本申請要求于2014年4月2日提交的美國臨時專利申請?zhí)朜o.61/974288和于2014年11月20日提交的美國臨時專利申請?zhí)朜o.62/082521的權益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

技術領域

本發(fā)明涉及通過使用即用即付(pay-as-you-go,PAYG)技術向消費者提供照明和電力的設備和方法。特別地，PAYG設備可以包括便于與智能電話通信的線纜，其中智能電話由消費者操作，或者由管理多個消費者的交易的代理操作。

背景技術：

超過15億人缺乏對電的獲取。全球人口的這一部分是離網(wǎng)(off-grid)的，并且被稱為社會經(jīng)濟金字塔的底部?！敖鹱炙牡撞俊卑ǔ^40億人，其將高達30％的家庭收入花費在昂貴的電池和低質(zhì)量的、危險的基于燃料的光源(諸如煤油)上，以滿足他們的能量需求。這些家庭中的家庭成員每夜吸入有毒的煤油煙。此外，兒童很難學習，因為他們依靠使用昏暗的煤油燈。

在這些市場中的許多離網(wǎng)家庭擁有一般被稱為“功能電話(feature phone)”(例如，諾基亞的磚頭電話(brick phones))的蜂窩電話，該電話不能運行第三方軟件應用。離網(wǎng)的“金字塔的底部”的家庭成員可能行進幾小時來從最近的電網(wǎng)電源為他們的消費電子設備(諸如蜂窩電話)充電，為此經(jīng)常支付非常高的價格。分布的太陽能能量產(chǎn)品可以提供室內(nèi)照明和電源以解決這一問題；然而，離網(wǎng)的“金字塔的底部”的消費者在一定時間內(nèi)手頭很少有足夠的現(xiàn)金來一次直接以零售價購買他們自己的太陽能家庭系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的對于太陽能家庭能量系統(tǒng)的出租或現(xiàn)金收集計劃已經(jīng)被證明為成本太高或太困難而不能進行有效地規(guī)?；Ｒ苿迂泿牌脚_的增長和遍布許多離網(wǎng)市場的廣泛的蜂窩基礎設施給出了使用即用即付(PAYG)技術利用這一基礎設施來便宜并且安全地為大規(guī)模的太陽能家庭系統(tǒng)提供融資的機會。然而，通信支付的方法和對于PAYG電子設備的診斷數(shù)據(jù)趨于不安全和不可靠。相應地，存在對于一種利用即用即付定價結(jié)構為“金字塔的底部”的家庭提供照明和能量的安全的方式的需求。

移動貨幣支付系統(tǒng)是已知的。例如，美國專利公開No.2011/0270764描述了一種使用銷售點設備和用戶的蜂窩電話執(zhí)行電子交易的系統(tǒng)。然而，這一申請沒有描述消費者使用線纜將在能量設備或器具上的插口物理地連接到在移動電話上的音頻插口用于轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，或用于能量設備的管理和監(jiān)控。這一申請也沒有描述消費者使用在能量設備上的相同的插口來接受太陽能面板插頭或其它能量源，從而為在能量設備中的電池充電。此外，這一申請沒有描述代理的網(wǎng)絡，其可以便于多個消費者與服務提供者之間的交易。

技術實現(xiàn)要素：

由于許多原因，在發(fā)展中國家為家庭提供對能量的獲取是有問題的。首先，提供能量獲取的最直接的方式是通過不需要大規(guī)模基礎設施的離網(wǎng)設備。第二，在發(fā)展中國家的規(guī)?；碾x網(wǎng)能量獲取需要簡單的消費者融資和高性能、高質(zhì)量的太陽能能量產(chǎn)品。第三，由于在遙遠的離網(wǎng)區(qū)域(一般稱為“最后一英里(last mile)”)中進行分布的高成本，由此降低了利潤率，所以規(guī)模化的離網(wǎng)能量獲取經(jīng)常是挑戰(zhàn)性的。第四，能量服務提供者缺乏管理和監(jiān)控離網(wǎng)太陽能能量產(chǎn)品的有效的方式。最后，太陽能能量產(chǎn)品缺乏可靠地接受電力并且與外部設備通信的簡單的方式。

