模塊接插盒及與模塊接插盒配套使用的功能模塊的製作方法
2023-06-06 06:05:01 2
專利名稱：模塊接插盒及與模塊接插盒配套使用的功能模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於智能住宅的模塊接插盒，確切的說是一種可將電源開關、電源插座、通訊接線盒以及監控系統以模塊方式集成在一起的模塊接插盒。本發明還涉及與這種模塊接插盒配套使用的功能模塊。
現實生活中的智能建築都有綜合布線系統，但現有綜合布線系統中水平工作區通訊接線盒的位置在安裝後將不能被移動，如果終端設備安放位置改變則必須通過拖放較長的明式延長線來連接，這可能會在一定程度上破壞環境的簡潔性，另外，當設備被移至中間有隔斷的另一區域時，破壞環境簡潔性的缺點將更加明顯，問題雖然可以通過多布設通訊接線盒來解決，但這是以增加整個綜合布線系統的容量為代價來實現的，在經濟上極不划算，此缺點在多居室的智能住宅中特別突出，因為它們一般都是按一戶一個通訊接線盒的方式來布線的。
針對上述問題，市場上已有世界主要布線產品廠商推出了各種基於辦公室內部和住宅內部的小型綜合布線系統，這種小型布線系統與整個建築的綜合布線系統對接後能以相對較低的代價解決此問題，但在住宅內一次性過多的固定安裝用途單一的通訊接線盒仍會產生閒置和浪費。
現實生活中的智能建築的另一重要組成部分是監控系統，實施監控系統也涉及布線並需安裝各種監控裝置，監控系統的布線有的是專門敷設，有的是用綜合布線，此外，監控系統所用的各種監控裝置是分布在各處的，如要保持與周圍環境的和諧與協調則必須在裝修前一次規劃好實施方案並隨裝修一塊實施，也就是說需將很多監控裝置和相應連接線提前預埋，但這種一次規劃好的監控系統往往與實際需求並不相符，而不相符要麼造成提前預埋的監控裝置被浪費、要麼需破壞裝修來重新埋設所需監控裝置。
眾所周知，智能建築都會提前預埋安裝一些牆壁式電源開關和電源插座，但它們與綜合布線和監控系統一般都是分開布設的，這樣即不利於降低系統總體費用，也不便於將用電裝置與監控系統銜接以進行自動控制。
眾所周知，最近由Microsoft、Intel、Compaq等主要PC廠商聯合制定的基於USB接口的各種電腦外設已開始普及，使用時電腦只要通過一個單一的埠，就能把從鍵盤到LCD投影儀等各種外設按雛菊形狀連在一起，並且還可以實現真正的「即插即用」和隨意的熱插拔功能，同樣，各種監控裝置也可以製成用USB接口與上位控制電腦通訊，而且還免除了在上位控制電腦中接插各種適配器。但USB連接規範一般是用於連接在桌面上的各種電腦外設，如用於分布式的監控系統，則必須解決好USB連接距離有限以及USB連接線和USB集線器的布設問題，也就是要保持好與周圍環境的和諧與協調。
針對以上問題，本發明的目的是提供一種模塊接插盒和能與這種模塊接插盒配套使用的功能模塊，該模塊接插盒首先可以一次性完成電源插座、電源開關、監控系統、小型綜合布線系統及通訊接線盒的規劃和預埋工作，然後再通過接插能與這種模塊接插盒配套使用的功能模塊來實現電源開關、電源插座、通訊接線盒、乙太網構架、USB網構架以及監控裝置的布設。
為了實現上述目的，本發明的模塊接插盒包括一個可埋入牆壁內的底座和一些遮蓋面板，遮蓋面板以分段組合方式遮蓋底座；底座的殼體上有用於端接及跳轉雙絞線的雙絞線端接配線區、用於接插和安放配套功能模塊的模塊接插區、用於端接電源進出線的進出電源線端接區和便於安裝端接裝置、跳線裝置、接插裝置、接線裝置及相互之間連接線的後端裝配區；在雙絞線端接配線區中有外端接裝置和跳線裝置，外端接裝置可以同時端接由外部引入的多根雙絞線，與外端接裝置相連的跳線裝置可將已端接在外端接裝置上的雙絞線進行相互串接或轉移跳接到模塊接插區中；模塊接插區是由多個形狀相同且內有接插裝置的模塊空腔組成的大空腔，每個模塊空腔可以單獨接插一個標準配套功能模塊，也可佔用相鄰模塊空腔的空間接插大尺寸配套功能模塊，上述多個模塊空腔中有一個比較特殊，此特殊模塊空腔的接插裝置分為多個外連多路接插裝置、一個多路電源輸入接插裝置、一個多路電源輸出接插裝置和多個內連多路接插裝置，其它普通模塊空腔內的接插裝置則只分為一個上連多路接插裝置、一個多路電源輸入接插裝置和一個多路電源輸出接插裝置，特殊模塊空腔和普通模塊空腔的多路電源輸入接插裝置在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置都是一致的，同樣，特殊模塊空腔和普通模塊空腔的多路電源輸出接插裝置在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也都是一致的，還有，特殊模塊空腔的多個外連多路接插裝置中的一個與普通模塊空腔的上連多路接插裝置在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也是一致的，這樣，特殊模塊空腔便能向下兼容普通模塊空腔；進出電源線端接區由電源輸入接線裝置和多路電源輸出接線裝置組成；在後端裝配區，跳接裝置的一端與特殊模塊空腔中的多個外連多路接插裝置按個按路一一相連，特殊模塊空腔中的多個內連多路接插裝置與普通模塊空腔的各個上連多路接插裝置按個按路一一相連，多路電源輸入接插裝置相互之間都按路並接，其中二路還與電源輸入接線裝置並接，其它路留做配套功能模塊的直流電源總線，多路電源輸出接插裝置的每二路分別與多路電源輸出接線裝置中的其中二路相連。
