KR20170040381A - 전기 하이브리드 스위치, 전원 아웃렛 및 이들의 조합을 위한 지능형 서포트 박스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 하이브리드 스위치, 전원 아웃렛 및 이들의 조합을 위한 지능형 서포트 박스에 관한 것으로, 전기배선 디바이스를 서포트 박스로의 도입 및 부착을 위해 락킹-구조를 포함하는 핀과 리셉터클을 사용하는 서포트 박스에, AC 아웃렛, 스위치, 릴레이, 하이브리드 스위치-릴레이 및 하이브리드 스위치를 포함하는 적어도 하나의 전기배선 장치를 부착하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다
상기 박스는 모든 아웃렛 및 디바이스로부터 전력소비를 보고하는 것을 포함하는 명령 및 제어를 전달하기 위한 RF, RFID, POF 및 라인 오브 사이트에서의 IR을 포함하는 지능형 제어 및 통신회로를 포함한다. 상기 전원 아웃렛은 아웃렛을 통해 전력공급된 전기기구 또는 부하를 식별하기 위한 RFID 센서, 광센서 및 세팅 셀렉터의 도입을 위한 후면 개구부를 포함한다.
상기 박스는 모든 아웃렛 및 디바이스로부터 전력소비를 보고하는 것을 포함하는 명령 및 제어를 전달하기 위한 RF, RFID, POF 및 라인 오브 사이트에서의 IR을 포함하는 지능형 제어 및 통신회로를 포함한다. 상기 전원 아웃렛은 아웃렛을 통해 전력공급된 전기기구 또는 부하를 식별하기 위한 RFID 센서, 광센서 및 세팅 셀렉터의 도입을 위한 후면 개구부를 포함한다.
Description
본 발명은 전기 하이브리드 스위치, 전원 아웃렛 및 이들의 조합을 위한 지능형 서포트 박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거주지 및 다른 빌딩에서 소비전력을 보고하는 것을 포함하고, 가전제품의 수동 및 원격 조작을 위한 스위치, 릴레이 및 AC 아웃렛을 포함하는 전기 자동화 디바이스에 관한 것이다.
워터 보일러(water boiler), 에이컨, 히터(heaters), 조명과 다른 전기기기 및 거주지, 사무실, 공공빌딩, 사업장, 식당, 공장의 가전기기들과 같은 전기기기들에 대한 전력공급 및/또는 온-오프 스위칭하기 위한 스위치, 릴레이 및 AC 아웃렛은 매우 잘 알려져 있다. 일반적으로 종래의 가정 자동화를 위한 릴레이 디바이스들은, 주어진 구내의 매인 전기 캐비닛 또는 서브 전기 캐비닛에 설치된다.
설치비용을 포함한 기존의 자동화 장치 및 릴레이의 비용은, 전기 월 박스 내에 일반적으로 설치되는 스위치들을 통해 전기전력을 공급하는 표준 인가 전기배선 시스템으로부터 전기배선을 교체하여야 하기 때문에 매우 비싸다. 이는 전기전력이 릴레이를 통해 매인 또는 서브 전기 캐비닛으로부터 직접적으로 공급되는 것과 명백히 대조된다. 전기 캐비닛 내의 릴레이를 제어하기 위해, 일반적으로 사용되는 표준 스위치는 전기 캐비닛 내의 릴레이에 대한 제어회로에 도달하고, 릴레이를 동작시키기 위한 전기신호, RF 신호, AC 전원라인 신호, 및 어떤 경우에 있어서는 공기 중의 IR 신호를 전파하는 제어 스위치로 대체되었다.
구조화된 전기 시스템에서의 몇 가지 근본적인 변화는 매우 복잡하고, 비용이 비싸며, 게다가 상기 전기시스템의 복잡도는 설치된 전기 자동화 시스템의 심각한 고장이 반복되는 원인이 된다. 게다가, 기존의 가정 자동화 장치는 개별적인 전기기구들에 의해 소비되는 전력을 보고하지 않고, 사용자(home owners)에게 통계자료를 보고하기 위해 사용가능한 데이터를 제공하지 않을 뿐만 아니라 "스마트 그리드(smart grid)"는 아직까지 적용되지 않고 있다.
미국 특허 7,649,727은 일반적으로 사용되는 SPDT 스위치나 듀얼 극 듀얼 스로(dual pole dual throw, DPDT) 스위치에 연결되는 단일 극 듀얼 스로(single pole dual throw, SPDT) 릴레이에 의해 일반적으로 설치되는 스위치를 통해 수동적으로 전기기기나 조명을 스위치 가능하도록 하고, 가정 자동화 제어기를 통해 원격에서 상기 전기기기나 조명을 스위치하는 것을 가능하게 하는 새로운 개념을 도입했다. SPDT 및 DPDT 스위치는 각각 2방향 스위치 또는 4방향 스위치로 알려져 있다.
게다가, US 특허 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, 8,441,824, 8,442,792, US 공개 2013/0183043 및 US 출원 14/045,877, 14/093,966 및 14/143,133은, SPDT 및 DPDT 릴레이 또는 전류 드레인 센서(current drain sensors)와 같은 애드-온(add-on) 디바이스와 기계적 래칭 릴레이를 통해 동작되는 하이브리드 스위치를 포함하는 하이브리드 스위치들을 통해 전기기구를 동작시키기 위한 가정자동화 제어, 연결, 스위치 및 릴레이를 공개했다.
게다가 상기 참조된 US 특허들은, 릴레이 또는 AC 아웃렛 및 플러그 또는 전류 드레인 어댑터(current drain adaptors)를 통해 전기기구에 소비되는 전력을 보고하는 것에 대해 상세하게 공개하고 있다. 전류 드레인 또는 소비전력 보고는 POF 또는 광 가이드(light guide)와 같은 기존의 플라스틱 광섬유 케이블을 통한 광 신호, IR 또는 공기 중의 RF, 및 버스라인을 통한 전기신호 또는 다른 네트워크 또는 명령 컨버터(command convertors)를 통해 전달된다.
또한 상기 열거한 US 특허와 다른 나라에서 계류 중인 복수의 특허출원들은 애드-온 또는 분리된 SPDT의 조합 또는 DPDT 스위치 및/또는 파워 소켓(power sockets) 및/또는 전류센싱 어댑터 조합을 공개하고 있다. 이들 모두가 실질적으로 고급 거주지 및 다른 빌딩의 자동화에 대해 알려주고 있다.
그러나 상기 US 특허와 복수의 특허출원들은 센싱, 계산 및 전력소비를 보고하기 위한 회로, 현재 자동화 장치보다 저비용으로 현재 일반적으로 사용되는 AC 스위치의 크기와 형태로 구조화되는 것을 포함하여, 더욱이 설치가 쉽고 간편하도록 하는 스위치 및 릴레이의 조합으로 구성되는 단일 자동화 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 복수의 표준 AC 스위치 및 AC 아웃렛/소켓들을 설치하기 위한 기존 US에서 알려진 2X4" 또는 4X4" 월박스, 또는 60mm 원형 유럽 전기 월박스 또는 유럽에서 사용되는 다른 사각형 전기 박스와 같이 표준 전기 월박스에 마운트되는 "표준 AC 스위치 또는 아웃렛"과 같이 이하에서 언급되는 일반적으로 사용되는 기계적 AC 스위치 또는 AC 아웃렛 보다 더 작은 사이즈로 "부착가능한 디바이스(attachable device)"로 구조화되는 스위치 릴레이와 AC 아웃렛 및 소켓들이 통합된 수동 스위치, 하이브리드 스위치의 작은 사이즈 조합을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 계산회로 및 프로그램을 통해 개별적인 소비전력을 계산하고 보고하는 개별 전류센서를 각각 포함하는 SPDT 또는 DPDT 스위치들을 포함하는 적어도 하나 또는 복수의 하이브리드 스위치, 릴레이 및 스위치에 제어, 명령 및 통신회로를 통합하기 위한 것이다.
이하 및 청구항에서의 용어 "하이브리드 스위치"는 하이브리드 스위치를 제어하는 것과 비디오 인터폰 시스템 또는 쇼핑 단말 및/또는 전용자동화 제어기 및 제어 스테이션을 통해 소비전력을 보고하는 것을 포함하여 상기 참조된 US특허 및 특허출원에서 공개한 전기 자동화 시스템에 사용되는 릴레이/스위치 조합 및 기계적 래칭 릴레이 중 하나를 의미한다.
상기 비디오 인터폰은 US 특허 5,923,363, 6,606,842 및 6,940,957에서 공개되었으며, 상기 쇼핑 단말은 US 특허 7,461,012, 8,117,076 및 8,489,469에서 공개되었다.
전기전력소비에 영향을 주는 또 다른 문제점은 자동으로 동작하고 제어하기 위해 각각 전력을 소비하는 많은 릴레이들의 사용이다. 거주지, 가게, 공장, 공공시설에 설치되는 많은 릴레이들은 지속적으로 전류를 드레인하고, 상기 릴레이 각각은 적은 전력을 소비하거나 제한된 전력을 소비한다. 그러나 많은 릴레이들과 가정화 시스템 회로들이 설치될 때 전체적으로 소비되는 전력은 상당하다.
개별적인 릴레이와 복수의 제어회로들의 전력소비를 감소시키는 것은 전체적인 전력소비를 감소시키는 데에 필요하다.
듀얼 자기화된 전기자 또는 극 또는 다른 구조화된 마그네틱(magnetic) 요소들을 사용하는 래칭 릴레이들은, 매우 비싸고 복잡한 회로 및 제어 프로그래밍을 필요로 한다. 게다가, 대부부분의 래칭 릴레이들은, 예를 들어 표준으로, 15A-16A로 전력을 제공하며, 조명을 위해 일반적으로 사용되는 AC 스위치들 보다 적은 최대 8A로 래칭 릴레이 접점(contacts)들을 단단하게 결합하기 위한 제한된 마그네틱 전력 때문에 제한된 전류 드레인을 제공할 수 있다.
종래의 래칭 릴레이들은 짧은 전력 펄스와 온 또는 오프(SPST)로 잠그거나 래치하거나, 또는 SPDT 또는 DPDT 릴레이를 사용하여 상태를 전환하는 것에 의해 동작된다. 상기 접점을 결합한 후, 코일은 더 이상 전력을 소비하지 않고 극은 위치로 자기적으로 래치된다. 이러한 자기전력은 시간이 지나감에 따라 점점 감소하게 되며, 이는 결국 극의 접점들에 대한 표면을 악화시키고 릴레이를 이용한 상태변화에 의한 래칭 릴레이의 동작은 종국적으로 실패하게 된다.
2013년 10월 4일, 2013년 12월 2일 및 2013년 12월 30일 에 각각 출원된 US특허출원 14/045,877, 14/093,966 및 14/143/133에서 공개한 것과 같이 하이브리드 스위치로 통합하기 위한 저 전력 릴레이는, 기계적 래칭 구조를 통해 포지션으로 래치될 수 있다.
본 발명에 의해 이루어지는 또 다른 실질적인 목적은, 상이한 키 레버(key lever)들과 맞을 수 있는 구조를 가진 하이브리드 스위치와 서로 다른 스위치 제조사들에 의해 건설/전기 산업에 일반적으로 도입되고 유용한 복수의 디자인과 색깔들을 포함하는 매우 다양한 레버와 장식 커버 및 프레임들로부터 어떠한 것이든 선택하기 위한 자유를 제공하는 것이다. 따라서 본 발명인 지능형 지원 박스는, 매우 다양한 AC 스위치의 디자인, AC 아웃렛의 디자인, 상기 AC 스위치 및 AC 아웃렛의 패널 색깔 및 장식들을 매칭하기 위한 경험적인 어려움을 해결한다.
AC 전기기구 및 조명기구에 일반적으로 사용되는 스위치들의 3가지 타입은, 단일 극-단일 스로(SPST) 및 단일 극-듀얼 스로(SPDT)스위치이다. 상기 SPST 스위치는 기본적인 온-오프 스위치이고, 상기 SPDT는 체인지 오버(change over) 스위치이다. 상기 SPST 스위치는 동일한 홀(hall) 또는 룸(room)에 대한 두 개의 입구와 같이 두 개의 분리된 위치에 대한 조명기구와 같은 주어진 전기기구의 온-오프 스위치를 위해 사용된다.
주어진 홀이나 룸의 동일한 조명기구를 온-오프 스위치하기 위해 3개 또는 그 이상의 스위치들이 필요한 경우에, 또 다른 타입인 듀얼 극-듀얼 스로(dual pole-dual throw, DPDT)스위치가 사용된다. 상기 DPDT 스위치 또는 복수의 스위치들은, 상술한 두개의 SPDT 스위치들 사이에서 주어진 일렬(straight)-교차(cross)구성으로 연결된다. 상기 DPDT 스위치들은 "리버싱(reversing)"스위치로도 알려져 있다.
연속적인 트래블러(traveler) 구성으로 연결되는 하나 또는 그 이상의 리버싱 또는 교차-일렬 DPST 스위치를 포함하는 종래에 잘 알려진 두개의 SPDT 스위치는, 다른 스위치들의 상태에 상관없이 각 개별 스위치가 자동으로 작동되기 위해 제공된다. 그러므로 각 SPDT 및/또는 DPDT 설치(setup)구성에 연결되는 상기 어느 스위치들은, 다른 연결된 스위치들의 상태를 무시하고 조명기구를 스위치 온 또는 스위치 오프할 것이다. 이는, 연결된 어떠한 스위치 또는 스위치 레버의 특정 온 또는 오프 포지션이 없다는 것을 의미하고, 온 또는 오프를 스위치하는 것은 스위치 레버를 반대 위치로 누르거나, 푸시 온-푸시 오프 키를 누름으로써, 달성된다.
이에 따라 본 발명은 조명기구 또는 다른 전기기구들을 동작시키기 위해 연결되는 SPDT 또는 DPDT 스위치를 위한 SPDT 릴레이를 포함하는 하이브리드 스위치에 연결하기 위한 설비를 갖춘 지능형 박스를 제공하는 것이다. 이를 통해 "일반적으로 사용되는(commonly used)" 수동스위치를 통해 동작을 유지하고, 하이브리드 스위치의 SPDT 또는 원격 스위칭을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 일반적으로 사용되는 DPDT 및 SPDT 체인을 통해 조명기구를 동작 시키고 하이브리드 스위치의 SPDT 릴레이를 통한 원격 스위칭으로 상기 조명기구를 동작 시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 수동 SPDT스위치에 연결된 조명기구 또는 다른 전기기구를 원격에서 온-오프 스위칭하기 위한 DPDT 릴레이를 연결하고, 두 개의 SPDT 스위치 및 하나 또는 그 이상의 DPDT 스위치를 포함하여 좀 더 종합적인 스위칭 구성을 제공하는 것이다.
선행기술의 전기 시스템에 대하여, SPDT 및 DPDT 스위치를 연결하는 체인은, 정확한 제어 명령을 제공하기 위해 조명기구와 같은 전기기구의 온-오프 상태를 식별하는 것을 필요로 하고, 제어기로 전송되는 주어진 회로와 관련된 각각의 데이터는, US 특허 8,269,376에서 공개한 것과 같이 전류 드레인, 전력소비 또는 상태 센싱 데이터를 포함해야 한다.
이러한 이유에 따라 본 발명의 다른 중요한 목적은, 각각의 하이브리드 스위치 및 전기기구가 스위치 온 될 때 이를 식별하고, 상기 전기기구에 의해 소비되는 전력과 관련된 데이터를 처리하기 위한 AC 아웃렛에 대하여 개별적인 AC 전류센서를 도입하는 것이다.
