和高效的能量控制系统。网络系统300的一些实施方式适合于与建筑物管理系统(BMS)324集成。BMS宽泛地是基于计算机的控制系统，可以安装在建筑物中，以监控和控制建筑物的机械和电气设备，如HVAC系统(包括熔炉或其他加热器、空调、鼓风机和通风口)、照明系统、电源系统、电梯、消防系统和安全系统。BMS可以包括硬件和相关联的固件和软件，用于根据由居住者或建筑物管理者或其他管理员设置的偏好来维护建筑物中的状况。所述软件可以基于例如互联网协议或开放标准。BMS通常可以在大型建筑物中使用，其中其功能是控制所述建筑物内的环境。例如，BMS可以控制建筑物内的照明、温度、二氧化碳水平和湿度。为了控制建筑环境，BMS可以根据规则或响应于条件打开和关闭各种机械和电气设备。举例来说，这些规则和条件可以由建筑物管理者或管理员选择或指定。BMS的一个功能可以是为建筑物的居住者保持舒适的环境，同时最小化加热和冷却能量损失和成本。在一些实施方式中，BMS不仅可以被配置为监测和控制，还可以被配置为优化各种系统之间的协同作用，例如，以节省能量和降低建筑物操作成本。
附加地或另选地，网络系统300的一些具体实施适合于集成智能恒温器服务、报警服务(例如，火灾探测)、安全服务或其他设备自动化服务。家庭自动化服务的示例是由加利福尼亚州帕洛阿尔托的Nest Labs制造的(/>是加利福尼亚州山景城谷歌公司的注册商标)。如这里所使用的，在一些实施方式中对BMS的提及也可以包含或替换为这样的其他自动化服务。
在一些实施方式中，MC 308和单独的自动化服务(例如，BMS 324)可以经由应用程序编程接口(API)进行通信。例如，API可以与MC 308内的主控制器应用程序(或平台)一起执行，或者与BMS 324内的建筑物管理应用程序(或平台)一起执行。MC 308和BMS 324可以通过一个或多个有线链路326或经由面向外的网络310进行通信。在一些情况下，BMS 324可以将用于控制IGU 302的指令传送到MC 308，MC 308然后生成主要色调命令并将其发送到适当的NC 306。在一些实施方式中，NC 306或WC 304还可以直接与BMS 324通信(无论是通过有线/硬件链路还是无线地通过无线数据链路)。在一些实施方式中，BMS 324还可以接收由MC 308、NC 306和WC 304中的一个或多个收集的数据，诸如传感器数据、状态数据和相关联的时间戳数据。例如，MC 308可以通过网络310发布这样的数据。在将这样的数据存储在数据库320的一些其他实施方式中，BMS 324可以访问一些或全部存储在数据库320中的数据
示例性主控制器
图4示出了根据一些具体实施的示例性主控制器(MC)400的框图。例如，图4的MC400可用于执行上面参考图3的网络系统300描述的MC 308。如本文所用，对“MC 400”的表述也涵盖MC 308，并且反之亦然；换句话讲，两个表述可以互换使用。MC 400可以在一个或多个计算机、计算设备或计算机系统中实现或者实现为一个或多个计算机、计算设备或计算机系统(适当时本文可互换使用，除非另外指出)。另外，对“MC 400”的提及统称为用于实现所描述的功能、操作、过程或能力的硬件、固件和软件的任何合适组合。例如，MC 400可以指执行主控制器应用程序(这里也称为“程序”或“任务”)的计算机。
如图4所示，MC 400通常包括一个或多个处理器402(以下也统称为“处理器402”)。处理器402可以是或可以包括中央处理单元(CPU)，诸如单核或多核处理器。在一些实施方式中，处理器402可以另外包括数字信号处理器(DSP)或网络处理器。在一些实施方式中，处理器402还可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)。处理器402与主存储器404、辅助存储器406、内向网络接口408和外向网络接口410联接。主存储器404可以包括一个或多个高速存储器设备，诸如包括动态RAM(DRAM)设备的一个或多个随机存取存储器(RAM)设备。这种DRAM设备可以包括例如同步DRAM(SDRAM)设备和双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)设备(包括DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM和DDR4 SDRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容器以及其他合适的存储设备。
辅助存储器406可以包括一个或多个硬盘驱动器(HDD)或一个或多个固态驱动器(SSD)。在一些实施方式中，存储器406可以存储处理器可执行代码(或“编程指令”)，用于执行多任务操作系统，例如，基于内核的操作系统。在一些其他实现中，操作系统可以是基于类似/>或Unix的操作系统、基于Microsoft />的操作系统或其他合适的操作系统。存储器406还可以存储可由处理器402执行的代码，以执行上述主控制器应用程序，以及用于执行其他应用或程序的代码。存储器406还可以存储从网络控制器、窗口控制器和各种传感器收集的状态信息、传感器数据或其他数据。
在一些具体实施中，MC 400是“无头”系统；即，不包括显示监测器或其他用户输入设备的计算机。在一些这样的实现中，管理员或其他授权用户可以通过网络(例如，网络310)从远程计算机或移动计算设备登录或以其他方式访问MC 400，以访问和检索存储在MC400中的信息，在MC 400中写入或以其他方式存储数据，以及控制MC 400执行或使用的各种功能、操作、过程或参数。在一些其他实施方式中，MC 400还可以包括显示监测器和直接用户输入设备(例如，鼠标、键盘和触摸屏中的一个或多个)。
在各种实施方式中，面向内的网络接口408使MC 400能够与各种分布式控制器通信，并且在一些实施方式中，还能够与各种传感器通信。面向内的网络接口408可以共同地指一个或多个有线网络接口或一个或多个无线网络接口(包括一个或多个无线电收发器)。在图3的网络系统300的上下文中，MC 400可以实现MC 308，并且面向内的网络接口408可以实现通过链路316与下游NC 306的通信。
面向外的网络接口410使MC 400能够通过一个或多个网络与各种计算机、移动设备、服务器、数据库或基于云的数据库系统通信。面向外的网络接口410还可以共同地指一个或多个有线网络接口或一个或多个无线网络接口(包括一个或多个无线电收发器)。在图3的网络系统300的上下文中，面向外的网络接口410可以能够通过链路318与经由面向外的网络310可访问的各种计算机、移动设备、服务器、数据库或基于云的数据库系统通信。如上所述，在一些具体实施中，在此类远程设备内执行的各种应用程序，包括第三方应用程序或基于云的应用程序，可以从MC 400访问数据或将数据提供给MC 400或经由MC 400提供给数据库320。在一些实施方式中，MC 400包括用于促进MC 400与各种第三方应用之间的通信的一个或多个API。MC 400可以实现的API的一些示例性具体实施描述于2015年12月8日提交并且名称为“MULTIPLE INTERACTING SYSTEMS AT ASITE”的PCT专利申请号PCT/US15/64555(代理人案卷号VIEWP073WO)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。例如，此类第三方应用程序可以包括各种监测服务，包括：恒温器服务、报警服务(例如，火灾检测)、安全服务或其他设备自动化服务。监测服务和系统的附加示例可见于2015年3月5日提交并且名称为“MONITORING SITES CONTAINING SWITCHABLE OPTICAL DEVICESAND CONTROLLERS”的PCT专利申请号PCT/US2015/019031(代理人案卷号VIEWP061WO)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
在一些实施方式中，面向内的网络接口408和面向外的网络接口410中的一个或两个可以包括BACnet兼容接口。BACnet是一种通信协议，通常用于楼宇自动化和控制网络，由ASHRAE/ANSI 135和ISO 16484-5标准定义。BACnet协议广泛地为计算机化的楼宇自动化系统和设备提供交换信息的机制，而不管它们执行的特定服务。例如，传统上BACnet用于实现加热、通风和空调控制(HVAC)系统，照明控制系统，访问或安全控制系统，火灾探测系统及其相关设备之间的通信。在一些其他实现中，面向内的网络接口408和面向外的网络接口410中的一个或两者可以包括oBIX(开放式建筑信息交换)兼容接口或另一个基于RESTfulWeb服务的接口。因此，虽然以下描述有时集中于BACnet实施方式，但在其他实施方式中，可以使用与oBIX或其他RESTful Web服务兼容的其他协议。
BACnet协议通常基于服务器-客户端架构。在一些实施方式中，当从面向外的网络310观察时，MC 400用作BACnet服务器。例如，MC 400可以通过网络310通过面向外部的网络接口410向各种授权计算机、移动设备、服务器或数据库或在这些设备上执行的各种授权应用程序发布各种信息。当从网络系统300的其余部分观看时，MC 400可以用作客户端。在一些这样的实施方式中，NC 306用作BACnet服务器，其收集和存储从WC 304获取的状态数据、传感器数据或其他数据，并且发布该获取的数据，使得MC 400可以访问该数据。
MC 400可以使用BACnet标准数据类型作为客户端与每个NC 306通信。这种BACnet数据类型可以包括模拟值(AV)。在一些此类具体实施中，每个NC 306存储AV阵列。AV阵列可以通过BACnet ID组织。例如，每个BACnet ID可以与至少两个AV相关联；AV中的第一AV可以与MC 400设定的着色值相关联，并且AV中的第二AV可以与来自相应WC 304的(或所接收的)状态指示值相关联。在一些实施方式中，每个BACnet ID可以与一个或多个WC 304相关联。例如，每个WC 304可以通过第二协议ID识别，例如控制器区域网络(CAN)车辆总线标准ID(以下称为“CAN ID”)。在这样的实现中，每个BACnet ID可以与NC 306中的一个或多个CANID相关联。
在一些实施方式中，当MC 400确定对一个或多个IGU 302着色时，MC 400将特定色调值写入NC 306中与控制目标IGU 302的一个或多个相应WC 304相关联的AV。在一些更具体的实现中，MC 400生成主要色调命令，其包括与控制目标IGU 302的WC 304相关联的BACnet ID。主要色调命令还可以包括目标IGU 302的色调值。MC 400可以使用NC 306的网络地址将主要色调命令的传输引导通过面向内的接口408和特定NC 306。例如，NC 306的网络地址可以包括互联网协议(IP)地址(例如，IPv4或IPv6地址)或媒体访问控制(MAC)地址(例如，当通过以太网链路316通信时)。
MC400可以基于参数的组合来计算、确定、选择或以其他方式生成一个或多个IGU302的色调值。例如，参数的组合可以包括时间或日历信息，例如一天中的时间、一年中的一天或一个季节的时间。附加地或替代地，参数的组合可以包括太阳历日历信息，例如，太阳相对于IGU 302的方向。在一些情况下，太阳的方向相对于IGU 302可以由MC 400基于时间和日历信息以及关于地球上建筑物的地理位置和IGU面向的方向的已知信息来确定(例如，在东北向下坐标系中)。参数的组合还可以包括外部温度(建筑物外部)，内部温度(在邻近目标IGU 302的房间内)，或IGU 302的内部容积内的温度。参数的组合还可以包括关于天气的信息(例如，是晴天、有太阳、阴天、有云、下雨还是下雪)。诸如一天中的时间、一年中的一天或太阳的方向的参数可以被编程到MC 308中并由MC 308跟踪。诸如外部温度、内部温度或IGU温度的参数可以从集成在IGU 302上或内部的建筑物中或其周围的传感器获得。关于天气的一些信息也可以从这些传感器获得。附加地或替代地，诸如一天中的时间、一年中的时间、太阳的方向或天气之类的参数可以通过网络310由包括第三方应用的各种应用提供的信息来提供或确定。用于生成着色值的算法、例程、模块或其他装置的附加示例描述于2013年2月21日提交并且名称为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的美国专利申请号13/722,969(代理人案卷号VIEWP049)以及2015年5月7日提交并且名称为“CONTROLMETHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的PCT专利申请号PCT/2015/029675(代理人案卷号VIEWP049X1WO)，这两个申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
通常，每个IGU 302内的每个ECD能够响应于施加在EC堆叠上的合适驱动电压而着色到由EC堆叠的材料特性限定的连续色调光谱内的几乎任何色调状态。然而，在一些实施方案中，MC 400经编程以从有限数目的离散色调值中选择色调值。例如，色调值可以指定为整数值。在一些这样的实现中，可用的离散色调值的数量可以是4、8、16、32、64、128或256或更多。例如，2位二进制数可用于指定四个可能的整数色调值中的任何一个，3位二进制数可用于指定八个可能的整数色调值中的任何一个，4位二进制数可以用于指定十六个可能的整数色调值中的任何一个，5位二进制数可用于指定三十二个可能的整数色调值中的任何一个，依此类推。每个色调值可以与目标色调级别相关联(例如，表示为最大色调、最大安全色调或最大期望色或可用色调的百分比)。出于说明的目的，考虑一个示例，其中MC 400从四个可用的色调值中选择：0、5、10和15(使用4位或更高的二进制数)。色调值0、5、10和15可分别与60％、40％、20％和4％，或60％、30％、10％和1％的目标色调水平，或另一个期望的有利的或适当的目标色调水平相关联。
示例性网络控制器
图5示出了根据一些具体实施的示例性网络控制器(NC)500的框图。例如，图5的NC500可用于执行上面参考图3的网络系统300描述的NC306。如本文所用，对“NC 500”的表述也涵盖NC 306，并且反之亦然；换句话讲，两个表述可以互换使用。MC 500可以在一个或多个网络组件、网络设备、计算机、计算设备或计算机系统中实现或者实现为一个或多个网络组件、网络设备、计算机、计算设备或计算机系统(适当时本文可互换使用，除非另外指出)。另外，对“NC 500”的表述统称为用于实现所描述的功能、操作、过程或能力的硬件、固件和软件的任何合适组合。例如，MC 500可以指执行网络控制器应用程序(这里也称为“程序”或“任务”)的计算机。
如图5所示，NC 500通常包括一个或多个处理器502(下文统称为“处理器502”)。在一些实施方案中，处理器502可实施为微控制器或实施为一个或一个以上逻辑装置，所述逻辑装置包括一个或一个以上专用集成电路(ASIC)或可编程逻辑装置(PLD)，例如现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。如果在PLD中执行，则可以将处理器编程为PLD作为知识产权(IP)块或者作为嵌入式处理器核心永久地形成在PLD中。在一些其他实现中，处理器502可以是或可以包括中央处理单元(CPU)，诸如单核或多核处理器。处理器502与主存储器504、辅助存储器506、下游网络接口508和上游网络接口510耦合。在一些实施方式中，主存储器504可以与处理器502集成，例如，作为芯片上系统(SOC)封装，或者在PLD本身内的嵌入式存储器中。在一些其他实施方案中，NC 500可替代地或另外地可包括一个或一个以上高速存储器装置，例如，一个或一个以上RAM装置。
辅助存储器506可以包括存储一个或多个查找表或值阵列的一个或多个固态驱动器(SSD)。在一些实施方式中，辅助存储器506可以存储查找表，该查找表将从MC 400接收的第一协议ID(例如，BACnet ID)映射到第二协议ID(例如，CAN ID)，每个协议ID标识WC 304中的相应一个，反之亦然。在一些实施方式中，辅助存储器506可以附加地或替代地存储一个或多个阵列或表。在一些实施方式中，这样的阵列或表可以存储为逗号分隔值(CSV)文件或者通过另一个表格结构文件格式存储。例如，文件的每一行可以由对应于具有WC 304的交易的时间戳来标识。每一行可包括由WC 304控制的IGU 302的着色值(C)(例如，如由MC400在主着色命令中设定的)；由WC 304控制的IGU 302的状态参数(S)；设定点电压(例如，有效施加电压VEff)；在IGU 302内的ECD上测量、检测或以其他方式确定的实际电压水平VAct；通过IGU 302内的ECD测量、检测或以其他方式确定的实际电流水平IAct；以及各种传感器数据。在一些实施方式中，CSV文件的每一行可以包括由NC 500控制的每个和所有WC 304的状态信息。在一些这样的实现中，每行还包括CAN ID或与相应WC 304中的每一个相关联的其他ID。
在NC 500在执行网络控制器应用程序的计算机中实现的一些实现中，辅助存储器506还可以存储用于实现多任务操作系统例如基于内核的操作系统的处理器可执行代码(或“编程指令”)。在一些其他实现中，操作系统可以是基于类似/>或Unix的操作系统、基于Microsoft />的操作系统或其他合适的操作系统。存储器506还可以存储可由处理器502执行的代码，以执行上述网络控制器应用程序，以及用于执行其他应用或程序的代码。
在各种实施方式中，下游网络接口508使NC 500能够与分布式WC 304通信，并且在一些实施方式中，还使得能够与各种传感器通信。在图3的网络系统300的上下文中，NC 500可以执行NC 306，并且下游网络接口508可以实现通过链路314与WC 304的通信。下游网络接口508可以共同地指代一个或多个有线网络接口或一个或多个无线网络接口(包括一个或多个无线电收发器)。在一些实施方式中，下游接口508可以包括CANbus接口，其使得NC500能够将命令、请求或其他指令分发到各种WC 304，并且根据CANBus协议(例如，通过CANopen通信协议)从CAN 304接收包括状态信息的响应。在一些实施方式中，单个CANbus接口可以实现NC 500与数十、数百或数千个WC 304之间的通信。附加地或替代地，下游接口508可以包括一个或多个通用串行总线(USB)接口(或“端口”)。在一些这样的实现中，为了实现通过CANbus通信协议的通信，可以使用USB到CAN适配器将下游接口508的USB端口与CANbus兼容的电缆耦合。在一些这样的实现中，为了使NC 500能够控制甚至更多的WC 304，可以将USB集线器(例如，具有2、3、4、5、10或更多个集线器端口)插入到下游接口508的USB端口中。然后可以将USB至CAN适配器插入USB集线器的每个集线器端口。
上游网络接口510使NC 500能够与MC 400通信，并且在一些实施方式中，还能够与各种其他计算机、服务器或数据库(包括数据库320)通信。上游网络接口510还可以共同地指代一个或多个有线网络接口或一个或多个无线网络接口(包括一个或多个无线电收发器)。在图3的网络系统300的上下文中，上游网络接口510可以实现通过链路318与MC 308的通信。在一些实施方式中，上游网络接口510还可以被耦合以通过面向外的网络310与包括第三方应用程序和基于云的应用程序的应用程序通信。例如，在NC 500被实现为作为计算机内的任务执行的网络控制器应用程序的实现中，网络控制器应用程序可以经由操作系统和上游网络接口510直接与面向外的网络310通信。在一些其他实施方式中，NC 500可以实现为在MC 308上运行的任务并且经由CANbus接口管理CANbus设备。在这样的实现中，作为到MC的TCP/IP或UDP/IP通信的补充或替代，通信可以通过UNIX域套接字(UDS)或其他通信方法，例如共享存储器或其他非IP通信方法。
在一些实施方式中，上游接口510可以包括BACnet兼容接口、oBIX兼容接口或另一个基于RESTful Web服务的接口。如上面参考图4所述，在一些具体实施中，NC 500用作BACnet服务器，其收集和存储从WC 304获取的状态数据、传感器数据或其他数据，并且发布该获取的数据，使得MC 400可以访问该数据。在一些实施方式中，NC 500还可以直接通过网络310发布该获取的数据；也就是说，没有先将数据传递给MC 400。NC 500在某些方面也起到类似于路由器的作用。例如，NC 500可以用作CANBus网关的BACnet，接收根据BACnet协议从MC 400发送的通信，将命令或消息从BACnet协议转换为CANBus协议(例如，CANopen通信协议)，根据CANBus协议将命令或其他指令分发给各种WC 304。
BACnet基于用户数据报协议(UDP)构建。在一些其他实现中，基于非广播的通信协议可以用于MC 400和NC 500之间的通信。例如，传输控制协议(TCP)可以用作传输层而不是UDP。在一些这样的实现中，MC 400可以通过兼容oBIX的通信协议与NC 500通信。在一些其他实现中，MC 400可以经由与WebSocket兼容的通信协议与NC 500通信。这样的TCP协议还可以允许NC 500彼此直接通信。
在各种实施方式中，NC 500可以被配置为执行一个或多个上游协议与一个或多个下游协议之间的协议转换(或“转变”)。如上所述，NC 500可以执行从BACnet到CANopen的转换，反之亦然。作为另一个例子，NC 500可以通过oBIX协议从MC 400接收上游通信，并将通信转换成CANopen或其他CAN兼容协议，以便传输到下游WC 304，反之亦然。在一些无线实施方式中，NC 500或MC 400也可以转换各种无线协议，例如包括基于IEEE 802.11标准(例如，WiFi)的协议，基于IEEE 802.15.4标准的协议(例如，ZigBee、6LoWPAN、ISA100.11a、WirelessHART或MiWi)，基于蓝牙标准的协议(包括经典蓝牙、蓝牙高速和蓝牙低能耗协议以及包括蓝牙v4.0、v4.1和v4.2版本)，或基于EnOcean标准(ISO/IEC 14543-3-10)的协议。例如，NC 500可以经由oBIX协议从MC 400接收上游通信，并且将通信转换为WiFi或6LowPAN以便传输到下游WC 304，反之亦然。作为另一示例，NC 500可以经由WiFi或6LowPAN从MC400接收上游通信，并且将通信转换为CANopen以便传输到下游WC 304，反之亦然。在一些其他示例中，MC 400而不是NC 500处理这种转换以便传输到下游WC 304。
如上面参考图4所述，当MC 400确定对一个或多个IGU 302着色时，MC 400可以将特定着色值写入NC 500中与控制目标IGU 302的一个或多个相应WC 304相关联的AV。在一些实施方式中，为此，MC 400生成主色调命令通信，其包括与控制目标IGU 302的WC 304相关联的BACnet ID。主要色调命令还可以包括目标IGU 302的色调值。MC 400可以使用网络地址(例如，IP地址或MAC地址)将主要色调命令的传输指引到NC 500。响应于通过上游接口510从MC 400接收这样的主要色调命令，NC 500可以解包通信，将主要色调命令中的BACnetID(或其他第一协议ID)映射到一个或多个CAN ID(或者其他第二协议ID)，并将来自主要色调命令的色调值写入与每个CAN ID相关联的各个AV中的第一个。