所述模塊接插盒的雙絞線端接配線區和進出電源線端接區與模塊接插區的每一個模塊空腔在縱向尺寸是一致的，所以遮蓋面板可以用於任意分段遮蓋底座。
所述模塊接插盒的底座上還可有一套可鎖定遮蓋面板和各種配套功能模塊的鎖裝置及一個配套的帶鎖遮蓋面板。
所述模塊化接插盒的外連多路接插裝置、內連多路接插裝置和上連多路接插裝置的接線容量最好為4對8路，這樣就能分別適應乙太網(2對)、USB(3對，一對用做D+和D-，其它二對在並接後分用於Vbus和Ground)和電話(1對)的連接要求。
根據上述結構，可以推斷出所述模塊化接插盒具備如下這些特徵特殊模塊空腔和普通模塊空腔都用於接插配套功能模塊，被接插的配套功能模塊除面板外都被隱藏在空腔中，這樣有利於保持與周圍環境的和諧與協調。
特殊模塊空腔和普通模塊空腔都允許配套功能模塊利用多路電源輸入接插裝置獲取輸入電源，同時也允許利用多路電源輸出接插裝置輸出電源和開關量，這也正是能實現電源開關和電源插座的基本條件之一。
特殊模塊空腔主要用於接插諸如網絡集線器、USB集線器和通訊接線盒之類的配套功能模塊，這是因為特殊模塊空腔的多個外連多路接插裝置能通過跳線裝置與端接在外端接裝置上的多根雙絞線相連，這樣就使得功能模塊首先能從外獲得連接鏈路和向外提供連接鏈路，然後再通過多個內連多路接插裝置將連接鏈路分流或傳遞到普通模塊空腔的上連多路接插裝置。
在特殊模塊空腔及諸如網絡集線器、USB集線器之類的配套功能模塊的配合下，普通模塊空腔也允許接插在此的配套功能模塊利用上連多路接插裝置從外獲取一條連接鏈路，確切的說是允許具備監控功能的配套功能模塊與上位控制電腦進行通訊。
所述模塊化接插盒在具備上述特徵後，它是這樣一次性完成電源插座、電源開關、監控系統、小型綜合布線系統及通訊接線盒的規劃和預埋工作的不必準確的規劃和設計，只需在需要電源開關和電源的地方或憑直覺並儘可能多的沿智能住宅的牆壁埋設所述模塊化接插盒，同時作到每個模塊化接插盒的電源輸入接線裝置都接上交流電源，如果周圍有像電燈之類的需用外部開關控制的用電裝置則將其電源輸入線端接在多路電源輸出接線裝置上，然後再將相鄰的模塊化接插盒用外端接裝置和雙絞線一一交叉互連，此時形成的是一個自由拓撲結構的內部小型布線系統，而且是斷續的，需要時用所述模塊化接插盒的跳線裝置和諸如網絡集線器、USB集線器的配套功能模塊去形成具體連接線路。
能與所述模塊接插盒配套使用的功能模塊是這樣實現的功能模塊包括一個帶面板的模塊裝配盒、實現模塊標稱功能所需的器件和電路、至少一個能與所述模塊接插盒上的模塊空腔中的接插裝置相對接的對連接插裝置；模塊裝配盒用於安放實現功能模塊標稱功能所需的器件和電路，如果器件需外露則通過模塊裝配盒的面板來實現，模塊裝配盒的形狀和結構與所述模塊接插盒上的模塊空腔的形狀和結構是相匹配的，因而可使模塊裝配盒除面板外的其餘部分能被推入所述模塊接插盒上的模塊空腔內，能與所述模塊接插盒上的模塊空腔中的接插裝置相對接的對連接插裝置也是安裝在模塊裝配盒上，且安裝位置能保證當模塊裝配盒被插入模塊空腔時也同時將對連接插裝置與模塊空腔中的對應接插裝置對接。
具體實施時，功能模塊所需的對連接插裝置的類型和數量依功能模塊要實現的功能而定；如果功能模塊需要電源，則配一個能與所述模塊化接插盒的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置；如果功能模塊需要通過所述模塊化接插盒的多路電源輸出接線裝置輸出電源量或開關量，則配一個能與所述模塊化接插盒的多路電源輸出接插裝置相對接的多路電源輸出對連接插裝置；如果模塊需要通過預埋的雙絞線與上位控制電腦進行通訊，則配一個能與所述模塊化接插盒的上連多路接插裝置相對接的上連多路對連接插裝置；如果模塊是諸如網絡集線器、USB集線器、通訊接線盒之類的模塊，則根據具體情況配多個能與所述模塊化接插盒的外連多路接插裝置和內連多路接插裝置相對接的外連多路對連接插裝置和內連多路對連接插裝置。
此時，在所述模塊化接插盒的普通模塊空腔內插入這樣一個配套功能模塊就能實現電源插座該配套功能模塊在面板上至少安裝一個電源插座，有一個能與模塊空腔內的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置，用導線將電源插座與多路電源輸入對連接插裝置相連。
