模块化电气配件的制作方法

1.本发明涉及一种用于建筑物的模块化电气配件，该模块化电气配件包括可供用户更换的电气配件模块。本发明还涉及一种系统，该系统包括与另外的电气配件模块通信的可供用户更换的电气配件模块。


背景技术：

2.在建筑物的建造过程中，通常安装多个电气配件，例如灯开关和电气插孔。对电气配件类型的选择以及这些电气配件最初安装在建筑物中的位置通常由房产开发商决定，他们通常基于市场认知和成本来选择用于控制灯的常规拨动开关和用于干线电源插座的常规插座。或者，在居住在某处房产期间，先前的房主可能已经改变了房产中的电气配件的布置。
3.当新的房主或租客进入房产时，他们可能发现房产中的电气配件的现有布置和类型不适合他们的需要或喜好。例如，他们可能希望用调光器开关来代替负责其起居室中的照明操作的拨动开关。然而，用调光器开关替换拨动开关的风险在于将房主或租客暴露于干线电压，这意味着应当呼叫电工来执行安全的替换，从而招致房主需要花费金钱并且如果电工忙则潜在地需要长时间等待。对于租用房产的租客，租客可能会受到该租客与房东签订的合同的条件限制，无法重新配置房产中的任何电气配件，这意味着租客别无选择地只能忍受电气配件的现有配置，这可能不适合于他们的特定需要或喜好。
4.因此，需要找到一种替代上述建筑物中的电气配件的常规安装的装置，该装置能够为房主或租客提供灵活且安全的方式以改变房产中的电气配件的现有配置，该装置不需要具备资质的电工，也不会有损害房产的风险。
5.此外，在建筑物的常规建造期间，电气配件由电工在两次单独的“安装”中安装。
6.在“第一次安装”期间，金属底盒被安装在建筑物的墙壁中，用于后续安装电气配件，例如灯开关和电气插孔。电缆在这些底盒和干线电源以及由电气配件适当控制的其它设备之间延伸。例如，电缆在底盒与灯开关的位置之间延伸，底盒将容纳灯开关，灯泡由灯开关控制。
7.在“第一次安装”结束时，电工通常将电缆的端部盘绕在底盒中，以便后续在第二次安装期间连接到电气配件，并且离开现场，直到需要第二次安装。在第一次安装期间不安装电气配件，因为在第一次安装和第二次安装之间，来自许多其他行业的工人将继续如果抹灰这样杂乱的工作，这可能损坏任何已安装的电气配件并破坏该电气配件的装饰性。
8.一旦完成了杂乱的建筑工作，特别是抹灰，电工必须第二次回到现场以进行“第二次安装”。在第二次安装期间，电工将解开在第一次安装结束时在每个金属底盒中留下的盘绕的电缆，并在电气配件拧到底盒之前将电缆直接布线到相关电气配件上的端子。
9.电工需要两次单独到达现场来执行这两次单独的安装是低效的。电工是技能性行业，这使得他们成为相对昂贵的劳动力形式。与其它非专业的相比更不容易获得，这意味着电工的可用性可能会带来延迟，对建筑项目的时间尺度和相关的成本影响产生负面影响。
10.因此，还需要找到上述第一次安装和第二次安装过程的替代方案，该替代方案减少了对于两次安装都需要具备资质电工的需求。


技术实现要素：

11.根据本发明的第一方面，提供了一种用于建筑物的模块化电气配件。该模块化电气配件包括用于附接到建筑物结构(例如墙壁)的壳体，以及安装在该壳体中的电气底板。该电气底板被配置为被电线连接到与建筑物相关联的电气线路。可供用户更换的电气配件模块由用户可拆卸地连接到模块化电气配件。
12.模块化电气配件还可以包括电气总线，该电气总线可拆卸地连接到可供用户更换的电气配件模块。电气总线可以被配置为在连接的可供用户更换的电气配件模块和电气底板之间传输电力。例如基于通过控制总线接收的控制信号，电气总线可以将电力输送到连接到电气总线的设备。
13.所述模块化电气配件还可以包括控制总线，该控制总线可拆卸地连接到可供用户更换的电气配件模块。控制总线可以被配置为在连接的可供用户更换的电气配件模块和电气底板之间传送控制信号，以基于控制信号控制电力到电气设备的输送(例如，来自电气总线的电力)。控制总线允许向可供用户更换的电气配件模块控制信号，和从可供用户更换的电气配件模块发送控制信号，以控制电力输送到与本地电气总线连接或外部连接的电气设备，例如，输送到远程可供用户更换的电气配件和可供用户更换的电气配件模块。
14.除了可供用户更换的电气配件模块和电气底板之间的电气总线之外，还具有控制总线，这允许更灵活的电气配件，该更灵活的电气配件能够更容易地适应不同功能的大范围变化，从灯开关变到电气/数据插座，以及从设备的本地控制变到远程控制，所有这些都不需要改变电气配件模块(避免任何对建筑物线路的重新布线)。控制总线提供了根据需要将部件定位在电气底板或可供用户更换的电气配件模块中的灵活性。例如，通信接口(例如有线或无线通信接口)可以位于电气底板中，并且通过控制总线与可供用户更换的电气配件模块进行通信，从而使得可供用户更换的电气配件模块中的不必要的部件最小化，并且由此降低可移除模块的成本和尺寸，并且当可供用户更换的电气配件模块被更换时减少与处理有用电子器件的相关联的浪费。这也允许在模块化电气配件中的多个可供用户更换的电气配件模块之间共享通信接口，避免了多个冗余通信设备，这节省了成本并避免了本地网络资源过度拥挤。
15.与建筑物相关联的电气线路可以是低压电气线路(例如干线电气线路)、超低电压电气线路(例如12v或5v电气线路)、照明线路(包括常规的手动直接开关照明线路和总线控制照明线路，如dali)、通信、数据或多媒体线路。可供用户更换的电气配件模块可从电气线路接收电力。例如，从电气线路接收低电压(例如干线电源)或超低电压(例如12v或5v)电力，以给可供用户更换的电气配件模块自身供电或给连接到可供用户更换的电气配件模块的电气设备(例如连接到可供用户更换的电气配件模块上的插座的电气设备)供电。可供用户更换的电气配件模块可以连接到电气线路以控制另外的设备。例如，可供用户更换的电气配件模块可连接到照明线路(包括常规的手动直接开关照明线路和总线控制照明线路，如dali)以控制照明。可供用户更换的电气配件模块可连接到通信线路(例如网络连接)，以传送指令来控制电气设备。例如，可供用户更换的电气配件模块可以发送控制信号以远程
