JP2022517126A - スマートスイッチモジュールおよび標準ライトスイッチを用いてスマートスイッチモジュールを制御する方法 - Google Patents

スマートスイッチモジュールおよび標準ライトスイッチを用いてスマートスイッチモジュールを制御する方法 Download PDF

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Abstract

【要約】本明細書では、スマートスイッチモジュールおよびその使用方法について説明する。スマートスイッチモジュールは、エンクロージャーと、すべてエンクロージャーの外部からアクセス可能な、ＡＣ入力端子、ＤＣ出力端子、制御入力端子、ＡＣ出力端子と、エンクロージャー内のリレーおよびマイクロコントローラーと、を含み得る。ＤＣ出力端子は、標準ライトスイッチの供給側端子に接続し得る。制御入力端子は、負荷側端子に接続し得る。標準ライトスイッチは、供給側端子および負荷側端子を接続および切断し得る。リレーは、リレーＡＣ出力を含み得、これは、ＡＣ出力端子と接続し得る。マイクロコントローラーは、制御入力と制御出力とを含み得る。制御入力は、ＤＣ出力端子に接続し得、リレーの状態を制御し得る。マイクロコントローラーは、ライトスイッチの状態変化を検出すると、リレーの状態を変化させ得る。

Description

本開示は、スマートスイッチモジュールおよび標準ライトスイッチを用いてスマートスイッチモジュールを制御する方法に関する。本開示の目的について、議論されるそのようなスマートスイッチモジュールおよびその使用方法は、単に例示的であり、限定するものではない。
一般的な家庭では、照明、シーリングファンおよび他の家庭デバイスなどのデバイスを制御するために、標準ライトスイッチが使用されている。家庭内の標準ライトスイッチには、１極スイッチまたは２極スイッチのいずれかがあることが多い。１極スイッチには２つの端子がある。第１の端子は、電源に通電している送電線に接続し、一方で、第２の端子は、上述のようなデバイスにつながるワイヤーに接続する。標準ライトスイッチは、第１の位置では、第１の端子を第２の端子と電気的に接続します。標準ライトスイッチは、第２の位置では、第１の端子を第２の端子と電気的に接続しない。２極スイッチには３つの端子がある。第１の端子は、電源に通電している送電線に接続し、一方で、第２の端子は、回路の第１のノードに接続し、第３の端子は、回路の第２のノードに接続する。標準ライトスイッチは、第１の位置では、第１の端子を第２の端子と電気的に接続し、第３の端子とは電気的に接続しない。標準ライトスイッチは、第２の位置では、第１の端子を第２の端子と電気的に接続せず、第３の端子と電気的に接続する。家庭では、デバイスを制御するために２つの標準ライトスイッチが用いられる、２極スイッチが使用されることが多い。例えば、ホールライトは、ホールの各端にある標準ライトスイッチによって制御可能であり得る。そのようなスイッチは２極スイッチであろう。
標準ライトスイッチの別のタイプは、標準調光スイッチである。標準調光スイッチは、手動操作でデバイス、通常はライトまたはシーリングファンに供給される電力を増減し、ライトまたはファンの強度を変化させる。
標準ライトスイッチは通常、壁のスイッチボックスに取り付けられる。スイッチボックスは、１以上のスイッチを収納し得る。一部のスイッチボックスには１つのスイッチを収納するが、エリアには切り替えが必要な２以上のデバイスがあることが多いため、スイッチボックスに２以上のスイッチが収納されることはよくある。たとえば、各寝室には、ドアの近くに２つのスイッチがあり、１つはライト用、もう１つはシーリングファン用である。
標準ライトスイッチには、さまざまな色および形がある。結果として、スイッチボックスを覆うフェースプレートも、さまざまな標準ライトスイッチに一致するように多くの色および形状で売り出される。
近年、スマートホームデバイスが普及しているが、最も人気のあるスマートホームデバイスの１つは、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールを含む。Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールは、電子デバイスを使って、無線ネットワーク上でデバイスの制御を行う。現状では、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールは、標準ライトスイッチの代わりとなる。そのため、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールを使用するには、壁のスイッチボックスから標準ライトスイッチを取り出す必要がある。そして、その場所にＷｉ－Ｆｉスイッチモジュールを配線して設置する。Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールを設置すると、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールに内蔵されているビルトインスイッチを使ってユーザーが手動でデバイスを操作できるようになるだけでなく、電子デバイスを使ってＷｉ－Ｆｉネットワーク経由でデバイスを操作することも可能になる。このようなＷｉ－Ｆｉスイッチモジュールは、手動および無線でライトを操作する際に非常に有効である。しかし、市販されている既存のＷｉ－Ｆｉスイッチモジュールには、いくつかの欠陥がある。まず、手動スイッチ機構が内蔵されているため、購入者は、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールメーカーの数少ない色および形に制限される。Ｗｉ－Ｆｉスイッチメーカーは数多くあるが、デザインは技術重視になりがちで、色および形の選択肢は非常に限られる。その結果、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールの美的デザインは、設置されているものが、それが置かれている部屋または家の美的感覚と一致しないことがよくある。そのため、標準ライトスイッチをいくつか交換するだけで、敷地内のスイッチの統一性が崩れ得る。また、各ライトスイッチをＷｉ－Ｆｉスイッチモジュールに交換するにはコストがかかり得る。また、Ｗｉ－Ｆｉスイッチモジュールでは、１つのスイッチしか制御できないという難点に出くわす。そのため、スイッチパネル内の２つ以上の標準ライトスイッチをＷｉ－Ｆｉスイッチモジュールに交換することは難しく、不便で、かつコストもかかる。さらに、Ｗｉ－Ｆｉ接続自体が意図せずにネットワークから切断されることがあり、ネットワークの制御ができなくなることがある。