發(fā)明人開發(fā)了所公開的即用即付(PAYG)太陽能能量設備，可以通過使用線纜將其物理地連接到移動電話。公開的基于線纜的PAYG設備使用蜂窩網(wǎng)絡或其它無線網(wǎng)絡(例如，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡)將信息從服務提供者傳輸?shù)竭\行第三方客戶側(cè)應用的智能電話，如安卓(ANDROID)智能電話。隨后，通過線纜將數(shù)據(jù)從智能電話傳輸?shù)教柲苣芰吭O備。在一些實施例中，移動電話由消費者或服務多個消費者的代理操作。

消費者或代理使用智能電話為他們的太陽能能量設備“充值(top-up)”。充值過程是指進行支付以保持太陽能能量設備激活。雖然服務提供者可以使用裝備有智能電話和線纜的代理來促進充值同步(“同步，sync”)，但一些實施例不需要代理。只要消費者可以使用運行客戶側(cè)應用的智能電話以訪問服務提供者，消費者就可以使太陽能能量設備與服務提供者的后端系統(tǒng)同步，從而將支付信息應用到設備。隨著智能電話變得越來越受歡迎，消費者可能可以使用他們自己的智能電話，或者他們可能可以使用鄰居的智能電話，來為他們的太陽能能量設備充值。在一些實施例中，可以使客戶側(cè)應用通過常規(guī)的應用商店可用于公眾下載，其中應用商店可以通過智能電話訪問。

在一些實施例中，在服務提供者的后端系統(tǒng)和客戶側(cè)應用數(shù)據(jù)，與在智能電話上運行的客戶側(cè)應用和來自太陽能能量設備的數(shù)據(jù)之間存在關系；然而，這一關系可能不是一對一對應。相應地，可以在太陽能能量設備與后端系統(tǒng)之間的客戶側(cè)應用處操縱或調(diào)制這一數(shù)據(jù)。

基于線纜的PAYG可以實現(xiàn)以下任何過程，從而為太陽能能量設備充值：(1)消費者可以將太陽能能量設備攜帶到執(zhí)行充值過程的代理處，這對于便攜單元或者具有可移除的、便攜的“充值箱”的固定的單元多半是可行的；(2)消費者可以有智能電話，并且可以通過從應用商店下載客戶側(cè)應用來使用電話執(zhí)行充值過程，或者分銷商可以將具有應用的智能手機與太陽能能量設備的成本捆綁；(3)漫游代理可以在消費者家庭的社區(qū)周圍行進，以執(zhí)行充值；或者(4)可以訓練當?shù)氐腗PESA(支付)代理作為充值代理，并且可以為其裝備智能電話和線纜，以使得消費者可以從相同的代理進行MPESA支付和充值。

公開的PAYG太陽能能量設備可以以低的預付成本賣給消費者，并且可以隨著時間在消費者消費能量時遞增地為該太陽能能量設備付款(例如，預付的)，以向農(nóng)村離網(wǎng)市場區(qū)段供應照明源和電源。使用公開的線纜將在太陽能能量設備上的插口連接到智能電話的音頻插口導致安全并且可靠的雙向通信，雙向通信促進管理和監(jiān)控?？梢允褂迷谔柲苣芰吭O備上的相同的插口連接到太陽能面板，從而為在太陽能能量設備中的內(nèi)部電池充電。此外，使用代理來管理多個太陽能能量設備可以幫助將使用擴展到不擁有支持第三方客戶側(cè)應用的智能電話的離網(wǎng)市場消費者。因此，代理可以裝備有可以運行適當?shù)目蛻魝?cè)應用的智能電話。

在一些實施例中，由服務提供者監(jiān)控太陽能能量設備。每個太陽能能量設備可以通過另一個設備(諸如智能電話)在網(wǎng)絡上與服務提供者通信。通過使用線纜，太陽能能量設備可以連接到由服務提供者或其他分銷商操作的智能電話。太陽能能量設備與智能電話之間的通信可以包括被用于實行各種業(yè)務的模擬AC信號。代理可以被在地理上分散到區(qū)域中心(hub)。每個代理促進服務提供者與在特定的地理區(qū)域中的多個太陽能能量設備之間的通信。

在一些實施例中，初始地，消費者向代理支付預付成本(例如，定金(down payment))以購買激活他或她的太陽能能量設備的“能量信用”。定金是消費者可以支付以帶走太陽能設備的價格。在一些實施例中，服務提供者可以選擇在定金中包括“免費周的能量”。此后，消費者可以購買他們使用的能量，使用的能量或者根據(jù)時間定價，或者根據(jù)使用定價。

