一种带有壳体的电插座组件，所述壳体包括电耦合至可集成于插座壳体本身之内或插座的面板中的一个以上天线的无线收发器。一个以上天线可以是一个以上偶极天线或单个的环形天线。壳体还容纳用于直接从连接到插口的线连接获取电源的电源转换器。接线盒包括集成的用于提高与天线相关的无线电方向和传播性能的天线反射器。或者，天线反射器插入件被置于位于电插座组件后面的接线盒内。电插座组件进一步包括温度传感器、PLC模块、或电流/电压传感器，并通过无线收发器传送相关数据。状态指示器被布置在壳体的前面。壳体上的复位开关将电子器件复位到默认状态。
1.一种安装于电接线盒中的壁装式电插座组件，其包括：
壳体，其用于容纳微控制器和电源转换器，所述微控制器耦合到与一个以上天线电耦合的无线收发器，所述电源转换器为所述微控制器和无线收发器供电；及电插孔，其用于接纳穿过所述壳体的电源插头，其中，所述电源转换器从与所述电插孔连接的线路电源连接获取电源，其中，所述电插座组件结合有电接线盒以及天线反射器插入件，该天线反射器插入件被插入到所述电插座组件后面的所述电接线盒中以用于向所述一个以上天线反射电磁信号。
2.如权利要求1的电插座组件，其中，所述一个以上天线集成在所述电插座组件的所述壳体中并且电耦合至所述无线收发器。
3.如权利要求2的电插座组件，其中，所述一个以上天线具体为位于所述电插孔的相对侧的两个天线。
4.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括通过所述壳体可见且受控于所述微控制器的状态指示器。
5.如权利要求4的电插座组件，其中，所述状态指示器是发光二极管。
6.如权利要求5的电插座组件，其中，所述微控制器被编程以通过所述发光二极管显示所述微控制器或无线收发器的状态。
7.如权利要求1的电插座组件，其中，所述微控制器被编程以根据由运行于868MHz和
2.4GHz之间的IEEE802.15.4标准定义的无线通信协议经由所述一个以上天线传送数据。
8.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括耦合于所述微控制器的温度传感器，所述微控制器被编程以从所述温度传感器接收指示由所述温度传感器测得的温度的信号，并经由所述无线收发器传送指示环境温度的数据。
9.如权利要求8的电插座组件，其中，所述微控制器被编程以响应于所述环境温度超过预定阈值而经由所述无线收发器发送存在超温情况的指示。
10.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括感测来自所述线路电源连接的线电流的电气特性的传感器，所述微控制器从所述传感器接收指示所述电气特性的输出信号并经由所述无线收发器传送指示所述电气特性的数据。
11.如权利要求10的电插座组件，其中，所述电气特性是电流、电压或从电流或电压导出的特性。
12.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括耦合至所述微控制器的电力线通信模块，所述微控制器被编程以根据电力线通信协议传送数据，所述电力线通信模块通过所述线路电源连接传送所述数据。
13.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括耦合至所述微控制器的复位开关，所述复位开关被配置为将所述无线收发器复位至默认状态。
14.如权利要求1的电插座组件，其结合有具有接纳所述电插座组件的开口的面板，其中，所述一个以上天线与所述面板集成并且通过一个以上电线电耦合至所述无线收发器。
15.如权利要求14的电插座组件，其中，所述一个以上天线具体为设置在所述开口的相对侧的两个天线。
16.如权利要求14的电插座组件，其中，所述一个以上天线具体为一个以环形环绕所述开口的环形天线。
17.如权利要求1的电插座组件，其进一步包括配置为将所述电插孔连接到所述线路电源连接或从所述线路电源连接断开所述电插孔的开关，所述微控制器被编程以经由所述无线收发器接收指令以使得所述开关的状态在开状态和关状态之间变化。
18.如权利要求1的电插座组件，其中，所述微控制器被编程以经由所述无线收发器发送所述线路电源连接没有接收电流的指示。
19.如权利要求1的电插座组件，其中，所述电接线盒具有用于接纳所述壳体的前开口和与所述前开口相对的后部，所述后部形成定型的天线反射器以向所述一个以上天线反射电磁信号。