そのため、標準ライトスイッチを、標準ライトスイッチモジュールに接続可能な改良されたスマートスイッチモジュールと統合するための改良されたシステムおよび方法があれば便利であろう。さらに、スマートスイッチデバイスが複数のデバイスを制御できると有利であろう。さらに、２極のスマートスイッチがあれば有利であろう。さらに、有利であろう。さらに、標準調光スイッチに接続可能なスマートスイッチがあれば有利であろう。
本明細書では、スマートスイッチモジュールシステムおよびその使用方法について説明する。スマートスイッチモジュールは、エンクロージャーと、交流（ＡＣ）入力端子と、第１の（ＤＣ）出力端子と、第１の制御入力端子と、第１のＡＣ出力端子と、第１のリレーＡＣと、マイクロコントローラーとを含み得る。ＡＣ入力端子、第１のＤＣ出力端子、第１の制御入力端子、および第１のＡＣ出力端子は、エンクロージャーの外部からアクセス可能であり得る。第１のＤＣ出力端子は、第１の標準ライトスイッチの第１の供給側端子に接続可能であり得る。第１の制御入力端子は、第１の標準ライトスイッチの第１の負荷側端子に接続可能であり得る。第１の標準ライトスイッチは、第１の供給側端子と第１の負荷側端子との間の接続および切断が可能であり得る。第１のリレーは、第１のＡＣ出力端子と電気的に接続可能な、第１のリレーＡＣ出力を含み得る。マイクロコントローラーは、エンクロージャー内に存在し得、第１の制御入力、第１の制御出力、メモリー、およびプロセッサーを含み得る。第１の制御入力は、第１のＤＣ出力端子と電気的に接続し得、第１のリレーの第１の状態の制御が可能であり得る。メモリーは、アプリケーションおよびデータストレージを含み得る。プロセッサーは、アプリケーションに従って、第１のライトスイッチの状態変化を検出すると、第１のリレーの第１の状態を変化させることができる。
別の実施形態では、スマートスイッチを使用してデバイスを制御する方法が本明細書に記載される。スマートスイッチを使用してデバイスを制御する方法は、標準ライトスイッチをスマートモジュールに接続するステップを含み得る。標準ライトスイッチモジュールは、供給側端子と負荷側端子とを含み得る。第１の標準ライトスイッチは、第１の供給側端子と第１の負荷側端子との間の接続および切断が可能であり得る。スマートスイッチモジュールは、エンクロージャーと、交流（ＡＣ）と、第１のＤＣ出力端子と、第１の制御入力端子と、第１のＡＣ出力端子と、第１のリレーと、マイクロコントローラーとを含み得る。交流入力（ＡＣ）端子は、エンクロージャーの外部からアクセス可能であり得る。第１のＤＣ出力端子は、エンクロージャーの外部からアクセス可能であり得る。標準ライトスイッチは、第１のＤＣ出力端子を第１の供給側端子に接続することで、スマートスイッチモジュールに接続し得る。第１の制御入力端子は、エンクロージャーの外部からアクセス可能であり得る。標準ライトスイッチは、さらに、第１の制御入力端子を第１の負荷側端子に接続することによって、スマートスイッチモジュールに接続し得る。第１のＡＣ出力端子は、エンクロージャーの外部からアクセス可能であり得る。第１のリレーは、第１のリレーＡＣ出力を含み得る。第１のリレーＡＣ出力は、第１のＡＣ出力端子と電気的に接続し得る。マイクロコントローラーは、エンクロージャーの中にあり得る。マイクロコントローラーは、第１の制御入力と、第１の制御出力と、メモリーと、プロセッサーとを含み得る。第１の制御入力は、第１のＤＣ出力端子と電気的に接続し得る。第１の制御出力は、第１のリレーの第１の状態を制御することが可能であり得る。メモリーは、アプリケーションおよびデータストレージを含み得る。プロセッサーは、マイクロコントローラーによって、第１の標準ライトスイッチの第１のライトスイッチ状態変化を検出し得る。そして、プロセッサーは、マイクロコントローラーを用いて、第１のライトスイッチの状態変化を検出すると、第１のリレーの第１の状態を変化させ得る。
スマートスイッチを示す。
１つのデバイスへの電力を制御するために使用され得るスマートスイッチモジュールの回路図であり、スマートスイッチモジュールは、ＤＯＰネットワークインターフェースを備える。
複数のデバイスへの電力を制御するために使用され得るスマートスイッチモジュールの回路図であり、スマートスイッチモジュールは、ＤＯＰネットワークインターフェースを備える。
複数のデバイスへの電力を制御するために使用され得るスマートスイッチモジュールの回路図であり、スマートスイッチモジュールは、Ｗｉ－Ｆｉネットワークインターフェースを備える。
本開示の一実施形態によるマイクロコントローラーの概略図を示す。
１以上のスイッチアドレスおよび１以上のスイッチ状態を含むデータストアを示す。
１つのデバイスへの電力を制御するためのスマートスイッチモジュールの一実施形態を示す。
複数のデバイスへの電力を制御するためのスマートスイッチモジュールの別の実施形態を示す。
複数のライトスイッチのためのスマートスイッチモジュールの一実施形態を示す。
データオーバーパワーハブ（ｄａｔａ ｏｖｅｒ ｐｏｗｅｒ ｈｕｂ）を示す図である。
スマートスイッチモジュールの例示的な動作方法を示す。