此時，在所述模塊化接插盒的普通模塊空腔內插入這樣一個配套功能模塊就能實現電源開關該配套功能模塊在面板上至少安裝一個電源開關，有一個能與模塊空腔內的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置，有一個能與模塊空腔內的多路電源輸出接插裝置相對接的多路電源輸出對連接插裝置，將開關的輸入端用導線與多路電源輸入對連接插裝置相連，將開關的輸出端用連接線與多路電源輸出對連接插裝置的其中二路相連。
此時，在所述模塊化接插盒的特殊模塊空腔插入這樣一個配套功能模塊就能實現通訊接線盒該配套功能模塊在面板上至少安裝一個RJ45插座，有至少一個能與特殊模塊空腔內的外連多路接插裝置相對接的外連多路對連接插裝置，用連接線將RJ45插座與外連多路對連接插裝置相連。
此時，在所述模塊化接插盒的特殊模塊空腔插入這樣一個配套功能模塊就能實現乙太網構架該配套功能模塊實際上就是一個乙太網集線器，但它利用能與特殊模塊空腔內的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置得到工作電源，同時還將常規乙太網集線器的多個乙太網接插口分別改制到能與特殊模塊空腔內的外連多路接插裝置相對接的外連多路對連接插裝置和能與特殊模塊空腔內的內連多路接插裝置相對接的內連多路對連接插裝置。
此時，在所述模塊化接插盒的特殊模塊空腔插入這樣一個配套功能模塊就能實現USB網構架該配套功能模塊實際上就是一個USB集線器，但它利用能與特殊模塊空腔內的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置得到工作電源，同時還將常規USB集線器的多個USB接插口分別改制到能與特殊模塊空腔內的外連多路接插裝置相對接的外連多路對連接插裝置和能與特殊模塊空腔內的內連多路接插裝置相對接的內連多路對連接插裝置。
此時，在所述模塊化接插盒的普通模塊空腔插入這樣一個配套功能模塊就能實現監控裝置的布設該配套功能模塊是一個能完成某種監控任務的監控裝置，但它利用能與普通模塊空腔內的多路電源輸入接插裝置相對接的多路電源輸入對連接插裝置得到工作電源，利用能與普通模塊空腔內的上連多路接插裝置相對接的上連多路對連接插裝置來與上位控制電腦通訊，需要時還可利用能與普通模塊空腔內的多路電源輸出接插裝置相對接的多路電源輸出對連接插裝置輸出電源和開關量。
當然，也可以將上述所列的幾個功能模塊合併成一個多功能模塊。另外，用於構建監控系統的配套功能模塊可視實際需要構造出很多種，特別是用USB方式與上位控制電腦進行通訊的，以下列出具備一定通用性的幾種1．面板上有揚聲器、受話器及一些按鈕並可選帶微型攝像頭、微型顯示器的對講器模塊，可用於(可視)對講門鈴、緊急廣播、緊急求助、內部呼喚和對講、視頻監視等用途；2．面板上有一組能分別感知到紅外、溫度、溼度、光線、聲音、氣體這些環境參數的傳感器和紅外遙控收發裝置的傳感器及遙控收發模塊，用於對周圍環境進行綜合監測和擴展上位控制電腦的遙控範圍；3．兼有手動輔助裝置的多路程控電源開關模塊，可直接用手動方式和通過上位控制電腦的軟體控制多個像電燈之類的用電裝置；4．IC卡讀寫器，可用於門禁系統；5．水、電、氣表抄錄器，其面板上有插口，通過連接線與具備數字傳輸接口的水、電、氣表相連後可得到水、電、氣表的記錄值並傳送給上位控制電腦。
採用本發明的這種模塊接插盒和能與這種模塊接插盒一起配套使用的功能模塊，可以只用成本較低的模塊接插盒先一次性完成電源插座、電源開關、監控系統、小型綜合布線系統及通訊接線盒的規劃和預埋工作，然後再根據實際需要選用配套功能模塊來具體實現電源開關、電源插座、通訊接線盒、乙太網構架、USB網構架以及監控裝置的布設，這樣不但能減少前期資金投入以及避免功能設備的閒置和浪費，而且還保持的監控系統的靈活性和與周圍環境的和諧與協調，同時還因其多用性而降低的綜合建造費用。
下面結合附圖和具體實施方式
來對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是模塊接插盒一個實施例之底座的正面示意圖，圖2是模塊接插盒一個實施例之底座的背面示意圖，圖3是模塊接插盒一個實施例之底座在後端裝配區的連接線示意圖，圖4是圖2沿A-A線的剖視圖，圖5是圖2沿B-B線的剖視圖，圖6是模塊接插盒一個實施例之遮蓋面板的主視圖，圖7是圖6的俯視圖，圖8是圖6的右視圖，圖9是模塊接插盒一個實施例之帶鎖遮蓋面板的主視圖，圖10是圖9的俯視圖，圖11是模塊裝配盒的主視圖，圖12是圖11的俯視圖，圖13是圖12沿A-A線的剖視圖，圖14是圖11的右視圖，圖15是模塊裝配盒之蓋板的示意圖，圖16是配套電源插座模塊的原理示意圖，圖17是配套電源開關模塊的原理示意圖，圖18是配套電源開關及電源插座二合一模塊的原理示意圖，圖19是配套通訊接線盒模塊的原理示意圖，圖20是配套USB集線器模塊的原理示意圖，圖21是配套網絡集線器模塊的原理示意圖，圖22是配套USB集線器、網絡集線器和通訊接線盒三合一模塊的示意圖，圖23是具備USB接口的各種配套監控模塊的示意圖，圖24是在一個智能住宅用模塊接插盒實施小型綜合系統的布線示意圖，圖25是圖24所示的布線系統用於延伸電話線的連線示意圖，圖26是圖24所示的布線系統用於延伸和擴展網絡的連線示意圖，
