(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路板と第１のフロントパネルとを備える電気ユニットであって、
前記回路板は、
電源への電力コネクタ部であって、前記回路板と前記回路板に電気的に接続されるデバイスとに電力を供給するように構成された前記電力コネクタ部と、
前記電気ユニットに接続されたデバイスの電力使用量を監視し、監視した前記電力使用量を表す電力使用情報を生成するプロセッサと、
ネットワークに通信可能に結合されて、前記電力使用量を前記ネットワーク上に送信するように構成されたトランシーバと、
を有し、
前記第１のフロントパネルは、前記回路板に取り外し可能に電気的に接続されており、前記第１のフロントパネルは、電源コンセントインタフェース、スイッチインタフェース、器具インタフェース、ビデオインタフェース、及び１以上の環境センサのインタフェースのうちの少なくとも１つ用の回路網を有し、
前記第１のフロントパネルは、前記回路板に取り外し可能に電気的に接続され得る第２のフロントパネルと着脱可能な互換性があり、前記第２のフロントパネルは、前記第１のフロントパネルのインタフェースと異なるインタフェースを有し、前記第２のフロントパネルは、電源コンセントインタフェース、スイッチインタフェース、器具インタフェース、ビデオインタフェース、及び１以上の環境センサのインタフェースのうちの少なくとも１つ用の回路網を有する、電気ユニット。
【請求項２】
前記第２のフロントパネルをさらに備える、請求項１に記載の電気ユニット。
【請求項３】
前記回路板は、開口部を有する単一ギャング電気箱内に収まり、前記第１のフロントパネル及び前記第２のフロントパネルは、前記回路板と接続される時に、それぞれが前記電気箱の前記開口部を覆うように構成されている、請求項２に記載の電気ユニット。
【請求項４】
前記第１のフロントパネルは、電源コンセントインタフェースを有し、前記第２のフロントパネルは、スイッチインタフェースを有する、請求項３に記載の電気ユニット。
【請求項５】
前記第１のフロントパネル及び前記第２のフロントパネルの各々は、環境センサを有し、前記プロセッサは、前記回路板と接続される時に前記第１のフロントパネル及び前記第２のフロントパネルの各々の前記環境センサによって生成される電気入力信号を処理し、前記トランシーバは、前記ネットワーク上に処理された前記電気入力信号を送信する、請求項３に記載の電気ユニット。
【請求項６】
前記回路板は、第２の回路板と機械的及び電気的に接続される第１の回路板を有し、前記第１の回路板は、前記プロセッサ及び前記トランシーバを有し、前記第２の回路板は、電力供給源及び制御リレーを有する、請求項１に記載の電気ユニット。
【請求項７】
前記第１のフロントパネルと同時に前記回路板に取り外し可能に電気的に接続される第３のフロントパネルをさらに備え、前記第３のフロントパネルは、前記第１のフロントパネルのインタフェースと異なるインタフェースを有し、前記第３のフロントパネルは、電源コンセントインタフェース、スイッチインタフェース、器具インタフェース、ビデオインタフェース、及び１以上の環境センサのインタフェースのうちの少なくとも１つ用の回路網を有する、請求項１に記載の電気ユニット。
【請求項８】
回路板と第１のフロントパネルとを備える電気コンセントユニットであって、
前記回路板は、
電源へのコネクタ部と、
ネットワークに通信可能に結合されて、電気デバイスを制御するためのコマンド情報を前記ネットワークから受信するように構成されたトランシーバと、
前記トランシーバによって受信される前記コマンド情報を処理するように構成されたプロセッサと、
を有し、
前記第１のフロントパネルは、前記回路板の電気コネクタに取り外し可能に電気的に接続されており、前記第１のフロントパネルは、電気デバイスの電源プラグのプロングを受け入れるためのプラグ受け部を有し、前記プラグ受け部は、前記電源プラグが前記プラグ受け部内に受け入れられたときに前記電源プラグの前記プロングと接触するように構築および配置された複数の電気接点を有し、
前記第１のフロントパネルは、前記回路板に取り外し可能に電気的に接続された第２のフロントパネルと着脱可能で互換性があり、前記第２のフロントパネルは、スイッチインタフェース、電源コンセントインタフェース、器具インタフェース、ビデオインタフェース、及び１以上の環境センサのインタフェースのうちの少なくとも１つの用の回路網を有し、前記第２のフロントパネルは、前記第１のフロントパネルのインタフェースと異なるインタフェースを有し、
前記回路板は、ハウジング内に収容されており、
前記電気接点は、前記電源プラグが前記プラグ受け部内に受け入れられたときに電力が前記電源プラグおよび前記電気デバイスに流れるように、前記電源に電気的に接続される、電気コンセントユニット。
【請求項９】
前記第１のフロントパネルの前記プラグ受け部は、電源プラグの第１の国際機構を受け入れるように設計されており、前記第２のフロントパネルのインタフェースは、プラグ受け部を有し、前記第２のフロントパネルの前記プラグ受け部は、電源プラグの第２の国際機構を受け入れるように構成される、請求項８に記載の電気コンセントユニット。
【請求項１０】
前記第２のフロントパネルは、スイッチを有する、請求項８に記載の電気コンセントユニット。
【請求項１１】
コーディネータと複数の制御ユニットとを備える電気管理システムであって、
前記コーディネータは、メッシュネットワークに通信可能に結合されており、
前記複数の制御ユニットは、前記メッシュネットワークに通信可能に結合されており、前記複数の制御ユニットの各々は、回路板と第１のフロントパネルとを有し、
前記回路板は、
電源への電力コネクタ部と、
前記メッシュネットワークに通信可能に結合されて、電気デバイスを制御するためのコマンド情報を前記メッシュネットワーク上の前記コーディネータから受信するように構成されたトランシーバと、
前記トランシーバによって受信される前記コマンド情報を処理するように構成されたプロセッサと、
を有し、
前記第１のフロントパネルは、前記回路板に取り外し可能に電気的に接続されており、前記第１のフロントパネルは、電源コンセントインタフェース、スイッチインタフェース、器具インタフェース、ビデオインタフェース、及び１以上の環境センサのインタフェースのうちの少なくとも１つ用の回路網を有し、
前記複数の制御ユニットは、電気コンセントユニット、スイッチユニット、器具ユニット、ビデオインタフェースのユニット、及び１以上の環境センサを含むユニットで構成される群の中から選択される少なくとも２つの異なるユニットを有する、電気管理システム。
【請求項１２】
前記複数の制御ユニットの各々に関して、前記第１のフロントパネルは、前記回路板に取り外し可能に電気的に接続され得る第２のフロントパネルと着脱可能な互換性があり、前記第２のフロントパネルは、前記第１のフロントパネルのインタフェースと異なるインタフェースを有する、請求項１１に記載の電気管理システム。
【請求項１３】
前記複数の制御ユニットの各々に関して、前記回路板は、開口部を有する単一ギャング電気箱内に収まり、前記第１のフロントパネルは、前記回路板と接続される時に、前記電気箱の前記開口部を覆う、請求項１１に記載の電気管理システム。
【請求項１４】
前記複数の制御ユニットは、スイッチユニット及び器具ユニットを有する、請求項１１に記載の電気管理システム。
【請求項１５】
前記複数の制御ユニットは、電気コンセントユニットを更に有する、請求項１４に記載の電気管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を供給しかつ管理するためのシステムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気は現代生活に不可欠な部分である。自宅であろうとプロ事務所であろうと、電気は、人々に快適で便利な環境を提供するために電気機器、工具、およびデバイスに電力を供給する。しかし、人口が増え続けているので、電気に対する需要も増大し続けている。そのような飽くなき需要および消費がどのようにして環境に影響を及ぼし、持続可能性の問題を引き起こすのかについて関心を抱き、世界中の政府が、認識を高めエネルギー節約およびエネルギー効率を促進しようとしている。
【０００３】
エネルギー節約への最も一般的なアプローチは、エネルギー効率の良い工具および電気機器を購入し使用することである。エネルギー効率を促進するのは良い試みであるが、いくつかの欠点がある。
【０００４】
第１に、このアプローチは個人の購入決定および使用傾向に過度に依存している。人々がエネルギーを節約しかつエネルギー効率の良い電球および電気機器を購入する最善の意図をもつときでさえ、照明は営業時間後についたままであることが多く、電気機器は使用しないときに永続的にプラグが接続され遊んでいる。第２に、多くの建物において、共通領域内での電気の使用は必要なものであるが、ほとんどが最適化されていないことが多い。第３に、現在、フロア当たりやフロアもしくは建物の区画などのマクロレベルでも、非効率的な箇所を識別する個別コンセント当たりベースのマイクロレベルでも、エネルギー使用量を監視する既知の方法がない。同様に、問題が識別されたときでさえ、その課題を解決するかまたは使用パターンを変更して所望の結果を迅速に達成するために、パッチを通信する簡単な方法がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、既知の方法およびシステムの欠点および不適当な点を克服する、電気を監視しかつ管理するための改良されたシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して、本発明によれば、システムは、ユーザが物理的にデバイスの近くにいない場合でも、ユーザにシステム内のユニットに接続されたデバイスを制御する能力を提供する。例えば、ユーザは、携帯電話からシステムにログインして、電気コンセントユニットに差し込まれた特定デバイスのエネルギー使用量を監視したり、照明がある部屋の中で点灯しているか否かを見たり、特定の部屋の天井ファンの電力を調節したりすることができる。ユーザは、部屋内やフロア上などにあるデバイスによるエネルギー使用量に関するレポートを見ることもできる。
【０００７】
本発明の好ましい一実施形態によるシステムは、１つまたは複数のコーディネータと通信する複数のユニットを含み、コーディネータは、ユニットからのデータをサーバに中継するとともに、サーバからのコマンドをユニットに中継する。あるいは、コーディネータ自体はコマンドを起動しユニットに送信することができる。好ましくは、ユニットは、ユニット自体またはユニットに接続されたデバイスを自動的に止めることにより過熱や火災などを防止するために安全機構を有する。
【０００８】
システムは、浪費されるエネルギーを低減するために省エネルギープロトコルも含むことが好ましい。例えば、システムは、当該デバイスに供給されている電流を調節することにより特定の部屋または領域内の光または熱／空気のコンディショニングを自動的に調節するために、光センサまたは熱センサを使用することができる。
【０００９】
システムの一実施形態は、煙検出器、モーション検出器、一酸化炭素検出器などからのアラートも処理して、かかる検出器が配置されている領域内の潜在的脅威についてユーザの注意を喚起する。
【００１０】
システムの一実施形態は、デバイスの予想されるエネルギー量および寿命を含む、各ユニットに接続された各デバイスに関する情報を受信しかつ追跡するとともに、そのような予想からのずれについてユーザの注意を喚起する。したがって、デバイスがデバイスの提案済みエネルギー使用量または寿命を満たさない場合、ユーザは、製造業者に注意を喚起するかそのデバイスを将来使用しないようにすることができる。
【００１１】
ユニットの一実施形態は、接続されたデバイスに電力を供給しそのデバイスのエネルギー使用量を検出する、ユニットの内部温度を検知する、ユニットを取り囲む状態を検知または検出する、センサまたは検出器によって収集された一定のデータを処理する、ならびにコーディネータと通信するために、ユニットに装着された構成要素を有する複数の回路板を含む。ユニットは、ユニットが障害を検出した場合に単独で自動的に止めるために安全機構を含むことが好ましい。
【００１２】
ユニットの一実施形態は電気コンセントを含み、電気デバイスは電気コンセントを介して電力供給を受けることができる。ユニットの別の実施形態はスイッチを含み、このスイッチにより人がデバイスの電源を入り切りしたり、部屋の中の照明器具などのデバイスによって消費されている電力を調節したりすることができる。ユニットの別の実施形態は器具ユニットを含み、この器具ユニットにより、天井灯や天井ファンなどの器具が好ましくはこの種の器具のベースに近接する器具の電源に接続される。
【００１３】
本発明の一実施形態は、ベースユニットおよび互換性ユーザインタフェースを有するシステムを提供する。ユーザインタフェースは、ベースユニットに永久的または着脱可能に装着され得る。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、異なるプラグ構成およびＲＦＩレベル要件を有する諸国に同型の電気コンセントを提供するシステムである。
