ПРОГРАММИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ Российский патент 2017 года по МПК H01H43/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[1] Настоящее изобретение относится к области программируемых устройств для электрических сетей. В частности, программируемое устройство может быть пригодным для электрических штепсельных розеток. Более конкретно, программируемое устройство может быть особо полезным для бытовых электрических штепсельных розеток.

Предпосылки создания изобретения

[2] Электрическая энергия подается к электрическим устройствам, таким как, телевизионные приемники, стереосистемы, тостеры, микроволновые печи и другие бытовые и промышленные приборы, посредством штепсельных розеток, которые, как правило, оборудованы ручными переключателями для включения и выключения подачи напряжения на электрическое устройство. Кроме того, системой освещения управляют электрические переключающие устройства (часто для упрощения называемые выключателями света), которые позволяют подавать и отключать напряжение от источников света.

[3] Некоторые электрические переключающие устройства (штепсельные розетки, выключатели света и другие подобные им электрические переключающие устройства) оборудованы только ручными средствами подачи и отключения питания. Однако такие ручные выключатели не позволяют проводить автоматическое переключение, в ряде случаев необходимое пользователю. Такое автоматическое переключение может быть целесообразно для экономии энергии, включения и выключения электрических устройств и освещения при отсутствии людей в помещении для имитации их присутствия в целях безопасности или в других целях.

[4] Автоматические переключающие устройства включают в себя механические или электрические таймеры, которые могут быть подключены к электрической розетке с последующей установкой времени включения или отключения электрического устройства, например, светильника. Электрические или механические таймеры для подключения к электрической розетке являются проблематичными, потому что они громоздки, их сложно программировать, у них небольшой выбор программ для периодов включения и выключения; кроме того, они часто неточны. Еще одной проблемой, связанной с механическими устройствами, является высокий уровень шума, высокая стоимость и низкая энергетическая экономичность, поскольку они потребляют большое количество энергии для работы привода таймера.

[5] Прочие устройства включают в себя крупные, комплексные и сложные системы централизованного управления питанием, с высокой стоимостью и трудностями монтажа в строящемся здании. Такие комплексные системы централизованного управления питанием еще сложнее установить (модернизация) в уже построенном здании. Кроме того, такие системы сложны в программировании, поскольку часто включают в себя множество вариантов управления.

[6] Проблема работы с такими устройствами, как обсуждалось выше, состоит в том, что они не позволяют достичь эффективной экономии электрической энергии. Производители некоторых устройств или другие организации заявляют, что такие устройства позволяют экономить электроэнергию, но даже если они действительно это позволяют, количество сэкономленной энергии относительно невелико. Часто эти устройства не позволяют достичь чистой экономии энергии, поскольку само устройство во время работы потребляет большое количество энергии.

[7] В качестве примера из предшествующего уровня техники описано устройство в Европейской заявке на патент №384881 (Al), в котором одной из основных характеристик устройства была заявлена безопасная эксплуатация. Тем не менее, конструкция этого устройства является относительно сложной и предусматривает множество электрических компонентов, что может привести к потреблению устройством относительно большого количества электрической энергии в ходе его эксплуатации. Кроме того, описываемое в этом документе устройство не включает в себя механического таймера для включения и отключения источника электрической энергии.

[8] Еще один пример известного устройства раскрыт в Патенте США №5,278,771, которое представляет собой крупное устройство, опять же включающее множество сложных электрических компонентов, что в результате приводит к потреблению большого количества электрической энергии во время эксплуатации. Это устройство содержит встроенный в него программируемый интерфейс, который не всегда открыт для доступа при использовании устройства. Кроме того, программируемый интерфейс сложен в работе, и описываемое устройство оборудовано только одним типом интерфейса, так что у пользователя отсутствует возможность использования другого интерфейса для программирования устройства. Кроме того, конструкция устройства предполагает его установку снаружи от электрической розетки. По причине внешнего расположения устройство не может использоваться с высокой эффективностью для экономии электроэнергии с помощью устройства подачи питания по таймеру.

[9] Еще один пример устройства предшествующего уровня техники описан в Патенте США №7,964,989, которое выполнено в виде блока, полностью расположенного снаружи электрической розетки и подключенного к такой электрической розетке вместе с электрическим оборудованием, например, светильником, подключенным к блоку. Устройством, описанным в Патенте США №7,964,989, можно управлять с помощью пульта дистанционного управления, например, планшетного компьютера. Тем не менее, устройство не содержит какого - либо встроенного таймера, так что у него ограничены возможности по непосредственному управлению всякий раз, когда пользователь желает включить или выключить подачу электропитания, например, на светильник. В связи с этим в устройстве не предусмотрен ввод каких-либо программных инструкций в отношении временных промежутков работы, причем эти временные промежутки хранятся в устройстве. Соответственно, для работы по таймеру это устройство должно работать совместно с планшетным компьютером, причем все инструкции по временным промежуткам работы сохранены в планшете. Это является причиной следующей проблемы: для своевременного переключения по таймеру устройство и планшетный компьютер должны постоянно использоваться совместно, что может причинять неудобства пользователю, и во время таких требуемых периодов переключения необходимо, чтобы был подключен и функционировал планшетный компьютер. Кроме того, для этого устройства, которое расположено снаружи электрической розетки, характерна схожая проблема, как и для устройства, описанного в Патенте США №5,278,771: устройство, будучи внешним оборудованием, относительно энергозависимо и не позволит достичь достаточной экономии электрической энергии в ходе работы.

[10] Задачей настоящего изобретения является устранение, или, по крайней мере, ослабление, по меньшей мере, одной из вышеописанных проблем в предшествующем уровне техники, и/или устранение, или по крайней мере ослабление, по меньшей мере, одной проблемы в предшествующем уровне техники, не упомянутой выше, и/или обеспечение, по меньшей мере, лучшей альтернативы для устройств, систем и/или способов предшествующего уровня техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[11] Соответственно, одним объектом настоящего изобретения является программируемое устройство для управления электрооборудованием, выполненное с возможностью программирования с помощью внешнего устройства программирования, программируемое устройство для управления электрооборудованием для управления подачей электрической энергии совместно с электрическим переключающим устройством, причем электрическое переключающее устройство содержит корпус, ввод электропитания, по меньшей мере, один вывод электропитания и ручной переключатель для каждого вывода электропитания, при этом ручной переключатель выполнен с двумя положениями «включено» и «выключено», при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием содержит:

модуль информационной связи для обмена данными о времени и/или продолжительности между программируемым устройством для управления электрооборудованием и внешним устройством программирования;

память для хранения данных о времени включения и/или продолжительности периода;

модуль синхронизации для предоставления одной или более установок времени, календарной даты и продолжительности периода;

процессор для обработки данных о времени переключения и/или данных о продолжительности периода в соответствии с одной или более установкой времени и календарной даты для предоставления времени переключения и/или продолжительности периода; и

модуль переключения, управляемый процессором в соответствии с установками времени переключения и/или продолжительностью периода, при взаимодействии с ручным переключателем для контроля подачи электрической энергии через вывод электропитания,

при этом время переключения и/или продолжительность периода включают в себя, по меньшей мере, один период подачи электропитания, в течение которого вывод электропитания имеет возможность подавать электроэнергию, когда соответствующий ручной переключатель находится в положении «включено», и, по меньшей мере, один период отключения электропитания, в течение которого вывод электропитания не имеет возможности подавать электрическую энергию, когда соответствующий ручной переключатель установлен в любом из положений «включено» или «выключено», и

[12] при этом, по меньшей мере, часть программируемого устройства для управления электрооборудованием способна быть интегрированной в корпусе.

[13] Другим аспектом настоящего изобретения является электрическая система, включающая в себя программируемое устройство для управления электрооборудованием, как описано в предыдущем абзаце, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием интегрировано с электрическим переключающим устройством, как это описано в предыдущем абзаце.

[14] Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ управления программируемым устройством для управления электрооборудованием, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием является устройством как оно описано в абзацах со второго по последний, причем способ включает в себя управление внешним устройством программирования, причем внешнее устройство программирования соответствует устройству как оно описано в абзацах со второго по последний ограничительной части п. 1, чтобы установить связь с модулем информационной связи; управление внешним устройством программирования, чтобы выбрать время переключения, чтобы сформировать данные о времени переключения; обмен данными о времени переключения между внешним устройством программирования и модулем информационной связи; и управление внешним устройством программирования, чтобы отсоединиться от модуля информационной связи.