圖27是圖24所示的布線系統用於構成USB網的連線示意圖，圖28是圖24所示的布線系統中結點A的配置示意圖，圖29是圖24所示的布線系統中結點C的配置示意圖，圖30是圖24所示的布線系統中結點E的配置示意圖，圖31是圖24所示的布線系統中結點F的配置示意圖，圖32是在住宅內安裝使用模塊接插盒的示意圖，圖33是圖32的A部放大圖。
模塊接插盒由圖6至圖8所示的遮蓋面板和圖1至圖5所示的一個可埋入牆壁的底座組成，遮蓋面板包括空白面板32和有兩個插腳33、插腳33上有一個鎖孔34，將插腳33插入底座上的插口22或插道23中，就可以使遮蓋面板以分段組合方式遮蓋底座；底座的殼體1上分布有用於端接及跳轉雙絞線的雙絞線端接配線區2、用於接插和安放配套功能模塊的模塊接插區3、用於端接電源進出線的進出電源線端接區4和便於安裝端接裝置、跳線裝置、接插裝置、接線裝置及相互之間連接線的後端裝配區5；在雙絞線端接配線區2中，有外端接裝置6和一個由外跳接端子板9和內跳接端子板10構成的跳線裝置8，外端接裝置6用於端接由雙絞線穿線孔7引入的多根雙絞線，外端接裝置6和外跳接端子板9在後端裝配區5是相連的，所以跳線裝置8通過軟跳線可將各根已端接在外端接裝置6上的多根雙絞線進行相互串接或轉移跳接到模塊接插區3中；模塊接插區3是由多個形狀相同且內有接插裝置的模塊空腔組成的大空腔，每個模塊空腔可以單獨接插一個標準功能模塊，也可佔用相鄰模塊空腔的空間接插大尺寸功能模塊，上述多個模塊空腔中有一個比較特殊，此特殊模塊空腔11內的接插裝置分為多個外連多路接插裝置13、一個多路電源輸入接插裝置16、一個多路電源輸出接插裝置17和多個內連多路接插裝置14，其它普通模塊空腔12內的接插裝置則只分為一個上連多路接插裝置15、一個多路電源輸入接插裝置16和一個多路電源輸出接插裝置17，特殊模塊空腔11和普通模塊空腔12都可用於接插和安放配套功能模塊，如電源開關模塊、電源插座模塊等，但特殊模塊空腔11主要用於接插諸如網絡集線器、USB集線器和通訊接線盒之類的配套功能模塊，這是因為特殊模塊空腔11的多個外連多路接插裝置13能通過跳線裝置8與端接在外端接端子板6上的多根雙絞線相連，這樣就使得諸如網絡集線器、USB集線器和通訊接線盒之類的配套功能模塊能從外獲得連接鏈路和向外提供連接鏈路，此外，諸如網絡集線器和USB集線器之類的配套功能模塊同時還能通過多個內連多路接插裝置14將連接鏈路分流或傳遞到普通模塊空腔12的上連多路接插裝置15；進出電源線端接區4由電源輸入接線裝置18和多路電源輸出接線裝置19組成，電源輸入接線裝置18用於端接由輸入電源過線孔20引入的交流電源輸入線，多路電源輸出接線裝置19用於端接由輸出電源過線孔21引出的多根電源輸出線。
模塊接插盒的雙絞線端接配線區2和進出電源線端接區4與模塊接插區3的每一個模塊空腔在縱向尺寸是一致的，所以遮蓋面板可以用於任意分段遮蓋底座。
特殊模塊空腔11和普通模塊空腔12的多路電源輸入接插裝置16在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置都是一致的，同樣，特殊模塊空腔11和普通模塊空腔12的多路電源輸出接插裝置17在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也都是一致的，還有，特殊模塊空腔11的多個外連多路接插裝置13中的第一個與普通模塊空腔12的上連多路接插裝置15在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也是一致的，這樣特殊模塊空腔11便能向下兼容普通模塊空腔12。
在本實施例中，上述各種端接裝置、跳線裝置、接插裝置或接線裝置的裝置個數和每個裝置的接線容量分別是一個外端接裝置6，接線容量為24對48路，組成跳線裝置8的一個外跳接端子板9，接線容量為24對48路，組成跳線裝置8的一個內跳接端子板10，接線容量為24對48路，六個外連多路接插裝置13，每個接線容量為4對8路，四個內連多路接插裝置14，每個接線容量為4對8路，四個上連多路接插裝置15，每個接線容量為4對8路，其形狀和結構與外連多路接插裝置13一致，五個多路電源輸入接插裝置16，每個接線容量為4對8路，五個多路電源輸出接插裝置17，每個接線容量為4對8路，一個電源輸入接線裝置18，接線容量為一對2路，一個多路電源輸出接線裝置19，接線容量為20對40路，正好等於五個多路電源輸出接插裝置17的接線容量總和。