이는, 도넛형(toroidal) 또는 구조화된 전류 트랜스포머와 같은 전류센서의 도입, 또는 각각의 개별적인 스위치 및 아웃렛의 AC 라이브 라인(AC live line)과 라인으로 연결되는 밀리 옴 단위(mili ohm unit)의 직렬 저항을 계산하기 위한 저 옴 메탈 합금 구조, 마그네틱 홀 센서(magnetic hall sensor) 또는 다른 어떤 저 옴 레지스터 또는 전력소비 데이터를 홈오토메이션 그리드 또는 네트워크와 통신하기 위한 본 발명의 지능형 지원 박스에 통합된 주어진 하이브리드 스위치, 기계적 스위치, 릴레이 및 AC 아웃렛의 라이브 AC 터미널(live AC terminal)를 통해 전류 드레인의 레벨에 상응하는 출력 신호를 생성할 수 있는 다른 요소에 의해 달성된다.
전류센서의 출력신호의 레벨은 mV 단위로 측정되고, CPU에 의해 처리될 수 있는 레벨로 증폭된다. 또한 증폭기와 CPU 둘 다는, 드레인되는 전류 데이터, 소비전력 데이터, 또는 온-오프 상태 데이터 및 이들의 조합을 생성하기 위한 지능형 지원 박스에 포함된다.
본 발명의 지능형 지원 박스는, 박스에 설치되는 하이브리드 스위치 또는 릴레이를 동작시키기 위한 명령의 수신, 연결된 각각의 전기기구의 상태와 소비전력 또는 전류 드레인과 관련된 데이터를 전송하기 위한 트랜시버(transceiver)를 포함한다. 상기 데이터는, CPU에 의해 측정되는 AC 전원의 사인 곡선을 통해 전압 레퍼런스 대비 시간에 맞춘 전류센서를 통해, 드레인되는 AC 전류의 레벨로 식별되는 전기기구를 기반으로 처리된다.
수신되는 명령어 및 전송된 데이터는, 버스라인과 같은 유선 네트워크, 광 네트워크 또는 광케이블의 그리드, 양방향 IR 네트워크, RF 무선 네트워크 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 통신 네트워크를 통해 제공된다.
지능형 지원 박스의 트랜시버는 양방향 중 적어도 한방향 또는 양방향 신호로 가정 자동화 제어기, 비디오 인터폰 또는 쇼핑 단말과 통신한다. 상기 트랜시버 및 CPU는 연결된 전기기구를 위한 전원-온 명령어에 대한 승인, 상태, 전기기구에 의한 전류 드레인 및 소비전력에 관련된 조회에 대한 답신과 함께 응답하기 위해 프로그램화 된다. 이를 통해 상기 참조한 US 특허에서 묘사된 자동화 제어기, 또는 상기 비디오 인터폰 또는 쇼핑 단말을 업데이트하고, 또는 상기 명령이 전기기구를 스위치 오프하는 것이라면 "오프 상태"로 응답한다.
이후 가정 자동화 제어기에 대한 기준은, 상기에서 참조한 출원 및 US특허에서 공개한 비디오 인터폰 및/또는 쇼핑 단말과 유사한 제어 키, 터치 아이콘 또는 터치스크린 및 회로를 갖춘 디스플레이 디바이스이다.
이하 및 청구항에서 언급되는 "하이브리드 스위치" 및 "하이브리드 스위치 릴레이"에 대한 용어는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 SPDT 릴레이, DPDT 릴레이, SPDT 스위치를 갖춘 DPDT 리버싱 릴레이, DPDT 스위치 및 리버싱 DPDT 스위치의 그룹으로부터 선택된 통합된 조합을 의미한다.
"SPDT 라이브리드 스위치"라는 용어는, 주어진 부하를 수동 및 원격으로 동작시키기 위한 독립형 스위칭 디바이스를 의미한다.
"DPDT 하이브리드 스위치"라는 용어는, 듀얼 극을 갖춘 독립형 스위칭 디바이스를 의미한다. 예를 들어 DPDT 하이브리드 스위치는, 라이브 AC 및 다른 중성 AC를 제공하는 두 개의 극 또는 한 개의 극을 수동 및 원격으로 스위칭하기 위해 욕실 또는 세탁실과 같은 습기가 많은 환경에서 부하를 동작시키기 위해 사용된다.
"리버싱 하이브리드 스위치", "크로싱 하이브리드 스위치" 및 "리버싱 DPDT 하이브리드 스위치"는 리버싱 하이브리드 스위치 및 적어도 하나의 SPDT 스위치 및/또는 듀얼 트래블러 라인의 연속된 체인으로 모두 연결되는 중간 nDPDT 스위치를 통해 온-오프 스위치되는 주어진 부하를 위한 스위칭 디바이스이다. 또한 상기 연결된 각각의 스위치는 주어진 부하를 동작시키거나, 또는 상기 부하를 온-오프 스위치할 수 있다.
또한 본 발명의 주된 목적은 하이브리드 스위치의 공개된 셀프-락킹구조와 유사한 플러그-인 디바이스로 구조화된 AC 아웃렛과 광 트랜시버, RFID 안테나 또는 연합 RFID 안테나를 포함하는 상호 보완적인 플러그와 함께 광 또는 RFID 신호로 통신하기 위한 광 트랜시버 및 RFID 안테나 중 적어도 하나를 포함하는 지능형 서포트 박스의 보완 구조물을 도입하는 것이다.
광 트랜시버 및/또는 RFID 안테나 및/또는 식별 세팅 셀렉터(identification setting selector)는, 본 발명의 지능형 지원 박스의 내부 커버의 맞춤 돌출형 구조를 통해 구조화된 플러그-인 AC 아웃렛에서 외부로 돌출되거나 내부 공동(cavity)에 도입된다. 이는, 바람직한 본 발명의 일 실시예에 따라 추가적으로 설명된다.
하이브리드 스위치의 "탄성요소(springy element)"라는 용어는, 벤딩(bending) 및/또는 플렉싱(flexing) 극, 또는 접점과 같이 스프링을 제공하기 위해 구조화되는 극을 위한 것, 또는 스프링을 포함하는 극, 또는 스프링에 의해 구동되는 극, 또는 스프링에 의해 구동되는 전기 접점, 또는 스프링을 포함하는 접점, 또는 요소와 같이 스프링으로 구조화되는 극 및 스프링 또는 래칭 릴레이의 극 및 접점과 관련된 구조의 어떤 조합을 의미한다. 전형적인 탄력있는 극(springy pole)은 마이크로 스위치의 극이 될 수 있거나, 또는 다른 기존의 마이크로 스위치들의 멀티 요소 극으로 유사하게 구조화될 수 있다.
이하 및 청구항에서 언급되는 "핀(pin)" 또는 "핀들(pins)"이란 용어는, 예를 들어 8핀 플러그 및 소켓과 같이 일반적으로 커넥터와 연관된 것으로 커넥터 핀을 의미한다. 이하에서 언급되는 핀 또는 핀들은 지원 박스를 아웃렛 및 스위치와 같은 와이어링(wiring) 디바이스에 연결하기 위해 평평한 형태, 원형, 또는 어떤 다른 형태 또는 구조를 가지는 저 전류 또는 고 전류 핀을 포함(cover)한다.
이하 및 청구항에서 언급되는 "조인트(joint)" 또는 "조인트들(joints)"이란 용어는, 핀 및 소켓 또는 리셉터클(receptacle)과 관련있다. 상기 핀 및 소켓 또는 리셉터클은 보완 핀(complementing pin) 또는 왕복 핀(reciprocating pin)과 AC 배선장치(wiring device)와 서포트 박스를 내부연결하기 위한 리셉터클 또는 소켓을 공동으로 연결한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 아웃렛, 릴레이, 스위치, 하이브리드 릴레이-스위치, 하이르비드 스위치 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 전기배선 디바이스를 서포트 박스에 인스톨하는 하는 방법에 있어서, 각 배선 디바이스는 적어도 하나의 락킹 구조를 포함하며, 디바이스 조인트는 각 조인트가 리셉터클과 핀 중 하나는 가지는, 라이브 AC 조인트, 뉴트럴 AC 조인트, 적어도 하나의 부하 조인트, 적어도 두개의 트래블러 조인트, 적어도 하나의 릴레이 조인트, 그라운드 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 것이며, 상기 서포트 박스는 상기 락킹 구조를 보조하는 적어도 하나의 카운트 구조물, 상기 디바이스 조인트의 리셉터클과 핀을 보조하는 선택적인 박스 조인트, 라이브 AC 터미널, 뉴트럴 AC 터미널, 그라운드 터미널, 적어도 하나의 부하 터미널, 적어도 두개의 트래블러 터미널, 적어도 하나의 할당가능한 터미널 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 전원 배선 터미널을 포함하고, 상기 방법은, a. 상기 라이브 AC 터미널을 라이브 AC에 연결하고, 상기 뉴트럴 AC 터미널을 뉴트럴 AC에 연결하는 단계, b. 상기 부하 부하 터미널 및 그라운드 터미널 중 적어도 하나를 부하와 그라운드 중 하나에 연결하는 단계, c. 상기 서포트 박스를 표준 월박스에 인스톨하는 단계, d. 디바이스 조인트를 상기 박스 조인트와 결합시키고, 상기 락킹 구조를 카운터 구조물과 락킹함으로써, 상기 배선 디바이스를 상기 서포트 박스에 인스톨하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 라이브 AC 터미널은, 라이브 컨덕티브(conductive) 바에 의해, 상기 디바이스 조인트의 라이브 AC 핀 및 리셉터클 중 하나를 통해 상기 배선 디바이스에 AC 전원을 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 뉴트럴 AC 터미널은, 뉴트럴 컨덕티브 바에 의해, 상기 디바이스 조인트의 뉴트럴 AC 핀 및 리셉터클 중 하나를 통해 AC 전원을 전원 아웃렛으로 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 할당가능한 터미널은, 상기 AC 아웃렛 조인트를 통해 적어도 하나의 AC 아웃렛에 그라운드 라인을 상호연결하기 위한 복수의 핀 및 리셉터클 중 적어도 하나에 그라운드 바를 링크 가능하도록 하는 리셉터클 및 핀 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 라이브 컨덕티브 바는, 상기 바 및 상기 배선 디바이스에 AC 전원을 제공하는 각각의 조인트를 의한 전류 드레인에 상응하는 전압 강화 현상(developing)을 위한 저옴 메탈 합금 부분을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는, 벽면에 장식커버의 조정에 기계적 락킹을 보완 한 장식커버를 부착하기 위한 프레임 및 셀프-락킹 소켓과 구조화되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는, CPU, 메모리, 적력소비측정 및 계산회로, RF 트랜시버, 적어도 하나의 광 트랜시버, 리드 및 리드-라이트 RFID 중 적어도 하나, 적어도 하나의 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 지능형 제어 및 통신회로를 포함하며, 상기 지능형 제어는, 상기 세팅 셀렉터를 통해 적어도 하나의 전기기구 및 전원 아웃렛 중 적어도 하나의 상세내역을 세팅하고, 상기 트랜시버 및 상기 RFID 중 적어도 하나를 통해 전달되는 상기 상세내역을 상기 메모리로 인스톨하는 것을 포함하며, 상기 광 트랜시버의 통신회로는, 플라스틱 광섬유 "POF" 및 광섬유 케이블 중 하나를 통해 양방향 광신호의 적어도 하나의 방향으로 통신하기 위한 제1 옵토포트, 상기 제1 옵토포트와 연동하여 광케이블의 광 네트워크를 통해 복수의 서포트 박스를 링킹하기 위한 양방향 캐스케이딩 광 신호를 전파하기 위한 제2 옵토포트, 상기 전원 아웃렛의 엑세스를 통해 파워 플러그 및 플러그 어뎁터 중 하나의 옵토포트와 광 신호로 통신하기 위한 적어도 하나의 제3 옵토포트, 라인 오브 사이트에서 양방향 IR의 적어도 한 방향으로 통신하기 위한 적어도 하나의 IR 트랜시버 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 RFID의 안테나 및 상기 제2 옵토포트는, 상기 전원 아웃렛의 후면 엑세스 및 전면 개구부를 통해 도입하기 위해 구조화되는 센서에 개별적으로 인클로즈되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는 주어진 전기기구로 전력을 공급하는 상기 주어진 전원 아웃렛의 전면을 통해 상기 주어진 전기기구의 상세내역을 세팅하는 것과 업데이트 및 식별하는 것 중 하나를 제공하기 위해 상기 주어진 전원 아웃렛의 후면 엑세스 및 전면 개구부를 통해 도입하기 위한 상기 RFID, 상기 옵토포트, 상기 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 부착 가능한 센서 및 셀렉터 구조물 중 적어도 하나를 부착하기 위한 센서 및 셀렉터 소켓을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 양방향 통신 명령 및 응답은, 부하를 동작시키기 위한 제어, 상기 부하를 온-오프 스위칭하기 위한 명령, 부하상태에 대한 요청, 상기 부하의 상세내역에 대한 요청, 상기 아웃렛의 상세내역에 대한 요청, 전류 드레인 데이터에 대한 요청, 전력소비 데이터에 대한 요청, 상기 메모리로 상세내역의 인스톨, 상기 메모리로부터 상세내역의 제거, 수신된 명령의 확인, 상태보고, 상세내역 보고, 전류 드레인 보고, 전력소비 보고, 부하의 상세내역과 전력소비 보고, 상기 상세내역의 인스톨 및 제거 중 하나의 확인 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치는, 전기 서포트 박스 및 상기 서포트 박스로 부착되기 위한 전원 아웃렛, 릴레이, 스위치, 하이브리드 스위치-릴레이, 하이브리드 스위치 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 부착가능한 배선 디바이스, 각각의 배선 디바이스는 적어도 하나의 락킹구조, 라이브 AC 조인트, 뉴트럴 조인트, 적어도 하나의 부하 조인트, 적어도 두개의 트래블러 조인트, 적어도 하나의 릴레이 조인트, 그라운드 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 디바이스 조인트를 포함하고, 각각의 조인트는 리셉터클 및 핀 중 하나이며, 상기 서포트 박스는, 상기 디바이스 조인트의 상기 리셉터클 및 핀을 보완하는 선택가능한 박스 조인트, 상기 서포트 박스를 라이브 AC에 연결하는 라이브 AC 터미널, 상기 서포트 박스를 뉴트럴 AC에 연결하는 뉴트럴 AC 터미널, 상기 전원 아웃렛을 그라운드 와이어에 연결하는 그라운드 터미널, 부하에 스위치된 라이브 AC를 연결하는 적어도 하나의 부하 터미널, SPDT 및 DPDT 스위치 중 하나에 연결하기 위한 적어도 두개의 트래블러 터미널, 상기 라이브 AC, 뉴트럴 AC, 그라운드, 부하 또는 트래블러 중 적어도 하나에 연결하기 위해 선택적으로 할당되는 적어도 하나의 할당가능한 터미널을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 선택가능한 전원 와이어 터미널을 포함하며, 표준 전기 월박스로 설치하기 위한 사이즈의 서포트 박스는, 디바이스 조인트와 상기 박스 조인트 및 상기 락킹 구조와 카운터 구조물을 결합하는 상기 락킹 구조를 보완하는 적어도 하나의 카운트 구조물를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 라이브 AC 터미널은, 상기 라이브 컨덕티브 바에 의해 라이브 AC 핀 및 상기 디바이스 조인트 중 하나를 통해 상기 배선 디바이스로 AC 전원을 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 뉴??◎AC 터미널은, 뉴트럴 컨덕티브 바에 의해 뉴트럴 AC 핀 및 상기 디바이스 조인트의 리셉터클 중 하나를 통해 상기 전원 아웃렛에 AC 파워를 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 할당가능한 터미널은, AC 아웃렛 조인트를 통해 적어도 하나의 AC 아웃렛으로 그라운드 라인을 상호연결하기 위한 복수의 핀 및 리셉터클 중 적어도 하나에 그라운드 바를 링크 가능하도록 하는 리셉터클 및 핀 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 라이브 컨덕티브 바는, 상기 바와 배선 디바이스에 AC 전력을 공급하는 각각의 조인트를 통한 드레인 전류에 상응하는 전압 강하를 현상하기 위한 적어도 하나의 저 옴 합급 부분을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는, 벽면의 장식커버를 조정하여 기계적 락(lock)을 보완하여 벽면에 상기 장식커버를 부착하기 위한 프레임 및 셀프-락킹 소켓을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는, CPU, 메모리, 전력소비측정 및 계산회로, RF 트랜시버, 적어도 하나의 광 트랜시버, 리드 및 리드-라이트 RFID 중 적어도 하나, 적어도 하나의 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 지능형 제어 및 통신회로를 포함하며, 상기 지능형 제어는, 상기 셀렉터를 통해 적어도 하나의 전기기구 및 전원 아웃렛의 상세내역을 설정하는 것과, 상기 트랜시버 및 상기 RFID 중 적어도 하나를 통해 전달되는 상기 상세내역을 상기 메모리로 인스톨하는 것 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 광 트랜시버의 통신회로는, 플라스틱 광섬유 "POF" 및광 섬유 케이블 중 적어도 하나를 통해 양방향 광 신호를 적어도 한 방향으로 통신하기 위한 제1 옵토포트, 상기 제1 옵토포트와 협력하여 광케이블의 광 네트워크를 통해 복수의 서포트 박스와 링크하는 것을 위한 2방향 캐스케이딩 광 신호를 전파하는 제2 옵토포트, 상기 전원 아웃렛, 라인 오브 사이트에서 양방향 IR의 적어도 한방향으로 통신하기 위한 적어도 하나의 IR 트랜시버의 엑세스를 통해 전원 플러그 및 플러그 어뎁터 중 하나의 옵토포트와 광 신호로 통신하는 적어도 하나의 제3 옵토포트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 RFID의 안테나와 상기 제3 옵토포트는, 상기 전원 아웃렛의 후면 및 전면 개구부의 엑세스를 통해 도입되는 구조화된 센서에 개별적으로 인클로즈되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서포트 박스는, 주어진 전기기구로 전력을 공급하는 주어진 전원 아웃렛의 전면부를 통해 주어진 전기기구의 상세내역을 세팅하고, 설치 및 식별하는 것 중 하나를 제공하는 주어진 전원 아웃렛의 후면 엑세스 및 전면의 개구부를 통해 도입되기 위한 상기 RFID 안테나, 상기 옵토포트, 상기 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 부착가능한 센서 및 셀렉터 구조물 중 적어도 하나에 부착되는 센서 및 셀렉터 소켓 중 적어도 하나와 함께 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한 명령 및 응답을 포함하는 상기 2방향 통신은, 부하를 동작시키기 위한 제어, 상기 부하의 온-오프 스위칭, 상기 부하 상태에 대한 요청, 상기 부하의 상세내역에 대한 요청, 상기 전원 아웃렛의 상세내역에 대한 요청, 전류 드레인 데이터의 요청, 전력소비 데이터에 대한 요청, 상기 메모리로 상세내역의 인스톨, 상기 메모리로부터 상세내역의 삭제, 수신된 명령에 대한 확인, 상태보고, 상세내역보고, 전류 드레인 보고, 전력소비 보고, 부하의 상세내역과 소비전력 보고, 상기 상세내역의 인스톨 및 삭제 중 하나에 대한 확인 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지능형 서포트 박스를 통해 복수의 AC 아웃렛, AC 스위치, 하이브리드 스위치 및 리셉터클을 통합 설치할 수 있도록 함으로써, 설치비용을 최소화 할 수 효과가 있다.