在一些實施例中，消費者可以使用現(xiàn)有的移動貨幣基礎設施來經(jīng)由USSD、SMS、SIM應用工具箱(STK)或者任何其它協(xié)議向服務提供者發(fā)送電子支付。一旦服務提供者接收到支付，就可以使數(shù)據(jù)傳輸對消費者的移動電話可用。例如，通過使用線纜，消費者可以將他或她的移動電話連接到消費者的太陽能能量設備。數(shù)據(jù)通過線纜被傳輸?shù)较M者的太陽能能量設備以提供能量信用。此外，例如，通過相同的線纜將關于診斷信息的數(shù)據(jù)從消費者的太陽能能量設備傳輸?shù)较M者的移動電話。隨后，從消費者的太陽能能量設備提供的數(shù)據(jù)可以通過蜂窩網(wǎng)絡被傳輸?shù)椒仗峁┱摺Ｔ谝恍嵤├?，代理可以向許多消費者提供這些相同的服務。

具體地，消費者可以將線纜的一端連接到在太陽能能量設備上的插口。這一插口可以是2通道插口，與筒狀連接器(barrel connector)相似。消費者可以將線纜的另一端連接到智能電話的音頻插口。隨后，消費者可以使用在智能電話上運行的客戶側(cè)應用來實行服務提供者與太陽能能量設備之間的交易。例如，這些交易包括激活太陽能能量設備和接受支付以保持設備激活。此外，可以使用在太陽能能量設備上的相同的插口來連接到太陽能面板，從而為在太陽能能量設備中的電池充電。

可以通過在智能電話與太陽能能量設備之間的線纜傳輸模擬AC信號?？梢允褂妙l移鍵控(Frequency-Shift Keying,FSK)技術來生成作為在AC信號中的離散的頻率改變的信息的傳輸。在太陽能能量設備中的微處理器可以解碼嵌入在AC信號中的數(shù)據(jù)，從而在一段時間內(nèi)激活設備。在一些實施例中，在太陽能能量設備中的存儲器儲存使用和診斷數(shù)據(jù)。微處理器可以將使用和診斷數(shù)據(jù)編碼成數(shù)據(jù)信號，通過使用連接到智能電話的線纜將該數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)椒仗峁┱摺?/p>

服務提供者可以基于從太陽能能量設備接收的數(shù)據(jù)來監(jiān)控和追蹤太陽能能量設備?？梢詫?shù)據(jù)用于檢修、維護和修復。在一些實施例中，數(shù)據(jù)可以包括通知代理關于檢測到的問題的警報。例如，代理可以通過替換故障電池來檢修太陽能能量設備。在一些實施例中，可以將警報作為SMS文本消息發(fā)送到與消費者的太陽能能量設備或賬戶號碼相關聯(lián)的代理。在一些實施例中，追蹤的數(shù)據(jù)可以包括每天使用的次數(shù)、運行效率等。這一數(shù)據(jù)可以被用于基于典型的家庭使用設計未來的產(chǎn)品。此外，使用數(shù)據(jù)可以為獲得碳信用計劃的資格提供證明，因為太陽能能量設備代替了煤油設備。此外，償付數(shù)據(jù)可以被用于建立無銀行賬戶的消費者的信用歷史，以使其能為更大的太陽能產(chǎn)品或其它使用得到額外的融資。

在一些實施例中，即用即付裝置包括用于儲存電力的電池，以及被配置為接收太陽能面板生成的電力并且促進即用即付裝置與智能電話之間的雙向通信的插口。接收的電力被儲存在電池中。在一些實施例中，即用即付裝置包括：放大器，其通過下壓模擬信號的在第一電壓閾值以下的區(qū)域以及抬高模擬信號的在第二電壓閾值以上的區(qū)域，將從智能電話接收的模擬信號轉(zhuǎn)換成多個數(shù)字脈沖；微控制器，其通過測量每個數(shù)字脈沖的寬度以確定比特值(bit value)，解碼被編碼為多個數(shù)字脈沖的數(shù)據(jù)；以及開關，其由微控制器控制，使由智能電話傳輸?shù)男盘栐谥芷谛缘臅r間間隔期間衰減，其中智能電話通過麥克風通道檢測該衰減，其中該麥克風通道連接到線纜的揚聲器通道，該線纜連接到插口。

