功率控制装置的制作方法

本实用新型总体涉及一种电气配线装置，具体地涉及功率控制配线装置，例如调光器和风扇速度控制装置。

背景技术：

在大多数住所中，简单的通/断(ON/OFF)开关可能是人们控制家中照明灯具或空气循环风扇设备的主要方式。当房主支付电费时，房主体验到使用简单的通/断开关来控制这些装置具有明显缺点，即给定的灯(或风扇)要么接通要么断开，因此简单的开关无法改变光量(因此控制所消耗功率的量)。换句话说，通过根据所需的或期望的参数来控制光强度或风扇转速，可减少用电量，节省资金和自然资源。因此，根据本实用新型，功率控制装置是指可以用于调节输送到任何可变负载(例如灯或电动机)的电流量的电气控制装置。

当电气负载是照明装置时，该功率控制装置通常被称为调光器。例如，通过调光器使光调暗25％时，实现了使灯工作所需的电量减少20％。当将光调暗50％时，实现了40％的电量减少。其次，调光器大大延长了灯的寿命，因为它减少了灯丝的应力。当使光调暗25％时，给定的灯的持续时间是在全功率下的持续时间的四倍。当使光调暗50％时，则能够持续高达20倍的时间(相比于在全功率下连续工作的灯)。如果功率控制装置被配置为控制电动机，例如风扇电动机，该功率控制装置被称为电动机转速控制器。电动机转速控制器还用于控制机器(例如电动工具、电钻、升降椅、固定机器和其它此类变速电动机驱动的元件)的速度。

功率控制装置通常以配线装置形状因数封装，用于安装在壁装电源插座盒中。配线装置可以包括在装置壳体内的一个或多个功率控制装置。例如，配备有风扇电动机控制特性和照明控制特性的配线装置普遍存在。配线装置的外部包括螺丝端子或接线端子，用于交流(AC)电源和负载之间的后续连接。传统的配线装置形状因数也提供了包括一个或多个开关机构(例如按钮、控制杆、拨号盘、滑动开关和其它允许用户改变给负载的功率或将其接通/断开的此类输入控制机构)的用户可访问界面。

在装置安装之前，将来自AC电源的配线和到一个或多个负载的配线设置在电源插座盒内部。电源插座盒通常靠近被控制的负载放置。通过将电源插座盒内部的配线与设置在配线装置外部的合适的配线装置端子连接来安装装置。然后将功率控制配线装置插入电源插座盒中并使用一个或多个紧固件将其附接至电源插座盒。安装盖板以完成安装。与较旧的传统的功率控制装置相关联的缺点之一涉及经常在没有被路由到装置盒中的零线的情况下安装许多这些装置的事实。因此，需要的是在任何被改造或重建的结构中能够使用的功率控制装置。换句话说，需要能够与现有的配线配置(无论装置盒包括零线或不包括零线)协作的功率控制装置。

通常，住所包括三路照明装置，由此一个灯具可以由两个独立的三路开关操作。通常，一个三路开关安装在在上游位置，而第二三路开关安装在下游位置。这允许居民方便地从两个不同的位置开灯或关灯。不幸的是，当结构或空间被改造时这可能导致困难，因为某些传统调光器可能仅安装在三路开关位置之一处。这需要房主知道现有配线在室内(石膏或石膏板的后面)是如何布置的。因此，需要的是能够被安装在三路开关位置中的任一处的调光器。

现在转到所谓的“绿色”问题，公众已经发展和增加了对于能量产生对环境的影响的认知。此外，随着例如巴西、印度、中国等国家的经济改善和发展，它们对能源资源的需求相应地增加。同样地，全球的能源需求已急剧上升，而行星地球的资源供给保持不变。鉴于供求压力，能量资源的成本将只会增加。因此需要更加精明地且更有效地利用有限的能源资源。响应于该需求，已经开发了更有效的光源和电气设备以替代传统的白炽灯照明装置。例如，节能灯(Compact Fluorescent Light，CFL)和发光二极管(Light Emitting Diode，LED) 装置远比传统的白炽灯更有效，因此，为房主/租户提供了可接受的服务水平同时使用较少的能量和产生较低的成本。