СУЩНОСТЬ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[15] В одном варианте осуществления модуль информационного соединения содержит физический разъем. В качестве физического разъема может использоваться разъем универсальной последовательной шины (USB). В другом варианте осуществления модуль информационной связи включает в себя устройство беспроводного подключения, причем устройство беспроводного подключения может быть представлено приемопередатчиком Bluetooth®, приемопередатчиком Wi-Fi® и/или приемопередатчиком инфракрасной связи. Если устройство беспроводного подключения представлено приемопередатчиком Bluetooth®, оно может быть экономичным в плане энергии приемопередатчиком, который имеет антенну. Модуль информационной связи также может обеспечивать связь через сеть Интернет, путем предоставления своего рода интернет - соединения. В связи с этим модуль информационной связи также может связываться с «облачными» вычислительными устройствами и системами.

[16] В альтернативном варианте осуществления модуль таймера может быть представлен часами реального времени (RTC). В другом альтернативном варианте осуществления модуль переключения может быть представлен любым реле, реле с самоблокировкой, двунаправленным триодным тиристором (симистором) или любым полупроводниковым переключателем.

[17] В другом альтернативном варианте осуществления модуль таймера может не предусматривать наличие часов реального времени, но может использовать некоторые средства для измерения продолжительности периода времени, например, устройство для измерения продолжительности на основании частоты переменного тока в сети электропитания. В таком варианте осуществления изобретения пользователь устройства 10 будет переключаться на устройстве и выбирать продолжительность периода, при этом устройство будет оборудовано для расчета или определения такой продолжительности периода путем подсчета числа циклов, либо некоторого связанного с этим обычного события.

[18] В одном варианте осуществления процессор может быть представлен микроконтроллерным устройством (MCU). В другом варианте осуществления процессор может быть объединен с одним или несколькими из следующих устройств: модуль информационного соединения, память и модуль синхронизации. В связи с этим микроконтроллер MCU может включать в себя эти компоненты в составе одного процессорного устройства.

[19] Еще в одном варианте осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием дополнительно включает в себя модуль электропитания для подачи электрической энергии к любому одному или более из следующих: модуль информационной связи, память, модуль синхронизации и процессор. Конечно, когда процессор включает в себя модуль информационного соединения, память и модуль синхронизации, источник энергии при подаче питания на процессор обеспечивает энергией все указанные компоненты. В некоторых вариантах осуществления модуль электропитания включает в себя регулятор напряжения, который может работать для преобразования энергии переменного тока от сети в постоянный ток со сниженным напряжением. В другом варианте осуществления модуль электропитания включает в себя модуль хранения энергии, в качестве которого может быть использован, например, конденсатор или гальванический элемент. При использовании гальванического элемента допускается применение перезаряжаемого аккумулятора.

[20] Еще в одном альтернативном варианте осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием включает в себя синхронизатор для синхронизации модуля синхронизации. Синхронизатор может использовать источник электрического питания для осуществления действий по синхронизации. В связи с этим специалистам в данной области техники понятно, что подача переменного тока часто осуществляется в диапазоне частот, которые могут быть проанализированы, чтобы обеспечить такую синхронизацию. В другом варианте осуществления может быть предусмотрена возможность установить и/или синхронизировать модуль синхронизации с помощью внешнего устройства программирования, которое обменивается данными по выбранному протоколу через модуль информационной связи. В связи с этим внешнее устройство программирования может включать в себя специальные программы для управления такими настройками и/или синхронизацией модуля синхронизации.

[21] В одном из вариантов осуществления программируемое электрическое устройство включает в себя монитор ручного переключателя, который определяет положение ручного переключателя: «включено» или «выключено».

[22] В одном из вариантов осуществления электрическое переключающее устройство является электрической розеткой, а вывод электрического питания является контактным гнездом вывода электроэнергии для подключения вилки электрического устройства, при этом контактное гнездо электрической розетки включает два или более штекеров и/или клемм для соединения с двумя или более соответствующими клеммами и/или штекерами вилки.

[23] В другом варианте осуществления электрическое переключающее устройство является выключателем освещения, а вывод электропитания является гнездом для освещения.

[24] Еще в одном варианте осуществления модуль информационной связи является портом USB, и внешнее программное устройство обменивается данными с программируемым устройством для управления электрооборудованием с использованием протокола обмена информацией, совместимого с USB. В качестве альтернативы, модуль информационной связи может быть представлен приемопередатчиком Bluetooth®, приемопередатчиком WiFi® или приемопередатчиком инфракрасной связи, каждый из которых использует подходящий протокол обмена данными. Кроме того, программируемое устройство для управления электрооборудованием может включать в себя средства для нескольких различных типов связи, таких как, WiFi® и Bluetooth®.

[25] Еще в одном варианте осуществления разъем питания является бытовой электрической розеткой, также называемой розеткой общего назначения (GPO), а программируемое устройство для управления электрооборудованием расположено полностью в корпусе бытовой электрической розетки.

[26] В дополнительном варианте осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием дополнительно содержит средство ручной коррекции, при этом в течение заданного периода отсутствия электропитания ручной переключатель может быть переведен в положение «включено» с ручной корректировкой состояния «выключено», при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием изменит свое состояние на «включено» и электрическое переключающее устройство будет способно подавать электрическую энергию. Такая ручная коррекция может поддерживаться до того, как завершится заданный период отсутствия питания.

[27] Еще в одном дополнительном варианте осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием дополнительно включает в себя индикатор для индикации состояния программируемого устройства для управления электрооборудованием. Индикатор может быть световым (например, светодиодным), расположенным на передней панели разъема питания.

[28] Еще в одном дополнительном варианте осуществления модуль информационной связи является независимым устройством, которое является съемным, подключаемым, по меньшей мере, к одному гнезду клеммы /штекеры электрической розетки, и в котором, по меньшей мере, одна клемма/один штекер гнезда электрической розетки устанавливает связь для передачи данных между модулем информационной связи и программируемым устройством для управления электрооборудованием. Независимый модуль информационной связи может дополнительно включать в себя индикатор для сообщения о состоянии программируемого устройства для управления электрооборудованием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[29] Различные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны с указанием ссылок на последующие не ограничивающие изобретение иллюстрации, представленные для ознакомления с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[30] На ФИГ. 1 представлен вид спереди варианта осуществления настоящего изобретения, установленного в бытовой электрической розетке. ФИГ. 1 также представляет (без сохранения масштаба) электрические устройства, подключенные к электрической розетке.

Кроме того, на ФИГ. 1 показано (без сохранения масштаба) программируемое устройство для управления электрооборудованием, для программирования которого применяются различные внешние устройства программирования, в том числе: портативный компьютер (с разъемом USB), смартфон, либо их аналог и портативный компьютер (каждый из которых поддерживает стандарт Wi-Fi® или Bluetooth®).

[31] На ФИГ. 2 представлен детальный вид в перспективе одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, установленного в бытовой электрической розетке и оборудованного двумя разъемами питания, или GPO.

[32] На ФИГ. 3 представлен снимок экрана дополнительной версии интерфейса управления внешнего устройства программирования для использования в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[33] На ФИГ. 4 представлена схема, показывающая общий вид компонентов в варианте осуществления настоящего изобретения.

[34] На ФИГ. 5 представлена схема, иллюстрирующая пример компоновки электрической схемы в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[35] На ФИГ. 6 представлена схема, иллюстрирующая пример компоновки электрической схемы еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения.

[36] На ФИГ. 7 представлена схема, иллюстрирующая топологию схемы электрической цепи для синхронизации часов по переменному току сети электропитания для базовых часов реального времени (RTC).

[37] На ФИГ. 8 представлена схема, иллюстрирующая топологию схемы электрической цепи мониторинга выключателя розетки в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[38] На ФИГ. 9 представлена схема, изображающая компоненты варианта осуществления настоящего изобретения.

[39] На ФИГ. 10 представлена блок-схема, демонстрирующая порядок действия программного обеспечения (ПО), для обеспечения работы, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[40] На ФИГ. 11-22 представлены схематические снимки экрана при работе с интерфейсом приложения на внешнем устройстве программирования, используемого в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[41] На ФИГ. 1 показан пример реализации (вариант осуществления) настоящего изобретения. В этом варианте осуществления программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием применяют для управления подачей электрической энергии для электрического коммутационного устройства 12 (бытовая электрическая розетка). Электрическая розетка включает в себя корпус (не показано), переднюю панель 13 и ручные переключатели 16 для включения и отключения подачи питания через разъемы питания (GPO), в которые вставляют вилки 14 электрических устройств (холодильник 18 и устройство 20 отображения/монитор).