本開示は、スマートスイッチモジュールおよび標準ライトスイッチを用いてスマートスイッチモジュールを制御する方法に関する。以下の説明は、当業者が特許請求の範囲に記載された本発明を製造および使用することができるように提示されており、後述する特定の実施例の文脈で提供されており、その変形例は当業者には容易に明らかになるであろう。明確にするために、本明細書では実際の実施例のすべての特徴を記載していない。このような実際の実施例の開発では（任意の開発プロジェクトと同様に）、設計者の特定の目標（例えば、システムおよびビジネス関連の制約への準拠）を達成するために設計上の決定を行わなければならず、これらの目標は実施例ごとに異なることが理解されるであろう。また、このような開発作業は、複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の恩恵を受けた適切な技術分野における通常の当業者にとっては、日常的な作業となるであろうことも理解されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、開示された実施形態によって制限されることを意図したものではなく、本明細書で開示された原理および特徴と一致するそれらの最も広い範囲が与えられるべきものである。
図１はスマートスイッチシステム１００を示す。一実施形態では、スマートスイッチシステム１００は、ネットワーク１０４を介して接続されたルーター１０１、データオーバーパワー（ＤＯＰ）ハブ１０２、１以上のモバイルデバイス１０３、１以上のスマートスイッチモジュール１０５を含み得る。ルーター１０１は、ローカルネットワークのトラフィックを管理し、ローカルネットワークをネットワーク１０４に接続するデバイスであり得る。各モバイルデバイス１０３は、ローカルネットワークおよび／またはネットワーク１０４を使用して情報を受信、保存、および送信することができるデスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、またはスマートフォンであり得る。ネットワーク１０４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ピコネット、またはＬＡＮ、ＷＡＮ、もしくはピコネットの組み合わせであり得る。１つの例示的なＬＡＮは、１つのビジネス内のネットワークである。１つの例示的なＷＡＮは、インターネットである。好ましい実施形態では、ネットワーク１０４は、インターネットを含み得る。
各スマートスイッチモジュール１０５は、スマート制御手段だけでなく、標準ライトスイッチを使用して、電力回路に接続された１つのデバイスまたは複数のデバイスの制御を容易にし得る。標準ライトスイッチは、スイッチを手動でオンまたはオフにして、デバイスに電気を接続または切断することで、デバイスを操作する。標準ライトスイッチの１例としては、Ｌｅｖｉｔｏｎ（登録商標） １４５１ ２ＷＭ １５アンペア、１２０ボルト、トグルフレーム単極ＡＣ静音スイッチである。標準ライトスイッチの別の例としては、Ｌｅｖｉｔｏｎ（登録商標） １２２２－２ＧＹ ２０アンペア、１２０／２７７ボルト、トグル２極ＡＣ静音スイッチである。一実施形態では、スマートスイッチモジュール１０５は、Ｗｉ－Ｆｉ接続を介してルーター１０１に接続し得る。そのような実施形態では、モバイルデバイス１０３は、Ｗｉ－Ｆｉ接続を介してスマートスイッチモジュール１０５に命令などのデータを送信し得る。別の実施形態では、スマートスイッチモジュール１０５は、ＤＯＰハブ１０２を介してネットワーク１０４に接続され得る。そのような実施形態では、ＤＯＰハブ１０２は、ルーター１０１を介してネットワーク１０４に接続され得る。そのような実施形態では、モバイルデバイスからのデータは、ＤＯＰハブ１０２を介してスマートスイッチモジュール１０５に通信され得る。一実施形態では、各スマートスイッチモジュール１０５は、通常は標準ライトスイッチによって制御される１つのデバイスの動作を制御するために使用され得る。別の実施形態では、各スマートスイッチモジュール１０５は、複数のデバイスの動作を制御するために使用され得る。
図２は、１つのデバイスへの電力を制御するために使用され得るスマートスイッチモジュール１０５の回路図を示す。スマートスイッチモジュール１０５は、ネットワークインターフェース、本実施形態では、ＤＯＰネットワークインターフェース２０１を含み得る。スマートスイッチモジュール１０５は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０２、整流器２０３、マイクロコントローラー２０４、および第１のリレー２０５をさらに含み得る。このような構成要素はすべて、エンクロージャー２０６内に収容され得る。
エンクロージャー２０６は、交流（ＡＣ）入力端子２０７、第１の直流（ＤＣ）出力端子２０８、第１の制御入力端子２０９、および第１のＡＣ出力端子２１０を含むが、これらに限定されない複数の端子を含み得る。一実施形態では、エンクロージャー２０６はまた、第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１を含み得る。このような端子はすべて、エンクロージャー２０６の外部からアクセス可能であり得る。
ＤＯＰネットワークインターフェース２０１は、スマートスイッチモジュール１０５とＤＯＰハブ１０２との間の通信を容易にし得る。一実施形態では、ＤＯＰネットワークインターフェース２０１は、ハイパスフィルタを含み得、別の実施形態ではハイパスフィルタは、別の構成要素とし得る。そのようなハイパスフィルタは、典型的には５０～６０ＨｚのＡＣ電力を遮断しながら、ＤＯＰハブ１０２からの通信信号を通過させ得る。ＬＰＦ２０２は、ＡＣ電力などの選択されたカットオフ周波数よりも低い周波数の信号を通過させることができ、通信信号などのカットオフ周波数よりも高い周波数の信号を減衰させるフィルタとし得る。ＡＣ電力は、１以上のリレー２０５に電力を供給し、整流器２０３を用いて整流されるＬＰＦ２０２を通過し得る。整流器２０３を通過したＡＣ電力は、ＤＣ電力に変換され、そのような電力は、マイクロコントローラー２０４に電力を供給し、ＤＣ出力端子２０８にロジック制御電圧を供給するために使用される。
マイクロコントローラー２０４は、さらに後述するように、プロセッサーとメモリーとを含む１以上の集積回路または複数のチップであり得る。マイクロコントローラー２０４は、電源ポート２１２、第１の制御入力２１３、通信ＣＯＭポート２１４、および第１の制御出力２１５を含む複数の端子を含む。第１の制御入力２１３は、第１の制御入力端子２０９に電気的に接続され得る。