传统调光器装置的缺点之一涉及白炽灯、荧光灯、MLV(Magnetic Low Voltage，磁性低压)照明装置、ELV(Electronic Low Voltage，电子低压)照明装置，CFL装置和LED照明装置可能具有不同的电气操作特性的事实。调光器具有固态开关部件，该固态开关部件在每个线路频率周期的用户可调节部分期间将灯打开且在该周期的其余部分期间将灯关闭。在线路频率的过零处将负载接通且在随后的相位角处将其断开的调光器被称为“反相”调光器。在所选择的相位角处将负载接通且在随后的过零处将其断开的调光器被称为“正相”调光器。

尽管新型灯泡是节能的，但已经出现的一个问题是，当调暗到非常低的设定时，它们容易“闪烁”。这通常由在雷雨期间或当将某些负载接通或断开时发生的AC电源中的电压瞬变所引起。电压瞬变瞬间扰乱在线路频率周期期间固态开关部件接通的时间。

因此，需要一种能够在宽的瓦数范围内驱动电气负载的功率控制装置。还需要一种能够将很多种灯源调暗而不存在闪烁问题的调光器。

技术实现要素：

本实用新型通过提供一种消除或克服了上述缺点的功率控制装置解决了上述需求。

本实用新型的一个方面涉及电气配线装置，包括：壳体组件，所述壳体组件包括至少部分地设置在其中的多个端子，所述多个端子被设置成联接至交流电源和至少一个电气负载；传感器元件，所述传感器元件与所述多个端子联接并被配置成提供用于监测所述至少一个电气负载的至少一个负载功率参数的传感器信号；与所述壳体组件联接的至少一个变量控制机构，所述至少一个变量控制机构被配置成可调节地选择用户可调负载设置，所述用户可调负载设置能够在最小设置和最大设置之间进行调节；联接在所述交流电源和至少一个电气负载之间的串联通道元件，所述串联通道元件被配置成根据所述用户负载设置来调节对所述至少一个电气负载的输出功率；联接在所述多个端子处可用的所述交流电源之间的接口电路，所述接口电路包括至少一个半波整流器，所述至少一个半波整流器与被配置成提供经半波整流后的信号的分压器联接；以及信号处理组件，所述信号处理组件包括时移元件，所述时移元件被配置成将所述经半波整流后的信号进行大幅时移以提供在交流电源的过零处定时出现的过零检测信号。

本实用新型的另外的特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且在某种程度上，从说明书或通过实施本文中所述的本实用新型所认识到的，包括下面的详细描述、权利要求以及附图，对本领域技术人员将是显而易见的。

应理解，上述总体描述和以下的详细描述都只是本实用新型的示例，并且旨在提供用于理解所要求保护的本实用新型的性质和特征的概述或框架。应当理解，上述概念和下面详细讨论的附加概念(假设这些概念并非相互不一致)的所有组合被认为是本文中公开的本实用新型的主题的一部分。特别地，在本公开中出现的所要求保护的主题的所有组合被认为是在本文中公开的本实用新型的主题的一部分。还应当理解，还可能出现在通过引用并入的任何公开中的在本文中明确使用的术语应被赋予与在本文中公开的具体概念相一致的含义。

包括附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本实用新型的各种实施方式，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理和操作。

附图说明

在附图中，遍及不同附图，相同的附图标记通常指代相同的部件。此外，附图并不一定按比例绘制，而是通常着重于示出本实用新型的原理。

图1是根据实施方式的功率控制装置的详细电路图；

图2A-图2E是示出根据实施方式的波形的图；

图3是根据实施方式的功率控制装置的详细电路图；

图4是根据替选实施方式的功率控制装置的详细电路图；

图5A-图5E是示出根据实施方式的波形的图；

图6是根据实施方式的功率控制装置的详细电路图；

图7是根据实施方式的功率控制装置的详细电路图；

图8是根据实施方式的可以用在功率控制装置中用于避免电压峰值的串联通道元件的框图；

图9A-图9C是图8中所示的串联通道元件的图示；以及

图10是根据实施方式的功率控制装置的分解图。

具体实施方式

现在将详细地参考本实用新型的示例性实施方式，该示例性实施方式的示例在附图中示出。只要可能，在全部附图中相同的附图标记将被用来指代相同或相似的部件。本实用新型的功率控制装置的示例性实施方式在图1中示出，并且自始至终由附图标记10总体指定。