또한 본 발명은 계산회로 및 프로그램을 탑재한 전류센서를 포함하는 복수의 하이브리드 스위치, 릴레이 및 스위치에 제어, 명령 및 통신회로를 통합할 수 있도록 함으로써, 부하 또는 전기기구를 식별하고, 각각의 부하 또는 전기기구의 소비전력을 계산하여 보고할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 지능형 서포트 박스를 제공함으로써, 다양한 종류의 키와 맞을주 있는 구조를 가진 하이브리드 스위치와 서로 다른 스위치 제조사들에 의한 다양한 디자인과 색깔을 포함한 레버, 장식커버 및 프레임들을 선택하여 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다. 즉, 매우 다양한 AC 스위치의 디자인, AC 아웃렛의 디자인, AC 스위치 및 AC 아웃렛의 패널 색깔 및 장식들을 매칭하기 위한 어려움을 해결한다.
또한 본 발명의 복수의 핀, 리셉터클 또는 소켓을 포함하는 지능형 서포트 박스를 제공함으로써, 지능형 서포트 박스와 복수의 AC 배선 디바이스 또는 기타 배선 디바이스들의 복잡하지 않고 간단하게 연결할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 상기 및 또 다른 목적과 특징들은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에서의 바람직한 일 실시예에 따른 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 도1c는 참조된 US 특허 및 분야에서 경험된 것과 같이 배선장치의 실제 사용에 의해 개시된 종래 기술의 배선장치에 대한 설치 및 연결을 나타낸 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기전원 아웃렛 및 SPDT 스위치-릴레이 조합 또는 하이브리드 스위치를 위한 지능형 서포트 박스를 나타낸 사시도이다.
도 3a 내지 도 3e는 와이어링 터미널을 포함하는 도 1a 내지 도 1d의 전원 아웃렛 및 하이브리드 스위치 또는 스위치-릴레이 조합의 박스에 대한 배면도를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 n개의 전기전원 아웃렛 및 하이브리드 스위치, 또는 스위치-릴레이 조합을 수용하기 위한 도 2a 내지 도 2d에 나타낸 본 발명의 확장된 지능형 박스를 나타낸 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 수직 열 형태의 박스로 마운팅하기 위해 구조화된 도 1b, 도 1d, 도 2a, 도 2c, 도 2e 및 도 3c에 나타낸 수정된 전원 아웃렛을 서포트하기 위해 수직으로 마운트될 수 있는 바람직한 일 실시 형태의 지능형 박스에 대한 다양성을 나타낸 사시도이다.
도 6a 내지 도 6e는 다양한 국가 또는 세계의 지역에서 사용되는 AC 아웃렛의 전체 범위를 서포트하기 위한 본 발명의 지능형 박스에 대한 비 제한적인 다양성을 나타낸 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 박스에 의해 지원되는 전원 아웃렛에 연결된 부하 또는 전기기구를 식별하기 위해 상이한 전원 플러그 상에RFID 태그의 도입을 나타낸 사시도 및 도면이다.
도 7c 및 도 7d는 전기기구의 제어 및 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 박스에 의해 지원되는 전원 플러그 및 전원 아웃렛에 의한 소비전력을 보고하기 위한 옵토포트(optoports) 또는 광 트랜시버의 도입을 나타낸 사시도 및 도면이다.
도 8a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛에 연결된 전기기구의 타입을 식별하기 위한 지능형 센서 또는 세팅 셀렉터를 위한 접속 소켓을 포함하는 전원 및 접지접속 터미널을 나타낸 지능형 박스의 정면도이다.
도 8b 및 도 8c는 소켓 및 선택가능한/교체가능한 지능형 센터의 부착을 상세히 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 8d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛을 통한 전력소비를 보고하는 데에 필요한 연결된 부하 또는 전기기구를 식별하는 다른 지능형 센서 또는 회전식(rotary) 셀렉터의 접촉 위치를 나타낸 평면도이다.
도 8e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지능형 박스 및 부하 또는 전기기구를 식별하기 위한 회전식 셀렉터를 포함하는 선택가능한/교체가능한 지능형 센서의 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지능형 센서의 소켓을 통해 지능형 서포트 박스로 데이터를 로딩하는 것을 나타낸 사시도이다.
도 9b 및 도 9c는 서로 다른 세 개 및 네 개의 갱 박스 모델(gang box models)을 위해 제공되는 내부 리셉터클을 나타낸 평면도이다.
도 10a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛을 위한 그라운드 연결 바를 포함하는 평면도이다.
도 10b 및 도 10c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 서로 다른 세 개 및 네 개의 갱 모델 박스의 셀프-락킹 터미널을 나타낸 배면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 셀프-락킹 터미널 및 본 발명의 각 아웃렛 및 하이브리드 스위치의 전류 드레인을 측정하기 위한 저 옴 메탈 합금 구조를 포함하는 세 개, 네 개, 및 6개의 갱 박스에 대한 리셉터클의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핀, 리셉터클 및 RFID, RF 및 광 통신회로를 포함하는 지능형 박스의 터미널, CPU, 전력소비를 보고하기 위한 메모리 및 전류센싱 회로의 전기적인 내부연결을 포함한 전기 블록도이다.
도 13은 전류 대비 전압 위상 이동 및 소비전력 계산을 위한 측정 원리를 나타낸 전기 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 SPDT 하이브리드 스위치-릴레이의 단면도 및 사시도이다.
도 14c는 본 발명의 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 DPDT 하이브리드 스위치-릴레이의 사시도이다.
도 14d는 본 발명의 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 마이크로 스위치의 사시도이다.
도 14e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 하이브리드 스위치의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전체 자동화 제어를 갖춘 고층 건물에서 전형적인 거주지의 상호연결과 전력 소비를 보고하는 것을 도시한 전기적 연결 및 제어 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1a 내지 도1c는 참조된 US 특허 및 분야에서 경험된 것과 같이 배선장치의 실제 사용에 의해 개시된 종래 기술의 배선장치에 대한 설치 및 연결을 나타낸 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기전원 아웃렛 및 SPDT 스위치-릴레이 조합 또는 하이브리드 스위치를 위한 지능형 서포트 박스를 나타낸 사시도이다.
도 3a 내지 도 3e는 와이어링 터미널을 포함하는 도 1a 내지 도 1d의 전원 아웃렛 및 하이브리드 스위치 또는 스위치-릴레이 조합의 박스에 대한 배면도를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 n개의 전기전원 아웃렛 및 하이브리드 스위치, 또는 스위치-릴레이 조합을 수용하기 위한 도 2a 내지 도 2d에 나타낸 본 발명의 확장된 지능형 박스를 나타낸 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 수직 열 형태의 박스로 마운팅하기 위해 구조화된 도 1b, 도 1d, 도 2a, 도 2c, 도 2e 및 도 3c에 나타낸 수정된 전원 아웃렛을 서포트하기 위해 수직으로 마운트될 수 있는 바람직한 일 실시 형태의 지능형 박스에 대한 다양성을 나타낸 사시도이다.
도 6a 내지 도 6e는 다양한 국가 또는 세계의 지역에서 사용되는 AC 아웃렛의 전체 범위를 서포트하기 위한 본 발명의 지능형 박스에 대한 비 제한적인 다양성을 나타낸 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 박스에 의해 지원되는 전원 아웃렛에 연결된 부하 또는 전기기구를 식별하기 위해 상이한 전원 플러그 상에RFID 태그의 도입을 나타낸 사시도 및 도면이다.
도 7c 및 도 7d는 전기기구의 제어 및 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 박스에 의해 지원되는 전원 플러그 및 전원 아웃렛에 의한 소비전력을 보고하기 위한 옵토포트(optoports) 또는 광 트랜시버의 도입을 나타낸 사시도 및 도면이다.
도 8a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛에 연결된 전기기구의 타입을 식별하기 위한 지능형 센서 또는 세팅 셀렉터를 위한 접속 소켓을 포함하는 전원 및 접지접속 터미널을 나타낸 지능형 박스의 정면도이다.
도 8b 및 도 8c는 소켓 및 선택가능한/교체가능한 지능형 센터의 부착을 상세히 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 8d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛을 통한 전력소비를 보고하는 데에 필요한 연결된 부하 또는 전기기구를 식별하는 다른 지능형 센서 또는 회전식(rotary) 셀렉터의 접촉 위치를 나타낸 평면도이다.
도 8e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지능형 박스 및 부하 또는 전기기구를 식별하기 위한 회전식 셀렉터를 포함하는 선택가능한/교체가능한 지능형 센서의 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 지능형 센서의 소켓을 통해 지능형 서포트 박스로 데이터를 로딩하는 것을 나타낸 사시도이다.
도 9b 및 도 9c는 서로 다른 세 개 및 네 개의 갱 박스 모델(gang box models)을 위해 제공되는 내부 리셉터클을 나타낸 평면도이다.
도 10a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전원 아웃렛을 위한 그라운드 연결 바를 포함하는 평면도이다.
도 10b 및 도 10c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 서로 다른 세 개 및 네 개의 갱 모델 박스의 셀프-락킹 터미널을 나타낸 배면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 셀프-락킹 터미널 및 본 발명의 각 아웃렛 및 하이브리드 스위치의 전류 드레인을 측정하기 위한 저 옴 메탈 합금 구조를 포함하는 세 개, 네 개, 및 6개의 갱 박스에 대한 리셉터클의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핀, 리셉터클 및 RFID, RF 및 광 통신회로를 포함하는 지능형 박스의 터미널, CPU, 전력소비를 보고하기 위한 메모리 및 전류센싱 회로의 전기적인 내부연결을 포함한 전기 블록도이다.
도 13은 전류 대비 전압 위상 이동 및 소비전력 계산을 위한 측정 원리를 나타낸 전기 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 SPDT 하이브리드 스위치-릴레이의 단면도 및 사시도이다.
도 14c는 본 발명의 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 DPDT 하이브리드 스위치-릴레이의 사시도이다.
도 14d는 본 발명의 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 마이크로 스위치의 사시도이다.
도 14e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지능형 지원 박스로 도입하기 위한 하이브리드 스위치의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전체 자동화 제어를 갖춘 고층 건물에서 전형적인 거주지의 상호연결과 전력 소비를 보고하는 것을 도시한 전기적 연결 및 제어 네트워크를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
도 1a 내지 도1c는 인용된 US 특허 7,639,907, 7,649,727, 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, 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, 8,594,965, 8,638,087 및 8,639,465와 다른 국가와 지역에서의 해당 특허들에 의해 공개된 선행기술의 스위치 및 전원 아웃렛의 와이어링 연결 및 어셈블리 또는 설치를 나타낸 도면이다.
상기 각 특허들에 의해 인용된 전원 아웃렛은, 부하 또는 전기기구에 의해 소비되는 전력을 측정, 계산 및 보고하기 위한 지능형 회로를 포함한다. 또한 상기 특허들에 의해 인용된 SPDT 또는 SPDT 스위치에 연결되는 DPDT 스위치는, 릴레이를 통해 부하를 동작시키고, 부하 및 전기기구에 의한 전류 드레인 또는 소비전력을 보고하기 위해 릴레이 제어 및 통신회로를 포함한다.