在一些实施方式中，NC 500然后为由CAN ID识别的每个WC 304生成辅助色调命令。每个辅助色调命令可以通过相应的CAN ID寻址到WC 304中的相应一个。每个辅助色调命令还可以包括从主色调命令提取的色调值。NC 500经由第二通信协议(例如，经由CANOpen协议)通过下游接口508将辅助色调命令发送到目标WC 304。在一些实施方式中，当WC 304接收到这样的辅助色调命令时，WC 304将状态值发送回NC 500，指示WC 304的状态。例如，色调状态值可以表示“着色状态”或“转换状态”，其指示WC正在着色目标IGU 302的过程中，“活动”或“完成”状态指示目标IGU 302在目标色调状态或转换已完成，或“错误状态”指示错误。在状态值已经存储在NC 500中之后，NC 500可以发布状态信息或以其他方式使状态信息可由MC 400或各种其他授权的计算机或应用程序访问。在一些其他实现中，MC400可以基于智能、调度策略或用户覆盖来从NC 500请求特定WC 304的状态信息。例如，智能可以在MC 400内或在BMS内。调度策略可以存储在MC 400中，网络系统300内的另一个存储位置中，或者存储在基于云的系统内。
集成主控制器和网络控制器
如上所述，在一些实施方式中，MC 400和NC 500可以分别实现为主控制器应用程序和网络控制器应用程序，在相应的物理计算机或其他硬件设备内执行。在一些替代实施方式中，主控制器应用程序和网络控制器应用程序中的每一个可以在相同的物理硬件内实现。例如，主控制器应用程序和网络控制器应用程序中的每一个可以实现为在单个计算机设备内执行的单独任务，该单个计算机设备包括多任务操作系统，例如基于内核的操作系统或其他合适的操作系统。
在一些这样的集成实现中，主控制器应用程序和网络控制器应用程序可以通过应用程序编程接口(API)进行通信。在一些特定实现中，主控制器和网络控制器应用程序可以通过环回接口进行通信。作为参考，环回接口是通过操作系统实现的虚拟网络接口，其实现在同一设备内执行的应用之间的通信。环回接口通常由IP地址标识(通常在IPv4中的127.0.0.0/8地址块中，或在IPv6中的0：0：0：0：0：0：0：1地址(也表示为::1))。例如，主控制器应用程序和网络控制器应用程序可以各自被编程为将彼此为目标的通信发送到环回接口的IP地址。以这种方式，当主控制器应用程序向网络控制器应用程序发送通信时，或反之亦然，通信不需要离开计算机。
在分别将MC 400和NC 500实现为主控制器和网络控制器应用的实现中，通常没有限制适用于两个应用之间的通信的可用协议的限制。无论主控制器应用程序和网络控制器应用程序是作为相同或不同物理计算机内的任务执行，这通常都成立。例如，不需要使用广播通信协议，例如BACnet，其限制了由交换机或路由器边界定义的与一个网段的通信。例如，oBIX通信协议可以在一些实施方式中用于MC 400和NC 500之间的通信。
在网络系统300的上下文中，每个NC 500可以被实现为作为相应物理计算机内的任务执行的网络控制器应用程序的实例。在一些实施方式中，执行网络控制器应用程序的实例的计算机中的至少一个还执行主控制器应用程序的实例以实现MC 400。例如，虽然在任何给定时间只有主控制器应用程序的一个实例可以在网络系统300中主动执行，但是执行网络控制器应用程序实例的两个或更多个计算机可以安装主控制器应用程序的实例。以这种方式，添加冗余使得当前执行主控制器应用程序的计算机不再是整个系统300的单点故障。例如，如果执行主控制器应用程序的计算机失败或者主控制器应用程序的特定实例另外停止运行，则安装了主网络应用程序实例的另一台计算机可以开始执行主控制器应用程序以接管另一个失败的实例。在一些其他应用程序中，主控制器应用程序的多于一个实例可以同时执行。例如，主控制器应用程序的功能、过程或操作可以分发到主控制器应用程序的两个(或更多个)实例。
示例性窗控制器
图6示出了根据一些具体实施的示例性窗控制器(WC)600的电路示意图。例如，图6的NC 600可用于执行上面参考图3的网络系统300描述的WC 304中的每个WC。如本文所用，对“WC 600”的表述还涵盖WC 304，并且反之亦然；换句话讲，两个表述可以互换使用。如上所述，WC 600通常可操作且适于驱动一个或多个联接的光学可切换设备(诸如上文参考图1描述的ECD 110)中的光学状态转变或维持其光学状态。在一些具体实施中，与WC 600联接的一个或多个ECD被配置在相应IGU 602(诸如上文参考图1描述的IGU 100)内。WC 600还可操作以与联接的IGU 602通信，例如，以从IGU 602读取数据或向IGU 602传送数据。
WC 600广义地包括处理单元604。WC 600还广义地包括电源电路606、驱动电路608和反馈电路610(其中每一者用粗虚线和灰色阴影描绘)。在例示的具体实施中，WC 600附加包括通信电路612。驱动电路608、电源电路606、反馈电路610和通信电路612中的每一者可以包括多个单独的电路部件，包括集成电路(IC)。下文更详细描述的各种部件中的每一者可以描述为前述电路606、608、610和612中的相应一者的“一部分”。然而，将部件分组到电路606、608、610和612中的相应电路中仅是名义上的，并且是为了便于促进所描述的具体实施的公开。因此，各种所描述的部件的功能、能力和限制并不旨在由相应分组来定义；相反，每个单独部件的功能、能力和限制仅由这些部件本身的功能、能力和限制限定，并且由这些部件与它们电连接或联接到的其他部件的集成限定。
WC 600包括用于联接到上游电缆组616的第一上游接口(或接口组)614。例如，上游电缆组616可执行上文参考图3的网络系统300描述的链路314。在一些具体实施中，上游电缆组616包括至少四条线：两条配电线和两条通信线。在一些五线具体实施中，上游电缆组616附加包括系统接地线，诸如建筑物接地或大地接地(出于实际目的，可测量建筑物中的所有其他电压的绝对接地)。上游接口614可以包括对应数量的引脚(未示出)——一个引脚将上游电缆组616中的每条线联接到WC 600中。例如，引脚中的第一引脚可以将来自上游电缆组616的配电线中的第一配电线联接到WC 600内的第一电源线622。引脚中的第二引脚可以将配电线中的第二配电线(例如，电源回路)从上游电缆组616联接到WC 600内的第二电源线624。引脚中的第三引脚可以将来自上游电缆组616的通信线中的第一通信线联接到WC 600内的第一通信线626。引脚中的第四引脚可以将来自上游电缆组616的通信线中的第二通信线联接到WC 600内的第二通信线628。在包括系统接地线的具体实施中，引脚中的第五引脚可以将来自上游电缆组616的系统接地线联接到WC 600内的系统接地线630。
上游电缆组616中的两条配电线可以被实现为两条单独的电缆或者被配置在一起作为例如双绞线电缆。第一电源线622承载第一供电电压VSup1，并且第二电源线624是电源回路。在一些具体实施中，第一供电电压VSup1是具有在大约5伏特(V)到42V的范围内的值并且在一个示例性应用中具有24V的值的DC电压(尽管更高的电压可能是期望的并且在其他具体实施中是可能的)。在一些其他具体实施中，第一供电电压VSup1可以是脉冲电压功率信号。如上所述，电源线624中的第二电源线可以是电源回路，也称为信号接地(或“公共接地”)。换句话讲，电源线中的第二电源线上的电压VSup2可以是参考电压，例如地电位。在此类具体实施中，感兴趣的电压是第一供电电压VSup1与第二供电电压VSup2之间的电压差值，这与相对于系统接地的单独的电压VSup1和VSup2的实际值相反。例如，VSup1和VSup2之间的差值可以在大约5V到42V的范围内，并且在一个示例性应用中是24V。在包括系统接地线的具体实施中，系统接地线可以被实现为单个电缆或配置有上文描述为3线电缆的两条配电线。
上游电缆组616中的两条通信线还可以被实现为两条单独的电缆或者被配置在一起作为双绞线电缆。在一些其他具体实施中，两条通信线可以与刚才描述为4线电缆的两条配电线捆绑，或与两条配电线和系统接地线捆绑为5线电缆。如上所述，上游接口614内的引脚或其他互连将上游电缆组616中的第一通信线和第二通信线分别与WC 600中的第一通信线626和第二通信线628电连接。第一通信线626和第二通信线628，在本文中也统称为通信总线632，可以分别承载第一数据信号Data1和第二数据信号Data2。
在贯穿光学转变循环的不同时间或阶段或在其他时间，数据信号Data1和Data2可以将信息从上游网络控制器(诸如NC 306或NC 400)传送到WC 600或将信息从WC 600传送到网络控制器。作为下游通信的示例，数据信号Data1和Data2可以包括从网络控制器发送到WC 600的着色命令或其他指令(例如，诸如上文所述的辅助着色命令)。作为上行通信的示例，数据信号Data1和Data2可以包括要发送到网络控制器的状态信息(诸如当前着色状态)或传感器数据。在一些具体实施中，信号Data1和Data2是互补信号，例如形成差分信号对(在本文中也统称为差分信号)。
在一些具体实施中，根据控制器局域网(CAN)车辆总线标准来设计、部署和以其他方式配置通信总线632。就开放系统互连(OSI)模型而言，可以根据ISO 11898-2CAN标准来实现物理(PHY)层，并且可以根据ISO 11898-1CAN标准来实现数据链路层。在一些此类具体实施中，第一数据信号Data1可指代高CAN信号(如其通常在CAN协议中所指代的“CANH信号”)，而第二数据信号Data2可指代低CAN信号(“CANL信号”)。在一些具体实施中，WC 600根据CANopen通信协议通过通信总线632(以及上游电缆组616中联接的通信线)与上游网络控制器通信。在OSI模型方面，CANopen通信协议实现网络层和网络层之上的其他层(例如，传输层、会话层、表示层和应用层)。根据CAN协议，正是CANH与CANL信号值之间的差值确定由差分对传送的位的值。
在一些具体实施中，上游电缆组616直接与上游网络控制器连接。在一些其他具体实施中，上游电缆组616包括连接到包含对应的配电线和通信线的干线(例如，从干线分接出)的一组支线。在一些此类后一具体实施中，多个WC 600中的每个WC可以经由对应的一组支线连接到相同的干线。在一些此类具体实施中，联接到相同的干线的多个WC 600中的每个WC可以经由干线内的通信线与相同的网络控制器通信。在一些具体实施中，向WC 600供电的配电线也可以联接到相同的网络控制器以向该网络控制器供电。在一些其他具体实施中，不同的一组配电线可以向网络控制器供电。在任一种情况下，向WC 600供电的配电线可终止于电力控制面板或其他电力插入点处。
WC 600还包括用于联接到下游电缆组620的第二下游接口(或接口组)618。例如，下游电缆组620可执行上文参考图3的网络系统300描述的链路312。在一些具体实施中，下游电缆组620还包括至少四条线：两条配电线和两条通信线。下游接口618还可以包括对应数量的引脚(未示出)--一个引脚将下游电缆组620中的每条线联接到WC 600中。例如，引脚中的第一引脚可以将来自下游电缆组620的配电线633中的第一配电线联接到WC 600内的第一电力驱动线634。引脚中的第二引脚可以将来自下游电缆组620的配电线635中的第二配电线联接到WC 600内的第二电力驱动线636。引脚中的第三引脚可以将来自下游电缆组620的通信线637中的第一通信线联接到WC 600内的第一通信线638。引脚中的第四引脚可以将来自下游电缆组620的通信线639中的第二通信线联接到WC 600内的第二通信线640。在包括第五线的具体实施中，引脚中的第五引脚可以将来自下游电缆组620的第五线641联接到WC 600内的第五线642。
下游电缆组620中的两条配电线633和635可以被实现为两条单独的电缆或者被配置在一起作为例如双绞线电缆。在一些具体实施中，第一配电线633承载第一施加电压VApp1，并且第二配电线635承载第二施加电压VApp2。在一些具体实施中，出于所有意图和目的，第一施加电压VApp1和第二施加电压VApp2是DC电压信号。在一些其他具体实施中，第一施加电压VApp1和第二施加电压VApp2可以是脉冲电压信号(例如，脉冲宽度调制(PWM)信号)。在一些具体实施中，第一施加电压VApp1可具有在大约0V到10V的范围内的值，并且在一些特定应用中，具有在大约0V到5V的范围内的值。在一些具体实施中，第二施加电压VApp2可具有在大约0V到-10V的范围内的值，并且在一些特定应用中，具有在大约0V到-5V的范围内的值。在一些其他具体实施中，下游电缆组620中的第二配电线635可以是电源回路，也称为信号接地或公共接地。换句话讲，第二配电线上的电压VApp2可以是参考电压，例如，浮动接地。
下游电缆组620中的第一配电线633和第二配电线635被提供给由WC 600控制的一个或多个IGU 602中的每个IGU。更具体地，第一配电线633和第二配电线635电连接(或联接)到向相应ECD的电致变色状态和状态转变供电的汇流条和导电层(例如，图1的IGU 100中的第一汇流条126和第二汇流条128以及第一TCO层114和第二TCO层116)。在一些具体实施中，感兴趣的电压是第一施加电压VApp1与第二施加电压VApp2之间的电压差值，这与相对于系统接地的单独的电压VApp1和VApp2的实际值相反。例如，VApp1与VApp2之间的差值——在本文中被称为“有效施加电压”VEff或简称为施加电压VEff——在一些应用中可以在大约-10V到10V的范围内，并且在一些特定应用中在大约-5V到5V的范围内，这取决于各种设备参数和驱动参数。
下游电缆组620中的两条通信线637和639还可以被实现为两条单独的电缆或者被配置在一起作为双绞线电缆。在一些其他具体实施中，两条通信线637和639可以与刚才描述为4线电缆的两条配电线633和635捆绑，或与两条配电线和第五线捆绑为5线电缆。如上所述，下游接口618内的引脚或其他互连将下游电缆组620中的第一通信线637和第二通信线639与WC 600内的第一通信线638和第二通信线640电连接。第一通信线638和第二通信线640，在本文中也统称为通信总线644，可以分别承载数据信号Data3和Data4。
在整个转变循环的不同时间或阶段或在其他时间，数据信号Data3和Data4可以将信息从WC 600传送到一个或多个连接的IGU 602或将信息从IGU 602中的一个或多个传送到WC 600。作为下游通信的示例，数据信号Data3和Data4可以包括要发送到IGU 602中的一个或多个的状态请求命令或其他指令。作为上游通信的示例，数据信号Data3和Data4可以包括从IGU 602中的一个或多个发送到WC 600的状态信息(诸如当前着色状态)或传感器数据。在一些具体实施中，根据1线设备通信总线系统协议来设计、部署和以其他方式配置通信总线644。在此类1线具体实施中，通信线638是数据线并且数据信号Data3传达待传送的数据，而通信线640是信号接地线并且数据信号Data4提供参考电压，诸如信号接地，相对于该参考电压测量或比较数据信号Data3以恢复感兴趣的数据。
示例性连接架构
在一些具体实施中，下游电缆组620直接与单个IGU 602连接。在一些其他具体实施中，下游电缆组620包括将下游电缆组620经由对应的电缆组连接到两个或更多个IGU602的接头。图7示出了根据一些具体实施的用于将窗控制器联接到IGU的示例性连接架构700的图。在例示的具体实施中，连接架构700将WC 600联接到包括ECD 746的IGU 602(仅示出了IGU 602和ECD 746的端部部分)。虽然仅示出了一个IGU 602，但是如上所述，连接架构700可以将WC 600联接到多个IGU 602。为了便于此类多IGU具体实施，下游电缆组620可以将WC 600与接头748连接。在一些具体实施中，接头748将下游电缆组620内的线633、635、637、639盒641中的每一者电联接到多个辅助电缆组7501-750N中的每一者中的对应线734、736、738、740和742。以这种方式，单个WC 600可以向多个IGU 602提供电力。
在例示的示意性具体实施中，IGU 602包括插入式部件752，该插入式部件便于下游电缆组620、或更具体地辅助电缆组7501与IGU 602和其内的ECD 746连接。在一些具体实施中，插入式部件752可容易地插入和从IGU 602移除(例如，为了易于制造、维护或更换)。如图所示，插入式部件752包括用于接收配电线734和736、通信线738和740以及第五线742(在包括第五线的具体实施中)的接口754(其可以类似于WC 600的接口618)。在一些具体实施中，线734、736、738、740和742的端部可以包括适于插入接口754内的对应连接接收器内的连接器。插入式部件752用于将配电线734和736分别与汇流条758和760电联接。汇流条758和760继而电连接到ECD 746的EC堆叠的任一侧上的相应传导层。
插入式部件752包括通信模块756，该通信模块被连接以通过通信线738和740向WC600发送数据和从WC 600接收数据。在一些具体实施中，通信模块756可以被实现为单个芯片。在一些此类具体实施中，通信模块756可以被实现为1线芯片，其包括非易失性存储器，诸如例如EEPROM(E2PROM)、闪存或其他合适的固态存储器。每个通信模块756还可以包括各种处理、控制器和逻辑功能性、认证能力或其他功能性或能力。当实现为1线芯片时，每个通信模块756可以用唯一的1线ID(例如，48位序列号)来标识。适用于一些具体实施的此类1线芯片的一个示例是由加利福尼亚州圣何塞的Maxim Integrated Products,Inc.提供的DS28EC20，20Kb 1线EPROM芯片。在一些其他具体实施中，通信模块756可以包括存储器芯片(包括非易失性存储器和存储器控制器功能)以及存储唯一ID(例如，1线ID)的单独的ID芯片。可以与此类1线芯片相关联的功能和硬件的一些示例描述于2011年3月16日提交并且名称为“MULTIPURPOSE CONTROLLER FOR MULTISTATE WINDOWS”的美国专利申请号13/049,756(代理人案卷号VIEWP007)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
在一些具体实施中，用于特定ECD 746的各种设备参数或驱动参数被编程到通信模块756内的存储器部件中并存储在该存储器部件内(例如，在ECD或IGU的制造或生产期间或结束时或在安装期间或之后的稍后时间)。例如，用于ECD 746的此类预编程设备参数可以包括长度、宽度、厚度、横截面积、形状、年龄、型号、版本号或相应ECD 746的或与其相关联的(在其上形成或以其他方式布置ECD的窗格的)先前光学转变的次数。预编程的驱动参数可以包括例如用于当前着色状态和目标着色状态的每个可能组合的斜坡到驱动速率、驱动电压、驱动电压持续时间、斜坡到保持速率和保持电压。在一些具体实施中，处理单元604在每个着色状态转变开始之前读取设备参数和驱动参数。附加地或另选地，在一些具体实施中，当相应的IGU 602通电并被调试时，处理单元604读取设备参数和驱动参数。处理单元604可以附加地或另选地周期性地(诸如每天)读取设备参数和驱动参数。
在一些其他具体实施中，通信模块756的表面可以附加地或另选地具有刻划或蚀刻在其上的标识(ID)。例如，ID可以在ECD生产期间或之后刻划或蚀刻在通信模块756上。在一些具体实施中，ID是在其上形成ECD的lite(窗格)的lite ID。附加地或另选地，ID可以包括相关联的IGU 302的IGU ID。在一些具体实施中，WC 304随后将在其连接到ECD之后光学地或电子地读取该信息。在一些此类具体实施中，WC 304可以从MC 308检索参数诸如长度、宽度、厚度、横截面积、形状、年龄、型号、版本号等。例如，MC 400可以先前被编程以存储此类参数。在一些其他具体实施中，MC 400可以提前或响应于WC 304或NC 306对此类参数或相关信息的请求而通过外部通信接口(例如，接口410)从ECD/IGU的生产者检索此类参数。
每个WC 600可驱动的IGU 602的数量和尺寸通常受限于WC 600上的负载。负载通常由在期望的时间帧内在由WC 600驱动的IGU 602中引起期望的光学转变所必需的电压、电流或功率要求来限定。因为给定WC 600可驱动的最大负载通常受限于WC 600内的电气部件的能力和安全操作范围，或受限于电力驱动线634和636或配电线633和635的电力承载限制，所以可在可接受转变时间与由每个WC 600驱动的ECD的数量和尺寸之间存在折衷。
在期望的时间帧内在由给定WC 600驱动的IGU 602中引起期望的光学转变所必需的功率要求又是所连接的IGU 602的表面积的函数，并且更具体地是IGU 602内的ECD的表面积的函数。这种关系可以是非线性的；即，功率要求可以随着ECD的表面积而非线性地增加。非线性关系可至少部分地存在，因为用于将施加电压递送到ECD的电致变色堆叠的导电层(诸如IGU 100的第一TCO层114和第二TCO层116)的薄层电阻随着跨相应导电层的长度和宽度的距离而非线性地增加。例如，驱动单个50ft2 ECD比驱动两个25ft2 ECD需要更多的功率。系统或建筑范围的功率考虑还可能要求可用于每个WC 600的功率被限制为小于WC 600能够处理并提供给所连接的IGU 602的功率。
在一些具体实施中，诸如参考图7的连接架构700所述，与WC 600连接的IGU 602中的每个IGU可以包括其自己的相应插入式部件752和通信模块756。每个通信模块756可以包括存储用于相应ECD的设备参数的相应1线芯片。在一些具体实施中，每个并联连接的IGU602接收相同的电压VApp1和VApp2。在一些此类具体实施中，通常可能期望或优选与单个WC600连接的IGU 602中的每个IGU具有相同或类似的设备参数(诸如表面积)，使得相应ECD中的每个ECD响应于电压VApp1和VApp2而相同或类似地表现。例如，通常期望与给定WC 600连接的IGU 602中的每个IGU无论在转变期间还是在转变之间的保持时段期间都具有相同的着色。然而，在其中IGU 602具有不同设备参数的具体实施中，处理单元604可比较或以其他方式整合来自每个所连接的IGU 602的设备参数以生成命令信号VDrive，其导致最佳或危害最小的有效施加电压VEff，例如，对于所有所连接的IGU 602维持在安全但有效的范围内的电压。
在一些其他具体实施中，在WC 600和IGU 602的数量之间可以存在一对一关系；即，每个IGU 602可以由相应的专用WC 600驱动或以其他方式控制。在一些此类集成具体实施中，WC 600可位于IGU 602内，例如，位于在IGU的内部体积内具有薄形状因子的壳体内。在一些其他具体实施中，WC 600可邻近IGU 602定位，例如，由支撑IGU 602的框架或竖框隐藏。在一些其他具体实施中，WC 600可位于IGU 602的内部下边界处或内部拐角处，在该处，WC不易看见或引人注意，但仍可被安装者或技术人员接近。例如，此类后一具体实施可用于期望更容易接近WC 600(例如，替换、修理或测绘WC 600)的应用。
另外，在WC 600可包括能量储存设备(例如，可再充电电池、电池组或超级电容)的情况下，此类具体实施也可以是期望的，该能量储存设备也可由技术人员容易地替换。例如，IGU可包括电池可插入到其中的对接模块。在此类情况下，对接模块可以电连接到WC600而不是直接连接到电池。在其中WC 600与IGU 602集成的具体实施中，WC 600本身可包括电池可插入到其中的对接模块。在其中WC 600与IGU 602集成的具体实施中，IGU 602仍可包括与WC 600连接的插入式部件752。在一些其他集成具体实施中，WC 600可直接连接到相关联的ECD的汇流条。在此类后一集成具体实施中，存储ECD的设备参数的通信模块可以位于WC 600内，例如位于WC 600内的非易失性存储器中。使用集成窗控制器和能量储存设备的更多示例描述于2015年11月24日提交并且名称为“SELF-CONTAINED EC IGU”的美国专利申请号14/951,410(代理人案卷号VIEWP008X1US)和2016年7月6日提交并且名称为“POWER MANAGEMENT FOR ELECTROCHROMIC WINDOW NETWORKS”的PCT专利申请号PCT/US16/41176(代理人案卷号VIEWP080WO)，这两个申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