如本文所实施并如图1中所示，公开了根据本实用新型的实施方式的功率控制装置10的电路图。该装置10包括火线端子22、2个传输(traveller)端子(24，26)、和返回端子28。如图1所示，火线端子22与来自AC电源的导线连接，且返回端子28与返回到AC电源的零线或地线连接。换句话说，AC电源跨接所述端子22、28。如果在三路配置中使用装置10，则远程单刀双掷电源开关12的“掷端子”与传输端子24、26连接且其刀端子与负载14(灯、电动机或两者)连接。该负载的另一侧与电源的零线连接。

功率控制装置10经由电流传感器30、串联通道元件40和内部单刀双掷开关60将功率从火线端子22传导到传输端子24、26。当电流流过负载时，电流传感器30感测负载电流并向微型计算机50提供信号，该微型计算机50使用该信息识别灯类型。传感器30是分流传感器、霍尔效应传感器、变压器或环芯变压器。对于环芯变压器，到负载的导线经过其中央开口，形成初级绕组。串联通道元件40根据来自微型计算机50的控制信号限制提供给负载的功率。串联通道元件包括固体装置例如一对串联连接的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)或半导体控制整流器(Semiconductor Control Rectifier，SCR)、整流二极管、晶闸管、三端双向可控硅元件或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。开关60是由一组触点62和螺线管64构成的继电器。用户可访问开关70在被致动时向微型计算机50发送信号，微型计算机50反过来向螺线管64发送信号以控制两个传输端子24、26中的哪一个被连接。当开关60和远程开关12从同一传输端子断开连接时，负载变为断开；相反地，当开关60和远程开关12与同一传输端子连接时，负载变为接通。因此，两个开关允许从两个不同的位置控制负载。也可以通过微型计算机50生成的自动命令来操作开关60。通过示例，微型计算机50从与线路端子22、28联接的直流(DC)电源80接收功率。当功率被施加到线路端子并对直流电源80充电时，微型计算机50发信号通知开关60立即切换并将负载电流接通(如果没有接通)。电流传感器30感测流经负载14的电流(或瞬时电流)，并将在使用的负载的类型或灯的类型通知给微型计算机50，开关60可以是自锁继电器(latching delay)。在另一实施方式(未示出)中，开关60是用户可直接操作的机械开关。

微型计算机50根据用户输入、电流传感器30输入和软件算法向串联通道元件40提供调光命令。当然，调光电路会经由交流端子22、28将已调光功率信号提供给负载。如本领域的技术人员将理解，通过当检测到AC半周期的过零时将负载电流接通并在用户可调节相位角处将其断开来以反相方式完成调光。相反，在正相控制中，在用户可调相位角处将负载电流接通并在下一过零处将其断开。如本领域技术人员将理解，正相控制适合传统白炽灯照明、MLV照明灯具、使用电子镇流器(EFL)的传统荧光照明灯具、和卤素灯。反相控制通常适用于ELV照明。设计为更高效率的120V白炽灯替代品的灯泡、包括LED灯泡及节能灯(CFL)通常用正相控制更好地执行。本实用新型的普遍性特征之一是，对于特定优化的ELV、CFL和LED装置可以以正相方式使用调光电路。

由于用户可调相位角取决于作为时基基准的过零，因此过零检测精确地识别何时发生过零可以是重要的。过零检测信号的不精确性直接转化成用户可调相位角的不精确性。因此，即使在电压瞬变或用户可调相位角将波动从而引起灯闪烁期间，过零检测也优选应保持精确。

在包括相移电路90和相移补偿电路100的两个步骤中实现过零检测。当发生电压瞬变时，相移电路90提供不管怎样不精确表示过零位置但至少提供稳定信号的输出信号。相移电路90包括形成低通滤波器的电阻器R1、R2和电容器C1，并可以包括DC偏压部件R3。低通滤波器的阻容(Resistance Capacitance，RC)时间常数在1ms至10ms的范围内。由于AC线源的周期是16.7mS，这表示相当大的相移(25度至100度)但设法去除由线路电压瞬变引起的线电压中的高频分量。该相移的结果是在电容器C1上在过零处存在具有期望值的电压。相移补偿电路100包括比较器A1，该比较器A1将DC基准电压集与该值和来自低通滤波器的电压进行比较。结果是，比较器A1在过零处向微型计算机50提供过渡边沿。该过零信号与线路电压瞬变无关并被相移以精确地出现在过零处。然而，如将要解释的，将仅精确地放置每隔一个的过零。