為了使模塊接插盒易於製造，在底座的背面設置了一個便於安裝端接裝置、跳線裝置、接插裝置、接線裝置及相互之間連接線的後端裝配區5，這個後端裝配區5是一個空腔，所有上述端接裝置、跳線裝置、接插裝置、接線裝置的後端均在這個空腔內並被進行相互連接，連接是這樣進行的，外端接裝置6與外跳接端子板9按路一一相連，內跳接端子板10與外連多路接插裝置13按個按路一一相連，內連多路接插裝置14與上連多路接插裝置15按個按路一一相連，多路電源輸入接插裝置16相互之間都按路並接，其中二路還與電源輸入接線裝置18並接並以此給配套功能模塊提供交流電源，其它線可作為配套功能模塊的直流電源總線，多路電源輸出接插裝置17的每二線分別與多路電源輸出接線裝置19中的其中二線相連以便使得配套功能模塊能向外輸出電源和開關量。
為了保護配套功能模塊不會被隨意拔出，這種模塊接插盒還可加裝一套防拔出的鎖裝置，在圖1至圖10所示的這個實施例中，鎖裝置是這樣實現的首先，在遮蓋面板的基礎上通過加裝一個鎖35而形成一個如圖9、圖10所示的帶鎖遮蓋面板，然後在雙絞線端接配線區2安裝一個旋轉裝置24，這個旋轉裝置24上有一個插孔25供鎖35的鎖芯36插入，使用時，將遮蓋雙絞線端接配線區2的遮蓋面板換成帶鎖遮蓋面板，這樣，當鎖芯36轉動時，旋轉裝置24在後端裝配區5的後端也跟著轉動並通過雙絞連杆26帶動滑動連杆27沿落槽29、落槽30在空腔31內左右移動，滑動連杆27左右移動時又通過與自身成一體的各個聯銷28插入或移出遮蓋面板、帶鎖遮蓋面板和配套功能模塊的鎖孔34而實現對它們的鎖定和釋放。
在圖11至圖15所示的是一個能與上述模塊接插盒一起配套使用的模塊裝配盒，它是構成具備實用功能的配套功能模塊的基礎；該模塊裝配盒包括模塊面板37、模塊背板38、帶有凸起支撐滑條和鎖孔34的模塊側板39、裝配空腔40、裝配空腔蓋板41和裝配空腔蓋板支撐柱42；模塊側板39上的凸起支撐滑條用於將模塊裝配盒沿上述模塊接插盒上的插道23插入固定在模塊接插區3中的模塊空腔裡，模塊側板39上的鎖孔34用於鎖定模塊裝配盒，裝配空腔蓋板支撐柱42上有帶螺紋的孔43，孔43與裝配空腔蓋板41上的孔44可使裝配空腔蓋板41通過螺絲固定在裝配空腔蓋板支撐柱42上，這樣就可以蓋住整個裝配空腔41。
下面再結合圖16至圖23所示的幾個具備實用功能的配套功能模塊來進一步說明如何以模塊裝配盒為基礎去構建具有實用功能的配套功能模塊。另外，需要提前說明的是圖16至圖23都是將模塊背板38向後旋轉90度和將模塊面板37向前旋轉90度而形成的一個變形的平面示意圖。
圖16給出以模塊裝配盒為基礎構成配套電源插座模塊的原理示意圖，該功能模塊在模塊面板37上至少安裝一個電源插座50，然後再在模塊背板38上安裝一個能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45，最後用導線將電源插座50與多路電源輸入對連接插裝置45相連。
圖17給出以模塊裝配盒為基礎構成配套電源開關模塊的原理示意圖，該功能模塊在模塊面板37上至少安裝一個電源開關51，然後再在模塊背板38上安裝一個能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45和一個能與模塊接插盒的多路電源輸出接插裝置17相對接的多路電源輸出對連接插裝置46，每個電源開關51的輸入端通過導線與背板38上的多路電源輸入對連接插裝置45相連，每個電源開關51的輸出端通過導線與背板38上的多路電源輸出對連接插裝置46的其中兩路相連。
圖18給出以模塊裝配盒為基礎構成配套電源開關及電源插座二合一模塊的原理示意圖，該功能模塊在模塊面板37上同時安裝有電源開關51和電源插座50，然後再在模塊背板38上安裝一個能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45和一個能與模塊接插盒的多路電源輸出接插裝置17相對接的多路電源輸出對連接插裝置46，電源開關51的輸入端和電源插座50通過導線與背板38上的多路電源輸入對連接插裝置45相連，每個電源開關51的輸出端通過導線與背板38上的多路電源輸出對連接插裝置46的其中兩路相連。
圖19給出以模塊裝配盒為基礎構成配套通訊接線盒模塊的原理示意圖，該功能模塊在模塊面板37上安裝有RJ45插座52，然後再在模塊背板38上安裝能與模塊接插盒的外連多路接插裝置13相對接的外連多路對連接插裝置47，最後再用雙絞線將RJ45插座52與外連多路對連接插裝置47相連。
圖20給出以模塊裝配盒為基礎構成配套USB集線器模塊的原理示意圖，這個配套USB集線器模塊在裝配空腔40裡有一個USB集線電路，該電路通過能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45獲取工作電源，通過背板38上的能與模塊接插盒的外連多路接插裝置13相對接的外連多路對連接插裝置47、背板38上的能與模塊接插盒的內連多路接插裝置14相對接的內連多路對連接插裝置48以及在模塊面板37上安裝的USB插口53得到USB上連鏈路和提供USB下連鏈路。