제어 및 전력소비 보고를 위한 통신회로는 광 섬유 케이블 또는 광 가이드를 통한 광, RF, 라인 오브 사이트(line of sight)에서의IR 및 버스라인을 통한 전기신호를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
도 1a 및 도1c에 도시된 선행기술의 제어, 명령 및 통신은 캐스케이딩된 광 가이드를 통해 광 신호로 전파된다. 상기 광가이드는 기존에 알려진 POF와 같은 플라스틱 광 섬유 케이블을 위해 사용되는 용어이다. 그러나 다른 광 섬유 케이블 및 RF 신호는 선행기술에서의 제어 및 통신을 위해 사용될 수 있다.
도 2a는 하이브리드 스위치 H가 박스 3H내의 포지션(position)으로 삽입될 때, 박스의 인덴테이션(indentations)에 체결되기 위한 컨벡스(convexes) 15 및 스토퍼(stopper) 5A를 각각 포함하는3개의 전기 하이브리드 스위치 H1, H2 및 H3을 수용하기 위한 지능형 지원 박스 3H를 나타낸 도면이다.
도 2b에 도시한 박스 3H 및 1H + S는 선행기술 또는 종래의 4"X 2"US 월 박스와 같이 도 2a에 각각 도시한 세 개의 갱 전기 월 박스에 마운트되고, 도 2a에 도시한 선행기술의 스크류, 마운팅 홀 23을 통해 월 박스에 부착된다.
도 2c 및 도 2d에 도시한 다른 지능형 박스는, 다양한 길이와 너비를 가지는 유럽에서 사용되는 것과 같은 네 개의 긴 사각형 전기 월 갱 박스에 각각 마운트된다. 모든 다양한 종래의 월 박스, 주변 지지 프레임(surrounding supporting frames) 20F, 본 발명의 지능형 박스에 대한 프레임, 하이브리드 스위치 H, 및 전원 아웃렛 S의 가장자리는 도 1a 및 도 1b에 도시한 선행기술의 설치된 장식커버에 의해 커버된다.
장식커버는, 도 2a 내지 도 2d의 지능형 박스에 대한 프레임 20F의 네 개의 코너에 나타낸 커버 잠금 소켓 23을 통해 삽입되는 상기 장식커버의 셀프-락킹 스터드(studs) 또는 로크(locks)에 의해 벽의 표면과 평평하게 조정 가능하다.
또한 프레임 20F는 기존에 잘 열려져 있고, 조명을 위해 사용되는 기계적 스위치로 알려진 배선장치 및 도 1a 내지 도 1c에 선행기술에서 보인 스크류 또는 셀프-락킹 전기 터미널을 통해 전기전력 와이어에 전원 아웃렛들의 후면 또는 측면에서 모두 연결되는 일반적으로 사용되는 전원 아웃렛에 락킹하기 위한 서포팅 프레임으로 일반적으로 사용된다.
따라서 도 2a 내지 도 2d에 도시한 박스와 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 선행기술의 서포팅 프레임들 사이의 명백한 하나의 차이점은, 모든 핀, 리셉터클 및 셀프-락킹 와이어 터미널를 위한 모든 핀, 리셉터클 및 터미널을 포함하는 것이다.
다른 차이점은 종래의 와이어 터미널 없이, 본 발명의 지능형 박스로 단순 삽입에 의해 셀프-락킹 작업을 준비하는 후면구조, 하이브리드 스위치 및 전원 아웃렛의 구조이다.
도 3a의 하이브리드 스위치 H는 라이브 라인 핀 1L, 부하 핀 1LD, 코일 핀 CO 및 멀티 컬러 LED 조명을 위한 키 인티케이터 액세스(key indicator access) K1을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도 3a의 AC 또는 전원 아웃렛은 라이브 AC 핀 1L, 중성 AC 라인 핀 1N, 그라운드(ground) 또는 얼스(earth) 핀을 위한 리셉터클 엔트리(entry) 2G 및 AC 아웃렛에 연결되거나 플러그되는 부하 또는 전기기구를 식별하기 위한 지능형 센서 또는 회전식 셀렉터를 위한 개구부(opening) 10R을 포함하는 것으로 도시되어 있다.
상기에 의해 선행기술의 전기배선 디바이스의 지지 프레임, 스위치 및 아웃렛과 플러그-인 하이브리드 스위치 및 전원 아웃렛을 갖춘 지능형 지원 박스사이에서 근본적인 구조적 차이를 명확하게 보여준다. 반면에 "외부의 인식가능한 사이드(outer visible side)"으로부터 조립된 전기배선 디바이스의 스위치와 아웃렛은 유사한다.
선행기술의 기계적 스위치와 아웃렛 각각은 월박스를 통해 엑세스되는 전력 와이어에 개별적으로 연결되므로 월박스 내로 국한되는 복수의 아웃렛과 스위치들을 많은 와이어로 연결하기 위한 확장작업을 필요로 한다. 이와 대조적으로 지능형 박스는 적은 수의 와이어와 전면 또는 프레임 20F를 통해 전원 아웃렛의 리셉터클 2L, 2LD 및 2N 및 GND 핀 1G 및 리셉터클 2G로 플러그인 되는 본 발명의 전원 아웃렛을 포함하는 하이브리드 스위치를 연결한다.
적은 수의 전력 와이어 및 그라운드 와이어는, 도 1a 내지 도 5d에 도시된 지능형 박스의 후면커버를 둘러싸는 셀프-락킹 터미널을 통해 연결된다. 이러한 방식은 와이어 연결의 수와 각 개별적인 스위치 및 아웃렛을 마운트하기 위해 소비되는 시간을 감소시키고, 이를 통해 개별적인 전원 와이어 연결에 있어서 상당한 에러를 감소시킨다.
이는 자체적으로 주어진 거주지 또는 비즈니스 빌딩의 전기배선 및 시스템에 대한 본 발명에 의해 추가된 지능형 박스 및 자동화를 고려하지 않고 있는 종래 기술의 구조와 기능에 대한 상당한 개선을 도입한다. 이하에서 설명되는 것처럼 상기 시스템은 이하에서 상세히 설명되는 각각의 전원 스위치 및 모든 전원 스위치로부터 전력소비를 보고하는 것을 포함하는 포괄적인 전기 자동화 제어를 제공한다.
게다가, 본 발명의 지능형 박스는 자동제어 없이 전기설비에 관한 선행기술을 단순화한다. 또한 도 1a에 도시한 선행기술의 기계적 SPDT 또는 SPST 스위치 및 전원 아웃렛의 비용은, 와이어 터미널을 제거하고, 상기 와이어 터미널을 플러그-인 핀 1L, 1N, 1LD 및 리셉터클 2G로 교체함으로써, 감소될 수 있는 것이 분명해진다.
또 다른 비용절감은 도 2a 내지 도 9c에 나타낸 터미널 1G및 리셉터클 2L, 2N, 2LD를 포함하기 위한 서포트 박스로 변경되거나 변형된 서포트 프레임이다. 위의 모든 것은 이하에서 정의되는 지능형 회로 및 다른 요소들의 도입이 없다.
도 3a에 도시한 핀 1, 리셉터클 2, 스토퍼 5A, 인덴테이션 5, 컨벡스 15 및 도 2a 내지 도 11c에 나타낸 컨케이브 15A는 실제 전기라인 및 배선장치와 서포트 박스의 인터락킹(interlocking)을 위한 조인트 그룹이다. 상기 핀과 리셉터클은 핀이 리셉터클이 되고 리셉터클이 핀이 되도록 반전될 수 있다. 즉, 핀과 리셉터클을 서로 상보적인 것을 제공한다. 마찬가지로 컨벡스, 컨케이브, 스토퍼 및 인덴테이션에 동일하게 적용되며, 서로 상보적으로 반전된다.
또한 상기 스토퍼 및 컨벡스는 두개의 구조물이 아닌 하나의 구조물로 될 수 있다. 상기 도시한 컨벡스, 컨케이브, 스토퍼 및 인덴테이션은 다양한 모양, 형태 및 사이즈로 만들어 질 수 있는 락킹 구조물의 실례이다.
따라서, 본 발명은 의미 있고, 효과적이고 종래 기술의 전기배선 장치의 설치 시간 및 비용을 상당히 감소시킨다. 이 모든 것은, 선행기술의 전기배선 장치 소켓, 조명 스위치 및 서포트 프레임의 설치를 수정함으로써, 달성되고, 상기에서 인용되고 나타낸 플러그-인 설치 방법을 적용한다.
상기 지능형 서포트 박스는 도 4a 내지 도 6e에 도시한 것과 같이 n개의 하이브리드 스위치 및 전원 아웃렛을 수용하기 위해 확장될 수 있다. 도 4a, 도 4a 및 도 4c에 도시한 지능형 박스 6H, 2H+2S 및 3S는, 6개의 갱 박스로 모두 구성된다. 여기서 "갱(gang)"은 선행기술의 22mm와 24mm 사이의 범위 또는 1" 폭사이즈를 가지는 기계적 스위치에 대한 폭 사이즈와 유사한 하이브리드 스위치 H의 폭 사이즈이다. 그러나 스위치 사이즈의 임의의 변화에 대해서도 본 발명의 지능형 서포트 박스에 의해 수용될 수 있다.
이스라엘 및 중동국가의 플러그 및 소켓에 사용되는 SM, 독일 및 유럽에서 전반적으로 사용되는 SG 타입, 유럽의 플러그 및 소켓의 프랑스 버전인 SF 타입, 두개의 핀 플러그 SU를 위한 일본 및 US 전원 아웃렛, 세 개의 핀 플러그 SUG를 위한 US 및 일본의 전원 아웃렛, 또한 영국의 표준 플러그 SB를 위해 중국과 영국 및 홍콩 아웃렛에서 사용되는 호주 타입 플러그 SA를 위한 전원 아웃렛일 수 있는 상기 전원 아웃렛은, 듀얼 갱 사이즈에서 모두 수용될 수 있다.
예를 들어 하이브리드 스위치 H의 폭 사이즈는 23.5mm이고 전원 아웃렛의 폭은 약 46mm에서 47mm일 것이다. 모든 다른 전원 아웃렛은 도 4c, 5a, 5b 및 도 6a 내지 도 6d에 나타나 있다. 두 핀 US 및 일본 플러그를 위한 전원플러그는 단일의 갱 사이즈에서 수용된다.
또한 전원 아웃렛은 도 5a, 도 5b 및 도 6a내지 도 6c에 도시한 것과 같이 수직기둥(vertical column)으로 전원 아웃렛의 설치를 가능하도록 하는 수직 마운팅을 위해 구조화되어 있는 것을 주목하는 것이 중요하다. 여기서 중앙아시아 아웃렛 SMV, 프랑스의 SFV 아웃렛, 호주 SAV 아웃렛 및 미국의 SUGV 아웃렛은 수직적으로 마운트된 서포트 박스로의 부착을 위한 전원 아웃렛 케이스의 좌우측 표면에 컨벡스 15 및 스토퍼 5A를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이에 대응하여 컥벡스 15 및 스토퍼 5A는 수직적으로 마운트된 지능형 박스로 부착하기 위한 아웃렛 케이스의 상부 및 하부에 도입되어 있다.
상기의 설명 및 도 2a 내지 도 6d에 도시한 어셈블리로부터, 본 발명의 지능형 서포트 박스는 다용도, 주어진 국가 및 지역에서 표준 아웃렛으로 알려진 많은 다양한 아웃렛에 대한 간단하고 저비용의 설치를 제공하기 위해 구성되는 것은 명백하다. 상기 지능형 서포트 박스는, 또한 많은 다른 이점들을 제공하기 위해 종래 기술의 배선장치에 대한 크기와 모양에 맞도록 만들어진 플러그-인 기계적 스위치를 수용한다.
도 2b 및 도 2d에 나타낸 지능형 센서 10, 10-1, 각각은 옵토포트로 일컬어지는 광 트랜시버 포트, 또는 RFID 안테나를 포함할 수 있다. 상기 옵토포트 및 RFID 안테나는, 전원 아웃렛에 연결되는 전기기구를 식별하기 위한 코드 신호를 수신하고, 전기기구를 동작시키기 위한 코드화된 명령신호를 통신하기 위해 사용된다.
지능형 센서 10의 독특성은, 전기회로의 블록도와 관련하여 이하에서 추가적으로 설명하도록 한다. 그러나 RFID 안테나, 플라스틱 광섬유의 종단점이거나 광 트랜시버인 센싱 팁(sensing tip)은, 도 3a에 도시한 바와 같이, 아웃렛의 전면부에 급전하기 위해 전원 아웃렛 구조의 후면 중앙의 센서 리셉터클 10R로 도입되는 것은 분명하다. 도 8c의 센서 10B는, 도 2b의 옵토포트 OP의 개구부(opening) 또는 도 7a 및 도 7b의 RFID 태그 20B, 20U, 20A 또는 20EU를 위해 개구부를 가지지 않는 평면 리세스(recess)로 나타나 있다.
또한 부착된 RFID 안테나 및 태그 또는 상기 옵토포트를 갖춘 상기 나타낸 플러그 및 아웃렛은 동일한 RFID 태그 및 옵토포트 포지션(position)을 이용하여 3개의 핀 플러그 및 아웃렛과 두개의 핀 플러그 및 아웃렛을 도입하기 위해 구조화되는 것에 주목하는 것이 중요한다. 이는 반대로 플러그 될 수 있는 19mm 피치(pitch)를 갖춘 두 개의 핀 플러그를 가지는 US, EU 및 중동국가(Mid-eastern countries)에서 사용되는 각각의 플러그 및 아웃렛을 위해 특히 중요하고, 항상 직접 광 링크 및 RFID 통신을 위해 아주 근접한 두개의 핀 플러그의 중앙에 RFID 안테나 또는 옵토포트 둘 다의 도입이 필요하다.
상기 옵토포트 OP는 도 7c의 SB-OP, SUG-OP, SA-OP, SG-OP 및 SM-OP, 및 도 7d에 도시된 US 플러그 및 소켓과 같이 각각 도시한 아웃렛 전면중앙에 도 7c 및 도 7d에 도시되어 있다.
이는, RFID 태그와 RFID 안테나가 정확학 위치와 인접한 RFID 안테나에 의해 RFID 태그를 판독하지 않도록 아주 근접한 위치에서 통신되는 것을 보장하기 위해 매우 중요하다. 이러한 예로써, 옵토포트로 나타낸 도 6a의 인접한 아웃렛 SU는, RFID 센서를 사용하도록 구성될 수 있다.
그러나 분명한 것은, 도 7a의 RFID 태그 20U는, 2핀 US 플러그 및 도 6a의 아웃렛 SU로 도입될 수 있다. 그러나 이러한 도입은 인접한 RFID 태그의 판독을 가능하지 않도록 하여야 한다. 이는 이하에서 더 설명되는 것과 같이 작은 사이즈의 안테나와 RFID 코일 및 125KHz와 같이 더 작은 주파수의 RFID의 사용을 필요로 한다.
도 8a는 지능형 서포트 박스 2S의 후면커버의 내부표면을 도시하고 있다. 상부 예를 들어 도 2D에 도시한 아웃렛 SG의 두개의 핀 1L과 연결되기 위한 리셉터클은 2L-1 및 2L-2로 도시되어 있다. 이는 Hn으로 나타낸 네 개의 하이브리드 스위치 H와 연결하기 위해 사용되는 네 개의 핀 L1을 나타내고 있는 도 2c의 예와 대조적이다. 이러한 구조의 변화는 도 8a의 지능형 박스 2S로부터 두개의 상부 리셉터클이 제거되어 있음이 명백하다.