装置10还包括用户可调控制器110，该用户可调控制器110用于通过微型计算机50控制串联通道元件40的相位角。如将更详细地说明，在本实用新型的实施方式中，串联通道元件40具有一对控制端子，且微型计算机50向串联通道元件40提供两个控制信号。

装置10可以包括用于检测环境条件(例如温度、房间湿度或周围的光)的其它传感器。如所示，装置10包括环境光传感器120。为了使来自负载14的光不影响环境光的测量，当串联通道元件已将到负载的功率切断时，微型计算机50可以被编程，以仅在AC线路周期的一部分期间询问传感器120。

在比较器A1的DC基准输入处的电压被设置成在电容器C1上在过零处期望的电压。因此，比较器A1在负向过零处提供在电压瞬变的存在下稳定且被精确地定点的输出信号过渡。

如所示，不幸地，比较器A1在正向过零处不提供精确地定点的过渡。这将需要比较器A1的输出为对称的方波。然而，A1输出信号是非对称方波，即，不具有50％的占空比的方波。当然，串联通道元件40是在两个AC极处传导的全波装置，因此需要负向过零信号和正向过零信号两者。不依赖于A1输出信号，正过零位置是由微型计算机50使用负向过零位置作为参考系推断而得，微型计算机50向其添加等于AC电源周期的一半的间隔，以定位正向过零(对于60Hz电源来说，间隔是8.33ms)。由于负向过零位置是精确的，因此将推断得到正向过零位置。

参考图2A-图2E，描绘了示出与本实用新型的实施方式相关的波形的图。图2A表示来自分压器R1、R2的半波未滤波的DC，为了讨论，省略了电容器C1。过零位置200、202处于正半周期的起始和终止角度处，他们的精确位置受电压瞬变的影响。过零200被称为正向过零，而过零202被称为负向过零。在图2B中，已包括电容器C1。电容器与电阻器R1、R2的组合形成RC时间常数，对于所示出的实施方式，该RC时间常数是5ms。虽然过零位置几乎在相移器输出信号204中消失，但存在与负向过零202相关联的预定电压206。比较器A1将相移器输出信号204与设置成电压206的DC基准电压208进行比较。图2C描绘出了来自比较器A1(其负过渡在负向过零202处发生且其正过渡未能与正向过零200对齐(以间隔212))的输出信号

图2D示出了在正相模式下操作的调光器(电动机转速控制)的负载电流。波形使用负向过零202作为循环参考系。在负半周期期间，串联通道元件40对于间隔214为断开，然后接通直到其在下一正过零200处结束。微型计算机50向负向过零添加间隔216，从而推断正向过零的真实位置。将第二间隔214向其添加。在正半周期期间，串联通道元件40对于第二间隔214为断开，然后接通直到其在下一负向过零202处结束。总之，虽然过零信号是不对称的，但流过负载的电流是对称的，很少或没有DC分量。图2E类似于图2D，示出在反相模式下操作的调光器(电动机转速控制)。这里，负载电流开始在负向过零和正向过零处流动，并在间隔214之后停止流动，直到下一过零。对于任一模式(正相，反相)，在间隔214结束处的角度被称为当前的延迟角。

结合本公开的综述，本领域技术人员将理解正向过零能够由微型计算机50通过从方波的前沿减去间隔212而推断得到。此外，比较器A1的基准电压能够设置成不同于与负向过零对应的电压的电压。在本实用新型的另一实施方式中，基准电压被设置成与正向过零处的电压对应。因此，正向过零用作参考系。微型计算机50从正向过零来推断负向过零的位置。在本实用新型的另一实施方式中，比较器A1的基准电压被设定为不与在正向过零或负向过零处的电压对应，因此从该中间参考系，微型计算机50推断出正向过零位置和负向过零位置两者。