20.如权利要求19的电插座组件，其中，所述天线反射器具有弯成钝角的倾角部。
21.如权利要求19的电插座组件，其中，所述天线反射器沿所述电插座组件的平行线的方向延伸，所述天线反射器偏离所述平行线一个角度倾斜。
22.如权利要求19的电插座组件，其中，所述天线反射器为弧形。
23.如权利要求22的电插座组件，其中，所述天线反射器沿所述电插座组件的平行线的方向延伸，所述天线反射器偏离所述平行线一个角度倾斜。
24.如权利要求1的电插座组件，其中，所述天线反射器插入件具有弯成钝角的倾角部。
25.如权利要求1的电插座组件，其中，所述天线反射器插入件位于所述电接线盒中，使得所述天线反射器插入件的底部相对于所述天线反射器插入件的顶部倾斜。
26.如权利要求1的电插座组件，其中，所述天线反射器插入件包括用于接纳连接至所述电插座的线的开口。
27.如权利要求1的电插座组件，其中，所述天线反射器插入件为弧形。
28.如权利要求27的电插座组件，其中，所述天线反射器插入件位于所述电接线盒中，使得所述天线反射器插入件的底部相对于所述天线反射器插入件的顶部倾斜。
电插座系统内部的无线收发器
技术领域
[0001] 本文公开的各个方面一般涉及电插座，具体涉及集成在电插座或插座面板中的无线收发器。
背景技术
[0002] 在大的、开放的区域中安装无线电中继器需要单独的电源连接以为每个无线电供电，这是一个耗时的过程。当不选择电池时，为每个无线电供电的难看的电线必须被插入电插口并引至无线电。最好是尽可能地将无线电安装在视觉上不显眼的位置，将无线电转移至无线电传输效果较差的门厅、走廊、或天花板。这些无线电还容易被侵扰，尤其是安装在公共区域时，还容易被偷。
[0003] 因而，需要一种集成在电插座组件中的无线收发器。本发明旨在解决这些问题和其他需要。
发明内容
[0004] 本发明所提出的电插座系统将无线收发器和天线合并在标准的电插座或面板中。由于不需要为收发器电子器件供电而安装单独的电源连接，显著地减少了安装时间。现有的电插座、面板或接线盒可被快速改装或被这里公开的新的电插座系统替代。由于对在何处放置电插座系统限制较少，能够实现更好的无线电网络布局以改善覆盖率。电插座在开放、可见的区域中在视觉上可被接受。由于本发明所提出的电插座系统消除了侵扰或拔掉无线电元件的可能性，故增加了网络的可靠性。在插座壳体或面板中放置集成天线可以利用接线盒的尺寸来更好地定向和放大无线信号。如果让用户无法接触为无线元件供电的电路的任何一部分，则可以简化电气设计或更容易满足隔离要求。
[0005] 本领域的普通技术人员根据参照附图进行的各种实施方式的详细描述，可清楚地理解本发明的上述和其它方面，附图的简要说明如下。
[0006] 附图说明
[0007] 一旦阅读下面的详细说明并参考附图，可清楚理解本发明的上述和其他优点。 [0008] 图1是根据本文公开的各个方面的壁装式电插座组件的功能框图； [0009] 图2A是图1中所示的电插座组件在壳体中集成有偶极天线的立体图； [0010] 图2B表示电插座组件以及集成了一个以上偶极天线的面板；
[0011] 图2C表示图2B中所示的成对的偶极天线被替换为环形天线的面板； [0012] 图3A是具有被弯成一个角度的集成的天线反射器的接线盒的顶视图； [0013] 图3B是图3A中所示的接线盒的侧视图；
[0014] 图3C是具有集成的弧形天线反射器的接线盒的顶视图；
[0015] 图3D是图3C中所示的接线盒的侧视图；
[0016] 图4A是插入了天线反射器插入件的接线盒的立体图；
[0017] 图4B是具有被弯成一个角度的天线反射器插入件的接线盒的顶视图； [0018] 图4C是图4B中所示的接线盒的侧视图；
[0019] 图4D是具有弧形天线反射器插入件的接线盒的顶视图；
[0020] 图4E是图4D中所示的接线盒的侧视图。
[0021] 虽然已以举例方式在附图中显示了本发明的具体实施方式并在本文中对其作了详细的描述，但是本发明还允许有各种变换和替换形式。然而，应该理解，本发明并不限于所公开的特定方式。相反，本发明将涵盖落入所附权利要求限定的本发明的精神和保护范围之内的所有的变换、等同物和替代方式。
[0022] 具体实施方式
