帶有用于住宅自動化中的spdt繼電器組合的集成spdt或dpdt開關的制作方法
【專利摘要】用于經由接觸器集成混合SPDT或DPDT開關中的單個和多個中的一個與SPDT和DPDT繼電器中的一個的方法和設備，所述接觸器構造成使繼電器的極和開關直接或經由包括PCB組件的導電結構連接，從而經由開關手動鍵并且遠程地通過為具有閂鎖或非閂鎖銜鐵的繼電器線圈供電來操作家用電器，具有用于對集成的開關繼電器提供在行進器線路中連接的每個SPDT或DPDT的一個或多個手動鍵的CPU程序，以經由光纜、RF、在視線內的IR以及總線線路來切換家庭自動化網絡或電網的一組負載和所有負載的開關。
【專利說明】
帶有用于住宅自動化中的SPDT繼電器組合的集成SPDT或DPDT開關
技術領域
[0001]本發明涉及電氣自動化裝置，其包括用于住宅和其它建筑中電器的手動和遠程操作的開關和繼電器。【背景技術】
[0002]用于接通切斷住宅、寫字樓、公共建筑、商店、餐館和工廠中諸如熱水鍋爐、空調、 取暖器、電燈和任何其它電氣設備和電器的家用電器的開關和繼電器是非常有名的。用于家庭自動化的公知繼電器裝置通常安裝在給定房屋的主或副電氣柜中。安裝的繼電器經由總線線路、RF，或通過經由AC電源線傳播的控制信號來操作。
[0003]現有已知的自動化裝置和繼電器(包括其安裝)的成本是非常高的，因為電氣接線必須從其通常應用的接線系統的標準來改變，在該系統中，電力經由電氣暗線箱中通常安裝的開關來饋送。這與從主或副電氣柜經由繼電器直接饋送電力形成鮮明的對比。為了控制電氣柜中的繼電器，常用的標準開關由控制開關、傳播電信號、RF信號、AC電源線信號和某些情況下的開放式IR信號代替，以到達并操作電氣柜中繼電器的控制電路。
[0004]在結構化的電氣系統中進行此類根本性基本改變變得過于復雜、昂貴，而且復雜度是已安裝的電氣自動化系統的嚴重反復故障出現的原因。此外，已知的家庭自動化裝置不報告由各個家用電器所消耗的功率，并且也不為家庭業主，更不為尚未出生的“智能電網”提供用于報告統計的數據。
[0005]美國專利號7,649,727引入了新概念，由此單極雙擲(SPDT )繼電器被連接到常用的SPDT開關，或雙極雙擲(DPDT)開關使得能夠經由通常安裝的開關手動地，和經由家庭自動化控制器遠程地開關家用電器或電燈。在SPDT和DPDT開關也分別稱為雙通或四通開關。
[0006]此外，美國專利號7,639,907、7,864,500、7,973,647、8,041,221、8,148,921、8， 170,722、8，175,463、8,269,376、8,331，794、8,331，795、8,340,527、8,344,668、8,384， 249、8,442,792和美國公開2013/0183043公開了家庭自動化控制、連接、開關和繼電器，用于經由作為附加諸如SPDT和DPDT繼電器或耗用電流適配器的裝置來操作家用電器。
[0007]所引用的美國專利還詳細公開了通過繼電器或通過AC輸出口和插頭或者通過耗用電流適配器由電器所消耗的功率的報告。該耗用電流或功耗報告經由通過稱為P0F或光導的塑料光纖電纜、經由開放式IR或RF的光信號，和經由直接通過總線線路或其它網絡、或經由命令轉換器的電信號進行通信。
[0008]以上所列舉的美國專利和在其它國家的很多未決申請公開了單獨的SPDT或DPDT 開關和/或電源插座和/或電流感測適配器組合的附加或組合，所有都提出了基本上先進的住宅和其它建筑自動化。
[0009]然而，需要有包括開關和繼電器的組合的單個自動化裝置，其包括功耗感測、計算和報告功耗電路，在比當前日常的自動化裝置更低成本下構造成適于在當前日常常用的AC 開關的尺寸和形狀，并且還提供簡單方便的安裝。
【發明內容】

[0010]因此，本發明的主要目的是提供SPDT或DPDT開關、SPDT繼電器與功耗測量和報告電路的小尺寸組合，其被構建成類似于常用的AC開關的形狀和尺寸，該常用的AC開關在下文稱為“標準AC開關”，其被安放到標準電氣暗線箱中，諸如已知的美國的2英寸X4英寸或4 英寸X4英寸的暗線箱，或諸如60毫米的圓形歐洲電氣暗線箱，或如歐洲用于安裝多個標準 AC開關和AC輸出口 /插座的其它矩形電箱。
[0011]本發明的另一個目的是將組合的開關(其組合了AC SPDT或DPDT開關與SPDT繼電器和功耗計算電路，在下文和權利要求中稱為“混合開關”)集成到引用的美國專利和專利申請所公開的住宅自動化系統，用于經由混合開關通過視頻對講機系統或購物終端和/或經由專用的自動化控制器或控制站，控制該混合開關以及報告消耗的功率。視頻對講機在美國專利號5,923,363、6,603,842和6,940,957中公開，購物終端在美國專利號7,461，012、 8,117,076 和8,489,469 中公開。
[0012]通過本發明獲得的另一個實踐目的是提供具有以下結構的混合開關，所述結構可配有不同鍵桿和自由度，以從包括可用的且由不同開關制造商定期引入到建筑業/電氣工業的各種設計和顏色的多種桿和裝飾蓋以及框架中選擇任一個。因此，本發明解決了匹配所遇到的困難以匹配此類多種可用的AC開關設計、其面板顏色以及裝飾。[0〇13]常用三種用于AC電器和照明設備的開關；單極單擲開關(SPST)和單極雙擲開關 (SPDT) JPST開關是基本的開啟-關閉開關而SPDT是轉換開關。STOT開關用于給定電器諸如從兩個單獨位置(諸如從相同大廳或者房間的兩個入口)的照明設備的開啟-關閉切換，。
[0014]在需要三個或多個開關來接通-切斷給定大廳或房間的相同照明設備的情況下， 要使用另一種雙極雙擲開關(DTOThDroT開關或多個開關在上述兩個SPDT開關之間連接于給定的直-交叉配置。DPDT開關也被稱為“反向”開關。[〇〇15] 正如后面將會解釋的，包括在一個連續行進器配置中連接的一個或多個DPDT開關的兩個SPDT開關提供給各個單獨開關以在其自身上操作，而不管其它開關的狀態。因此，在此類SPDT和/或DPDT設置配置中連接的任一開關將開啟和關閉照明設備而不管其它連接的開關的狀態。這還意味著，任何連接的開關桿沒有特定的開啟或關閉位置，以及通過將開關桿推至其相對位置，或推動推進-推出鍵來達到接通或切斷的目的。[〇〇16]因此，本發明的目的是將包括SPDT繼電器的混合開關連接到連接的用于操作照明設備或其它家用電器的SPDT或DPDT開關上，從而經由“常用的”手動開關來維持操作以及經由混合開關的SPDT繼電器提供遠程切換，或經由如常用的DPDT和SPDT開關鏈用于操作照明設備且經由混合開關的SPDT繼電器提供相同的遠程切換。[〇〇17]本發明的另一個目的是提供連接DPDT繼電器用于遠程接通-切斷連接到手動SPDT 開關以及連接到包括兩個SPDT和一個或多個DPDT開關的更全面的切換設置的照明設備或其它家用電器。
[0018]除非將給定電路的全部開關和繼電器狀態的數據發送到控制器，否則連接現有技術的家庭自動化系統的SPDT和DPDT開關的鏈使其不可以識別電器(諸如，照明設備)的開啟-關閉狀態。這將全部手動開關的位置和繼電器數據的記錄和更新授權給了控制器。這呈現了復雜的數據處理工作以及隨后的操作復雜化，要求每次手動開關或繼電器在系統中被任意激活的全部數據的發送，且這反過來引入了更多大量的數據業務和處理。
[0019]為此，本發明的另一個重要的目的是將AC電流傳感器引入到混合開關中，用于識別電器開啟的時間且用于處理有關由電器消耗的功率的數據。通過引入電流傳感器諸如環形或特別結構化的電流互感器，或通過與AC火線串聯的低歐姆合金，或通過磁性霍爾式傳感器或可產生對應于通過帶電AC端子耗用電流電平的輸出信號的任何其它元件來達到此目的。
[0020]以mV為單位測量電流傳感器的輸出信號電平且放大至可通過CPU處理的電平，同時放大器和CPU均包括在混合開關內用于產生耗用的電流數據，或消耗的功率數據，或開啟-關閉狀態數據及其組合。
[0021]本發明的混合開關包括用于接收命令以操作繼電器且用于發送有關電器的狀態、 消耗的功率或耗用電流的數據的收發器。基于所識別的電器、通過定時的電流傳感器耗用的AC電流的電平對如由CPU所測量的AC電源的整個正弦曲線上的電壓基準來處理數據。 [〇〇22]經由選自由有線網絡(諸如總線線路)、光網絡或光纜的電網、雙通IR網絡、RF無線網絡及其組合組成的組的通信網絡來饋送所接收的命令和發送的數據。
[0023]混合開關的收發器使雙通或雙向信號中的至少一路與家庭自動化控制器、可視對講機或購物終端相通信。收發器和CPU被編程來借用通電已確認的答復對到連接電器的通電命令作出響應，或對查詢有關狀態、耗用電流和由電器消耗的功率作出響應，從而更新上面引用的美國專利中所描述的家庭自動化控制器，或所述可視對講機或購物終端，或如果命令是要切斷電器，那么用“關閉狀態”響應。
[0024]下文中的家庭自動化控制器的參考為具有控制鍵、觸摸圖標或觸摸屏和電路的顯示裝置，其類似于上述參考的申請和美國專利中所公開的可視對講機和/或購物終端。
[0025]下文和權利要求書中的術語“混合開關”和“混合開關繼電器”指的是選自本發明的優選實施例的SPDT繼電器、DTOT繼電器、具有SPDT開關的DPDT反向繼電器、DTOT開關和反向DPDT開關組成的組的集成組合。
[0026]術語“STOT混合開關”指的是用于手動和遠程地操作給定負載的獨立開關裝置。
[0027]術語“DTOT混合開關”指的是用于通過手動和遠程地切換負載的兩個極(即帶電AC 和中性AC)來操作潮濕或濕潤環境(諸如，浴室或洗衣區)中的負載的獨立開關裝置。[〇〇28]術語“反向混合開關”、“交叉混合開關”和“反向DPDT混合開關”指的是用于給定負載的開關裝置，其經由反向混合開關和經由至少一個SPDT開關和/或經由中間的n個DPDT開關在開啟狀態和關閉狀態之間進行切換，其中所有的開關都在雙行進器線路的級聯鏈中進行連接，并且所連接的開關中的每個可操作給定負載或在開啟狀態和關閉狀態之間對其進行切換。[〇〇29]下文和權利要求書中的術語“接觸器”指的是包括如用于SPDT和DPDT混合開關的雙觸點的雙觸點的導電支撐結構，或指的是包括如用于反向DPDT混合開關的三觸點的三觸點的導電支撐結構，或指的是在它們之間經由內部連接進行連接的SPDT或DPDT繼電器及 SPDT或DPDT開關的觸點，諸如PCB(印刷電路板)或其它導電結構。【附圖說明】