参考图3，提供了示出通过远程开关12和负载14带来的线路电压连接至火线端子22的电路图。将其与图1进行比较，在电源和负载已交换。AC电源仍向电源80提供功率，然而这次通过二极管D2或二极管D3(取决于哪个传输端子24、26已通过远程开关12与电源连接)。串联通道元件40可以处于断开状态，因此此时二极管D1不是功率的可靠来源。由于电源80是可操作的，这意味着装置10将以已描述的方式工作。

参考图4，提供了示出了本实用新型的替选实施方式的电路图。图4示出了具有单个负载端子29而不是一对传输端子的两路调光器配置；对于两路调光器没有远程开关，所以不需要两个传输端子。因为已省略了二极管D2和二极管D3且串联通道元件40有时为断开，所以如果电源与端子29连接，装置10将不工作。这意味着功率将不能被可靠地提供给电源80。为了节省部件，去除了二极管D1，但此时相移电路90被提供以AC而不是半波整流后的DC。

图5A-图5E是描绘了与图4的实施方式相关联的各种波形的图。图5A描绘了来自分压器R1、R2的AC波形，为了讨论省去了电容器C1。图5B描绘了在适当位置具有电容器C1(引起了相移)的波形。在图5C中，已经在图5B的波形中应用了DC偏压501(通过偏压电阻器R3)，转换该波形使得其在正向过零200处为正向。图5D示出了比较器A1的输出。因为施加到比较器A1的基准电压是大约0伏特，来自比较器A1的输出信号在正向过零200处为高，然而，在负向过零点202处不为低。微型计算机50通过相对于高态边沿添加等于AC周期的半个周期的间隔505或在替代实施方式中通过相对于低态边沿减去间隔503而推断出负向过零位置。照此，正向过零用作参考系。图5E示出微型计算机50最终命令串联通道元件40向负载14提供对称调暗的电流。

参考图6，示出装置10的实施方式的另一电路图，这与本实用新型的其它实施方式类似，除了在微型计算机50中相移补偿电路100由相位补偿器100’代替。相移补偿器100’也包括比较器和DC基准并提供过零基准信号。可替选地，相移补偿器100’包括用于转换来自相移电路90的信号的模数(A/D)转换器。补偿器100’提供表示在AC电源中的正向过零和负向过零的对称信号。

参考图7，示出了类似于图6的实施方式的本实用新型的实施方式的另一电路图，然而，在微型计算机50中相移电路90由相移器90’代替。相移器90’包括模数(A/D)转换器，该A/D转换器在数字域中平均相邻样品以生成对线路电压瞬变不敏感的信号。相移补偿器100’然后添加(或减去)时间间隔，从而提供与在AC电源中的正向过零和负向过零对齐的对称信号。微型计算机50然后命令串联通道元件40向负载14提供对称地调暗的电流。

如上所述，一种类型的灯负载是具有特性电感的MLV负载。理想地，串联通道元件40将在负载电流的过零处断开负载，否则电感的反电动势将引起可能损坏在串联通道元件40或负载14本身中的部件的电压尖峰。然而，微型计算机50，且因此串联通道元件40与电源电压的过零同步。由于针对电感负载会有相移(电流滞后于电压)，因此由于电压尖峰而存在非常实际的损坏风险。

参考图8，示出了可以用在装置10中以避免电压尖峰的串联通道元件40的实施方式的框图。该实施方式需要微型计算机50提供两个输出信号50-1、50-2，以独立地控制串联通道元件40中的功率切换器件400、402(子元件)。功率切换器件400、402串联连接。功率切换器件400由FET(MOSFET)400-4和旁路元件400-2表示，而功率切换器件402由FET(MOSFET)402-4和旁路元件402-2表示。