处理单元604
在高层次上，处理单元604用于与上游网络控制器通信并且控制与WC 600连接的IGU 602的着色状态。处理单元604的一个主要功能是生成命令信号VDCmnd。如下文将更详细描述的，将命令信号VDCmnd提供给驱动电路608以用于生成施加电压信号VApp1和VApp2，该施加电压信号从WC 600输出以用于驱动由WC 600控制的一个或多个IGU 602。在各种具体实施中，处理单元604可以基于多个不同的设备参数、驱动参数、输入值、算法或指令来生成命令信号VDCmnd。例如，处理单元604可以基于从上游网络控制器接收的着色命令来生成命令信号VDCmnd。如上所述，着色命令可包括对应于由WC 600控制的IGU 602的目标着色状态的着色值。
在一些具体实施中，响应于接收到着色命令，处理单元604在由WC 600控制的IGU602中的一个或多个中发起着色转变。在一些具体实施中，处理单元604基于包括要转变的IGU 602的当前着色状态和IGU 602的目标着色状态的驱动参数(基于着色命令中的着色值)来计算、选择、确定或以其他方式生成命令信号VDCmnd。处理单元604还可以基于其他驱动参数来生成命令信号VDCmnd，所述其他驱动参数例如用于当前着色状态和目标着色状态的每个可能组合的斜坡到驱动速率、驱动电压、驱动电压持续时间、斜坡到保持速率和保持电压。其他驱动参数可以包括基于当前或最近传感器数据的参数，例如室内温度、室外温度、IGU 602(或窗格中的一个或多个窗格)的内部体积内的温度、邻近IGU 602的房间中的光强度和IGU 602外部的光强度，以及其他合适或期望的参数。在一些具体实施中，此类传感器数据可经由上游网络控制器通过通信线626和628提供给WC 600。附加地或另选地，传感器数据可以从位于IGU 602的各个部分内或各个部分上的传感器接收。在一些此类具体实施中，传感器可以在IGU 602内的通信模块(诸如通信模块756)内或者以其他方式与该通信模块联接。例如，包括光传感器、温度传感器或透射率传感器的多个传感器可以根据1线通信协议经由图7中所示的相同的通信线739和741联接。
在一些具体实施中，处理单元604还可以基于与IGU 602内的ECD相关联的设备参数来生成命令信号VDCmnd。如上所述，ECD的设备参数可以包括长度、宽度、厚度、横截面积、形状、年龄、型号、版本号或相应ECD的或与其相关联的(在其上形成或以其他方式布置ECD的窗格的)先前光学转变的次数。在一些具体实施中，处理单元604被配置为跟踪每个所连接的IGU 602的着色转变的次数。
在一些具体实施中，处理单元604基于电压控制曲线来生成命令信号VDCmnd，例如，诸如上文参考图2所述的电压控制曲线。例如，处理单元604可以使用驱动参数和设备参数来从存储在处理单元604内或可由处理单元访问的存储器中的预定义的一组电压控制曲线中选择电压控制曲线。在一些具体实施中，针对特定的一组设备参数限定每一组电压控制曲线。在一些具体实施中，针对驱动参数的特定组合限定给定的一组电压控制曲线中的每个电压控制曲线。处理单元604生成命令信号VDCmnd，使得驱动电路608实现所选择的电压控制曲线。例如，处理单元604调整命令信号VDCmnd以使得驱动电路608继而调整施加电压信号VApp1和VApp2。更具体地，驱动电路608调整施加电压信号VApp1和VApp2，使得在ECD上施加的有效电压VEff在通过曲线的整个进展中跟踪由电压控制曲线指示的电压水平。
在一些具体实施中，处理单元604还可以基于传感器数据动态地修改命令信号VDCmnd(无论是在转变期间还是在转变之后的保持时段期间)。如上所述，此类传感器数据可以从所连接的IGU 602内的或以其他方式与所连接的IGU 602集成的各种传感器接收，或者从其他外部传感器接收。在一些此类具体实施中，处理单元604可包括智能(例如，以包括规则或算法的编程指令的形式)，其使得处理单元604能够基于传感器数据来确定如何修改命令信号VDCmnd。在一些其他具体实施中，由WC 600从此类传感器接收的传感器数据可以被传送到网络控制器，并且在一些实例中从网络控制器传送到主控制器。在此类具体实施中，网络控制器或主控制器可以基于传感器数据来修改IGU 602的着色值，并且将经修改的着色命令传输到WC 600。附加地或另选地，网络控制器或主控制器可以从建筑物外部的一个或多个其他传感器接收传感器数据，例如定位在建筑物的屋顶或立面上的一个或多个光传感器。在一些此类具体实施中，主控制器或网络控制器可以基于此类传感器数据来生成或修改着色值。
在一些具体实施中，处理单元604还可以基于从反馈电路610接收的一个或多个反馈信号VFeed来动态地生成或修改驱动信号VDrive。例如，并且如下文将更详细描述的，反馈电路610可以基于在ECD上检测到的实际电压水平来提供一个或多个电压反馈信号VOC(例如，如在周期性开路实例期间测量的)，基于通过ECD检测到的实际电流水平来提供一个或多个电流反馈信号VCur，或者基于与沿向IGU 602提供施加电压信号VApp1和VApp2的电力传输线检测或确定的电压降相关联的一个或多个电压补偿信号VComp。
一般来讲，处理单元604可以用任何合适的处理器或逻辑设备来实现，包括能够执行本文所述的功能或处理的此类设备的组合。在一些具体实施中，处理单元604是微控制器(也称为微控制器单元(MCU))。在一些更具体的应用中，处理单元604可以是特别设计用于嵌入式应用的微控制器。在一些具体实施中，处理单元604包括处理器核心(例如，200MHz处理器核或其他合适的处理器核心)以及程序存储器(例如，2018KB或其他合适的非易失性存储器)、随机存取存储器(RAM)(例如，512KB或其他合适的RAM)以及各种I/O接口。程序存储器可包括例如可由处理器核心执行以实施处理单元604的功能、操作或过程的代码。
在一些具体实施中，RAM可以存储由WC 600控制的IGU 602的状态信息。RAM还可以存储用于IGU 602内的ECD的设备参数。在一些其他具体实施中，处理单元604可以将此类状态信息或设备参数存储在处理单元604外部但也在WC 600内的另一存储器设备(例如，闪存存储器设备)中。在一些特定具体实施中，处理单元604的I/O接口包括一个或多个CAN接口、一个或多个同步串行接口(例如，4线串行外围接口(SPI)接口)、以及一个或多个集成电路间(I2C)接口。适用于一些具体实施的此类控制器的一个示例是由亚利桑那州钱德勒的Microchip Technology Inc.提供的PIC32MZ2048ECH064控制器。
在图6中例示的具体实施中，WC 600附加包括数据总线收发器664。数据总线收发器664经由通信总线632与上游接口614联接。数据总线收发器664还经由通信总线666与处理单元604联接。如上所述，在一些具体实施中，根据作为差分总线标准的CAN总线标准来设计、部署和以其他方式配置通信总线632。在一些具体实施中，通信总线666还符合CAN总线标准并且包括用于传送差分信号对的差分线对。因此，数据总线收发器664可以包括两组差分端口；用于与通信总线632联接的第一组端口和用于与通信总线666联接的第二组端口，其继而与处理单元604的CAN接口联接。
在各种具体实施中，数据总线收发器664被配置为经由通信总线666从网络控制器(诸如NC 500)接收数据、处理数据并且经由通信总线632将经处理的数据传输到处理单元604。相似地，数据总线收发器664被配置为经由通信总线666从处理单元604接收数据、处理数据并且通过通信总线632将经处理的数据传输到接口614，并且最终通过上游电缆组616传输到网络控制器。在一些此类具体实施中，处理数据包括将数据从第一协议转换或翻译为第二协议(例如，从CAN协议(诸如CANopen)转换为处理单元604可读的协议，并且反之亦然)。适用于一些具体实施的此类数据总线收发器的一个示例是由德克萨斯州达拉斯的Texas Instruments Inc.提供的SN65HVD1050数据总线收发器。在一些其他具体实施中，处理单元604可以包括集成数据总线收发器或以其他方式包括数据总线收发器664的功能性，从而使得不必要包括外部数据总线收发器664。
电源电路
在高层次上，电源电路606可操作以从电源线622和624接收电力并且将电力提供给WC 600的各种部件，包括处理单元604、驱动电路608、反馈电路610和通信电路612。如上所述，第一电源线622接收供电电压VSup1，例如，具有在大约5V到42V的范围内的值的DC电压(相对于供电电压VSup2)，并且在一个示例性应用中，具有24V的值(尽管更高的电压可能是期望的并且在其他具体实施中是可能的)。同样如上所述，第二电源线624可以是电源回路。例如，第二电源线624上的电压VSup2可以是参考电压，例如，浮动接地。
电源电路606包括用于降低供电电压VSup1的至少一个降压转换器(本文中也称为“降压转换器”)。在例示的具体实施中，电源电路606包括两个降压转换器：第一相对低功率(LP)降压转换器668和第二相对高功率(HP)降压转换器670。LP降压转换器668的作用是将供电电压VSup1降低到第一经降压转换的电压VDwn1。在一些具体实施中，经降压转换的电压VDwn1可具有在大约0到5V的范围内的值，并且在一个示例性应用中，具有大约3.3V的值。经降压转换的电压VDwn1被提供给处理单元604以用于向处理单元604供电。适用于一些具体实施的LP降压转换器的一个示例是由德克萨斯州达拉斯的Texas Instruments Inc.提供的TPS54240 2.5安培(Amp)DC-DC降压转换器。
HP降压转换器670的作用是将供电电压VSup1降低到第二经降压转换的电压VDwn2。适用于一些具体实施的HP降压转换器的一个示例是由德克萨斯州达拉斯的TexasInstruments Inc.提供的TPS54561 5Amp DC-DC降压转换器。在一些具体实施中，经降压转换的电压VDwn2可具有在大约6V到24V的范围内的值，并且在一个示例性应用中，具有大约6V的值。经降压转换的电压VDwn2被提供给下文参考驱动电路608描述的电压调节器680。在一些具体实施中，还将经降压转换的电压VDwn2提供给WC 600内需要电力来执行其相应功能的部件的其余部分(但未示出这些连接以便避免使图示过于复杂且避免使其他部件和连接模糊)。
在一些具体实施中，HP降压转换器670仅在被启用(或被指示)时提供经降压转换的电压VDwn2，例如，在或当处理单元604断言启用信号En时。在一些具体实施中，启用信号En经由串行外围接口(SPI)接口总线686被提供给HP降压转换器670。尽管SPI接口总线686可在本文中以单数形式描述，但SPI总线686可共同指代两个或更多个SPI总线，其中每一者可用于与WC 600的相应部件通信。在一些具体实施中，处理单元仅在WC 600处于与“睡眠模式”相反的“活动模式”时断言启用信号En。
在一些具体实施中，电源电路606还包括能量储存设备(或“能量阱”)672或与其联接，该能量储存设备例如为电容性储存设备，诸如可再充电电池(或电池组)或超级电容。例如，适用于一些具体实施的超级电容的一个示例可以在0.4瓦时(Wh)下具有至少400法拉的电容CS。在一些具体实施中，能量储存设备672可由充电器674充电。在一些此类具体实施中，充电器674可由供电电压VSup1供电。适用于一些具体实施的此类充电器的一个示例是由加利福尼亚州米尔皮塔斯的Linear Technology Corp.提供的LT3741恒流、恒压、降压控制器。在一些具体实施中，充电器674被进一步配置为将储存在能量储存设备672中的电力提供给电源线622。
在一些具体实施中，充电器674可以另选地或附加地由一个或多个光伏(或“太阳能”)电池供电。例如，此类光伏(PV)电池可以被集成到由WC 600控制的IGU 602之上或之中，诸如在IGU的一个或多个窗格上。在一些此类具体实施中，经由PV电池接收的电力可在被提供给充电器674且最终提供给能量储存设备672之前由电压调节器676调节。例如，电压调节器676可以用于升高或降低从PV电池接收的电力的电压。电压调节器676通常还可以用于调节由PV电池提供的电力，因为此类电力全天波动，例如，以将电力的电压维持在固定水平。在一些具体实施中，当期望或需要储存在能量储存设备672中的电力时，其经由充电器674被释放。在一些具体实施中，为了防止反向驱动(即，为了确保来自能量储存设备672或PV电池的电力不通过上游电缆组616向上游流动)，电源电路606可以附加包括非对称导体678，例如，低损耗半导体二极管，诸如肖特基结二极管或p-n结二极管。此类二极管678的使用在其中供电电压VSup1和VSup2中的一个或多个被脉冲化的具体实施中可以是特别有利的。使用集成PV电池的更多示例描述于2015年11月24日提交并且名称为“SELF-CONTAINED ECIGU”的美国专利申请号14/951,410(代理人案卷号VIEWP008X1)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
能量储存设备的集成出于多种原因可能是有利的，无论此类设备是被包括在相应的WC 600内(如能量储存设备672)还是以其他方式分布在整个网络系统(诸如网络系统300)中。例如，每个WC 600内的电源电路606可以用从能量储存设备672汲取的电力补充或增加由相应电源线622和624提供的电力。附加地或另选地，WC 600外部的能量储存设备可以直接向配电线提供电力，该配电线在整个网络系统中分配电力以向WC 600供电。此类具体实施在其中许多IGU 602将被同时转变的高需求实例中可以是特别有利的。在较低需求时，正常电源(例如，由建筑源提供的电源)可以对能量储存设备再充电。使用能量储存设备的更多示例描述于2015年11月24日提交并且名称为“SELF-CONTAINED EC IGU”的美国专利申请号14/951,410(代理人案卷号VIEWP008X1)和2016年7月6日提交并且名称为“POWERMANAGEMENT FOR ELECTROCHROMIC WINDOW NETWORKS”的PCT专利申请号PCT/US16/41176(代理人案卷号VIEWP080WO)，这两个申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
附加地或另选地，在一些具体实施中，IGU 602的转变可以是交错的。例如，MC 400或NC 500可以在不同时间发出针对WC 600的子组的着色命令，以便将在任何给定时间由网络系统(或网络系统的一部分)消耗的总功率保持在期望的、安全的、允许的或最大限制之下。在一些其他具体实施中，WC 304可以经由从MC 400或NC 500接收的各种参数来编程以延迟它们的转变。例如，由NC 500发出的辅助着色命令还可以包括延迟值，该延迟值通知WC400在与该延迟值相关联的时间已流逝之后开始着色改变。又如，由NC 500发出的辅助着色命令还可以包括时间值，该时间值通知WC 400在已达到与该时间值相关联的时间时开始着色改变。在这后两个示例中，NC 500可以大致同时地或同期地向WC 304发出着色命令，同时确保仍实现转变的交错。
驱动电路
在高层次上，驱动电路608通常可操作以从处理单元604接收命令信号VDCmnd并且基于命令信号VDCmnd提供施加电压信号VApp1和VApp2以用于驱动所连接的IGU 602。驱动电路608包括从电源电路606中的HP降压转换器670接收经降压转换的电压VDwn2的电压调节器680。电压调节器680调节、调整或以其他方式变换电压VDwn2以基于命令信号VDCmnd来提供(或“生成”)第一经调节电压信号VP1和第二经调节电压信号VP2。在一些具体实施中，电压调节器680是降压-升压转换器；即，电压调节器680能够用作降压转换器以降低电压VDwn2，并且能够用作升压转换器以升高输入电压VDwn2。电压调节器680是充当降压转换器还是充当升压转换器取决于命令信号VDCmnd，如分别为降压转换或升压转换的量值。在一些更具体的具体实施中，电压调节器680是同步降压-升压DC-DC转换器。在一些此类具体实施中，从IGU 602并且具体地从IGU 602内的ECD的角度来看，经调节电压信号VP1和VP2是有效固定振幅的DC信号。
如以上更详细描述的，处理单元604可以基于多个不同的参数、输入值、算法或指令来生成命令信号VDCmnd。在一些具体实施中，处理单元604以数字电压信号的形式生成命令信号VDCmnd。在一些此类具体实施中，驱动电路608可以附加包括用于将数字命令信号VDCmnd转换为模拟命令电压信号VACmnd的数模转换器(DAC)682。在一些具体实施中，DAC 682可以在处理单元604外部，而在一些其他具体实施中，DAC 682在处理单元604内部。在此类具体实施中，电压调节器680更具体地基于命令电压信号VACmnd来生成经调节电压信号VP1和VP2。适用于一些具体实施的DAC的一个示例是马萨诸塞州诺伍德的Analog Devices Inc.的AD5683R DAC。
在一些特定具体实施中，经调节电压信号VP1及VP2是矩形波(或“脉冲”)DC信号，例如，经脉冲宽度调制(PWM)的电压信号。在一些此类具体实施中，电压调节器680包括H电桥电路以生成经调节电压信号VP1和VP2。在一些此类具体实施中，经调节电压信号VP1和VP2中的每一者具有相同频率。即，在经调节电压信号VP1、VP2中的每一者中，从电流脉冲开始到下一个脉冲开始的时间段具有相同的持续时间。在一些具体实施中，电压调节器680可操作以修改相应电压信号VP1和VP2的占空比，使得相应占空比不相等。以这种方式，虽然第一经调节电压信号VP1的脉冲的振幅(或“量值”)可等于第二经调节电压信号VP2的脉冲的量值，但从IGU 602中的ECD的对应汇流条和传导层的角度来看，第一经调节电压信号VP1和第二经调节电压信号VP2中的每一者可具有不同的有效DC电压量值。然而，在一些其他具体实施中，电压调节器680可以附加地或另选地修改电压信号VP1和VP2的脉冲的相应量值。
例如，考虑一种应用，其中经调节电压信号VP1和VP2中的每一者的脉冲中的每一者具有5V的振幅，但是其中第一电压信号VP1具有60％的占空比而第二电压信号VP2具有40％的占空比。在此类应用中，由经调节电压信号VP1和VP2中的每一者提供的有效DC电压可以近似为相应脉冲振幅与占用相应脉冲的占空比的分数的乘积。例如，由第一电压信号VP1提供的有效DC电压可以近似为3V(5V和0.6的乘积)，而由第二电压信号VP2提供的有效电压可以近似为2V(5V和0.4的乘积)。在一些具体实施中，第一电压信号VP1的占空比与第二电压信号VP2的占空比互补。例如，如在刚刚提供的示例的情况下，如果第一电压信号VP1具有X％的占空比，则第二电压信号VP2的占空比可以是Y％，其中Y％＝100％-X％。在一些此类具体实施中，第一电压信号VP1的“接通”持续时间可以与第二电压信号VP2的“断开”持续时间重合，并且相似地，第一电压信号VP1的“断开”持续时间可以与第二电压信号VP2的“接通”持续时间重合。在一些其他具体实施中，占空比不一定必须是互补的；例如，第一电压信号VP1可以具有50％的占空比，而第二电压信号VP2可以具有15％的占空比。
如上所述，在一些具体实施中，从IGU 602并且具体地从IGU 602内的ECD的角度来看，经调节电压信号VP1和VP2是有效固定振幅的DC信号。为了另外的此类具体实施，电压调节器680还可以包括一个或多个电子滤波器，并且具体地，一个或多个无源滤波器部件，诸如一个或多个电感器。此类滤波器或滤波器部件可以先平滑然后提供经调节电压信号VP1和VP2，以确保经调节电压信号VP1和VP2是有效固定振幅的DC信号。为了进一步促进经调节电压信号VP1和VP2的平滑，在一些具体实施中，电压信号VP1和VP2中的脉冲的频率可大于或等于1千赫兹(kHz)。例如，如本领域普通技术人员将理解的，施加到导体的电压振荡的频率越大，导体中的电荷能够对电压振荡做出反应的能力就越小。另外，电感器的电感越大，通过电感器提供的电压振荡就越平滑。
在一些具体实施中，电压调节器680可有利地能够在突发模式中操作以减少WC600随时间的功率消耗。在突发操作模式中，电压调节器680自动地进入和退出突发模式以最小化电压调节器680的功率消耗。适用于一些具体实施的此类电压调节器的一个示例是由加利福尼亚州米尔皮塔斯的Linear Technology Corp.提供的LTC3112 15V,2.5AmpSynchronous降压-升压DC/DC转换器。
在一些具体实施中，经调节电压信号VP1和VP2分别是施加电压信号VApp1和VApp2。在一些此类具体实施中，经调节电压信号VP1与VP2之间的差值是有效电压VEff。在一些具体实施中，为了实现变亮着色转变，处理单元604生成命令信号VDCmnd使得电压调节器680提供正有效电压VEff，而为了实现变暗着色转变，处理单元604生成命令信号VDCmnd使得电压调节器680提供负有效电压VEff。相反地，在涉及不同电致变色层或对电极层的一些其他具体实施中，通过提供正有效电压VEff来实现变暗着色转变，而通过提供负有效电压VEff来实现变亮着色转变。
无论哪种方式，电压调节器680都可以提供正有效电压VEff，通过增大第一电压信号的占空比VP1或者通过减小第二电压信号VP2的占空比，使得第一电压信号VP1的占空比大于第二电压信号VP2的占空比，并且因此，第一施加电压信号VApp1的有效DC电压大于第二施加电压信号VApp2的有效DC电压。相似地，电压调节器680可以提供负有效电压VEff，通过减小第一电压信号VP1的占空比或者通过增大第二电压信号VP2的占空比，使得第一电压信号VP1的占空比小于第二电压信号VP2的占空比，并且因此，第一施加电压信号VApp1的有效DC电压小于第二施加电压信号VApp2的有效DC电压。
在一些其他具体实施(包括图6中例示的具体实施)中，驱动电路608附加包括极性开关684。极性开关684从电压调节器680接收两个经调节电压信号VP1和VP2，并且输出分别提供给电力线634和636的施加电压信号VApp1和VApp2。极性开关482可用于将有效电压VEff的极性从正切换到负，并且反之亦然。同样，在一些具体实施中，电压调节器680可通过增大第一电压信号VP1的占空比或通过减小第二电压信号VP2的占空比而相对于VP2增大VP1的量值，并且因此增大VEff的量值。相似地，电压调节器680可通过减小第一电压信号VP1的占空比或通过增大第二电压信号VP2的占空比而相对于VP2减小VP1的量值，并且因此减小VEff的量值。
在一些其他具体实施中，第二电压VP2可以是信号接地。在此类具体实施中，第二电压VP2可以在转变期间以及在转变之间的时间期间保持固定或浮动。在此类具体实施中，电压调节器680可通过增大或减小第一电压信号VP1的占空比来增大或减小VP1的量值，并且因此增大或减小VEff的量值。在一些其他此类具体实施中，电压调节器680可通过在还调整或不调整第一电压信号VP1的占空比的情况下直接增大或减小第一电压信号VP1的振幅来增大或减小VP1的量值，并且因此增大或减小VEff的量值。实际上，在此类后一具体实施中，第一电压信号VP1可以是实际固定DC信号而不是脉冲信号。