在一些實施例中，通過采用開關，在線纜的單個導體上傳輸雙向通信，以便當開關在第一定位時容許在第一方向上的傳輸，并且當開關在第二定位時容許在第二方向上的傳輸。第一方向與第二方向相反。在一些實施例中，頻移鍵控(FSK)調(diào)制被用于在第一方向上的傳輸，并且協(xié)同幅移鍵控(amplitude-shift keying，ASK)調(diào)制被用于在第二方向上的傳輸。

在一些實施例中，第一線纜被用于將即用即付裝置連接到太陽能面板，并且第二線纜被用于將即用即付裝置連接到智能電話。第一和第二線纜可以是不同的，或者是組合的。在一些實施例中，第二線纜包括第一端和第二端，其中第一端被配置為連接到即用即付裝置的插口并且僅包括兩個導體，而第二端被配置為連接到智能電話的音頻插口并且包括三個或更多個導體。在一些實施例中，第一端是具有彈簧接觸部的光伏插頭(photovoltaic plug)。在一些實施例中，第二端是尖端-環(huán)-環(huán)-套筒(tip-ring-ring-sleeve，TRRS)連接器。

在一些實施例中，尖端導體電氣連接到光伏插頭的中心導體，兩個環(huán)導體中的一個電氣連接到光伏插頭的外導體，并且套筒導體電氣連接到光伏插頭的中心導體。在一些實施例中，在套筒導體與中心導體之間插入電阻器。

在一些實施例中，即用即付裝置還包括微處理器和電力模塊，其中微處理器被配置為產(chǎn)生和解譯模擬AC信號，用于通過連接到智能電話的第二線纜與提供者系統(tǒng)通信，電力模塊被配置為向設備提供電力。設備包含照明單元或電氣插座。在一些實施例中，即用即付裝置還包括控制系統(tǒng)，其被配置為在利用使用信用被激活時，使能即用即付裝置以監(jiān)控即用即付裝置的使用，追蹤剩余的使用信用，以及在沒有剩余的使用信用時禁用即用即付裝置。在一些實施例中，即用即付裝置被配置為使用在智能電話上的應用與提供者系統(tǒng)通信。

在一些實施例中，用于在移動電話與即用即付太陽能電力設備之間傳送模擬AC信號的線纜包括第一連接端和第二連接端，其中第一連接端被配置為連接到即用即付太陽能電力設備的插口并且包括中心導體和外導體，而第二連接端被配置為連接到移動電話的音頻插口并且包括兩個或更多個導體。在一些實施例中，線纜的第二連接端是尖端-環(huán)-環(huán)-套筒連接器。在一些實施例中，線纜的第一連接端是具有彈簧接觸部的光伏插頭。

在一些實施例中，尖端導體電氣連接到光伏插頭的中心導體，兩個環(huán)導體中的一個電氣連接到光伏插頭的外導體，并且套筒導體電氣連接到光伏插頭的中心導體。在一些實施例中，在套筒導體與中心導體之間插入電阻器。在一些實施例中，電阻器等于或大于3k歐姆。

在一些實施例中，使用混合線纜將即用即付裝置連接到智能電話。在一些實施例中，混合線纜包括輸入連接器，輸入連接器包括用于傳輸?shù)谝恍盘柕牡谝粚щ姴考?、用于傳輸?shù)诙盘柣虻匦盘柕牡诙щ姴考约坝糜趥鬏數(shù)诙盘柣虻匦盘柕牡谌龑щ姴考?。在一些實施例中，混合線纜包括輸出連接器，輸出連接器包括用于傳輸?shù)谝恍盘柕牡谒膶щ姴考陀糜趥鬏數(shù)匦盘柕牡谖鍖щ姴考?。在一些實施例中，混合線纜包括將第一導電部件電氣連接到第四導電部件、將第一和第二導電部件電氣連接到第五導電部件并且被配置為將地信號從第二或第三導電部件傳輸?shù)降谖鍖щ姴考碾娐贰?/p>

在一些實施例中，混合線纜的第二信號是麥克風信號。在一些實施例中，混合線纜的電路被配置為將第二信號作為第一信號的一部分傳輸。在混合線纜的一些實施例中，輸入連接器還包括用于與第一導電部件一起傳輸差分信號的第六導電部件。