描述了如何控制两个FET，电源的周期被分成四个区域(见图9)。第一区域始于正电压半周期，FET 400-4断开而FET 402-4保持接通。对于区域1的主要部分，将不存在负载电流，这是因为旁路元件400-2和FET 400-4将其阻断。第二区域始于在正半周期中出现的电流延迟角。FET 400-4接通且FET 402-4保持接通。此时负载电流开始流经FET 400-4、以及旁路元件402-2和FET 402-4二者中的具有较小阻抗的一者。区域3始于负向电压过零处。FET 402-4断开但FET 400-4保持接通。即使此时线路电压在负半周期内，但由于相位滞后负载电流仍在正半周期内。电感反激电流流过FET 400-4和二极管402-2。尽管事实上FET 402-4已断开，但由于旁路元件402-2的钳位作用，不存在跨过其的电压尖峰。电感反激电流通常在不到一毫秒内衰减。一旦其发生，则由于FET 402-4和旁路元件402-2在负电压半周期期间正阻断正向电流(否则将流动)，因此不存在电流流动。区域4始于在负半周期中的电流延迟角。此时FET 402-4接通。负载电流开始流过FET 402-4、以及FET 400-4和旁路元件400-2二者中的具有较小阻抗的一者。

另一个第一区域始于下一个正半周期开始处。如前所述，FET 400-4断开，但FET 402-4保持接通。此时尽管线路电压在正半周期内，但由于相位滞后，负载电流仍在负半周期内。电感反激电流流过FET 402-4、以及旁路元件400-2。尽管事实上FET 400-4刚刚断开，但由于旁路元件400-2的钳位作用，不存在跨过其的电压尖峰。电感反激电流通常在不到一毫秒内衰减。一旦其发生，则由于FET 400-4和旁路元件400-2在负电压半周期期间正阻断正向电流，因此不存在电流流动。总之，负载在区域1和3的主要时段期间断开，并且在区域2和4期间接通。使用避免由于电感反激引起的电压尖峰的切换方案来切换负载的接通和断开。该切换方案也使得由串联通路元件和用于转移来自相对较少导电的旁路元件的电流的FET产生的热最小化。当然，该方案也能够用于利用无电感的负载来产生优势。

参考图9A-图9C，描绘了图8中所示的串联通道元件的图示。图9A描绘了分别出现在正半周期和负半周期中的AC电源包络部900、900’。FET 400-4、402-4分别在正半周期和负半周期中的电流延迟角902、902’处接通到负载14的功率。在间隔904、904’期间电压接通。负载电流波形906、906’滞后于接通状态电压波形。

在图9B中描绘了控制信号50-1的波形。在由微型计算机50设置的始于过零910并止于电流延迟902的第一区域期间，FET 400-4断开。在区域1期间，除了电感反激衰减间隔908’，很少或没有电流通过负载14。类似地，在图9C中描绘了控制信号50-2的波形。在由微型计算机50设置的始于过零910’并止于电流延迟902’的第三区域期间，FET 402-2断开。在区域3期间，除了电感反激衰减间隔908，很少或没有电流通过负载14。如波形906、906’所描绘的，串联通道元件40在区域2和4期间向负载14提供电流。

如已示出，不管电流延迟角的值如何，对于AC线路周期的主要部分来说，FET 400-4或402-4接通。在本实用新型的另一实施方式中，来自微型计算机50的两个控制信号独立地控制串联通道元件40中的两个MOSFET晶体管。此时一个FET接通而另一个FET断开，并针对期望的电感反激衰减周期保持接通。该实施方式被示为标记912、912’。相反于FET 400-4、402-4在过零910、910’之前保持接通，他们仅需要在标记912、912’之前保持接通以抑制否则将由电感反激产生的电压尖峰。

参考图10，示出了功率控制装置10的实施方式的分解图。该装置10可以包括美学盖204，该盖204包括设置在其中心部分的LED透镜204-1。在本实用新型的实施方式中，透镜204-1是盖204的细小部分。美学盖还包括容纳调光器开关盖206的开口204-6。调光器开关盖206包括光管结构206-1，该光管结构206-1通过对准掩模206-2保持在调光器盖206内的适当位置。调光器盖206、光管206-1和对准掩模206-2被配置成设置在形成在功能开关致动器204-2的一侧中的开口204-5内。功能开关致动器204-2包括中心开口204-3。逻辑PCB10-2被示出在散热片202的前侧的顶部之上。注意，接地卡簧202-1附接于散热片202的后侧。两个MOSFET 30-3和30-4通过绝缘体构件30-30、30-40分别与散热片202的底部联接。当然，MOSFET 30-3和30-4通过在分离器202-2中的开口与功率处理PCB 10-1电连接。整个组件设置在后主体构件200内。