또한, 도 8a에 도시한 네 개의 하부 리셉터클은, 두개의 뉴트럴 전원 라인 리셉터 2N-1 및 2N-2와 그라운드 바 1G-X를 통해 듀얼 그라운드 라인 핀 1G-1 및 1G-2와 링크되는 두개의 그라운드 라인 리셉터클 2G-1 및 2G-2로 나누어져 있다.
상기 네 개의 하부 리셉터클 2L-1, 2L-2, 2N-1 및 2N-2는 상기에서 나타낸 SM, SMV, SG, SGV, SF, SFV, SUG, SUGV, SA, SAV, SB 또는 SBV가 될 수 있는 모든 종류의 아웃렛에 대한 핀 1L 및 1N과 정확하게 부합하고, 이러한 모든 종류의 아웃렛은 도 8a의 지능형 박스 S2로 도입될 수 있다.
그라운드 핀 1G-1 및 1G-2는 도 3a에 도시한 각 리셉터클 2G와 유사하게 설치되고, 아웃렛의 삽입에 의한 도입(introduction)은 아웃렛의 3개의 핀 즉, 라이브라인 L, 뉴트럴 라인 N 및 그라운드 라인 G를 단단하게 연결한다. 지능형 박스로 상기 아웃렛 몸체의 삽입은 컨벡스 15가 인덴테이션 15A로 락킹되는 것을 통해 상기 지능형 박스에 상기 아웃렛 몸체가 락(lock)될 것이고, 도 2a에 도시한 인덴테이션 5에 대한 스토퍼 5A를 통해 상기 아웃렛이 제자리에 단단하게 홀드(hold)된다.
도 2b 및 도 2d에 도시한 지능형 센서 10, 10-1 및 10-2는 상기에서 언급한 리딩(reading), RFID 통신(communicating RFID) 또는 옵토코드(optocode) 신호 등을 위해 사전 정의된 센서들이다. 따라서, 각 세선들은 사전에 어셈블되고, 도 7c에 나타낸 OP 개구부를 갖춘 아웃렛 또는 도 7a에 도시한 RFID 태그를 수용하기 위한 아웃렛에 도입하기 위한 주어진 타입의 센서를 갖춘 지능형 박스에 제공된다.
도 8a의 지능형 서포트 박스 2S는, RFID 또는 옵토포트가 될 수 있는 교체가능한/선택가능한 센서를 갖추어 제공되고 게다가, 상기 센서 10은 전기기구를 제어하는 것을 제공하기 위해 수동적으로 전기기구 타입의 식별을 세팅하고, 주어진 전원 아웃렛에 연결되는 식별된 전기기구에 의한 소비전력을 보고하기 위한 세팅 셀렉터 40RS 또는 40RS-L로 대체될 수 있다.
또한 도 8a에 도시한 개구부 9-1 및 9-2는, 삽입된 지능형 RFID 센서 41, 옵토포트 42 또는 도 8b 내지 도 8d에 도시한 회전식 세팅 셀렉터 40RS 또는 40RS-L를 락킹하기 위한 베이오넷(bayonet)모양의 구멍이다.
도 8b에 도시한 베이오넷 모양의 구조체는, 접점 51, 52 및 53의 세 개의 열을 가지는 PCB 60을 포함한다. 또한 이하에서 논의되고 설명되는 CPU를 포함하는 지능형 박스의 메인 PCB의 표면을 터치하는 접점 55는 도 8c에 도시되어 있다. 또한 메인 PCB 12는 상기 베이오넷이 화살표 63방향으로 정지 포지션 62로 끝까지 회전할 때, PCB 접점 41, 42 또는 43과 정렬되고 터치되는 도 8c의 접점 55를 포함하는 3개의 베이오넷 열 중 단지 하나의 열로 갖춘 접점 51, 52 및 53의 열과 상호 보완적인 접점 41, 42 및 43의 세 개의 열을 포함한다.
지능형 센서 40은 RFID 센싱 안테나 41, 광 트랜시버/센서 42, 또는 회전식 세팅 셀렉터 43을 포함하는 것과 같이 미리 어셈블된 센서로 제공되고, 제공된 접점 55의 각각의 열은 해당 열로 어셈블되고, 도 8d의 RFID 센서 41은 베이오넷 구조체의 PCB 60의 접점 51과 결합될 것이다. 또한 도 8c에 도시한 중앙 캐비티(cavity) 10A 내부의 센서 10B는 라인 10C를 통해 접점 51과 연결되는 RFID 안테나일 것이다.
상기와 같은 유사한 설정(set-up)이 옵토포트 센서 42를 위해 제공되고, 상기 접점 55는 상기에서 언급한 RFID 안테나를 대체하는 옵토포트 트랜시버 10B로부터 전기신호를 통신하기 위해 제공되는 메인 PCB 12의 접점 열 42와 결합되기 위한 열 52로 도입된다.
이에 따라 마운트된 지능형 서포트 박스로, 셀프-락킹 컨벡스 또는 플러그 및 소켓 또는 핀 및 간단한 플러그 인 부착을 위한 센서 리셉터클을 사용하는 것과 같이, 베이오넷 회전식 기반 또는 다른 부착 구조물(미도시) 또는 부착 수단을 갖춘 선택가능한/교체가능한 지능형 센서를 도입하는 것이 가능함이 분명하다.
도 8e에 도시한 회전식 세팅 셀렉터 40RS 또는 40RS-L은 전원 아웃렛에 연결되는 전기기구에 대한 식별정보(identification)를 설정하고, 소비전력 및 전력을 소비하는 전기기구의 타입을 보고하기 위한 수동 세팅 셀렉터이다.
베이오넷 구조체의 PCB 60에 대한 RS 접점 53은, 베이너넷 구조체의 바 71이 완전히 락 포지션 62로 회전될 때, 전원 아웃렛 S에 연결된 전기기구를 식별하기 위한 CPU에 회전식 셀렉터의 출력을 연결하기 위한 메인 PCB 12의 접점 43과 결합하도록 위치된다. 상기 셀렉터 40RS 또는 40RS-L은 도 7a의 지능형 박스로 상기 아웃렛 S를 설치하기 전에 회전식 노브(knob) 48 또는 도 2b 또는 도 4c에 도시한 개구부 OP와 같이, 전원 아웃렛 전면의 개구부를 통해 주어진 타입의 전기기구로 설정되기 위해 사용될 수 있는 회전식 노브 47에 의해 설정될 수 있다.
이는 도 8e에 도시한 더 긴 회전식 세팅 셀렉터 40RS-L에 의해 제공될 수 있다. 상기 세팅 셀렉터 40RS-L은 전원 아웃렛의 전면 개구부를 통해 사용자 셀프-세팅을 위한 수동 세팅 옵션을 가능케 한다. 도 8e는 도 8e의 지능형 서포트 박스 2S의 내부 후면 커버를 통해 베이오넷 소켓 9-1 및 9-2로 베이오넷 센서 40과 회전식 세팅 셀렉터 40RS 또는 40RS-L의 설치를 나타내고 있다.
부하 또는 전기기구와 관련된 상세내역(particulars)의 세팅은, 회전식 셀렉터 40RS와 같은 세팅 셀렉터의 사용을 포함하는 상기에서 언급한 참조된 많은 US 특허에서 인용되고 있다. 상기 선행기술의 디바이스에 대해 인용된 내력 세팅과 본 발명의 지능형 서포트 박스를 위한 상세내역 설정은, 추가적으로 박스로 설치된 각 전원 아웃렛, 하이브리드 스위치 또는 릴레이의 로딩(loading)내역 및 각 연결된 전기기구의 상세내역을 제공한다. 상기 상세내역은 도 12에 나타낸 전기회로에 대한 블록도의 CPU 50의 메모리 50M 로드된다.
또한 로딩 어드레스(loading address), 위치(location) 및 부하의 상세내역은 상기 참조된 US 특허에서 공개되었고, 연결된 전기기구(들)의 상세내역, 어드레스 및 타입을 도입하기 위해 프로그램된 IR 원격 제어 유닛과 같은 RFID 또는 광 로더를 통해 로딩하는 것을 포함한다.
또 다른 잘 알려진 상세내역의 로딩은 PC, 아이패드(iPad) 및 이와 유사한 디바이스를 통해 처리될 수 있다. 그러나 원격 제어 유닛 160과 같은 로딩 디바이스에 의해 전력으로 로딩하는 것은, 도 9a에 도시한 바와 같이 박스가 라이브 AC 라인과 연결되는 동안 엑세스(accesses) 9로 직접적으로 베이dh넷 어뎁터 149를 로딩하는 것을 연결하기 위한 적절한 절연체(insulation)를 제공하여야 한다.
상기 로드되는 상세내역은 터미널의 상세내역을 식별하는 지능형 박스의 타입을 포함할 수 있다. 상기 박스는 제조시에 세팅되는 것으로 특정 상세내역을 자동으로 사전 로딩하는 것을 포함할 수 있다. 이와 상관없이, 도 9b 및 도 9c는 다양한 지능형 박스 모델의 리셉터클을 위해 구성될 수 있는 다수의 변형을 도시한다.
도 9b 및 도 9c에 나타낸 차이는 상세내역의 전체 셋업(set-up)을 공개하지 않고 있다. 또한 나타낸 리셉터클은 구성되고, 추정(presume) 아웃렛 및 하이브리드 스위치는 디자인된 박스의 전체 범위에 설치될 것이다. 그러나 실제로 복수의 AC 아웃렛 및/또는 하이브리드 스위치, 기계적 스위치 및/또는 릴레이들은 박스 용량에 도입되지 않을 것이므로, 실제로 미래의 확장을 위해 더 큰 박스가 설치될 것이다.
하이브리드 스위치 및/또는 AC 아웃렛의 짧은 설치를 위해 현장에 실제 설치된 지능형 박스의 CPU 메모리를 업데이트 할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해서, 베이오넷 커넥터 149를 갖춘 로더 160의 사용은 매우 유용하다. 마찬가지로 US 특허 8,442,792, 8,594,965 및 8,639,465에서 공개된 RFID 또는 옵토포트 로더를 사용하는 것이다.
거주지, 사무실, 사업장 또는 다양한 빌딩 구조물에서의 부하 또는 다양한 전기기구들을 식별하는 것은, 세 개의 카테고리(categories) 또는 그룹으로 나누어질 수 있다. 첫 번째 그룹은 영구적으로 배선된 조명, 워터 보일러, 천정 팬(ceiling fans), 커튼과 블라인드 및 HAVC의 몇몇 타입 또는 에어컨과 같이 고정적으로 배선된 전기기구 또는 부하들이다.
부하 또는 전기기구의 두 번째 그룹은, 냉장고, 커피 메이커, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 에어컨, 텔레비전 및 A/V 장비와 같은 하루 24시간/ 일주일에 7일 또는 일 년 내내 주어진 전원 아웃렛에 플러그 되는 즉, "영구적으로 플러그되는(perpetuity plugged)" 전기기구이다.
세 번째 그룹은 조리기구(food processors), 주스기(juicer), 또는 밥솥(cooker), 증기다리미(steam irons) 또는 다른 수공구(hand tools), 에어 드라이어(air dryer) 또는 전기면도기(shavers)와 같은 개인 케어 전기기구, 충전기 및/또는 PC와 같이 랜덤 플러그 부하 또는 전기기구들이다.
세 번째 카테고리 또는 그룹의 몇몇 전기기구들은, 예를 들어 PC 프린터, 또는 "가습기(humidifier)"와 같이 주어진 전원 아웃렛에 "영구적으로(permanently)" 또는 매우 오랜 기간 동안 플러그 될 수 있는 것은 명백하다.
본 발명의 지능형 서포트 박스에 의한 세팅 또는 센싱은, 도 9a의 로딩 커넥터 149와 핸드 로더 160을 통해 냉장고 또는 세탁기의 상세내역을 로딩함으로써, 두 번째 그룹의 오랜 기간 또는 영구적으로 "플러그(plugged)"되는 전기기구를 위한 "고정된(fixed)" 솔루션을 도입하기 위한 능력과 같이 종래의 기술에서 사용할 수 없었던 다양한 솔루션을 제공한다.
또 다른 로딩하기 위한 솔루션은 상기에서 인용된 선행기술의 US 특허에서 공개된 광 로더 또는 RFID 로더, 또는 박스를 설치하는 동안 전기 설치기에 의해 직접적으로 로딩하는 것 또는 도 3b 내지 도 3e에 나타낸 지능형 박스의 후면커버에 제공되는 세팅 셀렉터를 통해 각각의 상세내역을 세팅함으로써, 로딩할 수 있다.
랜덤하게 플러그 되는 전기기구들을 인식하는 것은, 광학적으로 도입된 전원 플러그의 식별기(identifier)의 사용에 의해 최적으로 제공된다. 광학적으로 통신되는 신호는 노이즈에 강하다. 상기 신호는 신뢰성 있고 저 비용으로 제공될 수 있다. 또 다른 현실적인 저비용 식별기는 상기에서 인용되고 도 7a 내지 도 7d에 도시한 RFID 태그이다. 상기 세 번째 그룹은 거주자에 의해 쉽게 접근 가능할 수 있는 AC 아웃렛의 전면을 통해 엑세스되는 회전식 셀렉터 RS40-L을 사용한다.
도 10b 및 도 10c는 본 발명의 다양한 지능형 서포트 박스를 위해 제공되는 스냅-인 또는 셀프-락킹 와이어 터미널의 다양성을 나타내고 있다. 각각의 터미널은 인접한 상자이거나 또는 멀리 떨어져 있는 다른 박스로의 인-아웃 또는 캐스케이딩 연결을 제공한다. 그러나 캐스케이드된 상자들은 일반적으로 동일한 존(zone) 또는 룸에 설치된다. 이는, 개별적인 룸이나 존에 주어진 부하를 위한 개별적인 전원 라인을 의무화하는 전기 배선 코드 및 규칙 때문이다.
도 10c의 박스 4H는 무엇보다도 네 개의 조명과 같이 네 개의 부하에 전원을 공급하기 위해 단지 단일 뉴트럴 N 및 단일 라이브 L 전선이 필요하다. 도 14d에 도시한 것과 같이 각각의 하이브리드 스위치 또는 기계적 온-오프 스위치 또는 SPST 릴레이(미도시)는 단일 부하 LD 터미널에 연결되고, 각각의 부하 전력소비는 개별적으로 보고된다. 또한 하나의 하이브리드 스위치 및 LD-1 내지 LD-4로 각각 나타낸 상기 하이브리드 스위치의 두개의 스냅인-터미널을 통해 두개의 부하 또는 그 이상의 부하에 전원을 공급하는 것이 가능하다. 그라운드 터미널은 전원 아웃렛을 위한 필수이다.
또한 도 10a 내지 도 10c는 AC 아웃렛이 사용될 때 부하 터미널이 필요하지 않고 사용되지 않는 것을 명확하게 나타내고 있다. 그러나 그라운드 터미널은 이러한 목적과 적어도 하나의 배선 터미널이 할당 가능한 터미널이 될 수 있는 다른 배선장치의 고려사항을 위해 AC 아웃렛에 반드시 요구된다. AC 아웃렛의 예에서, 부하 포지션을 점유한 터미널은 그라운드 연결을 위해 할당가능한 터미널이 된다. 그러나 상기 부하 포지션을 점유한 터미널은 지역코드 의무화 등과 같은 환경일 때, 별도의 라이브 AC 또는 뉴트럴 AC와 같은 다른 와이어링 연결로 할당될 수 있다.