在包括极性开关684的具体实施中，第二电压信号VP2可以是信号接地，并且第一电压信号VP1可以始终是相对于第二电压信号VP2的正电压。在此类具体实施中，极性开关684可以包括两种配置(例如，两种电气配置或两种机械配置)。处理单元604可以经由例如通过SPI总线686提供的控制信号VPolar来控制极性开关684处于哪个配置。例如，处理单元604可以在实现变亮转变时选择第一配置，并且在实现变暗转变时选择第二配置。例如，当极性开关684处于第一配置时，极性开关可输出相对于第二施加电压信号VApp2为正的第一施加电压信号VApp1。相反地，当极性开关684处于第二配置时，极性开关可输出相对于第二施加电压信号VApp2为负的第一施加电压信号VApp1。
在一些具体实施中，当处于第一配置时，极性开关684传递第一电压信号VP1作为第一施加电压信号VApp1并且传递第二电压信号VP2作为第二施加电压信号VApp2，从而产生正有效电压VEff。在一些具体实施中，当处于第二配置时，极性开关684传递第一电压信号VP1作为第二施加电压信号VApp2并且传递第二电压信号VP2作为第一施加电压信号VApp2，从而产生负有效电压VEff。在一些具体实施中，极性开关684可包括H电桥电路。根据VPolar的值，H电桥电路可以在第一配置或第二配置中运行。适用于一些具体实施的极性开关的一个示例是由加利福尼亚州圣何塞的International Rectifier Corp.提供的IRF7301 HEXFET PowerMOSFET。
在一些具体实施中，当从正电压VEff切换到负电压VEff或者反之亦然时，极性开关684可以被配置为从第一传导模式切换到高阻抗模式并且随后切换到第二传导模式，或者反之亦然。出于教示目的，考虑其中第一经调节电压VP1处于正保持值并且其中极性开关684处于第一配置的实例。如上所述，在一些具体实施中，极性开关684传递VP1作为第一施加电压VApp1，从而产生也处于正保持值的第一施加电压VApp1。为了简化说明，还假设VP2和VApp2都是信号接地。结果将是处于正保持值的有效施加电压VEff。现在考虑处理单元604正在发起将导致其中有效施加电压VEff处于负保持值的结束状态的着色转变。在一些具体实施中，为了实现着色转变，处理单元604基于负斜坡到驱动曲线来调整命令信号VDCmnd以使得电压调节器680降低电压VP1的量值。在一些具体实施中，当电压VP1的量值达到接近零的阈值(例如，10毫伏(mV))时，处理单元604将极性开关信号VPolar从第一值改变到第二值以使得极性开关684从正传导模式(上文所述的第一配置)切换到高阻抗模式。
当处于高阻抗模式时，极性开关684不传递VP1。相反，极性开关684可以基于预定义计算或估计来输出VApp1(或VApp2)的值。同时，电压调节器680继续将VP1的量值减小到零。当VP1的量值达到零时，电压调节器680开始将VP1的量值增大到负驱动值的量值。当VP1的量值达到阈值(例如，10mV)时，处理单元604随后将极性开关信号VPolar从第二值改变到第三值以使得极性开关684从高阻抗模式切换到负传导模式(上文所述第二配置)。如上所述，在一些此类具体实施中，极性开关684传递VP1作为第二施加电压VApp2，而第一施加电压VApp1是信号接地。总之，当VP1的量值大于或等于阈值电压(例如，10mV)时，根据极性开关684是处于正传导模式(第一配置)还是负传导模式(第二配置)，极性开关684传递经调节电压VP1作为第一施加电压VApp1或第二施加电压VApp2。因此，有效施加电压VEff由VP1的量值和极性开关684的极性配置指示，而VEff的值小于或等于-10mV或大于或等于+10mV。但是当极性开关684处于高阻抗模式时，在-10mV<VEff<10mV的范围内，VEff的值并且更一般地VApp1和VApp2的值基于预定义计算或估计来确定。
反馈电路
如上所述，在一些具体实施中，处理单元604可基于一个或多个反馈信号VFeed在操作期间(例如，在着色转变期间或在着色转变之间的时间期间)修改命令信号VDCmnd。在一些具体实施中，反馈信号VFeed基于一个或多个电压反馈信号VOC，电压反馈信号继而基于在所连接的IGU的ECD上检测到的实际电压水平。此类电压反馈信号VOC可以在周期性开路条件期间(在转变期间或在转变之间)测量，而施加电压VApp1和VApp2在此期间断开达短暂的持续时间。例如，可以使用差分放大器688来测量开路电压反馈信号VOC，该差分放大器具有与电力线634连接的第一输入、与电力线636连接的第二输入、以及与模数转换器(ADC)692连接的输出。ADC 692相对于处理单元604可以是内部的或外部的。适用于一些具体实施的差分放大器的一个示例是由加利福尼亚州米尔皮塔斯的Linear Technology Corp.提供的低功率、可调增益、精密LT1991。
附加地或另选地，第二反馈信号VFeed可以基于一个或多个电流反馈信号VCur，电流反馈信号继而基于通过ECD检测到的实际电流水平。此类电流反馈信号VCur可以使用运算放大器690来测量，该运算放大器具有与电阻器691的第一输入端子连接的第一输入，该电阻器还与极性开关684的输出连接。运算放大器690的第二输入可以与电阻器691的第二端子连接，该第二端子也连接到处于第二供电电压VSup2的节点。运算放大器690的输出可以与ADC 692连接。适用于一些具体实施的运算放大器的一个示例是由马萨诸塞州诺伍德的Analog Devices Inc.提供的低噪声、CMOS、精密AD8605。因为电阻器691的电阻RF是已知的，所以从极性开关684流出的实际电流可以由处理单元604基于电压差值信号VCur来确定。
在一些具体实施中，处理单元604被进一步配置为补偿由于电压信号VApp1和VApp2传递通过传导配电线633和635而导致的传输损耗。更具体地，提供给给定IGU 602的汇流条的实际电压可小于WC 600的输出处的电压VApp1和VApp2。因此，在IGU 402内的ECD上施加的实际电压VAct可小于WC 600的输出处的电压VApp1与VApp2之间的差值。例如，配电线634和636的电阻——被示意性地表示为各自具有电阻RT的电阻器——可以导致沿配电线634和636的显著电压降。当然，每条配电线的电阻与配电线的长度成正比，而与配电线的横截面积成反比。因此，可以基于配电线的长度的知识来计算预期电压降。然而，该长度信息不一定可用。例如，安装者可能在IGU的安装期间未记录此类长度信息，或者可能未准确地、精确地或正确地记录此类信息。另外，在利用现有电线的一些传统安装中，此类长度信息可能不可用。
如果关于配电线长度的信息是可用的，则该信息可用于创建例如存储在插入式部件内的存储器芯片中的查找表。该长度信息可随后在WC 600上电时由WC 600读取。在此类具体实施中，电压VApp1和VApp2可增大(例如，使用固件或软件)以补偿沿相应配电线634和636的估计电压降。虽然此类补偿方案和算法在某种程度上是有效的，但是此类方案和算法不能精确地说明由配电线的温度变化引起的配电线路的电阻的动态变化，该温度变化可以基于配电线的使用、基于地球旋转时的太阳的位置、基于天气以及基于季节在给定的日期中发生极大的变化。
附加地或另选地，第三反馈信号VFeed可以基于一个或多个电压补偿信号VComp，电压补偿信号继而基于沿配电线中的至少一条配电线检测到的实际电压降。例如，可使用差分放大器694来测量此类电压补偿信号VComp，该差分放大器具有与WC 600中的配电线634或634中的一者连接的第一输入、与WC 600中的第五线642连接的第二输入以及与ADC 692连接的输出。在一些此类具体实施中，诸如参考图7所示和所述，插入式部件752包括电压补偿电路762。在一个示例性具体实施中，电压补偿电路762包括导体，该导体在插入式部件752内分别提供第五线742与第一配电线734或第二配电线736之间的短路。在此类具体实施中，差分放大器694检测偏移电压VComp，该偏移电压与通过WC 600与IGU 602之间的配电线的电流I以及WC 600与IGU 602之间的配电线的长度和横截面积成比例。电流I由处理单元604基于从运算放大器690输出的信号VCur来确定。以这种方式，处理单元可以增大或减小命令电压信号VDCmnd以补偿沿配电线的静态和动态电压降，而无需直接知道配电线的长度或横截面积。
在一个具体实施中，通过将VComp除以I来计算WC 600与IGU 602之间的每条配电线的电阻RT。然后将该电阻信息存储在WC 600内的参数表中。然后将VComp动态地计算为2*RT*VCur。电压信号VApp1和VApp2随后可使用所计算的VComp量来自动地动态调整以补偿线633和635中的电压降。在另一种情况下，电压信号VApp1和VApp2通过2*VComp来动态地调整以解决线633和635中的电压降。
电压补偿也更详细地描述于2012年4月17日提交并且名称为“CONTROLLER FOROPTICALLY SWITCHABLE WINDOWS”的美国专利申请号13/449,248(代理人案卷号VIEWP041)和2012年4月17日提交并且名称为“CONTROLLER FOR OPTICALLY SWITCHABLE WINDOWS”的美国专利申请号13/449,251(代理人案卷号VIEWP042)，这两个申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。在一些其他具体实施中，电压补偿电路762可连接到通信线739和741，通信线连接到芯片756。在一些其他具体实施中，电压补偿电路762可经由接口754以及通信线738和740与通信线637和639直接联接。
开路电压反馈信号VOC、电流反馈信号VCur和电压补偿反馈信号VComp中的每一者可以由ADC 692数字化并且作为反馈信号VFeed提供给处理单元604。适用于一些具体实施的ADC的一个示例是马萨诸塞州诺伍德的Analog Devices Inc.的低功率AD7902。在上面的一些实例中，虽然反馈信号VFeed以单数形式引用，但是反馈信号VFeed可以共同指代三个(或更多或更少)单独反馈信号：第一个用于数字化开路电压信号VOC，第二个用于数字化电流信号VCur，并且第三个用于数字化电压补偿信号VComp。反馈信号VFeed可以经由SPI总线686提供给处理单元604。处理单元604然后可以使用反馈信号VFeed来动态地修改命令信号VDCmnd，使得在IGU 602的ECD堆叠上施加的电压的实际值VAct近似等于期望的有效电压VEff，并且因此使得达到目标着色状态。
例如，当外部环境变得更亮时，WC 600可以从NC 500接收着色命令以使IGU 602变暗。然而，在一些具体实施或实例中，随着相应的ECD变得越来越有色，由于增加的光子吸收，ECD的温度可显著升高。因为ECD的着色可取决于ECD的温度，所以如果不调节命令信号VDCmnd以补偿温度变化，则着色状态可改变。在一些具体实施中，处理单元604可基于在ECD上检测到的实际电压或通过ECD检测到的实际电流来调整命令信号VDCmnd，如经由反馈信号VOC和VCur所确定的，而不是直接检测温度波动。
另外，如上所述，每个WC 600可以连接到多个IGU 602并向其供电。虽然将给定WC600连接到多个所连接的IGU 602中的每个相应IGU的该一组配电线的横截面积通常是相同的，但是基于相应IGU 602相对于WC 600的位置，每组配电线的长度可以是不同的。因此，当WC 600经由公共节点向多个所连接的IGU 602提供电压VApp1和VApp2时(诸如通过上文参考图7描述的耦合连接器748)，由多个IGU 602中的每一个实际接收的电压VApp1和VApp2的值可以基于IGU 402中的相应IGU相对于WC 600的位置而不同。在一些具体实施中，可能期望将IGU602中的每一个连接到给定WC 600的配电线具有相同或相似的长度以减小由IGU 602接收的实际施加电压之间的差值。
通信电路
通信电路612通常被配置为实现处理单元604与WC 600内或外的各种其他部件之间的通信。例如，通信电路612可以包括电桥设备696。在一些具体实施中，电桥设备696使得处理单元696能够通过通信线638和640(统称为数据总线644)以及对应的通信线637和639来传送和接收数据信号Data3和Data4。在一些具体实施中，电桥设备696可以是被配置为根据1线通信协议进行通信的1线电桥设备。在一些此类具体实施中，通信线639和640可以是信号接地，而承载数据信号Data3的通信线637和639可以向芯片756以及向IGU 602内的任何数量的1线兼容传感器提供数据和电力两者。在一些具体实施中，IGU 602内的芯片756可以是用于处理单元604与IGU 602内的传感器之间的数据通信的中介。例如，传感器可以连接到通信线739和741，通信线连接到芯片756。在一些其他具体实施中，传感器可经由接口754以及通信线738和740与通信线637和639直接联接。在其他时间，数据信号Data3可以将传感器数据传送回处理单元604。
电桥设备696被配置为管理去往、来自和在1线设备之间的通信。处理单元604可以经由I2C总线697向电桥设备696传送指令，或者从电桥设备接收数据。尽管I2C总线697可在本文中以单数形式描述，但I2C总线697可共同指代两个或更多个I2C总线，其中每一者可用于与WC 600的相应部件通信。因此，在一些具体实施中，电桥设备696用作I2C到1线桥，其直接接口到I2C主设备(处理单元604)的I2C主机端口以执行处理单元604与下游1线从设备(包括芯片756和IGU 602上或内的任何传感器)之间的双向协议转换。适用于一些具体实施的一个此类电桥设备是由加利福尼亚州圣何塞的Maxim Integrated Products,Inc.提供的DS2482 1线主设备。在一些其他具体实施中，电桥设备696的功能可以被集成到处理单元604中。
在一些具体实施中，响应于上电或以其他方式激活处理单元604，处理单元604经由电桥设备696指示插入式部件752内的通信模块756将设备参数和驱动参数传送到处理单元604内的RAM或其他存储器设备。附加地或另选地，处理单元604可以经由电桥设备696周期性地轮询通信模块756。通信模块756可随后通过经由电桥设备696将驱动参数传送到RAM或WC 600内的其他存储器设备来响应于轮询。
在一些具体实施中，通信电路612还包括无线电收发器698。例如，无线电收发器698可以经由I2C总线697与处理单元604通信。无线电收发器698可使得能够在处理单元604与具有此类无线电收发器的其他设备包括例如其他WC 600、NC 500、IGU 602以及移动设备或其他计算设备之间进行无线通信。虽然在本文中以单数形式引用，但无线电收发器698可以共同指代一个或多个无线电收发器，该一个或多个无线电收发器各自被配置用于根据不同的相应协议进行无线通信。例如，适用于一些具体实施的一些无线网络协议可以基于IEEE 802.11标准，诸如Wi-Fi(或“WiFi”)。附加地或另选地，无线电收发器698可以被配置为基于IEEE 802.15.4标准进行通信，该标准定义了用于低速率无线个域网(LR-WPAN)的物理层和介质访问控制。例如，与IEEE 802.15.4标准兼容的更高级协议可以基于ZigBee、6LoWPAN、ISA100.11a、WirelessHART或MiWi规范和标准。附加地或另选地，无线电收发器698可以被配置为基于蓝牙标准(包括经典蓝牙、蓝牙高速和蓝牙低功耗协议并且包括蓝牙v4.0、v4.1和v4.2版本)进行通信。附加地或另选地，无线电收发器698可以被配置为基于EnOcean标准(ISO/IEC 14543-3-10)进行通信。
如上所述，无线通信可以代替通过WC 600与NC 500之间的物理电缆的通信。在一些其他具体实施中，可以在WC 600与NC 500之间建立有线和无线通信两者。换句话讲，可以同时维持不同类型的至少两个通信链路以在WC与MC之间发送数据。例如，WC可使用CANbus与NC进行有线通信以用于诸如WC电压数据、电流数据和传感器数据等某一数据密集程度较低的消息传送。同时，WC可经由WiFi或本文所公开的用于数据密集程度较高的通信的其他任何无线通信技术(诸如视频相机馈送和/或音频馈送)与NC进行无线通信。当维持两个或更多个通信链路时，在中断或其他错误状态的情况下，一个通信链路可以用作另一个的备份。在一些具体实施中，传感器和其他设备可使用无线链路、有线链路或两者与WC通信。在一些具体实施中，分布式WC 600可以形成网状网络，用于将各种信息彼此通信或向MC 400、NC 500或向其他设备通信，使得网络系统诸如网络系统300的各种控制器之间的物理通信线不是必要的。如上所述，WC 600可以与其控制的IGU 602进行无线通信。例如，每个IGU602内的通信模块756还可以包括用于与无线电收发器698和WC 600的处理单元604通信的无线电收发器。在一些具体实施中，无线通信可以代替通过WC 600与IGU 602之间的物理电缆的通信。例如，无线通信可以代替1线通信总线644、通信线637和639以及通信线738和740。此类无线具体实施可以便于制造和安装自给式IGU，例如，不需要附接物理电缆的IGU。在一些此类自给式具体实施中，每个IGU可包括能量储存设备和用于对能量储存设备充电的集成光伏电池。能量储存设备继而可以向IGU内的ECD的着色状态和着色状态转变供电。
在一些具体实施中，通信电路612可以附加地或另选地包括电力线通信模块699。电力线通信模块699可以用于其中数据经由供电电压信号VSup1(并且在一些情况下，也可经由VSup2)而非(或除此之外)通过通信线622和624或无线地传送的具体实施或实例中。如图所示，电力线通信模块699还可以经由I2C总线697与处理单元604通信。
自动/半自动调试/自发现
在一些具体实施中，在安装之后以及在WC已被开启之后，WC可以请求或轮询IGU602内的1线ID。然后将这些1线ID从WC发送到NC，并且最终发送到MC，使得MC可以将WC的CANbus ID与其控制的IGU的1线ID相关联。在一些其他具体实施中，IGU还可包括无线收发器。例如，每个IGU内的蓝牙收发器可以广播包含IGU的ID的信标，然后WC可以拾取该信标。一旦与WC连接的IGU的ID是已知的，则人可带着移动设备(电话、IPad或专有设备)穿过建筑物，以将每个IGU与物理位置相关联。
睡眠模式
在一些具体实施中，WC 600被配置为进入和退出除正常(或“活动”)操作模式之外的一个或多个睡眠模式。例如，在已达到目标着色状态并且已施加保持电压达一定持续时间之后，处理单元604可停止断言(解除断言)启用信号EN，并且因此禁用HP降压转换器670。因为HP降压转换器670向WC 600内的大部分部件供电，所以当启用信号EN被解除断言时，WC600进入第一睡眠模式。另选地，代替关闭或禁用HP降压转换器670，处理单元可单独地禁用WC 600内的部件中的每一者或通过对此类单独部件或群组的其他启用信号(未示出)解除断言而选择性地成组地禁用此类单独部件。在一些具体实施中，在禁用HP降压转换器670或以其他方式禁用WC 600内的期望部件之前，处理单元604断言控制信号Cntrl，该控制信号使得电压调节器680进入高阻抗模式，例如使得当其他部件断开时，存储在所连接的IGU602的EC堆叠内的电荷不从IGU回流到WC 600中。在一些具体实施中，LP降压转换器668在第一睡眠模式期间保持接通以向处理单元604提供全功率。在一些具体实施中，处理单元604可以周期性地启用差分放大器688和ADC 692以确定VOC是否已下降(或上升)到阈值水平以下，例如，以确定IGU的着色状态是否已改变超过可接受水平。当VOC已下降到阈值以下(或上升到阈值以上)时，处理单元604可通过接通HP降压转换器670或以其他方式接通将IGU的EC堆叠驱动到可接受水平所必需的部件来“唤醒”WC 600(例如，退出睡眠模式并返回到正常活动操作模式)。在一些具体实施中，在退出睡眠模式时，处理单元604可使得电压斜坡施加到EC堆叠，随后施加保持电压。
在一些具体实施中，处理单元604可以被配置为使得WC 600进入不同于第一(或“轻”)睡眠模式的第二(或“深”)睡眠模式。例如，在WC 600已处于第一睡眠模式达一定持续时间之后，处理单元604可禁用其功能性中的一些功能性以进一步节省电力。实际上，处理单元604本身进入睡眠模式。处理单元604仍然从LP降压转换器获得3.3V，但是其被配置为处于功能性降低的低功率模式，在该模式中，其消耗比正常全功能模式中显著更少的功率。当处于此类第二睡眠模式时，处理单元604可以以多种方式中的一种或多种方式被唤醒。例如，处理单元604可以周期性地唤醒自身(诸如每分钟、每几分钟、每10分钟)。如上所述，处理单元604随后可以启用差分放大器688和ADC 692以确定VOC是否已下降到阈值水平以下(或上升到阈值水平以上)，例如，以确定IGU的着色状态是否已改变超过可接受水平。当VOC已下降到阈值以下(或上升到阈值以上)时，处理单元604可通过接通HP降压转换器670或以其他方式接通将IGU的EC堆叠驱动到可接受水平所必需的部件来唤醒WC 600。在一些具体实施中，在退出睡眠模式时，处理单元604可使得电压斜坡施加到EC堆叠，随后施加保持电压。
附加地或另选地，处理单元604可以基于中断(诸如来自NC 500的命令)或基于来自与处理单元604通信地联接的占用传感器的信号而从此类深度睡眠模式被唤醒。当此类占用传感器检测到占用者时，占用传感器可以将信号提供给处理单元604，该信号使得处理单元唤醒并且使WC 600返回到活动模式(在一些其他具体实施中，占用传感器可以与NC500联接，NC随后基于来自占用传感器的信号将唤醒命令发送到WC 500)。在一些具体实施中，例如在用户携带包括蓝牙或周期性地轮询或发送用于配对的信标的其他合适类型的收发器的设备的场景中，处理单元604可周期性地苏醒以使得无线电收发器698能够确定是否有任何此类设备在附近。
另外，为了在此类睡眠模式期间进一步节省电力，处理单元604可以经由控制信号Cntrl启用电压调节器680以从存储在IGU 602的EC堆叠内的电荷汲取向处理单元604和无线电收发器698供电所需的电力。使用功率节省以及智能且有效的功率分配的更多示例描述于2016年7月6日提交并且名称为“POWER MANAGEMENT FOR ELECTROCHROMIC WINDOWNETWORKS”的PCT专利申请号PCT/US16/41176(代理人案卷号VIEWP080WO)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。另外，与获得VOC相关的主题进一步描述于2013年6月28日提交并且名称为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国专利申请号13/931,459(代理人案卷号VIEWP052)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
智能网络控制器
在一些具体实施中，参考图5描述的NC 500可以接管上面描述为图4的MC 400的职责的一些功能、过程或操作。附加地或替代地，NC 500可以包括未参考MC 400描述的附加功能或能力。图8示出了根据一些具体实施的网络控制器的示例性模块的框图。例如，图8的模块可以以任何合适的硬件、固件和软件的组合在NC 500中实现。在NC 500被实现为在计算机内执行的网络控制器应用程序的一些具体实施中，图9的每个模块也可以实现为在网络控制器应用程序内执行的应用、任务或子任务。
在一些具体实施中，NC 500周期性地从其控制的WC 600请求状态信息。例如，NC500可以每隔几秒、每几十秒、每分钟、每几分钟或在任何期望的时间段之后将状态请求传送到它控制的每个WC 600。在一些具体实施中，使用CAN ID或相应WC 600的其他标识符将每个状态请求引导到相应的一个WC 600。在一些具体实施中，NC 500顺序地进行通过其在每轮状态获取期间控制的所有WC 600。换句话讲，NC 500循环通过它控制的所有WC 600，使得在每轮状态获取中顺序地向每个WC 600发送状态请求。在已将状态请求发送到给定WC600之后，NC 500然后等待从各个WC接收状态信息，然后在状态获取轮中向下一个WC 600发送状态请求。