[42] На ФИГ. 1 также показаны различные способы и устройства (программные устройства ввода), с помощью которых к программируемому устройству 10 для управления электрооборудованием через внешнее устройство программирования поступают инструкции о времени переключения для электрического коммутационного устройства 12.

[43] В одном из вариантов осуществления модуль информационного соединения представлен разъемом 22а USB. В этом варианте осуществления показан разъем USB, подключенный к портативному компьютеру 24а через кабель 26 USB. В портативном компьютере установлено программное обеспечение для программирования программируемого устройства для управления электрооборудованием с инструкциями по времени переключения, которые будут передаваться по выбранному протоколу обмена данными через USB. Также программное обеспечение может быть в состоянии получать информацию, передаваемую от программируемого устройства для управления электрооборудованием через разъем 22а USB, в том числе текущее состояние переключения режимов для программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием.

[44] В других вариантах осуществления внешнее программирующее устройство может быть представлено, например, смартфоном 24b или портативным компьютером 24 с. Такие внешние программирующие устройства могут обмениваться информацией с программируемым устройством 10 для управления электрооборудованием через подключение Wi-Fi® 22b или Bluetooth® 22 с по соответствующему протоколу обмена данными. Аналогично варианту осуществления, в котором программный ввод был представлен разъемом 22а USB, подключения Wi-Fi® 22b и Bluetooth® 22 с могут обеспечивать передачу сигналов, несущих инструкции по времени переключения (данные о времени переключения), поступающих с внешнего программирующего устройства на программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием, а также передачу с программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием на внешние программирующие устройства 24b, 24с. Данные, поступающие от программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием демонстрируют, например, текущее состояние о времени переключения.

[45] В других вариантах осуществления представленного изобретения внешнее программирующее устройство может быть представлено планшетом, например iPad®, Android® или смартфоном, либо подобным устройством. Кроме того, внешнее программирующее устройство может быть пультом дистанционного управления с подключением по инфракрасной связи, либо другим приемлемым устройством, способным поддерживать обмен данными по беспроводной или проводной связи.

[46] В другом варианте осуществления настоящего изобретения программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием также может включать в себя индикатор для отображения состояния связи с устройством ввода программ по сети Wi-Fi® 22b или Bluetooth® 22с. В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1, индикатором является лампа 28, расположенная на передней панели 13 электрической розетки 12.

[47] На ФИГ. 2 показан вариант выполнения программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием, которое установлено в электрической розетке с двумя разъемами 15 питания (клеммы разъема розеток на ФИГ. 2 не видны), также известные, как GPO. Электрическая розетка 12 является бытовой электрической розеткой и включает в себя основную пластину 30, шины 32 и задний корпус 36. Программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием в этом варианте осуществления включает в себя печатную плату 34 (РСВ), которая включает в себя аппаратные компоненты устройства 10.

[48] В этом варианте осуществления электрическое коммутационное устройство (электрическая розетка 12) включает в себя индикатор установления связи по Bluetooth® 28, который может быть представлен светодиодным индикатором, выполненным с возможностью индикации установленной связи между устройством 10 и внешним программирующим устройством.

[49] Как видно на ФИГ. 2 все основные компоненты устройства 10 полностью интегрированы в корпус электрического коммутационного устройства (электрическая розетка 12). Таким образом, электрическая розетка 12 может поставляться совместно с программируемым устройством 10 для управления электрооборудованием в виде единого устройства. Кроме того, установка программируемого устройства для управления электрооборудованием в электрическое коммутационное устройство способствует увеличению эффективности операций для программируемого устройства для управления электрооборудованием и, соответственно, к экономному расходу энергии. В связи с этим программируемое устройство для управления электрооборудованием располагается между электрическим входом источника электрической энергии и каждым выходом электрической энергии (на фиг. 2 выход электрической энергии представлен выходными розетками 15). Такую конфигурацию можно сравнить с конфигурациями предшествующего уровня техники, в которых по неофициальной информации энергосберегающие устройства были расположены вне электрического коммутационного устройства (электрической розетки), что приводило к относительно неэффективной работе и потреблению избыточного количества энергии для этой операции.

[50] На ФИГ. 3 представлен пример снимка экрана интерфейса 38 управления программным приложением, которое может выполняться на внешнем программирующем устройстве, например, портативном компьютере, смартфоне или на других подобных вычислительных устройствах.

[51] В левой рабочей части интерфейса 38 находится список 40 переключаемых элементов, который содержит названия 42 переключаемых элементов электрических коммутационных устройств, которые включает программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием и, соответственно, доступных для программирования с помощью внешнего программирующего устройства. Например, название подключаемого элемента может быть «КУХНЯ», что соответственно, указывает на расположение переключателя на кухне, название переключаемого элемента 42 также может выполнять функцию кнопки, при нажиме на которую в правой части 38 интерфейса управления будет выведено значение времени и прочие сведения об этом переключателе (или GPO с устройством 10).

[52] В правой части интерфейса 38 находится индикатор 44 включенного/выключенного состояния, с индикатором 46 «ВКЛ» и индикатором 48 «ВЫКЛ». Также предусмотрена кнопка 50 для выбора между вариантами интерфейса «КРАТКИЙ» и «ПОДРОБНЫЙ». В показанном на чертеже варианте осуществления представлен интерфейс 38 «КРАТКИЙ».

[53] В интерфейсе также представлены индикаторы 52 дня недели наряду с индикатором 54, отображающим выбранный для программирования день недели. В приведенном примере выбран день недели «СРЕДА».

[54] Ниже списка дней недели 52 представлены устройства программирования пуска и остановки, с помощью кнопки 58 «ЗАПУСК ТАЙМЕРА», над которой выведен день недели («СРЕДА») 56. Рядом с кнопкой 58 «ЗАПУСК ТАЙМЕРА» находится список 60 показателей времени с шагом в одну минуту, а также кнопка 62 прокрутки для изменения времени в прямом и обратном направлении.

[55] Кроме того, под устройствами программирования пуска расположены устройства программирования остановки, среди которых индикатор 64 выбранного дня недели и индикатор 66 «ОСТАНОВКА ТАЙМЕРА», а также список 68 показателей времени и кнопка 70 прокрутки для изменения времени в прямом и обратном направлении.

[56] Как показано в этом примере интерфейса 38 управления, название переключателя (или GPO) для ясности может быть отображено в нескольких местах. Также необходимо отметить, что при выведении пиктограмм, слов или чисел на рабочий интерфейс 38, они могут выполнять функции индикаторов или функции индикаторов и интерактивных кнопок. Такие интерактивные кнопки могут использоваться в программных приложениях для ввода данных, изменения и/или удаления, а также могут применяться для вывода программным приложением нового интерфейса, либо нового элемента интерфейса.

[57] На ФИГ. 4 представлена схема 80 основных компонентов системы (подсистем) в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Компоненты в этом варианте осуществления включают в себя триггер 82, блок 84 питания, розетку 86 общего назначения (GPO), которую также можно охарактеризовать, как разъем питания или электрическую розетку, приемопередатчик 88 Bluetooth® для обмена данными о переключении между программируемым устройством 10 для управления электрооборудованием и внешним устройством 92 программирования (посредством интерфейса пользователя), передачу данных с помощью радиосигналов 90 (RF). В этом варианте осуществления устройство 10 также включает в себя микропроцессор 94, который в некоторых вариантах осуществления может быть расположен совместно с другими компонентами/под системами в составе одного устройства. Устройство 10 также включает в себя блок 96 управления сетевым электропитанием, в том числе модуль переключения под управлением микропроцессора 94 (также для простоты называемого процессором).