[0030]通過下面結合附圖的本發明的優選實施例的描述，本發明的上述和其它目的和特征將變得顯而易見，其中:圖1A和1B為用于操作現有技術的AC電器的電氣SPDT繼電器和SPDT開關的電氣圖、連接和圖不；圖1C示出了用于操作現有技術的AC電器的電氣SPDT繼電器和SPDT微型開關的外殼或殼體和圖示；圖2A?圖2C示出了包括設計和構造入殼體中以附連至如美國使用的現有技術的的SPDT 開關的附加DPDT繼電器的說明圖的電氣圖；圖3A示出了現有技術的微型開關和繼電器在印刷電路板上的裝配；圖3B是示出了本發明的SPDT繼電器和SPDT微型開關的組合或集成的剖視圖；圖3C示出了優選實施例的混合SPDT開關和繼電器的組合結構的透視圖；圖4A示出了現有技術的元件和公知撥動或翹板電氣開關的操作；圖4B是示出了 SPDT翹板開關和圖3B的具有用于集成本發明的另一 SPDT混合開關-繼電器的修改結構、接觸器、觸點和端子的SPDT繼電器的剖視圖、分解圖和透視圖；圖5A是示出了集成SPDT繼電器和包括反向接觸器和端子的修改結構的DPDT微型開關的分解圖；圖5B示出了具有SPDT繼電器的集成DPDT接觸器的突出觸點狀態組合的四個狀態；圖5C是本發明的優選實施例的DPDT或反向混合開關-繼電器的集成觸點的電路圖；圖6A是圖4B的示出了具有反向DPDT翹板開關的SPDT繼電器的分解圖和集成的擴展；圖6B示出了本發明的集成反向DPDT混合微型開關和SPDT繼電器的組件和殼體；圖7A?圖7B是包括具有本發明的DPDT繼電器的DPDT微型開關的直的DPDT混合開關的透視圖和電路圖；圖7C是包括具有本發明的DPDT繼電器的DPDT翹板開關的直的DPDT混合開關的分解圖和透視圖；圖8A?圖8C是示出了現有技術的、與用于本發明的混合SPDT和DPDT微型開關-繼電器的鎖-松結構一樣的鎖-松結構的透視圖和剖視圖；圖9A-圖9C是示出了具有框架支撐、蓋和按鍵變型的混合SPDT或DPDT開關和SPDT繼電器的組件的透視圖和剖視圖；圖10A-圖10C是示出了如歐洲所用的具有框架支撐、蓋和按鈕開關變型的混合SPDT和 DPDT開關以及SPDT繼電器的組件的透視圖和分解圖；圖11A-圖11C是示出了如美國所用的具有框架支撐、蓋和按鈕開關變型的混合SPDT和 DPDT開關以及SPDT繼電器的組件的透視圖和分解圖；圖12A-圖12B是優選實施例的混合SPDT和DPDT開關中所包括的控制和通信電路的框圖；圖12C是如混合開關中所用的優選實施的狀態傳感器的框圖和電路；圖13A是示出了用于遠程操作本發明的混合開關和相關裝置的家庭自動化電網和網絡的框圖；圖13B是由用于在家庭自動化電網和網絡內傳播命令和響應的家庭自動化分配器所提供的例示性連接；圖14A是本發明的優選實施例的電流感測電路的框圖；以及圖14B示出了用在五個正弦期內的測量時間劃分的電源線電壓相對于電流和它們的相移的正弦曲線；圖15A和圖15B示出了集成到也可被插入具有接線端子和控制電路(控制電路未示出) 的插座外殼中的殼體尺寸和形狀中的多個混合開關的例不性結構和殼體。【具體實施方式】[〇〇31]圖1A示出了包括連接到利用現有技術(諸如美國專利7，649，727中所公開)的繼電器線圈6L操作的自動化SPDT繼電器6的單極雙擲(SH)T)AC開關7的電路。電路為用于連接兩個SPDT AC開關的兩個行進器端子1與2之間的兩條行進器導線以在房屋內從兩個不同的位置接通-切斷電燈(諸如在走廊兩端切換走廊燈)的公知電路的變型。SPDT開關也被稱為雙向開關，并沿用多年。[〇〇32] 在參考專利7,649,727和其它參考的美國專利中引入圖1B中所示的SPDT開關7和 SPDT繼電器6的現有技術組合，其詳述了用于在住宅和其它建筑中簡化家庭自動化導線的新的電氣自動化概念。SPDT開關和SPDT繼電器的組合能夠使電線維持在其公共傳統結構中，不同于要求自動化繼電器到房屋的主要電氣柜中的引入的主導家庭自動化系統。[〇〇33] 新概念對現有導線和開關的唯一改變是附加SPDT繼電器6并以SPDT開關代替傳統的開啟_關閉照明開關(稱為單極單擲(SPST)開關)。這使得能夠經由傳統機械開關桿手動和經由繼電器控制遠程操作電器或電燈。[〇〇34] 每個SPDT繼電器和SPDT開關覆蓋另一個，并且均可單獨地切換和操作電燈或其它負載而不受限。因為手動開關可在自動化出于任何原因而故障時進行操作，所以手動開關的該單獨操作將自動化系統轉化為故障保險系統。術語負載自下文用于任何家用電器或電燈。
[0035]圖1C示出了由多個制造商(諸如日本的0MR0N和多個國家的多個其它制造商)制造的均被稱為電氣裝置的SPDT微型開關10和SPDT繼電器6 JPDT微型開關10被示出具有其拆除的蓋10C和致動桿5L。示出柱塞或鍵5接觸極PS，極PS被示出為接觸行進器結構化導體1A 的不可見觸點1，所述行進器結構化導體1A將極觸點P連接到端子T1。圖3B示出了，當提升柱塞5以釋放極PS以及極組件PS的觸點P接合觸點2時，結構化導體2A的端子T2經由觸點2進行連接。[〇〇36]圖1C中也示出了具有繼電器蓋6C被拆除的包括繼電器磁性線圈6L的SPDT繼電器 6。繼電器還包括通過稱為銜鐵的基于磁性合金的結構PM支撐的極結構PR。當切斷經由圖3C 所示的端子C1和端子C2饋送到線圈6L的電源時，示出極接觸支撐結構1E的觸點1并連接到端子T1但將切換以接合支撐結構2E的觸點2。[〇〇37] 如圖3A所示，可以通過將繼電器6及微型開關10焊接到所示的PCB8上而組合繼電器6及微型開關10以提供集成或混合SPDT開關及繼電器。盡管此類集成是本發明的目的，但將所述兩個裝置附連及焊接到PCB或其它導電結構上是一個解決方案。對于集成或混合雙通開關-繼電器來說，組合到所示PCB上的開關-繼電器是一個實施例，但并不是本發明的優選實施例。這將在后面討論。[〇〇38] 包括所示C1及C2(圖3C所示)線圈端子的繼電器端子T1、T2及L固定安放在繼電器主體6B的下方，繼電器主體6B用于連接繼電器6的端子T2和SPDT開關10的端子T2以及繼電器6的端子T1和開關10的端子T1，同時繼電器的L(線路)端子連接至圖1A及圖1B所示的AC電器，并且開關的L端子連接至AC火線。[〇〇39] 如稍后將解釋的，AC線與電器可以反向連接。然而，當SPDT繼電器及SPDT開關的T1 端子和T2端子都相互連接時，很明顯的優點就是集成開關及繼電器僅剩的兩個連接端子為隨著時間及工作的減少而用于連接到負載及AC火線的L端子。
[0040]由于為連接負載提供了僅單個L端子，所以組合的SPDT開關及SPDT繼電器不可用于將兩條行進器導線連接至另外的SPDT開關或SPDT繼電器。如圖2A所示，在用于操作給定負載的開關的級聯線路中連接兩個SPDT開關或兩個以上開關需要在形成為交叉或反向開關的反向雙極雙擲DPDT之間的雙行進器線路的級聯連接。[〇〇41]圖2A示出了此類級聯切換鏈，其中由所示的繼電器線圈6L操作的DPDT繼電器60通過它的行進器觸點與布置成反向連接線路的兩個極P2-1和P2-2的行進器觸點連接，示出為 S2-1和S2-2DPDT開關以相同方式操作。在美國專利7,649,727及許多其它作為參考的美國專利中公開了圖2B和圖2C所示的附加繼電器60在此類級聯切換線路中的使用。應當注意的是，可以將交叉DPDT開關連接至附加的SPDT繼電器，而不是本發明的SPDT混合繼電器。 [〇〇42] 就一切情況而論，如美國專利8，384，249中所公開的那樣，添加單獨的繼電器到開關和/或將此類繼電器附連至開關的現有技術要求用于行進器導線連接的工作和/或必須將導線及接線裝置擠壓到非常小的暗線箱中，諸如圖2C所示的2” X4”一半尺寸的箱14,也就是在美國稱為4” X4”尺寸的箱。安裝附加繼電器耗費時間，而且增加了安裝成本。為了改善安裝效率并且從而降低安裝成本，需要將本發明的SPDT開關和SPDT或DPDT繼電器的組合。[〇〇43]如圖3A所示，最簡單的組合或集成SPDT開關10和繼電器6的方法將是然后將其安放到印刷電路板8上。還需要PCB提供圖3A未示出但將在稍后討論的自動化操作及通信電路。[〇〇44]很明顯的是，將SPDT繼電器6附連并連接至SPDT開關10完全消除了通過單獨的行進器導線連接兩個裝置的需要。即使行進器導線可以僅是短跨接線，但安裝行進器導線需要花費時間且成本高。[〇〇45]圖3A所示的組合開關及繼電器8A非常有用并且可以通過簡單裝置來實現，如圖3A 所示的混合或集成開關10及繼電器6并不是本發明的優選結構，本發明的優選結構是為了進一步減小混合開關尺寸及減少部件。[〇〇46]圖3B示出了優選實施例中的一個的剖視圖，其中將繼電器主體6B及微型開關主體 10B重構為將行進器觸點支撐結構1A、2A、1E和2E與SPDT接觸器1C及2C組合的新混合主體 9B，并且降低了此類混合開關-繼電器裝置的整體尺寸及成本。[〇〇47] 術語接觸器指的是導電鏈接結構，其包括SPDT和DPDT開關及繼電器的直的雙觸點及反向三反向觸點。
[0048]微型開關10的兩個行進器觸點1及2固定到由設計為形成完整導體的銅或類似金屬合金制成的堅固導電結構上，所述完整導體包括微型開關10的模制主體10B內的觸點1及 2和端子T1及T2。同樣施加至固定到兩個導電結構1E及2E上以形成一個完整導體的繼電器的行進器觸點1及2,所述完整導體包括模制到繼電器主體6B內的觸點1及2和端子T1及T2。
[0049]如所示的混合開關及繼電器主體9B將兩個裝置的觸點1及2和開關及繼電器的導電結構1A、2A、1E及2E集成到兩個裝置的極PS及PR的兩個觸點P之間的簡單鏈接接觸器1C及 2C中。不需要行進器端子，因為行進器連接限于開關10與繼電器6的行進器端子之間。只留下兩個L端子，一個用于開關，另一個用于繼電器。
[0050]廢除用于連接圖2C所示的箱內的兩條行進器導線的四個端子，使得混合開關的安裝更加簡單、干凈和廉價。[0051 ]圖3C示出了不同的SPDT微型開關和繼電器組合20,其包括直的組合中的主體9B、 示出為右角組合的9BR，以及示出為左角組合的9BL。[〇〇52]如從所有的組合組件9、9L和9R中可以看出，繼電器-開關結構被簡化，極端子PR和極觸點P被示出為與原極PR幾乎相同。包括支撐磁性合金或銜鐵PM的極觸點P被示出為與公知的繼電器主體6B的極結構相同。行進器端子及支撐結構1E和2E被去除并且不被使用，而具有磁芯6L的繼電器線圈保持不變，其中磁芯6L包括線圈端子C1和C2。