在一些具体实施中，在已从NC 500控制的所有WC 600接收到状态信息之后，NC500然后执行一轮着色命令分配。例如，在一些实施方式中，每轮状态获取之后是一轮着色命令分配，然后是下一轮状态获取和下一轮着色命令分配，等等。在一些具体实施中，在每轮着色命令分配期间，NC 500继续向NC 500控制的每个WC 600发送着色命令。在一些此类具体实施中，NC 500还顺序地通过它在着色命令分布轮次期间控制的所有WC 600。换句话讲，NC 500循环通过它控制的所有WC 600，使得在每轮着色命令分布中顺序地向每个WC600发送着色命令。
在一些具体实施中，每个状态请求包括指示从相应WC 600请求什么状态信息的指令。在一些具体实施中，响应于接收到此类请求，相应WC 600通过将所请求的状态信息发送到NC 500来响应(例如，经由上游电缆组616中的通信线)。在一些其他具体实施中，默认情况下每个状态请求使WC 600发送其控制的一组IGU 602的预定义的一组信息。无论哪种方式，WC 600响应于每个状态请求与NC 500通信的状态信息可以包括IGU 602的着色状态值(S)，例如，指示IGU 602是经历着色转变还是已完成着色转变。附加地或替代地，色调状态值S或另一个值可以指示着色转变中的特定阶段(例如，电压控制曲线的特定阶段)。在一些具体实施中，状态值S或另一个值还可以指示WC 600是否处于睡眠模式。响应于状态请求而传送的状态信息还可以包括IGU 602的着色值(C)，例如，由MC 400或NC 500设定的。响应还可包括由WC 600基于着色值设定的设定点电压(例如，有效施加的VEff的值)。在一些具体实施中，响应还可包括在IGU 602内的ECD上(例如，经由放大器688和反馈电路610)测量、检测或以其他方式确定的近实时实际电压水平VAct。在一些具体实施中，响应还可包括通过IGU602内的ECD(例如，经由放大器690和反馈电路610)测量、检测或以其他方式确定的近实时实际电流水平IAct。响应还可以包括各种近实时传感器数据，例如，从集成在IGU 602上或IGU 602内的光电传感器或温度传感器收集的。
某些协议(如CANOpen)限制从WC 600发送到NC 500的每帧数据的大小，反之亦然。在某些情况下，响应于这种请求发送每个状态请求和接收状态信息实际上包括多个双向通信，因此包括多个帧。例如，上述每个状态请求可以包括针对上述每个状态值的单独的子请求。作为更具体的示例，从NC 500到特定WC 600的每个状态请求可以包括请求状态值S的第一子请求。响应于第一子请求，WC 600可以向NC 500传输确认和包括状态值S的帧。NC 500随后可以向WC 600传输请求着色值C的第二子请求。响应于第二子请求，WC 600可以向NC500传输确认和包括着色值C的帧。VEff、VAct和IAct的值以及传感器数据可以相似地利用单独的相应子请求和响应来获得。
在一些其他具体实施中，NC 500可以异步地向特定WC 600发送状态请求，而不是顺序地向每个WC 600轮询或发送状态请求。例如，周期性地从所有WC 600接收状态信息(包括C、S、VEff、VAct和IAct)可能不是有用的。例如，可能希望仅从最近接收或实现的着色命令的特定的WC 600中异步请求这些信息，其当前正在进行着色转变、最近完成了着色转变、或者从哪个状态信息没有收集相对较长的时间。
在一些其他具体实施中，每个WC 600可以周期性地广播其状态信息(包括C、S、VEff、VAct和IAct)，而不是单独地向每个WC 600轮询或发送状态请求，无论是顺序地还是异步地。在一些此类具体实施中，每个WC 600可以无线地广播状态信息。例如，每个WC 600可以每隔几秒、几十秒、几分钟或几十分钟广播状态信息。在一些具体实施中，可以使WC 600同步以在某些时间广播它们各自的状态信息，以避免占用大量的集体带宽。另外，广播时段对于不同组(诸如上述区)的WC 600和不同的时间可以是不同的，例如，基于建筑物中相应的IGU的位置和相对于太阳的位置，或者基于与IGU相邻的房间是否被占用。
在一些其他具体实施中，每个WC 600可以响应于某些条件来广播其状态信息，例如，当开始着色转变时、当结束着色转变时、当VAct改变阈值时、当IAct改变阈值时、当传感器数据(例如，光强度或温度)改变阈值时、当占用传感器指示相邻的房间被占用时、或者当进入或退出睡眠模式时。NC 500可以监听这种广播的状态信息，并且当它听到它时，记录状态信息。有利地，在广播具体实施中，从一组WC 600接收状态信息所需的时间大致减少一半，因为不需要从WC 600请求状态信息，因此没有与每个WC 600相关联的往返延迟。相反，仅存在与将状态信息从每个WC 600发送到NC 500所需的时间相关联的单向等待时间。
在一些其他具体实施中，在通电时或之后，每个WC 600可以被配置为读取用于连接的IGU的设备参数、驱动参数和lite ID或其他ECD ID。然后，WC广播其CAN ID以及liteID以及相关设备和驱动器参数。也就是说，在一些实施方式中，这种广播由WC中的一个或多个处理器发起，而不需要或不管NC或其他控制器对这种数据的任何请求。当广播ID和参数时，NC 500可以接收和处理ID和参数。在一些实施方式中，来自WC广播的消息的lite ID和参数然后从NC传送到MC，MC将它们存储在例如包括已知CAN ID列表的表中。例如，表的每一行可以包括CAN ID、与CAN ID相关联的WC位置ID、连接的lite ID、与lite ID相关联的各个窗口的位置、以及相应ECD的设备和驱动器参数。在一些实施方式中，MC可以将表存储在基于云的数据库系统中，使得即使MC失败，也可以实例化另一个MC并访问云中的表。
在一些情况下，在调试期间，现场服务技术人员可以干预并尝试基于两个或更多个相邻窗口的色调中的感知差异来执行特定的lite到lite匹配。在这种情况下，技术人员可以确定应该修改一个或多个ECD的驱动参数，然后实施这些修改。在一些实施方式中，WC被配置为将修改的参数广播到相应的NC，从中可以将参数传送到MC。在WC失败或出现错误的情况下，NC或MC可以确定WC已经失败，例如，因为WC已经不再在WC被配置为周期性地广播数据的情况下广播，例如WC的CAN ID和/或WC位置ID。当故障WC被替换为新的WC然后上电时，新WC将读取相应的lite ID，并且如上所述，广播新WC的CAN ID和连接的Lite ID。当NC或MC收到此信息时，NC或MC可以配置为通过使用lite ID执行查表来从数据库表中检索故障WC的已修改驱动参数。在这种情况下，NC或MC还配置为通过将新的CAN ID分配给WC位置ID和相关的lite ID来自动更新表。然后，NC或MC将自动将修改后的驱动参数传送给新的WC。通过这种方式，即使在更换相应的WC时，在调试期间修改其驱动参数的ECD仍然可以由修改的驱动参数驱动。在一些具体实施中，可以执行用于自动修改、更新和应用驱动参数的其他技术，如在由Shrivastava等人于2016年3月9日提交的名称为“METHOD OFCOMMISSIONING ELECTROCHROMIC WINDOWS”的美国临时申请号62/305,892(代理人案卷号VIEWP008X2P)中进一步描述的，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的，
在一些此类具体实施中，不是通过顺序地向每个WC 600发送着色命令，NC 500可以通过有线或无线连接异步地向特定WC 600发送着色命令。例如，定期向所有WC 600发送着色命令可能没有用。例如，可能需要异步地将着色命令仅发送到要转变到不同着色状态的特定WC 600，其状态信息刚刚(或最近已被)接收，或者着色命令尚未发送相对较长的时间。
数据记录器
在一些实施方式中，NC 500还包括数据记录模块(或“数据记录器”)802，用于记录与NC 500控制的IGU相关联的数据。在一些实施方式中，数据记录器802记录包括在对状态请求的一些或所有响应中的每一个中的状态信息。如上所述，WC 600响应于每个状态请求而传送到NC 500的状态信息可以包括：IGU 602的着色状态值(S)，指示着色转变中的特定阶段的值(例如，电压控制曲线的特定阶段)，指示WC 600是否处于睡眠模式的值，着色值(C)，WC 600基于着色值设定的设定点电压(例如，有效施加的VEff的值)，在IGU 602内的ECD上测量、检测或以其他方式确定的实际电压水平VAct，通过IGU 602内的ECD测量、检测或以其他方式确定的实际电流水平IAct，以及例如从集成在IGU 602上或IGU 602内的光电传感器或温度传感器收集的各种传感器数据。在一些其他实施方式中，NC 500可以收集消息队列中的状态信息并将其排队，例如RabbitMC、ActiveMQ或Kafka，并将状态信息流传输到MC以用于后续处理，例如数据缩减/压缩、事件检测等，如这里进一步描述的。
在一些具体实施中，NC 500内的数据记录器802以诸如逗号分隔值(CSV)文件之类的日志文件的形式或通过另一个表格结构化文件格式来收集和存储从WC 600接收的各种信息。例如，CSV文件的每行可以与相应状态请求相关联，并且可以包括C、S、VEff、VAct和IAct的值以及响应于状态请求而接收的传感器数据(或其他数据)。在一些具体实施中，每个行由对应于相应状态请求的时间戳标识(例如，当NC 500发送状态请求时，当WC 600收集数据时，当包括数据的响应通过WC 600传输时，或当响应通过NC 500收到时)。在一些具体实施中，每行还包括CAN ID或与相应WC 600相关联的其他ID。
在一些其他具体实施中，CSV文件的每一行可以包括由NC 500控制的所有WC 600的所请求的数据。如上所述，NC 500可以在每轮状态请求期间顺序循环其控制的所有WC600。在一些这样的实现中，CSV文件的每一行仍然由时间戳(例如，在第一列中)标识，但是时间戳可以与每轮状态请求的开始相关联，而不是与每个单独的请求相关联。在一个具体示例中，列2-6可以分别包括用于由NC 500控制的WC 600中的第一WC的C、S、VEff、VAct和IAct值，列7-11可以分别包括用于WC 600中的第二WC的C、S、VEff、VAct和IAct值，列12-16可以分别包括用于WC 600中的第三WC的C、S、VEff、VAct和IAct值，以此类推并且直到由NC 500控制的所有WC 600。CSV文件中的后续行可以包含下一轮状态请求的相应值。在一些具体实施中，每行还可以包括从光电传感器、温度传感器或与每个WC 600控制的相应IGU集成的其他传感器获得的传感器数据。例如，可以将此类传感器数据值输入到用于WC 600中的第一WC的C、SVEff、VAct和IAct值之间的相应列中，但在该行中用于WC 600中的下一个WC的C、S，VEff、VAct和IAct值之前。附加地或替代地，每行可包括来自一个或多个外部传感器的传感器数据值，例如，定位在建筑物的一个或多个立面上或屋顶上。在一些这样的实现中，NC 500可以在每轮状态请求结束时向外部传感器发送状态请求。
紧凑状态
如上所述，诸如CANopen的一些协议限制从WC 600发送到NC 500的每个帧的大小，反之亦然。在某些情况下，响应于这种请求发送每个状态请求和接收状态信息实际上包括多个双向通信和帧。例如，上述每个状态请求可以包括针对上述每个状态值的单独的子请求。在一些具体实施中，所请求的值C、S、VEff、VAct和IAct中的两个或更多个中的每一个可在单个响应——紧凑状态响应内被一起传输。例如，在一些具体实施中，C、S、VEff、VAct和IAct中的两个或更多个的值被格式化以便装入一个帧。例如，CANopen协议将每帧中可发送的数据有效负载的大小限制为8个字节(其中每个字节包括8位)。并且在使用CAN打开的服务数据对象(SDO)子协议的实现中，CANopen帧的数据有效载荷部分的最大大小是4字节(32位)。在一些具体实施中，值VEff、VAct和IAct中的每一个的大小是10位。因此，可以将VEff、VAct和IAct的值中的每一个封装在单个SDO帧内。这留下了2位。在一些实施方式中，可以用一个相应的位指定C和S的每个值。在此类情况下，C、S、VEff、VAct和IAct的所有值可以仅使用32位来指定，并且因此被封装在一个SDO CANopen帧内。
在一些实施方式中，使用广播状态请求可以实现额外的时间节省。例如，NC 500不是基于个体(或“单播”)向每个WC 600发送状态请求，而是可以向其控制的所有WC 600广播单个状态请求。如上所述，响应于接收到状态请求，每个WC 600可被编程为通过在一个或多个紧凑状态响应中传送状态信息诸如值C、S、VEff、VAct及IAct来作出响应。
协议转换模块
如上所述，NC 500的一个功能可以是在各种上游和下游协议之间进行转换，例如，以使得能够在WC 600与MC 400之间或在WC与面向外的网络310之间分配信息。在一些实施方式中，协议转换模块804负责这种转换或转换服务。在各种实施方式中，协议转换模块904可以被编程为在多个上游协议中的任何一个与多个下游协议中的任何一个之间执行转换。如上所述，这样的上游协议可以包括诸如BACnet的UDP协议、诸如oBix的TCP协议、通过这些协议构建的其他协议以及各种无线协议。下游协议可以包括例如CANopen、其他CAN兼容协议、和各种无线协议，例如包括基于IEEE 802.11标准(例如，WiFi)的协议，基于IEEE802.15.4标准的协议(例如，ZigBee、6LoWPAN、ISA100.11a、WirelessHART或MiWi)，基于蓝牙标准的协议(包括经典蓝牙、蓝牙高速和蓝牙低能耗协议以及包括蓝牙v4.0、v4.1和v4.2版本)，或基于EnOcean标准(ISO/IEC 14543-3-10)的协议。
集成分析
在一些实施方式中，NC 500周期性地(例如，每24小时)将由数据记录器802记录的信息(例如，作为CSV文件)上载到MC 400。例如，NC 500可以通过以太网数据链路316经由文件传输协议(FTP)或其他合适的协议将CSV文件发送到MC 400。在一些这样的实现中，状态信息然后可以存储在数据库320中或者通过面向外的网络310使应用程序可访问。
在一些实施方式中，NC 500还可以包括分析由数据记录器802记录的信息的功能。例如，分析模块906可以实时接收和分析由数据记录器802记录的原始信息。在各种实施方式中，分析模块806可以被编程为基于来自数据记录器802的原始信息做出决定。在一些其他实现中，分析模块806可以与数据库320通信，以在数据记录器802存储在数据库320中之后分析由数据记录器802记录的状态信息。例如，分析模块806可以将电气特性的原始值(诸如VEff、VAct和IAct)与预期值或预期值范围进行比较并且基于该比较来标记特殊条件。例如，这种标记的条件可以包括指示诸如短路、错误或ECD损坏之类的故障的功率尖峰。在一些实施方式中，分析模块806将这样的数据传送到色调确定模块810或电源管理模块812。
在一些实施方式中，分析模块806还可以过滤从数据记录器802接收的原始数据，以更智能或有效地将信息存储在数据库320中。例如，分析模块806可以被编程为仅将“感兴趣的”信息传递给数据库管理器808以存储在数据库320中。例如，感兴趣的信息可以包括异常值，否则偏离预期值的值(例如，基于经验值或历史值)，或者发生转换的特定时期。原始数据如何过滤、解析、暂时存储和在数据库中长期有效地存储的更详细的示例描述于2015年5月7日提交并且名称为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的PCT专利申请号PCT/2015/029675(代理人案卷号VIEWP049X1WO)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
数据库管理器
在一些实施方式中，NC 500包括数据库管理器模块(或“数据库管理器”)808，其被配置为周期性地将数据记录器804记录的信息存储到数据库，例如每小时、每几小时或每24小时。在一些实施方式中，数据库可以是外部数据库，例如上述数据库320。在一些其他实施方式中，数据库可以在NC 500内部。例如，数据库可以实现为时间序列数据库，例如NC 500的辅助存储器506内的Graphite数据库或NC 500内的另一个长期存储器。在一些示例实现中，数据库管理器808可以实现为作为NC 500的多任务操作系统内的后台进程、任务、子任务或应用程序执行的Graphite Daemon。时间序列数据库可以优于例如SQL的关系数据库，因为时间序列数据库对于随时间分析的数据更有效。
在一些实施方式中，数据库320可以共同地指代两个或更多个数据库，每个数据库可以存储由网络系统300中的一些或所有NC 500获得的一些或全部信息。例如，出于冗余目的，可能希望将信息的副本存储在多个数据库中。在一些实施方式中，数据库320可以共同地指代多个数据库，每个数据库在相应的NC 500(诸如Graphite或其他时间序列数据库)内部。还希望将信息的副本存储在多个数据库中，使得来自包括第三方应用程序的应用程序的信息请求可以在数据库之间分发并且更有效地处理。在一些这样的实现中，可以周期性地或以其他方式同步数据库以保持一致性。
在一些实施方式中，数据库管理器808还可以过滤从分析模块806接收的数据，以更智能或有效地将信息存储在内部或外部数据库中。例如，数据库管理器808可以附加地或替代地被编程为仅将“感兴趣的”信息存储到数据库。再次，感兴趣的信息可以包括异常值，否则偏离预期值的值(例如，基于经验值或历史值)，或者发生转换的特定时期。原始数据如何过滤、解析、暂时存储和在数据库中长期有效地存储的更详细的示例描述于2015年5月7日提交并且名称为“CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS”的PCT专利申请号PCT/2015/029675(代理人案卷号VIEWP049X1WO)，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
着色测定
在一些具体实施中，NC 500或MC 400包括用于计算、确定、选择或以其他方式生成IGU 602的着色值的智能。例如，如上面参考图4的MC 400相似地描述的，着色确定模块810可以执行各种算法、任务或子任务，以生成基于参数的组合的着色值。参数的组合可以包括例如收集到的和由数据记录器802存储的状态信息。参数的组合还可以包括时间和日历信息，如一天的时间、一年的天或一季的时间。附加地或另选地，参数的组合可以包括太阳历日历信息，例如，太阳相对于IGU 602的方向。参数的组合还可以包括外部温度(建筑物外部)，内部温度(在邻近目标IGU 602的房间内)，或IGU 602的内部容积内的温度。参数的组合还可以包括关于天气的信息(例如，是晴天、有太阳、阴天、有云、下雨还是下雪)。诸如一天中的时间、一年中的一天或太阳的方向的参数可以被编程到NC 500中并由MC 500跟踪。参数诸如外部温度、内部温度或IGU温度可以从集成在IGU 602上或内部的建筑物中或其周围的传感器获得。在一些具体实施中，各种参数可以通过各种应用程序提供，或者基于其提供的信息确定，包括可经由API与NC 500通信的第三方应用程序。例如，网络控制器应用程序或其运行的操作系统可以编程为提供API。
在一些实施方式中，色调确定模块810还可以基于经由各种移动设备应用、墙壁设备或其他设备接收的用户覆盖来确定色调值。在一些实施方式中，色调确定模块810还可以基于各种应用(包括第三方应用和基于云的应用)接收到的命令或指令来确定色调值。例如，此类第三方应用程序可以包括各种监测服务，包括：恒温器服务、报警服务(例如，火灾检测)、安全服务或其他设备自动化服务。监测服务和系统的附加示例可见于2015年3月5日提交并且名称为“MONITORING SITES CONTAINING SWITCHABLE OPTICAL DEVICES ANDCONTROLLERS”的PCT/US2015/019031(代理人案卷号VIEWP061WO)。这些应用程序可以通过一个或多个API与色调确定模块810和NC 500内的其他模块通信。NC 500可启用的API的一些示例在2014年12月8日提交并且名称为“MULTIPLE INTERFACING SYSTEMS AT A SITE”的美国临时申请号62/088,943(代理人案卷号VIEWP073P)中描述。
电源管理
如上所述，分析模块806可以将VEff、VAct和IAct的值以及实时获得的和/或先前存储在数据库320内的传感器数据与预期值或预期值范围进行比较，并且基于该比较来标记特殊条件。分析模块806可以将这样的标记数据、标记条件或相关信息传递给电源管理812。例如，这种标记的条件可以包括指示ECD短路、错误或损坏的功率尖峰。然后，电源管理模块812可以基于标记的数据或条件来修改操作。例如，电源管理模块812可以延迟色调命令直到电源需求下降、停止向故障WC发送命令(并将它们置于空闲状态)、开始向WC交错命令、管理峰值功率或发出求助信号。
控制多个光学可切换设备
例如，由于IGU之间的制造差异或其他变化，在单个窗控制器的控制下将相同的着色分布施加到多个IGU可能导致IGU具有不同的着色特性。例如，IGU可以不同速率着色，在不同着色状态下结束着色转变等。不同的着色特性可导致彼此接近和/或相邻的窗在视觉上看起来不同。将不同的着色分布单独地施加到每个IGU可能浪费资源。例如，在窗控制器的控制下单独地驱动每个IGU可能浪费从与窗控制器相关联的电源可获得的电力。因此，本文公开了使用单个窗控制器来控制多个IGU的技术、方法、系统和设备，使得该多个IGU针对着色转变的一部分被一起驱动，并且随后被单独地微调以实现着色均匀性。例如，微调可以在大量着色转变已发生之后发生。
在一些具体实施中，单个窗控制器可以控制多个光学可切换设备(例如，IGU)。例如，在一些具体实施中，窗控制器可以控制两个IGU、四个IGU、六个IGU等。在一些实施方案中，每个IGU可以在一个或多个特性方面相似，诸如大小(例如，表面积)、尺寸、汇流条尺寸等。在一些实施方案中，该多个IGU可设置在和/或位于设施的相同区域中(例如，在建筑物的相同区域中、面向相同地理方向、位于建筑物的相同楼层上等)。在一些实施方案中，控制多个IGU的窗控制器可以位于该多个IGU附近，诸如在该多个IGU附近的天花板区域中。通过用单个窗控制器控制多个IGU，该多个IGU可以能够以类似方式转变着色(例如，使得IGU相对同时地转变)。另外，使用单个窗控制器可以提供成本节约，因为窗控制器的成本可以分布在窗控制器控制的该多个IGU上。例如，多个IGU可以分担单个电源的成本。此外，使用单个窗控制器来控制多个IGU可以减少通信网络和/或配电网络基础设施，因为相对较少数量的窗控制器可以操作地联接到干线，同时控制比联接到干线的窗控制器更多数量的IGU。
在一些具体实施中，窗控制器可以向多个(例如，两个或更多个)IGU施加驱动电压。可结合要施加到IGU中的每个IGU的着色转变(例如，从第一着色状态到第二着色状态的共同着色转变)来施加驱动电压。驱动电压可以经由电源(例如，公共DC电源)提供。在一些具体实施中，窗控制器可针对IGU中的每个IGU监测指示着色转变的状态的参数。在一些具体实施中，响应于确定该多个IGU中的至少一个IGU已完成着色转变，窗控制器可以将该至少一个IGU转变到保持电压，同时继续向剩余IGU施加驱动电压。窗控制器随后可以循环通过剩余IGU，并且可以在确定IGU已完成着色转变时将剩余IGU中的每个IGU转变到保持电压。通过初始用共同驱动电压驱动所有IGU(例如，直到至少一个IGU已完成着色转变)，可针对所有IGU同步完成大量离子电荷转移。完成着色转变较慢的IGU然后可被充满，直到通过继续提供驱动电压而完成着色转变。这可以允许IGU以更同步和均匀的方式转变到相同的着色状态。