【００１５】
本発明の他の目的および利点は部分的に明白になり、本明細書から部分的に明らかになるであろう。本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照した本発明の例示的な諸実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。
【００１６】
本発明をさらに十分に理解するために、添付図面に関連して行われる以下の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるユニットの分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるユニットおよびプラグの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるユニットおよび種々のフェースプレートの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による互換性システムの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態によるユニットの一部分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるユニットの一部分解斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態によるユニットの一部分解斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるユニットの一部分解斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態による電気コンセントユニットの分解斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるスイッチユニットの分解斜視図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態による器具ユニットの斜視図である。
【図１３Ｂ】電気箱内に挿入された図１３Ａの器具ユニットの斜視図である。
【図１４】天井器具を有する図１３Ｂの器具ユニットおよび電気箱の分解図である。
【図１５】本発明の一実施形態による電気コンセントユニットのブロック図である。
【図１６】図１５の電気コンセントユニットの側面斜視図である。
【図１７Ａ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｂ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｃ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｄ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｅ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｆ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｇ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１７Ｈ】本発明の一実施形態によるフェースプレートの斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態によるスイッチユニットのブロック図である。
【図１９】図１８のスイッチユニットの側面斜視図である。
【図２０】本発明の一実施形態による器具ユニットのブロック図である。
【図２１】図２０の器具ユニットの側面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
システム概観。次に、本発明のいくつかの例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１および図２を参照すると、複数のユニット１００と、複数のコーディネータ１０と、ルータ２０と、ローカルサーバ３０と、リモートサーバ４０と、複数の通信デバイス５０とを有する本発明のある実施形態によるシステムが示されている。
【００１９】
ユニット１００は、施設内のエネルギー消費デバイス６０とインタフェースをとることが好ましい。例えば、ユニット１００は、非限定的な例として、部屋、家屋、または建物のフロアの中のランプ、照明器具、電気機器、テレビ受信機、ファン、または他の様々な電気ユニットに接続され得る。例示的な一実施形態によれば、ユニット１００は、既存のコンセントおよびスイッチを置き換えるか、または照明器具もしくはファン制御部内に設置され、好ましくは標準の電気箱に収まるように設計および構築され、それによって施設の改装を容易にすることができる。
【００２０】
ユニット１００は、好ましくは、様々な機能、例えば、ユニット１００に電気的に接続された任意のデバイスのエネルギー使用量を監視する機能、デバイス６０の電源を入り切りする機能、必要に応じてデバイス６０を調光する機能、またはその他の方法でデバイス６０を監視もしくは制御する機能を提供する。各ユニット１００は、ユニット１００に電気的に接続されたデバイス６０によって引き出されているエネルギーの量を監視する。例えば、デバイス６０が２個の電球を有するランプであり、ユニット１００におけるエネルギー使用量が以前のエネルギー使用量の半分にまで突然低下した場合、ユニット１００は、電球の一方が切れ、交換される必要があることを示すことができる。特定の電気器具のエネルギー使用量が予想より大きいと、電気器具に欠陥があることを示すことができる。
【００２１】
一般に、ユニット１００は、デバイス６０に関して収集されたデータを１つまたは複数のコーディネータ１０に送信することができる。例えば、ユニット１００は、デバイスのエネルギー消費に関するデータをコーディネータ１０に定期的に送信することができ、あるいは、デバイス６０が有意に大きいまたは小さい量のエネルギーを突然引き出している場合、ユニット１００は、コーディネータ１０の予定プロトコルにかかわらずかかるデータをコーディネータ１０に送信することができる。
【００２２】
コーディネータ１０は、コマンドの大部分、より好ましくはすべてを処理することが好ましい。したがって、コマンドは、サーバ３０、４０の一方がそのコマンドを処理した場合よりもさらに迅速に処理されかつ応答され得る。あるシナリオでは、コーディネータ１０は、ユニット１００からデータを受信し、そのデータ自体に応答してコマンドを送信することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、コーディネータ１０は、有効なローカルネットワーク構成およびセキュリティ制御を保有する。したがって、コーディネータ１０は、ネットワークに加わろうと試みるデバイスの信頼性を確保するのに役立つようにローカルセキュリティを制御することができる。本発明の好ましい一実施形態によれば、ユニット１００の各トランシーバ１３２ｂが、一意の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを、好ましくはハードウェア製造時に割り当てられ、ネットワークに「加わる」よう要求される。「加わること」は、許可デバイスがパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）の成員になることを許される安全なプロセスである。ＰＡＮ  ＩＤはコーディネータ１０によって割り当てられ、コーディネータ１０は、どのユニット１００がユニット１００のＭＡＣアドレスを通じてネットワーク上で許可されているか常時監視している。ネットワークからの信号は、ユニット１００のトランシーバ１３２ｂによって受信され復号される。したがって、ユニット１００がネットワーク上で有効になると、コマンドとデータの自由な交換が始まることができる。また、各トランシーバ１３２ｂに一意のアドレスを割り当てることにより、ユニット１００と通信して、例えばユニット１００からデータを受信するかまたはユニット１００にコマンドを送信するときに、ユニット１００を識別するのを容易にすることができる。
【００２４】
システムは、ローカルサーバ３０と直接通信する１つまたは複数のコーディネータ１０を有することができる。あるいは、中央コーディネータを有するコーディネータ１０のネットワークでは、コーディネータ１０は中央コーディネータと通信し、次いで中央コーディネータはローカルサーバ３０と通信する。好ましい一実施形態では、各コーディネータ１０は最大で１００個のユニット１００を管理する。ユニット１００とコーディネータ１０の比は、様々な要素、例えば、レポートの量および頻度と所望される応答時間、施設のレイアウト、ユニットに接続されている機器の種類などに応じて変更され得る。本発明の一実施形態によれば、建物が、対応するフロア上のすべてのユニット１００を管理するために、フロア当たり１つのコーディネータ１０を有することができる。コーディネータ１０は、ローカルサーバ３０と直接通信するか、１つまたは複数の他のコーディネータ１０を介して、そのような他のコーディネータ１０を信号反応器として使用して通信するかのどちらかである。
【００２５】
システムのユニット１００は、ユニット１００とコーディネータ１０との間のデータやコマンドなどの転送を容易にするために、ユニット１００とコーディネータ１０との間のブリッジとして働く信号反応器ユニット５００も含むことができる。信号反応器ユニットは、ユニット１００が互いに遠く離れて配置されるかまたはコーディネータがあればそれから遠く離れて配置された場合に使用することができる。信号反応器ユニット５００は、追加のユニット１００あるいは定義済み制御機能なしの変更されたユニット１００またはトランシーバ１３２ｂを有するが制御機能が除去されている変更されたユニット１００とすることができる。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、ユニット１００およびコーディネータ１０は無線で接続されて、無線ネットワークを作る。ユニット１００およびコーディネータ１０を接続する無線ネットワークは、好ましくはメッシュネットワークであり、各ユニット１００は信号反応器として機能し、コーディネータ１０は、無線ネットワーク内のすべてのユニット１００のためのコントローラである。このようなネットワークは、ユニット１００とコーディネータ１０との間のデータ伝送を容易にするために必要なコーディネータ１０または信号反応器ユニット５００の数を減らすことができる。本発明の一実施形態に適した無線ネットワークの一例が、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ベースの無線プロトコルである。この無線ネットワークが情報を受信した後、コーディネータ１０はそのデータをルータ２０経由でローカルサーバ３０に無線で中継する。無線通信ネットワークが例示されているが、コーディネータ１０は、イーサネット（登録商標）接続などの有線接続を介してユニット１００、ルータ２０および／またはローカルサーバ３０に接続され得ることを理解すべきである。
【００２７】
ユニット１００によって収集された情報およびデータはローカルサーバ３０に渡される。ローカルサーバ３０は、オペレーティングシステム、好ましくはＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）またはＬｉｎｕｘ（登録商標）を走らせ、制御およびユーザアプリケーションプラットフォームがオペレーティングシステム上で走ることで、リモートサーバ４０およびその他の通信デバイスと対話するようにウェブサービスを走らせることができる。例示的な一実施形態によれば、制御アプリケーションはコンソールベースのグラフィカルユーザインタフェースを含んでいて、許可に基づいてシステムの様々なレベルへのアクセス権をユーザに付与する。例えば、建物の管理者は建物全体に対して照明条件を指定し制御することができるが、個人は、個人の事務所または隣接する作業領域内の制御機能にしかアクセスすることができない。
【００２８】
一実施形態では、ローカルサーバ３０は、ユニット１００から受信されたデータもしくはレポート、または受信データに応答してローカルサーバ３０によって作られたレポートもしくはアラートを１つまたは複数の通信デバイス５０を介してシステムのユーザへ転送する。次いで、ユーザは行動方針を決定することができる。例えば、ユーザは、デバイス６０が無意識に電源を入れたままにしたりプラグを差し込んだままにしたりしていたことに気付き、デバイス６０の電源を切るかまたはデバイス６０に供給されている電力を低減したいと思うことができる。ユーザは所望のコマンドをローカルサーバ３０に送信することができ、ローカルサーバ３０は、そのコマンドを、デバイス６０がルータ２０およびコーディネータ１０を介して電気的に接続されているユニット１００に中継する。ユーザがデバイス６０の電源を切りたいと望めば、ユニット１００はそのデバイスに流れ込む電流を止めることになる。ユーザがデバイス６０に供給されている電力の量を低減したいと望めば、ユニット１００は、そのデバイス６０に流れ込む電流を減少させることになる。