[0053]這同樣適用于微型開關主體10B，其中包括行進器觸點及端子T1和T2的復合導電行進器支撐結構1A和2A用組合簡化接觸器1C和2C代替，其中1C包括雙觸點1，并且2C包括雙觸點2，且單獨主體6B和10B組合成單個主體9B，在不同的變型中，其被示出為9B、9BR和9BL 以及單個組合蓋，諸如圖6B所示的蓋50。
[0054]通過上面的說明，可以清楚的是，本發明的混合開關-繼電器不需要任何的行進器導線和/或端子，且組合混合主體的內結構被簡化。[〇〇55]圖3B所示的切割主體9B再現圖1A所示的電路，但是不具有行進器線路和/或行進器端子。明顯的是，加電至線圈6L將使極PR的觸點P接合至所示出的接觸器1C的觸點1和微型開關的觸點1上，并使其穿過用于通過端子L之間的混合開關連接AC電源的極PS。反向極 PS位置或切斷來自于線圈6L的電源將切斷流向連接負載(未示出)的電流。應當清楚的是， 本發明的混合開關或混合繼電器可變得緊致和更易于安裝。[〇〇56]圖3A、圖3B和圖3C所示的混合開關-繼電器結構都通過以下方式進行示出:兩個基部6B和10B保留在圖示的底部，并且組合基部9B、9BR和9BL也是一樣。圖示的制作是為了示出可通過現有技術裝置達到其的簡單程度。在使用現有技術裝置的圖4B、圖6A和圖6B中進一步示出了類似的開關-繼電器組合，以使能夠混合方案的簡單組合。然而，可進行許多結構改變，以通過提供改善的但較低成本的組合。[〇〇57]圖4B和圖6A所示的不同結構具有安放在開關觸點的基部下方的繼電器線圈。圖4A 示出了 SPDT撥動或翹板開關或其它電器開關3的公知結構。開關3-1示出了嵌入用于極端子 24的開關主體3和支撐端子23中的雙觸點-端子結構21和22。端子21和22兩者都各自提供連接端子n和T2,并且支撐端子23提供L端子或用于SPDT開關的帶電AC。[〇〇58]極端子24繞著其中心銷25旋轉，并且在3-1中示出為接合T1的觸點1。極24由活塞 26A通過擴張彈簧26進行加壓，其中擴張彈簧26在高壓條件下提供用于維持觸點P和1的充足壓力。[〇〇59]在繞著其中心銷34旋轉的撥動或翹板杠桿33被向另一個方向推動時，如3-2所示的彈簧26被壓縮入活塞26A內，且活塞-彈簧組合一直沿著鞍件24A移動，直至活塞通過鞍件 24A的中心點為止。此時，彈簧會隨著高壓擴張來將極24撥動或切換至另一側，以接合觸點2 并將L端子連接至3-3所示的T2端子上，這與圖1A、圖1B和圖2B所示的一模一樣。
[0060]圖4A所示的開關機構和結構是被稱為電燈開關的主要支撐物，其具有各種各樣的內結構和不同的杠桿設計或面板設計，其中電燈開關幾乎用在所有的電燈應用中。然而，彈簧-活塞移動多年來都是電燈開關的常用結構。
[0061]圖4B于6-1中示出了具有放置在包括開關的觸點1和2的接觸器1D后面或背后處的繼電器線圈6L和極PR的混合開關-繼電器30的剖視圖。接觸器2D和1D在分解圖6-2中示出為各自包括兩個觸點，并組合雙觸點1和雙觸點2來接合極PR的觸點P和兩個開關觸點1和2，以接合開關的極24。[〇〇62]6-1所示的繼電器極PR的P觸點接觸接觸器2D的觸點2，其還在6-2中示出為包括開關組件30的觸點2。通過6-1的剖視圖和6-2的分解圖，可以清楚的是，雖然開關主體30的結構不同于圖3B和圖3C所示的微型開關主體9B，但是微型混合開關-繼電器和翹板/撥動混合開關-繼電器的操作是相同的。[〇〇63]為了更好地理解用于所述混合開關_繼電器中的限定元件和零件，圖4B的分解圖 6-2和30-4示出了與其它元件分離的觸點和接觸器。示于6-2中的繼電器線圈6L從極結構 PR81縮回，并且磁芯PM的銜鐵示為經由以下所述的結構81而附連至端子L。類似地，兩個接觸器1D和2D示出為與包括端子23D的極PR81分離開，所述端子23D組合有機械觸點23B，該機械觸點23B與極端子或結構24接合并提供到極端子或結構24的電觸點。[〇〇64]端子結構23D的另一端示為是鉚接的，或其可以被熔焊到低歐姆金屬合金結構81， 該結構81設計和計算成具有毫歐姆范圍內的特定電阻值。美國專利申請13,349,939中公開了此類低歐姆金屬合金在AC電源輸出口中的使用。使用此類金屬結構的優點是顯著的可靠性，因為此類金屬合金不會像用于電流感測應用中的其它低歐姆電阻器那樣容易發生故障，并且其電阻穩定。以下對耗用電流及功耗報告的其它細節和說明進行進一步討論。 [〇〇65] 分解圖6-2示出連接至桿PR81和端子23D的兩種結構81，但在混合開關-繼電器組件中只需要一種并且只使用一種。示出的兩種結構是為了強調設計和制造此類混合開關_ 繼電器裝置中的可選變型。[〇〇66]與結構23D和23B組合的端子81的另一端為用于連接火線或負載的L端子。示于30-4的其它結構為保持器37,該保持器37為接近觸點23B和用于支撐極結構24的中心旋轉銷25 的中心樞軸孔25A提供了途徑。
[0067]應當注意的是，保持器37不是單獨的零件或部件。其在分解圖中示出并且可以用作單獨的零件，但是優選實施例的混合開關結構的模制殼體30組合了保持器37、接觸器1D 和2D、結構23B和繼電器極PR的端子L或PR81端子以及開關極端子23A或23D，以成為單個模制開關主體30。[〇〇68]圖4B的結構30和圖6A所示的結構40沒有示出需要向控制電路提供功率的AC中性端子，其示出在圖12A-圖12B中。每當需要此類端子，則包括此類中性端子。示于圖3A-圖6B 的混合開關-繼電器主體結構示出為不具有中性端子，以簡化對組合相關的開關和繼電器觸點的圖示。圖4B、圖5A、圖6A和圖6B中的所示圖示示出了控制電路80和58以及控制、功耗報告和繼電器電路供電的集成。[〇〇69]如上所述，混合SPDT繼電器-開關可以用于僅從單個位置手動接通-切斷給定負載。其不可以連接至另一個SPDT開關或處于被稱為反向開關的DPDT開關的級聯鏈中。在此類級聯鏈中，每個開關可以手動操作相同的給定負載或從多個位置接通-切斷負載。
[0070]原因解釋為:鏈連接經由兩條行進器電線而制成，其中所述鏈的每個分段可以獨立地由反向開關“反向”。SPDT混合開關-繼電器如前所述提供了兩個L端子即負載端子和火線端子。為了從多個開關和位置提供相同給定負載的手動開關，諸如接通-切斷照明設備， 需要DPDT混合反向開關-繼電器。[〇〇71]圖6A所示的是反向DPDT開關-繼電器主體組件40,其中分解圖40-2示出了用于 DPDT開關-繼電器組件40的極、端子、接觸器和其它結構化項。[〇〇72]圖6A還示出了反向DPDT混合開關-繼電器40的主體結構以及細節。在該DPDT設置中，繼電器6使用相同的繼電器線圈和芯6L以及相同的繼電器極結構，所述繼電器極結構將觸點P與極PR81、磁性合金或銜鐵PM和低歐姆合金結構81組合在一起。結構23A的連接端子 T1可以用于代替圖4B的結構23D而組合有以上和以下提及的電流感測低歐姆合金結構部分 81〇[〇〇73] DPDT開關40L和40R的所示兩個角度應用了兩個旋轉極24和兩個保持器37,兩者均與圖4B的旋轉桿24和保持器37相同。連接旋轉極的示出為23A和23G的端子用于連接兩條行進器電線T1和T2。類似或相同的端子可以與圖4B的SPDT混合開關一起使用。示于圖4B的端子23D可以與指定L(即，負載或火線)一起使用，或其可以是具有指定L的圖6A端子23A。對于 DPDT混合開關-繼電器，低歐姆合金結構81示出為僅引入到示于圖6A的6-3和40R的端子 PR81，其示出為在PCB81的后面，經由端子81B在81C、放大器IC1輸入處焊接到PCB。[〇〇74]用于DPDT混合組件的端子23A和23G之間的差異提供連接端子T2和連接端子L之間所需的距離。為此，端子23G構造為將它的端子T2從端子L移開。然而，也同樣可以的是兩個行進器端子都使用相同的結構23A并且通過將端子L從端子T2或從中性端子(未示出)移開到DPDT組件40R的后部中的不同位置中來重構極PR81。[〇〇75]圖6A的分解圖40-2中示出的觸點包括兩個接觸器2G和1G，其是圖4B中的接觸器2D 和1D的在某種程度上擴展的反向結構。兩個接觸器2G和1G中的每個分別提供有額外的觸點 2R和1R。添加的兩個觸點2R和1R在觸點1和2的左邊示出，并處于相對位置，2vs.1R和 1 vs.2R，因此它們是反向觸點。[〇〇76]與圖4B中示出的混合開關30L/30R類似，圖6A中示出的DPDT混合開關-繼電器封裝為模制的結構40C、40L和40R，其將分解圖零件和組件組合到一個結實的模制殼體40中。 [〇〇77]40C示出了全部模制到開關-繼電器組件的前表面上的四個觸點1、2、1R和2R，該開關-繼電器組件示出為沒有兩個模制保持器37,其是用于旋轉撥動或翹板開關極24的保持器。示出的模制組件40L清楚地說明了是如何使DPDT手動開關通過撥動極24來操作的。撥動極通過它們的中心銷25附連到中心樞軸孔25A中。[〇〇78]圖4B和圖6A示出了PCB 80,其具有用于將PCB附連和焊接到電流感測結構的兩個安放孔81GPCB組合整個控制通信和功耗報告且裝配到如30R和40R中所示的小殼體中。該組合的小結構用于將模制開關-繼電器及其電氣控制和通信電路裝配到常用的外殼中或包裝為可以安裝到標準或普遍的電氣暗線箱中的尺寸和形狀中。[〇〇79]所示的由低歐姆合金制成的結構81包括用于將結構81附連到所示的印刷電路板 80的兩個焊接銷81B。需要與圖5A和圖6B中所示的PCB50和58類似的PCB80來引入用于經由 SPDT繼電器的線圈6L操作所述SPDT繼電器以及用于通過混合開關-繼電器處理報告由負載耗用的電流和/或消耗的功率的控制、處理和通信電路。
[0080]圖5A和圖6B示出了用于組合反向DPDT微型開關和SPDT繼電器的觸點的分解圖和結構。DroT微型開關包括雙極PSl和PS2，該雙極PSl和PS2各自帶有其觸點P和嵌入或模制到基部50B中的公知支撐結構。分解圖中示出了觸點結構或接觸器IH和2H。
[0081 ] 接觸器IH包括雙觸點I，其中一個觸點用于繼電器極PR81，并且另一個用于極PS2以及用于極PSl的反向觸點IR。接觸器2H包括雙觸點2，其中一個觸點用于繼電器極PR81，而另一個用于極PS2以及用于極PSl的反向觸點2R。
[0082]圖5A中所示的主體組件還包括繼電器線圈6L、極PR81，該極PR81帶有磁性金屬合金支撐或銜鐵結構PM以及經由鉚釘81A鉚接到極PR81或以其他方式熔焊到極PR的低歐姆合金結構81。電流感測結構經由構造到PCB組件58A的對應孔81C之中的焊接銷81B焊接到PCB58A。