在一些具体实施中，指示着色转变的状态的参数包括IGU的开路电压(Voc)和/或转移到IGU的电荷量。例如，可响应于确定IGU的Voc满足或超过目标Voc和/或响应于确定递送到IGU的电荷量满足或超过要递送到IGU的目标电荷而作出IGU已完成着色转变的确定。在一些实施方案中，每个IGU经由开关操作地联接到公共电源。在一些实施方案中，开关可以是H电桥电路。在一些实施方案中，与IGU相关联的Voc测量可通过使得将IGU操作地联接到公共电源的对应开关处于高阻抗模式来进行。
在一些具体实施中，转移到或递送到IGU的电荷量用于确定IGU是否已完成着色转变。在一些实施方案中，考虑每单位面积递送的电荷，其可称为递送电荷或电荷密度，或总递送电荷或电荷密度。在一些实施方案中，递送电荷或电荷密度可通过确定在一段时间内递送到IGU的电流量(例如，通过对在一段时间内递送的电流进行积分)来确定。
在一些实施方案中，为了确定着色转变是否已完成，可以将总递送电荷或电荷密度与阈值电荷或阈值电荷密度(也称为目标电荷或电荷密度)进行比较。可以基于在可能的操作条件下完全完成或几乎完成光学转变所需的最小电荷或电荷密度来选择阈值电荷或阈值电荷密度。在各种情况下，可以基于在所限定温度下(例如，在约-40℃、约-30℃、约-20℃、约-10℃、约0℃、约10℃、约20℃、约25℃、约30℃、约40℃、约60℃等)完全完成或几乎完成光学转变所需的电荷或电荷密度来选择/估计阈值电荷或阈值电荷密度。合适的阈值电荷或阈值电荷密度也可能受到电致变色设备的泄漏电流的影响。具有较高泄漏电流的装置应具有较高的阈值电荷密度。在一些实施方案中，可以针对个别窗孔或窗孔设计凭经验确定适当的阈值电荷或阈值电荷密度。在其他情况下，可以基于例如尺寸、汇流条间隔距离、泄漏电流、开始和结束光学状态等窗孔的特性来计算/选择适当的阈值。示例阈值电荷密度范围在约1×10-5C/cm2和约5C/cm2之间，例如约1×10-4和约0.5C/cm2之间，或约0.005-0.05C/cm2之间，或约0.01-0.04C/cm2之间，或在许多情况下约0.01-0.02之间。较小的阈值电荷密度可以用于部分转变(例如，完全透明至25％着色)，并且较大的阈值电荷密度可以用于完全转变。第一阈值电荷或电荷密度可用于漂白/透明转变，且第二阈值电荷或电荷密度可用于染色/着色转变。在某些实施方案中，阈值电荷或电荷密度对于着色转变比对于透明转变更高。在特定实例中，着色的阈值电荷密度在约0.013-0.017C/cm2之间，并且透明的阈值电荷密度在约0.016-0.020C/cm2之间。在窗孔能够在两个以上状态之间转变的情况下，额外的阈值电荷密度可能是合适的。例如，如果设备在四种不同的光学状态：A、B、C和D之间切换，则可以对每次转变使用不同的阈值电荷或电荷密度(例如，A到B、A到C、A到D、B到A等)。在一些实施方案中，阈值电荷或阈值电荷密度根据经验确定。例如，可以针对不同尺寸的装置来表征在期望的结束状态之间实现特定转变所需的电荷量。可以针对每个转变拟合曲线以将汇流条分离距离与所需的电荷或电荷密度相关。此信息可用于确定给定窗孔上特定转变所需的最小阈值电荷或阈值电荷密度。在一些情况下，在此类经验确定中搜集的信息用于计算对应于光密度的特定变化水平(增加或减少)的电荷或电荷密度的量。
图9示出了根据一些实施方案的用于控制多个IGU的过程900的示例。过程900可由窗控制器执行。在一些实施方案中，过程900的框可以不同于图9中所示的次序执行。在一些具体实施中，过程900的两个或更多个框可基本上并行地执行。在一些具体实施中，可省略过程900的一个或多个框。在910处，过程900结合着色转变，经由窗控制器向两个或更多个IGU施加驱动电压。例如，着色转变可以是共同着色转变，使得该两个或更多个IGU全部从第一着色状态转变到第二着色状态。在一些具体实施中，窗控制器和该两个或更多个IGU中的每个IGU各自操作地联接到公共电源。在920处，过程900针对该两个或更多个IGU中的每个IGU，监测指示着色转变的状态的参数。指示着色转变的状态的参数可以包括与每个IGU相关联的Voc和/或递送到每个IGU的电荷量。在930处，过程900确定IGU中的任何IGU是否已完成着色转变。例如，过程900可以响应于确定与IGU相关联的Voc满足或超过目标Voc而确定特定IGU已完成着色转变。又如，过程900可以响应于确定多于目标量的电荷已被递送到IGU而确定特定IGU已完成着色转变。如果在930处，过程900确定没有IGU已完成着色转变(在930处为“否”)，则过程900可以循环回到框920。过程900可以循环通过框920和930，直到过程900确定至少一个IGU已完成着色转变。相反，如果在930处，过程900确定IGU中的至少一个IGU已完成着色转变(在930处为“是”)，则过程900可以进行到940并且可以将已完成着色转变的IGU(例如，已完成着色转变的一个或多个IGU)转变到保持电压，同时继续向尚未完成着色转变的剩余IGU施加驱动电压。应当指出的是，在其中两个或更多个IGU转变到保持电压的实例中，该两个或更多个IGU可以转变到相同的保持电压和/或不同的保持电压。在950处，过程900可以确定是否所有IGU已完成着色转变。例如，在一些实施方案中，过程900可以确定是否所有IGU已转变到保持电压。在950处，如果过程900确定并非所有IGU都已完成着色转变(例如，存在尚未完成转变的剩余IGU)，或者在950处为“否”，则过程900可循环回到框920并且可继续监测指示尚未完成着色转变(并且因此尚未转变到保持电压)的任何剩余IGU的着色转变的状态的参数。相反地，如果在950处，过程900确定所有IGU已完成着色转变(在950处为“是”)，则过程900可结束。
在一些实施方案中，在IGU已转变到保持电压之后(例如，响应于确定IGU已完成着色转变)，IGU可以例如被监测以确定IGU是否已偏离与着色转变相关联的最终着色状态。在一些具体实施中，响应于确定IGU已偏离最终着色状态，可以向IGU施加附加的电压脉冲。这可具有加注或充满IGU的效果，例如以抵消与IGU相关联的导致IGU偏离最终状态的泄漏。在一些实施方案中，电压脉冲可以是与驱动电压相关联的电压脉冲。
在一些实施方案中，IGU是否已偏离与着色转变相关联的最终着色状态可基于与IGU相关联的Voc的测量来确定。例如，可以响应于确定与IGU相关联的Voc已下降到低于目标Voc而作出IGU已偏离最终状态的确定。在一些实施方案中，在窗控制器控制多个IGU的实例中，窗控制器可以使得与每个IGU相关联的Voc被顺序地或同时地测量。在一些实施方案中，窗控制器随后可以向已偏离最终着色状态的一个或多个IGU施加电压脉冲。
图10示出了根据一些实施方案的用于在着色转变之后监测IGU的示例性过程1000。过程1000的框可由窗控制器执行。在一些实施方案中，过程1000的两个或更多个框可基本上同时执行。在一些实施方案中，可以省略过程1000的一个或多个框。过程1000开始于1010，针对当前处于保持状态的两个或更多个IGU，监测与最终着色状态的偏差。最终着色状态可以是与完成的着色转变相关联的着色状态。针对该两个或更多个IGU中的每个IGU，最终着色状态可以是相同的。在一些具体实施中，监测与最终着色状态的偏差可包括测量与每个IGU相关联的Voc。在1020处，过程1000确定IGU中的任何IGU是否已偏离最终着色状态。例如，过程1000可以响应于确定IGU的Voc已下降到低于目标Voc而确定IGU已偏离最终着色状态。如果在1020处，过程1000确定没有IGU已偏离最终着色状态(在1020处为“否”)，则过程1000循环回到框1010。相反地，如果在1020处，过程1000确定至少一个IGU已偏离最终着色状态(在1020处为“是”)，则过程1000进行到1030并且向已偏离最终着色状态的任何IGU(例如，该至少一个IGU)施加电压脉冲。在一些具体实施中，电压脉冲可具有对应于驱动电压(例如，用于使IGU转变到最终着色状态的驱动电压)的量值。
在一些实施方案中，窗控制器(其可包括一个或多个处理器)可控制多个(例如，两个或更多个)IGU。在一些实施方案中，窗控制器和该多个IGU可各自操作地联接到电源(例如，DC电源)。例如，窗控制器可以向电源传输指令，这些指令使得电源向该多个IGU提供驱动电压。在一些具体实施中，该多个IGU中的每个IGU经由开关操作地联接到电源。开关可以在启用状态(例如，低阻抗状态)与禁用状态(例如，高阻抗状态)之间切换，使得当与IGU相关联的开关处于启用状态时，IGU接收由电源提供的电压(例如，驱动电压)，并且使得当开关处于禁用状态时，IGU处于保持状态并且不接收由电源提供的电压(例如，驱动电压)。在一些具体实施中，窗控制器(例如，窗控制器的一个或多个处理器)向每个开关提供使得开关改变状态(例如，从启用状态到禁用状态，或者反之亦然)的指令。在一些实施方案中，将IGU操作地联接到电源的开关可以是H电桥。
在一些实施方案中，每个IGU操作地联接到电压测量电路，该电压测量电路被配置为测量在IGU上的开路电压(例如，Voc)。在一些实施方案中，电压测量电路包括差分放大器(例如，如图6所示并且结合图6所述)。在一些实施方案中，电压测量电路操作地联接到对应的开关(例如，H电桥)。例如，电压测量电路可以被配置为当对应的开关处于禁用状态时测量在IGU上的Voc。
在一些实施方案中，开关经由干线段操作地联接到IGU。在一些实施方案中，经由电压测量电路测量在每个干线段上的电压降(例如，Vdrop)。在一个示例中，电压测量电路包括差分放大器(例如，如图6所示并且结合图6所述)。在一些实施方案中，向窗控制器提供电压降测量结果。例如，窗控制器(例如，窗控制器的该一个或多个处理器)可以使得由电源提供的电压基于电压降测量结果而改变(例如，通过向电源传输指令以增大所提供的电压，其中该增大至少部分地基于电压降测量结果来确定)。在一些实施方案中，可以经由串行通信接口和/或使用串行通信协议向窗控制器提供电压降测量结果。串行通信接口的示例包括1线接口。
在一些实施方案中，使用电流测量电路来测量通过该多个IGU的电流。在一些实施方案中，电流测量电路可包括运算放大器(例如，如图6所示并且结合图6所述)。在一些实施方案中，通过IGU的电流可用于确定递送到IGU的电荷，例如，通过对在一段时间内递送的电流进行积分。
图11示出了根据一些实施方案的用于使用窗控制器来控制多个IGU的示例性系统1100。如图所示，系统1100包括窗控制器1102。窗控制器1102可以包括一个或多个处理器(例如，硬件处理器)。窗控制器1102控制IGU 1104、1106、1108和1110。IGU 1104、1106、1108和1110中的每一者从电源1112接收电力。例如，在一些实施方案中，窗控制器1102向电源1112传输指令，该指令使得电源1112向IGU 1104、1106、1108和1110中的任一者提供驱动电压。每个IGU经由H电桥操作地联接到电源1112。例如，IGU 1104经由H电桥1114操作地联接到电源1112，IGU 1106经由H电桥1116操作地联接到电源1112，IGU 1108经由H电桥1118操作地联接到电源1112，并且IGU 1110经由H电桥1120操作地联接到电源1112。在一些实施方案中，每个IGU操作地联接到Voc电路(例如，被配置为测量开路电压的电路)。在一些实施方案中，Voc电路可包括差分放大器。Voc电路操作地联接到对应的H电桥。例如，Voc电路1122操作地联接到H电桥1114和IGU 1104，Voc电路1124操作地联接到H电桥1116和IGU 1106，Voc电路1126操作地联接到H电桥1118和IGU 1108，并且Voc电路1128操作地联接到H电桥1120和IGU 1110。Voc电路可以被配置为当对应的H电桥处于禁用(例如，高阻抗)状态时测量在对应的IGU上的开路电压。每个IGU操作地联接到Vdrop测量电路。Vdrop测量电路测量在到IGU的配电线段上的电压降。例如，IGU 1104操作地联接到Vdrop测量电路1130，IGU1106操作地联接到Vdrop测量电路1132，IGU 1108操作地联接到Vdrop测量电路1134，并且IGU 1110操作地联接到Vdrop测量电路1136。电压降测量结果经由串行通信接口1140(例如，1线主接口)传输到窗控制器1102。测量结果经由1线总线传输。使用电流测量电路1138来测量提供给IGU 1104、1106、1108和1110的电流。电流测量电路1138可以包括操作地联接到电源1112和每个IGU的运算放大器。在一些实施方案中，使用模数转换器(ADC)1142将提供给窗控制器1102的数据数字化。
在一些具体实施中，用于控制多个IGU的窗控制器系统可以使用印刷电路板(PCB)来实现。应当指出的是，在多个IGU由单个窗控制器系统控制的实例中，每个IGU可以在大小/尺寸、将IGU联接到窗控制器系统的电缆长度、设备参数等方面有所不同。在一些情况下，窗控制器系统可以能够驱动每IGU高达10瓦，或每IGU高达15瓦，从而允许每个IGU相对快速地着色。
在一些实施方案中，窗控制器系统PCB可以被配置为使得PCB可以与各种类型的电力和/或通信协议/系统结合利用，诸如利用同轴电缆经由干线提供48V DC电力的G.hn协议、利用电力线提供110V AC电力(例如，来自建筑物电源)的G.hn协议、以太网供电(POE)等。换句话讲，公共PCB可以根据要用于向PCB提供电力和/或数据信号并且因此要被窗控制器系统利用的电缆类型和/或协议类型而填充有部件。在制造时利用单个PCB布局以及填充PCB可导致窗控制器系统制造中的实质成本节约。此外，一些实施方案在建筑物诸如商业办公楼或住宅楼中表现出特别有利的用途。一些实施方案可特别适合且适于在新建筑物的建造中使用。例如，一些实施方案被设计为与现代或新型供暖、通风和空调(HVAC)系统、室内照明系统、安全系统和电力系统结合使用，作为整个建筑物或建筑物园区的单一整体高效能量控制系统。一些实施方案特别适合于与建筑物管理系统(BMS)集成。此外，具有以太网、Wi-Fi、蓝牙、G.hn或其他通信能力的实施方案也可以非常适合用于住宅和其他较小规模的非商业应用中。可以很好地适用于住宅或其他较小规模应用的实施方案的其他示例描述于名称为“CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS”的美国专利申请号16/949,855(代理人案卷号VIEWP041C3US)，该申请据此全文以引用方式并入本文。
在一些具体实施中，PCB可包括不管所利用的电力/通信系统如何而通常利用的第一组部件。换句话讲，第一组部件可以附连(例如，焊接或以其他方式连接到)PCB，而不管所使用的电力/通信系统如何。第一组部件可以包括处理单元、存储器设备(例如，闪存存储器设备)、一个或多个IGU控制器和/或用于由处理单元控制的每个IGU的连接器，该一个或多个IGU控制器各自对应于要使用处理单元控制的不同IGU。处理单元可执行本文中描述为由窗控制器执行的功能中的许多功能。例如，处理单元可确定或控制由处理单元控制的该多个IGU中的每个IGU的着色转变，接收可用于确定错误状态的电压和/或电流数据等。处理单元操作地联接到每个IGU控制器，使得处理单元控制每个IGU控制器，并且每个IGU控制器继而控制每个IGU。处理单元可以通信地联接到另一个控制器(例如，较高层级控制器，诸如网络控制器或主控制器)。通信耦接可以是有线通信信道或无线通信信道。例如，如图16所示并且下文结合图16所述，处理单元可以利用Wi-Fi和/或蓝牙与较高层级控制器或控制面板通信。处理单元可以被配置为在PCB的存储器设备中产生各种信息，诸如着色调度信息、窗区带信息、用户偏好等，使得处理单元可以利用所存储的信息，而不管处理单元在给定时间是通信地联接到控制面板还是较高层级控制器。例如，在一些具体实施中，处理单元可以利用所存储的信息控制处于“离线”模式的每个所连接的IGU。在一些实施方案中，存储器设备可存储指示用于向PCB提供电力和/或数据信号的电力/通信系统的信息。
PCB还可以包括第二组部件，其中包括在第二组部件中的部件可以基于所使用的电力/通信系统来确定。例如，第二组部件可以包括诸如模拟前端、分路器、适配器等特定于所利用的电力/通信系统的部件。作为更具体的示例，在提供G.hn同轴输入(例如，作为到窗控制器系统的电力/通信)的实例中，第二组部件可以包括操作地联接到干线的分路器和/或被配置从干线向模拟前端部件提供电力的同轴耦合电路。作为另一个更具体的示例，在提供G.hn电力线输入的实例中，第二组部件可以包括被配置为操作地联接到AC电源插座(例如，提供110V AC或220V AC)的电力线耦合电路以及模拟前端部件。第二组部件还可以包括被配置为将AC信号转换为DC信号的模数转换器。作为又一个更具体的示例，在提供以太网输入的实例中，第二组部件可以包括被配置为接收以太网电缆、使用PoE处理电力和/或数据信号等的各种连接器和/或适配器。
在一些具体实施中，到一个或多个下游设备(例如，窗控制器、传感器单元或集合体等)的电缆网络(例如，其提供电力和/或通信)可包括至少一个分配接头，其在本文中可被称为“分路器”或“接头”。在一些实施方案中，分配接头可以被结合到窗控制器系统PCB中(例如，如图12中所示并且下文结合图12所述)。例如，在一些具体实施中，窗控制器PCB可填充有执行分配接头的功能的一个或多个部件。分配接头(例如，由分配接头执行的电路和功能)更详细地描述于PCT/US/2021/017946，其名称为“DATA AND POWER NETWORK OF AFACILITY”，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。在一些具体实施中，分配接头可以包括至少一个连接器。分配接头可以在网络基础设施内分配一个或多个时变信号和/或DC电力。分配接头可以将两个或更多个电路耦接在一起。例如，分配接头可以将上游电路、下游电路和分支电路中的至少两者耦接在一起。上游电路和下游电路可以是网络总线(在本文中也被称为干线)的一部分。在一些实施方案中，总线是用于连接部件并在那些部件之间传送数据(例如，信号)和/或DC电力的子系统。分配接头可以是无源的或有源的。分配接头可以包括有源和无源部件。分配接头可以包括电联接在一起的上游电路、下游电路和分支电路中的地面一个或多个路径。分配接头可以包括微处理器或操作地耦接到微处理器。电缆网络可以包括无源分配接头和/或有源分配接头。有源分配接头具有至少一个有源部件。无源分配接头具有无源部件并且无有源组件。在一些实施方案中，分配接头提供阻抗匹配。在一些实施方案中，分配接头可以包括变压器。例如，利用变压器的分配接头的具体实施可以提供阻抗匹配。阻抗匹配可以用于减少(例如，消除)网络基础设施内分配接头的不想要的信号反射。在一些实施方案中，分配接头包括至少一个滤波器。分配接头可以包括一个或多个低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器。滤波器可以用于阻挡来自分支电路的某些频率(例如，当分支电路不利用此类频率时)和/或来自下游电路的某些频率(例如，当所有下游电路都不利用此类频率时)。例如，当信号传播通过网络(例如，通过总线)时，通过阻挡此类频率(例如，信号部分)，滤波器可以减少网络中的噪声。在一些实施方案中，分配接头包括频率偏移能力。具体地，控制面板和分配接头可以对时变信号中的一个或多个时变信号进行频率偏移，以在信号行进通过网络时减少干扰。信号可以偏移到介质(例如，同轴电缆)上可用的频谱的未使用的区域。分配接头可以包括无源或有源部件，当将信号从网络总线输送到分支电路时，这些无源或有源目标移除该频率偏移，并且当将信号从分支电路输送到网络总线时，这些无源或有源目标插入该频率偏移。控制面板可以包括G.hn头端(或其他部件)，当控制面板传输时变信号时，该G.hn头端将频率偏移添加到时变信号，并且当在控制面板处接收到时变信号时，该G.hn头端移除时变信号的频率偏移。
在一些实施方案中，窗控制器系统PCB可以向和从PCB的处理单元分配电力和/或数据信号。数据信号可包括时变信号，其可被称为数字通信、数字数据等。数字数据可以包括电力线通信信号，诸如G.hn、或HD-PLC兼容信号。数字数据可以包括与MoCA(同轴电缆多媒体联盟)协议兼容的信号。数字数据可以包括与其他协议兼容的信号，这些其他协议包括以太网协议，诸如802.3bw、802.3bp、802.3ch和/或802.3cq。第一频率窗口可以从大约2MHz延伸至大约200MHz(例如，诸如在G.hn协议中使用)。例如，第一频率窗口可以从大约500MHz延伸至大约600MHz，从大约875MHz延伸至大约1Ghz，并且/或者从大约1.15延伸至大约1.5GHz。
图12是根据某些具体实施的示例性窗控制器系统PCB的示意图。如图所示，PCB可以包括不管所利用的电力/通信系统如何而可使用的第一组部件。因此，PCB可填充有用于多种不同类型的电力/通信系统/协议的第一组部件。第一组部件可以包括DC/DC转换器1202、处理单元1204、存储器设备1206、认证设备1208、与由窗控制器系统控制的一组IGU相对应的一组IGU控制器(1210a、1210b、1210c和1210d)以及对应的一组IGU连接器(1212a、1212b、1212c、1212d)。
DC/DC转换器1202可以被配置为将第一DC电压转换为第二DC电压(例如，从48V到5V、从23V到5V、从5V到48V等)。DC/DC转换器1202可提供由窗控制器系统PCB的其他部件(诸如处理单元1206、以太网控制器1218、存储器设备1206、IGU控制电路1210a-1210d等)利用的DC电力。需注意，DC/DC转换器1202可以被配置为(在适当时)升高或降低DC电压。
处理单元1204可以是实现本文中描述为由窗控制器执行的功能中的许多功能的处理器。例如，处理单元1204可以确定特定IGU的着色水平，确定要使用的驱动电压，确定指示特定IGU要在给定日期/时间转变到特定着色状态的调度信息，与较高层级控制器(例如，网络控制器或主控制器)或控制面板通信，接收电气特性(例如，电压信息、电流信息诸如电流泄漏)以识别错误状态或故障IGU等。
在一些具体实施中，处理单元1204可联合控制一组IGU，使得IGU同时或几乎同时实现给定着色状态(例如，如上文结合图9和/或图10所述)。在一些具体实施中，处理单元1204可以控制跨一组IGU的初始斜坡时间，使得斜坡到驱动步骤的开始时间跨IGU交错。这可以减少窗控制器系统的功率消耗以允许IGU彼此结合地着色。在一些具体实施中，处理单元1204可以确定要由给定IGU执行的给定着色转变的斜变类型和/或斜变速率。需注意，上文结合图2更详细地描述了斜变类型和斜变速率。在一些具体实施中，处理单元1204可以针对由窗控制器系统控制的两个不同的IGU确定不同的斜变类型和/或不同的斜变速率。因此，处理单元1204然后可以向每个IGU控制器(例如，1210a-1210d)传输指示所确定的斜变类型和/或所确定的斜变速率的指令，使得由相同的窗控制器控制的两个不同的IGU可以使用不同的斜变类型和/或不同的斜变速率来着色。
在一些具体实施中，处理单元1204可以接收覆写信息。例如，覆写可以覆写基于调度信息、当前光电传感器信息等确定的着色状态。可以经由设施的本地网络接收覆写。可以例如经由在用户设备上执行的应用程序从用户设备(例如，移动电话、平板计算机、膝上型计算机等)接收覆写。可以从较高层级控制器或其他计算设备(其可包括云计算设备、安装在设施中的控制面板计算设备、或任何其他合适的计算设备)接收覆写。在一些具体实施中，覆写可基于光电传感器信息(例如，作为被配置为确定天空温度的天空传感器设备的一部分的光电传感器、设置在被着色的窗附近的光电传感器等)。