在混合線纜的一些實施例中，輸入連接器包括尖端-環(huán)-環(huán)-套筒連接器。在一些實施例中，輸出連接器是具有彈簧接觸部的光伏插頭。

在混合線纜的一些實施例中，第一導電部件和第三導電部件電氣連接到第四導電部件，并且第二導電部件直接電氣連接到第五導電部件。在一些實施例中，第一電容器橋接第二與第三導電部件。在一些實施例中，在第一導電部件與第四導電部件之間插入第一電阻器，在第三導電部件與第四導電部件之間插入第二電容器，并且第二電阻器橋接第二與第三導電部件。在一些實施例中，第二電阻器等于或大于3k歐姆并且小于或等于10k歐姆；第一電容器等于或大于10微法(microFarad)并且小于或等于100微法；并且第二電容器等于或大于1納法(nanoFarad)并且小于或等于10000納法。

在一些實施例中，管理多個即用即付照明裝置的方法包括在服務器處接收支付消息。支付消息從由代理操作的移動設備發(fā)送，其中代理從多個消費者收集多個支付。該方法包括將編碼的數(shù)據(jù)消息從服務器傳輸?shù)揭苿釉O備。編碼的數(shù)據(jù)消息用于與多個消費者中的一個相關聯(lián)的即用即付照明裝置。該方法包括從移動設備接收數(shù)據(jù)消息。在一些實施例中，接收的數(shù)據(jù)消息包括通過使用線纜從照明裝置中提取的數(shù)據(jù)，其中該線纜將移動設備的音頻插口連接到照明裝置的光伏插口。

在一些實施例中，該方法還包括將信息從移動設備傳輸?shù)诫娮迂泿畔到y(tǒng)。該信息包括服務提供者標識信息、消費者賬戶和支付金額。該方法還包括授權從與代理或消費者相關聯(lián)的賬戶扣除支付金額。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的太陽能能量系統(tǒng)的組件的示意圖。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的預銷售注冊過程的流程圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的交付日注冊過程的流程圖。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的通過移動貨幣基礎設施購買能量信用的過程的流程圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的通過線纜鏈接的照明單元與智能電話的圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的線纜的尺寸的圖。

圖7包括根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的具有不同的電氣連接配置的線纜的圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的由太陽能能量設備處理模擬AC信號的圖。

圖9A是示出根據(jù)CTIA和OMTP標準配置的標準TRRS音頻連接器的圖。

圖9B是混合線纜實現(xiàn)的圖。

圖10是示出用于差分信號傳輸?shù)幕旌暇€纜實現(xiàn)的圖。

具體實施方式

本文描述了通過使用即用即付(PAYG)技術為家庭提供太陽能照明和電力的系統(tǒng)、設備和方法。雖然太陽能系統(tǒng)的總購買價格對于發(fā)展中國家的多數(shù)家庭是負擔不起的，但是他們可以負擔得起隨著時間進行小的支付。PAYG技術允許家庭在其使用其PAYG產(chǎn)品時遞增地為照明和電力付款。

典型地，PAYG產(chǎn)品的各個消費者擁有蜂窩電話，該蜂窩電話不能與服務提供者(例如，“ANGAZA”)連接以激活并且進行定期支付。本文還公開了消費者使用移動電話促進消費者與服務提供者之間的交易的方法。在一些實施例中，在PAYG系統(tǒng)中使用的移動電話是可以運行第三方客戶側(cè)應用以便與服務提供者通信的智能電話。在一些實施例中，代理可以位于完全不同處，以便于數(shù)百消費者家庭與服務提供者之間的交易。代理可以使用在智能電話上的客戶側(cè)應用將不同的太陽能能量設備鏈接到服務提供者。作為中介，代理可以從太陽能能量設備收集聚合數(shù)據(jù)以及提供維護和修復設備的服務。

在智能電話與太陽能能量設備之間建立安全并且可靠的通信確保了有效的交易以激活設備。本文不是使用蜂窩電話和太陽能能量設備中的揚聲器和麥克風來傳送可聽音，而是描述了具有第一端和第二端的線纜，其中第一端插入到在太陽能能量設備上的光伏(PV)插口中，而第二端插入到在智能電話上的音頻插口中?；诰€纜的PAYG利用智能電話的數(shù)據(jù)連接以用于到服務提供者的后端系統(tǒng)的雙向通信，而其它PAYG設備需要向消費者的電話進行語音呼叫來播放可聽音。這一配置在這些設備之間提供安全并且可靠的通信，因為被傳輸?shù)男盘栞^少地被周圍的噪聲或其它干擾影響。太陽能能量設備通過線纜從智能電話安全地接收能量信用。本文描述的系統(tǒng)、設備和方法允許消費者通過連接到智能電話的、安全并且可靠的線纜為太陽能能量設備進行遞增的支付。