[0083]所示的安放在主體50B之下的PCB 58可以是用于給定的混合繼電器-開關組件的擴展PCB或主PCB，或是不需要的，并且可將整個控制、通信和功耗報告電路安放到PCB 58A上。
[0084]端子L和兩個端子Tl和T2與上文提及的鏈接端子相同。在許多附圖中都將端子示出為螺旋式端子，但也可使用不同類型的接線端子代替。包括已知為無需螺絲自鎖和卡扣的此類端子，或用于將級聯鏈中的電線從一個開關連接到另一個的雙自鎖端子，或用于將級聯電線從一個開關連接到另一個的螺旋式端子，或用于諸如開關、電源輸出口以及其它安放和/或連線家用電器的電氣接線裝置的其它已知端子。
[0085]圖5B示出了嵌入、模制或以其他方式附連到混合主體50B的接觸器Hl和H2的觸點的剖視圖，以及繼電器極PR和開關極PS1/PS2的四個剖視圖5B-1至圖5B-4。經由柱塞55—起操作開關極PSl和PS2，并且因此PSl和PS2的觸點總是一起示出，其接合上面2加IR或下面I加2R觸點。
[0086]圖5B示出了繼電器極PR位置與開關極PS1/PS2位置相比時四個狀態的組合5B-1至5B-4。由圖5C變得明顯的是，四個位置中的兩個為行進器電線Tl和T2提供直的連接，并且另外兩個提供與其反向或交叉連接，其中所述SPDT繼電器的觸點2將連接至極PS2或連接至極PSl，而同時所述SPDT繼電器的觸點I將連接至極PSl或連接至極PS2。然而，由于所述兩個極PS2和PSl經由所述柱塞55—起操作，所以兩個行進器端子Tl和T2將只被連接到兩個狀態:直和反向。
[0087]圖5C是所述反向DPDT混合開關-繼電器的電路圖。必須注意的是，諸如圖2B的現有技術所示的已知的交叉或反向繼電器經由兩對行進器端子與行進器電線的級聯對相交。另夕卜，現有技術中行進器線路的級聯鏈使用SPDT開關和附加DPDT或反向繼電器，占用兩個暗線箱空間和許多通過多個端子互連的導線。
[0088]圖5C所示的電路通過圖6B的單個混合動力開關-繼電器裝置51實現了所有，所述電路被包裝成小殼體50，其與任何已知的單個美國或歐洲電氣暗線箱的尺寸和形狀相匹配，所述電氣暗線箱具有被示出為圖5A所示的僅三個端子T1、T2和L的絕對最少的接線。后面包括和討論的中性電線端子沒有示出。
[0089]圖6Β的所述混合裝置51Α示出了圖5Α的分解圖中所示的結構使用用于操作雙微型開關極PS1-PS2的柱塞55到基部50Β上裝配。
[0090]相同的混合裝置50Β被示出為封裝或包裝到外殼或箱50內，用于容納組件51Α、柱塞55和現有技術的致動桿5L。
[0091]所述組件51A顯示作為包裝裝置的所述混合DPDT反向微型開關-繼電器，所述封裝裝置包括杠桿支撐件61和鎖定釋放裝置60，鎖定釋放裝置將在稍后進一步說明并且在圖8A、圖8B和圖8C中示出。
[0092]所示的混合DPDT裝置51還包括設定開關57-1至57-n、LED指示器54、控制、通信和功耗報告電路(51中未示出)，但稍后說明。
[0093]所述混合DPDT或SPDT開關-繼電器可以封裝或包裝在類似的外殼或箱50內，其構造為附連于用于支撐所述混合裝置、裝飾蓋、鍵桿或按鍵的框架上，并安裝到常用的電氣暗線箱中，諸如已知的美國4” X2”的箱或歐洲60_圓形暗線箱，或者不同尺寸的矩形盒子。
[0094]圖8A、圖8B和圖8C顯示了公知的鎖定釋放裝置，也被稱為機械鎖定裝置60。圖8A至圖SC所示的已知鎖定釋放機構被用在手動按鍵上，所述按鍵用于選擇電子電器的給定輸入或給定功能，或者用于手動選擇早期電視機調諧器的TV頻道。這個機構單獨嵌入各個鍵棒中。
[0095]圖SC顯示了現有技術中的該機構，其引入是為了說明通過將非常簡單的鎖定釋放組合到如圖5D所示的結構60所產生的特征結構，該結構60包括杠桿支撐件61，其經由圖9A的按鍵70輕松且用微小的力將混合開關-繼電器51機械致動，將其按下鎖定、按下釋放及其組合。
[0096]圖8A顯示了按動開關(未示出)的棒的模制鎖定-釋放缺口的一部分。圖8A至圖8C中所提及的鍵棒67不是開關本身的一部分，它是包含缺口或槽69的推桿，該槽形成用于所示導向鎖定連桿66的路徑，導向鎖定連桿與缺口一起形成鎖定釋放結構。
[0097]導向鎖定連桿的一端保持在如導向器中心點66A所示的位置，同時導向鎖定連桿在槽或缺口 69A中運動，該缺口限制棒在鎖定點69B和釋放點69C之間運動。導向鎖定連桿的另一端以逆時針方向沿所示缺口 69行進在鎖定點69C和釋放點69B之間運動。
[0098]通過彈簧保持器67B和鍵體60保持到位的彈簧62提供兩個功能，一個功能是向鍵60釋放朝向釋放位置的力，與手指按下鎖定按鍵到鎖定位置的方向相反。彈簧62的另一個功能是在棒無論哪種方式運動時將導向鎖定連桿66維持在其缺口69和69A內(均在圖8B示出)，并且迫使導向鎖定連桿66通過缺口的高程和脊左右和上下運動，如圖68A至圖68D所示，設計成操縱導向連桿66通過缺口 69在逆時針旋轉方向上運動，如圖8C所示。
[00"]導向鎖定連桿限制棒67到缺口 69A的長度范圍內前后運動，并限制在僅兩個位置即鎖定位置或點69B以及釋放位置69C。
[0100]棒67在缺口路徑69內的運動是通過手指迫使移動來鎖定，并通過彈簧壓力來釋放。通過阻塞脊68A和68B形成逆時針運動來解鎖，并通過68C和68D來解鎖。脊防止順時針方向上的任何運動，其中保持僅兩個靜止點分別是鎖定點和解鎖點或者位置69C和69B。
[0101]可使用上述現有技術的兩種定位機構或應用于鎖定或閂鎖機械結構(諸如接合柱塞55的杠桿支撐件61)的任何其它已知的鎖定-釋放機構。所示現有技術是只使用三個移動零件的優選低成本機構，模制鍵體60包括作為一個零件的鍵棒67和杠桿支撐件61、作為另一零件的彈簧62和作為第三零件的導向鎖定連桿66，此類簡易機構極為可靠。
[0?02] 被不為鍵導向器60A、棒插孔67A、彈簧保持器67B、導向器運動范圍66B和導向器中心點的元件包括在混合開關-繼電器模制外殼50中并且并非個別元件或零件。這可使包括鍵60、彈簧62和導向鎖定連桿66的整個機構成為用于給混合開關-繼電器提供三個鍵功能的唯一移動零件，該三個鍵功能是下文進一步解釋的按下鎖定、按下釋放和推-推。
[0103]如圖SB中所示，鎖定與釋放之間的距離是圖SC中所示的最大運動65的距離。實際上此類運動展開超過4mm到5_。其中杠桿支撐件61將通過4mm到5mm的行程運動鎖定和釋放柔性杠桿5L的端部的此類鎖定-釋放運動是用于操作圖3A到圖3C的SPST或SPDT微型開關10和圖6B的微型開關51的精確行程運動。
[0104]上文提及的結構或不同的鎖定-釋放機構結構使能夠將混合開關組合操作為具有SPDT繼電器的SPDT或DPDT開關并且提供雙通切換、經由鍵60或經由裝飾鍵的手動切換和憑借通過其線圈6L操作SPDT中繼器的遠程切換。類似地應明確明白，使用撥動開關或翹板SPDT開關30或DPDT開關40的混合開關-繼電器組合可以低成本且簡單地制造，并且便于安裝和使用。
[0105]需要圖7A到圖7C中所示的直的DPDT來代替用于建筑或住宅中的濕室或區域的DPST(雙極單擲)開關以切換AC線路、帶電AC線路和中性AC線路的接通-關斷。在一些國家，浴室或洗衣房中的電燈、加熱器和熱水器必須經由雙極開關切換是常見的或所設置的規則。
[0106]對于此類直接應用，本發明完全滿足需求并且提供雙AC線路的手動和遠程致動。
[0107]圖7A示出了包括微型開關的兩個極PSl和PS2的DPDT混合開關200，該微型開關與由絕緣體結構PP和銜鐵PMD支撐并且由集成到基部90DP中的繼電器線圈6L操作的兩個極PRl和PR2鏈接。還示出了四個接觸器1C、2C、IU和2U。實際上，DPDT混合開關200包括由圖6B的單個線圈6L和致動器55—起操作的兩個SPDT混合開關20。
[0108]圖7B示出了混合開關200的電路圖，該混合開關200是完全適合用于經由手動鍵和遠程地切換雙AC線路、帶電線路和中性線路的需要的圖1A的現有技術電路的擴展。
[0109]圖7C示出了撥動式或翹板DPDT混合開關40DP，其是圖6A的所示反向混合開關40R的擴展。40DP混合開關操作是除雙繼電器極PR-1和PR-2和銜鐵PMD外類似于混合開關40R結構化的，該銜鐵PMD是利用絕緣體PP構建而成以將兩個極PRl和PR2彼此絕緣并且將其與銜鐵本身絕緣。
[0110]其它差異是利用四個直的接觸器1C、2C、IU和2U對兩個反向接觸器IG和2G的代替、端子從N、L、T1和T2到N、L、L(負載)和NL(中性負載)的改變。所改變的元件以分解圖40DP和圖7C的已包裝或殼體組件40C-2和40R-2示出。
[0111]從以上描述，還應當明白，雖然上文提及的反向DPDT混合開關40R和51被示為包括SPDT繼電器和DPDT開關，但是反向DPDT混合開關可集成包括兩個繼電器極PRl和PR2的DPST繼電器以及包括單極24的SPDT開關。為了進一步解釋，反向DPDT混合開關可集成包括具有諸如圖7A和圖7C中描述和示出的DPDT雙繼電器極PRl到PR2的單極開關20和30的SPDT開關。
[0112]諸如AC開關和AC輸出口的電氣接線裝置被提供有裝飾鍵和蓋設計，該裝飾鍵和蓋設計包括由建筑行業內的建筑師和室內設計師接受或認同的顏色選擇。接線裝置制造商因此不斷努力為電氣開關提供不同的蓋、鍵和現代顏色的范圍，包括使用LED來指示由給定開關操作的負載的狀態。
[0113]因此優選的是，以給定外殼或包裝提供混合開關-繼電器組件，該給定外殼或包裝可適用于由不同制造商的蓋和鍵附連或被提供有可通過簡單附連裝配到給定混合開關-繼電器外殼的保持器、蓋和鍵的范圍，該簡單附連諸如所示的卡扣式附連結構50C和其在圖9A中的配對鎖定結構50D，包括用于支撐按鍵70的止擋導向器70A的保持器59A的表面的導向接收器59B。
[0114]圖9A示出使用選定蓋59的混合SPDT開關繼電器20和混合DPDT開關繼電器51，該選定蓋如圖所示安放到保持框架上，該保持框架包括主體59A、導向接收器59B和自鎖定結構50D。圖1OA和圖1OB示出模制框架主體87A和87B，其包括混合開關繼電器30或40到包括蓋89A和89B的歐式裝置大小中的殼體。
[0115]圖1lA和圖1lB示出蓋99A或99B和框架主體97A和97B，其構造成將混合開關繼電器安放到標準的4” X2”US暗線箱中，其用于公知的翹板鍵90或92。示出在美國與蓋99A—起廣泛使用的蓋99A或99B，其使用可見的螺釘頭以進行附連。蓋99B是具有隱藏螺釘的已知裝飾蓋，其用于附連插入式基部99C，該插入式基部用于在無需所示螺釘頭的情形下附連干凈的裝飾蓋99B。