【００２９】
上述したように、データは、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）ベースの無線プロトコルなどの無線ローカルエリアネットワークを通じて、またはイーサネット（登録商標）ケーブルもしくはその他の有線接続を通じて、あるいはそれらを組み合わせたものを通じて無線で中継することができる。本明細書に記述されているシステムの諸実施形態は無線ネットワークを指すが、有線接続またはその他のネットワーキングシステムが本発明の範囲内で考えられることを理解すべきである。無線制御される電気器具との互換性は、電気器具の業界標準プロトコルが開発中であり、本発明の範囲内にあると考えられることも理解されたい。例えば、コーディネータ１０またはユニット１００はコマンドをデバイス６０に直接送信し、したがってデバイス６０自体の電源を入り切りすることができる。
【００３０】
ユーザは、行動をとるためにシステムからのアラートまたはレポートに返信する必要がないことを理解すべきである。それどころか、ユーザは、通信デバイス５０、例えばスマートフォン、コンピュータ、タブレット、またはその他のデバイスを使用することができ、ユーザは、通信デバイス５０を介してローカルサーバ３０またはリモートサーバ４０と通信してコマンドをいつでも送信することができる。システムは好ましくはエネルギー消費効率を高めるのに対して、システムは多くの利便性も提供する。例えば、ユーザがストーブの電源を切り忘れた場合、家路を急ぐのではなく、ユーザは、ストーブに接続されたユニット１００の電源を切るためにコマンドをチェックし送信することができる。ユーザは、子供が、子供の就寝時刻を過ぎてテレビ受信機を見ていないかコンピュータなどを使用していないかを監視し、それらの電源を遠隔で落とすことができる。スプリンクラが一定時刻に止まる予定であるが雨が降っている場合、ユーザは、通信デバイス５０を使用してユニット１００にスプリンクラの電源を切るよう命令することができる。ユーザが暑い日に帰宅する前にユーザが自宅を冷やしたいと思えば、ユーザは、空調装置またはファンに供給されている電力の量を調節することによる所望の設定で空調装置またはファンの電源を入れることができる。これらのタスクのうちのいくつかを遠隔で実行するために現在利用可能なシステムがあり得るが、本発明の実施形態は、デバイスが電気的に接続されているかまたは有線もしくは無線の通信接続によって接続されている限り、全部とは言わないまでも大部分のデバイスを制御するためのシステムを提供する。
【００３１】
このシステムは、条件が満たされたときにとられるいくつかの行動を要求する様々な設定を有することができる。このような設定の一例では、ユニット１００が９０％未満の力率を有するデバイスを検出すると、ユニット１００はコーディネータ１０に警報を出し、次いでコーディネータ１０はデータをローカルサーバ３０に中継し、ローカルサーバ３０は通信デバイス５０を介してユーザに通知する。ユーザは、ユニット１００にデバイスの電源を切るかまたはデバイスをそのままにしておくよう要求することができる。同システム設定では、ユニット１００が７５％未満の力率を有する装置を検出すると、ユニット１００はユーザからの指示を待たずにデバイスの電源を即座に切らなければならないと規定することができる。システム設定の別の例は、調光するためのデフォルト時間、例えば３０秒を有することを含む。他の様々な設定、例えば、エネルギー節約モード、ユニット故障モード、およびネットワーク故障の場合のデフォルト動作が提供され得る。例えば、ランプまたは照明器具に接続されたユニット１００は、ネットワークが故障し、ユニット１００が６０秒を超える間コーディネータ１０と通信することができないときにライトの電源を入れるようにプログラム設定することができる。
【００３２】
好ましくは、一部のユニット１００は、接地事故およびアーク事故ならびに過熱が、ユーザ入力あるいはコーディネータ１０またはローカルサーバ３０もしくはリモートサーバ４０からのコマンドなしに、好ましくはユニットレベルで検出され処理され得るように、安全デバイスを有する。例えば、ユニット１００は、そうした状態を検出しコーディネータ１０に警報を出すためにセンサを含むことができる。コーディネータ１０は、情報を処理し、適切と決定されればユニット１００に直ちに停止するよう命令するように設計されプログラムされることが好ましい。このことは、どんな行動をとるべきかを決定するためにサーバおよび／またはユーザと通信する必要がなくなることにより応答時間を短縮することが好ましい場合があり、数秒の差が出火するか否かに極めて重要となり得る。あるいは、ユニット１００は、そのような事故または過熱が起きたときに、コーディネータ１０からのコマンドを待たずにユニット１００自体を自動的に停止する機構を有することもできる。
【００３３】
ローカルサーバ３０に加えて、またはローカルサーバ３０に代わるものとして、リモートサーバ４０がシステムに含められてもよい。好ましい一実施形態によれば、ローカルサーバ３０は、ユニット１００から受信されたデータを分析し、使用量分析レポートなどのレポートを作成する。次いで、ローカルサーバ３０は、受信されたデータとそのユニット１００に関して作成された分析および／またはレポート（まとめて「ユニットデータ」）とをリモートサーバ４０に送信する。リモートサーバ４０は、インターネットを介して接続されたクラウドサーバとすることができ、クラウドサーバは、特定用途向け設計変更として、インターネットまたはその他の手段を介してアクセスするための単位データを保存する。リモートサーバ４０は、定期レポートやエネルギー節約情報などのレポートを分析し処理することもできる。
【００３４】
単位データが送信されると、ローカルサーバ３０は、単位データをその場所で定期的に自由に消去できるようになり、それにより、応答時間を短縮するとともにローカルサーバ３０に必要な記憶域を削減することができる。しかしながら、システムは、本発明の範囲から逸脱することなく、ただ１つのローカルサーバもしくはリモートサーバ、複数のローカルサーバ、複数のリモートサーバ、または所望されるような任意の代替構造を含むことができることを理解すべきである。例えば、システムがリモートサーバ４０なしにローカルサーバ３０を有する場合、すべてのシステムコマンドおよびデータ機能がローカルサーバ３０で利用可能になり、したがって、システムはシステムのファイアウォールの境界の中に含まれてもよい。したがって、応答およびセキュリティのレベルが改善され得る。さらに、システムは、インターネット接続がない場合でも、レポートおよびデータがバックアップされ保存されることを含めて完全に機能し続けることになる。しかし、システムの規模に応じて、より小規模の施設にとって負担となり得る大きな記憶装置が必要になるであろう。一部の施設は、リモートサーバ４０を有しローカルサーバ３０のないシステムを好む可能性があるが、このような構成は応答時間を遅らせる可能性がある。したがって、ローカルサーバ３０および／またはリモートサーバ４０の数は所望されるように変えることができる。
【００３５】
ユニット。ユニット１００は一般に１つまたは複数のボード１０２を含む。ユニット１００は、フロントパネル１２０およびフェースプレート１７０を随意に含むことができる。好ましくは、ユニット１００は、単一ギャング電気箱（ｓｉｎｇｌｅ  ｇａｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｂｏｘ）の内側に、例えば寸法が３インチ（７．６ｃｍ）×２インチ（５．１ｃｍ）×２．５インチ（６．４ｃｍ）のハウジングの中に収まるように構築および設計される。フロントパネル１２０およびフェースプレート１７０がユニット１００の中に含められたときに、フロントパネル１２０は、好ましくは、シートロック（ｓｈｅｅｔｒｏｃｋ）などの壁材を取り囲むことによって作られる深さに一致するように電気箱の外側に部分的に配置され、フェースプレート１７０は電気箱用の壁開口部を覆う。
【００３６】
ボード。好ましくは、ボード１０２は、構成要素を電気的に接続するのに適した回路板、例えば、プリント回路板（ＰＣＢ）、ブレッドボード、ストリップボード、またはその他の構造体（本明細書ではまとめて「回路板」と称す）である。ボード１０２は、第１のボード１３０および第２のボード１４０を含むことができる。図示の実施形態は２つのボード１３０、１４０を示しているが、ユニット１００は、特定用途向け設計変更として、本発明の範囲から逸脱することなく１つのボードまたは３つ以上のボードを有することができる。
【００３７】
第１のボード１３０および第２のボード１４０は、連結機構、例えば１つまたは複数のインサートまたはねじ付きスタンドオフ（ｔｈｒｅａｄｅｄ  ｓｔａｎｄｏｆｆ）によって物理的に接合されることが好ましい。フロントパネル１２０とボード１０２またはフェースプレート１７０との間の連結機構は、本発明の範囲から逸脱することなく、同じでもよく異なっていてもよいことを理解すべきである。
【００３８】
第１のボード１３０および第２のボード１４０は、一般に電気コネクタ１０５および１０６を含み、電気コネクタ１０５および１０６は第１のボード１３０と第２のボード１４０を電気的に接続する。これらの電気コネクタは、好ましくは８ピンヘッダであり、ボード１０２の各端部に配置される。
【００３９】
第１のボード。一般に、第１のボード１３０は、ユニット１００の機能を実行する回路網も含む。例えば、第１のボードは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１３２ａとコマンドを受信し復号するＲＦトランシーバ１３２ｂとを含む複数の構成要素を含むことができる。加えて、第１のボード１３０は、ＧＦＩコントローラ１３２ｃ、ＡＦＩコントローラ１３２ｄ、プログラムフラッシュ１３２ｅ、アンテナ１３２ｆ、エネルギー監視デバイス１３２ｇなどの他の構成要素も含むことができる。これらの第１の構成要素は、特定用途向け設計変更として一体化されるかまたは外部から設けられてもよい。例えば、アンテナ１３２ｆは、第１のボード１３０に組み込まれてもよく、外部から設けられてもよい。
【００４０】
ＭＣＵ１３２ａは、制御コマンドの大部分または全部を処理し、複数の機能を実行する。ＭＣＵ１３２ａおよびトランシーバ１３２ｂは、図３に示されているように別々でもよく、単一回路に組み込まれてもよい。ＭＣＵ１３２ａおよびトランシーバ１３２ｂが別々の構成要素である場合、ＭＣＵ１３２ａとトランシーバ１３２ｂとの間の通信は、シリアルペリフェラルインタフェースバス（ＳＰＩ）上で行われることが好ましい。
【００４１】
加えて、ＭＣＵ１３２ａは、コーディネータ１０からかかるプログラミングまたはシステム更新を受信することにより無線経由プログラミング（ｏｖｅｒ−ｔｈｅ−ａｉｒ  ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を行うことができること好ましい。ＭＣＵ１３２ａは、プログラムフラッシュによって回収するための構成パラメータおよび現状を保存することもできる。一実施形態では、エネルギー監視デバイス１３２ｇも含められ、エネルギー監視デバイス１３２ｇは、電圧および電流フローを測定し記録し、１回につき一定期間にわたって能動エネルギー使用量および皮相エネルギー使用量（ａｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  ａｐｐａｒｅｎｔ  ｅｎｅｒｇｙ  ｕｓａｇｅ）を計算する特殊用途の集積回路であることが好ましい。エネルギー監視デバイス１３２ｇは、ＳＰＩを介してＭＣＵ１３２ａと通信することができる。
【００４２】
エネルギー情報に加えて、ＭＣＵ１３２ａは、温度情報を受信し処理するとともに、その温度情報を各条件下で適合するように監視することもできる。条件が適合していない場合、ＭＣＵ１３２ａは、作動停止させるコマンドを送信することができる。電流フローおよび温度はＭＣＵ１３２ａによって監視され制限されてもよい。ＭＣＵ１３２ａは、必要に応じてデジタルディスプレイまたはその他のディスプレイ用の状態インジケータを生成することもできる。
【００４３】
ＲＦトランシーバ１３２ｂはＭＣＵ１３２ａ用のコマンドを受信し復号し、ＭＣＵ１３２ａがシステムの残り部分、例えばコーディネータ１０と通信することを可能にする。トランシーバ１３２ｂの付加的役割は、コーディネータ１０との通信の喪失が長期に及んだときにＭＣＵ１３２ａに知らせることでよい。次いで、ＭＣＵ１３２ａは、この状態を示しかつこの状態に対処するために適切な対応をとることができる。
【００４４】