为了更详细地解释在此描述的通用功率控制装置及其部件，参考了美国专利No.9184590，该美国专利的全部内容在此通过引用并入本文，其一部分将用在本实用新型的实施方式中。在本公开中对该美国专利或其它文献的引用/讨论不应被视为承认所讨论的专利/出版物/产品是出于专利法目的的现有技术。例如，一部分或所有的所讨论的专利/出版物/产品在时间上可能不足够早，可能无法反映在时间上足够早时所开发的主题，和/或可能不能够充分实现以达成出于专利法目的的现有技术。就在此讨论的具体专利/出版物/产品来说，在此其描述/公开通过引用以其各自整体并入本文。

虽然本文已经描述和示出了多个实用新型实施方式，但是本领域普通技术人员将容易地想到用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或多个优点的各种其它装置和/或结构，且每个这样的变化和/或修改被认为在本文所描述的实用新型实施方式的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和结构是示例性的，而实际的参数、尺寸、材料和/或结构将取决于使用本实用新型教导的一个或多个特定应用。本领域技术人员将认识到或者能够仅使用常规实验来确定本文所述的特定实用新型实施方式的许多等同实施方式。因此，应当理解，仅以示例的方式给出前述实施方式，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本实用新型的实施方式可以以不同于所具体描述和要求保护的方式实施。

本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，在此以如同每个参考文献被指示单独地且具体地通过引用并入本文并在本文中全部阐述的程度通过引用并入本文。

如本文所定义和使用的所有定义应理解为控制在字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义术语的普通含义范围内。

在描述本实用新型的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用的术语“一个”和“所述”和类似的指代词应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”和“包含”应被解释为开放式术语(即，意思是“包括，但不限于，”)，除非另有说明。术语“连接”被解释为部分地或完全地包含在内、与……附接或接合在一起，即使存在一些中间物。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个元件的列表的词语“至少一个”应当被理解为意指选自元件列表中的任何一个或多个元件中的至少一个元件，但不一定包括在元件列表中具体列出的每个元件中的至少一个，并且不排除元件列表中的元件的任何组合。该定义还允许可以可选地存在除了词语“至少一个”所指的元件列表中具体指定的元件之外的元件，而无论与具体指定的那些元件是否相关。因此，作为非限制性示例，在一个实施方式中，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”或等效地，“A和/或B中的至少一个”)可以指代至少一个，可选地包括多于一个(存在A而不存在B，并且可选地包括除B之外的元件)；在另一个实施方式中，其指代至少一个，可选地包括多于一个(存在B而不存在A，并且可选地包括除A之外的元件)；在又一个实施方式中，其指代至少一个，可选地包括多于一个(存在A)，以及至少一个，可选地包括多于一个(存在B)(并且可选地包括其它元件)等。

还应当理解，除非清楚地相反指出，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或操作的任何方法中，该方法的步骤或操作的顺序不必限于所记载的该方法的步骤或操作的顺序。

如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似表达可用于修饰可允许变化而不导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由一个或多个术语例如“约”和“基本上”修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似表达可以与用于测量值的仪器的精度对应。在此处和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非上下文或表达另有说明，否则这样的范围被认同并且包括其中包含的所有子范围。

除非本文另有说明，否则对本文中值的范围的列举仅旨在用作单独提及落在该范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独的值被并入说明书中，如同其在本文中被单独地列举。

本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有示例或示例性表达(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本实用新型的实施方式，而不对本实用新型的范围加以限制，除非另有要求。

说明书中的表达不应被解释为指示任何未要求保护的元件对于实施本实用新型是必要的。

在权利要求以及上述说明书中，所有连接词语如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“由…构成”等应理解为开放式的，即，意在包括但不限于。只有连接词语“由…组成”和“基本上由…组成”分别应当是封闭或半封闭式连接词语，如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和变型。没有意在将本实用新型限制为所公开的一个或多个具体形式，相反，本实用新型旨在涵盖落入如由所附权利要求限定的本实用新型的精神和范围内的所有修改、替选结构和等同方案。因此，本实用新型意在涵盖本实用新型的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同方案的范围之内。