[58] На ФИГ. 5 показано графическое изображение компоновки (топологии) схемы 100 для варианта осуществления настоящего изобретения. Схема включает источник 102 электроэнергии (также описываемый как вход источника электрического питания), причем в этом варианте осуществления и других описанных вариантах осуществления применяется переменный ток (АС). Компоненты в составе цепи включают в себя часы 104 реального времени (RTC), также называемые модулем синхронизации, источник 106 автономного питания для подачи соответствующего питания (обычно прямой ток (DC) с пониженным напряжением) к микроконтроллерному блоку 108 (MCU). На электрической схеме 100 также представлены два разъема, первый GPO ПО и второй GPO 112. Устройство ПО может разрешить или запретить подачу электроэнергии на GPO 110, 112 с помощью соответствующего первого реле 114 или второго реле 116. Реле управляется с помощью микроконтроллерного блока 108.

[59] На электрической схеме 100 также изображен переключатель 118 первой GPO и переключатель 120 второй GPO, которые являются графическим изображением ручных переключателей в электрическом коммутационном устройстве. В этом варианте осуществления схема также включает в себя детектор 122 выключателя первой GPO и детектор 124 выключателя второй GPO, которые определяют включенное или выключенное состояние соответствующей GPO.

[60] Устройство 10 также включает конденсатор 126 автономного питания для питания часов 104 реального времени (RTC), например, при отключении электропитания или при других сбоях в электрической системе.

[61] Микроконтроллерный блок 108 включает в себя маломощный приемопередатчик 128 Bluetooth®, в том числе антенну 130 Bluetooth® для обмена данными о времени переключения между программируемым устройство 10 для управления электрооборудованием и внешним программирующим устройством.

[62] На ФИГ. 6 представлено другое графическое изображение топологии схемы 140 для альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения. В этой схеме 140 указаны различные компоненты сети переменного электрического тока, в том числе индикатор 142 «нейтральный», индикатор 144 «АКТИВНЫЙ» и индикатор 146 «ЗЕМЛЯ». Очевидно, что они обозначают общепринятую маркировку трех компонентов источника АС в Австралии, но также могут характеризовать другие схожие типы электроснабжения в других регионах. На ФИГ. 6 толстые линии и стрелки показывают компоненты 142, 144 и 146 электросети питания переменного тока.

[63] На ФИГ. 6 схема 140 включает в себя светодиодный индикатор 148, который отображает состояние установленной связи по Bluetooth® с внешним программирующим устройством. Связь по Bluetooth® активируется с помощью кнопки 150, данные по Bluetooth® принимаются с помощью антенны 152.

[64] В этом варианте осуществления устройство 10 включает в себя автономный регулятор 154 тока AC/DC, который может представлять собой регулятор с низкой частотой выпадания сигнала для снижения напряжения, необходимого для питания микроконтроллера 108. Это необходимо для того, чтобы система хранения энергии (контроллер 166 хранения энергии и зарядки) была заряжена до более высокой величины напряжения, что требуется для питания часов 104 реального времени в течение требуемого периода при отключении электроснабжения. Устройство 10 также включает в себя синхронизатор 156 часов по частоте сети, способный синхронизировать часы 104 на основании частоты АС в сети питания.

[65] На схеме 140 также представлен монитор 158 переключателя первой розетки и монитор 160 переключателя второй розетки, указывающие на включенное или выключенное состояние переключателей розеток 118 и 120. Программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием способно разрешать или запрещать подачу энергии на GPO 110, 112 посредством переключателей 162 и 164 питания АС. Эти переключатели питания АС могут быть представлены в виде реле, реле с самоблокировкой или триодом для переменного тока (TRIAC). Будет очевидным, что триод для переменного тока предпочтительнее реле или реле с самоблокировкой в контексте скорости срабатывания, возможности подключения к микроконтроллеру, размеру упаковки и стоимости. Однако триоду для переменного тока свойственны такие недостатки, как потребление энергии в отключенном состоянии и рассеивание энергии во включенном состоянии.

[66] На схеме 140 также представлены индикаторы 168 постоянного тока (DC), которые указывают на подачу электропитания DC от автономного регулятора 154 AC/DC на контроллер 166 хранения энергии и зарядки, при этом электрический ток DC поступает с контроллера 166 хранения энергии и зарядки на микроконтроллер 108 (MCU). На схеме также показаны индикаторы 170 «SW on» (Переключатель включен), указывающие на включенное состояние канала передачи данных с мониторов 158, 160 переключателей розеток на микроконтроллер 108 (MCU). Также на схеме показан индикатор «РОК» (Питание ОК), указывающий на подачу питания в канал связи между контроллером 166 хранения энергии и заряда и микроконтроллером 108.

[67] Следует понимать, что проектирование аппаратного обеспечения, компоненты и электрические схемы, графически представленные на ФИГ. 5 и ФИГ. 6, предназначается чтобы снизить потребление энергии при работе, позволяя достичь чистой экономии энергии при программировании устройства 10 на отключение энергии с максимально возможной частотой и продолжительностью, по выбору пользователя. В связи с этим отдельные топологии и компоненты отобраны и сконструированы для максимального снижения энергопотребления во время работы, с учетом прочих ограничений и соображений, например, обязательного соблюдения требований к безопасности и производственных расходов.

[68] На ФИГ. 7 представлено графическое изображение 180 деталей топологии схемы для основной цепи синхронизации часов реального времени по сети переменного тока. Схема синхронизации часов включает синхронизатор 182 часов, заземление 184 и триггер 86 Шмидта.

[69] Кроме того, на ФИГ. 8 представлено графическое изображение топологии 190 схемы для компонента мониторинга выключателя розетки, также с триггером 192 Шмидта.

[70] На ФИГ. 9 представлена схема 200 показывающая уровни компонентов для системы, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система включает разные уровни, в том числе уровень 202 приложений, логический уровень 204 приложений, уровень 206 драйверов, аппаратный уровень 208, вместе с внешним устройством 210 (устройствами).

[71] Логический уровень 204 приложений содержится в пределах уровня 202 приложения и взаимодействует с компонентами уровня 206 драйверов. Уровень драйверов включает диспетчер 228 конфигураций, драйвер 230 флэш-памяти, драйвер 232 Bluetooth®, диспетчер 234 событий, драйвер 236 вводов/выводов общего назначения (GPIO) и драйвер 238 аппаратного таймера. Аппаратный уровень 208 включает в себя Bluetooth® 240, кварцевый резонатор 242, регулятор 244 напряжения, кнопку 246 соединения устройств Bluetooth®, индикатор 248 установления соединения устройств Bluetooth®, монитор 250 переключателя первой розетки, первый выключатель 252 питания переменного тока, монитор 254 переключателя второй розетки, второй выключатель 256 питания переменного тока и сетевой блок синхронизации 258 часов по частоте в сети. Внешние устройства 210 включают в себя устройство с искусственным интеллектом 260 Bluetooth®.

[72] На схеме компонентов 200 показано, что данные 212 о конфигурации передаются между диспетчером 228 конфигураций и логическим уровнем 204 приложений. Данные по беспроводной сети 214 передаются между драйвером 232 Bluetooth® и логическим уровнем 204 приложений. Команды 216 передаются с логического уровня 204 приложений на драйвер 232 Bluetooth®. Обновления 218 передаются с логического уровня 204 приложений на часы 224 реального времени, а время (в том числе показания часов/календарная дата) 220 передается с часов 224 обратно на логический уровень 204 приложений. События 222 передаются с диспетчера 234 событий на логический уровень 204 приложений. С другой стороны, команды 226 передаются с логического уровня 204 приложений драйвер GPIO 236.

[73] В пределах уровня 206 драйверов осуществляется обмен данными между различными компонентами, в том числе: сброс 262 из драйвера 230 флэш-памяти на диспетчер 228 конфигураций и права пользователя 264 с диспетчера 228 конфигураций на драйвер 230 флэш-памяти. Драйвер 232 Bluetooth® передает события 265 Bluetooth® на диспетчер 234 событий, драйвер 238 аппаратного таймера передает события 268 отсчета на диспетчер 234 событий, а драйвер 236 GPIO обменивается данными о событиях 270 GPIO с диспетчером 234 событий. Диспетчер событий дополнительно передает данные о событиях 266 отсчета на часы 224.