地控制连接到另外的电气配件模块的电气设备。
16.该模块化电气配件为用户提供了一种灵活的系统，该系统用于根据用户的需要和喜好来控制和/或为用户家中的电气设备供电，克服了与先前安装的电气配件相关联的上述问题。
17.可供用户更换的电气配件模块可由用户互换。用户可以使模块在不同功能之间改变。例如在控制电气设备运行的模块和具有可连接到电气设备的插座的模块之间改变以向电气设备提供电气或数据服务。用户还可以在执行相同功能但具有不同接口的模块之间进行改变，例如，将拨动开关调换成调光器，或者将一种电气插座切换成另外的电气插座。
18.在用户进入房产并且发现模块化电气配件的现有布置不适合他们的特定需要和/或喜好的情况下，用户能够通过更换可供用户更换的电气配件模块并且将其更换为不同的可供用户更换的电气配件模块，来重新配置房产中的任何模块化电气配件的布置。例如，现有的可供用户更换的电气配件模块可以被配置为常规的拨动开关以操作灯泡。本发明的模块化电气配件允许用户容易地移除现有的可供用户更换的电气配件模块，并且用不同的可供用户更换的电气配件模块自身来更换它，而不需要呼叫具备资质的电工。例如，用户可以选择用被配置为充当调光器开关的模块来替换现有的拨动开关模块，以允许对灯泡的选择性亮度控制。
19.或者，如果现有的可供用户更换的电气配件故障，用户可以自己简单地执行类似的更换。由于电气线路直接连接到电气底板，而不是连接到可供用户更换的电气配件模块，所以不需要具有资质的电工执行更换，从而节省用户时间和金钱。此外，由于只需更换可供用户更换的电气配件模块，而不是整个模块化电气配件，这减少了因通过重新使用电气底板、壳体和任何面盘而造成的浪费，并且在诸如多联开关的多联电气配件的情况下，只需更换单个有故障的电气配件模块。
20.另外的益处是，随着新技术的发展，可供用户更换的电气配件模块可以容易地随时间升级，而不需要替换整个电气配件，并且不需要具备资质的电工来执行升级。例如，虽然当前标准是使用usb插孔作为用于对便携式设备进行充电和供电的超低电压电气插座，但是在将来，不同的标准可以替代usb插孔。本发明允许具有提供超低电压电力的usb插孔的可供用户更换的电气配件模块被任何变成新标准的超低电压电力插座所代替，从而允许更容易地适应未来的创新和发展。
21.此外，可供用户更换的电气配件模块可以容易地被调换为适应特定用户的需要的模块，或者适应用户随时间变化的需要的模块。例如，如果人出现残疾或变得更年老，并且发现现有的灯开关具有挑战性，例如，由于视力或移动性降低，用户或其护理者可以根据需要经常更换可供用户更换的电气配件，以更好地适应其变化的需要，而不需要任何重新布线。例如，可供用户更换的电气配件模块可以安装有具有触觉反馈的触摸模块、具有盲文符号的开关、具有易于按压的大按钮的开关、由语音控制的开关、或由用户的眼睛注视或运动传感器(诸如pir传感器)控制的开关。
22.附加地，可供用户更换的电气配件模块可由第三方在许可下制造，从而打开竞争市场、升级能力和创新，这将提供更大数量和质量的可供用户更换的电气配件模块以满足广泛的不同需要和应用。
23.所要求保护的发明还避免了电工执行如上所述的单独的所谓“第一次安装和第二
次安装”的需要。例如，在模块化电气配件被设计为灯开关的情况下，电工可安装壳体并将电气底板布线到通向灯泡的电气线路。一旦完成第一次安装，壳体和电气底板就可以留在已经接线到灯泡的适当的位置。一旦完成第一次安装，任何人，甚至没有具备任何电气资质的人，都可以将可供用户更换的电气配件模块连接到电气底板。
24.固定装置可以被配置为将可供用户更换的电气配件模块固定到壳体。固定装置被配置为将可供用户更换的电气配件模块固定到壳体，以防止无意的移除，例如，防止除了当用户希望调换可供用户更换的电气配件模块时之外的移除。固定装置可以是任何紧固装置，该任何紧固装置将可供用户更换的电气配件模块固定到壳体以防止或限制可供用户更换的电气配件模块被移除。例如，可安装在可供用户更换的电气配件模块上的面盘、将可供用户更换的电气配件模块固定到壳体上的紧固件、推入配合件、磁性联接件或夹子。固定装置可以包括锁定机构以防止未授权的移除。
25.电气配件模块可以具有接口，该接口被配置为接收电气设备的期望运行状态，该电气设备例如是连接到可供用户更换的电气配件模块的电气总线的电气设备。
26.接口可以位于可供用户更换的电气配件模块上或连接到可供用户更换的电气配件模块。接口可以从用户接收电气设备的期望运行状态(例如，通过用户操作开关或按压可供用户更换的电气配件模块上或连接到可供用户更换的电气配件模块的按钮)。附加地或替代地，接口可以通过有线或无线连接从远程设备接收指示电气设备的期望运行状态的输入，该远程设备诸如另外的模块化电气配件。
27.接口可以包括在可供用户更换的电气配件模块上或连接到可供用户更换的电气配件模块的用户接口，该用户接口被配置为从用户接收指示电气设备的期望运行状态的输入。用户接口可以包括一个或多个开关(拨动开关、按钮开关、调光器开关)、触摸面板、语音识别处理器、运动传感器和可变控制器。用户接口可以包括开/关按钮。用户接口可以包括一个或多个输入、按钮或滑块，该用户接口被配置为接收用户输入，该用户输入与例如亮度、音量或温度的增加/减少相关联。可变控制器可以是调光器开关，该调光器开关控制灯泡、音量控制或温度控制。