第１の標準ライトスイッチ２１６は、第１の供給側端子２１７と第１の負荷側端子２１８とを含み得る。第１の標準ライトスイッチ２１６は、第１の供給側端子と第１の負荷側端子２１７との間の接続および切断が可能であり得る。第１のＤＣ出力端子２０８は、第１の供給側端子２１７と接続可能であり、一方で、第１の制御入力端子２０９は、第１の負荷側端子２１８と接続可能である。一実施形態では、第１の標準ライトスイッチ２１６は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチとし得る。そのような実施形態では、第１の標準ライトスイッチ２１６は、第１の標準ライトスイッチ２１６が開いているときには入力ポートの電圧が論理的な低（０）であり、第１の標準ライトスイッチ２１６が閉じているときには入力ポートの電圧が論理的な高（１）であるように、第１のＤＣ出力端子２０８および第１のＤＣ制御入力２１３に電気的に接続および切断され得る。別の実施形態では、第１の標準ライトスイッチ２１６は、調光スイッチとし得る。そのような、実施形態では、第１の制御入力２１３は、０と整流器２０３によって出力されるＤＣ電圧との間のような範囲の制御電圧を受け得る。
構成されるように、マイクロコントローラー２０４は、第１のライトスイッチの状態を知ることができ、第１のライトスイッチの状態変化を検出し得る。同様に、マイクロコントローラー２０４は、ＣＯＭポート２１４から命令を受け取り得る。第１のライトスイッチ状態およびＣＯＭポート２１４からの命令に基づいて、マイクロコントローラー２０４は、以下でさらに説明されるように、第１の制御出力２１５を使用して第１のリレー２０５を制御し得る。
第１のリレー２０５は、信号によって起動され得るスイッチである。第１のリレー２０５は、第１のＡＣ出力端子２１０と電気的に接続された第１のリレーＡＣ出力２１９を含み得る。第１のリレー２０５が２極リレーである実施形態では、第１のリレー２０５は、ＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１と電気的に接続された第１のＡＣ ＡＬＴ出力２２０をさらに含み得る。そのような実施形態では、ＡＣ出力端子２１０がＯＮのとき、ＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１はＯＦＦであり、ＡＣ出力端子２１０がＯＦＦのとき、ＡＣ ＡＬＴ出力２１１はＯＮである。スマートスイッチモジュール１０５が２極である第１のリレー２０５を含む場合、スマートスイッチモジュールが支配的なスイッチ、すなわちパネルから来るホットラインに（別のスイッチからではなく）直接接続されているスイッチである限り、スマートスイッチモジュール１０５は三方または四方の回路で使用され得る。
本開示の目的のために、第１のリレー２０５は、リレードライバーを含み得る。マイクロコントローラー２０４が制御信号を提供する一方で、リレードライバーは、制御信号に応答して、リレーを駆動するのに十分な電力を提供し得る。第１のリレー２０５は、電気機械式リレーまたはソリッドステートリレーまたはスイッチであり得る。そのようなソリッドステートデバイスの例は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。一実施形態では、ユーザーは、スマートスイッチモジュール１０５の状態を変化させるために、標準ライトスイッチ２１６の位置を手動で変更するかまたはモバイルデバイス１０３を使用して命令を送信するかのいずれかによって、デバイスを操作し得る。例えば、ユーザーが標準ライトスイッチ２１６の状態を変化させると、マイクロコントローラー２０４は、第１の制御入力２１３で電圧の変化を受け取る。マイクロコントローラー２０４に格納されているプログラミングごとに、標準ライトスイッチ２１６の状態が変わると、マイクロコントローラー２０４は第１の制御出力２１５から信号を送り、第１のリレー２０５の状態を変え得る。同様に、ユーザーがモバイルデバイス１０３から命令を送信すると、そのような命令はＤＯＰネットワークインターフェース２０１によって受信され、そこでそれは、マイクロコントローラー２０４が読める形式に変換され、マイクロコントローラー２０４に転送される。マイクロコントローラー２０４に格納されているプログラミングごとに、命令を受信すると、マイクロコントローラー２０４は、第１のリレー２０５の状態を変化させるための信号を第１の制御出力２１５から送信し得る。第１のリレー２０５の状態を変化させることは、そのようなリレーが第１の制御出力２１５からの別の範囲の出力に基づいて出力電圧の範囲を許容するソリッドステートデバイスである場合、第１のリレー２０５内のスイッチの位置を変更すること、または、第１のリレー２０５の出力電圧を変化させることを含み得る。エンクロージャー２０６はまた、接地端子２２１を含み得る。
図３は、それぞれが専用の標準ライトスイッチによってまたモバイルデバイスによって、複数のデバイスを制御するために使用され得るスマートスイッチモジュール１０５の別の回路図を示す。一実施形態では、エンクロージャー２０６は、実施形態図２と同様に構成され得るが、複数のデバイスを操作するように構成され得る。例えば、エンクロージャー２０６は、交流（ＡＣ）入力端子２０７、第１のＤＣ出力端子２０８、第２のＤＣ出力端子３０１、第１の制御入力端子２０９、第２の制御入力端子３０２、第１のＡＣ出力端子２１０、および第２のＡＣ出力端子３０３を含むが、これらに限定されない複数の端子を含み得る。一実施形態では、エンクロージャー２０６はまた、第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１および第２のＡＣ ＡＬＴ出力端子を含み得る。このような端子はすべて、エンクロージャー２０６からアクセス可能であり得る。
マイクロコントローラー２０４は、電源ポート２１２、第１の制御入力２１３、第２の制御入力３０４、通信（ＣＯＭ）ポート２１４、第１の制御出力２１５、および第２の制御出力３０５を含む複数の端子を含み得る。第１の制御入力２１３は、第１の制御入力端子２０９に電気的に接続され得る。第２の制御入力３０４は、第２の制御入力端子３０２に電気的に接続され得る。