圖21給出以模塊裝配盒為基礎構成配套乙太網集線器模塊的原理示意圖，這個配套乙太網集線器模塊在裝配空腔40裡有一個乙太網集線電路，該電路通過能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45獲取工作電源，通過背板38上的能與模塊接插盒的外連多路接插裝置13相對接的外連多路對連接插裝置47以及在模塊面板37上安裝的RJ45插座54得到乙太網上連鏈路和提供乙太網下連鏈路。
圖22給出以模塊裝配盒為基礎構成配套USB集線器、網絡集線器和通訊接線盒三合一模塊的原理示意圖，這個三合一模塊在裝配空腔40裡同時有乙太網集線電路和USB集線電路，在模塊面板37上也同時有USB插口53、用於乙太網的RJ45插座54和用於電話線的RJ45插座52，乙太網集線電路和USB集線電路共用從能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45獲取的工作電源，在背板38上的能與模塊接插盒的外連多路接插裝置13相對接的外連多路對連接插裝置47被分別連至乙太網集線電路、USB集線電路和用於電話線的RJ45插座52，此外，在背板38上的能與模塊接插盒的內連多路接插裝置14相對接的內連多路對連接插裝置48被連至USB集線電路。
圖23給出以模塊裝配盒為基礎構成具備監控功能且用USB接口與上位控制電腦進行通訊的配套監控模塊的原理示意圖，這種用於監控的配套功能模塊是用模塊空腔40來安裝實現監控功能所需的器件和電路，如果器件需外露則將其安裝在模塊面板37上，這些器件和電路即可通過USB連接本身獲取工作電源，也可通過背板38上的能與模塊接插盒的多路電源輸入接插裝置16相對接的多路電源輸入對連接插裝置45獲取工作電源，另外，通過背板38上的能與模塊接插盒的上連多路接插裝置15相對接的上連多路對連接插裝置49並用USB方式與上位控制電腦進行通訊，需要時還可通過背板38上的能與模塊接插盒的多路電源輸出接插裝置17相對接的多路電源輸出對連接插裝置46輸出電源和開關量以實現自動控制。
用於監控的配套功能模塊所能實現的具體監控功能可有很多種，現將可用於智能住宅並具有一定代表性和通用性的幾種列舉在此1．模塊面板上有揚聲器、受話器及一些按鈕並可選帶微型攝像頭、微型顯示器的對講器模塊，可用於(可視)對講門鈴、緊急廣播、緊急求助、內部呼喚和對講、視頻監視等用途；2．模塊面板上有一組能分別感知到紅外、溫度、溼度、光線、聲音、氣體這些環境參數的傳感器和紅外遙控收發裝置的傳感器及遙控收發模塊，用於對周圍環境進行綜合監測和擴展上位控制主機的遙控範圍；3．兼有手動輔助裝置的多路程控電源開關模塊，可直接用手動方式和通過上位控制電腦的軟體控制多個像電燈之類的用電裝置；4．IC卡讀寫器，可用於門禁系統；5．水、電、氣表抄錄器，其面板上有插口，通過連接線與具備數字傳輸接口的水、電、氣表相連後可得到水、電、氣表的記錄值並傳送給上位控制電腦。
圖24給出在一個智能住宅內利用這種模塊接插盒一次性完成電源插座、電源開關、監控系統、小型綜合布線系統及通訊接線盒的規劃和預埋工作的布線示意圖，在這個布線系統中，共採用了26個模塊接插盒並且用雙絞線將它們一一交叉互連，圖中用虛線表示這些雙絞線是為了說明這些雙絞線的每一根只是被端接在二個模塊接插盒之間，線與線之間並未連接在一起，這26個模塊接插盒被標記為結點A、結點B並一直到結點Z，從表面來看，此布線系統是一個自由拓撲結構的蜘蛛網。在對上述監控系統做詳細描述之前，先作如下一些前提假設條件1．智能住宅樓的綜合布線系統已在此住宅的主門外提供二根四對雙絞線，一根用其中2對提供了一路網絡連接鏈路，另一根用其中二對提供了二路電話連接鏈路；2．此住宅的主門帶有自動開啟和鎖閉裝置，與其它裝置相配合可用於構成門禁系統；3．模塊接插盒的雙絞線端接配線區2中的外端接裝置6和跳線裝置能同時端接24對雙絞線；4．模塊接插盒的模塊接插區3中的外連多路接插裝置13有6個、內連多路接插裝置14有4個、上連多路接插裝置15有4個；5．模塊接插盒相互之間的連接線採用六對雙絞線。
在實施前和裝修時，住戶和裝修人員並沒有明確以後會如何具體實施這個監控系統，他們只是簡單的憑直覺和經驗以及對電源開關、電源插座的大致需求並依據一些簡單規則安裝布置了這26個模塊接插盒，這裡所說的一些簡單規則是指1．僅有底座和遮蓋面板的這種模塊接插盒並不貴，所以應儘可能多而密的布置安裝，這樣便可以靈活的適應以後不斷變化的需求；2．相鄰的各個模塊接插盒之間最好不要超過5米，這是因為USB連接一般限制在五米之內；3．相鄰的各個模塊接插盒之間最好用六對雙絞線通過各自的外端接裝置6進行對連，這六對雙絞線可同時分用給網絡連接2對、USB連接3對、電話1對，其中，USB連接3對中的一對用做D+和D-，其它二對將雙絞的二根線並接後分用於Vbus和Ground；4．應儘可能多的將相鄰的各個模塊接插盒進行一一交叉互連，也就是說每個模塊接插盒最好與周圍的其它四個模塊接插盒一一相連；5．每個模塊接插盒的電源輸入接線裝置18都接上交流電源，同時再將附近的各種像燈具之類的用電裝置的電源輸入線端接在多路電源輸出接線裝置19上。