[0023] 参见图1，图示了壁装式电插座组件100的功能框图。所谓“壁装式”，是指电插座被齐平地嵌入例如是墙、天花板、地板或立柱的表面。这种电插座一般被面板140环绕(参见图2B)，并被安装到置于墙、天花板、地板或立柱后面的接线盒上，使得面板140与墙、天花板、地板或立柱的表面齐平。电插座组件100包括容纳多个电子元件的壳体102。线路电源输入106将线路电源从电线输送给电插座组件100，并在壳体102中被接收。线路电源输出108将线路电源输送给电插孔或插口，该电插孔或者插口通常接纳外部电源插头。需要注意，电插座组件100可以并且一般包括一个以上电插孔104，例如图2A所示的两个插孔104a和104b。
[0024] 壳体102还包括电源转换器110和印刷电路板组件112，印刷电路板组件112包括微控制器114、存储器116和无线收发器118。需要注意的是，存储器116可被集成于或独立于微控制器114。印刷电路板组件112电耦合到一个以上天线120、图示为发光二极管(LED)的可选的状态指示器112、可选的复位开关124、可选的温度传感器126、可选的电流/电压传感器128、用于连接和断开到电插孔104的电源的可选的开关130、可选的PLC模块132。电源转换器110从线路电源输入106得出直流电压电源并为电插座组件100的各个电子元件供电，所述电子元件包括印刷电路板组件112上的元件、状态指示器112、温度传感器126、电流/电压传感器128和PLC模块132。
[0025] 图示为部分在壳体102内部、部分在壳体102外部的元件，例如一个以上天线120、状态指示器122、复位开关124和温度传感器126，可以置于壳体内部、集成于壳体之中、或置于壳体外部，并通过一个以上电线电耦合到印刷电路板组件112。
[0026] 无线收发器118在微控制器114的控制下经由一个以上天线120接收和发送数据，所述天线120根据由运行于868MHz和2.4GHz之间的IEEE 802.15.4标准定义的无线通信协议来设计。IEEE 802.15.4标准是许多无线技术的基础，所述无线技术例如是ZigBee，这是一种低功耗的、无线网状网络标准。合适的支持ZigBee的芯片组可从Ember公司和ZigBee联盟的 其他成员获得。在其他实施方式中，可以使用其他无线协议，包括由IEEE802.15或802.11无线网状网络标准中的任意一个所定义的协议。无线收发器118和一个以上天线120可作为接收无线数据并将其在更高功率上转发的中继器而运行，或作为无线接入设备、无线网桥或其他无线设备而运行。
[0027] 一个以上天线120是可选地，并可以置于下面结合图2A-2C所讨论的多个位置。状态指示器122由微控制器114控制，并可以置于多种模式。例如，来自于状态指示器122的稳定输出指示电插孔104为“有电的”或开，而状态指示器122的关状态指示电插孔104被断开而没有电流流过电插孔104。例如，当打开开关130以断开电插孔104的带电连接时，微控制器114可以将状态指示器的状态从开变为关。可选地，稳定的“开”状态可指示“all OK”状态，意味着包括无线收发器118在内的电插座组件中的所有系统均工作正常。多种的闪烁模式可指示另外的状态。例如，状态指示器122可在一个周期间隔内闪一次来指示一个问题，例如指示无线收发器118或微控制器114的问题。状态指示器122可在一个周期间隔内闪两次来指示无线收发器118正在接收或发送数据的操作模式。其他闪烁模式也可以考虑用来指示电插座组件100中的任一个电子元件的状态或操作模式。状态指示器122在被安装的情况下从电插座系统110的壳体102的外部是可见的。
[0028] 复位开关124优选地位于电插座组件100的壳体102的侧面(例如图2A所示)，或位于壳体102的与插口104可插入的一侧相对的背面。这样设置防止无意地碰到复位开关124。微控制器114初始启动时进入默认状态或预设状态，可通过按下复位开关124来复位到该默认状态。一般，操作者需要移走面板140来接触复位开关124。一旦微控制器114处于默认状态，则可通过无线收发器118进行进一步的远程设置。另外，微控制器114和无线收发器118可根据默认的配置来操作，并通过前述的状态指示器122显示状态信息。 [0029] 温度传感器126可以安装在临近面板140的位置，以记录其中安装了电插座组件100的室内环境温度，或者可安装在电接线盒的外罩的内部以测量接线盒内部的温度。温度传感器126输出用于指示由温度传感器126 测得的温度的信号，这个输出信号的表示被微控制器114接收，微控制器114可将表示温度的数据通过无线收发器传输给外部无线设备。