第２の標準ライトスイッチ３０６は、第２の供給側端子３０７と第２の負荷側端子３０８とを含み得る。第１の標準ライトスイッチ２１６は、第２の供給側端子３０７と第２の負荷側端子３０８との間の接続および切断が可能であり得る。第２のＤＣ出力端子３０１は、第２の供給側端子３０７と接続可能であり、一方で、第２の制御入力端子３０２は、第２の負荷側端子３０８と接続可能である。一実施形態では、第２の標準ライトスイッチ３０６は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチとし得る。そのような実施形態では、第２の標準ライトスイッチ３０６は、第２の標準ライトスイッチ３０６が開いているときには入力ポートの電圧が論理的な低（０）であり、第２の標準ライトスイッチ３０６が閉じているときには入力ポートの電圧が論理的な高（１）であるように、第２のＤＣ出力端子３０１および第２の制御入力端子３０２に電気的に接続および切断され得る。別の実施形態では、第２の標準ライトスイッチ３０６は、調光スイッチとし得る。そのような、実施形態では、第２の制御入力３０４は、０と整流器２０３によって出力されるＤＣ電圧との間のような範囲の制御電圧を受け得る。
構成されるように、マイクロコントローラー２０４は、第２のライトスイッチの状態を知ることができ、第２のライトスイッチの状態変化を検出し得る。同様に、マイクロコントローラー２０４は、ＣＯＭポート２１４から命令を受け取り得る。第２のライトスイッチ状態およびＣＯＭポート２１４からの命令に基づいて、マイクロコントローラー２０４は、以下でさらに説明されるように、第２の制御出力３０５を使用して第２のリレー３０９を制御し得る。
第２のリレー３０９は、信号によって起動され得るスイッチである。第２のリレー３０９は、第２のＡＣ出力端子３０３と電気的に接続された第２のリレーＡＣ出力３１０を含み得る。第２のリレー３０９が２極リレーである実施形態では、第２のリレー３０９は、上述した２極の第１のリレー２０５と同様の特性および用途を有する、第２のＡＣ ＡＬＴ出力端子と電気的に接続された第２のＡＣ ＡＬＴ出力をさらに含み得る。
本開示の目的のために、第２のリレー３０９は、上述したのと同様のリレードライバーを含み得る。同様に、第２のリレー３０９は、電気機械式リレーまたはソリッドステートリレーまたはスイッチであり得る。一実施形態では、ユーザーは、第２のリレー３０９の状態を変化させるために、第２の標準ライトスイッチ３０６の位置を手動で変更するかまたはモバイルデバイス１０３を使用して命令を送信するかのいずれかによって、第２のデバイスを操作し得る。例えば、ユーザーが第２の標準ライトスイッチ３０９の状態を変化させると、マイクロコントローラー２０４は、第２の制御入力３０５で電圧の変化を受け取る。マイクロコントローラー２０４に格納されているプログラミングごとに、標準ライトスイッチ２１６の状態が変わると、マイクロコントローラー２０４は第２の制御出力３０５から信号を送り、第２のリレー３０９の状態を変え得る。同様に、ユーザーがモバイルデバイス１０３から命令を送信すると、そのような命令はＤＯＰネットワークインターフェース２０１によって受信され、そこでそれは、マイクロコントローラー２０４が読める形式に変換され、マイクロコントローラー２０４に転送される。マイクロコントローラー２０４に格納されているプログラミングごとに、命令を受信すると、マイクロコントローラー２０４は、第２のリレー３０９の状態を変化させるための信号を第２の制御出力３０５から送信し得る。第２のリレー３０９の状態を変化させることは、そのようなリレーが第２の制御出力３０５からの別の範囲の出力に基づいて出力電圧の範囲を許容するソリッドステートデバイスである場合、第２のリレー３０９内のスイッチの位置を変更すること、または、第２のリレー３０９の出力電圧を変化させることを含み得る。
図３に示す実施形態が２つのデバイスを制御するために図２から拡張された方法と同様に、本開示は、３以上のデバイスを同じ方法で制御できる実施形態を作るために使用される同じ原理を企図する。
図４は、ＤＯＰネットワークインターフェース２０１の代わりにＷＩ－ＦＩネットワークインターフェース４０１を使用したスマートスイッチモジュール１０５の別の回路図を示す。この実施形態は、ＤＯＰネットワークインターフェース２０１の代わりにＷＩ－ＦＩネットワークインターフェース４０１を使用することを除いて、複数のライトスイッチ用のスマートスイッチモジュール１０５と同様に動作し得る。この例示的な実施形態では、スマートスイッチモジュール１０５は、ＷＩ－ＦＩネットワークインターフェース４０１、整流器２０３、マイクロコントローラー２０４、およびリレー２０５を含み得る。ＷＩ－ＦＩネットワークインターフェース４０１は、スマートスイッチモジュール１０５がルーター１０１と通信することを可能にし、それによってモバイルデバイス１０３に状態を送信したり、モバイルデバイス１０３からの指示を受信し得る。
図５は、本開示の一実施形態によるマイクロコントローラー２０４の概略図を示す。本実施形態では、マイクロコントローラー２０４は、プロセッサー５０１およびメモリー５０２を含み得る。プロセッサー５０１は、メモリー５０２内に格納された命令を実行する。メモリー５０２は、アプリケーション５０３およびデータストレージ５０４を含み得る。アプリケーション５０３は、メモリー５０２内に常駐し、論理的機能を実行し得る。アプリケーションによって実行される論理的機能の例は、第１の標準ライトスイッチ２１６および第２の標準ライトスイッチ３０６の状態変化について第１の制御入力２１３および第２の制御入力３０２を監視すること、および状態変化（複数可）に基づいて第１のリレー２０５および／または第２のリレー３０９の位置を変更することである。アプリケーション５０３は、ネットワーク１０４を介して命令およびデータ情報のセットを受信および送信し得る。例えば、アプリケーション５０３は、モバイルデバイス１０３から、第１のリレー２０５または第２のリレー３０９の位置を変更する命令を受信し得る。また、アプリケーション５０３は、状態を送信し得る。データストレージ５０４は、デジタルデータを保持するために使用され得るメモリー５０２内の構成要素とし得る。