[0116]類似地，圖9A、圖9B和圖9C中示出的混合SPDT微型開關繼電器和DPDT微型開關繼電器使用具有框架59、59A和59D的殼體50，其適合于將混合微型開關SPDT 20和DPDT 51安放到歐式的圓形或矩形暗線箱中。所示出的鍵70和72是按鍵，其通過向內按壓鍵來操作，以進行接通或者切斷動作。
[0117]圖9B中示出的鍵72以按下鎖定和按下釋放模式操作，其中鍵表面能識別為被鎖定或釋放。這通過為鍵72提供自鎖定保持器73來實現，該自鎖定保持器自附連到圖5C的鍵60上，并且因此該鍵隨同諸如4mm到5mm的行程運動駐停，其在圖9B中稱為鎖定位置72L和釋放位置72R。鍵如圖所示受助于彈簧活塞結構75/75A，以在手指按壓動作期間為鍵提供較佳的平衡和穩定性。
[0118]所示的另一鍵70并不附連于鍵60，該鍵由所示的四個彈簧結構70B或者通過安放在諸如圖9B的75和75A的鍵的內表面上的彈簧和活塞支撐。該鍵70進一步包括四個止擋導向器70A，其插入到在保持器59A的表面上示出的導向接收器59B中，從而當將鍵70被按下以鎖定鍵60時，其會一直向后推動并由四個止擋導向器駐停。
[0119]因此，該鍵70保持在其固定的駐停位置中，而不管混合開關處于鎖定位置還是釋放位置，該鍵因此稱為推-推鍵，這是因為該鍵在駐停位置中保持與蓋59D齊平。
[0120]鍵70或72可具有匹配的或不同的設計和精加工、色調或顏色、紋理和/或具有或不具有指示器窗74和/或IR傳播窗74W<JR穿過過濾器是深灰色或黑字有色透明塑料材料，諸如聚碳酸酯。由此類有色透明材料制成的模制鍵70或蓋59會使得在空氣中的IR信號能透過此類鍵或蓋傳播。
[0121 ]例如，也可將彈簧結構70B模制成由用于透過在空氣中的IR信號的有色透明材料制成，以使得該彈簧結構基部變為圖9A-圖9C中示出的IR透明窗74W。
[0122]在混合開關繼電器51的前表面上示出的指示器54指示負載的開啟-關閉狀態，包括負載狀態上的顯著改變，諸如“待機”狀態，其中，由負載耗用的電流或消耗的功率顯著地減小。諸如綠色、紅色、黃色或藍色之類的指示顏色透過鍵70和72的表面指示器的薄半透明窗74投影。
[0123]同樣適用于圖4A中示出的能設計并構造成許多形狀并且附連于翹板鍵體33上的翹板開關的翹板鍵，或者適用于圖10A、圖10B、圖1lA和圖1lB中示出的翹板鍵體83、84、93和94，其包括關于自鎖定附連的細節，諸如分別裝配到對應的插座孔84H和94H中的鍵80和82的銷80A以及鍵90和92的銷90A。圖中還示出鎖定鉤80B、82B、90B和92B，其分別附連于鍵體的鎖定結構84B和94B。
[0124]所示的鍵體80和90中的每個分別包括單個活塞86和96，其用于撥動SPDT開關的單個翹板極24，而鍵體82和92中的每個包括雙活塞86-1和86-2或96-1和96-2，其用以通過將鍵體84或94的止擋棒84A與混合開關殼體30或40的止擋棒84S接合來撥動DPDT開關的雙翹板極24。
[0125]圖1OA至圖1OC還示出鍵體84中的透明窗84W和指示器薄半透明窗80W，它們都與圖6A的40-C所示的指示器44成一直線。
[0126]在分解圖10A、圖10B、圖1IA和圖1IB中示出的每個鍵體進一步包括用于支撐鍵鎖定鉤80B、82B、90B和92B的上述鎖定結構84B和92B以及分別附接于模制殼體30和40的中心旋轉插座85和95中的雙樞軸或短軸84C1/2和94C1/2。圖1OC和圖1lC分別示出由鍵80或90的手指按壓所操作的經裝配的翹板開關。
[0127]翹板開關30或40的蓋可以是與圖9A所示用于按壓開關的蓋59相同的蓋設計、形狀和尺寸或任何其它裝飾性形狀。蓋59、89或99可以被設計和提供用于安裝多個混合開關，其安放在包含一個以上開關或混合開關和/或混合開關和其它開關組合的暗線箱中。蓋優選地應被設計并提供以覆蓋多個混合和共用開關，其包括安放到同一個暗線箱中的電源輸出
□ O
[0128]圖12A示出了開啟-關閉切換電路的框圖，此種電路用于通過包括極PS和兩個觸點I和2的SPDT開關手動地，以及經由包括圖3B、圖3C和圖4B中混合開關繼電器10、20或30的線圈6L、極PR和兩個觸點I和2的SPDT繼電器遠程地操作AC電器(諸如照明設備或加熱器)。
[0129]SPDT或DPDT開關經由圖示的兩個行進器觸點與圖12A、圖12B的SPDT繼電器的組合，用于經由繼電器線圈6L遠程地，以及經由手動切換鍵70或諸如圖9A和圖1OA的鍵80手動地提供AC電器的兩種獨立的開啟-關閉切換。
[0130]然而，混合開關20，30，40或51的遠程切換呈現出可靠性問題，其中，為了電器的無誤差遠程切換，有必要知道該電器的操作狀態。有必要知道電器的電源在命令繼電器切換之前是否處于開啟或關閉狀態。如果沒有得知電器的狀態，SPDT或DPDT繼電器的反向可將電器電源切換成與預期命令相反。
[0131]例如，不知道加熱器或電燈處于切斷狀態時，命令繼電器切斷電源可開啟加熱器或電燈。出于這樣的基本原因，不可以依靠與未知的SPDT或DPDT手動切換被隨機手動操作的位置相對的繼電器線圈狀態。
[0132]另外，對于SPDT繼電器控制，為了變得真正可靠，有必要饋送從電燈或電器到控制器傳播的關于電燈或AC電器的耗用電流或開啟-關閉狀態的返回的確認或數據。這將雙通或雙向通信、控制命令授權給混合開關繼或電器本身，并將返回的確認、狀態、耗用電流數據或功耗數據從電器或混合開關繼電器授權給控制器。
[0133]對于通信實時耗用電流或功耗數據給發電站和配電柜的需要是對于家庭自動化方面考慮和世界各地目前關于信號或數據連接和智能電網項目討論的核心主題和主要目標。
[0134]所引用的美國專利和圖12A與圖12B示出的電路圖公開了經由雙絞線132的雙向總線線路、經由IR發送器和接收器109A/109B的IR和經由天線106(在空氣中)的RF，以及經由通過光導或光纖線纜130的兩個光收發器104的光通信，其用于遠程操作包括分別通過驅動器107、109、105、103-1和103-2接收返回的數據的電器。
[0135]即使無線IR和RF通信被認為是簡單的，但它們也不是非常可靠的，例如，妨礙物體在房間內運動或放置能妨礙到給定電器的在視線內的IR遠程開啟-關閉命令，包括所引用的專利和申請中所公開的IR遠程控制中繼器發出的命令。電器返回的確認和/或開啟或關閉命令本身可成為妨礙且不可靠。
[0136]RF(射頻)可以通過侵入錯誤地發送到其它住宅和從其它住宅接收，和/或RF信號不一定覆蓋整個住宅，而命令或返回的數據沒有通信或沒有按預期到達其目的地。用于覆蓋住宅內許多電器和AC輸出口的RF網絡需要大量復雜而準確的尋址，而這遠遠超出了電氣安裝者的培訓和專有技術。
[0137]上述的其它基本的可靠性問題是圖12A和圖12B示出的SPDT PSl或DPDT PS1/PS2極的未知狀態，使得混合開關和/或級聯SPDT或DPDT開關的開啟或關閉狀態不清楚。因此，不能得到手動SPDT或DPDT開關的準確開啟-關閉狀態呈現出系統可靠性的問題。如將在稍后解釋的，控制線圈6L至6L-n的通信和狀態并被饋送耗用電流信號的CPU 101能夠基于耗用電流或開啟-關閉狀態檢測而識別與負載的行進器連接。此外，對于包裝在一起的η多個混合開關，CPU可以被饋送耗用的電流信號和狀態檢測器信號的組合。
[0138]電流傳感器100和狀態傳感器100Α的引入是解決方案，其用于提供電氣開關的可靠的開啟或關閉狀態給專用控制器、視頻對講機或購物終端，用于控制引用的美國專利和申請中所公開的AC裝置。
[0139]電流傳感器100，無論是通過感應、磁性霍爾感測電路、低歐姆電阻器或金屬合金，還是任何其它已知的電流感測電路和方法的電流傳感器，實時識別電器的狀態，用于經由P0F130、在視線內的IR、在空氣中的RF或經由總線線路或網絡的電信號傳播有關電器狀態的數據。當混合開關由用于安裝在電氣柜內或安裝到將低電壓連接器與交流電源接線、連接器分開的分區暗線箱中的分離或分割構建在時，也可以在總線線路132中使用雙絞線。
[0140]實時耗用電流數據識別負載狀態，使控制器能夠肯定地無誤差地接通和切斷電燈或其它電器。此外，它提供了用于住宅、辦公室或其它商業場所或組織的基礎，以向電力供應商或發電站的電力智能電網報告它們的實時耗用電流或功耗。
[0141]可以使用用于輸出所需低DC電壓和電流的已知的切換電源電路或使用DC模擬電壓調節器或諸如美國專利8，444，124中提及的其它小電流電源電路從小電源IC電路為繼電器線圈6L、CPU 101和其它內部電路提供DC電源。盡管繼電器線圈的功耗是IW的一小部分，但使用閂鎖磁性極PR和帶有線圈6L的銜鐵PM是有利的，因為閂鎖繼電器由短脈沖致動且因此節省功耗，并且降低來自內部電源的DC耗用電流。
[0142]普通電燈開關不連接到AC中性線且僅使用帶電AC線路和負載線路，其中僅有兩條電線通常見于導管和電燈開關暗線箱中。
[0143]在另一方面，所有已知的電氣接線的現有規則、規范和條例都允許AC中性線沒有限制地引入導管和電氣暗線箱，包括將此類AC中性線連接到任何和全部AC開關和其它AC裝置以及電路，諸如本發明所述的混合開關-繼電器。
[0144]從以上描述中可以知道本發明所述的SPDT混合開關-繼電器可安裝到按照電氣規范和規則連線的標準電氣AC箱中，以低成本和簡易地連線而不引起通常安裝的電氣系統的基礎接線的任何顯著改變，其還需要增加中性電線以及用于雙向通信的光纜、和在空氣中的IR或RF中的一個。
[0145]所引用的美國專利公開了直接附連光纜到光通道。POF電纜端頭由鋒利的閘刀式切刀終止以使切斷面能夠經由通道104直接附連到光收發器103，其公開為單通或單向和雙通或雙向的及其組合，以用于經由通過光纜130的級聯鏈傳播的光信號以及通過調整為在視線內的IR和/或通過無線RF信號和/或通過電信號經由總線線路132控制。
[0146]在所引用的美國專利的教導下，同樣變得清楚的是，諸如電流傳感器或AC開關裝置或AC輸出口的AC裝置可以設置帶有關于電器詳情的地址，其包括該電器或負載所位于的房屋的房間或區域。
[0147]經由諸如圖12A和圖12B所示的設置選擇器108-1至108-n和/或經由將此類詳情和地址下載到CPU 101中包括的存儲器中來處理所述設置。這包括經由RF信號、在空氣中IR信號，經由通過光纜的光信號和經由手持裝置，或直接經由加載連接器端子下載到AC裝置的稱為光端口的一個或多個光導通道。