第１のボード１３０は、フェースプレート１７０を通してまたはフェースプレート１７０の外から見える可視状態インジケータ、例えばＬＥＤインジケータを含むことができる。ＬＥＤインジケータは、それぞれがユニット１００の異なる状態を示す複数の色または状態を有することができる。例えば、ＬＥＤがオフ状態であれば、これはユニット１００がオフラインであることを示すことができる。赤色ＬＥＤは障害を示すことができ、点滅する赤色ＬＥＤは差し迫った障害を示すことができる。緑色ＬＥＤは、ユニット１００がオンラインであり、適切に機能していることを示すことができ、点滅する緑色ＬＥＤは、ユニット１００がネットワークに加わるかまたは再び加わろうと試みていることを示すことができる。
【００４５】
光センサ、室温センサ、モーションセンサ、および一酸化炭素センサなどの様々な環境センサが、第１のボード１３０上に随意に組み込まれてもよい。上記のセンサは、そのセンサの機能に応じて、フェースプレート１７０上に対応する開口を有していてもいなくてもよい。
【００４６】
第２のボード。第２のボード１４０は、ねじ端子１４４と、電源１４５と、様々な電力検知および制御機構を備える複数の構成要素とを含むことが好ましい。非限定的な例として、複数の第２の構成要素は、電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａ、電流センスコイル１４２ｂ、制御リレー１４２ｃ、交流用三極管（トライアック）調光制御ドライバ１４２ｄ、および熱センサ１４６ｃを含むことができる。
【００４７】
第２のボード１４０は制御リレー１４２ｃを含み、制御リレー１４２ｃは、電源から負荷を切り離すように設計されたノーマルオープン双極双投機械式リレーであることが好ましい。制御リレー１４２ｃは、リレードライバ回路網を作動または作動停止させる信号を生成する、ネットワーク上で送信されるノーマルオン／オフコマンドまたはＭＣＵ１３２ａからの故障信号に応答することができる。リレーの半導体バージョンが本発明の範囲内で考えられることを理解すべきである。
【００４８】
第２のボード１４０は、調光制御ドライバ１４２ｄおよび調光制御トライアック１４２ｅを備えるトライアック回路網も含むことができる。調光制御ドライバ１４２ｄは、トライアック調光器制御部１１４を駆動するために、ＭＣＵ１３２ａからの制御信号を増幅し変換する集積回路であることが好ましい。調光制御トライアック１１４は、双方向の電流の制御された導通を可能にする半導体デバイスであることが好ましく、したがって、トライアックは交流電流調光応用例での使用に好ましい場合がある。トライアックは、トリガと呼ばれる、デバイスのゲート端子に与えられる電圧パルスによって制御される。このトリガパルスが交流電流周期の始まりと同期化される場合、デバイスは周期の全部または一部で導通するように製作することができる。トリガパルスのタイミングを遅らせることにより、電圧波形および電流波形のデューティサイクルは負荷で制限されて調光効果をもたらす。
【００４９】
ゲートパルスのタイミングおよび幅はＭＣＵ１３２ａによって生成されることが好ましい。ＭＣＵ１３２ａは、交流電流正弦波の各ゼロ交差で生成された同期パルスを受信することができる。このパルスは内蔵タイマを始動させ、内蔵タイマは、指定の調光レベルを作り出すよう要求される周期内の時点でトリガを生成する。タイミングが短くなると、調光制御トライアック１１４は周期内でより長く導通することが可能になり、したがって調光を少なくすることが可能になる。トリガ遅延時間を長くすると、より大きな調光効果をもたらす。
【００５０】
第２のボード１４０はヒートシンク１１２を含むことが好ましい。ヒートシンク１１２は、ケース温度を１００℃未満に保ちながら、環境の中で調光制御トライアック１１４の最大電力を十分に散逸させることができることが好ましい。非限定的な例として、ユニット１００の最大電力が調光制御トライアック１１４に対して２３ワットである場合、ヒートシンク１１２の熱抵抗は２．１℃／ワット未満であることが好ましい。ヒートシンク１１２は、第２のボード１４０の後ろに第１のボード１３０から離れて取り付けることができ、あるいはヒートシンク１１２は第２のボード１４０とは別の片とすることができる。
【００５１】
一般に、電気は、電源１４５から第２のボード１４０上のねじ端子１４４を通ってユニット１００に入る。電気が入ると、電力が電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａによって調整される。電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａは、本線で後方へ反射される無線周波数干渉（ＲＦＩ）の量を低減するように設計される。内蔵調光回路を有するデバイスは大量の干渉を発生させる可能性があり、多くの国は、調光デバイスによって発生するＲＦＩの大きさに対する規制を要求している。したがって、ＲＦＩレベルを低減すること、より好ましくは、電気照明および類似機器（欧州規格ＥＮ５５０１５）の欧州連合（ＥＵ）要件を満たすかまたは上回ることが好ましい。
【００５２】
電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａは金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）とすることができる。文献では、１日に１０回を超えて起こるすべての電力線過渡現象（ｌｉｎｅ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ）の８０％が１〜１０μｓの持続時間および最大で１．２ｋＶの振幅を有することを示している。したがって、ＭＯＶデバイスは、経時的にほとんど劣化することなく、これらの過渡現象を吸収することができる電圧定格およびエネルギー定格を有することが好ましい。ＭＯＶの定格は、連続交流電圧３００ボルトおよび制限電圧約４００ボルトとすることが好ましい。好ましくは、エネルギー定格は少なくとも５０〜７５ジュールである。
【００５３】
一実施形態では、電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａは、本線の交流高電圧をより低い直流電源電圧に変換して電力を供給するスイッチングレギュレータも含む。好ましくは、スイッチングレギュレータは５ボルトおよび３．３ボルトを発生させることができる。
【００５４】
低電圧スイッチングレギュレータから要求される全電流は、１アンペアの出力電流で約８００ｍＡとすることができる。電力コンバータスイッチングレギュレータの電流要件を考えると、回路構成を選択する前に考慮すべきいくつかの他の要素がある。第１に、レギュレータは、好ましくは本線から直接インタフェースとなるので、スペースをとり、異なる電圧構成に個人化を必要とし得るかさばる変圧器が不要になる。第２に、レギュレータの出力は、好ましくは非絶縁であり、したがって内蔵絶縁変圧器およびこの変圧器の関連コストおよび領域が不要となる。第３に、大電流が要求されことを考慮すると、レギュレータデバイスは、電力を散逸させるためにヒートシンク１１２上に取り付けられることが好ましい。これらの要素のうちの一部または全部が、スイッチングレギュレータの最終出力仕様を決定する際に関与する可能性がある。電圧抑制／電力コンバータデバイス１４２ａは、＋５ボルトをＭＣＵおよび無線ネットワーク無線構成要素用の＋３．３ボルトに変換するために低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータも含むことができる。
【００５５】
本発明は、ユニット１００に組み込まれたいくつかの安全性特徴も含むことができる。一実施形態では、いくつかの安全関連の検出器がユニット１００に組み込まれる。例えば、第２のボード１４０は、好ましくは過負荷を検出する内蔵熱センサ１４６ｃを随意に含むことができる。加えて、電流を監視する２つの電流検知コイル１４２ｂが、第１のボード１３０上の漏電遮断器（ＧＦＩ）コントローラ１３２ｃおよびアーク事故電流遮断器（ＡＦＩ）コントローラ１３２ｄに信号を送信するために第２のボード１４０上に含められてもよい。一般に、ＧＦＩ回路網は、故障電気器具からの電撃またはコンセントへの物体の偶発挿入から人々を保護することができる。ＡＦＩ回路網は、スパイクや動作電流などの異常な回路状態を検出することができる。
【００５６】
一般に、第１のボード１３０上のＧＦＩコントローラ１３２ｃは、本線の高圧線および中性線における電流フローを監視するために、第２のボード１４０上の２つの検知コイル１４２ｂを利用する。これらの信号は集積回路内で増幅され、集積回路は、差動電流が４〜５ｍＡを上回ったときに故障信号を送信する。ＧＦＩコントローラ１３２ｃはホット側からニュートラル側へ流れる電流の量を監視するので、好ましくは、ＧＦＩコントローラ１３２ｃは、４または５ミリアンペアというわずかな不整合を検知することができ、数ミリ秒で反応し、それによって危害が起こり得る前に危険な状態を取り除くことができる。不均衡があれば、信号がＧＦＩコントローラ１３２ｃからＭＣＵ１３２ａに送信され、次いでＭＣＵ１３２ａは制御リレー１４２ｃをトリップし、回路網へのドライブを取り除く。
【００５７】
ＡＦＩコントローラ１３２ｄは、検知コイル１４２ｂからの信号も利用し、動作電流のスパイクなどの異常な回路状態を検出する。これらのスパイクは、接続のゆるみまたは損傷した電線によって引き起こされる可能性がある。これらの状態は、エネルギーを浪費するだけでなく、最終的には過熱および火災を引き起こす恐れがある。電流フローを監視し状態の変化を分析することにより、ＡＦＩコントローラ１３２ｄは、異常な状態が再発している場合に危険を軽減するために、ＭＣＵ１３２ａを介して制御リレー１４２ｃをトリップさせることもできる。
【００５８】
第２のボード１４０は、熱センサ１４６ｃ、例えば温度センサ回路も含むことができる。熱センサ１４６ｃはヒートシンク１１２に装着することができる。熱センサ１４６ｃにより、ＭＣＵ１３２ａは、内部温度を監視するとともに、最高使用温度、例えば９０℃を超えた場合に故障を信号で送ることができる。この状態では、安全対策として制御リレー１４２ｃの作動を停止させ、システムにアラートを送ることになる。ＭＣＵ１３２ａは、現在の運転状態に基づいて予想温度も監視し、予想温度が過度の場合にアラートを信号で送る。
【００５９】
フェースプレート。ユニット１００はフェースプレート１７０も含むことができ、フェースプレート１７０は、ユニット１００を審美的に満足のいくようにするとともに、ユニット１００の他の構成要素を保護するカバーを提供することができる。フェースプレートは、所望の用途に応じて異なる材料で設計および構築することができる。例えば、一実施形態では、フェースプレート１７０は、従来のソケットに使用されるプラスチック材料で製作することができる。フェースプレート１７０は開口を含む受け部１７２を有することができ、受け部１７２は、フロントパネル１２０上の各部を受け入れることに対応していてもいなくてもよい。これらの開口の配置は、様々なピン配置を有する様々な種類の電気プラグを受け入れるために、所在地の電気システムに依存する。
【００６０】
フロントパネル。フロントパネル１２０は、好ましくは、デバイス６０がユニット１００に電気的に接続されるようにするインタフェースであり、フェースプレート１７０と電気箱の外側の第１のボード１３０との間に配置される。あるいは、ユニット１００は、フェースプレート１７０なしのフロントパネル１２０を含むことができる。フェースプレート１７０およびフロントパネル１２０は、別々の片でもよいし単一片に一体化されてもよい。加えて、フロントパネル１２０および第１のボード１３０は、連結機構、例えば１つまたは複数のインサートまたはねじ付きスタンドオフによって物理的に接合されてもよい。フロントパネル１２０および第１のボード１３０は、電線によって電気的に接続されることが好ましい。フェースプレート１７０とフロントパネル１２０との間の連結機構ならびにフロントパネル１２０と第１のボード１３０との間の連結機構は、本発明の範囲から逸脱することなく、同じでもよく異なっていてもよいことを理解すべきである。さらに、フロントパネル１２０は、図４〜図８に示されているように、電気箱６００内に部分的または全体的にはまるように構築および配置することができる。
【００６１】
フロントパネル１２０は、１つまたは複数の受け部１２２を備えることができる。特定の応用および設計に応じて、受け部１２２の構成は、該当する場合にフェースプレート１７０上の受け部１７２に対応し受け部１７２と一致する。受け部１２２は、受け部１２２に装着されたデバイスに電力が供給され得るようにするケーブル、プラグ、コード、またはその他の手段を受け入れる働きをし、したがって、デバイスはユニット１００に電気的に接続することができる。非限定的な例として、受け部１２２は、様々なデバイスまたは装置に接続するように構築および構成することができる。例えば、受け部１２２は、電源プラグコンセント、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ミニＵＳＢポート、マイクロＵＳＢポート、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート、イーサネット（登録商標）ジャック、および電話ジャックとすることができる。受け部１２２は、特定用途向け設計変更として所望のコードやデバイスなどを受け入れるように構築および配置された任意のポートまたはジャックを含み得ることが理解されるべきであり、本明細書で提供される例に限定されるものではない。あるいは、そのようなポートまたはジャックのうちの１つまたは複数は、特定用途向け設計変更としてフェースプレート１７０またはボード１０２のうちの１つに組み込まれてもよい。好ましくは、そのようなポートまたはジャックは、同じ箱の中で高電圧配線と低電圧配線が混合しないようにするために本線から絶縁される。