[74] Между компонентами аппаратного уровня 208 и компонентами уровня 206 драйверов проходит обмен следующими данными. Антенна 240 Bluetooth® передает радиосигналы 272 Bluetooth® на драйвер 232 Bluetooth®, кварцевый резонатор 242 передает синхронизацию по времени 274 на драйвер 238 аппаратного таймера, регулятор 244 напряжения передает «РОК» (Энергия ОК) 276 на драйвером 236 GPIO, кнопка 246 установки связи Bluetooth® передает данные о нажатии выключателя 278 установки связи на драйвер GPIO, индикатор 248 установленной связи Bluetooth® принимает информацию вкл/выкл с драйвера GPIO, монитор 250 выключателя первой розетки передает информацию вкл/выкл на драйвер GPIO, первый выключатель 252 питания АС принимает информацию вкл/выкл 284 с драйвера GPIO, монитор 254 переключателя второй розетки передает информацию вкл/выкл 286 на драйвер GPIO, второй выключатель питания АС 256 принимает информацию вкл/выкл 288 с драйвера GPIO и система 258 синхронизации часов по частоте сети передает импульс 290 на драйвер 236 GPIO.

[75] Имеется радиосвязь 292 Bluetooth® между устройством с искусственным интеллектом 260 Bluetooth® на уровне внешних устройств и антенной 240 Bluetooth® на аппаратном уровне 208.

[76] Следует учитывать, что конструкция платы (РСВ) программируемого устройства для управления электрооборудованием, вместе с компонентами этой РСВ, должна быть изготовлена такой формы, чтобы интегрировать РСВ и компоненты в GPO в этом варианте осуществления изобретения. Также следует учитывать, что плата РСВ по причине ее малых размеров будет иметь небольшие промежутки токопроводящими дорожками платы РСВ, что приведет к увеличенному риску дендритного роста и засорению (утечке) между токопроводящими дорожками РСВ. Стандартный электрический ввод обычно не подвержен таким проблемам по причине наличия крупных и находящихся на расстоянии металлических шин. Соответственно, в варианте осуществления предполагается, что дополнительная изоляция РСВ будет целесообразной. В альтернативном варианте осуществления изоляция РСВ может быть достигнута за счет изолирования РСВ, как модуля, в герметизирующем компаунде в ходе производства.

[77] Одним из возможных вариантов микроконтроллерного устройства (MCU), используемого в составе программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием является микроконтроллер Texas Instruments® СС2541. Этот конкретный микроконтроллер оборудован встроенным маломощным приемопередатчиком Bluetooth® (совместимым с набором протоколов Bluetooth® версии 4.0), наряду с вводом/выводом общего назначения, включающим контакты GPIO и каналы ADC. Для этого микроконтроллера характерно относительно низкое энергопотребление, всего 1 мкА в спящем режиме при работе внутренних часов реального времени (если используются).

[78] Поскольку электроника может быть закрыта в изолирующем кожухе, допускается применение неизолированного источника питания AC/DC. Примером источника питания является Monolithic Power Supplies® 156 изготовленный на одной микросхеме источник питания с минимальным числом вспомогательных компонентов, способный подавать до 3 Вт регулируемой выходной мощности постоянно тока (DC) при использовании входного переменного тока АС 85-265 В, 50-60 Гц. Поскольку это импульсный регулятор, то MP 156 также свойственно преимущество, заключающееся в большей эффективности и меньшей энергозатратности по сравнению с не отключаемыми конструкциями источников питания в диапазоне рабочих температур от -40 до+125°С.

[79] В одном из вариантов осуществления регулятор с низкой частотой выпадания (регулятор напряжения) может быть использован для поэтапного снижения напряжения, требуемого для питания MCU. Это необходимо для того, чтобы система хранения энергии была заряжена до высокой величины напряжения, необходимой для питания часов RTC в течение требуемого периода, например, при отключении электроснабжения. В качестве примера регулятора напряжения можно привести Fremont Micro Devices® FT531JA, который является регулятором с низкой частотой выпадания и низким собственным потребляемым током с номинальным напряжением до 6 В.

[80] Понятно также, что может понадобиться изменение стандартной внутренней компоновки (в том числе внутренних шин) GPO для размещения дополнительной электроники в программируемом устройстве для управления электрооборудованием В одном из вариантов осуществления два переключателя розеток питания зарезервированы для контроля каждого разъема последовательно совместно с элементами переключения питания сети программируемого устройства для управления электрооборудованием, наряду с расположенными в задней части резьбовыми клеммами для зажима проводов.

[81] Для переключения электрических розеток программируемое устройство для управления электрооборудованием может использовать реле, реле с самоблокировкой или триод для переменного тока (TRIAC). Одним из примеров реле является реле ТЕ Connectivity® RTD14005F с диапазоном переключения 16А при 250 В переменного тока (АС) и максимальном напряжении переключения 400 В переменного тока. Кроме того, это реле имеет свойство механической износостойкости 30×10⁶ циклов и номинальное значение разъединений цепи 30×10² циклов при 16А и температуре 85°С. Если предположить, что в течение 15-летнего периода за день будет проходить два цикла переключения, ресурс такого реле составит приблизительно 11000 циклов.

[82] В качестве альтернативного варианта, при использовании реле с самоблокировкой в качестве примера можно привести реле ТЕ Connectivity® 8-1393239-6. Однако стоимость таких реле, как правило, выше, чем стоимость стандартных реле.

[83] Другой альтернативой является использование триода для переменного тока (TRIAC), который эффективнее реле в плане скорости срабатывания, подключения к микроконтроллеру MCU, размера узла и стоимости. Однако недостатками триода для переменного тока является потребление энергии в отключенном состоянии и рассеивание энергии во включенном состоянии. В качестве примера симистора можно привести симистор NXP Semiconductors® ВТА316 В-800 ВД18.

[84] Для синхронизации часов системы RTC от источника сетевого питания АС допускается использование триггера Шмидта. В качестве примера такого триггера Шмидта можно привести триггер Fairchild Semiconductor® NC7NZ17. Кроме того, еще одним примером часов RTC является NXP Semiconductors® PCF2123BS/1,512. Таким часам RTC свойственен относительно низкий ток 100 нА при работе от резервного источника питания, что позволяет снизить размер требуемого аккумулятора в часах RTC или размер конденсатора. Как вариант, если вместо внешних часов реального времени с низким напряжением используются внутренние часы реального времени микроконтроллера, время переключения на резервное питание при отключении электроснабжения будет снижено до 10%. Это целесообразно в ряде ситуаций.

[85] В некоторых вариантах осуществления может применяться компонент (элемент) для хранения энергии для того, чтобы обеспечить работу часов RTC в течение минимум 72 часов при отключении электричества. Примером компонента хранения энергии является конденсатор емкостью 10 мкф или выше, который позволит достичь необходимого срока службы аккумулятора при питании часов RTC. Примером конденсатора является алюминиевый электролитический конденсатор Panasonic Electronic Components® ЕСА-1АМ153. Однако одним из недостатков такого конденсатора является его физический размер и диаметр, который составляет приблизительно 18 мм, и высота приблизительно 12,2 мм. Допускается использование других конденсаторов меньшего размера, с меньшей емкостью.

[86] В одном из вариантов осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием включает в себя средства мониторинга напряжения АС для каждой розетки (GPO), что позволяет установить включенное или выключенное состояние разъема питания. Для этих целей можно использовать триггер Шмидта, представленный на Фиг. 8.

[87] В варианте осуществления с использованием Bluetooth® может быть предусмотрена кнопка установки связи Bluetooth® за счет применения переключателя розетки (ручного переключателя) GPO совместно с монитором переключателя розетки. Смена положения любого ручного переключателя (в электрической розетке с двумя переключателями/двумя GPO) с ВКЛ на ВЫКЛ, а затем обратно в положение ВКЛ активирует режим установки связи Bluetooth®.

[88] Установлено, что компоненты, как показано на ФИГ. 6, могут потреблять до 30 мВт мощности от источника питания при отсутствии нагрузки. Это может быть аналогичным состоянию, когда обе электрические розетки отключены, a MCU работает в режиме низкого энергопотребления, с запущенным только таймером часов RTC. В зависимости от выбранного способа переключения розетки (модуля переключения) возможны дополнительные потери энергии спящем режиме. При использовании триода для переменного тока возможна утечка тока в размере 0,5 мА на триод для переменного тока. При напряжении в сети АС 240 В это приведет к дополнительной потере мощности в размере 0,24 Вт.

[89] При использовании реле для модуля переключения очевидно, что переключателям реле не свойственна утечка в выключенном состоянии в спящем режиме. Однако при активации реле непрерывно потребляет около 0,4 Вт.