微控制器114还可通过温度传感器126监测接线盒内部的温度，当温度超过代表安全上限的预定阈值时，导致超温情况，微控制器114被编程以通过无线收发器118将存在超温情况的指示发送到能够接收该指示的外部无线设备。
[0030] 电流/电压传感器128感测来自线路电源连接106的线路电流的电气特征(例如，电流或电压)。电流/电压传感器128可包括电阻以产生表示线路电源连接106上的电压的电压，或者包括常规变流器以产生表示线路电源连接106上的电流的电流。电流/电压传感器128的输出指示由传感器128所感测的电气特征(例如，电流、电压或从电压和电流得到的功率)，这个输出的表示方式(例如，数字的)被微控制器114接收。微控制器114接着被编程以将指示电气特性的数据经由无线收发器118发送到能够接收该数据的外部无线设备。微控制器114可监测由电流/电压传感器128测得的电气特性，并可当微控制器114检测到非正常时经由无线收发器118传送报警或其它指示。非正常可指示过载情况、过压或其它故障情况，例如线路电源连接的掉电。
[0031] 开关130由微控制器114控制，并可响应于诸如上述非正常之一的事件而由微控制器114(通过继电器、马达或其它传统电气或机电设备)自动地打开或关闭。微控制器114可经由无线收发器118接收来自外部无线设备的指令以接通或切断供给插口104的电源，并相应地响应于该指令而使开关130连接(使开关130置于“开”状态)或断开(使开关130置于“关”状态)到插口104a和104b的线路电源。
[0032] PLC模块132可通过电力线通信(PLC，Power Line Communication)协议在电力线上传送无线电信号。任何可通过无线收发器118传送的数据均可通过PLC模块132传送。在这方面，电插座组件100作为到外部无线设备的网桥PLC工作。另外，发送到PLC模块132的数据可经由无线收发器118在空中发送回来。类似地，经由无线收发器118接收到的数据可通过PLC模块132在电力线上发送回来。PLC模块132包括实现PLC通信的传统组件。
[0033] 图2A是具有集成在壳体102中的偶极天线120的电插座组件100的立体图。图中示出了三个偶极天线120a、120b、120c。如图所示，成对的偶极天线120a、120b位于两个电插孔104a、104b的相对侧的位置，第三个偶极天线120c位于两个电插孔104a、104b之间。成对的偶极天线120a、120b提供改进的无线电传送。壳体102可包括轻微的凸起以容纳天线120，以使得天线不被暴露于壳体102的外部。可选地，天线120a-c可置于壳体102的图示的前面部的后面的位置，使得电插座组件100看起来就像现有的电插座组件一样。退而求其次，天线120a-c可置于壳体102的前面部的外表面。天线120a-c传统地通过单独的电线(图中未示出)电耦合至无线收发器118。在另一个实施方式中，天线120c可被移除，而只在插孔104a、104b的每侧留下天线对120a和120b。可选地，在另外一个实施方式中，天线120a或120b中仅有一个被置于壳体102的前面部的相应位置。如图所示，状态指示器122从壳体102的前面部也是可见的。
[0034] 图2B表示电插座组件100以及集成了一个以上偶极天线120的面板140。面板140包括传统的开口以在里面收纳电插座组件100。成对的偶极天线120a、120b位于面板
140的开口的相对侧的位置。而且，如同对图2A的描述一样，成对的偶极天线120a、120b可被容纳于面板140上的模制凸起中，或者可以位于面板140的前面部后面的位置，使得面板
140的前面部看起来就像传统的面板一样。连接线142a、142b将天线120a、120b电耦合至电插座组件110中的无线收发器118。
[0035] 图2C表示图2B中所示的成对的偶极天线被替换为环形天线120d的面板140。环形天线120d是环绕面板140的开口的环形。连接线144将环形天线120d电耦合至无线收发器118。