【００６２】
フロントパネル１２０または第１のプレート１３０は、光センサ、室温センサ、モーションセンサ、一酸化炭素センサなどの様々な環境センサも含むことができる。これらのセンサは、そのセンサの機能に応じて、フェースプレート１７０および／またはフロントパネル１２０上に対応する開口を有していてもいなくてもよい。光センサは、環境光を検知し、システムが一定レベルの照明を維持しながらエネルギー消費を最適化するように調整するのを容易にすることができる。例えば、多くの日光が部屋に入ってくると、システムは、一定レベルの照明を達成するために、ユニット１００に接続された照明を暗くすることができる。日が進み、日光が強くなったり弱くなったりするにつれて、照明の明るさは、それに応じて所望のレベルの照度を維持するように調整することができる。このようなシステムは、自然光を最大限に利用し、無駄な明かりに浪費されているエネルギーをなくすことができる。
【００６３】
光センサは、１００倍の輝度変化範囲、例えば０．０２ｍｗ／ｃｍ２〜２ｍｗ／ｃｍ２の範囲を検出できることが好ましい。室温センサは、スイッチが配置されている部屋または空間の温度を検出し報告することが好ましい。好ましくは、有効温度範囲は華氏０〜１００度である。室温センサは、ＨＶＡＣ（暖房、換気および空調）システムのインタフェースとなりかつＨＶＡＣシステムを制御するために使用することもできる。モーションセンサは、動きを検出するとともに、検出された動きの日時を報告することが好ましい。したがって、システムは場所のカスタムプロファイルを作ることができ、このことは慣行を予想するのを容易にすることができる。モーションセンサは、約１０ｍ以上の検出距離および縦横に約１００度より大きい検出角度を有することが好ましい。一酸化炭素センサは、好ましくは１ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍを検出することができ、即時アラート用の内蔵アラームを含み、コーディネータに通知し、好ましくは安全セキュリティエージェントに接続する。好ましくは、一酸化炭素センサは６０秒未満の応答時間を有する。センサはどれも、ユニット１００に内蔵されていてもいなくてもよい。あるいは、これらのセンサのうちの１つまたは複数が、受け部１２２のうちの１つまたは複数を介してユニット１００に接続されてもよい。
【００６４】
フロントパネル１２０は、フェースプレート１７０を通してまたはフェースプレート１７０の外から見える可視状態インジケータ、例えばＬＥＤインジケータも含むことができる。ＬＥＤインジケータは、それぞれがユニット１００の異なる状態を示す複数の色または状態を有することができる。例えば、ＬＥＤがオフ状態であれば、これはユニット１００がオフラインであることを示すことができる。赤色ＬＥＤは障害を示すことができ、点滅する赤色ＬＥＤは差し迫った障害を示すことができる。緑色ＬＥＤは、ユニット１００がオンラインであり、適切に機能していることを示すことができ、点滅する緑色ＬＥＤは、ユニット１００がネットワークに加わるかまたは再び加わろうと試みていることを示すことができる。好ましくは、同ボード１０２およびその他の関連構成要素は、異なる電圧の本線を有する様々な国で使用することができる。より好ましくは、同フロントパネル１２０は、以下でより詳細に説明されかつ図３〜図６に示されているように、様々な国のプラグを受け入れることができる受け部１２２を設けることにより、異なる国々でも使用される。したがって、フェースプレート１７０だけは、必要に応じてその国の標準電気プラグを受け入れるために各国固有のものにする必要がある。図４に示されているように、ユニット１００は、フェースプレート１７０なしに使用することができる。
【００６５】
さらに、本発明の一実施形態によれば、ボード１０２は、所望の機能を与えるために接点、インタフェース、構成要素などを有する様々なフロントパネル１３０と共に使用され、したがって互換性フロントパネル１３０のシステムを提供することができる。このようなシステムでは、同ボード１０２は、建物の電気コンセント内ならびに照明スイッチの適所および天井ファンなどの器具の基部に設置されてもよい。次いで、特定ユニット１００の所望の使用法によれば、適切なフロントパネル１２０は特定ユニット１００に接続することができる。例えば、電源コンセントインタフェースを有するフロントパネルが、目覚まし時計やランプなどのプラグを差し込むためにベッドのそばに設けられてもよい。あるいは、スイッチインタフェースを有するフロントパネルが、ユーザがスイッチをコンセントの代わりにそのフロントパネルに配置されるよう望む場合、電源コンセントインタフェースの代わりに設けられてもよい。
【００６６】
幼児の部屋の中では、電源コンセントインタフェースを有するフロントパネルを地面より上のより高いところに配置して、幼児が電源コンセントインタフェースに触れないようにすることが好ましくあり得る。幼児の部屋のフロアに最も近い電気箱は、幼児が電撃を受けないようにするのに役立つように、受け部１２２の全くないフロントパネル１２０を有することができる。代わりに、フロントパネル１２０は、幼児を監視するためにカメラを有することができる。すべてのフロントパネル１２０が、特定用途向け設計変更として、所望であればカメラを有することができることを理解すべきである。好ましくは、フロントパネル１２０の除去および装着は、フロントパネル１２０の新規設置を必要とせずに、ユーザがフロントパネル１２０を要望通りに再配置する場合にごく簡単である。
【００６７】
あるいは、本発明の一実施形態は、図５および図６に示されているように、フェースプレート１７０を特定用途向けフェースプレート１７０に交換するだけで、ボード１０２およびフロントパネル１２０が様々な用途に適しているシステムを提供する。ユニット１００は、図５、図７および図８に示されているように、２つ以上のフロントパネル１２０を含むこともできる。図示の実施形態では、第２のフロントパネル１２０ａが電気箱６００の外側のフロントパネル１２０に接続する。このような配置は、フロントパネル１２０が電気箱６００内にはまる諸実施形態で好ましくあり得る。第２のフロントパネル１２０ａは、図のように、追加の受け部、例えば、プラグ受け部１２２ａ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート１２２ｂ、ミニＵＳＢポート１２２ｃ、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート１２２ｅ、イーサネット（登録商標）ジャック１２２ｆ、および電話ジャック１２２ｇのための余地を提供する。図示の実施形態では、第２のフロントパネル１２０ａはスピーカ１２４も含み、ユーザは、スピーカ１２４を通じてユニット１００が配置されている部屋の中の人と話をすることができる。
【００６８】
ユニット１００はマイクロホンも含むことができ、部屋の中の人はマイクロホンでユーザに話をすることができ、あるいはユーザはマイクロホンで部屋の中で起きていることを聞くことができる。例えば、ユニット１００が乳児の部屋である場合、別の州または国に住んでいる祖父母がシステムにログインし、すべてユニット１００を介して乳児を見たり、乳児の話を聞いたり、乳児に話しかけたりすることもできる。図９および図１０に示されているＬＣＤ画面のように、ユニット１００がユニット１００上に画面を有するインタフェースを含む場合、乳児は祖父母の顔を見て祖父母と対話することができる。同様に、ユニット１００は、同じ施設内でローカルネットワークを介してまたはネットワークの外部でインターネット接続を介して人とビデオチャットする手段として使用することができる。
【００６９】
フロントパネル１２０は、電話、携帯電話、タブレットなどのデバイスを接続し同デバイスに電力を供給して、接続されているデバイスの表面をユニット１００に対するインタフェース制御部に変えるために、ドッキングフックまたはその他の接続機構も含むことができる。
【００７０】
ユニット１００の非限定的な例としては、図１１〜図１４に示されているように、電気コンセントユニット２００、スイッチユニット３００、および器具ユニット４００がある。ユニット１００は、すべての電気コンセントユニット２００、スイッチユニット３００、および器具ユニット４００を指すことを理解すべきである。同様に、ユニット１００の構成要素は、電気コンセントユニット２００、スイッチユニット３００、および器具ユニット４００の対応する構成要素を指す。例えば、リヤパネル１１０はすべてのリヤパネル２１０、３１０、４１０を指し、フロントパネル１２０はすべてのフロントパネル２２０、３２０、４２０を指し、ボード１０２はすべてのボード２０２、３０２、４０２を指し、第１のボード１３０はすべての第１のボード２３０、３３０、４３０を指し、第２のボード１４０はすべての第２のボード２４０、３４０、４４０を指し、フェースプレート１７０はすべてのフェースプレート２７０、３７０、４７０を指し、トランシーバ１３２ｂはすべてのトランシーバ２３２ｂ、３３２ｂ、４３２ｂを指す。
【００７１】
好ましくは、電気コンセントユニット２００は、現在存在する電気コンセントを交換し、単一ギャングスイッチ箱６００の内側に、例えば３インチ（７．６ｃｍ）×２インチ（５．１ｃｍ）×２．５インチ（６．４ｃｍ）のハウジング内に収まり、したがって、既存の電気コンセントを有する施設は本発明の一実施形態による電気コンセントユニット２００で改造することができる。本発明の一実施形態によれば、電気コンセントユニット２００は、電気コンセントユニット２００に差し込まれたデバイスの電源を入り切りしたり、同デバイスを例えば交流用三極管（トライアック）位相制御によって中間電圧レベルに落としたりすることができる。
【００７２】
図１１、図１５および図１６を参照すると、リヤパネル２１０、１つまたは複数のボード２０２、フロントパネル２２０、およびフェースプレート２７０を備える本発明の一実施形態による電気コンセントユニット２００が示されている。図示の実施形態では、ボード２０２は第１のボード２３０および第２のボード２４０を備える。好ましくは、ボード２０２は、フロントパネル２２０の後ろに配置された構成要素を電気的に接続するのに適した回路板、例えば、プリント回路板（ＰＣＢ）、ブレッドボード、ストリップボード、またはその他の構造体（本明細書ではまとめて「回路板」と称す）である。
【００７３】
図示の実施形態では、フェースプレート２７０は複数の受け部２７２を含み、受け部２７２は、受け部２７２に装着されたデバイスに電力が供給され得るようにするケーブル、プラグ、コード、またはその他の手段を受け入れるためにフロントパネル２２０の対応する受け部２２２と合致し、したがってデバイスは電気コンセントユニット２００に電気的に接続することができる。図１１および図１６を参照すると、図示の実施形態は、フェースプレート２７０に２つのプラグ受け部２７２ａを有し、プラグ受け部２７２ａはフロントパネル２２０の２つのプラグ受け部２２２ａと合致し、各プラグ受け部２２２ａは、例えば、テレビ受信機、ラジオ、トースタ、ランプ、コンピュータなどの電気デバイスに電力を供給するために電源プラグを受け入れるように構築および配置される。
【００７４】
受け部２２２の他の例としては、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート２２２ｂ、ミニＵＳＢポート２２２ｃ、マイクロＵＳＢポート２２２ｄ、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート、イーサネット（登録商標）ジャック、および電話ジャックがある。受け部２２２は、特定用途向け設計変更として所望のコードやデバイスなどを受け入れるように構築および配置された任意のポートまたはジャックを含み得ることが理解されるべきであり、本明細書で提供される例に限定されるものではない。あるいは、そのようなポートまたはジャックのうちの１つまたは複数は、特定用途向け設計変更としてフェースプレート２７０またはボード２０２に組み込まれてもよい。好ましくは、そのようなポートまたはジャックは、同じ箱の中で高電圧配線と低電圧配線が混合しないようにするためにコンセント箱の外側で本線に接続される。
【００７５】