需注意，在一些具体实施中，处理单元1204可以是G.hn基带处理单元，并且可以存在操作地联接在处理单元1204与每个IGU控制器1210a-1210d之间的附加处理器或微控制器1205。在此类具体实施中，如由处理单元1204执行的本文所述的功能性可以由处理单元1204、附加处理器或微控制器1205执行，或以任何合适方式在处理单元1204与附加处理器或微控制器1205之间进行拆分。
在一些具体实施中，处理单元1204可以被配置为进入睡眠模式。当处于睡眠模式时，处理单元1204以及窗控制器系统的其他部件可消耗较少功率。以上结合图6以及在名称为“POWER MANAGEMENT FOR ELECTROCHROMIC WINDOW NETWORKS”的PCT/US2016/041176中描述了窗控制器睡眠模式，该申请据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。在一些实施方案中，处理单元1204可以响应于来自较高层级控制器、处理器或其他计算设备的命令而进入睡眠模式，窗控制器系统(并且因此处理单元1204)通信地联接到该较高层级控制器、处理器或其他计算设备。较高层级控制器、处理器或其他计算设备可以在设施内(例如，经由一个或多个干线段连接到窗控制器系统、经由局域网连接、经由无线网络通信地联接等)，或远离设施(例如，作为云控制器或其他远程计算设备)。较高层级控制器、处理器或计算设备的示例包括网络控制器、主控制器、边缘服务器、控制面板等。在一些实施方案中，窗控制器系统(例如，包括处理单元1204)可以从睡眠模式唤醒。在一些具体实施中，从睡眠模式唤醒可响应于来自较高层级控制器、处理器或其他计算设备的后续唤醒命令。附加地或另选地，在一些实施方案中，从睡眠模式唤醒可响应于预先确定的持续时间(例如，五分钟、三十分钟、一小时等)的流逝。
存储器设备1206可存储设备参数(例如，与由窗控制器系统控制的每个IGU相关联)、着色调度信息等。在一些具体实施中，处理单元1204可以从存储器设备1206检索设备参数、调度信息等。在一些具体实施中，更新信息(例如，从网络控制器、主控制器、云计算设备等推送的)可存储在存储器设备1206中。可以周期性地(例如，每24小时、每周、每月等)或非周期性地存储更新。
认证设备1208可以存储任何合适的加密信息，并且可以允许处理单元1204安全地与该一组IGU通信和/或控制该一组IGU。具体地，认证设备1208可以是被配置为加速执行各种密码算法(例如，在安全公钥认证中使用的那些)所需的时间的密码协处理器。可以利用的部件的示例是ATECC508A。
窗控制器系统可以包括一组IGU控制器，其中每个IGU控制器操作地联接到给定IGU。处理单元1204可控制每个IGU控制器，每个IGU控制器继而控制对应的IGU。IGU控制器的示例是1210a-1210d。每个IGU可以经由所连接的IGU(例如，1212a-1212d)操作地联接到对应的IGU控制器。应当指出的是，在一些具体实施中，处理单元1204可以能够执行相对于IGU控制器的计算量更大的计算等。
如上所述，PCB还可以包括第二组部件，其中第二组部件基于所利用的电力/通信系统而附连到PCB。换句话讲，在布局中，PCB可以包括用于所有可能的第二组部件的空间和迹线，其中基于要利用的电力/通信系统来填充PCB。
例如，在利用以太网(例如，用于PoE)的实例中，PCB可填充有以太网连接器1214、以太网控制器1216和PoE电路1218。以太网连接器1214可以是具有以太网供电(PoE)能力的以太网连接器，使得以太网连接器1214被配置为提供电力和数据传输能力。以太网连接器1214可以提供100Base以太网和/或1000Base以太网连接。以太网连接器1214可以是RJ45连接器。以太网控制器1216可以与处理单元1204双向联接，并且可以被配置为以适当的物理层格式提供数据以用于作为以太网传输的后续传输。例如，以太网控制器1216可以被配置为对来自终端设备(例如，IGU控制器)的以太网数据进行解码，并且将未编码的数据提供给处理单元1204以用于随后的上游传输(例如，到控制面板、到较高层级控制器/处理器/计算设备等)。以太网控制器1214可以被配置为接收下游数据(例如，从控制面板、从较高层级控制器/处理器/计算设备等)并且将下游数据提供给处理单元1204。PoE电路1218可以被配置用于发送和接收数据。PoE电路1218可以被配置为使电力可用于在物理线上传输，该物理线也可承载以太网格式化数据。
又如，在G.hn与同轴输入结合利用的实例中，PCB可填充有分路器1220、同轴耦合电路1222和滤波器1224。分路器1220可以被配置为拆分或分接来自干线的电力和/或数据，这些电力和/或数据可经由同轴电缆接收。需注意，可以根据G.hn协议对数据进行格式化和/或编码。需注意，分路器1220可以被认为是分配接头的一部分，如上所述。同轴耦合电路1222可以被配置为将来自分路器1220的信号联接到模拟前端1226，该模拟前端继而联接到处理单元1204。
又如，在G.hn与电力线输入结合利用的实例中，PCB可填充有电力线耦合电路1228、模拟前端1230、AC至DC电压转换器1234和滤波器1232。电力线耦合电路1228可以被配置为将来自电力线输入的信号联接到模拟前端1230，该模拟前端继而联接到处理单元1204。AC到DC电压转换器1234可以被配置为将120V(或220V)AC电压转换为DC电压，诸如48V。应当指出的是，在一些具体实施中，模拟前端1226可以与用于同轴输入和电力线输入两者的G.hn输入结合利用。
应当理解，在一些具体实施中，可在窗控制器系统中提供各种其他部件。在一些实施方案中，此类部件可以安装在子板上，该子板操作地联接到主窗控制器系统PCB。
在一些具体实施中，窗控制器系统可以被容纳在适于插入墙壁插座的壳体中。例如，在一些具体实施中，窗控制器系统可以被容纳在标准三联或四联插座盒中。此类壳体可以允许在住宅(例如，单个家庭住宅、公寓楼等)或小商业空间中相对直接的安装。壳体可以包括插座盒，其中设置有窗控制器系统PCB。上文结合图12示出并描述了此类窗控制器系统PCB的示例。窗控制器系统PCB可包括用于连接到多个(例如，两个、三个、四个、八个等)IGU的连接器。在一些实施方案中(例如，在利用G.hn电力线电力/通信系统的实例中)壳体可以附加包括电力线PCB，用于例如经由G.hn电力线接收电力和/或数据信号。在一些具体实施中，窗控制器系统PCB和电力线PCB可以以固定间隔分开。例如，在一些具体实施中，电力线PCB可设置在窗控制器系统PCB上方，其中两个PCB之间具有固定间隙。固定间隙可经由设置在上PCB(例如，更靠近覆盖壳体的面板的PCB)的后部部分上的间隔元件来实现，该上PCB搁置在下PCB的上部部分上。
窗控制器系统可以附加包括覆盖内部部件(例如，设置在插座盒内的那些部件)的面板。面板可经由螺钉或任何其他合适的机构附连到插座盒。在一些实施方案中，插座盒的至少一个外边缘可以是成角度的，例如向下朝向面板。面板可包括一个或多个通风口以允许空气流动。在一些实施方案中，该一个或多个通气口可以沿外边缘，该外边缘可以是成角度的外边缘。另选地，在一些实施方案中，该一个或多个通风口可位于面板的中心部分。应当指出的是，在一些具体实施中，散热器可另外设置在插座盒内。在此类具体实施中，散热器和该一个或多个通风口可以共同为窗控制器系统提供冷却。在一些具体实施中，面板可以附加包括提供任何部件的当前状态的指示的一个或多个LED。例如，在一些实施方案中，可以存在一个LED对应于窗控制器系统可以连接到和/或控制的每个IGU，其中每个LED指示对应的IGU的当前状态。例如，红色可指示与IGU相关联的错误状态(例如，IGU当前未正确地连接到窗控制器系统、存在与IGU相关联的错误或故障等)，并且绿色可指示对应的IGU正确运行。需注意，可以存在一个或多个光导管，该一个或多个光导管被配置为将光从壳体内的PCB引导到面板。
图13A和图13B示出了设置在壳体内的窗控制器系统的不同视图。如图所示，图13A描绘了四联插座盒1302。然而，需注意，在一些具体实施中，可以相反地使用三联插座盒。设置在插座盒内的是窗控制器系统PCB 1304和电力线PCB 1306。面板1310可形成盖(例如，以覆盖内部部件，诸如PCB 1304和PCB 1306)并且可经由一个或多个螺钉1316附连到插座盒1302。注意面板1310的倾斜外边缘。窗控制器系统PCB 1304可包括一组IGU连接器，诸如IGU连接器1308。每个IGU连接器可以被配置为通过窗控制器系统连接到单个IGU控制器。尽管在图13A中示出了四个IGU连接器，但在一些具体实施中，可包括与可由窗控制器系统控制的IGU的数量相对应的任何合适数量的IGU连接器(例如，两个、三个、八个等)。需注意，面板1310包括一组LED，诸如LED 1312。每个LED可以指示与窗控制器系统相关联的给定部件(诸如POE系统、连接到窗控制器系统的IGU等)的当前状态。每个LED可以具有对应的光导管，诸如用于将光向上传输到面板1310的光导管1314。另外，面板1310包括通气口，诸如通气口1318，其可允许空气流动并且为窗控制器系统的部件提供冷却。
图13B是示例性窗控制器系统和壳体的横截面侧视图。如图所示，图13B描绘了插座盒1352的一部分。面板1354附连(例如，经由一个或多个螺钉，未示出)到插座盒1352。注意面板1354的倾斜外边缘(例如，顶部和底部外边缘)。由插座盒1352和面板1354形成的壳体内是电力线PCB 1356和窗控制器系统PCB 1358。电力线PCB 1356可被配置有被配置为接收AC电力电缆的AC电源连接器1360。窗控制器系统PCB 1358可配置有IGU连接器1362以将多个IGU联接到窗控制器系统(例如，联接到窗控制器系统PCB 1358)。图13B另外示出了散热器1364，其在一些具体实施中可省略。
图13C示出了根据一些具体实施的窗控制器系统PCB 1370和电力线PCB 1372的视图。需注意，窗控制器系统PCB 1370和电力线PCB 1372可设置在由插座盒和面板形成的壳体内，如图13A和图13B所示并且上文结合图13A和图13B所述。如图所示，窗控制器系统PCB1370可包括多个IGU连接器，诸如IGU连接器1382。每个IGU连接器可以被配置为接收电缆，该电缆可以将窗控制器系统PCB 1370连接到由窗控制器系统PCB 1370控制的对应的IGU。在一个示例中，IGU连接器可以是M8K连接器。窗控制器系统PCB 1370可以附加包括以太网连接器1384。在一个示例中，以太网连接器1384可以是IX连接器。面板1376示出了窗控制器系统1370的侧视图。在窗控制器系统1370的侧视图中可以看到IGU连接器1382。
如图所示，电力线PCB 1372可以包括AC电源连接器1386，在面板1374中的电力线PCB 1372的侧视图中也可以看到该AC电源连接器。在一些具体实施中，电力线PCB 1372可堆叠在壳体内的窗控制器系统PCB 1370上方。在此类具体实施中，在窗控制器系统PCB1370中可以存在凹口1388以允许连接到AC电源连接器1386的电缆穿过。
如上所述，在一些具体实施中，窗控制器系统操作地联接到较高层级控制器(例如，网络控制器或主控制器)和/或控制面板，该控制面板可包括控制窗控制器的较高层级处理器。在一些实施方案中，此类控制面板可以包括壳体，该壳体的尺寸可以被设定为适当地配合在例如住宅电气壳体面板中。例如，在一些实施方案中，控制面板的高度和/或宽度可小于约24英寸，或小于约18英寸。在一些具体实施中，控制面板的深度可小于约6英寸，或小于约4英寸，从而允许控制面板在安装时容易地设置成与墙壁齐平。
控制面板可包括一个或多个处理器或其他计算设备。处理器可以被配置用于建筑或工业自动化。控制面板可以附加包括DC电源(例如，48V电源)。控制面板可以包括一个或多个AC线路滤波器。控制面板可以包括被配置用于向控制面板和任何所连接的设备提供联网能力的一个或多个电力线电桥。控制面板可以包括以太网端口交换机，该以太网端口交换机可以被配置用于任何合适数量的端口(例如，8、10、12等)。
图14示出了电力线通信控制面板1400的示例的图。如图所示，控制面板1400包括壳体1402。控制面板1400包括一组DIN导轨接线板，诸如DIN导轨接线板1404。每个DIN导轨接线板可以例如通过防止短路而为作为控制面板1400的一部分的电气设备提供保护功能。控制面板1400可以包括一个或多个AC线路滤波器，诸如AC线路滤波器1406。线路滤波器可以防止下游通信信号向上游传播到期望网络广播之外的AC电路。这在例如创建单独的控制单元时可能是重要的，例如在用于公寓楼时。控制面板1400可以包括一个或多个电力线电桥，诸如电力线电桥1408。每个电力线电桥1408可以被配置为经由到向下游设备馈电的AC电源电路的连接向所连接的设备提供联网(例如，数据)能力。电力线电桥可以在AC电力承载信号的顶部并入通信信号。控制面板1400可以包括以太网端口交换机1410。控制面板1400可以包括DC电源1412，其可以是24V电源、48V电源等。
在一些具体实施中，窗控制器系统可以与较高层级控制器或处理器通信地联接，诸如网络控制器或主控制器。例如，窗控制器系统可以从较高层级控制器或处理器接收指令和/或数据，其中指令可以包括着色调度(例如，在窗控制器系统的控制下的各种IGU的着色转变时间和/或着色水平)、用于实现着色覆写命令的指令、对由窗控制器系统利用的固件的更新等。窗控制器系统可以将数据传输到较高层级控制器或处理器，诸如与由窗控制器系统控制的IGU相关联的电气特性。在一些具体实施中，较高层级控制器或处理器可以利用电气特性(例如，IGU上的电压、漏电流等)来识别IGU的故障或失效、识别IGU的特定部件可能在不久的将来失效等。上文描述了用于识别错误状态的更详细的技术。如上所述，在一些具体实施中，在窗控制器系统处从较高层级控制器或处理器接收的指令可以被存储在窗控制器系统的本地存储器中，使得窗控制器系统被配置为即使在窗控制器系统与较高层级控制器或处理器之间的通信信道不可操作(例如，处于“离线”模式)时也使用所存储的指令。当更新指令由较高层级控制器或处理器例如以“在线”模式传输时，窗控制器系统然后可以更新所存储的指令。
在一些具体实施中，可以在设施内且远离窗控制器系统的边缘服务器上实现较高层级控制器或处理器。例如，在其中在住宅的给定房间(例如，客厅、卧室等)或其他设施(例如，办公楼的会议室等)中实现窗控制器系统的实例中，边缘服务器可以在该设施内但远离窗控制器系统，诸如在建筑物公共区域或其中可以存放建筑物操作设备的其他位置中。附加地或另选地，较高层级控制器或处理器可以是远离设施的远程云设备。
在一些具体实施中，较高层级控制器或处理器可以从遍布设施设置的一个或多个传感器接收数据。该一个或多个传感器可以包括光检测器(例如，光电传感器)、声音传感器、运动检测器、挥发性有机化合物(VOC)传感器、湿度传感器、温度传感器、二氧化碳传感器等。然后，较高层级控制器或处理器可以使用例如一个或多个机器学习模型基于传感器数据来确定特定窗或窗区带的着色水平。然后，可以将着色水平传输到控制特定窗或窗区带的给定窗控制器系统。在一些具体实施中，较高层级控制器或处理器继而可以与另一个控制器或处理器通信地联接，该另一个控制器或处理器可以是设施本地的或远程的并且可以被配置为向中间控制器(例如，边缘计算机)传输对机器学习模型等的更新。例如，如上所述，网络控制器可联接到主控制器。
图15和图16示出了可通信地联接到较高层级控制器或处理器的窗控制器系统中的两种示例性方式。在图15所示的示例中，利用有线通信系统。相比之下，在图16所示的示例中，利用无线通信系统。应当理解，下文结合图15和图16示出和描述的窗控制器系统可以使用上文结合图12示出和描述的窗控制器系统PCB来配置，并且可以任选地设置在包括插座盒和面板的壳体中，如上文结合图13A至图13C示出和描述的。例如，为了利用图15所示的有线通信系统，窗控制器系统PCB可配置有以太网或G.hn电力线电力/通信系统部件。为了利用图16所示的无线通信系统，窗控制器系统PCB可配置有提供Wi-Fi和/或蓝牙通信的部件。应当指出的是，在一些具体实施中，用于执行无线通信(例如，Wi-Fi、蓝牙等)的部件可以经由子板被提供在窗控制器系统PCB中，该子板操作地联接到主窗控制器系统PCB，诸如上文结合图12示出和描述的PCB。
转向图15，示出了窗控制器1502和1504。每个窗控制器可控制多个IGU。例如，窗控制器1502控制IGU 1506a-1506d，并且窗控制器1504控制IGU 1508a-1508d。需注意，尽管四个IGU被描绘为由每个窗控制器控制，但这仅是示例性的，并且在一些具体实施中，每个窗控制器可控制任何合适数量的IGU(例如，一个、两个、五个、十个、十五个等)。通信和/或数据可经由联网部件1510被提供给每个窗控制器，联网部件可包括住宅网关1512、以太网/G.hn适配器1514和线程边界路由器1516。在一些具体实施中，线程边界路由器1516可以与通信地联接到线程边界路由器1516的一个或多个IoT设备进行无线通信(例如，使用Wi-Fi协议)。在一些实施方案中，联网部件1510中的部件可以一起封装在单个外壳中。
如图所示，住宅网关1512可以操作地联接到以太网交换机1524，该以太网交换机继而可以操作地联接到边缘服务器1522。边缘服务器1522可以实现相对于窗控制器1502和/或1504的较高层级控制器或处理器。例如，边缘服务器1522可确定建筑物操作控制参数，其可包括联接到窗控制器1502和/或1504的IGU的着色转变。边缘服务器1522可以基于来自设置在设施中的一个或多个传感器的传感器设备数据来确定建筑物操作控制参数(包括着色转变)。边缘服务器1522可以经由路由器1520操作地联接到互联网1526。在一些具体实施中，边缘服务器1522可以从云设备或远程服务器传输和/或接收数据、程序等。例如，边缘服务器1522可以从云设备或远程服务器接收对一个或多个机器学习算法的更新，其中机器学习算法被配置为利用传感器数据来确定建筑物操作参数。在一些具体实施中，边缘服务器1522可以将所收集的建筑物数据(其可以包括传感器数据和/或IGU数据)推送到云设备或远程服务器以用于数据分析。
图16示出了根据一些具体实施的其中窗控制器利用无线通信协议与较高层级控制器通信的示例性系统。如图所示，窗控制器1602控制IGU 1606a-1606d，并且窗控制器1604控制IGU 1608a-1608d。每个窗控制器可以被配置为利用一个或多个无线通信协议，诸如Wi-Fi、蓝牙等。例如，每个窗控制器系统PCB(如图12中所示并且上文结合图12所述)可填充有被配置为向窗控制器系统提供无线通信能力的一个或多个芯片或部件。需注意，例示的窗控制器的数量以及由每个窗控制器控制的IGU的数量两者仅为示例性的。设施内可以存在任何合适数量的窗控制器(例如，十个、二十个、一百个等)，每个窗控制器控制任何合适数量的IGU(一个、两个、五个、十个等)。每个窗控制器可以通信地联接到Wi-Fi接入点1610。Wi-Fi接入点1610可以设置在设施内。每个窗控制器可以使用无线通信协议诸如Wi-Fi与远程云控制器1612通信。需注意，在该示例中，设施不需要具有边缘计算机、控制面板或设施本地的其他较高层级控制器，这在一些住宅环境(诸如单个家庭住宅等)中可能是有利的。类似于上述内容，云控制器1612可以通信地联接到窗控制器1602和/或1604以发送和接收数据、指令、程序等，例如，云控制器1612可以被配置为向窗控制器1602和/或1604推送指令、着色调度等。又如，窗控制器1602和/或1604可以被配置为将电气特性和/或其他IGU数据传输到云控制器1612，例如以诊断故障或错误状态。类似于上文结合图12和图15描述的内容，窗控制器1602和/或1604可以被配置为以“离线”模式操作，其中当窗控制器未通信地联接到云控制器1612时可利用所存储的指令。
在一些具体实施中，被配置用于Wi-Fi和/或蓝牙通信的设施或设施的区域内的多个窗控制器(例如，窗控制器1602和/或1604)可以被配置为形成网状网络。在一些此类具体实施中，窗控制器可以能够在不利用中间节点的情况下彼此进行无线通信(例如，使用Wi-Fi和/或蓝牙)。此外，在其中多个窗控制器连接在网络(例如，网状网络)中的一些具体实施中，无线电力可从网络中的一个窗递送到另一个窗。在一些具体实施中，配置有无线能力(例如，Wi-Fi和/或蓝牙能力)的每个窗控制器可以被认为是无线电节点或客户端。网状网络还可以包括网状路由器和网关，其中路由器向和从网关转发业务。在一些具体实施中，网关可以与网络连接。在一些实施方案中，无线电节点或客户端(例如，网状网络的窗控制器)可形成“网状云”，以存储和/或处理由各个窗控制器收集的数据。在一些具体实施中，来自网状云的数据可以被传送到例如云控制器或其他云计算或存储设备，用于例如进一步处理/分析。无线网状网络进一步描述于名称为“SELF-CONTAINED EC IGU”的美国专利号10,303,035，该文献据此全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
示例性实施方案：
条款1：一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统，所述窗控制器系统包括：印刷电路板，所述印刷电路板包括第一多个器件封装和第二多个器件封装，第一多个部件安装到所述第一多个器件封装，其中所述第二多个器件封装的子组由第二多个部件填充，并且其中所述第一多个部件包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，所述多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到所述窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，所述处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器，并且其中所述第二多个部件基于用于向所述印刷电路板提供电力和数据信号的电缆类型和/或协议类型来选择。
条款2：根据条款1所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括以下中的至少一者：家庭联网协议或以太网供电(PoE)协议。
条款3：根据条款2所述的窗控制器系统，其中所述家庭联网协议是G.hn协议。
条款4：根据条款1至3中任一项所述的窗控制器系统，其中所述电缆类型包括以下中的至少一者：同轴电缆、电力线电缆或双绞线电缆。
条款5：根据条款1至4中任一项所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括G.hn，并且其中所述第二多个部件包括以下中的一者：(i)被配置为利用G.hn同轴输入的第一子组部件，或(ii)被配置为利用G.hn电力线输入的第二子组部件。
条款6：根据条款5所述的窗控制器系统，其中被配置为利用所述G.hn同轴输入的所述第一子组部件包括被配置为操作地联接到干线的分路器以及被配置为从所述干线向模拟前端部件提供电力的同轴耦合电路。
条款7：根据条款6所述的窗控制器系统，其中所述模拟前端部件操作地联接到所述处理单元。
条款8：根据条款5所述的窗控制器系统，其中被配置为利用所述G.hn电力线输入的所述第二子组部件包括模拟前端部件以及被配置为操作地联接到AC电源插座的电力线耦合电路。
条款9：根据条款8所述的窗控制器系统，其中所述模拟前端部件操作地联接到所述处理单元。
条款10：根据条款9所述的窗控制器系统，其中第二组部件还包括模数转换器(ADC)，所述ADC被配置为将来自所述AC电源插座的AC信号转换为DC信号。
条款11：根据条款1至10中任一项所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括G.hn，并且其中所述第二多个部件包括要与G.hn同轴输入或G.hn电力线输入中的任一者一起利用的第三子组部件。