28.通过每个可以选择用户接口的可供用户更换的电气配件模块(例如上面列出的用户接口示例)，用户可以根据需要选择具有适当用户接口的可供用户更换的电气配件模块，并且在其需要改变时，可以灵活地容易地将可供用户更换的电气配件模块自身改变为具有不同用户接口的另外的可供用户更换的电气配件模块。这为用户提供了灵活的系统，该系统允许用户容易地将可供用户更换的电气配件模块调换为具有不同类型的用户接口的电气配件模块，以便以“即插即用”风格适应他们的个人喜好和需要。例如，用户可以决定他们更喜欢当前由拨动开关操作(并且因此具有固定亮度)的灯泡，而不是由调光器开关操作(以允许他们控制灯泡的亮度)。使用本发明，用户可以简单地用可供用户更换的电气配件模块来代替具有拨动开关的可供用户更换的电气配件模块，以允许可供用户更换的电气配件模块控制灯泡的亮度，其中可供用户更换的电气配件模块具有可变控制器，例如调光器开关。
29.接口可以包括有线或无线通信接口，该有线或无线通信接口被配置为在通信接口和外部设备之间传送期望运行状态。
30.传送期望运行状态包括将期望运行状态发送到外部设备，以及从外部设备接收期
望运行状态。
31.外部设备可以是以下中的一个或多个：外部电子设备；桥接器；以及另外的模块化电气配件。
32.外部电子设备可以是通过通信链路(有线或无线地)连接到模块化电气配件的任何电子设备。外部电子设备可以是便携式电子设备，诸如移动电话、智能电话、手表和手提笔记本计算机。外部电子设备可以发送控制信号以控制连接到可供用户更换的电气配件模块的电气设备。模块化电气配件可以向外部电子设备发送控制信号以控制外部电子设备。
33.外部设备可以是另外的模块化电气配件，该另外的模块化电气配件被配置为从模块化电气配件接收一个或多个控制信号，并控制与另外的模块化电气配件通信的电子设备。在一个示例中，模块化电气配件可以位于建筑物的底层，并且另外的模块化电气配件可以位于建筑物的第一层。底层的模块化电气配件单元可以接收指示用户意图的用户输入，以打开建筑物的第一层上的灯泡。另外的模块化电气配件可联接到第一层里的灯泡，并且在从底层的模块化电气配件接收到一个或多个控制信号时，激活灯泡。这样，容易实现和重新配置建筑物周围的电气设备的远程控制，特别是在模块化电气配件和另外的模块化电气配件无线通信的情况下。
34.在另外的示例中，建筑物中的每个电气设备(例如灯或电气插座)可以在建筑物建造期间硬连线到其自己的电气配件模块，该电气配件模块容纳在以中央控制面板形式的模块化电气配件中，通常容纳在建筑物的服务区域中。房产开发商可以在建筑物周围安装模块化电气配件，但是可供用户更换的电气配件模块要么是空白的要么留有有限数量的通用开关以执行基本功能。然后房主或租客可以自由地增加或修改可供用户更换的模块化电气配件的布置，以从最适合于建筑物中的任何电气设备的任何位置控制这些电气设备。这使得非常容易改变灯开关的位置，例如，以适应居住者的变更或房间布局的改变，而不需要重新布线。
35.模块化电气配件可通过桥接器与其它模块化电气配件或外部设备通信。模块化电气配件和外部设备中的每一个可以通过专用网络与桥接器通信，其中桥接器可选地连接到局域网或广域网(诸如因特网)，如果需要的话，以允许从建筑物外部进行远程控制。不是通过本地网络(例如本地wifi网络)连接每个模块化电气配件和其它连接的外部设备，而是桥接器将连接的设备分离到专用网络上以防止不想要的篡改，减少本地wifi网络上的负载，并且允许连接的设备使用定制通信协议进行通信，与标准wifi协议相比，该定制通信协议可能具有减少干扰或提高范围的优点。
36.接口可以被配置为控制连接到电气总线的电气设备的电力输送。接口可以被配置为在控制总线上输出控制信号。控制信号可以指示连接到电气总线的电气设备的期望运行状态。控制总线上的控制信号可以控制连接到电气总线的电气设备的电力输送。
37.模块化电气配件还可包括控制部件，该控制部件被配置为从控制总线接收控制信号，并基于控制信号控制通过电气总线向连接到电气总线的设备进行电力输送。
38.控制部件可以是电子开关，该电子开关被配置为基于从控制总线接收的控制信号选择性地从电气总线向连接到电气总线的设备提供电力。电子开关可以是继电器或晶体管(例如mosfet)。
39.控制部件可以在可供用户更换的电气配件中，允许控制部件针对连接到可供用户
更换的电气配件模块的电气设备和可供用户更换的电气配件模块的类型进行定制。例如允许根据需要选择开关部件或调光部件。替代地，控制部件可以在电气底板中，这可以减小可供用户更换的电气配件模块的尺寸和成本。除了电气总线之外还具有控制总线，提供了将诸如控制部件的部件定位在可供用户更换的电气配件或电气底板中的灵活性。
40.模块化电气配件还可包括多个可供用户更换的电气配件模块，该电气配件模块被配置为从电气总线接收电力并在控制总线上传送控制信号。控制信号还可以包括唯一标识符，该唯一标识符与选择的可供用户更换的电气配件模块相关联。控制部件可以被配置为响应于包括与选择的可供用户更换的电气配件模块相关联的唯一标识符的控制信号，向选择的可供用户更换的电气配件模块输送电力。
41.唯一标识符标识特定的可供用户更换的电气配件模块。例如，用于控制特定灯泡的可供用户更换的电气配件模块可以具有与用于控制另外的电气设备例如遮光帘的可供用户更换的电气配件模块不同的唯一标识符。通过在控制信号中包括唯一标识符，可以引导控制信号来控制期望的电气设备。
42.将可供用户更换的电气配件模块连接到电气总线，可以通过电气底板将可供用户更换的电气配件模块联接到电气线路。电气设备可以通过电气线路直接连接到电气总线，以允许可供用户更换的电气配件模块基于控制总线上的控制信号来控制到电气设备的电力输送。例如，电气线路可以是常规的手动直接开关照明线路，该照明线路将灯泡连接到电气总线以允许可供用户更换的电气配件模块控制照明线路的电力输送，以便控制灯泡的运行。
43.可供用户更换的电气配件模块可以包括用于连接到设备的插座。插座可以向电气设备提供电气和/或数据服务。数据可以包括媒体数据和/或网络数据。