[90] При использовании реле с самоблокировкой для модуля переключения питание реле используется только для переключения из одного состояния в другое. В некоторых вариантах осуществления это может рассматриваться как наиболее эффективное решение.

[91] На ФИГ. 10 показана блок-схема 300 работы программного обеспечения, установленного на внешнем программирующем устройстве, например, портативном компьютере или смартфоне (номера этапов указаны в скобках). Пользователь, работающий с программным обеспечением (ПО), активирует ПО с помощью управления пуск/стоп (302), которое может быть реализовано в виде интерактивной пиктограммы на экране. Программное обеспечение отображает (304) обнаруженные программируемые устройства 10 для управления электрооборудованием в окрестности внешнего устройства программирования. Затем пользователь делает выбор (306) определенного программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием для конфигурирования, причем программное обеспечение определит, какое устройство было выбрано (308). Если будет дан ответ «ДА» (334), программное обеспечение может получить конфигурацию устройства (312) и отобразит конфигурацию устройства (316). Если устройство реализовано в виде электрического переключающего устройства с двумя электрическими выходами для подачи электрического питания, пользователь может выбрать, какой выход (например, левый выход или правый выход) необходимо конфигурировать (320), после чего программное обеспечение отобразит конфигурацию этого отдельного выхода для подачи электрического питания (324).

[92] Когда отображена конфигурация выхода (324), пользователь может установить дни и интервалы времени для вкл/выкл (326), которые представляют собой периоды включенного питания и выключенного питания под управлением устройства 10. Когда пользователь введет время переключения (326), программное обеспечение может загрузить данные о времени переключения (328) путем передачи данных о времени переключения с внешнего устройства программирования на модуль информационного соединения программируемого устройства для управления электрооборудованием. Затем программное обеспечение определит, была ли загружена конфигурация (обмен данными) (330); если будет дан ответ «ДА» (342), то программное обеспечение отобразит эти определенные устройства 304. Если будет дан ответ «НЕТ» (340), то программное обеспечение будет действовать, чтобы возвратить информацию конфигурации программируемого устройства (312).

[93] Возвращаемся в программном обеспечении к точке принятия решения, было ли определенное устройство выбрано пользователем (308), если будет дан ответ «НЕТ» (332), программное обеспечение может действовать, чтобы определить устройства (310). Затем программное обеспечение установит, было ли устройство фактически определено (314). Если будет дан ответ «НЕТ» (336), программное обеспечение вернется к экрану обнаруженных устройств (304). Если будет дан ответ «ДА» (338), программное обеспечение может выполнить необходимые операции для поправки часов устройства (318) и затем добавить устройства в список 322 устройств (322), после чего вернется к экрану обнаруженных устройств (304).

[94] Следует понимать, что программное обеспечение блок-схемы 300 на ФИГ. 10 представлено только в качестве примера возможных операций го обеспечения в отношении внешнего устройства программирования. Следует иметь виду, что внешнее устройство программирования и его программное обеспечение не являются частью программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием, но могут быть реализованы как часть электрической системы управления, включая программируемое устройство для управления электрооборудованием и внешнее устройство программирования в составе его управляющего программного обеспечения.

[95] На ФИГ. 11-22 показан смартфон 350 с экраном 352, отображающим ряд различных объектов программного интерфейса. Смартфон 350 является примером внешнего устройства программирования, которое работает совместно с программируемым устройством 10 для управления электрооборудованием. Смартфон 350 включает в себя кнопку управления смартфоном 354.

[96] На всех экранах 352 интерфейса выведен логотип 356 продукта для программируемого устройства для управления электрооборудованием и/или особого программного продукта для работы с внешним устройством программирования для программирования программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием.

[97] На ФИГ. 11 изображен экран с сообщением «УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНО» 358, что свидетельствует о том, что программное обеспечение обнаружило, по меньшей мере, одно программируемое устройство для управления электрооборудованием.

[98] На ФИГ. 12 изображен экран программного обеспечения с предложением для пользователя «ПОДКЛЮЧИТЬСЯ?» 360, с кнопками на экране «ДА» 362 и «НЕТ» 364.

[99] На ФИГ. 13 изображен экран интерфейса, содержащего кнопку 366 «ЗАДАТЬ ПО УМОЛЧАНИЮ» и кнопку 368 «ЗАДАТЬ ПРОГРАММНУЮ ФУНКЦИЮ». Если пользователь выберет вариант «ЗАДАТЬ ПО УМОЛЧАНИЮ», программное обеспечение может использовать программные настройки по умолчанию, в том числе стандартные значения времени переключения, и может передать такие значения времени переключения с внешнего устройства программирования на программируемое устройство для управления электрооборудованием через модуль информационного соединения. Если пользователь выберет вариант «ЗАДАТЬ ПРОГРАММНУЮ ФУНКЦИЮ», пользователь сможет определить периоды подачи питания и периоды без подачи питания для выбранных дней и времени.

[100] На ФИГ. 14 изображен экран интерфейса, указывающий на выполнение программной функции «СИНХРОНИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ И ДАТЫ» 370 с индикатором 372 осуществления.

[101] ФИГ. 15 изображает экран интерфейса, указывающий на то, что функция «СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ И ДАТЫ» завершена «УСПЕШНО» 374, с выводом индикатора 376 успешного завершения в виде галочки.

[102] На ФИГ. 16 изображен экран интерфейса с приглашением пользователю выбрать программу («ПРОГРАММА») 378 левого или правого («ЛЕВЫЙ ИЛИ ПРАВЫЙ») разъема 380 питания электрического переключающего устройства, например, электрической розетки общего назначения.

[103] Пользователь может выбрать «ЛЕВУЮ ИЛИ ПРАВУЮ» электрическую розетку, чтобы внести в программное обеспечение программу с указанием времени переключения для этой электрической розетки и обмена данными по времени переключения между внешним устройством программирования и модулем информационного соединения в программируемом устройстве для управления электрооборудованием в целях управления периодами подачи и отсутствия питания на этой выбранной электрической розетке. После этого программное обеспечение отображает экран, представленный на ФИГ. 17, который выполнен с возможностью приема входных данных для функции «ЗАДАТЬ ВРЕМЯ ВКЛЮЧЕНИЯ» 382. Экран интерфейса включает кнопки экрана для выбора дня недели (понедельник, вторник, среда, четверг и пятница) 384, а также выходного дня (суббота и воскресенье) 386. Под названием каждого дня находится индикатор, который указывает, был ли выбран этот день. В приведенном примере черные круги указывают на выбранные дни, белые круги означают невыбранные дни. Также на экране представлен селектор 388 ввода часов, селектор 390 ввода минут и селектор 392 ввода времени суток (до/после полудня). После того, как пользователь выберет дни и время включения в эти дни, пользователь может нажать кнопку «ЗАДАТЬ» на экране 394 для обновления информации о конфигурации в программном обеспечении для выбранного разъема питания электрического переключающего устройства. Аналогичным образом, на ФИГ. 18 изображен экран, который дает пользователю возможность «ЗАДАТЬ ВРЕМЯ ВЫКЛЮЧЕНИЯ» 396, в котором также представлены кнопки ввода дня и времени, как для установки времени на экране, изображенном на ФИГ. 17.

[104] После того, как пользователь введет желаемое время переключения для периода подачи и отсутствия питания выбранной розетки электрического переключающего устройства, программное обеспечение может отобразить экран, изображенный на ФИГ. 19 с запросом «ЗАПРОГРАММИРОВАТЬ ДРУГУЮ СТОРОНУ?» с экранной кнопкой «ДА» 400 и экранной кнопкой «НЕТ» 402 для нажатия пользователем. Если пользователь нажмет кнопку «ДА» 400, программное обеспечение вернется к экранам, представленным на ФИГ. 17 и 18, чтобы выполнить программирование времени подачи и отсутствия питания в программируемое устройство для управления электрооборудованием для управления работой розетки с другой стороны электрического переключающего устройства. Если пользователь выберет вариант «НЕТ» 402, программное обеспечение проведет дополнительную процедуру «ПРОВЕРКА СИСТЕМЫ» 404 и отобразит индикатор 406 хода осуществления системной проверки, как показано на ФИГ. 20. ФИГ. 21 представляет экран, в котором программное обеспечение определяет результат «УСПЕШНОЕ ЗАВЕРШЕНИЕ ПРОВЕРКИ СИСТЕМЫ» 408 и выводит дополнительный индикатор 410 в виде галочки.