많은 다른 구성들은 리셉터클, 핀, 셀프-로크(self-lock) 또는 스냅-인 터미널 및 도 11a 내지 도 11c에 도시한 저 옴 메탈 합금으로 만들어진 구조화된 전류센서들을 제거 또는 추가함으로써, 제조될 수 있는 박스 구조물의 간단성을 나타내고 있다.
도 11c는 리베이트(rivets) 80R을 이용하여 셀프-로크 또는 스냅-인 배선 단자 80LD에 고정되는 리셉터클 2LD의 조합을 나타내고 있다. 마찬가지로 고정하는 것(riveting)은 구조화된 전류 센서 R1 내지 R6에도 적용된다. 상기 전류센서 R1 내지 R6은 리셉터클 2L-1 내지 2L-6을 위한 라이브 전원을 제공하기 위한 단단한 황동(brass) 또는 구리(copper) 바 83에 고정된다.
도시되어 있지 않은 뉴트럴 황동 또는 구리 바는 도 6d 및 도 6e에 도시한 리셉터클 2N-1 내지 2N-n을 통해 뉴트럴 라인을 갖춘 전원 아웃렛을 공급한다. 상기 뉴트럴 리셉터클 2N은 구조화된 저 옴 전류센서 없이 라이브 라인 바 83과 같이 동일한 방법으로 리베이트 80R을 통해 뉴트럴 바(미도시)에 부착된다.
위의 설명에서 많은 모델들은 모든 저 비용으로 본 발명의 지능형 서포트 박스의 기계적 구성을 위해 필요한 케이싱, 커버, 터미널, 리셉터클 및 핀의 대량생산을 위해 제공될 수 있는 인서트(inserts)로 알려진 몰드(금형) 및 간단한 몰드의 조정에 큰 변화를 필요로 하지 않는 것은 분명하다.
더욱이, 전원 아웃렛, 하이브리드 스위치, SPDT 릴레이 및 스위치들의 상호연결 링크는, 다른 스위치 및 선행기술의 아웃렛을 위해 월박스 내부에 설치되는 와이어의 묶음을 위해 우수한 상호연결을 제공하는 저전류 리셉터클에 의해 고정되거나 지원되는 도 10a에 나타낸 그라운드 바를 포함하는 도 11a 내지 도 11c에 도시한 단단한 구리 또는 황동 바이다.
도 12는 전기회로, CPU 50, 메모리 50A 및 광 트랜시버 56을 포함하는 통신회로, 리드(read) 및 리드 라이트(write) 트랜시버 RFID 안테나 55, 도 8C에 나타낸 PCB 12의 패턴 또는 도시한 라인일 수 있는 RF 안테나 54를 포함하는 RF 트랜시버 53의 블록도이다.
전류센싱 회로는 증폭기 51 및 저 옴 레지스터 RS-1 내지 RS-n을 포함하며, 부하 59에 의해 드레인되는 전류에 의해 현상된(developed) 각 레지스터 RS 구조체를 통해 마이크로 또는 밀리 볼트 레벨의 신호를 각각 제공한다.
또한 광 트랜시버 56은 상기 참조한 US특허, 공개 및 출원에서 공개된 플라스틱 광섬유 또는 POF로 알려진 광가이드로 광신호를 전달한다. 상기 광 신호는 전류 드레인, 전력소비 및 부하 또는 전기기구의 상세내역과 관련된 데이터를 전파하기 위한 AC 아웃렛의 광 엑세스 또는 광 포트를 통해 엑세스된다.
양방향 통신의 다른 방식의 신호는, 선택한 기기를 조작하기 위한 시스템 제어기의 질의 및 명령을 포함한다. 광 트랜시버는 940nm과 같은 IR파장에서 동작하고, 라인 오브 사이트에서 상기 참조한 US 특허에서 공개한 것과 같이 포켓용(handheld) IR 원격 제어기로 IR 신호를 전파하고, 상기 IR 원격 제어기로부터 IR 신호를 수신한다.
도 12의 블록도는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 부하 59에 의해 소비되는 전력의 계산을 포함하여, 전류 드레인 신호를 센싱, 측정, 처리하기 위한 CPU 또는 아날로그/디지털 프로세서 50 및 전류신호 증폭기 51을 포함하는 전력소비 보고회로 및 통신회로를 나타내고 있다. 상기 부하는 저항 RL, 인덕턴스 LL 및/또는 커패시턴스 CL 부하 및 이들의 조합으로 나타내고 있다. 또한 상기 통신회로는 양방향 버퍼 52를 포함한다.
공장, 창고, 학교, 공공장소, 가게, 거주지, 사업장 및 다른 장소를 포함하는 빌딩에서의 전기배선 장치는, 연결 및/또는 저 전압 신호의 혼합 및/또는 전원과 전기배선 장치 및/또는 전기배선을 금지하는 엄격한 전기와 빌딩 코드 및 규칙의 대상이 된다. 이는 RF 또는 광신호 중 하나 또는 둘 다를 전달하는 통신회로를 제한한다.
또한 라인 오브 사이트에서의 IR, 가시광이나 POF로 알려진 플라스틱 광섬유를 포함하는 광케이블을 통한 IR이 될 수 있는 광신호는 본 발명의 지능형 서포트 박스의 회로에 의해 시행될 수 있다.
도 12의 회로는 도 12에 C3 및 C4로 도시한 고전압 AC그래이드 커패시터 또는 US 특허 8,441,824에서 공개된 전력공급회로를 통해 AC 전원을 공급함으로써 제공되는 낮은 볼트(volt) 및 저 전류 전원 소스에 의해 전력이 공급된다.
도 12에 도시한 VCC 전원소스는 DC 레귤레이터(regulator)의 입력 또는 터미널을 위한 보호저항 R2, 커패시터 C3 및 다이오드 D2를 통해 공급된다.
상기 도시된 레귤레이터 58은 매우 낮은 비용으로 많은 IC 제조사들에 의해 사용할 수 있는 매우 잘 알려진 아날로그 전압 레귤려이터 IC이다. 또한 상기 도시된 레귤레이터 입력 회로는 상기 레귤레이터로 낮은 리플 DC 입력을 제공하기 위한 필터 커패시터 C1 및 일반적인 전기 시스템에 영향을 주는 서지전압으로부터 레귤레이터를 보호하기 위한 제너 다이오드 ZD1를 포함한다. 상기 레귤레이터의 출력은 지능형 서포트 박스 회로의 효율적인 전력충전을 유지하기 위한 스토리지 커패시터 C2를 포함한다.
전력을 공급하기 위한 릴레이 코일 CO는, 18V 또는 24V와 같은 높은 전압과20mA 내지 30mA와 같이 제한된 전류를 사용하는 것이 유리하다. 또한 전력을 공급하기 위한 래칭 릴레이 코일 CO는, 예컨데 32V의 짧은 V2 펄스 및 32밀리초 이하의 약 80mA의 전류를 사용하는 것이 바람직하다. 조정되지 않은 DC 파워 V2를 각각 공급하기 위한 도 12에 도시한 회로는, 보호 레지스터 R4, 275V AC 정격(rated) 커패시터 C4, 정류기(rectifier) 다이오드 D4, 스토리지 커패시터 C5 및 도 12에 도시한 제어 회로의 드라이버 DL을 통해 릴레이 코일로 직접적으로 또는 래칭 릴레이 코일로 V2를 출력하기 위한 보호 제너 다이오드 ZD5를 포함한다.
또한 상기 도시한 라이브 AC 라인은, VCC 및 V2 코일 전력라인의 네거티브(negative) 라인인 그라운드에 연결된다. 상기 도시한 VCC는, 예를 들어 포지티브(positive) 3.3V이지만, 5V 또는 1.8V 또는 도 12에 도시한 통신 IC를 포함한 일반적으로 CPU 및 다른 IC에 적용되는 어떠한 전압이 될 수 있다.
라이브 AC가 DC 서플라이의 네거티브 극에 연결되어 있는 것처럼, 전압 레귤레이터 58의 입력 터미널로 전력공급을 연결하고, 또한 전원 주파수 50Hz 또는 60Hz 각각 고려하여 230/240VAC(유럽, 영국)을 위한 0.1 내지 0.47 마이크로 패럿(farad)으로부터 최고 100/120VA(일본/미국)을 위한 0.22~0.82 마이크로 패럿까지의 범위인 전력라인의 전압에 의존하여 직렬 커패시터 C3 및 C4, AC 그래이드 커패시터를 통해 뉴트럴 AC 라인으로부터 정류 다이오드 D2로 전력을 공급한다.
275VAC 정격 커페시터 C3 및 C4는 이미 잘 알려져 있고, 전기전력 회로에서 사용을 위한 UL, VDE, JIS 및 BS와 같이 매우 잘 알려진 표준 승인 기관에 의해 승인되었다. 상기 커패시터 C3와 뉴트럴 AC 라인 사이의 레지스터 R2 및 R4는 서지로부터 보호하기 위한 보호 레지스터 및/또는 쇼트(단락) 회로 또는 많은 전력누수의 원격 이벤트로 발생될 수 있는 화재로부터 보호하기 위한 셀프-디스트럭티브(self-destructive) 레지스터일 수 있다.
신호 증폭기 51은, 전류 드래인 신호를 증폭하기 위해 직렬로 연결되는 종래의 선형 증폭기 또는 듀얼 증폭기 IC이다. 연산 앰프 또는 오피(op)로 잘 알려진 두 개의 증폭기를 결합한 상기 증폭기 51은, 예를 들어, 상기 각각의 엠프가 최고 100배까지 설정되면, 두 개의 앰프를 직렬로 연결하였으므로 최고 10.000의 증폭률을 제공할 수 있다.
이하에서 CPU로 언급되는CPU(Central Processing Unit) 또는 아날로그/디지털 프로세서 50은, 아날로그를 디지털로 및 디지털을 아날로그로 변환하는 컨버터 포트, 디지털 포트 및 아날로그 포트를 포함한다. 상기 CPU 50은 메모리 50A를 포함하는 저 전력 소비 프로세서를 갖춘 8비트 또는 16비트와 같이 일반적으로 사용가능한 저 비용 CPU이다. 상기 CPU는 3mA 이하의 동작전류 및 몇 마이크로 암페어의 슬리핑 전류와 1.8V 또는 3.3V에서 동작한다. CPU는 수신된 신호가 센서의 특정 범위의 중앙 또는 대부분의 선형범위에 비례하도록 프로그램된 것으로, 최적의 증폭을 획득하기 위해 I/O A 포트를 통해 증폭기 51의 증폭률(amplification factor)을 조정하기 위해 프로그램된다.
도 12에 도시한 바와 같이 부하 59는, 순수저항 또는 저항부하가 아니며, 이는 모터 및/또는 커패시터 및/또는 PC를 포함하는 전기기구와 함께 일반적으로 사용되는 스위칭 파워서플라이일 수 있다. 무저항 부하는 전압 곡선과 전류 곡선 사이의 위상 변화 및/또는 고 전력 디지털 스위칭 전력부하에 의한 곡선을 왜곡시킨다.
도 13은 알려지지 않은 부하 RL, LL, 및 CL에 의해 야기된 랜검 각에 의해 위상변화된 전압곡선 80~86 및 전류곡선 90~96에 대한 두개의 사인곡선을 나타낸다.
상기 전압곡선 90~96은 미국의 120V/60Hz 또는 유럽 파워라인의 230V/50Hz인 파워라인 전압을 나타내는 최적의 레퍼런스 신호 레벨을 제공하기 위해 0.5 ~ 1.0M옴(ohm)의 범위의 값을 가지는 큰 저항 디바이더 R1 및 몇 K옴(ohm)의 값을 가지는 큰 저항 디바이더 R3를 통해 뉴트럴 AC 터미널로부터 CPU의 I/OV에 제공된 레퍼런스 전압의 곡선이다. 상기 전류곡선 90~96은 증폭된 전류신호이고, 전류 드레인 값의 정확한 레퍼런스이다.
레퍼런스 전압 곡선의 0의 교차점 80은 전력 소비 판독의 처리를 위한 시작 포지션 또는 포인트이다. 또한 전류 위상 이동은 전류곡선의 0의 교차점의 편차로부터 명백하다.
상기 도시한 0의 교차점 80은 네거티브로부터 포지티브로 교차하며, 동시간에서 상기 시작 포지션 90의 전류곡선은 네거티브 곡선의 최고점에 근접하거나, 90도 이상의 위상이동을 보이고 있다.
도 13에서 도시한 절차는, 다섯 개의 레퍼런스 사이클 81~85 및 위상 이동된 다섯 개의 전류 사이클 91~95를 측정하는 것이다. 또한 제 시간에 측정한 포지션 또는 포인트는, 시간의 전압 포인트를 위한 81-1, 82-1, 83-2, 84-3 및 85-4와 92-4, 93-5 및 95-8로 나타낸 전류곡선 위의 정확한 포인트와 함께 랜덤하게 퍼져있는 10개의 포인트로 도 13에 도시되어 있다. 시간에 대한 프로세싱 포지션 또는 포인트의 끝은 96 및 96으로 도시되어 있다. 또한 도 13에 도시한 시간 인터벌(interval)은 50Hz 일 때는 20mSec 이고 60Hz일 때는 16.6mSec이다. 수직라인은 하나의 사이클(cycle)을 시간에 대해 10개의 포인트로 나누므로, 시간에 대한 각 포인트 사이의 인터벌은 10으로 나누어진 하나의 사이클에 대한 시간기간(time duration)이다.
하나의 사이클(Hz) 동안 상기 시간 인터벌 또는 복수의 측정 포인트들은 측정 정확도와 직접적인 관련이 있고, 하나의 측정 라운드에서 측정되는 AC 사이클의 수에 동일하게 적용된다. 높은 정확도에서 이루어져야 할 결정은 하나의 측정 라운드에서 더 많은 AC사이클(Hz)의 측정과 시간 인터벌의 감소 또는 측정 포인트 수에 있어서의 증가 둘 다에 대해 요구한다.
상기 전력소비는, 동시에 시간에 대한 각 지점에서 측정되는 값들을 기반으로 생성된 계산된 사인(sinusoidal) VxA 그래프의 산물이고, 시간 기준 전압을 기반으로 각 사이클마다 요약된다. 도 13에 나타낸 5개의 사이클 81내지 85은, 예를 들어 매 2초마다 반복적으로 측정되는 하나의 라운드에 대한 일 예이다. 계산 라운드(calculation)가 2초마다 수행되도록 프로그램되어 있는 경우, 총 다섯개의 측정된 사이클은 50Hz일 때는 20의 팩터(factor)로 곱해질 것이고, 60Hz일 때는 24팩터로 곱해질 것이다((50: 5/sec. x 2sec.) 또는 (60: 5/sec. x 2sec)). 이는 2초마다 소비되는 전력을 나타낸다.
상술한 것에 의해, 본 발명의 전류센서에 의한 전력소비계산은 단순화될 수 있고, 다양한 IC 제조사들로부터 구입 가능한 저비용 중앙 처리 유닛(CPU) 또는 아날로그/디지털 프로세서 둘 다에 의해 수행될 수 있음은 명백하다. 또한 본 발명의 전류센서는 작은 사이즈로 제작될 수 있고, 전력소비보고를 위해 정확하고, 실용적으로, 저비용의 솔루션을 제공할 수 있는 것은 명백하다.