44.可供用户更换的电气配件模块可通过电气底板从电气线路接收电力。可供用户更换的电气配件模块可包括可连接到电气设备的电气插座，其中，电气插座被配置为通过电气底板从电气线路向电气设备提供电力。
45.插座可以连接到电气总线。
46.插座可以包括低压(例如干线)电气插座和/或超低电压(例如12v或5v)插座。
47.由于模块化设计，用户可以容易地和安全地将具有干线电源插座的电气插座替换为具有超低电压插座的电气插座，或反之亦然，而不需要电工。
48.该超低电压插座可包括usb插孔，该usb插孔被配置为提供电力以对连接到该usb插孔的一个或多个便携式电子设备进行操作和/或进行充电。
49.可供用户更换的电气配件模块和电气底板可以通过一个或多个互连件进行电气连接。一个或多个互连件可以包括物理连接器，以在可供用户更换的电气配件模块与电气底板之间进行电气连接。该互连件可以包括可供用户更换的电气配件模块中的一个或多个引脚，以及被配置为接收电气底板中的一个或多个引脚的一个或多个对应端子。将可供用户更换电气配件的引脚插入到电气底板中的对应孔中提供了简单且牢固的连接装置，并且确保了可供用户更换电气配件的正确对准以用于电力的传输。可选地，一个或多个互连件可以包括无线连接，诸如射频、光学的或近场通信。可能需要进行电气连接的物理连接器以用于连接可供用户更换的电气配件模块和电气底板之间的电气总线，而无线连接可能适合于连接通信总线。
50.一个或多个端子可以具有凹陷在一个或多个端子内的电气触点，以防止用户触摸触点。电气触点可以充分地凹陷，使得如果用户将他们的手指放入端子中，则将防止手指接触任何干线电源电压，从而提高用户安全性，并且允许用户如他们所愿地更换/替换可供用户更换的电气配件，而不需要电工的帮助。
51.壳体可以是用于安装到建筑物结构的电气底盒。
52.底盒可安装到建筑物的墙壁或地板中以满足用户的需要。
53.固定装置可以是面盘，该面盘被配置为将可供用户更换的电气配件模块附接到壳体。面盘可被用户附连到壳体的，以便将可供用户更换的电气配件模块固定到电气底板，直到用户决定移除或更换可供用户更换的电气配件模块的时间。面盘还可以帮助确保在可供用户更换的电气配件模块和电气底板之间保持电气连接。面盘可以由用户安全地移除并且用替代面盘替换。
54.根据本发明的第二方面，提供了一种系统，包括与另外的电气配件模块通信的(可供用户更换的)电气配件模块。电气配件模块包括用户接口，该用户接口被配置为接收连接到另外的电气配件模块的电气设备的期望运行状态。电气配件模块包括通信接口，该通信接口被配置为向另外的电气配件模块发送指示期望运行状态的控制信号。另外的电气配件模块包括通信接口和控制部件，该通信接口被配置为从电气配件模块接收控制信号，该控制部件被配置为基于控制信号控制对连接到另外的电气配件模块的电气设备进行电力供应。
55.所要求保护的系统允许对位于不同位置(例如，建筑物的不同部分)的电气设备(例如，建筑物中的)进行控制。例如，可能需要在楼梯的底部提供灯开关，该灯开关打开/关闭位于楼上的灯而不必铺设专用电缆。或者，可能需要在房间入口附近提供开关，该开关打开/关闭位于房间相对侧的台灯，而不耗费在灯开关和灯之间敷设专用电缆。该系统允许在单独的模块化电气配件壳体中的电气配件模块彼此通信，使得在一个位置的开关可以控制在另外位置的开关，例如在楼梯底部的开关发送控制信号到连接到楼梯上的开关以打开/关闭该灯。因此，当用户使用在用户位置的电气配件模块输入指示电气设备的期望运行状态的命令(例如，轻弹开关或转动拨盘)时，与期望运行状态相关联的控制信号被传送到连接到远程电气设备的另外的电气配件模块，使得另外的电气配件模块根据控制信号操作在不同位置的电气设备(例如，开灯或关灯，或控制散热器的温度)。
56.任何或所有的电气配件模块可以是可供用户更换的，使得它们可以由房主或租客改变而不需要电工。重新配置建筑物中的开关布置变得简单，而不需要电工重新布线，消除了由延伸电缆引起的耗费和损坏。相反，适当的电气配件模块可以在选择的位置处安装在模块化电气配件中，并且被编程为发送控制信号以控制适当的另外的(远程)电气配件。
57.可供用户更换的电气配件模块可通过控制总线可拆卸地连接到模块化电气配件中的通信接口，以在可供用户更换的电气配件模块和通信接口之间传送控制信号。用户接口可以将期望运行状态作为控制信号在控制总线上传送，并且通信接口可以从控制总线接收控制信号。另外的可供用户更换的电气配件模块可以位于另外的模块化电气配件中，该另外的模块化电气配件中具有电气总线和另外的控制总线，电气总线和另外的控制总线可拆卸地连接到另外的可供用户更换的电气配件模块。电气总线被配置为将电力传输到另外的可供用户更换的电气配件模块，并且该另外的控制总线被配置为将控制信号传送到另外
的可供用户更换的电气配件模块。在另外的模块化电气配件中的另外的通信接口可被配置为从模块化电气配件接收控制信号，并且通过另外的控制总线将控制信号传送到另外的可供用户更换的电气配件模块。在另外的可供用户更换的电气配件模块中的控制部件可被配置为基于在另外的控制总线上接收的控制信号来控制对连接到另外的可供用户更换的电气配件模块的电气总线的电气设备的电力供应。
58.模块化电气配件可以安装在建筑物中的第一位置处，并且另外的模块化电气配件可以安装在建筑物中远离第一位置的第二位置处。例如允许从两个不同的位置控制设备，诸如在楼梯的一段的顶部和底部提供灯开关。