下面再結合附圖25至附圖31對這個布線系統做進一步的詳細描述。
當住戶入住時，住戶是這樣利用配套功能模塊逐步來具體實現電源開關、電源插座、通訊接線盒、乙太網構架、USB網構架以及監控裝置的布設
1．在需要用電的各種裝置旁的模塊接插盒中插入配套電源插座模塊便可形成電源插座，另外，根據燈具的電源輸入線在模塊接插盒中的端接位置插入配套電源開關模塊便可形成燈具的控制開關，如果經濟條件允許則直接用兼有手動輔助裝置的配套多路程控電源開關模塊取代配套電源開關模塊，這樣便於以後更好地用上位控制電腦實施監控系統；2．根據需要，一臺需要電腦網線和電話連接線且專門用於監控住宅的上位控制電腦被安放在客廳內結點F處，一臺需要網絡連接鏈路的家用電腦被安放在臥室1內結點0處，一部需要電話連接鏈路的電話被安放在臥室2內結點T處；3．參看附圖25、附圖28、附圖29、附圖30、附圖31，被端接在結點A內的二路電話連接鏈路被分別延伸至結點F和結點T，具體過程是這樣的通過模塊接插盒中的跳線裝置將端接在結點A內的一路電話連接鏈路串接到結點D，結點D又將這一電話連接鏈路接著串接到結點E，結點E最終將它們串接到結點F上，在結點F又通過接插的配套USB集線器、網絡集線器和通訊接線盒三合一模塊的面板上的電話插口及連接線將一路電話連接鏈路提供給上位控制電腦；同樣，另一路則沿結點C、結點Z、結點V、結點U到達結點T，在結點T又用配套通訊接線盒模塊及連接線將這一路電話連接鏈路提供給臥室2的這個電話；4．參看附圖26、附圖28、附圖29、附圖30、附圖31，被端接在結點A內的一路網絡連接鏈路首先被延伸至結點F，在結點F通過網絡集線器分支到結點0。具體過程是這樣的通過模塊接插盒中的跳線裝置將端接在結點A內的一路網絡連接鏈路串接到結點D，結點D又接著串接到結點E，結點E最終將它們串接到結點F上，在結點F用接插的USB集線器、網絡集線器和通訊接線盒三合一模塊產生分支，分支之一利用模塊面板上的RJ45插口及連接線引出並提供給上位控制電腦，然後再沿結點G、結點H、結點L和結點P串接到結點0，在結點0又用通訊接線盒模塊及連接線將擴接的網絡連接鏈路提供給臥室1的這個家用電腦；5．參看附圖27、附圖28、附圖29、附圖30、附圖31，通過連接線將上位控制電腦的USB接口與結點F處接插的配套USB集線器、網絡集線器和通訊接線盒三合一模塊相連，這樣結點F就可以將USB連接鏈路提供給與它相鄰的結點E和結點G，在結點E和結點G，又利用接插在它們上的USB集線器模塊產生下一級分支給接插在自身上的其他USB模塊和它們的相鄰結點C、D、I和K、H，依此類推，其它結點A、B、Z、Y、V、W、Q、U和L、J、P也就都得到USB連接鏈路，附圖27中結點代號後跟有「+」號的結點表示模塊接插盒中插有USB集線器模塊或帶有含USB集線器功能的多合一模塊，跟有「-」號的結點表示模塊接插盒沒有插有USB集線器模塊或帶有含USB集線器功能的多合一模塊，它們只能接插一塊具備USB接口的監控模塊，且只能接插到模塊接插盒的特殊小空腔11中；6．在每個房間和主門外，也就是結點A、B、C、Z、Q、L、I、J、K或更多的結點處安裝具備USB接口的傳感器及遙控收發模塊、對講器模塊、如果此處的配套電源開關模塊不具備程控功能，則改插配套多路程控電源開關模塊；在布置接插這些模塊後，上位控制電腦的軟體便能組合利用傳感器及遙控收發模塊監測到的環境參數實現非法侵入、火災、煤氣洩漏等報警功能、組合利用傳感器及遙控收發模塊監測到的環境參數和多路程控電源開關模塊的控制功能實現聲光和紅外人體感應控制電燈，組合利用傳感器及遙控接收的紅外遙控接收功能和多路程控電源開關模塊的控制功能實現對多種裝置如電燈等的遙控，組合利用對講器模塊的音頻視頻功能實現(可視)對講門鈴、內部呼喚和對講、聲音報警、鬧鐘，組合利用對講器模塊的音頻視頻功能和上位控制電腦的網絡和電話通訊功能實現緊急廣播、緊急求助；7．參看附圖28，總門外旁結點A上安裝有傳感器及遙控收發模塊、對講器模塊、多路程控電源開關模塊和IC卡讀寫器模塊，在上位控制電腦的總控制下，對講器模塊可以實現對講門鈴，傳感器及遙控收發模塊在多路程控電源開關模塊的配合下可根據聲音、光線和人體感應等環境參數自動開啟路燈，IC卡讀寫器模塊在多路程控電源開關模塊的配合下可以實現門禁系統。
圖32和圖33給出在住宅內安裝使用模塊接插盒的外觀效果，圖32中所示的模塊接插盒被安裝在門旁的半高處，也就是在傳統牆壁式電源開關的安裝位置，在這個模塊接插盒中，位於最上面的雙絞線端接配線區2(圖33中的第1格)用一個帶鎖遮蓋面板遮蓋，位於最下面的進出電源線端接區4(圖33中的第7格)用遮蓋面板遮蓋，模塊接插區3原也用遮蓋面板遮蓋，但當需要在某個模塊空腔內使用配套功能模塊時，就將遮蓋這個模塊空腔的遮蓋面板移掉並去接插配套功能模塊，根據實際需要，在特殊模塊空腔11(圖33中的第2格)插接了一個面板上帶USB接插口的配套USB集線器模塊，在第1個普通模塊空腔12(圖33中的第3格)插接了一個模塊面板37上有一組能分別感知到紅外、溫度、溼度、光線、聲音、氣體這些環境參數的傳感器和紅外遙控收發裝置的配套傳感器及遙控收發模塊，在第2個普通模塊空腔12(圖33中的第4格)插接了一個模塊面板37上有揚聲器、受話器及一些按鈕的配套對講器模塊，在第3個普通模塊空腔12(圖33中的第5格)插接了一個模塊面板37上有電源開關的配套電源開關模塊，在第4個普通模塊空腔12(圖33中的第6格)插接了一個模塊面板37上有電源插座的配套電源插座模塊。