계산된 전력 소비값은 프로그램데로 제어기에 보고하기 위한 CPU 50에 포함되는 메모리 50A에 저장되고 업데이트된다. 또한 계산된 전력 소비값은 부하 또는 전기기구와 부하 및/또는 AC 아웃렛의 위치를 포함하는 사전에 정의된 프로토콜로 변환된다. 메모리에 저장되고 업데이트된 데이터는 코드화된 프로토콜이다.
참조된 특허, 출원 및 공개, 특히 특허 8,170,722는 전력소비 프로토콜의 코딩하는 것과 프로토콜 보고의 신호구조를 공개하고 있다. 또한 명령구조는 전력소비를 보고하는 것을 위한 모든 필요한 데이터, 부하의 상세내역 및 위치를 포함하는 단지 5바이트로 구성되는 짧은 명령으로 디자인된다.
일반적으로 RF 송신기의 출력은 마이크로 와트(micro watt) 단위로 측정되고, 많은 전력을 소비하지 않는다. 그러나 보고 프로토콜의 길이를 최소화하는 것이 바람직하다. 또한 상기 도시한 트랜시버, RF 53, RFID 55 및 광 60 중 어떠한 것도 필요하지 않을 때, 상기 트랜시버, RF 53, RFID 55 및 광 50은 사용되지 않는다. RF 운영시스템은 광 트랜시버 56을 포함하지 않을 수 있고, 광 네트워크를 통한 시스템운영은 RF 트랜시버 53 및/또는 RFID 안테나를 포함하지 않을 수 있다. 또한 이와 상관없이 모든 회로를 포함하고, 병렬 또는 프로그램됨으로써, 무선, RFID 및 광 네트워크를 동작시킬 수 있다.
또한, POF의 광 네트워크는, 도 15에 나타낸 시스템의 광 네트워크 캐스케이드된 모든 통신, 서포트 박스 사이 및 서포트 박스와 전원 아웃렛 사이의 광 통신과 연합하여 광 신호를 연속적으로 전파하기 위한 복수의 광 트랜시버에 대한 도입을 의무화한다.
작은 표면에 사용가능한 양방향 버퍼 52는, 많은 반도체 제조사들로부터 IC 패키지에 마운트되는 종래에 잘 알려진 증폭기-버퍼이다. 상기 양방향 버퍼 52의 목적은, 신호 및 신호레벨 인터페이스와 트랜시버 53 및 56사이에서 CPU 50의 I/O T 및 I/O R 포트로 양방향 신호를 공급하는 것이다. I/O포트를 포함하여 많은 각각의 디바이스들이 있는 선택된 CPU와 아날로그/디지털 프로세서 50은 CPU와 트랜시버 사이의 변화된 신호에 상응하는 다양한 신호를 출력하고 수신하기 위해 프로그램될 수 있기 때문에 추가적인 버퍼를 필요로 하지 않는다. 이러한 각각의 디바이스를 위한 양방향 버퍼 52는 필요하지 않고 사용되지 않는다.
컨트롤러 전력 소비보고 직접 또는 광 케이블을 통해 RF 신호 또는 광 신호를 수신하여 현재의 데이터 수신 장치와 같은 네트워크 장치를 통해 데이터를 식별을 포함한다.
RF신호 또는 광케이블을 통한 광 신호를 수신하는 전류 데이터 수신기와 같이 제어기에 직접적으로 또는 네트워크 디바이스를 통해 전력소비를 보고하는 것은, 데이터를 식별하는 것을 포함해야 된다. 상기 데이터는 부하 59 또는 전기기구 또는 전기기구의 타입 또는 전기기구의 패밀리의 식별을 포함할 수 있다.
상기 데이터는, 아파트, 또는 가게, 또는 학교, 또는 공장이 될 수 있는 지역 내의 전기기구의 위치를 추가적으로 포함할 수 있다. 이는, 상기 데이터가 특정 AC 아웃렛의 식별, 또는 전류 수신기에 아웃렛이 연결되거나 또는 보고하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
도 14a 및 도 14b는 SPDT 하이브리드 스위치-릴레이의 조합을 나타낸다. 도 14a는 베이스 또는 몸체 130의 일 끝단에서 전기자(armature) 143에 부착된 SPDT 극 116을 기계적으로 당기는 릴레이 코일 152의 하이브리드 조합에 대한 단면도이다. 상기 몸체 130의 다른 끝단은 극 114의 탄력성 있는 구조를 압축하기 위한 기계적 플런저(plunger) 102에 의해 작동되는 SPDT 마이크로 스위치 극 114를 위한 베이스이다.
US 특허 출원 14/045,877에서 정의된 바와 같이, 두 개의 "접촉기(contactors)" 110 및 111은, 극 접점 115와 접점 112 및 113을 통해 극 단자 1L 및 1LD를 연결한다. 또한 일자 2313년 10월 4일, 2013년 12월 9일 및 2013년 12월 30일에 공개 되어진 상기 참조한 특허출원에서 공개한 바와 같이, 스위칭 온-오프 상태 또는 연결-비연결 상태는 수동 플런저 상태 또는 포지션으로부터 독립적으로 릴레이 코일에 전력를 적용함으로써, 릴레이 전기자 143을 통해 수동적으로 또는 원격으로 마이크로 스위치 플런저 102에 의해 역전될 수 있다.
도 14a는 일 끝단에서 플런저 및 다른 끝단에서 릴레이 코일 152과 결합된 하이브리드 스위치 릴레이의 긴 직선 구조를 나타낸다. 도 14b는 수직적인(perpendicular) 접촉기 110 및 111을 통해 접점 112, 113 및 115에 의해 연결되는 극 115와 함께 나란히 베이스 또는 몸체 131로 마운트되는 마이크로 스위치 극 114를 나타낸다.
짧고 작은 사이즈의 스위치 및 아웃렛을 사용하는 US 및 일본을 포함하여, 많은 세계의 국가에서 사용되는 것으로, 오늘날 수동 스위치 사이즈에 편리하게 맞도록 하는 사이즈를 가진 케이싱 140에 어셈블리를 위한 사이즈로 하이브리드 조합의 길이를 짧게 하고 있다.
도 14b에 나타낸 구조는, 두 개의 더 실용적인 장점을 도입하고 있다. 첫 번째 장점은 캐이싱 140의 중앙 쪽으로 플런저 102를 움직이는 것이고, 또 다른 장점은 기계적인 래칭 푸시 키 100의 도입니다. 상기 래칭 푸시 키는 상기에서 참조한 US 특허출원들에서 공개되어 있고, 종래의 기술과 구조를 기반으로 하고 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
종래의 기계적인 래칭 디바이스, 예를 들어, 도 14b(부분적으로 나타냄) 및 도 14e에 나타낸 매우 작은 래칭 디바이스의 큰 예로써 락(래치)하거나 또는 릴리즈(오픈)하는 하나의 캐비닛 도어 래칭 장치로 볼 수 있으며, 이는 공지되어 있다.
또한 매우 잘 알려진 또 다른 예는, 잉크마크 없이 셔츠의 주머니에 삽입할 수 있도록 하는 볼펜(ball point pen)의 푸시로드(posh rod)또는 버튼에 의해 라이팅 포지션으로 푸시되고, 릴리즈 포지션을 위해 리-푸쉬 또는 디프레스(depressed)되는 기계적 래칭이다.
하이브리드-릴레이 상태를 래치하는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 상기에서 설명한 것과 같이 상기에서 참조된 특허 출원에서 공개된 래칭 키 100을 사용하는 것이고, 다른 하나는 작은 래칭 구조물 150을 사용하여 릴레이 극 116을 래치하는 것이다. 래치된 극을 릴리즈하기 위한 동작의 경우, 기계적 스위치 키를 리-푸시하여, 릴레이 코일에 전력을 재공급함으로써, 상기 극이 릴리즈되도록 제공되어야 한다. 이는 이하에서 논의되지만 상기 릴레이 극 116이 래칭될 때, 상기 키 100는 더 이상 사용되지 않고, 대신에 비-래칭 푸시 키110A가 사용된다.
도 14c는 베이스 또는 몸체 113에 마운트되고, 112-1~112-3과 113-1 내지113-1(명백하게 보이지 않음)의 세 개의 접점 세트를 사용한 듀얼 리버싱 접촉기를 통해 연결되는 접점 115-1와 115-2 및 릴레이 극 116D를 갖춘 듀얼 마이크로 스위치 극 114-1 및 114-2를 나타내고 있고, 듀얼 사이즈 플런저 103은 릴레이의 극 116D를 통해 연결된 복수의 트레블러 T1 및 T2를 리버스(reverse)하기 위해 듀얼 마이크로 스위치 극과 수동적으로 결합되거나, 또는 하나의 트레블러로부터 다른 트래블러로 스위치-오버(switch-over)하기 위해 터미널 LD(부하 터미널)을 리버스하기 위한 릴레이의 극 116D를 리버스한다.
상기에서 언급한 US 특허출원에서 전체적으로 공개한 리버싱 및 비-리버싱 DPDT 릴레이 스위치 조합 및 운영은, 듀얼 극 마이크로 스위치를 동작시키기 위한 플런저, 로커(rocker) 스위치, 마이크로 스위치 플런저 또는 로커 수동 스위치 구조물을 통해 될 수 있는 SPDT 스위치를 위한 공개된 액츄에이션과 유사한 것을 통해 동작될 수 있다. 상기 마이크로 스위치 및 로커 스위치는 매우 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
릴레이 코일 151은 상기 코일에 전기자를 끌어당기기 위한 전력을 적용함으로써 동작되고, 도 15c에는 극 116D가 도시되어 있다. 또한 도 14a의 코일 152도 도 14c의 부하 터미널 LD와 함께 T1-T2 연결을 리버싱하기 위해 상기와 같은 동일한 방법으로 동작된다.
또한 상기에서 언급된 US 출원 역시 전력라인으로부터 AC 라이브 라인 L 및 AC 뉴트럴 라인 N을 연결하거나 연결해제하기 위해 욕실 및 이와 유사한 장소와 같이 습한 환경에서 사용하기 위한 비-리버싱 DPDT 하이브리드 스위치 및 릴레이를 공개하고 있다.
비록 도 2a 내지 도 12에 도시한 셀프-락킹 터미널 및 리셉터클이 DPDT 또는 리버싱 DPDT 하이브리드 스위치 또는 하이브리드 스위치 및 릴레이를 도입하기 위한 터미널로 특별하게 나타나 있지 않지만, 리셉터클 및/또는 셀프-락킹 와이어 터미널은 본 발명의 지능형 서포트 박스에 도입될 수 있고, 또한 각 하이브리드 스위치 또는 하이브리드 스위치-릴레이 및/또는 기계적 스위치 및/또는 센서 40을 갖추거나 갖추지 않은 아웃렛 및/또는 릴레이의 싱글 극, 듀얼 극 또는 멀티 극이 되는 어떠한 사이즈에 대해서도 수용될 수 있다.
또한 도 14c에 도시된 DPDT 리버싱 하이브리드 스위치-릴레이는, 플런저 103을 결합하기 위한 래칭 키 100을 갖추고, 본 발명의 지능형 서포트 박스로의 도입을 위해 나타낸 트래블러 터미널 T1와 T2, 부하 터미널 LD 및 인디케이터(indicator) 광 엑세스 160을 포함하는 인클로져 (enclosure) 141로 패키지(packaged)되거나 캡슐화(encapsulated)된다.
이는 네 방향 스위치로써 알려진 리버싱 기계적 스위치가 유사한 푸시 투 리버스 키(push to reverse key) 또는 로커 키 또는 다른 실제 알려진 키, 및 복수의 T1 및 T2 트레블러 연결을 수동적으로 리버싱하기 위한 본 발명의 지능형 서포트 박스로 도입될 수 있는 동일한 인클로져 141에 구조화될 수 있음은 명백하다.
또한 상기 비-리버싱 DPDT 하이브리드 스위치-릴레이는, SPST 하이브리드 스위치를 포함하여 다른 모든 배선 디바이스에 대해 상기에서 설명한 것과 같이 동일한 방법으로, 본 발명의 지능형 서포트 박스로 구조화되고 도입될 수 있다.
도 14d는 원격으로 동작시키기 위한 프로비전(provision)이 없는, 단순한 수동 온-오프 스위치로, 부하를 수동적으로 동작시키기 위한 하나의 스위치 타입으로써 지능형 서포트 박스로의 도입을 위해 구조화된 종래에 잘 알려진 마이크로 스위치를 나타낸다. 도 14d에 도시한 접점 112는 상기 극 114에 정지 움직임을 제공하기 위한 더미(dummy) 접점이다.
상기 키 100은 스위치를 래칭하기 위해 제공되지만, 마이크로 스위치는 푸시-푸시 액션(action)에 의해 온 및 오프로 스위치될 수 있다.
도 14e의 하이브리드 스위치는 상기에서 언급한 US 출원 14/143,133에서 공개되었다. 도 14e의 하이브리드 스위치는 릴레이 극 또는 접촉기를 사용하지 않는다. 도 14e는 접점의 쌍, 몸체를 통해 부하 핀 1LD에 부착된 고정된 접점 111에 의한 기본적인 SPST의 동작을 나타내고 있다. 이동 접점 112는, 핀 1L을 통해 AC 라이브로 연결하는 스위치 극 114의 접접이다.
극 114는 코일 151의 마그네틱 당김에 의해 작동되는 전기자 143에 의해 동작되는 것으로 나타나 있다. 10-30밀리 초와 같이 짧은 시간 동안 코일로 적용되는 전력은 접점 112와 112를 결합하고, 래칭 디바이스 150에 의해 상기 극을 래치하기에 충분하다.
상기 래칭 디바이스 150은 하이브리드 스위치 어셈블리의 베이스 또는 몸체 134로 상기 극을 래치한다.
짧은 전력 펄스를 상기 코일 151에 재적용하는 것은 전기자 143을 재차 끌어당길 것이고, 상기 극 114의 래칭 상태를 릴리즈할 것이며, 두 개의 접점 111 및 112의 결합을 연결해제할 것이다. 이를 통해 상기 하이브리드 스위치 상태를 리버싱 또는 스위칭 오프하거나, 상기 핀 1L을 통해 상기 부하 핀 1LD로의 전력공급을 중단한다.
또한 상기 하이브리드 스위치는 마그네틱 끌어당김에 의해 상기 전기자 143을 구동시키는 코일의 동작으로부터 독립적으로 상기 전기자 143을 래칭 또는 릴리즈 상태로 푸시하기 위해 사용되는 비-래칭 키 100A를 사용한다. 이는 전기 시스템에 다양한 장점을 도입한다.
하이브리드 스위치는 수 밀리초 이상으로 지속적인 릴레이 전력를 소비하지 않으며, 열을 생성하지 않는다. 이는 하이브리드 스위치를 생산하기 위한 저비용 솔루션을 제공하고, 선행기술의 전기박스로 어셈블하고 설치하는 데에 있어서 추가적인 어떠한 비용이 없고, 조명 및 다른 전기기계 및 전기기구를 위한 전기 시스템을 갖춘 공장, 병원, 거주지, 사업장, 공공 빌딩 및 다양한 빌딩에서 전기 자동화를 위한 간단한 설치를 제공한다.
도 15는 본 발명을 예시하고 사용하여 전기 배선 시스템은 2 개의 침실을 갖는 전체 거주지되는 간단한 방법을 나타낸다.
이는 약 100 내지 120 제곱미터(900~1200피트)의 정형적인 아파트의 크기이다. 상기와 같은 사이트의 아파트는 일반적으로 총 14~16개의 조명 스위치와 약 25~30개의 아웃렛을 사용한다.