[0148]本發明所述的混合開關-繼電器的另一個特征在于CPU 101的編程以及分配“雙鍵控”或“三鍵控”到混合開關的鍵70、80或90或分配“雙動作”到諸如“接通-切斷-接通”或“切斷-接通-切斷”桿的方法。所述分配適用于任何單獨安裝或通過行進器電線與SPDT和/或DPDT開關連接的混合開關，以接通-切斷一組或所有的電燈或一組如下面將進一步說明的房屋中的其它電器。
[0149]圖12A和圖12B示出了電流傳感器100，且圖12C示出了狀態傳感器100A。因為與負載串聯連接的電流傳感器100通過極PR將肯定地識別通過負載的耗用電流并因此提供無誤差的狀態，所以操作圖12A和圖12B中的混合裝置不需要所示的狀態傳感器100A。
[0150]對比電流傳感器100，狀態傳感器100A不提供耗用電流值或數據，而是通過當火線AC電源與負載斷開時識別相對于SPDT和/或DPDT開關位置的行進器線路狀態并輸出信號來提供狀態數據。簡單地說，當負載連接到Tl或T2行進器線路中的一個且火線AC饋送到其它行進器線路時，狀態傳感器輸出信號。
[0151]圖12C示出本發明的其它優選實施例的狀態傳感器100A的電路或其概念電路的框圖，其中所示出的兩個都具有高歐姆值的感測電阻器R2和R3連接到SPDT繼電器的兩個端子I和2。1?2和R3經由串聯電阻器R4在它們的另一端一起連接到FET Ql柵極和經由齊納二極管DI接地。為了澄清，由向CPU、繼電器和混合裝置20、30、40、51或200的其它電路供電的電源102饋送的接地電位以及DC極性連接到火線AC。接地DC電位和正DC或VCC相對于AC火線為例如測量的+12V或+5V或+nV。
[0152]AC火線直接連接到極端子PR，并且因此當極PR和PS如圖12C所示與觸點2接合時，負載和火線連接，傳感器電阻器R3在DC接地電位處，并且FET Ql柵極信號是零，從而保持FET Ql處于關閉狀態。當極PR切換以接合觸點I時，負載將經由R3和R2連接到火線L，而固定連接到中性線N的負載相反地將會經由傳感器電阻器R2和R3串接中性線與火線AC。
[0153]所得電壓分壓器R2和R3(負載的電阻是可以忽略的)通過R4和齊納Dl提供至接地的微小電流，呈現適當的電壓電勢給FET柵極以接通FET Ql，同時柵極源極饋送高狀態信號至CPU 101的I/O端口，從而識別待切斷的負載。
[0154]CPU 101的存儲器存儲CPU無誤差地操作繼電器所需要的兩個狀態，使得單個觸點Tl或T2端子相稱于開啟命令或關閉命令，這些命令由鍵70、80或90，或通過從圖13A所示的自動化控制器250經由光電子端口、IR、PF或總線線路接收的命令發出，包括經由通過因特網的PC網絡的命令，或如下面將說明的，通過重復的鍵控諸如雙或三重鍵控，其包括通過如所編程地在級聯鏈中連接至DPDT混合開關繼電器的SPDT或SPDT開關(未示出)進行鍵控。
[0155]所引用的美國專利8，269，376提出了方法和設備，其用于經由混合開關和/或經由級聯鏈中連接至混合開關的SPDT或DPDT機械開關通過切換“開啟-關閉-開啟”或“關閉-開啟-關閉”，單獨接通-切斷負載，諸如電燈或其它電器、一組負載和所有負載或給定電器。
[0156]混合開關命令單個、一組或所有給定負載的接通和切斷，無論該負載是電燈或者直接經由級聯光纖電纜或RF和經由家庭自動化的包括專用控制器、視頻對講機監視器或購物終端的控制器250的其它電器，所述購物終端包括小鍵盤150或觸摸墊或觸摸屏和/或經由圖13Α和圖13Β示出的家庭自動化分配器140。
[0157]圖12Α和圖12Β所示的每個混合開關20、30、40、51和混合開關200(未示出)可以包括許多電路，諸如級聯收發器103和用于POF 130、IR和RF收發器109和105的光電子端口104、總線線路驅動器107、電流傳感器100、狀態傳感器100Α、設置選擇器108-1至108-n。
[0158]顯然的是，不是所有的電路都需要，例如，當沒有使用級聯光導或POF時，僅僅需要單個光電子端口 104，而當只使用IR或RF命令時，不使用光電子端口，而只有IR 109或RF105收發器包括在混合開關繼電器中。
[0159]與引用的專利和申請中提出的內容相類似，混合開關繼電器的設置(包括混合開關和/或負載被安裝或操作的房間或區域)、電器標識和其它操作的細節可經由設置選擇器108-1至108-n設置或經由通過光電子端口 104的光學下載、經由IR收發器109的IR下載或經由RF收發器105的RF下載。下載和設置包括程序，其用于接通-切斷一組電燈或電器和所有電燈和給定電器，如稍后所解釋的。
[0160]因此，不同的混合開關20、30、40、51和200的電路中包括的設置選擇器108-1至108-n和狀態傳感器100A或電流傳感器100可以根據預期目的而變化，并且不是示出的所有電路都需要或包括在內。
[0161]對于獨立的SPDT混合開關或連接到安裝在房屋中的級聯DPDT和SPDT手動開關的單個反向DPDT混合開關來說，詳情和地址設置以及在一起的系統控制器都是絕對不需要的。
[0162]相反，住宅的單個混合開關的此類設置可以經由用于傳播開啟-關閉命令的非常低成本的開啟-關閉遠程控制器(未示出)來操作，例如，經由AC火線和經由稱為XlO的AC控制信號致動可控線圈6L的銜鐵PM，或當銜鐵是磁性閂鎖類型時經由到線圈的簡單短驅動脈沖來操作。
[0163]對于此類簡單的操作，線圈6L可通過驅動脈沖來驅動，并致動所述磁銜鐵，以反向其閂鎖位置，由此反向負載狀態從開啟到關閉或從關閉到開啟。不需要或使用任何其它控制電路。
[0164]混合開關可以安裝到電氣柜中，而線圈6L可以連接到低電壓或AC電源，以利用遠程致動極PR致動銜鐵PM，因為此類遠程致動不需要或使用另外的電路。
[0165]使用電流傳感器100或狀態傳感器100A或兩者同時使用的問題涉及到報告如測量的和計算出的耗用電流和/或消耗功率的具體要求和/或需要。使用電流傳感器100或狀態傳感器10A或兩者同時使用不僅是技術問題，其還涉及商業和/或未來的合規性問題，諸如要求進行實時功耗報告。
[0166]例如可以使用狀態傳感器100A代替電流傳感器100來實時報告功耗。這是通過使用戶能夠將負載的規定功耗安裝到CPU 101的存儲器內來實現的。這樣能夠報告如存儲器內所記錄和儲存但并不一定是所測得的功耗。
[0167]優選的解決方案是使用提供功耗或耗用的電流值的電流傳感器101，即使狀態傳感器非常適用于單個負載、一組負載和所有負載(諸如住宅的電燈或空調)的控制。
[0168]住宅內用于接通-切斷的命令和類似命令以及包括狀態和功耗報告的命令響應不必處于快速率。相反，諸如500波特的慢速率是常見的，并且是用于在空氣中、在視線內的IR命令的標準。
[0169]對經由POF的光信號應用不同的速率是錯誤的，并且該低速率對于經由POF的光信號和在空氣與可見光中的IR兩者都是優選速率。該慢速率不只涉及信號速度性能，經由繼電器和機械開關的極的電源切換時間在毫秒內被測量，其中定時適合于500波特的慢速率，并且以較高的速度提供控制命令和響應是少有或沒有好處的，尤其是在響應元件和電路沒有準備好應答的時候。此外，功耗計算是緩慢的，這在之后會提及。
[0170]如上所述的混合開關-繼電器可以操作成接通和切斷住宅內的一組電燈或所有電燈或其它一組電器及其它一組電器中的所有電器。這要求通過圖13A所示的住宅自動化電網或網絡以及圖13B所示的自動化信號分配器來執行命令的傳播。
[0171]從上述說明中，顯然的是，電路和程序的不同組合可以使用并且適用于提供操作模式的許多變型。
[0172]本發明的混合開關-繼電器編程為:經由混合開關鍵70、80、82、90或92并且經由SPDT開關和/或DPDT開關(在級聯鏈中連接至本發明的DPDT混合開關-繼電器)的手動開關桿中的任一個或多個，來產生和傳播用于接通-切斷一組或一群電燈或者一組或一群其它給定負載(包括所有的電燈或其它一組或一群房屋的給定負載)的命令。
[0173]術語“群”在說明書和權利要求中是指任一組電燈或“給定”電器或負載，術語“給定負載”是指任何類型的電器，諸如加熱器、空調、風扇、電燈或窗簾和百葉窗等。
[0174]接通或切斷一組或所有的住宅的電燈的命令可以使用選自以下信號的任何雙向信號從混合開關傳播:經由光導(POF)的光信號、直接在空氣中或經由在視線內的IR中繼器的IR信號、在空氣中的RF、經由總線線路及經由具有饋電的總線線路的電信號以及它們的任何組合。
[0175]所引用的美國專利8，269，376公開了如由不同的公知品牌所制造的標準ACSPDT或DPDT開關，其也示出了在級聯鏈中組合的AC開關裝置與AC手動SPDT開關到由行進器電線(travelers wires)T1和T2連接的暗線箱中的安放方法。
[0176]所公開的用于開關一組電燈或所有電燈的方法為重復鍵控或以其他方式反向地致動機械SPDT或DPDT開關，其可以是推動、按壓、翹板、點擊、撥動、滑動、旋轉或任何其它的致動行為，以反向開關狀態，所有的這些都適用于本發明的混合開關-繼電器及相關的SPDT和/或DPDT開關。
[0177]CPU 101編程為經由狀態傳感器100A或經由如通過饋送到圖14A的CPU 101的I/OC端口的電流傳感器100檢測到的耗用電流水平上的改變來定時開關狀態上的改變。例如，當狀態為“關閉狀態”且混合開關鍵致動為接通電燈時，狀態或耗用電流上的改變通過CPU101啟動了定時程序。該時間程序或定時器致動持續例如一秒或500毫秒的時間，這是用于重復鍵控的“等待時間”。
[0178]如果在一秒或500毫秒的持續時間內重復鍵控，這實際上再次反向了狀態，然而編程的CPU 1I將線圈6L操作成立即再反向極PR狀態，以維持第一反向狀態(示例中的電燈的狀態)，并且同時如所編程地將命令饋送至家庭自動化電網或網絡經由系統控制器或直接經由給定混合開關-繼電器的設定鍵或存儲器來接通給定的一組電燈。
[0179]當包括多個集成開關和一組電燈或所有電燈的混合開關全部或部分地連接至同樣集成的多個混合開關時，所述CPU將對直接連接至該CPU的那些電燈或其它負載直接進行操作并且經由自動化電網傳播命令到其它一組或所有電燈或負載。
[0180]這同樣適用于反向處理，其中所述第一開關致動以切斷電燈，I秒鐘或500毫秒內的下一次致動使狀態反向，CPU將操作繼電器線圈6L至6L-n以維持關閉狀態，并饋送命令以關閉如設置的其它電燈中的一組電燈。