図６は、１以上のスイッチアドレス６０１および１以上のスイッチ状態６０２を含むデータストア５０４を示す。スイッチアドレス６０１は、各ライトスイッチ２０６に固有のアドレスとし得、一方、スイッチ状態６０２は、各ライトスイッチ２０６の状態とし得る。さらに、各スイッチアドレス６０１は、各スイッチ状態６０２に関連させ得る。さらに一実施形態では、データストア５０４はまた、所定の時間６０３を含み得る。所定の時間６０３は、第１の標準ライトスイッチ２１６または第２の標準ライトスイッチ３０９がユーザーによって位置を変えられているときに、急激な切り替えが発生するのを防ぐバッファ時間である。
図７は、第１の１つの標準ライトスイッチ２１６を備えた１つのデバイスを制御するためのスマートスイッチモジュール１０５の一実施形態を示しており、スマートスイッチモジュール１０５は１極のリレー２０５を含む。一実施形態では、エンクロージャー２０６は、第１のＤＣ出力端子２０８、ＡＣ入力端子２０７、第１のＡＣ出力端子２１０、および第１の制御入力端子２０９をエンクロージャー２０６の同じ水平面内に配置され得るように、長方形の形状とし得る。好ましい実施形態では、第１のＤＣ出力端子２０８は、エンクロージャー２０６から延び、第１の標準ライトスイッチ２１６の第１のリードに接続可能である第１のワイヤー７０１を含み得る。さらに、第１の制御入力端子２０９は、標準ライトスイッチ２１６の第２のリードに接続可能な第２のワイヤー７０２を含み得る。説明したように第１のＤＣ出力端子２０８および第１の制御入力２１３に接続されると、標準ライトスイッチ２１６は、第１のＤＣ出力端子２０８を第１の制御入力２１３から接続および切断するように動作し得る。また、好ましい実施形態では、ＡＣ入力端子２０７および第１のＡＣ出力端子２１０はそれぞれ、ワイヤーに接続可能な端子を含み得る。このような端子は、本分野で知られている任意の端子であり得る。端子の一例は、ソケットである。ソケットは、ワイヤーを受け取り、それを所定の位置に保持し得る。一実施形態では、ソケットは、ワイヤーをソケットから取り外すことができるようにするためのボタンのようなリリース機構を含み得る。端子の別の例は、ねじ込まれたときにワイヤーを所定の位置に保持するねじである。別の実施形態では、第１のＤＣ出力端子２０８および第１の制御入力２１３は、端子であり得る。さらに、別の実施形態では、ＡＣ入力端子２０７および／または第１のＡＣ出力端子２１０はそれぞれ、エンクロージャー２０６から延びるワイヤーを含み得る。エンクロージャー２０６はまた、接地端子２２１を含み得る。
図８は、１つの標準ライトスイッチ２１６で１つのデバイスを制御するためのスマートスイッチモジュール１０５の別の実施形態を示しており、スマートスイッチモジュール１０５は２極のリレー２０５を含む。この実施形態では、第１のＤＣ出力端子２０８、第１の制御入力２１３、ＡＣ入力端子２０７、第１のＡＣ出力端子２１０、および第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１は、エンクロージャー２０６の外部に配置され得る。エンクロージャー２０６は、通常、スイッチボックス内に取り付けられるため、エンクロージャー２０６の形状およびサイズは、ユーザーが１以上の標準ライトスイッチを取り付けるスイッチボックスの制約に基づいている。
図９は、複数のデバイスを制御し、複数の標準ライトスイッチと接続することができるスマートスイッチモジュール１０５の実施形態を示す。図９に示すように、エンクロージャー２０６は、交流（ＡＣ）入力端子２０７、第１のＤＣ出力端子２０８、第２のＤＣ出力端子３０１、第１の制御入力端子２０９、第２の制御入力端子３０２、第１のＡＣ出力端子２１０、第２のＡＣ出力端子３０３、第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１、および第２のＡＣ ＡＬＴ出力端子９０１を含むがこれらに限定されない、その外部からアクセス可能な複数の端子を含み得る。好ましい実施形態では、第１のＤＣ出力端子２０８は、エンクロージャー２０６から延び、第１の標準ライトスイッチ２１６の第１の供給側端子２１７に接続可能な第１のワイヤー７０１を含み得る。さらに、第１の制御入力端子２０９は、第１の標準ライトスイッチ２１６の第１の負荷側端子２１８に接続可能な第２のワイヤー７０２を含み得る。第２のＤＣ出力端子３０１は、エンクロージャー２０６から延び、第２の標準ライトスイッチ３０６の第２の供給側端子３０７に接続可能な第３のワイヤー９０２を含み得る。さらに、第２の制御入力３０２は、第２の標準ライトスイッチ３０６の第２の負荷側端子３０８に接続可能な第４のワイヤー９０３を含み得る。説明したように第１のＤＣ出力端子２０８および第１の制御入力端子２０９に接続されると、第１の標準ライトスイッチ２１６は、第１のＤＣ出力端子２０８を第１の制御入力端子２０９から接続および切断するように動作し得る。同様に、説明したように第２のＤＣ出力端子３０１および第２の制御入力端子３０２に接続されると、第２の標準ライトスイッチ３０６は、第２のＤＣ出力端子３０１を第２の制御入力端子３０２から接続および切断するように動作し得る。また、好ましい実施形態では、（ＡＣ）入力端子２０７、ＡＣ出力端子２１０、第２のＡＣ出力端子３０３、第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１、および第２のＡＣ ＡＬＴ出力端子９０１はそれぞれ、ワイヤーに接続可能な端子を含み得る。このような端子は、上述したようなソケットなど、本分野で知られている任意の端子であり得る。別の実施形態では、第１のＤＣ出力端子２０８、第２のＤＣ出力端子３０１、第１の制御入力２０８、および第２の制御入力３０２は、端子であり得る。さらに、別の実施形態では、（ＡＣ）入力端子２０７、ＡＣ出力端子２１０、第２のＡＣ出力端子３０３、第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子２１１、および第２のＡＣ ＡＬＴ出力端子９０１はそれぞれ、エンクロージャー２０６から延びるワイヤーを含み得る。