[0036] 参见图3A-3D，示出了具有内置天线反射器的定制接线盒150、160的各种视图，所述内置天线反射器向在电插座组件100中或周围的一个以上天线120反射或传播电磁信号。该反射器提高了由天线产生的或接收到的电磁信号的无线方向或传播特性。接线盒150、160连同面板140和电插座组件100一起组成了电插座系统。在第一个实施方式中，接线盒150具有用于收纳电插座组件100的前开口158、两个相对的侧壁156a和150b、以及形成定型的天线反射器152、154的后部。定型的天线反射器152、154 被弯成钝角θ，钝角θ取决于接线盒150的大小以及距电插座组件100或面板140中的天线120的距离x。
在图3B中，图3A中所示的接线盒150的侧视图示出了天线反射器的第一倾角部152大致上平行于电插座组件100的壳体102。然而如图3B所示，如虚线所示，天线反射器152、154可相对于壳体102倾斜一个角度，使得天线反射器152、154的顶部153相对于天线反射器
152、154的底部155倾斜。
[0037] 图3C也示出了定型的天线反射器164，只是该反射器具有弧形或大体上半球形的形状。如图3A所示的天线反射器一样，天线反射器164可以沿接线盒160的高度方向大体上与壳体102的后表面平行。可选地，如图3D所示，如图3D中的虚线所示，天线反射器164可相对于壳体102倾斜一个角度，使得天线反射器164的顶部163朝向或远离天线反射器164的底部165倾斜。定型的天线反射器152、154、164可以由具有非导电涂层的金属或金属箔制成。
[0038] 图4A-4E表示可插入诸如现有接线盒的电接线盒的不同的天线反射器插入件，从而根据所采用的实施方式，为在电插座组件100或面板140中的天线120提供天线反射器功能。图4A是插入了天线反射器插入件172、174的接线盒170的立体图。如同上述对图3A的讨论一样，天线反射器插入件172、174包括被弯成相互之间具有夹角θ的两个部分。
如图所示，开槽或开口178形成于天线反射器插入件172、174的底部，以穿过该开口接纳将线路的、不带电的以及其它线路连接传输给电插座组件100的电线。
[0039] 图4B和4C与图3A和3B相似的地方在于，天线反射器插入件172、174如图3A中的天线反射器插入件152、154一样被弯成一个角。接线盒180中的操作配准元件(未示出)可指导帮助操作者将天线反射器插入件172、174安装到适当的位置。操作者可将天线反射器插入件172、174滑入接线盒170的内部，直到它经由配准元件并到达位置而发出吧嗒声或咔哒声。这样，操作者可以确保保持恰当的或期望的角度θ，以及确保天线反射器插入件172、174与天线120之间恰当或期望的距离x。并且，如图3B中所示的天线反射器152、154一样，天线反射器插入件172、174可以相对 于壳体102倾斜一个角度，使得天线反射器插入件172、174的顶部173远离或朝向(如图4C所示)天线反射器插入件172、174的底部
175倾斜。
[0040] 图4D和4E与图3C和3D相似的地方在于，引入了弧形的天线反射器插入件186，这次是插入接线盒180的单独的插入件。如同结合图4B和4C描述的实施方式一样，接线盒180中的操作配准元件(未示出)可帮助指导操作者将天线反射器插入件186安装到适当的位置。如图3C所示的天线反射器164一样，天线反射器插入件186可以相对于壳体102的后表面倾斜一个角度，使得天线反射器插入件186的顶部193远离或朝向(如图4E所示)天线反射器插入件186的底部195倾斜。
[0041] 这里的电插座组件、面板和接线盒的尺寸大体上与现有的相同。现有的接线盒可以用天线反射器插入件来改装，并且现有的电插座组件可以快速地被电插座组件100替代，而且，如果需要，现有的面板可以快速地被面板140替代。现有的接线盒可以很容易被换出并被内置天线反射器的接线盒150、160所替代。面板140和电插座组件100的外观可以与传统的面板和电插座组件没有区别。电插座组件100和面板140看起来与原有的电插座组件和面板一样平凡而不引人注目，这使得它们不太可能被侵扰。
[0042] 示范性的应用、使用或使用领域包括家庭网络或无线通信、无线热点、如医院等需要低功耗无线电覆盖的应用场合、本地寻呼系统、财物跟踪系统、财物定位系统、财物管理系统、RFID系统、人员跟踪系统、以及安全系统。电插座组件100还可以支持网络界面以浏览数据或统计结果。
[0043] 虽然已经描述和说明了本发明的具体实施方式和应用，应当理解，本发明不限于这里公开的精确解释和组成，并且各种修改、改变、和变形从上述的描述中显而易见，而不背离所附权利要求定义的本发明的精神和保护范围。