權利要求
1．一種模塊接插盒，由遮蓋面板和一個可埋入牆壁的底座組成，遮蓋面板以分段組合方式遮蓋底座，其特徵在於底座的殼體(1)上有雙絞線端接配線區(2)、模塊接插區(3)、進出電源線端接區(4)和後端裝配區(5)；雙絞線端接配線區中有外端接裝置(6)和跳線裝置(8)，外端接裝置(6)可以同時端接由外部引入的多根雙絞線，與外端接裝置(6)相連的跳線裝置(8)可將已端接在外端接裝置(6)上的雙絞線進行相互串接或轉移跳接到模塊接插區(3)中；模塊接插區(3)是由多個形狀相同且內有接插裝置的模塊空腔組成的大空腔，每個模塊空腔可以單獨接插一個標準配套功能模塊，也可佔用相鄰模塊空腔的空間接插大尺寸配套功能模塊，多個模塊空腔中有一個比較特殊，此特殊模塊空腔(11)內的接插裝置分為多個外連多路接插裝置(13)、一個多路電源輸入接插裝置(16)、一個多路電源輸出接插裝置(17)和多個內連多路接插裝置(14)，其它普通模塊空腔(12)內的接插裝置則只分為一個上連多路接插裝置(15)、一個多路電源輸入接插裝置(16)和一個多路電源輸出接插裝置(17)，特殊模塊空腔(11)和普通模塊空腔(12)的多路電源輸入接插裝置(16)在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置都是一致的，同樣，特殊模塊空腔(11)和普通模塊空腔(12)的多路電源輸出接插裝置(17)在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也都是一致的，還有，特殊模塊空腔(11)的多個外連多路接插裝置(13)中的一個與普通模塊空腔(12)的上連多路接插裝置(15)在結構、形狀、相對於各自空腔的安裝位置也是一致的，這樣，特殊模塊空腔(11)便能向下兼容普通模塊空腔(12)；進出電源線端接區(4)由電源輸入接線裝置(18)和多路電源輸出接線裝置(19)組成；在後端裝配區(5)，跳接裝置(8)的一端與特殊模塊空腔(11)中的多個外連多路接插裝置(13)按個按路一一相連，特殊模塊空腔(11)中的多個內連多路接插裝置(14)與普通模塊空腔(12)的各個上連多路接插裝置(15)按個按路一一相連，多路電源輸入接插裝置(16)相互之間都按路並接，其中二路還與電源輸入接線裝置(18)並接，其它路留做配套功能模塊的直流電源總線，多路電源輸出接插裝置(17)的每二路分別與多路電源輸出接線裝置(19)中的其中二路相連。
2．根據權利要求1所述的模塊接插盒，其特徵在於底座上也可有一套鎖裝置，該鎖裝置在一個配套的帶鎖遮蓋面板的配合下可將遮蓋面板、配套功能模塊及配套使用的帶鎖遮蓋面板一起鎖定在底座上。
3．一種能與權利要求1或2所述的模塊接插盒配套使用的功能模塊，該功能模塊包括一個帶模塊面板(37)的模塊裝配盒、實現模塊標稱功能所需的器件和電路、至少一個能與權利要求1或2所述模塊接插盒上的模塊空腔中的接插裝置相對接的對連接插裝置，實現功能模塊標稱功能所需的器件和電路安放在模塊裝配盒上；其特徵在於模塊裝配盒的形狀和結構與權利要求1或2所述模塊接插盒上的模塊空腔的形狀和結構是相匹配的，模塊裝配盒除模塊面板(37)外的其餘部分能被插入權利要求1或2所述模塊接插盒的模塊空腔內，能與權利要求1或2所述模塊接插盒上的模塊空腔中的接插裝置相對接的對連接插裝置也是安裝在模塊裝配盒上，且安裝位置能保證當模塊裝配盒被插入權利要求1或2所述模塊裝配盒上的模塊空腔時也同時將對連接插裝置與權利要求1或2所述模塊接插盒的模塊空腔中的對應接插裝置對接。
4．根據權利要求3所述的功能模塊，其特徵在於模塊標稱功能可以是電源插座、電源開關、通訊接線盒、USB集線器、乙太網集線器、用USB與上位控制電腦進行通訊的監控裝置中的任意一種或任意二種以上的組合。
全文摘要
一種用於智能住宅的模塊接插盒及與這種模塊接插盒配套使用的功能模塊,用該模塊接插盒可以先一次性的完成電源插座、電源開關、監控系統、小型綜合布線系統及通訊接線盒的規劃和預埋工作,然後再通過接插能與這種模塊接插盒配套使用的功能模塊來具體實現電源開關、電源插座、通訊接線盒、乙太網構架、USB網構架以及監控裝置的布設。
文檔編號H02G3/00GK1294431SQ9911734
公開日2001年5月9日 申請日期1999年11月2日 優先權日1999年11月2日
發明者邵威烈 申請人:邵威烈