[105] На момент завершения работы программного обеспечения, как представлено в качестве примера на ФИГ. 11-21, программное обеспечение будет отображать экран интерфейса, как показано на ФИГ. 22, и выведет сообщение «ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЗАВЕРШЕНО» 412, с дополнительным индикатором успешного завершения программирования 414 (галочка), наряду с указанием, что программное обеспечение выполнило функцию «РАЗРЫВ СВЯЗИ» 416, наряду с дополнительным индикатором 418, свидетельствующим о том, что программное обеспечение разорвало связь, использованную для обмена данными между внешним устройством программирования и модулем информационного соединения программируемого устройства 10 для управления электрооборудованием.

[106] В дополнение к этому варианту осуществления (не показано) модуль информационного соединения реализован в виде отдельного устройства, выполненного с возможностью подключения в электрическую розетку электрического переключающего устройства 12. Для удобства отдельный модуль информационного соединения в этом описании будет называться «электронный ключ доступа».

[107] В различных странах конструкция электрических розеток предполагает наличие двух или более штекеров или вводов. Например, в Австралии стандартная электрическая розетка включает три ввода, а электрические вилки преимущественно включают в себя три соответствующих штекера для соединения с этими вводами.

[108] В качестве примера выполнения в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения электронный ключ доступа включает в себя один штырь для вставки в соответствующей ввод стандартной электрической розетки Австралии. Электронный ключ доступа включает в себя средства для установки информационного соединения с внешним программным устройством, например, разъем USB, приемник/передатчик Wi-Fi® или приемник/пере датчик Bluetooth®, с использованием соответствующих протоколов обмена данными. Кроме того, электронный ключ доступа может включать в себя средства информационной связи с многими различными внешними устройствами программирования, с помощью различных протоколов обмена данными. В другом альтернативном варианте осуществления электронный ключ доступа может иметь два или более штекеров / клемм для соединения с двумя или более соответствующими клеммами / штекерами розетки.

[109] Электронный ключ доступа также может включать в себя световой индикатор или другое визуальное средство для отображения статуса соединения или другой информации. Дисплей может также быть реализован в виде ЖК-экрана или аналогичного ему устройства, для отображения состояния или другой информации.

[110] Одним из преимуществ обеспечения ввода программы с помощью отдельного устройства (электронный ключ доступа) является то, что сложность программируемого устройства для управления электрооборудованием (или его элемента), расположенного в электрическом переключающем устройстве, может быть существенно уменьшена. Другими словами, программируемое устройство для управления электрооборудованием, расположенное в электрической розетке, не обязательно включает в себя средства приема/передачи для приема инструкций и передачи информации о состоянии в/из внешнее устройство программирования.

[111] Дополнительным преимуществом наличия отдельного электронного ключа доступа является то, что при необходимости приобретения пользователем, например, ряда розеток с интегрированным программируемым устройством для управления электрооборудованием (или его элементом) будет необходимо приобрести всего один отдельный электронный ключ, который будет подключен в электрическую розетку любого разъема питания для программирования соответствующего программируемого устройства для управления электрооборудованием, исходя из необходимости.

[112] Несомненно, такой альтернативный вариант осуществления может привести к уменьшению сложности производства программируемого устройства для управления электрооборудованием для встраивания в любую электрическую розетку, а также снижению расходов на производство такого устройства.

[113] Настоящее изобретение в вариантах осуществления может быть выполнено таким образом, чтобы его объединить с электрическим переключающим устройством, например, бытовой электрической розеткой или выключателем освещения. Такое устройство может быть использовано для создания новой конструкции, либо для модификации существующей конструкции.

[114] В случае, если программируемое устройство для управления электрооборудованием интегрировано, например, с электрической розеткой и подлежит модификации, то существующая электрическая розетка (без программируемого устройства для управления электрооборудованием) может быть извлечена, и вместо нее к источнику питания подключена новая электрическая розетка с встроенным программируемым устройством для управления электрооборудованием и запрограммирована пользователем с помощью внешнего устройства программирования.

[115] Если отдельный электронный ключ доступа предусмотрен как программный вход, пользователь может решить установить (или модифицировать) ряд электрических розеток в составе блока. В таком примере пользователь может приобрести, например, пять электрических розеток встроенным программируемым устройством для управления электрооборудованием и один электронный ключ доступа для программирования всех устройств. Пользователь (или электрик) устанавливает электрические розетки (каждая из которых оборудована программируемым устройством для управления электрооборудованием). При установке электронный ключ доступа может быть вставлен в электрическую розетку. Затем пользователь использует внешнее устройство программирования для подключения к электронному ключу доступа, после чего программирует программируемое устройство для управления электрооборудованием с введением инструкций по времени переключения с помощью внешнего устройства программирования при посредстве электронного ключа доступа. Затем электронный ключ доступа извлекают из электрической розетки и вставляют в другую электрическую розетку для программирования программируемого устройства для управления электрооборудованием в другой электрической розетке.

[116] В другом варианте осуществления электронный ключ доступа может храниться или крепиться на корпусе или передней панели электрической розетки. В одном альтернативном варианте осуществления электрическая розетка содержит полость, в которой может храниться электронный ключ доступа, и она дополнительно оборудована подпружиненным нажимным механизмом высвобождения и нажимной системой хранения. Электронный ключ доступа также можно закрепить на электрической розетке с помощью фиксатора. При этом уменьшается вероятность того, что пользователь потеряет электронный ключ доступа.

[117] В соответствии с настоящим изобретением, программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием программируют с введением времени переключения, в том числе, по меньшей мере, одного периода подачи питания, при котором программируемое устройство для управления электрооборудованием находится в активном состоянии, таким образом, электрическое переключающее устройство имеет возможность подачи электрической энергии при включенном положении ручного переключателя, и по меньшей мере одного периода отсутствия питания, при котором электрическое переключающее устройство не подает электрическую энергию при включенном или выключенном положении ручного переключателя.

[118] Для специалиста в данной отрасли техники понятно, что число переключений могут включать в себя произвольное количество периодов подачи и отсутствия питания в пределах, например, двадцатичетырехчасового (24 часа) периода. Кроме того, следует понимать, что программируемое устройство для управления электрооборудованием может быть запрограммировано так, чтобы в течение двадцатичетырехчасового периода в ходе произвольного числа последовательных дней повторялись аналогичные циклы подачи и отключения питания. Кроме того, программируемое устройство для управления электрооборудованием можно запрограммировать на повтор периодов подачи и отключения питания, отличных от двадцатичетырехчасовых (24) периодов, в течение, например, недели или нескольких недель.

[119] В другом альтернативном варианте осуществления программируемое устройство для управления электрооборудованием можно запрограммировать с введением инструкций по времени переключения, причем такие показатели времени переключения являются произвольными, или запрограммировать на псевдослучайную подачу и отключение питания. Несомненно, произвольную подачу и отключение питания можно ограничить до минимальной продолжительности и максимальной продолжительности.

[120] Варианты осуществления программируемого устройства для управления электрооборудованием могут также включать в себя средства ручной коррекции. Ручная коррекция позволит электрическому переключающему устройству обслуживать электрическое питание при отсутствии электроснабжения.

[121] Ручную коррекцию можно реализовать посредством ручного переключателя электрического переключающего устройства. В примере сценария программируемое устройство для управления электрооборудованием находится в периоде отсутствия питания, ручной переключатель электрического переключающего устройства переведен в выключенное положение для ручного управления в период отсутствия питания, и ручной переключатель находится во включенном положении. При включении ручного переключателя в период отсутствия питания активируются средства ручного управления, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием переходит в период подачи питания, а электрическое переключающее устройство способно подавать электрическое питание.

[122] Средства ручного управления, активируемые в ходе определенного периода отсутствия питания, остаются активными в течение первого запрограммированного периода отсутствия питания, при этом запрограммированный первый период отсутствия питания сменится на следующий период подачи питания (при котором на основании программы электрического переключающего устройства начнется подача электрической энергии). При следующей запрограммированной смене на период отсутствия питания подача электрического питания будет прекращена программируемым устройством для управления электрооборудованием, независимо от того, в каком положении находится ручной переключатель: включено или выключено.

[123] В настоящем описании использованы термины, которые несколько отличаются от терминов, использованных в Австралийской предварительной заявке №2012901567, относительно которой заявлен приоритет настоящей заявки.