条款12：根据条款1至11中任一项所述的窗控制器系统，其中所述第一多个部件还包括存储器设备。
条款13：根据条款12所述的窗控制器系统，其中所述存储器设备包括闪存存储器设备。
条款14：根据条款12或13中任一项所述的窗控制器系统，其中所述存储器设备被配置为存储用于提供所述电力和所述数据信号的所述电缆类型和/或所述协议类型的指示。
条款15：根据条款1至14中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为表征来自所述对应的多个IGU中的一个或多个IGU的漏电流。
条款16：根据条款1至15中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被进一步配置为与计算设备通信。
条款17：根据条款16所述的窗控制器系统，其中所述计算设备是远离在其上安装有所述窗控制器系统的楼宇的云设备。
条款18：根据条款16或17中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被进一步配置为：基于所表征的漏电流来检测异常事件；以及响应于检测到所述异常事件，使得与所表征的漏电流相关联的数据传输到所述计算设备。
条款19：根据条款18所述的窗控制器系统，其中所述计算设备是云计算设备。
条款20：根据条款18所述的窗控制器系统，其中所述计算设备被容纳在安装在设施中的控制面板中，在所述设施中安装有所述窗控制器系统。
条款21：根据条款1至20中任一项所述的窗控制器系统，还包括存储器，所述存储器被配置为存储与所述多个IGU相关联的窗区带信息和/或与所述多个IGU相关联的着色调度信息。
条款22：根据条款21所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为：从计算设备接收所述窗区带信息和/或所述着色调度信息；以及使得所述窗区带信息和/或所述着色调度信息存储在所述存储器中。
条款23；根据条款1至22中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为：接收对用于所述多个IGU中的至少一个IGU的着色命令的覆写；以及使得所述至少一个IGU基于所接收的覆写转变到着色状态。
条款24：根据条款23所述的窗控制器系统，其中经由在移动设备上执行的应用程序接收所述覆写。
条款25：根据条款23或24中任一项所述的窗控制器系统，其中经由所述处理单元通信地联接到的本地网络接收所述覆写。
条款26：根据条款23至25中任一项所述的窗控制器系统，其中所述覆写基于由天空传感器设备获得的信息，所述天空传感器设备被配置为测量在其中安装有所述窗控制器系统的设施外部的太阳辐射。
条款27：根据条款26所述的窗控制器系统，其中经由所述天空传感器设备和所述处理单元通信地联接到的本地网络接收所述覆写。
条款28：根据条款1至27中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使得每个IGU控制器向对应的IGU施加具有斜变速率的驱动电压，其中与所述多个IGU中的第一IGU相关联的第一斜变速率不同于与所述多个IGU中的第二IGU相关联的第二斜变速率。
条款29：根据条款28所述的窗控制器系统，其中在从向所述第二IGU施加所述驱动电压偏移的时间点处向所述第一IGU施加所述驱动电压。
条款30：根据条款1至29中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为与至少一个计算设备通信，所述至少一个计算设备被配置为控制在其中设置有所述窗控制器系统的设施的建筑物操作。
条款31：根据条款30所述的窗控制器系统，其中所述至少一个计算设备是边缘服务器。
条款32：根据条款1至31中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为响应于来自至少一个计算设备的信号而进入睡眠模式。
条款33：根据条款1至32中任一项所述的窗控制器系统，其中所述第一多个部件还包括被配置为提供一个或多个无线通信信道的至少一个部件。
条款34：根据条款33所述的窗控制器系统，其中所述一个或多个无线通信信道利用Wi-Fi通信协议或蓝牙通信协议中的至少一者。
条款35：根据条款34所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使用所述Wi-Fi通信协议与云设备通信。
条款36：根据条款35所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使用所述Wi-Fi通信协议从所述云设备接收一个或多个更新。
条款37：根据条款34至36中任一项所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为和与至少一个其他窗控制器系统相关联的至少一个其他处理单元一起参与网状网络。
条款38：根据条款1至37中任一项所述的窗控制器系统，还包括第二处理单元，所述第二处理单元操作地联接在所述处理单元与所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器之间，其中所述第二处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
条款39：一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统，所述窗控制器系统包括：壳体，其中所述壳体包括3联或4联插座盒和面板；和印刷电路板，所述印刷电路板包括多个部件，所述多个部件包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，所述多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到所述窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，所述处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
条款40：根据条款39所述的窗控制器系统，还包括设置在所述壳体中的散热器。
条款41：根据条款39或40中任一项所述的窗控制器系统，其中所述面板经由多个螺钉附连到所述3联或4联插座盒。
条款42：根据条款39至41中任一项所述的窗控制器系统，其中所述面板的至少一个边缘是成角度的。
条款43：根据条款39至42中任一项所述的窗控制器系统，其中所述面板包括多个空气口。
条款44：根据条款39至43中任一项所述的窗控制器系统，还包括设置在所述壳体内的冷却风扇。
条款45：根据条款39至44中任一项所述的窗控制器系统，还包括多个发光二极管(LED)指示标识。
条款46：根据条款39至45中任一项所述的窗控制器系统，还包括第二印刷电路板，所述第二印刷电路板被配置用于经由电力线系统提供电力和/或数据。
条款47：根据条款39至46中任一项所述的窗控制器系统，其中所述第二印刷电路板包括AC电源连接器。
条款48：根据条款46或47中任一项所述的窗控制器系统，其中所述第二印刷电路板设置在所述印刷电路板上方并且比所述印刷电路板更靠近所述面板。
条款49：根据条款48所述的窗控制器系统，其中所述印刷电路板包括凹口，所述凹口被配置为使电力线电缆穿过所述凹口到达所述第二印刷电路板。
条款50：一种用于控制多个光学可切换设备的着色的方法，包括：(a)结合从第一着色状态到第二着色状态的着色转变，经由窗控制器向两个或更多个光学可切换设备施加驱动电压，其中向所述两个或更多个光学可切换设备施加所述驱动电压包括从所述两个或更多个光学可切换设备共用的电源提供电压；(b)针对所述两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备，监测指示所述着色转变的状态的参数；(c)重复(a)和(b)，直到确定一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二着色状态的所述着色转变；(d)响应于在(c)处确定所述一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二状态的所述着色转变，向所述一个或多个光学可切换设备施加保持电压，同时继续向所述两个或更多个光学可切换设备中尚未完成所述着色转变的剩余一个或多个光学可切换设备施加所述驱动电压；以及(e)重复(b)至(d)，直到所述两个或更多个光学可切换设备已完成所述着色转变。
条款51：根据条款50所述的方法，其中监测指示所述着色转变的所述状态的所述参数包括针对所述两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备单独地测量开路电压(Voc)和/或递送的电荷。
条款52：根据条款51所述的方法，其中确定所述一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二着色状态的所述着色转变包括(i)确定针对所述一个或多个光学可切换设备测量的所述Voc满足或超过目标Voc，以及/或者(ii)确定递送到所述一个或多个光学可切换设备的所述电荷满足或超过要递送到所述一个或多个光学可切换设备的目标电荷。
条款53：根据条款50至52中任一项所述的方法，还包括：(f)针对正被施加所述保持电压的光学可切换设备，测量保持状态Voc；(g)确定所述保持状态Voc是否小于预先确定的Voc阈值；以及(h)响应于确定所述保持状态Voc小于所述预先确定的Voc阈值，向所述光学可切换设备施加电压脉冲
总结
在一个或多个方面中，描述的功能中的一种或多种可实施于硬件、数字电子电路、模拟电子电路、计算机软件、固件(包括本说明书中公开的结构及其结构等效物)或其任何组合中。本文中描述的主题的某些实施方式也可以实现为一个或多个控制器、计算机程序或物理结构，例如，计算机程序指令的一个或多个模块，编码在计算机存储介质上以供执行，或者控制窗口控制器、网络控制器和/或天线控制器的操作。呈现为电致变色窗口或用于电致变色窗口的任何公开的实施方式可以更一般地实现为或用于可切换光学设备(包括窗口、镜子等)。
对于本领域技术人员来说，对本公开中描述的实施例的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，权利要求不旨在限于本文所示的实施方式，而是与符合本公开、本文公开的原理和新颖特征的最宽范围相一致。另外，本领域普通技术人员将容易理解，术语“上”和“下”有时用于易于描述附图，并且指示与正确定向的页面上的图形的方向相对应的相对位置，并且可能不反映所实施的设备的正确方向。
在单独实施方式的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中这些。此外，尽管上面的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求保护，但是在一些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这并不一定意味着需要以所示的特定顺序或按顺序执行操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。此外，附图可以以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其他操作可以包含在示意性示出的示例过程中。例如，可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实现中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以在单个软件产品中集成在一起或者被打包到多种软件产品中。另外，其他实施方式是在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求中所叙述的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。
Claims (53)
1.一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统，所述窗控制器系统包括：
印刷电路板，所述印刷电路板包括第一多个器件封装和第二多个器件封装，第一多个部件安装到所述第一多个器件封装，其中所述第二多个器件封装的子组由第二多个部件填充，并且其中所述第一多个部件包括：
多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，所述多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到所述窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU，和
处理单元，所述处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器，
并且其中所述第二多个部件基于用于向所述印刷电路板提供电力和数据信号的电缆类型和/或协议类型来选择。
2.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括以下中的至少一者：家庭联网协议或以太网供电(PoE)协议。
3.根据权利要求2所述的窗控制器系统，其中所述家庭联网协议是G.hn协议。
4.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述电缆类型包括以下中的至少一者：同轴电缆、电力线电缆或双绞线电缆。
5.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括G.hn，并且其中所述第二多个部件包括以下中的一者：(i)被配置为利用G.hn同轴输入的第一子组部件，或(ii)被配置为利用G.hn电力线输入的第二子组部件。
6.根据权利要求5所述的窗控制器系统，其中被配置为利用所述G.hn同轴输入的所述第一子组部件包括被配置为操作地联接到干线的分路器以及被配置为从所述干线向模拟前端部件提供电力的同轴耦合电路。
7.根据权利要求6所述的窗控制器系统，其中所述模拟前端部件操作地联接到所述处理单元。
8.根据权利要求5所述的窗控制器系统，其中被配置为利用所述G.hn电力线输入的所述第二子组部件包括模拟前端部件以及被配置为操作地联接到AC电源插座的电力线耦合电路。
9.根据权利要求8所述的窗控制器系统，其中所述模拟前端部件操作地联接到所述处理单元。
10.根据权利要求9所述的窗控制器系统，其中第二组部件还包括模数转换器(ADC)，所述ADC被配置为将来自所述AC电源插座的AC信号转换为DC信号。
11.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述协议类型包括G.hn，并且其中所述第二多个部件包括要与G.hn同轴输入或G.hn电力线输入中的任一者一起利用的第三子组部件。
12.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述第一多个部件还包括存储器设备。
13.根据权利要求12所述的窗控制器系统，其中所述存储器设备包括闪存存储器设备。
14.根据权利要求12所述的窗控制器系统，其中所述存储器设备被配置为存储用于提供所述电力和所述数据信号的所述电缆类型和/或所述协议类型的指示。
15.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为表征来自所述对应的多个IGU中的一个或多个IGU的漏电流。
16.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被进一步配置为与计算设备通信。
17.根据权利要求16所述的窗控制器系统，其中所述计算设备是远离在其上安装有所述窗控制器系统的楼宇的云设备。
18.根据权利要求16所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被进一步配置为：
基于所表征的漏电流来检测异常事件；以及
响应于检测到所述异常事件，使得与所表征的漏电流相关联的数据传输到所述计算设备。
19.根据权利要求18所述的窗控制器系统，其中所述计算设备是云计算设备。
20.根据权利要求18所述的窗控制器系统，其中所述计算设备被容纳在安装在设施中的控制面板中，在所述设施中安装有所述窗控制器系统。
21.根据权利要求1所述的窗控制器系统，还包括存储器，所述存储器被配置为存储与所述多个IGU相关联的窗区带信息和/或与所述多个IGU相关联的着色调度信息。
22.根据权利要求21所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为：
从计算设备接收所述窗区带信息和/或所述着色调度信息；以及
使得所述窗区带信息和/或所述着色调度信息存储在所述存储器中。
23.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为：
接收对用于所述多个IGU中的至少一个IGU的着色命令的覆写；以及
使得所述至少一个IGU基于所接收的覆写转变到着色状态。
24.根据权利要求23所述的窗控制器系统，其中经由在移动设备上执行的应用程序接收所述覆写。
25.根据权利要求23所述的窗控制器系统，其中经由所述处理单元通信地联接到的本地网络接收所述覆写。
26.根据权利要求23所述的窗控制器系统，其中所述覆写基于由天空传感器设备获得的信息，所述天空传感器设备被配置为测量在其中安装有所述窗控制器系统的设施外部的太阳辐射。
27.根据权利要求26所述的窗控制器系统，其中经由所述天空传感器设备和所述处理单元通信地联接到的本地网络接收所述覆写。
28.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使得每个IGU控制器向对应的IGU施加具有斜变速率的驱动电压，其中与所述多个IGU中的第一IGU相关联的第一斜变速率不同于与所述多个IGU中的第二IGU相关联的第二斜变速率。
29.根据权利要求28所述的窗控制器系统，其中在从向所述第二IGU施加所述驱动电压偏移的时间点处向所述第一IGU施加所述驱动电压。
30.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为与至少一个计算设备通信，所述至少一个计算设备被配置为控制在其中设置有所述窗控制器系统的设施的建筑物操作。
31.根据权利要求30所述的窗控制器系统，其中所述至少一个计算设备是边缘服务器。
32.根据权利要求26所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为响应于来自所述至少一个计算设备的信号而进入睡眠模式。
33.根据权利要求1所述的窗控制器系统，其中所述第一多个部件还包括被配置为提供一个或多个无线通信信道的至少一个部件。
34.根据权利要求33所述的窗控制器系统，其中所述一个或多个无线通信信道利用Wi-Fi通信协议或蓝牙通信协议中的至少一者。
35.根据权利要求34所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使用所述Wi-Fi通信协议与云设备通信。
36.根据权利要求35所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为使用所述Wi-Fi通信协议从所述云设备接收一个或多个更新。
37.根据权利要求34所述的窗控制器系统，其中所述处理单元被配置为和与至少一个其他窗控制器系统相关联的至少一个其他处理单元一起参与网状网络。
38.根据权利要求1所述的窗控制器系统，还包括第二处理单元，所述第二处理单元操作地联接在所述处理单元与所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器之间，其中所述第二处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
39.一种用于控制多个光学可切换设备的窗控制器系统，所述窗控制器系统包括：
壳体，其中所述壳体包括3联或4联插座盒和面板；和
印刷电路板，所述印刷电路板包括多个部件，所述多个部件包括：多个隔热玻璃单元(IGU)控制器，所述多个IGU控制器各自被配置为控制操作地联接到所述窗控制器系统的对应的多个IGU中的IGU；和处理单元，所述处理单元被配置为控制所述多个IGU控制器中的每个IGU控制器。
40.根据权利要求39所述的窗控制器系统，还包括设置在所述壳体中的散热器。
41.根据权利要求39所述的窗控制器系统，其中所述面板经由多个螺钉附连到所述3联或4联插座盒。
42.根据权利要求39所述的窗控制器系统，其中所述面板的至少一个边缘是成角度的。
43.根据权利要求39所述的窗控制器系统，其中所述面板包括多个空气口。
44.根据权利要求39所述的窗控制器系统，还包括设置在所述壳体内的冷却风扇。
45.根据权利要求39所述的窗控制器系统，还包括多个发光二极管(LED)指示标识。
46.根据权利要求39所述的窗控制器系统，还包括第二印刷电路板，所述第二印刷电路板被配置用于经由电力线系统提供电力和/或数据。
47.根据权利要求46所述的窗控制器系统，其中所述第二印刷电路板包括AC电源连接器。
48.根据权利要求46所述的窗控制器系统，其中所述第二印刷电路板设置在所述印刷电路板上方并且比所述印刷电路板更靠近所述面板。
49.根据权利要求48所述的窗控制器系统，其中所述印刷电路板包括凹口，所述凹口被配置为使电力线电缆穿过所述凹口到达所述第二印刷电路板。
50.一种用于控制多个光学可切换设备的着色的方法，包括：
(a)结合从第一着色状态到第二着色状态的着色转变，经由窗控制器向两个或更多个光学可切换设备施加驱动电压，其中向所述两个或更多个光学可切换设备施加所述驱动电压包括从所述两个或更多个光学可切换设备共用的电源提供电压；
(b)针对所述两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备，监测指示所述着色转变的状态的参数；
(c)重复(a)和(b)，直到确定一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二着色状态的所述着色转变；
(d)响应于在(c)处确定所述一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二状态的所述着色转变，向所述一个或多个光学可切换设备施加保持电压，同时继续向所述两个或更多个光学可切换设备中尚未完成所述着色转变的剩余一个或多个光学可切换设备施加所述驱动电压；以及
(e)重复(b)至(d)，直到所述两个或更多个光学可切换设备已完成所述着色转变。
51.根据权利要求50所述的方法，其中监测指示所述着色转变的所述状态的所述参数包括针对所述两个或更多个光学可切换设备中的每个光学可切换设备单独地测量开路电压(Voc)和/或递送的电荷。
52.根据权利要求51所述的方法，其中确定所述一个或多个光学可切换设备已完成到所述第二着色状态的所述着色转变包括(i)确定针对所述一个或多个光学可切换设备测量的所述Voc满足或超过目标Voc，以及/或者(ii)确定递送到所述一个或多个光学可切换设备的所述电荷满足或超过要递送到所述一个或多个光学可切换设备的目标电荷。
53.根据权利要求50所述的方法，还包括：
(f)针对正被施加所述保持电压的光学可切换设备，测量保持状态Voc；
(g)确定所述保持状态Voc是否小于预先确定的Voc阈值；以及
(h)响应于确定所述保持状态Voc小于所述预先确定的Voc阈值，向所述光学可切换设备施加电压脉冲。
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