図１１に示されている実施形態によれば、フロントパネル２２０は、電源プラグの様々な国際構成、好ましくは国際構成の大部分、より好ましくは全部を受け入れるように構築および設計されたプラグ受け部２２２ａを含む。したがって、フェースプレート２７０は、特定の国際構成のプラグ受け部２７２ａを有することができる。そのようなフェースプレート２７０の例が図１７Ａ〜図１７Ｈに示されており、フェースプレート２７０は、アメリカおよび日本向けの構成（図１７Ａ）、欧州の大部分向けの構成（図１７Ｂ）、インド、スリランカ、ネパール、およびナミビア向けの構成（図１７Ｃ）、ベルギー、フランス、ポーランド、スロバキア、チェコ共和国、チュニジア、およびモロッコ向けの構成（図１７Ｄ）、イギリス、アイルランド、キプロス、マルタ、マレーシア、シンガポール、および香港向け構成（図１７Ｅ）、オーストラリア、ニュージーランド、パプアニューギニア、およびアルゼンチン向けの構成（図１７Ｆ）、スイスおよびリヒテンシュタイン向けの構成（図１７Ｇ）、ならびにイタリアおよび北アフリカの諸地域向けの構成（図１７Ｈ）を有するプラグを受け入れるように構築および設計される。図１７Ａ〜図１７Ｈは単に例示図を示しており、フェースプレート２７０の変形形態が考えられることを理解すべきである。
【００７６】
図１６を参照すると、フロントパネル２２０は、プラグ受け部２２２ａに挿入されるプラグのプロングと接触するように構築および配置された電気接点２２４を有する２つのプラグ受け部２２２ａを含む。接点２２４は、３本のレール２２５、すなわち高圧レール２２５ａ、中性レール２２５ｂ、および接地線２２５ｃから給電されることが好ましい。図示の実施形態では、これらのレール２２５は、第２のボード２４０上に配置された従来のねじ端子２４４を介して本線、電源、および接地に接続する。フロントパネル２２０は、ＵＳＢポート２２２ｂと、状態ＬＥＤ用のＬＥＤポート２２６ａと、温度センサ、光センサ、モーション検出器またはその他の機構に電力を供給するための追加ポート２２６ｂとをさらに含む。このようなセンサ、検出器または機構は、フロントパネル２２０に組み込まれるかまたはポート２２６ａ、２２６ｂに直接接続されてもよい。あるいは、そのようなセンサ、検出器または機構がフェースプレート２７０内に設けられる場合、ポート２２６ａ、２２６ｂ用の接点は、フェースプレート２７０の対応するセンサ、検出器または機構が接点に電気的に接続するように、フロントパネル２２０上に配置される。次いで、接点は、１つまたは複数の電気コネクタ２０４を介して第１のボード２３０に電気的に接続することができる。例えば、電気コネクタ２０４は１０ピンヘッダ接続ポートとすることができる。当業者なら、線路２２５を本線に、構成要素をフロントパネル２２０からボード２０２に、かつ第１のボード２３０を第２のボード２４０に電気的に接続するための代替機構が考えられ、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得ることを理解するであろう。
【００７７】
第１のボード２３０は上述した機能を与える回路網を含むことが好ましい。例えば、第１のボード２３０は、複数の構成要素、好ましくは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）２３２ａ、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ２３２ｂ、ＧＦＩコントローラ２３２ｃ、ＡＦＩコントローラ２３２ｄ、プログラムフラッシュ２３２ｅ、アンテナ２３２ｆ、およびエネルギー監視デバイス２３２ｇを含むことができる。ＧＦＩコントローラ２３２ｃおよびＡＦＩコントローラ２３２ｄは、それぞれＧＦＩ２４６ａおよび２４６ｂからの検出信号を処理し解釈する。ＧＦＩ２４６ａおよび／またはＡＦＩ２４６ｂは別々でもよく、あるいはセンスコイル２４２ｂに組み込まれてもよいことを理解すべきである。アンテナ２３２ｆは、特定用途向け設計変更として、第１のボード２３０に一体化されてもよく、あるいは外部から設けられてもよい。第１のボード２３０は、図のように、第２のボード２４０から電力を受け取るために電気コネクタ２０５、２０６を介して、好ましくはボード２０２の各端部上の８ピンヘッダ２０５ａ、２０６ａによって第２のボード２４０に電気的に接続される。
【００７８】
好ましくは、コマンドがトランシーバ２３２ｂにおいて受信され復号される。コマンドが受信ユニット用である場合、例えばＭＡＣアドレスが一致する場合、コマンドは、肯定応答してコーディネータ１０に戻され、実行のためにＭＣＵ２３２ａに渡されてもよい。この双方向インタフェースは、集積回路相互間のコマンドおよびデータの通信を容易にすることができる。
【００７９】
本発明の好ましい一実施形態によれば、ＭＣＵ２３２ａは、制御コマンド、データの要求、およびセンサへの応答の大部分、より好ましくは全部を処理する。ＭＣＵ２３２ａは、少なくとも１６ＭＨｚサイクル時間を実行することができる１６ビットアーキテクチャであることが好ましい。ＭＣＵ２３２ａは複数の機能を実行することが好ましい。非限定的な例として、ＭＣＵは、トランシーバ２３２ｂからコマンドを受信し処理し、トランシーバ２３２ｂへのコマンド実行を肯定応答することができる。ＭＣＵ２３２ａは、エネルギー監視デバイス２３２ｇからエネルギーデータを受信し、電圧、電流および／またはエネルギーのデータをトランシーバ２３２ｂに中継することもできる。ＭＣＵ２３２ａは、力率を計算し、電気コンセントユニット２００に接続されたデバイスの力率が特定値を下回った場合、好ましくは力率が０．８を下回った場合にコーディネータ１０に通知することが好ましい。ＭＣＵ２３２ａは、負荷の総ワット数に基づいて電流フローを制限することも好ましい。
【００８０】
エネルギー監視デバイス２３２ｇは、電圧および電流フローを測定し記録し、１回につき一定期間にわたって能動エネルギー使用量および皮相エネルギー使用量を計算する特殊用途の集積回路であることが好ましい。エネルギー監視デバイス２３２ｇは、シリアルペリフェラルインタフェースバス（ＳＰＩ）ポートを介してＭＣＵ２３２ａと通信することができる。本発明の一実施形態によれば、ＭＣＵ２３２ａは、エネルギー監視デバイス２３２ｇに照会して報告し、データを受信し、次いで、例えばそのデータをコーディネータ１０に渡すことにより、そのデータをシステムと通信するためのトランシーバ２３２ｂに渡す。監視され報告されるデータの例としては、需要線間電圧、負荷電流、能動エネルギー、皮相エネルギー、および積算エネルギーがあるが、それらに限定されるものではない。部屋の光レベルおよび温度が報告されてもよい。皮相エネルギーと能動エネルギーの比は、負荷の力率を計算するために使用することができる。力率が事前設定値、例えば０．８を下回ったとき、システムは、警告を発するとともに、電気コンセントユニットに接続されたデバイスの電源を落とすことができる。
【００８１】
ＭＣＵ２３２ａの他の可能な機能は、ネットワーク、例えばコーディネータ１０から受信されたデータに基づいてリレーアクティブ化／非アクティブ化コマンドを生成することを含む。ＭＣＵ２３２ａは、コーディネータ１０からかかるプログラミングまたはシステム更新を受信することにより無線経由プログラミングを行うことができること好ましい。ＭＣＵ２３２ａは、プログラムフラッシュ２３２ｈによって回収するための構成パラメータおよび現状を保存することもできる。好ましくは、ＭＣＵ２３２ａは、電気コンセントユニット２００へのさらなる強化および付加のために拡張可能である。
【００８２】
ＭＣＵ２３２ａは、主インタフェースドライバ用の水平同期パルス２４３を受信し処理し、調光ベース水平同期および調光設定点用の時限トリガパルスを生成し、主インタフェースドライバ用の水平同期パルス２４３を処理し、調光トリガパルスのタイミングを修正して様々な調光プロファイルを作ることができる。
【００８３】
主インタフェースは、トライアック回路網によって要求される同期パルスを生成するために本線からの信号を光学的に結合する集積回路である。結合器は、主交流電圧がゼロ電圧を横切るたびに検出し、正出力パルスを生成する。標準の６０サイクル系統の場合、これらのパルスは８．３３ミリ秒ごとに生じる。これらのパルスは、各調光サイクルの始まりを決定し、それに応じて調光制御トライアック２４２ｅをトリガするために、トライアック調光制御ドライバ２４２ｄによって使用される。
【００８４】
ＭＣＵ２３２ａは、好ましくは、電気コンセントユニット２００の内部温度情報を受信し、処理し、各条件下で適合しているかについて監視し、適合していなければ制御リレー２４２ｃの作動を停止させることになる。電流フローおよび温度は、ＭＣＵ２３２ａによって監視され制限されてもよい。好ましくは、電気コンセントユニット２００は、オン／オフ用途で最大で２０アンペア、調光構成で最大で１５アンペアをサポートことができる。ＭＣＵ２３２ａは、必要に応じてデジタルディスプレイまたはその他のディスプレイのための状態インジケータを生成することもできる。例えば、状態は「接続」または「故障」とすることができる。
【００８５】
図１５および図１６は、ＭＣＵ２３２ａおよびトランシーバ２３２ｂが分離している実施形態を示しているが、ＭＣＵ２３２ａおよびトランシーバ２３２ｂは、本発明の範囲から逸脱することなく単一回路に組み込まれてもよいことを理解すべきである。ＭＣＵ２３２ａおよびトランシーバ２３２ｂが分離されている場合、通信は、シリアリペリフェラルインタフェースバス（ＳＰＩ）上で行われることが好ましい。
【００８６】
トランシーバ２３２ｂの付加的役割は、コーディネータ１０との通信の喪失が長時間に及んだときにＭＣＵ２３２ａに知らせることでよい。次いで、ＭＣＵ２３２ａは、この状態を示すために適切な対応をとることができる。例えば、通信の喪失がある場合、電気コンセントユニット２００はデフォルトのフルオンになることができる。
【００８７】
第１のボード２３０は、フェースプレート２７０を通してまたはフェースプレート２７０の外から見える可視状態インジケータ、例えばＬＥＤインジケータを含むことが好ましい。好ましくは、フェースプレート２７０は１つまたは複数の開口またはレンズを含み、ＬＥＤインジケータはその開口またはレンズを通して見ることができる。ＬＥＤインジケータは、それぞれが電気コンセントユニット２００の異なる状態を示す複数の色または状態を有することができる。例えば、ＬＥＤがオフ状態であれば、これは電気コンセントユニット２００がオフラインであることを示すことができる。赤色ＬＥＤは障害を示すことができ、点滅する赤色ＬＥＤは差し迫った障害を示すことができる。緑色ＬＥＤは、ユニット２００がオンラインであり、適切に機能していることを示すことができ、点滅する緑色ＬＥＤは、電気コンセントユニット２００がネットワークに加わるかまたは再び加わろうと試みていることを示すことができる。
【００８８】
第２のボード２４０は、複数の構成要素、非限定的な例として、電源２４５、電圧抑制／電力変換器デバイス２４２ａ、電流センスコイル２４２ｂ、制御リレー２４２ｃ、トライアック調光制御ドライバ２４２ｄ、調光制御トライアック２４２ｅ、および熱センサ２４６ｃを含むことが好ましい。本発明の好ましい一実施形態によれば、電気コンセントユニット２００、スイッチユニット３００、および器具ユニット４００を含むユニット１００が共通の第２のボード１４０を備え、共通の第２のボード１４０は、ユニット１００の製造、設置、および互換性を容易にすることができる。図示の第２のボード２４０は、電気コンセントユニット２００を本線に電気的に接続するねじ端子２４４も含んでいる。
【００８９】
図１６に示されている実施形態では、トライアック調光器２１４が取り付けられているヒートシンク２１２が、第２のボード２４０の後ろに、好ましくは第２のボード２４０の第１のボード１３０からは反対側に装着される。ヒートシンク２１２は、ケース温度を１００℃未満に保ちながら、環境中でトライアック調光器２１４の最大電力を十分に散逸させることができることが好ましい。非限定的な例として、電気コンセントユニットの最大電力がトライアック調光器２１４に対して２３ワットである場合、ヒートシンクの熱抵抗は２．１℃／ワット未満であることが好ましい。
【００９０】
図１５は電気コンセントユニット２００の一実施形態のブロック図を提供し、構成要素相互間の電気コンセントユニット２００の電力経路および信号経路を示す。図示の実施形態では、電力は電源２４５から電気コンセントユニット２００に入り、そのときに電力は電圧抑制／電力コンバータデバイス２４２ａによって調整される。デバイス２４２ａは、電気コンセントユニット２００によって本線で後方へ反射される無線周波数干渉（ＲＦＩ）の量を低減するように設計される。内蔵調光回路を有するデバイスは大量の干渉を発生させる可能性があり、多くの国は、調光デバイスによって発生するＲＦＩの大きさに対する規制を要求している。したがって、ＲＦＩレベルを低減すること、より好ましくは、電気照明および類似機器（欧州規格ＥＮ５５０１５）の欧州連合（ＥＵ）要件を満たすかまたは上回ることが好ましい。
【００９１】
デバイス２４２ａは金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）とすることができる。文献では、１日に１０回を超えて起こるすべての電力線過渡現象の８０％が１〜１０μｓの持続時間および最大で１．２ｋＶの振幅を有することを示している。したがって、ＭＯＶデバイスは、経時的にほとんど劣化することなく、これらの過渡現象を吸収することができる電圧定格およびエネルギー定格を有することが好ましい。バリスタの定格は、連続交流電圧３００ボルトおよび制限電圧約４００ボルトとすることが好ましい。好ましくは、エネルギー定格は少なくとも５０〜７５ジュールである。