図１０は、ＤＯＰハブ１０２を示す図である。ＤＯＰハブ１０２は、スマートスイッチモジュール１０５をネットワークに接続する。ＤＯＰハブ１０２は、イーサネットポート１００１およびウォールプラグ１００２を含む。ＤＯＰハブは、ウォールプラグ１００２を介して電力を受け取り、また、ウォールプラグ１００２を介してスマートスイッチモジュール１０５から通信信号を受け取る。イーサネットポートは、これらの通信信号を受け取り、ネットワークを介して、サーバーまたはモバイルデバイスなどのそれらの目的地にそれらを送信する。一実施形態では、ＤＯＰハブ１０２は、それが接続されているスマートスイッチモジュール１０５の第１のリレー２０５およびリレー３０９の状態を格納するメモリーを含み得る。
図１１は、スマートスイッチモジュール１０５の例示的な動作方法を示す。スマートスイッチモジュール１０５が設置されると、スマートスイッチモジュール１０５上のマイクロコントローラー２０４は、ＣＯＭポート２１４および第１の制御入力２１３から来る情報を監視し得る。マイクロコントローラー２０４が、ＣＯＭポート２１４からの命令または第１の制御入力２１３からの状態の変化を受け取らないシナリオでは、第１の制御出力２１５は変化しない。マイクロコントローラー２０４がＣＯＭポート２１４からの信号を受信するまたは第１の制御入力２１３からの状態の変化を受信する別のシナリオでは、第１の制御出力２１５は変化し得る。そのようなシナリオでは、標準ライトスイッチのスイッチアドレス６０１に関連するスイッチ状態６０２を更新することができ、マイクロコントローラー２０４は、更新された第１の制御出力２１５をリレー２０５に通信することができる。
一実施形態では、所定の期間が存在し、リレーが切り替えられたときに実行を開始することができる。数ミリ秒から１秒までのどこかのそのような期間の間、第１の標準ライトスイッチ２１６からの追加のスイッチングは、マイクロコントローラー２０４に第１のリレー２０５の位置またはスイッチ状態６０２の値を変化させないであろう。この方法の目的は、スイッチング中のノイズから急激なスイッチングを防ぐことである。同様の方法は、第２のライトスイッチ３０６および第２のリレー３０９で適用され得る。
以下の請求項の範囲から逸脱することなく、図示された操作方法の詳細における様々な変更が可能である。いくつかの実施形態では、別個のステップであるとして本明細書に記載された活動を組み合わせてもよい。同様に、方法が実施されている特定の運用環境に応じて、説明されたステップの１以上を省略してもよい。上記の説明は、例示を目的としたものであり、制限的なものではないことを理解されたい。例えば、上述した実施形態は、互いに組み合わせて使用され得る。他の多くの実施形態は、上記の説明を検討すると、当業者には明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲とともに決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」という用語は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」というそれぞれの用語の平易な英語での同等物として使用されている。

Claims (20)

  1. エンクロージャーと、
    前記エンクロージャーの外部からアクセス可能な交流（ＡＣ）入力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１のＤＣ出力端子であって、前記第１のＤＣ出力端子は第１の標準ライトスイッチの第１の供給側端子に接続可能である第１のＤＣ出力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１の制御入力端子であって、前記第１の制御入力端子は前記第１の標準ライトスイッチの第１の負荷側端子に接続可能であり、前記第１の標準ライトスイッチは前記第１の供給側端子と前記第１の負荷側端子と間の接続および切断が可能である第１の制御入力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１のＡＣ出力端子と、
    前記第１のＡＣ出力端子と電気的に接続された第１のリレーＡＣ出力を含む第１のリレーと、
    前記エンクロージャー内のマイクロコントローラーであって、前記マイクロコントローラーは、
    前記第１のＤＣ出力端子と電気的に接続された第１の制御入力と、
    前記第１のリレーの第１の状態を制御し得る第１の制御出力と、
    アプリケーションおよびデータストレージを含むメモリーと、
    前記アプリケーションに従って、第１のライトスイッチの状態変化を検出すると、前記第１のリレーの前記第１の状態を変化させるプロセッサーと、を含むマイクロコントローラーと、を含む、スマートスイッチモジュール。
  2. 前記第１のリレーは、ソリッドステートリレーである、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  3. 前記第１のリレーの前記第１の状態を変化させることは、前記第１のＡＣ出力端子の電圧を電圧範囲内で変化させる、請求項２に記載のスマートスイッチモジュール。
  4. 前記第１のリレーの前記第１の状態を変化させることは、前記第１のＡＣ出力端子の電圧をそれが変化する前にＯＦＦであった場合はＯＮに、それが変化する前にＯＮであった場合はＯＦＦに変化させる、請求項２に記載のスマートスイッチモジュール。
  5. 前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子をさらに含み、前記第１のリレーは前記第１のＡＣ ＡＬＴ出力端子と電気的に接続された第１のリレーＡＣ ＡＬＴ出力をさらに含み、さらに、ＡＣ出力端子がＯＮのとき、ＡＣ ＡＬＴ出力端子はＯＦＦであり、ＡＣ出力端子がＯＦＦのとき、ＡＣ ＡＬＴ出力はＯＮである、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  6. 前記マイクロコントローラーは、ネットワークインターフェースから前記第１の状態を変化させる命令を受信し得る通信ポートをさらに含む、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  7. 前記ネットワークインターフェースは、ＤＯＰ（ｄａｔａ－ｏｖｅｒ－ｐｏｗｅｒ）ネットワークインターフェースである、請求項６に記載のスマートスイッチモジュール。