[0181]當檢測到第二次致動時，定時器或定時程序通過CPU101重置，以在下I秒鐘(例如)內重啟計時器，并且如果延長的I秒鐘內發生新的狀態致動或反向，那么繼電器線圈被命令以維持先前的狀態，并根據具體情況通過自動化電網或網絡饋送命令以接通或切斷所有電燈。
[0182]當在定時器程序的任一期間(I秒為例)沒有檢測到發生致動時，無論是第一定時或延長定時，定時或定時器程序都被重置，并且所述開關操作返回到它的基本操作模式，行進器反向，即接通-切斷。
[0183]由于電流傳感器100與狀態傳感器100A兩者都感測負載狀態，所以通過行進器線路連接到混合開關的級聯開關中的任一個上的改變，無論是SPDT機械開關和/或DPDT機械開關，啟動定時器程序。致動開關中的任一個將反向行進器線路和負載狀態，從而啟動CPU101的重復鍵控定時器程序。
[0184]這清楚地表明，在通過級聯鏈中與混合開關連接的各個單獨的標準機械SPDT或DPDT開關操作接通-切斷一組或全部電燈或電器。
[0185]混合開關指示器編程為在給定的顏色中照明，以如所編程地指示定時器狀態和負載、一組負載和所有負載的開啟-關閉狀態。
[0186]圖14A是用于將耗用電流信號饋送到CPU101的I/O端口的框圖。帶電AC線路被示出為連接到電路接地，其是上面所述的VCC的負極。
[0187]信號放大器ICl是公知的線性放大器或雙放大器1C，其串聯連接用于放大從上文稱作結構81的耗用電流電阻器R81饋送的耗用電流信號。放大器ICl由也稱之為運算放大器(或op.amp)的兩個放大器組成，其中每個放大器被設置為例如按高至100倍的系數放大，并且串聯的兩者可由此提供高至10，000倍的放大系數。由lmA-500mA和10mA至20A耗用產生的信號的線性放大在放大器ICl的線性范圍內將是良好的。
[0188]CPU 101包括模擬/數字處理器和模擬-數字及數字-模擬轉換器端口、數字端口和模擬端口。CPU 101是通常可用的CPU，諸如包括低成本存儲器在內的8位或16位和低功耗處理器。
[0189]放大的電流信號從放大器ICl饋送到端口I/O C，并且基于放大控制狀態和與轉換成數字的模擬電流信號相關的數據，CHJ被編程為經由I/OA端口調整放大器ICl的放大系數，以如所編程地獲得最佳放大，這相當于接收到的信號處于傳感器特定范圍的中等或最線性范圍內。
[0190]負載，例如熒光燈或洗衣機的馬達，不是純歐姆或電阻負載。非歐姆負載引起電壓曲線和電流曲線之間的相移，和/或由于高功率數字開關電源和負載的曲線失真。圖14B顯示了兩條正弦曲線、電壓曲線180-186和電流曲線190-196，其通過由包括線圈和電容器的負載產生的隨機角度的相移。
[0191]電流曲線190-196是經由大的歐姆分壓器R6和R5從中性AC端子N饋送到CPU的I/OV的參考電壓的曲線，其中R6的值在諸如0.5Mohm-l.0Mohm的范圍內，而R5的值為幾Kohm，以提供表示電源線電壓的最佳參考信號電平，諸如美國電源線是120V/60HZ或歐洲電源線是230V/50HZ。電流曲線190-196是放大的電流信號和耗用電流值的準確參考。
[0192]參考電壓曲線的零交叉點180是用于處理功耗讀數的時間的起始位置或點。從電流曲線的零交叉點的偏差可以明顯看出當前相移。
[0193]所示的零交叉點180是從負到正的交叉點，同時，所示的電流曲線的起始位置時間190鄰近負曲線的峰值，或者在超過90°的相移處。
[0194]如圖14B所示的處理是五個參考循環181-185和相移的五個電流循環191-195的測量。實時測量的位置或點是圖13B中被示出為分布在電壓曲線上的十個點，如用于時間電壓點的181-1、182-1、183-2、184-3和185-4，而電流曲線上的精確的時間點被示出為192-4、193-5、194-6和195-8。
[0195]處理位置或時間點的結束被示出為186和196。所示的時間間隔是50Hz時20毫秒，和60Hz時16.6毫秒。豎直線路將一個循環分為10個時間點，由此各個時間點之間的間隔等于一個循環的持續時間除以1。
[0196]—個循環(Hz)期間的時間間隔或測量點數目直接涉及到測量的精度，同樣適用于一個測量周期中測出的AC循環的數目。這兩者都需要作出決定，其中更高的精度需要在一個測定周期內測出更多的AC循環(Hz)并減小時間間隔或增加測量點的數目。
[0197]功耗是基于每個時間點的測量值同時產生的和基于電壓參考定時合計出的每個循環的計算的正弦V X A圖的乘積。圖13B所示的五個循環181 -185是例如每兩秒鐘重復一次的測量周期的示例。當計算周期被編程為每兩秒鐘執行一次時，全部五個測量循環將在50Hz時乘以20倍，并且在60Hz時乘以24倍(50: 5/秒X 2秒)或(60: 5/秒X 2秒)。這將表示兩秒鐘內消耗的功率。
[0198]由上面應該顯而易見的是，利用本發明的電流傳感器進行功耗計算可以被簡化，并通過低成本的二者都可購自許多IC制造商的中央處理單元(CPU)或模擬/數字處理器執行。還應該顯而易見的是，本發明的電流傳感器可以做成小尺寸以裝配到AC混合開關繼電器等電氣接線裝置中并為功耗報告提供準確、實用、低成本的解決方案。
[0199]計算出的功耗值在CPU包含的存儲器中存儲和更新，用于如所編程地向系統控制器進行報告。計算出的功耗值被轉換成預定的編程協議，該協議包括負載或電器的詳情與負載和/或混合開關的位置。存儲器中存儲和更新的數據是編碼協議。
[0200]所引用的美國專利8，170，722公開了功耗協議的編碼和協議報告的信號結構。命令結構被設計成包括僅五個字節的短命令，包括用于報告功耗、負載詳情及其位置的所有所需數據。
[0201]如上所述，功耗的處理是在五個周期上延伸的緩慢測量/讀取過程，持續時間是50Hz時100毫秒或0.1秒，和60Hz時83毫秒。在房屋或住宅內使用高速網絡進行功耗報告是沒有好處的。
[0202]從以上來看，應該顯而易見的是，SPDT或DPDT混合開關繼電器可以制成適合于安裝到標準的暗線箱中的尺寸和形狀，并且只由兩個帶電AC和負載電線連接到負載，加上中性電線以為電路提供電源。
[0203]還很顯而易見的是，混合開關可以通過推動、撥動或翹板鍵或任何其它已知的開關鍵進行操作，并且，混合開關能夠通過連接到行進器電線的級聯鏈中混合開關繼電器的一個或多個開關的混合開關鍵或鍵的多鍵控或重復鍵控，來編程地接通-切斷單個負載、一組負載和所有負載。
[0204]圖15A和圖15B示出了被構造到單個基部50Bn上，并包裝到單個外殼40η和50η中的多個混合開關。組合的集成開關繼電器中的每個都與單個的集成開關20、30、40或51相同，不同之處在于單個帶電AC線路端子L可以被連線，以便為所有的多個負載供電，這是有利的，因為它削減了接線連接和勞動力。
[0205]集成開關中的每個都可以被分配不同的負載或全部被分配相同類型的負載，諸如電燈。各個負載的詳情和位置的分配和設定，與上文提及的經由設置開關和/或經由安裝或負載此類數據到所述存儲器內是相同的。
[0206]圖12Α和圖12Β中所示的CPU 101可以分別獨立地操作每個線圈6L到6L_n、一組所述線圈、所有線圈及其組合。指示器54-1至54-n經由所述CPU被獨立地驅動，但所有的或一組指示器根據連接到每個極端子的多個負載中每個負載的狀態被單獨驅動。這種具有單個封裝開關以最少的控制零件和最少接線連接端子的操作多個負載的能力是本發明的另一個明顯優勢。
[0207]圖15A示出被模制成共同基部50Bn的η個開關繼電器結構，而上述提及的所有其它元件與單個混合開關連接。所示的η個混合開關外殼50η可以直接連接到η個負載端子。所示的外殼500-1包括用于AC帶電501-1和中性(未示出)的2個插入銷，包括用于η個負載的η個銷505-1至505-η。所示的外殼組件500-1是不帶接線端子的插入式，用于插入結構504的插座包含用于帶電AC的銷插座503-1和用于中性的銷插座503-2，用于負載銷503-1至503-Ν的η個銷插座502-1至502-η。結構504還包括圖6Β、圖12Α和圖12Β所示的控制電路(在圖15Α未示出)，以使得整個500-1外殼組件可以插入到插座中，接線則經由示出的AC帶電、中性和η個負載端子全部在插座的后側完成。框架蓋50Dn類似于圖9Α的提供給η個混合開關組件500-1的框架蓋50D。
[0208]圖15Β示出了包圍在結構40η中的η個翹板開關，其中結構40η與結構30或40相同，但是擴大了，以提供η個開關繼電器的集成。
[0209]開關組件40η安裝到類似于提供安放組件外殼40η的框架87Β的框架蓋87D上。鍵84D的大小適合η個混合開關，與框架蓋89D和鍵蓋82D相同，它們均經調整至適合本發明的多個或多混合開關的大小。
[0210]重要的是還要注意圖4Β的結構81可各自用于多個混合開關的每個，和/或常見結構81可以用于所有的單個混合開關，并且常見結構81和多個狀態傳感器可被結合用于檢測每一個連接的η個負載中的狀態，而且單個電流在所述存儲器中進行計算和記憶。
[0211]還應該明顯的是，混合開關可以檢測并且報告負載狀態、由負載耗用的電流和/或由負載所消耗的功率，并且經由POF(塑料光纖)、在空氣中的IR信號、在空氣中的RF信號以及經由總線線路或具有饋電的總線線路的電信號，進行雙向光信號中的至少一種方式的通
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[0212]當然，應理解的是，前述公開僅僅涉及本發明的優選實施例并且其并不意圖覆蓋為了實現本發明的目的而在本文選擇的本發明的示例的所有改變和修改，且這些修改不構成對本發明范圍的偏離。
【主權項】