59.一种模块化电气配件可以是可安装在建筑物的服务区域中的控制面板。控制面板可以容纳多个电气配件模块，每个电气配件模块连接到建筑物中的电气设备之一以控制它(通过直接切换供应电气设备的电力或通过发送适当的控制信号以操作电气设备来控制它的电力供应)。然后，用于控制建筑物中的任何电气设备的可供用户更换的电气配件模块可以被安装在最适合用户的任何位置。可供用户更换的电气配件模块被编程以与控制面板中的适当的电气配件模块通信，该控制面板控制期望的电气设备而不需要对建筑物的布线进行任何物理改变。这使得非常容易改变灯开关的位置，例如，通过简单地四处移动可供用户更换的电气配件模块和/或对它们进行重新编程来适应居住者的变更或房间布局的改变，而不需要建筑物的任何物理重新布线或具备资质电工的服务。
60.电气配件模块和另外的电气配件模块可以共享公共壳体。一个电气配件模块可以是控制一个或多个其他电气配件模块的开关，该一个或多个其他电气配件模块中的每一个控制单独的电气设备。这允许容易地被创建和重新配置区域。例如，底板可以接线到房间中的一组灯泡，并且每个灯泡可以与控制每个灯泡的单独的电气配件模块相关联。这些单独的电气配件模块中的每一个可以向用户提供开关或调光器，用于单独控制其灯泡。可选地，除了其中一个不向用户呈现开关或调光器的电气配件模块之外，用户可以替换全部单独的电气配件模块，并且对呈现开关的电气配件模块重新编程以控制整组灯泡。具有开关的电气配件模块，将发送控制信号到其它电气配件模块以同时打开/关闭它们。这样，重新配置区域不需要重新布线，并且简单地涉及重新编程哪个电气配件模块对控制信号做出反应。同样，通过简单地用调光器开关来代替单个电气配件模块，将整个区域的控制从简单的打开/关闭开关调换到调光器开关变得简单明了，而不需要任何复杂的重新布线并且不需要电工。
61.该系统可以进一步包括多个另外的电气配件模块，每个另外的电气配件模块具有唯一的标识符。控制信号可以包括选择的唯一标识符，该选择的唯一标识符与在多个另外的电气配件模块中选定的其中一个模块相关联。具有与所选择的唯一标识符相对应的唯一标识符的另外的电气配件模块被配置为基于控制信号控制其所连接的电气设备，例如，基于在其控制总线上接收到的控制信号向连接到其电气总线的电气设备提供电力。
62.该系统还可以包括桥接器，该桥接器与电气配件模块和多个另外的电气配件模块通信。桥接器可以被配置为从电气配件模块接收控制信号，并且将控制信号传输到多个另外的电气配件模块，或传输到与唯一标识符相关联的另外的电气配件模块。
63.桥接器可以是能够从电气配件模块接收控制信号，并将控制信号传输到多个另外的电气配件模块的任何设备。例如，桥接器可以是网关设备、无线集线器或应用程序。桥接
器可以与连接到它的任何电气配件模块远程通信。在一个示例中，桥接器可以从电气配件模块接收控制信号，并将控制信号传播到与桥接器通信的所有其它电气配件模块。在另外的示例中，桥接器可以从电气配件模块接收控制信号以操作特定的电气设备，并且基于与控制信号相关联的唯一标识符，识别连接到特定的电气设备的电气配件模块，并且将控制信号发送到该电气配件模块以操作特定的电气设备。
64.根据本发明的第三方面，提供了一种可供用户更换的电气配件模块。可供用户更换的电气配件模块可由用户可拆卸地连接到根据第一方面的模块化电气配件的电气底板。将可供用户更换的电气配件模块连接到电气底板的用户可以通过电气底板将可供用户更换的电气配件模块联接到建筑物的电气线路。可供用户更换的电气配件模块可由用户可拆卸地连接到模块化电气配件的电气总线和/或控制总线。
65.可供用户更换的电气配件模块还可以包括接口，该接口被配置为接收电气设备的期望运行状态。
66.该接口可以包括用户接口，该用户接口被配置为用于接收来自用户的输入，该输入指示该电气设备的所期望运行状态。例如，用户接口可以包括以下中的一个或多个：拨动开关；一个或多个按钮开关；调光器开关；触摸面板；语音识别处理器；运动传感器；以及可变控制器。
67.该接口可以包括有线或无线通信接口，该有线或无线通信接口被配置为在通信接口和外部设备之间传送期望运行状态，该外部设备诸如外部电子设备、桥接器和另外的模块化电气配件。
68.可供用户更换的电气配件模块还可以包括可连接到电气设备的插座，以向电气设备提供电气或数据服务。
附图说明
69.现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明，在附图中：
70.图1示出了现有技术的电气配件；
71.图2示出了现有技术的双向开关；
72.图3示出了根据本发明的实施例的模块化电气配件的分解三维视图；
73.图4是图3的模块化电气配件的分解横截面侧视图；
74.图5示出了可供用户更换的电气配件模块与电气底板之间的电气连接；
75.图6是示出了可供用户更换的电气配件模块的电气插座的框图；
76.图7示出了控制外部设备的模块化电气配件；
77.图8示出了控制模块化电气配件的外部设备；以及
78.图9示出了控制连接到第二电气配件模块的设备的第一电气配件模块。
具体实施方式
79.常规的电气配件(例如灯开关和干线电源电气插孔)具有面盘，该面盘具有前侧和后侧，前侧具有在正常使用期间可供用户接近的插座和/或开关，后侧具有端子，通常用于通过将电缆拧紧或压接到端子来进行永久的电气连接(例如，连接到干线电源)。对这些常规电气配件进行任何改变(例如将拨动开关改为调光器开关，或者将干线电源电气插孔改
变为具有诸如usb插孔的超低电压插座，以便向便携式电子设备提供超低电压电力)需要断开和重新连接这些电气连接，这在涉及干线电压时通常需要具备资质电工的服务。
80.除了干线电源之外，还提供可用的多媒体连接的专用电气配件。这些通常被安装在靠近电视机位置的墙壁中，以向电视提供电力和多媒体连接。图1示出了这种电气配件100的示例，该电气配件100提供视听端口110(例如hdmi、vga等)、被配置为提供以太网因特网连接的网络端口120、一个或多个usb数据端口130、音频端口140(例如耳机插孔)以及干线电源电气插孔150。虽然电气配件100提供了方便的“一体化”产品，以连接来自单个单元的多个不同外围设备并向该来自单个单元的多个不同外围设备进行供电，但是必须再次对与面盘后侧上的每个端口相关联的端子进行电气连接。即使在单个端口是模块化的并且可以被改变以适应单个用户需求的情况下，仍然需要修改到与每个单个端口相关联的端子的硬连线连接。