도 15에 도시한 시스템은 설치된 지능형 서포트 박스 2H, 2S, 1H+1S, 3H 및 3S에 설치된 30개의 아웃렛 S 및 16개의 하이브리드 스위치 H로 구성된다. 또한 POF 99는 100미터(300피트)보다 작은 길이로 견적되고, 캐스케이딩 트위스트 페어는 50m 또는 150피트보다 작은 길이로 견적된다.
자동화 제어 및 캐스케이드된 트위스트 페어 라인에 연결되는 보고 디바이스는, 상기 거주지에서 AV 전기기구, 조명, 에어컨, 워터 보일러 및 원격으로 제어되는 전기 디바이스 및 전기기구를 동작시키기 위한 네 개의 명령 컨버터와 전력소비 리시버 93, 원격 동작을 위한 두개의 키패드 96, 하나의 터치패드 96A 및 단일 릴레이 스테이션/조정가능한 IR 리피터 97을 포함한다.
또한 도 15에 도시한 전기배선 연결은 전기 시스템을 위해 선행기술에 필요한 및/또는 적용된 연결의 일부이다. 특히, 상기 전기시스템은 거주지의 자동화 디바이스를 도입하기 위한 것이다. 또한 도 15에 나타낸 전기 와이어 L, N 및 G을 위한 복수의 연결 포인트는, 어떤 종류의 원격 동작 또는 원격 자동화를 사용하지 않는 시스템을 위한 오늘날 새로운 거주지에서 이루어지는 연결의 일부이고, 훨씬 적다.
상기의 설명으로부터, 본 발명의 지능형 서포트 박스는 전기배선 분야에서 획기적인 혁신인 것은 분명하다. 하이브리드 스위치와 아웃렛과 함께 상기 지능형 서포트 박스는 모두 자동화되어지고, 각각의 아웃렛 및 스위치를 통해 소비되는 전력에 관련된 완전한 상세내역을 보고하고 식별한다. 새로운 시스템은 에디슨 시대에 만들어진 오늘날의 전기시스템의 스마트 파워 그리드에 대한 새로운 지평을 제공한다.
상기에서 설명한 내용은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에만 연관되고, 내용의 목적을 위해 여기에서 선택된 발명의 예, 발명의 범위에서 벗어난 것은 포함하지 않으며, 모든 변화와 수정을 포함하도록 의도하는 것으로 이해되어야 한다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
43, 40RS, 40RS-L: 세팅 셀렉터 50: CPU
53: RF 트랜시버 55: RFID
56: 광 트랜시버 1L, 1N, 1D: 핀
1H+1S, 2H, 2S, 3H: 지능형 서포트 박스 10B: 옵토포트 트랜시버
50M: 메모리 H, H1, H2, H3: 하이브리드 스위치
S: 전원 아웃렛 OP: 옵토포트
53: RF 트랜시버 55: RFID
56: 광 트랜시버 1L, 1N, 1D: 핀
1H+1S, 2H, 2S, 3H: 지능형 서포트 박스 10B: 옵토포트 트랜시버
50M: 메모리 H, H1, H2, H3: 하이브리드 스위치
S: 전원 아웃렛 OP: 옵토포트
Claims (20)
- 전원 아웃렛, 릴레이, 스위치, 하이브리드 릴레이-스위치, 하이브리드 스위치 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 전기배선 디바이스를 서포트 박스에 인스톨하는 방법에 있어서, 각 배선 디바이스는 적어도 하나의 락킹 구조를 포함하며, 디바이스 조인트는 각 조인트가 리셉터클과 핀 중 하나는 가지는, 라이브 AC 조인트, 뉴트럴 AC 조인트, 적어도 하나의 부하 조인트, 적어도 두개의 트래블러 조인트, 적어도 하나의 릴레이 조인트, 그라운드 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 것이며;
상기 서포트 박스는 상기 락킹 구조를 보조하는 적어도 하나의 카운트 구조물, 상기 디바이스 조인트의 리셉터클과 핀을 보조하는 선택적인 박스 조인트, 라이브 AC 터미널, 뉴트럴 AC 터미널, 그라운드 터미널, 적어도 하나의 부하 터미널, 적어도 두 개의 트래블러 터미널, 적어도 하나의 할당가능한 터미널 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된 전원 배선 터미널을 포함하고,
상기 방법은,
a. 상기 라이브 AC 터미널을 라이브 AC에 연결하고, 상기 뉴트럴 AC 터미널을 뉴트럴 AC에 연결하는 단계;
b. 상기 부하 터미널 및 그라운드 터미널 중 적어도 하나를 부하와 그라운드 중 하나에 연결하는 단계;
c. 상기 서포트 박스를 표준 월박스에 인스톨하는 단계;
d. 디바이스 조인트를 상기 박스 조인트와 결합시키고, 상기 락킹 구조를 카운터 구조물과 락킹함으로써, 상기 배선 디바이스를 상기 서포트 박스에 인스톨하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 라이브 AC 터미널은, 라이브 컨덕티브(conductive) 바에 의해, 상기 디바이스 조인트의 라이브 AC 핀 및 리셉터클 중 하나를 통해 상기 배선 디바이스에 AC 전원을 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 뉴트럴 AC 터미널은, 뉴트럴 컨덕티브 바에 의해, 상기 디바이스 조인트의 뉴트럴 AC 핀 및 리셉터클 중 하나를 통해 AC 전원을 전원 아웃렛으로 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 할당가능한 터미널은, AC 아웃렛 조인트를 통해 적어도 하나의 AC 아웃렛에 그라운드 라인을 상호연결하기 위한 복수의 핀 및 리셉터클 중 적어도 하나에 그라운드 바를 링크 가능하도록 하는 리셉터클 및 핀 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 라이브 컨덕티브 바는, 상기 라이브 컨덕티브 바 및 상기 배선 디바이스에 AC 전원을 제공하는 각각의 조인트를 의한 전류 드레인에 상응하는 전압 강화 현상(developing)을 위한 저옴 메탈 합금 부분을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 서포트 박스는, 벽면에 장식커버의 조정에 기계적 락킹을 보완 한 장식커버를 부착하기 위한 프레임 및 셀프-락킹 소켓과 구조화되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 서포트 박스는, CPU, 메모리, 적력소비측정 및 계산회로, RF 트랜시버, 적어도 하나의 광 트랜시버, 리드 및 리드-라이트 RFID 중 적어도 하나, 적어도 하나의 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 지능형 제어 및 통신회로를 포함하며,
상기 지능형 제어는, 상기 세팅 셀렉터를 통해 적어도 하나의 전기기구 및 전원 아웃렛 중 적어도 하나의 상세내역을 세팅하고, 상기 RF 트랜시버나 광 트랜시버 및 상기 RFID 중 적어도 하나를 통해 전달되는 상기 상세내역을 상기 메모리로 인스톨하는 것을 포함하며,
상기 광 트랜시버의 통신회로는, 플라스틱 광섬유 "POF" 및 광섬유 케이블 중 하나를 통해 양방향 광신호의 적어도 하나의 방향으로 통신하기 위한 제1 옵토포트, 상기 제1 옵토포트와 연동하여 광케이블의 광 네트워크를 통해 복수의 서포트 박스를 링킹하기 위한 양방향 캐스케이딩 광 신호를 전파하기 위한 제2 옵토포트, 상기 전원 아웃렛의 엑세스를 통해 파워 플러그 및 플러그 어뎁터 중 하나의 옵토포트와 광 신호로 통신하기 위한 적어도 하나의 제3 옵토포트, 라인 오브 사이트에서 양방향 IR의 적어도 한 방향으로 통신하기 위한 적어도 하나의 IR 트랜시버 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 RFID의 안테나 및 상기 제2 옵토포트는, 상기 전원 아웃렛의 후면 엑세스 및 전면 개구부를 통해 도입하기 위해 구조화되는 센서에 개별적으로 인클로즈되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 서포트 박스는 주어진 전기기구로 전력을 공급하는 주어진 전원 아웃렛의 전면을 통해 상기 주어진 전기기구의 상세내역을 세팅하는 것과 업데이트 및 식별하는 것 중 하나를 제공하기 위해 상기 주어진 전원 아웃렛의 후면 엑세스 및 전면 개구부를 통해 도입하기 위한 상기 RFID, 상기 옵토포트, 상기 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 부착 가능한 센서 및 셀렉터 구조물 중 적어도 하나를 부착하기 위한 센서 및 셀렉터 소켓을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 7에 있어서,
양방향 통신 명령 및 응답은, 부하를 동작시키기 위한 제어, 상기 부하를 온-오프 스위칭하기 위한 명령, 부하상태에 대한 요청, 상기 부하의 상세내역에 대한 요청, 상기 아웃렛의 상세내역에 대한 요청, 전류 드레인 데이터에 대한 요청, 전력소비 데이터에 대한 요청, 상기 메모리로 상세내역의 인스톨, 상기 메모리로부터 상세내역의 제거, 수신된 명령의 확인, 상태보고, 상세내역 보고, 전류 드레인 보고, 전력소비 보고, 부하의 상세내역과 전력소비 보고, 상기 상세내역의 인스톨 및 제거 중 하나의 확인 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 서포트 박스 및 상기 전기 서포트 박스로 부착되기 위한 전원 아웃렛, 릴레이, 스위치, 하이브리드 스위치-릴레이, 하이브리드 스위치 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 부착가능한 배선 디바이스, 각각의 배선 디바이스는 적어도 하나의 락킹구조, 라이브 AC 조인트, 뉴트럴 조인트, 적어도 하나의 부하 조인트, 적어도 두개의 트래블러 조인트, 적어도 하나의 릴레이 조인트, 그라운드 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 디바이스 조인트를 포함하고, 각각의 조인트는 리셉터클 및 핀 중 하나이며;
상기 서포트 박스는, 상기 디바이스 조인트의 상기 리셉터클 및 핀을 보완하는 선택가능한 박스 조인트, 상기 서포트 박스를 라이브 AC에 연결하는 라이브 AC 터미널, 상기 서포트 박스를 뉴트럴 AC에 연결하는 뉴트럴 AC 터미널, 상기 전원 아웃렛을 그라운드 와이어에 연결하는 그라운드 터미널, 부하에 스위치된 라이브 AC를 연결하는 적어도 하나의 부하 터미널, SPDT 및 DPDT 스위치 중 하나에 연결하기 위한 적어도 두 개의 트래블러 터미널, 상기 라이브 AC, 뉴트럴 AC, 그라운드, 부하 또는 트래블러 중 적어도 하나에 연결하기 위해 선택적으로 할당되는 적어도 하나의 할당가능한 터미널을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 선택가능한 전원 와이어 터미널을 포함하며,
표준 전기 월박스로 설치하기 위한 사이즈의 서포트 박스는, 디바이스 조인트와 상기 박스 조인트 및 상기 락킹 구조와 카운터 구조물을 결합하는 상기 락킹구조를 보완하는 적어도 하나의 카운트 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 라이브 AC 터미널은, 상기 라이브 컨덕티브 바에 의해 라이브 AC 핀 및 상기 디바이스 조인트 중 하나를 통해 상기 배선 디바이스로 AC 전원을 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 뉴트럴 AC 터미널은, 뉴트럴 컨덕티브 바에 의해 뉴트럴 AC 핀 및 상기 디바이스 조인트의 리셉터클 중 하나를 통해 상기 전원 아웃렛에 AC 파워를 공급하기 위한 상기 박스 조인트의 리셉터클 및 핀 중 적어도 하나에 링크되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 할당가능한 터미널은, AC 아웃렛 조인트를 통해 적어도 하나의 AC 아웃렛으로 그라운드 라인을 상호연결하기 위한 복수의 핀 및 리셉터클 중 적어도 하나에 그라운드 바를 링크 가능하도록 하는 리셉터클 및 핀 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 12에 있어서,
상기 라이브 컨덕티브 바는, 상기 바와 배선 디바이스에 AC 전력을 공급하는 각각의 조인트를 통한 드레인 전류에 상응하는 전압 강하를 현상하기 위한 적어도 하나의 저 옴 합급 부분을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 서포트 박스는, 벽면의 장식커버를 조정하여 기계적 락(lock)을 보완하여 벽면에 상기 장식커버를 부착하기 위한 프레임 및 셀프-락킹 소켓을 포함하여 구조화되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 서포트 박스는, CPU, 메모리, 전력소비측정 및 계산회로, RF 트랜시버, 적어도 하나의 광 트랜시버, 리드 및 리드-라이트 RFID 중 적어도 하나, 적어도 하나의 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 지능형 제어 및 통신회로를 포함하며,
상기 지능형 제어는, 상기 셀렉터를 통해 적어도 하나의 전기기구 및 전원 아웃렛의 상세내역을 설정하는 것과, 상기 RF 트랜시버나 광 트랜시버 및 상기 RFID 중 적어도 하나를 통해 전달되는 상기 상세내역을 상기 메모리로 인스톨하는 것 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 광 트랜시버의 통신회로는, 플라스틱 광섬유 "POF" 및광 섬유 케이블 중 적어도 하나를 통해 양방향 광 신호를 적어도 한 방향으로 통신하기 위한 제1 옵토포트, 상기 제1 옵토포트와 협력하여 광케이블의 광 네트워크를 통해 복수의 서포트 박스와 링크하는 것을 위한 2방향 캐스케이딩 광 신호를 전파하는 제2 옵토포트, 상기 전원 아웃렛, 라인 오브 사이트에서 양방향 IR의 적어도 한방향으로 통신하기 위한 적어도 하나의 IR 트랜시버의 엑세스를 통해 전원 플러그 및 플러그 어뎁터 중 하나의 옵토포트와 광 신호로 통신하는 적어도 하나의 제3 옵토포트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 17에 있어서,
상기 RFID의 안테나와 상기 제3 옵토포트는,
상기 전원 아웃렛의 후면 및 전면 개구부의 엑세스를 통해 도입되는 구조화된 센서에 개별적으로 인클로즈되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 17에 있어서,
상기 서포트 박스는, 주어진 전기기구로 전력을 공급하는 주어진 전원 아웃렛의 전면부를 통해 주어진 전기기구의 상세내역을 세팅하고, 설치 및 식별하는 것 중 하나를 제공하는 주어진 전원 아웃렛의 후면 및 전면의 개구부를 통해 도입되기 위한 상기 RFID의 안테나, 상기 옵토포트, 상기 세팅 셀렉터 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 부착가능한 센서 및 셀렉터 구조물 중 적어도 하나에 부착되는 센서 및 셀렉터 소켓 중 적어도 하나와 함께 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치. - 청구항 17에 있어서,
명령 및 응답을 포함하는 상기 2방향의 통신은,
부하를 동작시키기 위한 제어, 상기 부하의 온-오프 스위칭, 상기 부하 상태에 대한 요청, 상기 부하의 상세내역에 대한 요청, 상기 전원 아웃렛의 상세내역에 대한 요청, 전류 드레인 데이터의 요청, 전력소비 데이터에 대한 요청, 상기 메모리로 상세내역의 인스톨, 상기 메모리로부터 상세내역의 삭제, 수신된 명령에 대한 확인, 상태보고, 상세내역보고, 전류 드레인 보고, 전력소비 보고, 부하의 상세내역과 소비전력 보고, 상기 상세내역의 인스톨 및 삭제 중 하나에 대한 확인 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 서포트 박스 및 적어도 하나의 부착가능한 배선장치.
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