  8. 前記ＤＯＰネットワークインターフェースは、ハイパスフィルタを含む、請求項７に記載のスマートスイッチモジュール。
  9. 前記ネットワークインターフェースは、Ｗｉ－Ｆｉネットワークインターフェースである、請求項６に記載のスマートスイッチモジュール。
  10. 前記第１のリレーは、リレードライバーを含む、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  11. 前記第１のＤＣ出力端子は、前記エンクロージャーの外側に延びる第１のワイヤーを含み、
    前記第１の制御入力端子は、前記エンクロージャーの外側に延びる第２のワイヤーを含む、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  12. 前記交流（ＡＣ）入力端子は、供給ワイヤーを受け入れ得る第１のソケットを含み、
    前記第１のＡＣ出力端子は、負荷ワイヤーを受け入れ得る第２のソケットを含む、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  13. 前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第２のＤＣ出力端子であって、前記第２のＤＣ出力端子は第２の標準ライトスイッチの第２の供給側端子に接続可能である第２のＤＣ出力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第２の制御入力端子であって、前記第２の制御入力端子は前記第２の標準ライトスイッチの第２の負荷側端子に接続可能であり、前記第２の標準ライトスイッチは前記第２の供給側端子と前記第２の負荷側端子と間の接続および切断が可能である第２の制御入力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第２のＡＣ出力端子と、
    前記第２のＡＣ出力端子と電気的に接続された第２のリレーＡＣ出力を含む第２のリレーと、をさらに含み、
    前記マイクロコントローラーはさらに、
    前記第２のＤＣ出力端子と電気的に接続された第２の制御入力と、
    前記第２のリレーの第２の状態を制御し得る第２の制御出力と、を含み、
    さらに、前記プロセッサーは、前記アプリケーションに従って、第２のライトスイッチの状態変化を検出すると、前記第２のリレーの前記第２の状態を変化させる、請求項１に記載のスマートスイッチモジュール。
  14. 標準ライトスイッチをスマートモジュールに接続することであって、標準ライトスイッチモジュール、
    前記標準ライトスイッチは、
    供給側端子および
    負荷側端子を含み、第１の標準ライトスイッチは第１の供給側端子と第１の負荷側端子との間を接続および切断し得、
    スマートスイッチモジュールは、
    エンクロージャーと、
    前記エンクロージャーの外部からアクセス可能な交流（ＡＣ）入力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１のＤＣ出力端子であって、前記標準ライトスイッチは前記第１のＤＣ出力端子を前記第１の供給側端子に接続することで前記スマートスイッチモジュールに接続させる第１のＤＣ出力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１の制御入力端子であって、前記標準ライトスイッチはさらに、前記第１の制御入力端子を前記第１の負荷側端子に接続することで、前記スマートスイッチモジュールに接続する第１の制御入力端子と、
    前記エンクロージャーの前記外部からアクセス可能な第１のＡＣ出力端子と、
    前記第１のＡＣ出力端子と電気的に接続された第１のリレーＡＣ出力を含む第１のリレーと、
    前記エンクロージャー内のマイクロコントローラーであって、前記マイクロコントローラーは、
    前記第１のＤＣ出力端子と電気的に接続された第１の制御入力と、
    前記第１のリレーの第１の状態を制御し得る第１の制御出力と、
    アプリケーションおよびデータストレージを含むメモリーと、
    プロセッサーと、を含む、マイクロコントローラーと、を含む、接続することと、
    前記マイクロコントローラーによって、前記第１の標準ライトスイッチの第１のライトスイッチの状態変化を検出することと、
    前記マイクロコントローラーを用いて、前記第１のライトスイッチの状態変化を検出すると、前記第１のリレーの前記第１の状態を変化させることと、を含むスマートスイッチを用いたデバイスを制御する方法。
  15. 前記第１の状態を変化させた後、前記第１の状態を所定の期間維持することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記マイクロコントローラーは、ネットワークインターフェースから前記第１の状態を変化させる命令を受信し得る通信ポートをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
  17. 前記命令を受信することと、
    前記命令に基づいて前記第１の状態を変化させるステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ネットワークインターフェースは、ＤＯＰネットワークインターフェースである、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記ネットワークインターフェースは、Ｗｉ－Ｆｉネットワークインターフェースである、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記スマートスイッチモジュールから前記標準ライトスイッチを切断するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
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