81.在建筑物中，通常需要提供一种从几个不同位置控制灯或其它电气设备的方法，例如从走廊的任一端或从楼梯的顶部和楼梯的底部。图2示出了用于从建筑物中的两个不同位置控制灯泡220的常规双向开关布置200的示例。在该示例中，灯泡220可以由一段楼梯250的底部处的第一灯开关230和一段楼梯250的顶部处的第二灯开关240控制。这允许用户在任一方向上越过楼梯250之前打开灯泡220以照亮楼梯250，并且在之后关闭灯泡220。在这种常规的布置中，必须在灯泡220和开关230和开关240之间敷设大量的电缆。这使得难以在以前没有双向灯开关的地方添加新的双向灯开关，并且使得更难以进行诸如移动任何部件的位置的改变，因为任何改变都会带来在敷设新电缆时修理墙壁和天花板损坏的成本。
82.图3是根据本发明的试图克服现有电气配件缺点的模块化电气配件300的分解三维视图。模块化电气配件300具有例如底盒310的壳体，该底盒310用于凹陷入建筑物结构(例如墙壁、地板或天花板)，尽管其它壳体可以根据需要进行表面安装。
83.模块化电气配件300具有安装在底盒320内的电气底板320。电气底板320具有端子322，该端子322可以由具备资质的电工硬连线到建筑物的电气线路。电气线路可以是低压电气线路(例如干线电气线路)、超低电压电气线路(例如12v或5v电气线路)、照明线路(包括常规的手动直接开关照明线路和总线控制照明线路，如dali)、通信、数据或多媒体线路。在该示例中，模块化电气配件300包括按钮332，因此电气底板320的端子322可以硬连线到将由这些按钮控制的电气设备(诸如一个或多个灯泡)。
84.可供用户更换的电气配件模块330，可以由用户容易地插入到底板320中和从该底板320中移除，而无论如何都不需要任何电气专业知识，并且不需要具备资质的电工。可供用户更换电气配件模块330和电气底板320通过互连件联接，该互连件在可供用户更换电气配件模块330和电气底板320之间传输电力和传输可选的控制信号。
85.在该示例中，互连件由可供用户更换的电气配件模块330上的引脚331提供，该引脚331与电气底板320中的相应的凹陷端子321联接。引脚331和凹陷端子321的使用可以保护用户不暴露于干线电压。模块和/或引脚的形状可以是带键的以确保正确的对准。代替引脚331和端子321，可以使用任何其他类型的互连件或连接器在可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320之间传输电和/或控制信号。例如，控制信号不需要直接电气连接，并且可以通过无线(射频)、光学的或近场通信链路传输替代。
86.结果，可供用户更换的电气配件模块330可以由用户调换，例如，如果可供用户更
换的电气配件模块330出现故障或者如果可供用户更换的电气配件模块希望改变其功能(例如，将图3所示的按钮调换为旋转拨盘)，则允许用户改变可供用户更换的电气配件模块，而不需要具备资质的电工。一旦可供用户更换的电气配件模块330连接到电气底板320，可供用户更换的电气配件模块330就通过底板330连接到灯泡的电气线路中，而不需要修改到端子322的布线。
87.图4是示出内部部件的模块化电气配件300的分解横截面侧视图。
88.壳体310被凹陷入建筑物的墙壁412中的切口中。电缆414埋在墙壁中。电缆414形成电气线路的至少一部分，该电气线路向模块化电气配件300提供电力，并将模块化电气配件300连接到可由按钮332控制的灯泡420。
89.电缆414通过壳体310中的开口被连通，并且电气连接到电气底板320上的端子322。电气底板320位于壳体310内。
90.可供用户更换的电气配件330被示出为连接到电气底板320，以及面盘440(为了清楚起见，在图3中未示出)位于可供用户更换的电气配件模块330之上。面盘440包括切口部分，以容纳可供用户更换的电气配件模块330的按钮332(在图4中由虚线示出)。面盘440(例如，用螺钉或夹子)附接到壳体310，以将可供用户更换的电气配件固定就位(在图4中用虚线箭头示出)并防止无意的移除。
91.可供用户更换的电气配件模块330具有电气总线434，该电气总线434连接在可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320之间。端接电缆414的端子322连接到电气总线434，使得灯泡420的电源通过电缆414连接到电气总线434。可供用户更换的电气配件模块330中的开关部件437根据按钮332处的用户输入控制在电气总线434上灯泡420的电力流动。
92.按下按钮332使得可供用户更换电气配件模块330中的处理器438在控制总线436上产生控制信号。开关部件437连接到控制总线436，并且控制信号使得开关部件根据控制信号选择性地通过电气总线434将电力联接到灯泡320。
93.控制总线436还连接在可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320之间，以便在可供用户更换的电气配件模块和电气底板320中的处理器450之间传送控制信号。如将在图7、图8和图9中更详细地讨论的，这允许控制信号被发送至可供用户更换的电气配件模块330和从可供用户更换的电气配件模块330发送以控制其它电气设备，允许可供用户更换的电气配件模块被其它电气设备控制，或允许其它可供用户更换的电气配件模块进行远程控制。在该示例中，控制总线436被示出为可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320之间的有线连接，但是可以使用无线连接(例如射频(rf)、光学的或近场)替代。
