[发明专利]智能开关设备及其中央控制系统和电源

说明书

本发明涉及一种智能或智慧开关设备，用于控制具有两线或三线开关盒的电气设施中的照明设备，以便以本地或远程方式借助于移动或web应用和用户接口控制照明的开启、关闭和强度或调光；以及中央控制系统，该系统允许通过无线电通信来配置和控制智能开关设备并报告照明设备所消耗的功率、预测照明设备何时将很快失效、检测连接到智慧开关的照明设备的类型并相应地调整其操作。

技术领域

本发明涉及照明设备的自动控制的技术领域，以及优选地涉及针对家庭使用的照明设备的经由移动设备的远程控制。

背景技术

近年来，已经开发了应用于房屋、建筑物等的自动化的技术，这种技术被称为家居自动化或家庭自动化(domotics)。

家居自动化的关键部分是照明系统的自动化，这在制造智能设备以控制照明设备(诸如智能开关设备)的行业中已取得了长足的发展。

诸如计算机科学、电子学以及信息和通信技术等领域的快速发展已使家居自动化领域取得了巨大进步，具体而言，是在照明系统的控制方面开发了新的技术构思，诸如旨在为大型设施提供更好的舒适度和服务的楼宇自动化。

另一方面，趋势是开发允许用户通过诸如移动设备和可穿戴设备之类的远程用户装备以及通过互联网来控制房屋或建筑物的不同设施的产品；使用户可以更动态、更舒适地查看周围环境。

智慧开关通常需要三根电线才能起作用，即，来自交流(AC)源的火线连接到智慧开关的一个端子，第二根电线连接到智慧开关的另一个端子和照明设备，并且来自AC源的中性电线连接到智慧开关的第三端子，其闭合智慧开关内部的电路，从而允许电流流过以使智慧开关的电子器件工作。

通常，房屋的电气布线只有开关盒或壁装盒中的前两根电线，而开关盒中没有中性电线，因为普通(非智慧)开关或调光器串联连接在AC源和照明设备之间。这就产生了必须对整个房屋重新布线以便将中性电线从AC源引入开关盒的问题。

一些智慧开关只能测量其控制的照明设备的一个或两个参数。在这些参数中，已经发现最主要的是电/功耗的测量。所述功耗是针对整个电路(单向、线路或成组)(即，针对组合连接到电路的所有电负载)计算的。因此，用户无法测量每个个体负载的功耗。每个个体负载所消耗的功率对于了解照明设备是否比平时消耗更多的功率或知道何时更换照明设备是有用的。用于确定电消耗的方法是基于在操作的时间间隔期间对照明设备的电流消耗进行采样，所述采样由微控制器处理以确定电力消耗/功耗。还有两线或三线智慧开关，其可以使不同的照明技术(LED、CFL和白炽灯泡)变暗，其中，通过称为前沿或后沿的方法来执行照明强度的变暗。

在美国专利申请序列No.12/952,920和第15/131,444及其系列中公开了用于两线智慧开关的电源。但是，所述实施方式需要适配器或要由开关控制的每个电路的人工负载，即，成组开关中的每个开关有一个适配器。调光器开关实现了TRIAC，但也可以可替代地实现一个或多个硅控整流器(SCR)或任何合适的晶闸管。TRIAC包括两个主端子，它们以串联电连接耦合在热端子H和调光的热端子DH之间，以使TRIAC适于以串联电连接耦合在AC电源和LED驱动器之间，以向LED驱动器传导负载电流。负载控制设备具有控制整个设备的供电的机械开关，并且当机械开关断开时，系统不通电，因此要求来自用户的物理输入来重新激活负载控制设备。因此，如果断开了开关，那么调光器无法对其进行远程操作，这限制了调光器的智慧能力。

在US 8,892,913 B2中描述了用于智慧开关的另一种两线电源。但是，由所述电源递送的功率非常低，因为它由电容器提供，该电容器在AC波的过零点附近被充电。如果电容器未充满电，那么电源可以关闭其一些元件，如LED或通信模块。US'913 B2的另一个缺点是电路相当复杂，从而要求微处理器来控制电源。微处理器由电源供电，因此，如果两者中的任何一个发生故障，那么另一个也会发生故障。

在美国专利申请14/991,133中公开了一种用于功率测量的设备，但是，所述设备不测量单个技术类型负载的功耗，而是测量电路中的组合负载。