Примеры соответствия представлены ниже:

[124] Специалисту в данной области техники понятно, что приведенное выше согласование терминологии не является строгим сопоставлением всех без исключения терминов, а некоторые термины могли быть изменены в настоящем описании для более четкой характеристики и определения изобретения.

[125] В настоящее изобретение могут быть внесены изменения, модификации и/или добавления, помимо конкретно описанных, и специалисту в данной области техники должен понятно, что изобретение включает все такие изменения, модификации и/или добавления в пределах объема нижеследующей формулы (пунктов формулы) изобретения.

[126] Во всем данном описании и следующей за ним формуле изобретения, если контекст не предполагает противоположного, слово «содержать» и его вариации, например, «содержит» и «содержащий», следует понимать как утверждение, подразумевающее включение указанного целого или этапа либо группы целых или этапов, но не исключение указанного целого или этапа либо группы целых или этапов.

[127] Ссылки на предшествующий уровень техники в настоящем описании не принимаются и не должны быть приняты в качестве подтверждения или какой-либо формы заявления о том, что предшествующий уровень техники составляет часть принятого общего знания.

Изобретение относится к области электротехники. Программируемое устройство 10 для управления электрооборудованием выполнено с возможностью его программирования с помощью внешнего устройства программирования, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием для управления подачей электрической энергии выполнено совместно с электрическим переключающим устройством (12), причем электрическое переключающее устройство содержит корпус, блок электропитания, вывод электрического питания (15) и ручной переключатель (16), при этом устройство (10) включает в себя модуль информационной связи; память; модуль синхронизации; процессор и модуль переключения, и включает по меньшей мере один период подачи электропитания и по меньшей мере один период отсутствия подачи электропитания, причем по меньшей мере часть устройства (10) может быть встроена в корпус. Технический результат – экономия электроэнергии. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Программируемое устройство для управления электрооборудованием, выполненное с возможностью программирования с помощью внешнего устройства программирования, программируемое устройство для управления электрооборудованием для управления подачей электрической энергии интегрировано с электрическим переключающим устройством, причем электрическое переключающее устройство содержит корпус, ввод электропитания, по меньшей мере один вывод электропитания и ручной переключатель для каждого вывода электропитания, при этом ручной переключатель выполнен с двумя положениями: «включено» и «выключено», при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием включает:

модуль информационной связи для обмена данными о времени и/или продолжительности между программируемым устройством для управления электрооборудованием и внешним устройством программирования;

память для хранения данных о времени включения и/или продолжительности периода;

модуль синхронизации для предоставления одной или более установок времени, календарной даты и продолжительности периода;

процессор для обработки данных о времени переключения и/или данных о продолжительности периода в соответствии с одной или более установкой времени и календарной даты для предоставления времени переключения и/или продолжительности периода; и

модуль переключения, управляемый процессором в соответствии с установками времени переключения и/или продолжительностью периода, при взаимодействии с ручным переключателем для контроля подачи электрической энергии через вывод электропитания, при этом время переключения и/или продолжительность периода включают в себя, по меньшей мере один период подачи электропитания, в течение которого вывод электропитания имеет возможность подавать электроэнергию, когда соответствующий ручной переключатель находится в положении «включено», и по меньшей мере один период отключения электропитания, в течение которого вывод электропитания не имеет возможности подавать электрическую энергию, когда соответствующий ручной переключатель установлен в любом из положений: «включено» или «выключено», и

при этом по меньшей мере часть программируемого устройства для управления электрооборудованием способна быть интегрированной в корпусе.

2. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что модуль информационной связи включает в себя физический разъем.

3. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 2, отличающееся тем, что физический разъем представляет собой разъем универсальной последовательной шины (USB).

4. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что модуль информационной связи включает в себя беспроводное соединение.

5. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 4, отличающееся тем, что беспроводное соединение является любым из следующих: приемопередатчик Bluetooth®, приемопередатчик WiFi® и/или инфракрасный приемопередатчик.

6. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 5, отличающееся тем, что приемопередатчик Bluetooth® представляет собой маломощный приемопередатчик, который включает в себя антенну.

7. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что модуль синхронизатора представляет собой часы реального времени (RTC).

8. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что модуль переключения является любым из следующих: реле, реле с самоблокировкой или триод для переменного тока (TRIAC).

9. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что процессор представляет собой микроконтроллерное устройство (MCU).

10. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что процессор объединен с одним или несколькими устройствами из следующих: модуль информационной связи, память и модуль синхронизации.

11. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя модуль электропитания для подачи электрической энергии к любому одному или более из следующих: модуль информационной связи, память, модуль синхронизации и процессор.

12. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 11, отличающееся тем, что модуль энергопитания включает в себя регулятор напряжения.

13. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 11, отличающееся тем, что модуль энергопитания включает в себя модуль хранения электроэнергии.

14. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 13, отличающееся тем, что модуль хранения электроэнергии является любым из следующего: конденсатор или аккумулятор.

15. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит синхронизатор для синхронизации модуля синхронизации.

16. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 15, отличающееся тем, что синхронизатор использует для синхронизации электропитание.

17. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит монитор для ручного переключателя, который определяет положение ручного переключателя: «включено» или «выключено».

18. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средство ручной коррекции, при этом ручным переключателем можно работать, чтобы скорректировать вручную выбранный период отсутствия питания так, что вывод электропитания способен подавать электрическую энергию до завершения периода отсутствия питания.

19. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит индикатор для индикации состояния программируемого устройства для управления электрооборудованием.

20. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что программируемое устройство для управления электрооборудованием полностью расположено в корпусе.

21. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что электрическое переключающее устройство является электрической розеткой, а вывод электрического питания является контактным гнездом вывода электроэнергии для подключения вилки электрического устройства, при этом контактное гнездо электрической розетки включает два или более штекеров и/или клемм для соединения с двумя или более соответствующими клеммами и/или штекерами вилки.

22. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 21, отличающееся тем, что электрическая розетка является электрической розеткой общего назначения (GPO), пригодной для бытовых нужд.

23. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 21, отличающееся тем, что модуль информационной связи является независимым устройством, подключаемым в гнездо электрической розетки, и при этом клеммы/штекеры гнезда электрической розетки устанавливают связь для передачи данных между программным вводом и программируемым устройством.

24. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что электрическое переключающее устройство является выключателем освещения, а вывод электропитания является гнездом для освещения.

25. Программируемое устройство для управления электрооборудованием по п. 1, отличающееся тем, что внешнее устройство программирования является персональным компьютером, в том числе портативным компьютером, стационарным компьютером и подобным им устройством; смартфоном; пультом дистанционного управления.

26. Электрическая система управления, включающая программируемое устройство для управления электрооборудованием, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием соответствует п. 1, отличающаяся тем, что программируемое устройство для управления электрооборудованием интегрировано с электрическим переключающим устройством, причем электрическое переключающее устройство содержит корпус, ввод электропитания, по меньшей мере один вывод электропитания и ручной переключатель для каждого вывода электропитания, при этом ручной переключатель выполнен с двумя положениями: «включено» и «выключено».

27. Электрическая система управления по п. 26, дополнительно включающая в себя внешнее устройство программирования.

28. Способ управления программируемым устройством для управления электрооборудованием, при этом программируемое устройство для управления электрооборудованием соответствует п. 1, причем способ включает в себя:

управление внешним устройством программирования, чтобы установить связь с модулем информационной связи;

управление внешним устройством программирования, чтобы выбрать время переключения, чтобы сформировать данные о времени переключения;

обмен данными о времени переключения между внешним устройством программирования и модулем информационной связи; и

управление внешним устройством программирования, чтобы отсоединиться от модуля информационной связи.

29. Способ управления программируемым устройством для управления электрооборудованием по п. 28, дополнительно включающий управление электрическим переключающим устройством, причем электрическое переключающее устройство содержит корпус, ввод электропитания, по меньшей мере один вывод электропитания и ручной переключатель для каждого вывода электропитания, при этом ручной переключатель выполнен с двумя положениями: «включено» и «выключено», чтобы установить ручной переключатель или в положение «включено», или в положение «выключено».

30. Способ управления программируемым устройством для управления электрооборудованием по п. 28, отличающийся тем, что соединение с модулем информационной связи дополнительно включает в себя управление кнопкой коммутации, чтобы связывать внешнее устройство программирования и программируемое устройство для управления электрооборудованием.