94.图5是示出了可供用户更换的电气配件模块330如何电气连接到电气底板320的图。可供用户更换的电气配件模块具有两组连接器，该连接器包括可供用户更换的电气配件模块上的引脚512和相应的端子522，以接收电气底板320上的引脚512。上组引脚连接控制总线436，而下组引脚连接电气总线434。然而，如果可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320通过无线连接进行连接，用于控制总线436的上组引脚则可以省略。
95.图5还示出了一个端子522的放大图524，其中，电气触点526被示出为凹陷在电气底板320的端子522内，以便保护用户免于暴露于从电气线路414接收的干线电源电压。
96.可供用户更换的电气配件模块330可以由用户更换为具有不同控制的不同用户可
调换的电气配件模块(例如，将图3中所示的按钮332调换为旋转拨盘)。可选地，可供用户更换的电气配件模块330可以被调换为提供不同功能的不同的可供用户更换的电气模块。例如，如果在特定位置不再需要灯开关模块，则可以将灯开关模块调换为电气插座，该电气插座可以从向模块化电气配件300提供电力的电气线路汲取其电力。
97.图6示出了可供用户更换的电气配件模块630的可选示例，该电气配件模块630具有干线电气插座662和usb插孔664形式的超低电压电气插座，该干线电气插座662用于向连接到电气插座662的电气设备提供干线电力，该usb插孔664形式的超低电压电气插座用于向便携式电气设备(例如智能电话)提供超低电压(例如5v)。
98.干线电气插座662从电力总线434接收干线电力。
99.usb插孔664从电气总线434接收超低电压(其中变压器在电气底板320中)，或者可供用户更换电气配件模块330中的变压器将来自电气总线434的干线电力转换成用于usb插孔664的超低电压电源。
100.具有不同电气插座布置的其他可供用户更换的电气配件模块也是可用的，例如，仅具有一个低压插座或多个低压插座(例如一个干线电源插座或多个干线电源插座)的可供用户更换的电气配件模块，以及仅具有一个超低电压插座或多个超低电压插座(或插座)的其他可供用户更换的电气配件模块。这允许用户通过简单地调换可供用户更换的电气配件模块而容易地将低压插座(例如干线电源插座)调换为超低电压插座，而不需要任何重新布线、电气资质或实际上任何专业电气知识。如果未来用于超低电压插座的标准改变(例如，从当今流行的usb插座到其它插座)，这可能是有利的，因为这将允许过时的插座被现代插座替换而不需要重新布线，并且将浪费最小化。
101.插座也可以容易地由其它类型的插座代替，例如媒体或网络插座，其中媒体或网络数据可以从有线或无线通信链路通过控制总线436提供到电气底板320。
102.图7示出了模块化电气配件300如何控制外部设备774。
103.如关于图4所讨论的，按压可供用户更换的电气配件模块330上的按钮332使得可供用户更换的电气配件模块330中的处理器438在控制总线436上产生控制信号。然而，除了这些控制信号使开关部件437通过电气总线434将电力联接到直接接线到电气总线434的设备(诸如图4中的灯泡320)之外，控制总线上的控制信号可以附加地或替代地被发送到外部设备774，以远程地控制外部设备774。
104.例如，第一灯开关和第二灯开关可以位于走廊的相对端处，用于控制单个灯泡，使得可以从走廊的任一端打开/关闭灯泡。然而，只有第二灯开关可以被电线连接到灯泡，当用户按下第一灯开关上的按钮时，第一灯开关发送无线控制信号以通过第二灯开关控制灯泡。例如，当用户按下第一灯开关上的打开按钮时，第一灯开关向第二灯开关发送控制信号，指令第二灯开关将电力联接到灯泡以将该灯泡接通。
105.控制总线436连接在可供用户更换的电气配件模块330和电气底板320之间，以便在可供用户更换的电气配件模块和电气底板320中的处理器450之间传送控制信号。
106.处理器450从控制总线436接收控制信号，并且处理器450使用无线收发器772将这些控制信号传输到外部设备774。由于可能存在多于一个的外部设备，因此控制信号包括唯一标识符，该唯一标识符允许外部设备确定控制信号是否是针对它们的。控制信号使得外部设备774根据按钮按压而被控制，例如，打开/关闭外部设备774。
107.外部设备不需要位于控制它的可供用户更换的电气配件模块330的本地。也就是说，外部设备可以在诸如不同建筑物的远程位置，并且控制信号可以通过有线或无线网络(包括通过因特网)被传输到远程位置。例如，外部设备可以是外部建筑物中的灯，可供用户更换的电气配件模块可以是位于主建筑物中的灯开关，用于远程地打开/关闭外部建筑物中的灯。
108.如图8所示，外部设备还可以控制可供用户更换的电气配件模块330，以允许远程控制连接到可供用户更换的电气配件模块的电气设备。
109.外部设备774发送包括唯一标识符的控制信号，该唯一标识符识别控制信号所针对的可供用户更换的电气配件模块330。无线收发器772接收控制信号，以及处理器450将控制信号传递到控制总线436，其中可供用户更换的电气配件模块中的处理器438确定与控制信号相关联的唯一标识符指示控制信号是计划用于可供用户更换的电气配件模块330，并且处理器438指示开关部件437选择性地在电气总线434上提供电力，以根据外部设备774的指令控制灯泡420。