1.一種用于經由單個或多個混合開關為至少一個電負載供電的方法，所述混合開關集 成經由至少兩個接觸器連接至銜鐵致動的單極和雙極中的一個的手動致動的單極和雙極 中的至少一個，所述混合開關選自包括以下項的組:包括各自帶有雙觸點的兩個接觸器的 STOT、包括各自帶有雙觸點的四個接觸器的DPDT以及包括各自帶有三個反向觸點的兩個接 觸器的反向DPDT;每個所述單個混合開關還包括至少一個電源端子、手動致動鍵、具有磁性R鎖和非閂 鎖銜鐵中的一個的線圈，用于經由直線和行進器線路中的一個與負載連接的單極端子和雙 極端子中的一個，所述方法包括以下所述的步驟:a.將負載經由直線和行進器線路中的一個通過級聯SPDT和DPDT手動開關中的至少一 個連接到單極端子和雙極端子中的所述一個；b.將電源連接至所述至少一個電源端子；c.將所述混合開關安裝到電氣暗線箱和電氣柜中的一個中；以及d.通過所述手動致動鍵中的一個供電給所述負載，并且驅動到所述線圈的電源。2.根據權利要求1的所述方法，其中所述SPDT包括用于連接到AC電源的AC帶電和中性 端子，以及用于經由帶電AC線路直接給所述負載供電的一個極端子，所述DPDT包括用于連 接到AC電源的AC帶電和中性端子，以及用于經由AC和中性線給所述負載直接供電的兩個極 端子，并且所述反向DPDT包括用于連接到AC電源的AC帶電和中性端子，以及經由雙行進器 線路和級聯SPDT與DPDT手動開關中的至少一個給所述負載供電的兩個極端子。3.根據權利要求1的所述方法，其中所述手動致動的極由按鍵動作致動，所述按鍵動作 選自包括按下鎖定、按下釋放、推-推、翹板、撥動、滑動、旋轉及其組合的組。4.根據權利要求1的所述方法，其中所述手動致動的極是微型開關和翹板開關中的至 少一個極，并且其中所述微型開關經由按下鎖定和按下釋放機構的閂鎖鍵支撐的桿所致 動。5.根據權利要求1的所述方法，其中所述混合開關包裝為適于安裝到標準暗線箱中的 殼體尺寸和形狀，所述標準暗線箱使用帶有選自包括以下項的組的鍵的可選裝飾蓋:不透 光鍵、透過IR的透明鍵、指示器透明鍵、指示器透明窗鍵、透過IR的窗鍵、帶色調的鍵及其組合。6.根據權利要求1的所述方法，其中所述混合開關還包括選自包括以下項的組的電路: CPU、存儲器、耗用電流傳感器、電流信號放大器、狀態傳感器、帶有用于光纜的光通道的至 少一個光收發器、帶有天線的RF收發器，帶有開放式通道的IR收發器、總線線路驅動器、至 少一個指示器驅動器、至少一個繼電器線圈驅動器、至少一個設置選擇器及其組合；所述電路的所述功能選自包括以下項的組:響應操作命令、檢測電流傳感器和負載狀 態信號中的一個、計算由所述負載及包括雙向信號傳播的至少一種方式的組合所消耗的所 述功率，該方式選自包括以下項的組:經由所述光纜中的一個的光學方式、在視線內的IR、 經由所述天線的RF、經由所述總線線路驅動器的電學方式及其組合，用于傳遞選自包括接 收命令、命令響應、所述負載狀態、由所述負載所消耗的功率及其組合的組的數據。7.根據權利要求6的所述方法，其中所述手動和遠程致動的極中的一個構造為包括低 歐姆合金，所述低電阻合金用于為所述計算和所述傳遞饋送關于由所述負載耗用的所述電 流的信號電平。8.根據權利要求6所述的方法，其中兩個高歐姆電阻器各自連接到每個所述行進器觸 點，共同形成電壓分壓器，用于將分壓器信號饋送至所述處理電路以識別所述負載和所述 帶電AC端子之間的所述連續性。9.根據權利要求6所述的方法，其中所述負載的詳情和位置是經由所述設置選擇器設 置并下載到所述存儲器中的所述詳情和位置。10.根據權利要求9所述的方法，其中用于反向包括所述手動致動的極的第一鍵控和所 述至少一個級聯SPDT和DPDT開關的鍵中的一個的所述負載狀態的每個鍵控動作將所述負 載的所述狀態反向至從開啟到關閉和從關閉到開啟中的一種，并啟動第一時長定時器，在 啟動所述第一時長定時器期間重復鍵控啟動擴展時長定時器和命令以將給定負載群切換 至開啟和關閉中的一個，并且在所述擴展時長定時器期間隨后的鍵控啟動命令以將給定家 庭自動化的所有所述給定負載切換至開啟和關閉中的一個；切換開啟和關閉中的一個的每個所述命令經由選自包括以下項的組的所述家庭自動 化的電網和網絡中的一個進行傳播:光纜、RF、在視線內的IR、總線線路及其組合，所述每個 所述命令包括致動單極和雙極的所述一個銜鐵的內部控制，以便在所述第一時長定時器和 所述擴展時長定時器期間維持所述第一反向狀態，所述方法包括以下所述另外的步驟:e.經由所述設置選擇器中的一個設置所述給定負載的詳情和位置，并下載到所述存儲 器中；f.鍵控所述手工致動的極與所述一個級聯SPDT和DPDT開關的所述鍵中的一個至第一 反向所述負荷狀態；g.在所述第一時長定時器內重復所述鍵控，用于接通所述給定負載群，以與所述第一 反向負荷狀態相對應；h.直接或經由家庭自動化分配器將命令信號傳播給在所述家庭自動化電網和網絡內 的所述群的混合開關及其它控制繼電器；1.在所述擴展時長定時器內重復所述鍵控，用于接通在所述家庭自動化電網和網絡內 的所有給定負載，以與所述第一反向狀態相對應;以及j.直接或經由家庭自動化分配器將命令信號傳播給在所述家庭自動化電網和網絡內 的所述所有所述給定負載的混合開關及其它控制繼電器。11.根據權利要求1所述的方法，其中所述多個混合開關中的每個包括手動致動的單極 和雙極中的所述一個，所述手動致動的單極和雙極連接至經由至少兩個接觸器的銜鐵致動 的單極和雙極中的一個，所述手動致動鍵和具有磁性閂鎖和非閂鎖銜鐵中的一個的所述線 圈全部集成并包裝為組合式多尺寸基部和殼體，同時所述混合開關的所述致動選自包括所 有一起、分組、單獨及其組合的組。12.—種用于經由集成的單個或多個混合開關中的一個為至少一個電負載供電的混合 開關，每個所述單個混合開關包括手動致動的單極和雙極，這些極經由至少兩個接觸器連 接至銜鐵致動的單極和雙極中的一個，每個所述混合開關選自包括以下項的組:包括各自 帶有雙觸點的兩個接觸器的SPDT、包括各自帶有雙觸點的四個接觸器的DPDT以及包括各自 帶有三個反向觸點的兩個接觸器的反向DPDT;用于安裝到電氣暗線箱和機柜中的一個的所述混合開關還包括:用于電源連接的至少 一個電源端子、手動致動鍵、具有磁性閂鎖和非閂鎖銜鐵中的一個的線圈、用于通過用于由驅動到所述線圈的電源和由所述手動致動鍵中的一個給所述負載供電的級聯SPDT和DPDT 手動開關中的至少一個，經由直線和經由雙行進器線路中的一個與負載連接的單極端子和 雙極端子中的一個。13.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述SPDT包括用于連接到AC電源的AC帶電 和中性端子，以及用于經由帶電AC線路直接給所述負載供電的一個極端子，所述DPDT包括 用于連接到AC電源的AC帶電和中性端子，以及用于經由AC和中性線給所述負載直接供電的 兩個極端子，并且所述反向DPDT包括用于連接到AC電源的AC帶電和中性端子，以及經由雙 行進器線路和級聯SPDT與DPDT手動開關中的至少一個給所述負載供電的兩個極端子。14.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述手動致動的極由按鍵動作致動，所述按 鍵動作選自包括按下鎖定、按下釋放、推-推、翹板、撥動、滑動、旋轉及其組合的組。15.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述手動致動的極是微型開關和翹板開關 中的至少一個極，并且其中所述微型開關經由按下鎖定和按下釋放機構的閂鎖鍵支撐的桿 所致動。16.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述混合開關包裝為適于安裝到標準暗線 箱中的殼體尺寸和形狀，所述標準暗線箱使用帶有選自包括以下項的組的鍵的可選裝飾 蓋:不透光鍵、透過IR的透明鍵、指示器透明鍵、指示器透明窗鍵、透過IR的窗鍵和帶色調的 鍵及其組合。17.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述混合開關還包括選自包括以下項的組 的電路:CPU、存儲器、耗用電流傳感器、電流信號放大器、狀態傳感器、帶有用于光纜的光通 道的至少一個光收發器、帶有天線的RF收發器，帶有開放式通道的IR收發器、總線線路驅動 器、至少一個指示器驅動器、至少一個繼電器線圈驅動器、至少一個設置選擇器及其組合；所述電路的所述功能選自包括以下項的組:響應操作命令、檢測電流傳感器和負載狀 態信號中的一個、計算由所述負載及包括雙向信號傳播的至少一種方式的組合所消耗的所 述功率，該方式選自包括以下項的組:經由所述光纜中的一個的光學方式、在視線內的IR、 經由所述天線的RF、經由所述總線線路驅動器的電學方式及其組合，用于傳遞選自包括接 收命令、命令響應、所述負載狀態、由所述負載所消耗的功率及其組合的組的數據。18.根據權利要求17所述的混合開關，其中所述手動和遠程致動的極中的一個構造為 包括低歐姆合金，所述低電阻合金用于為所述計算和所述傳遞饋送關于由所述負載耗用的 所述電流的信號電平。19.根據權利要求17所述的混合開關，其中兩個高歐姆電阻器各自連接到每個所述行 進器觸點，共同形成電壓分壓器，用于將分壓器信號饋送至所述處理電路以識別所述負載 和所述帶電AC端子之間的所述連續性。20.根據權利要求17所述的混合開關，其中所述負載的詳情和位置是經由所述設置選 擇器設置并下載到所述存儲器中的所述詳情和位置。21.根據權利要求20所述的混合開關，其中用于反向包括所述手動致動的極的第一鍵 控和所述至少一個級聯SPDT和DPDT開關的鍵中的一個的所述負載狀態的每個鍵控動作將 所述負載的所述狀態反向至從開啟到關閉和從關閉到開啟中的一種，并啟動第一時長定時 器，在所述啟動第一時長定時器期間，重復鍵控傳播命令以將給定負載群切換至開啟和關 閉中的一個，并且啟動擴展時長定時器，在所述啟動擴展時長定時器期間，重復鍵控傳播命令以將給定家庭自動化的所有所述給定負載切換至開啟和關閉中的一個，經由所述給定家庭自動化的電網或網絡中的一個連接的負載群和所有所述給定負載 中的每個給定負載的詳情和位置，是經由所述設置選擇器設置并下載到所述存儲器中的所 述詳情和位置；切換所述群和所述所有所述給定負載開啟和關閉中的一個的每個所述命令是與所述 負載的所述第一反向狀態對應的命令，所述每個所述命令經由選自包括以下項的組的電網 和網絡中的所述一個進行傳播:光纜、RF、在視線內的IR、總線線路及其組合，并且所述每個 所述命令包括致動單極和雙極的所述一個銜鐵的內部控制，以便在所述第一時長定時器和 所述擴展時長定時器期間維持所述負載的所述反向狀態。22.根據權利要求12所述的混合開關，其中所述至少兩個接觸器是繼電器和開關的接 觸結構，所述繼電器和開關通過印刷電路板和鏈接所述繼電器與所述開關的其它導電結構 中的一個進行鏈接。
【文檔編號】H01H50/54GK105993058SQ201480066137
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年10月1日
【發明人】D.埃爾伯鮑姆
【申請人】埃爾貝克斯視象株式會社