【００９２】
図示のデバイス２４２ａはスイッチングレギュレータも含み、スイッチングレギュレータは、本線の高圧交流電圧をより低い直流電源電圧に変換して電気コンセントユニット２００に電力供給する。好ましくは、スイッチングレギュレータは５ボルトおよび３．３ボルトを発生させることができる。
【００９３】
電気コンセントユニット２００の実施形態はＵＳＢ充電ポート２７２ｂも含む。ＵＳＢ充電には、通常、ホストデバイス（充電器）と充電されるべきＵＳＢデバイスとの間にハンドシェーク（ｈａｎｄｓｈａｋｅ）またはエニュメレーション（ｅｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）を必要とする。この機能は、要求される充電のレベルに応じてデバイスへの充電電流フローを制限することができる。電気コンセントユニットは、ＵＳＢポートを駆動するために特定用途向け集積回路を利用することが好ましい。ＵＳＢ３の仕様は最大で２アンベアの電流引き込みを許容するが、実際的制限（コネクタの電流制限など）は有効電流を例えば５００ｍＡに制限することができる。
【００９４】
本発明の一実施形態によれば、低電圧スイッチングレギュレータから要求される全電流は、１アンペアの出力電流で約８００ｍＡである。電力コンバータスイッチングレギュレータの電流要件を考えると、回路構成を選択する前に考慮すべきいくつかの他の要素がある。第１に、レギュレータは、好ましくは本線からの直接インタフェースとなるので、スペースをとり、異なる電圧構成に個人化を必要とし得るかさばる変圧器が不要になる。第２に、レギュレータの出力は、好ましくは非絶縁であり、したがって内蔵絶縁変圧器およびこの変圧器の関連コストおよび領域が不要となる。第３に、大電流が要求されることを考慮すると、レギュレータデバイスは、図１６の例示的実施形態のように、電力を散逸させるためにヒートシンク上に取り付けられることが好ましい。これらの要素のうちの一部または全部が、スイッチングレギュレータの最終出力仕様を決定する際に関与する可能性がある。
【００９５】
デバイス２４２ａは、＋５ボルトをＭＣＵおよび無線ネットワーク無線構成要素用の＋３．３ボルトに変換するために低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータも含むことが好ましい。
【００９６】
上述したように、いくつかの安全関連の検出器が電気コンセントユニット２００に組み込まれることが好ましい。例えば、電気コンセントユニット２００は、漏電遮断器（ＧＦＩ）２４６ａおよびアーク故障遮断器（ＡＦＩ）２４６ｂ、ならびに好ましくは過負荷を検出する内蔵熱センサ２４６ｃを含むことが好ましい。ＧＦＩ２４６ａは、故障電気器具からの電撃またはコンセントへの物体の偶発挿入から人々を保護することができる。ＧＦＩ２４６ａはホット側からニュートラル側へ流れる電流の量を監視する。不平衡があれば、ＧＦＩ２４６ａは、制御リレー２４２ｃをトリップすることが好ましい。好ましくは、ＧＦＩ２４６ａは、４ミリアンペアまたは５ミリアンベアという小さな不整合を検知することができ、数ミリ秒で反応し、それによって危害が起こり得る前に危険な状態を取り除くことができる。ＡＦＩ２４６ｂは、動作電流のスパイクなどの異常な回路状態を検出する。これらのスパイクは、接続のゆるみまたは損傷した電線によって引き起こされる可能性がある。これらの状態は、エネルギーを浪費するだけでなく、最終的には過熱および火災を引き起こす恐れがある。電流フローを監視し状態の変化を分析することにより、ＡＦＩ２４６ｂは、異常状態が再発している場合に危険を軽減するために制御リレー２４２ｃをトリップすることもできる。
【００９７】
図示の実施形態では、ＧＦＩ２４６ａは、本線の高圧線および中性線における電流フローを監視するために２つの検知コイル２４２ｂを利用する。これらの信号は集積回路内で増幅され、集積回路は、差動電流が４〜５ｍＡを上回ったときに故障信号を送信する。この信号はＭＣＵ２３２ａによって処理され、ＭＣＵ２３２ａは制御リレー２４２ｃを開放し、トライアック調光器２１４およびトライアック調光制御ドライバ２４２ｄを備えるトライアック回路網へのドライブを取り除く。トライアックは反応の速いデバイスであるので、電気コンセントユニット２００は、従来のＧＦＩ回路より速く応答することが好ましい。好ましくは、応答時間は、従来のリレー駆動デバイスの７５ミリ秒と比べて数ミリ秒である。
【００９８】
図示の実施形態では、ＡＦＩ検出器２４６ｂは検知コイル２４２ｂからの信号も利用する。この信号は、ＭＣＵ２３２ａのアナログデジタルコンバータ入力に提示される。デジタル化された信号は、信号の基本的部分または周期的部分を識別するために自己相関アルゴリズムによって処理される。次に、予想信号または基本信号からのずれが振幅および反復性について分析され得る。欠陥接続、擦り切れた電線、または破損した電線によって引き起こされる間欠故障が検出され得る。処理には正常運転と異常運転とを区別するために電流波形の複雑な分析を必要とし、ＭＣＵ２３２ａは、他のコマンドおよび機能、例えば調光機能を処理しかつエネルギー読取りを処理するのに忙しいことがあり、したがってＡＦＩ計算を行い実時間応答することができないことがあるので、補助ＭＣＵがユニット１００に含められ、もっぱら相関計算を行うために設けられてもよい。処理後、補助ＭＣＵは信号を主ＭＣＵ２３２ａに送信し、主ＭＣＵ２３２ａは、制御リレー２４２ｃの作動を停止させ、好ましくは無線ネットワークを介してシステムに警報を送る。
【００９９】
図示の実施形態では、熱センサ２４６ｃ、例えば温度センサ回路２４６ｃがヒートシンク２１２に装着されたセンサダイオードと共に含まれる。ＭＣＵ２３２ａは、電気コンセントユニット２００の内部温度を監視するとともに、最高使用温度、例えば９０℃を超えた場合に故障を信号で送る。この状態では、安全対策として制御リレー２４２ｃの作動を停止させ、システムにアラートを送ることになる。ＭＣＵ２３２ａは、現在の運転状態に基づいて予想温度も監視し、予想温度が過度の場合にアラートを信号で送る。
【０１００】
トライアック調光制御ドライバ２４２ｄは、トライアック調光器２１４を駆動するために、ＭＣＵ２３２ａからの制御信号を増幅し変換する集積回路であることが好ましい。
【０１０１】
スイッチユニット。図１２、図１８および図１９を参照すると、スイッチユニット３００のある例示的な実施形態が示されている。スイッチユニット３００は、ユーザとやりとりするためのインタフェースを設けることが好ましい。例えば、スイッチユニット３００は、スイッチユニット３００に接続されたデバイス、またはシステム内のユニット１００を制御するように構築および配置された手動スイッチ、例えば、タッチスライドスイッチ、トグルスイッチ、押しボタンスイッチ、薄膜スイッチ、タッチパッド、タッチ画面、および電気回路を開閉することができる任意の電子デバイスを有することができる。例えば、スイッチユニット３００は、照明、ファンまたはユニット１００のうちの１つまたは群に従来の電線で接続することができる。
【０１０２】
好ましくは、スイッチユニット３００は、現在存在する照明スイッチを交換し、単一ギャングスイッチ箱６００に収まる。本発明の一実施形態によれば、スイッチユニット３００は、スイッチの入り切りするかまたはスイッチユニット３００に電気的に接続された点灯デバイスを調光することができる。あるいは、スイッチユニット３００が異なるデバイスを制御する場合、調光機能はデバイスに供給される電力を低減するために使用することができる。スイッチユニット３００は、スイッチユニット３００が配置される部屋の温度を監視し制御するために、サーモスタット機能も含むことが好ましい。
【０１０３】
スイッチユニット３００のボード３０２は、好ましくは追加の構成要素と共に、電気コンセントユニット２００のボード２０２の構成要素の一部または全部を有することができる。あるいは、ボード２０２の構成要素のうちのいくつかは、スイッチユニット３００のボード３０２から除外されてもよい。下記で論じるように、ユニット１００のボード１０２は一般に、ユーザが所望される機能を得るために所望のフロントパネル１２０を簡単に置くことができるように同じ構成要素を有し、したがって完全に互換性のあるシステムを提供することができる。図１２、図１８および図１９に示されている実施形態では、スイッチユニットのボード３０２は、電気コンセントユニット２００のボード２０２と同じ構成要素の一部（全部ではない）を含み、いくつかの追加の構成要素も含む。したがって、スイッチユニット３００の図示の実施形態と電気コンセントユニット２００の図示の実施形態との相違点のうちのいくつかを本明細書で論じる。
【０１０４】
例えば、スイッチユニット３００の図示の実施形態は、ヒートシンク３１２、ＭＣＵ３３２ａ、トランシーバ３３２ｂ、エネルギーモニタ３３２ｃ、プログラムフラッシュ３３２ｄ、状態インジケータ３３２ｅ、アンテナ３３２ｆ、電圧抑制／電力コンバータデバイス３４２ａ、電流センスコイル３４２ｂ、トライアック調光制御ドライバ３４２ｃ、調光制御トライアック３４２ｄ、熱センサ３４６、状態ＬＥＤ用のＬＥＤポート３２６ａ、ならびに、光センサ３２４ａ、室温センサ３２４ｂ、一酸化炭素検出器３２４ｃ、モーション検出器３２４ｄもしくは他の機構、ねじ端子３４４、電線コネクタ３０４、電気コネクタ３０５、３０６に電力を供給するための追加のポート３２６ｂ、３２６ｃを含むが、ＵＳＢ充電接続部、ＧＦＩ２４６ａ、ＡＦＩ検出器２４６ｂ、制御リレー２４２ｃ、およびそれらの関連構成要素を含まない。したがって、内部温度を監視するＭＣＵ３３２ａが、最高使用温度に達したことを示す故障を信号で送る場合、トライアックドライバ３４２ｃは安全対策として作動停止される。
【０１０５】
電気コンセントユニット２００と同様に、スイッチユニット３００のトランシーバ３３２ｂはコマンドを受信し復号することが好ましい。一部のコマンド、例えばオン／オフコマンドおよび調光コマンドは、トライアック調光器２１４かスイッチユニット３００のどちらかを制御するためにローカルネットワーク上でシステムから受信されてもよく、あるいは実行用の別のユニット１００に中継されてもよい。
【０１０６】
図示のスイッチユニット３００のＭＣＵ３３２ａは、アクティブ化／非アクティブ化コマンドを中継すること、および、ＧＦＩおよびＡＦＩ用の信号を処理することを除いて、電気コンセントユニット２００のＭＣＵ２３２ａと同じ機能を果たす。しかし、ＭＣＵ３３２ａはまた、タッチパッド３２２などのフロントパネル３２０のユーザインタフェース３２１からのユーザ入力に応答し、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ディスプレイ３２３などのユーザインタフェース３２１に状態を表示する。ＬＣＤディスプレイ３２３は、英数字を表示できることが好ましく、室温か調光状態のどちらかを表示する。さらに、ＭＣＵ３３２ａは、システムからの信号を変換し、必要に応じてタッチパッド３２２上に状態を表示しかつ／または変換された信号を加えられたユニット１００に中継する。スイッチユニット３００は、スイッチユニット３００の調光器を介して照明器具やファンなどの負荷デバイスに接続することができ、したがって、この負荷デバイスによって利用されるエネルギーはエネルギー監視デバイス３３２ｃによって監視されコーディネータ１０に報告されることが好ましい。
【０１０７】
図示のＭＣＵ３３２ａはまた、光センサ３２４ａ、室温センサ３２４ｂ、モーションセンサ３２４ｃ、一酸化炭素センサ３２４ｄなどの１つまたは複数のセンサ３２４からの信号を処理し、コーディネータ１０に移って応答を処理する。光センサ３２４ａは、環境光を検知し、システムが一定レベルの照明を維持しながらエネルギー消費を最適化するように調整するのを容易にすることができる。好ましくは、光センサ３２４ａは、１００倍の輝度変化範囲、例えば０．０２ｍｗ／ｃｍ２〜２ｍｗ／ｃｍ２の範囲を検出することができる。室温センサ３２４ｂは、スイッチが配置されている部屋または空間の温度を検出し報告することが好ましい。好ましくは、有効温度範囲は華氏０〜１００度である。室温センサ３２４ｂは、ＨＶＡＣ（暖房、換気および空調）システムのインタフェースとなりかつＨＶＡＣシステムを制御するために使用することもできる。光センサ３２４ａおよび温度センサ３２４ｂは、フロントパネル３２０に組み込まれるかまたはポート３２６ｂを介してフロントパネル３２０に接続されてもよい。あるいは、上記センサは、第１のボード３３０に組み込まれるかまたは第１のボード３３０に接続されてもよいことを理解すべきである。
【０１０８】