110.外部设备774不需要位于其控制的可供用户更换的电气配件模块330的本地。也就是说，外部设备774可以位于诸如不同建筑物的远程位置，并且控制信号可以通过有线和/或无线网络(包括通过互联网)被传输到可供用户更换的电气配件模块330。例如，外部设备可以是智能电话，并且可供用户更换的电气配件模块可以是位于房屋中的灯开关，并且智能电话可以用于从房屋外部远程地打开/关闭灯。
111.图9示出了系统800的示例，其中第一电气配件模块810可以控制连接到第二电气配件模块830的灯泡820(或其他电气设备)，该第二电气配件模块830可以远离第一电气配件模块810。
112.用户按下第一电气配件模块810上的按钮812以指示灯泡820的期望状态(开/关)。按下按钮812产生指示灯泡820的期望状态的控制信号，例如以关于图4、图7和图8所讨论的方式。通信接口814直接向第二电气配件模块810(点对点)或者通过将信号重新传输到第二电气配件模块830的桥接器840发送控制信号。无论哪种方式，第二电气配件模块830具有第二通信接口832，该第二通信接口832从第一电气配件模块810接收控制信号816，并且根据如图4中所讨论的期望状态选择性地控制供给灯泡820的电力。
113.桥接器840可以通过有线或无线连接被连接到广域网(例如互联网)，以允许远程地控制和监控任何电气配件模块，例如第一电气配件模块810和第二电气配件模块830。
114.该示例可以用于实现双向开关，其中可以从走廊的任一端或者从一段楼梯的底部和顶部控制灯泡820。
115.该示例也可用于帮助重新配置建筑物中的电气设备(例如用于灯的开关)和电气插座的控制的位置，而无需任何重新布线。建筑物中的每个电气设备(例如灯和电气插座)可以在建筑物建造或翻新修期间硬连线到通常位于建筑物的服务区域中的控制面板。控制面板基本上是模块化电气配件，例如模块化电气配件300，但是在更大的规模上，因为它可以容纳足够的电气配件模块，使得可以将一个电气配件模块接线到建筑物中的电气设备中的每一个。
116.房产开发商可以在建筑物周围安装模块化电气配件，并将它们布线到电气线路中以向它们提供电力，但是让可供用户更换的电气配件模块要么空白以便房主或租客可以决
定如何填充它们，要么留有有限数量的通用开关和插座来执行基本功能。然后房主或租客可以自由地增加或修改可供用户更换的电气配件模块的布置以适应他们的需要，例如，从最适合他们的任何位置控制建筑物中的任何电气设备。房主或租客安装的可供用户更换的电气配件模块然后被编程为与控制面板中的电气配件模块通信，以控制期望的电气设备，而不需要对建筑物的布线进行任何物理改变。这使得非常容易改变灯开关的位置，例如，以适应居住者的变更或房间布局的改变，而不需要重新布线或具备资质电工的服务。
117.尽管已经根据某些实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种修改，这些修改仍然落入所要求保护的本发明的范围内。
118.可供用户更换的电气配件模块330已经被描述为包括作为示例性控制部件的按钮332，以使用户能够控制连接到可供用户更换的电气配件模块330的电气设备。按钮332可以是拨动开关、按钮开关、旋转拨盘、触摸屏或触摸面板的形式。在进一步的示例中，控制部件可以是可变控制器。该可变控制器可以是调光器开关，以控制连接到电气线路的灯泡的亮度。可变控制器可以是音量控制器，用于调节与模块化电气配件通信的音响系统的回放音量。作为进一步的示例，可变控制器可以是温度控制器，以调节与模块化电气配件通信的加热设备(例如散热器)的温度。
119.代替按钮332，可供用户更换的电气配件模块330可以替代地或附加地包括其他控制部件，以允许用户控制连接到可供用户更换的电气配件模块330的电气设备。例如，可供用户更换的电气配件模块可以包括运动传感器(例如pir传感器)，该运动传感器被配置为检测用户在建筑物的特定区域内的移动，并且基于用户的移动来控制电气设备(例如，如果检测到移动，则打开连接到模块的灯)。可替换地或附加地，语音识别处理器可以根据语音命令来控制电子设备，例如打开建筑物的一个或多个特定房间中的灯泡的语音命令。眼睛注视传感器可以检测和跟踪用户的眼睛注视，以控制连接到可供用户更换的电气配件模块330的电气设备。
120.用具有不同用户接口的新的电气配件调换可供用户更换的电气配件(例如，用pir传感器调换常规的拨动开关)使得用户非常直接地定制建筑物中的电气设备的操作方式，即使在建筑物被配置时没有设想这些要求。这提供了随着技术发展或需要改变而随时间改变和升级配置的灵活性。
121.例如，可供用户更换的电气配件模块330可以是已经针对特定用户的需要而特别定制的模块，例如残疾人或老年人，从而允许仅通过将可供用户更换的电气配件模块330根据需要经常地切换到最适合他们需要的模块来满足他们的需要，而不需要任何重新布线。例如，可供用户更换的电气配件模块330可以是具有触觉反馈的触摸模块、具有盲文符号的开关、具有易于按压的大按钮的开关、或由语音、运动传感器(诸如pir传感器)或用户的眼睛注视控制的开关。
122.在上述示例中，连接到可供用户更换模块化电气配件并由可供用户更换模块化电气配件控制的电气设备已经被示出为灯泡。然而，该电气设备可以替代地是另外的电气设备，诸如一个或多个外围外部电气设备、中央加热系统、音响系统、门铃、排风扇或任何其他合适的电气设备。
123.该插座可以附加地或替换地包括多媒体插座，该多媒体插座用于向连接到该多媒体插座的设备提供媒体数据。在另外的示例中，电气插座可包括网络插座，该网络插座用于
与连接到网络插座的电气设备传递网络数据。多媒体插座和网络插座可以通过控制总线从电气底板中的无线收发器传送数据。
124.无线收发器772已经被描述为在电气底板320中。然而，无线收发器772可以设置在可供用户更换的电气配件模块330或每个可供用户更换的电气配件模块330中，从而消除对控制总线436的需要。