モーションセンサ３２４ｃは、検出された動きの日時を検出し報告することが好ましい。したがって、システムは場所のカスタムプロファイルを作ることができ、このことは慣行を予想するのを容易にすることができる。モーションセンサ３２４ｃは、約１０ｍ以上の検出距離および縦横に約１００度より大きい検出角度を有することが好ましい。一酸化炭素センサ３２４ｄは、好ましくは１ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍを検出することができ、即時アラート用の内蔵アラームを含み、コーディネータに通知し、好ましくは安全セキュリティエージェントに接続する。好ましくは、一酸化炭素センサ３２４ｄは６０秒未満の応答時間を有する。モーションセンサ３２４ｃ、一酸化炭素センサ３２４ｄ、および／またはその他の構成要素は、ポート３２６ｃ、例えばＵＳＢポートを介してスイッチユニット３００のフロントパネル３２０に接続することができる。
【０１０９】
器具ユニット。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４、図２０および図２１を参照すると、器具ユニット４００のある例示的な実施形態が示されている。本明細書に記載されている電気コンセントユニット２００およびスイッチユニット３００の実施形態と同様に、器具ユニット４００は、好ましくは本線からの電源を切られ、広範囲の電圧および発生周波数への普遍的な接続性を有する。器具ユニット４００の一実施形態は、当技術分野で利用可能な４×４平方電気箱６００にぴったり収まり、器具４６０において直接無線制御を行う。器具ユニット４００は、調光機能を駆動する３つの異なるモード、すなわち、従来の用途向けの標準調光制御トライアック４４２ｅ、電子制御可能な安定器で調光するためのアナログ０〜１０調光器４３２ｇ、およびＬＥＤ調光用のパルス幅制御モジュール（ＰＷＭ）４３２ｈによって考えられる従来のオン／オフ能力を有する。器具ユニット４００は、器具ユニット４００に電気的に接続された器具４６０を制御するために、コーディネータ１０からまたはスイッチユニット３００からの無線コマンドに応答することができる。
【０１１０】
好ましい一実施形態によれば、器具ユニット４００は、独立型ユニットとしてまたは器具４６０との相関関係で使用されるものとして、器具ユニット４００に組み込まれる煙検出器、一酸化炭素検出器、およびモーション検出器のうちの１つまたは複数を有する。器具ユニット４００は照明器具の上部に装着されることが好ましい。しかし、蛍光照明器具の場合、器具ユニット４００は、安定器によって反射板の内側に取り付けられることが好ましい。
【０１１１】
器具ユニット４００のボード４０２は、好ましくは追加の構成要素と共に、電気コンセントユニット２００および／またはスイッチユニット３００のボード２０２、３０２の構成要素の一部または全部を有することができる。あるいは、ボード２０２、３０２の構成要素のうちのいくつかは、器具ユニット４００のボード４０２から除外することができる。図２０および図２１に示されている実施形態では、器具ユニット４００のボード４０２は、電気コンセントユニット２００のボード２０２と同じ構成要素の一部（全部ではない）を含み、いくつかの追加の構成要素も含む。したがって、器具ユニット４００の図示の実施形態と電気コンセントユニット２００の図示の実施形態との相違点のうちのいくつかを本明細書で論じる。
【０１１２】
例えば、器具ユニット４００の図示の実施形態は、ヒートシンク４１２、ＭＣＵ４３２ａ、トランシーバ４３２ｂ、エネルギーモニタ４３２ｃ、プログラムフラッシュ４３２ｄ、状態インジケータ４３２ｅ、アンテナ４３２ｆ、アナログ調光器４３２ｇ、ＰＷＭ４３２ｈ、煙検出器４３２ｉ、モーション検出器４３２ｊ、電圧抑制／電力コンバータデバイス４４２ａ、電流センスコイル４４２ｂ、制御リレー４４２ｃ、トライアック調光制御ドライバ４４２ｄ、調光制御トライアック４４２ｅ、ＰＷＭドライバ４４２ｆ、アナログ調光器ドライバ４４２ｇ、状態ＬＥＤ用のＬＥＤポート４２６ａ、ならびに、煙検出器４３２ｉもしくはモーション検出器４３２ｊまたは他の機構、調光コネクタ４２８、ねじ端子４４４、電線コネクタ４０４、電気コネクタ４０５、４０６に電力を供給するための追加のポート４２６ｂ、好ましくはＵＳＢポートを含むが、ＵＳＢ充電接続部、ＧＦＩ２４６ａ、ＡＦＩ検出器２４６ｂ、およびそれらの関連構成要素を含まない。
【０１１３】
電圧抑制／電力コンバータデバイス４４２ａは、ＬＥＤ用の駆動源およびアナログ制御信号電圧を発生させるための追加の回路網と共に、電気コンセントユニット２００のデバイス２４２ａと同じであることが好ましい。
【０１１４】
上述したように、器具ユニット４００の図示の実施形態は、アナログ調光器ドライバ４４２ｇおよびＬＥＤ  ＰＷＭドライバ４４２ｈを含む。アナログ調光器ドライバ４４２ｇは、ＭＣＵ４３２ａから与えられた可変幅パルスから導出される、別個に生成された０〜１０ボルトの直流制御信号である。このパルスは、電圧レベル要件を生成するためにバックスイッチングレギュレータによって処理される。アナログ０〜１０ボルト調光器は、２００ミリアンベアの電流源またはシンクを支持することになる。ＬＥＤ  ＰＷＭドライバ４４２ｆは、最大で２５ワットの負荷を駆動することができる定電流源である。ＬＥＤ  ＰＷＭドライバ４４２ｆはドライバ集積回路を利用することが好ましく、ドライバ集積回路は、本線のリレー側から駆動され、ＭＣＵ４３２ａによって生成されたパルスによって調光される。
【０１１５】
トランシーバ４３２ｂは、コーディネータ１０またはスイッチユニット３００から受信され得るオン／オフコマンドや調光コマンドなどのコマンドを受信し復号することが好ましい。電気コンセントユニット２００のトランシーバ２３２ｂの機能に加えて、複数の構成を有する実施形態の場合、コマンドは、ボード上に置かれたトライアック調光器４４２ｅ、アナログ調光器４３２ｇ、またはＬＥＤ  ＰＷＭ調光器４３２ｈを制御することが好ましい。
【０１１６】
図示の器具ユニット４００の実施形態のＭＣＵ４３２ａは、ＧＦＩおよびＡＦＩ用の信号を処理することを除いて、電気コンセントユニット２００のＭＣＵ２３２ａと同じ機能を果たす。しかし、ＭＣＵ４３２ａは、モーション検出器４３２ｊや煙検出器４３２ｉなどの１つまたは複数のセンサからの信号も処理し、コーディネータ１０に移って応答を処理する。ＭＣＵ４３２ａはまた、アナログ調光器ドライバ４４２ｇおよびＬＥＤ  ＰＷＭドライバ４４２ｆを駆動するために時限可変デューティサイクルパルスを生成し、調光パルス幅のタイミングを修正して様々な調光プロファイルを作る。
【０１１７】
モーション検出器４３２ｊは、動きを検出して照明または他のトリガアラームを作動させることが好ましい。モーション検出器４３２ｊからの情報は、場所のカスタムユーザプロファイルを作るために保存され使用され得る。これらのプロファイルは慣行を予想するために使用され得る。モーション検出器４３２ｊは、約１０ｍ以上の検出距離および縦横に約１００度より大きい検出角度を有することが好ましい。煙検出器４３２ｉは、好ましくは即時アラート用の内蔵アラームを含み、コーディネータ１０に通知し、安全セキュリティエージェントに接続する。
【０１１８】
提供される例は、特定用途向け設計変更として単なる例示的なものであり、本発明の範囲を何ら限定すると見なされるべきでない。
【０１１９】
したがって、本発明の新規な特徴が示され説明されるとともに、本発明の好ましい諸実施形態に適用されると指摘されているが、開示される本発明の形態および細部の様々な省略、置換および変更が、本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされ得ることが理解されよう。例えば、構成要素の配置は、どの構成要素がどのボード、フロントパネルまたはフェースプレート上に設けられるかを含めて、特定用途向け設計変更として本発明の範囲から逸脱することなく変更することができる。
【０１２０】
そのうえ、ユニット、コーディネータ、およびサーバが通信する手段である通信システムが変更されてもよい。システムは、すべてが無線でもよく、すべてが有線でもよく、あるいは無線と有線を組み合わせたものでもよい。システムは、コーディネータを除去し、ユニットにローカルサーバまたはリモートサーバと直接通信させることができる。システムは、ローカルサーバを除去し、コーディネータに、ユニットへのすべてのデータおよび開始コマンドを処理させることができる。ユニットは、コマンド自体を処理するとともに、コーディネータの他の機能を果たすことができる。ユニットは、ネットワーク内の他のデバイスに対する無線ルータとして機能するように構成されてもよく、デバイスは、無線ルータを介してネットワーク上の他のデバイスに接続するかまたはインターネットに接続することができる。
【０１２１】
ユニットは、停電が発生した場合にユニットが機能し続けることができるように、エネルギーを保持するための電池または何らかの機構を含むことができる。フロントパネル自体は、エネルギーを保持するための電池または何らかの機構を含むことができる。フロントパネルがマイクロホン、スピーカ、画面などの通信機構を有している場合、ユーザは、ユニットのボードからフロントパネルを除去し、フロントパネルの通信機構を使用し続けることができる。あるいは、フロントパネルは、例えば携帯電話やタブレットなどのための携帯用充電ドックとして使用されてもよい。
【０１２２】
ユニットは、突然の電気サージからユニット自体および／またはユニットに接続されたデバイスを保護するために、サージ保護機構を含むことができる。フェースプレートまたはフロントパネルは電気箱に装着されるが、ボードには直接装着されなくてもよい。ユニットはハウジングを含むことができ、ボード、またはボードおよびフロントパネル、あるいはボード、フロントパネルおよびフェースプレートがハウジングに収容され、したがって単一デバイスになる。
【０１２３】
「コーディネータ」という用語が本明細書で使用されているが、参照される「コーディネータ」は「調整する」必要がないことを理解すべきである。むしろ、コーディネータは、単一ユニットに接続されてもよく、または単一機能を有していてもよく、あるいは、コーディネータが本発明の範囲から逸脱することなく「調整すること」と見なされ得るように何らかの形で異なっていてもよい。
【０１２４】
さらに、他の改変を行うことができ、非限定的な例として、ボードの数またはボードの配置、フロントパネルおよびフェースプレートの数、ボードまたはパネルの除去または追加、ボードまたはパネルのサイズは、本発明の範囲から逸脱することなく異なることができる。各実施形態は、ボードが互いに前後に積み重ねられて示しているが、ボードは並置されてもよく、あるいはボード相互間にパネルまたはその他の構成要素を有していてもよい。単一ボードが、第１のボードおよび第２のボードのすべての構成要素を備えていてもよく、上述した既存の電気箱より大きくてもよい。例えば、既存の電気箱を有していない新しい建物において、ユニットは、現在存在する電気箱の中に収まる実施形態とは異なるサイズおよび配置を有することが好ましいことがある。
【０１２５】
本発明の別の予期される実施形態は、共通ボード上で複数のフロントパネルを同時に使用してモジュラーシステムを提供することを含む。例えば、フロントパネルがボードの一部を覆い、ボードの各部分が露出されたままにして、１つまたは複数の他のフロントパネルがボードに接続され得るようにする。そのようなシステムの一例は各国ごとのプラグ受け部を有するフロントパネルを含む。例えばホテルは、複数の構成を有するコンセントを設けたいと望む可能性がある。したがって、ユニットは、１つの米国用プラグ受け部を有するフロントパネルと１つの欧州用プラグ受け部を有する別のフロントパネルとを含むことができる。滞在客の出身国に応じて、ホテルは、滞在客の国固有のプラグ受け部を有するフロントパネル、ならびにローカル構成のプラグ受け部を有する１つのフロントパネルを提供することができる。あるいは、ユーザは、コンセントまたはＵＳＢポートを有する室内照明スイッチを望む可能性がある。ユーザは、スイッチインタフェースを有するフロントパネルと受け部を有する別のフロントパネルとを同一ユニット上に装着することができる。そのようなモジュラーシステムは、大衆向けに製造されるフロントパネル構成に限定されることなく、ユニットおよび個人化に多機能性を与えることができる。さらに、そのようなシステムは、フロントパネルのより少ない構成が必要となり得るので、製造コストを低減することができる。他の組合せおよび構成が本発明の範囲から逸脱することなく考えられることを理解すべきである。例えば、モジュラーフロントパネルは、図７および図８に示されているように、複数の積層フロントパネルを有するシステムにおいてボードに装着された第１のフロントパネルに接続することができる。
【０１２６】
したがって、本明細書に添付されている特許請求の範囲で示されているものとしてのみ限定されるためのものである。
【０１２７】
下記の特許請求の範囲は、本明細書に記載されている本発明の一般特徴および特定の特徴のすべて、ならびに、言語の問題として、一般特徴と特定の特徴との間に含まれ得る本発明の範囲のすべての記述を網羅するように意図されていることも理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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