太陽能能量系統(tǒng)

圖1示出太陽能能量系統(tǒng)100的組件，太陽能能量系統(tǒng)100包括照明單元102、太陽能充電單元104和架子106?？梢酝ㄟ^將架子106的兩端插入到照明單元102的相對側(cè)中，由架子106懸掛照明單元102。這容許照明單元102在房間中旋轉(zhuǎn)以及面向不同的角度。

照明單元102可以包括可以被用于為如移動電話、顯示屏、揚聲器和麥克風等外部設備充電的USB插口、雙通道光伏(PV)插口、LED燈、可再充電電池。LED燈是優(yōu)選的，因為其消耗極小的電力來照亮房間。在一些實施例中，使用熒光燈和白熾燈。照明單元102可以包括系統(tǒng)控制板，如在美國申請No.13/722197中詳細描述的。系統(tǒng)控制板可以包括微控制器、充電電路系統(tǒng)、LED驅(qū)動設備和控制電路系統(tǒng)、移動電話充電電路系統(tǒng)、數(shù)據(jù)控制電路系統(tǒng)等。系統(tǒng)控制板實現(xiàn)本文描述的PAYG特征。

照明單元102可以包括可再充電電池，來為LED提供電力以產(chǎn)生光。在一些實施例中，從服務提供者購買的能量信用可以調(diào)整電池被充電的時間，或者調(diào)整來自連續(xù)充電的電池的輸出。微控制器或微處理器可以控制包括管理組件的電池充電電路，其中管理組件指定電池何時被容許充電。例如，可以通過度過的日歷時間調(diào)整使用，以使得消費者可以在給定的時間范圍(例如，一周)內(nèi)盡可能多地或盡可能少地使用照明單元，而在這一時間范圍之后禁用照明單元。

照明單元102可以包括LED驅(qū)動模塊，以控制由LED燈輸出的光。例如，可選擇的光輸出設置控制施加到LED的電壓的大小。完全充電的照明單元102可以在其最亮的設置上輸出幾小時的光，并且可以在其最低的設置上輸出兩倍的小時數(shù)的光。照明單元102可以被擴充為包括標準電力插座、USB端口、適配器或其組合，以容許用戶將其它電氣設備連接到照明單元102。在一些實施例中，LED燈由電力插座整體代替。

照明單元102可以提供不同的電池模式以優(yōu)化效率和電力消耗。在一些實施例中，通過將電力限制在照明單元102的部分和/或?qū)㈦娏ο拗圃跁r間段內(nèi)來管理電池壽命。照明單元102可以使用LED、顯示屏或揚聲器來傳送可用的能量信用和/或電池的當前充電水平。當這些特征的預定的閾值被超過時，照明單元102可以向消費者報警。警報可以以光的顏色和/或音頻音被傳送。顯示屏可以提供診斷信息，用于由消費者或代理使用以服務照明單元102。

太陽能充電單元104包括具有太陽能電池的太陽能面板，其中太陽能電池從太陽捕捉能量，并且將其轉(zhuǎn)換成電，該電用于為照明單元102的電池充電。線纜的一端連接到在太陽能充電單元104上的正端子和負端子，并且另一端連接到照明單元102的PV插口。在一些實施例中，線纜可以是具有相似的或不同的連接端的同軸電力連接器。在一些實施例中，太陽能面板可以被菊花鏈連在一起用于多個照明單元102，該多個照明單元102用于相同的家庭或較大的社區(qū)中心、學校以及商業(yè)。

A.能量信用

服務提供者可以操作基于云的后端系統(tǒng)，后端系統(tǒng)從消費者接收支付，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到設備以及從設備轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)，編碼以及解碼來自AC信號的數(shù)據(jù)，建立包括能量信用和支付簡檔的消費者數(shù)據(jù)庫，以及管理消費者信息。可以從不同的照明單元聚集數(shù)據(jù)，并且將其儲存在后端系統(tǒng)。聚集的數(shù)據(jù)可以被用于分析，諸如計算關于照明單元的統(tǒng)計。后端系統(tǒng)還可以向代理發(fā)出退款以及提供通知。

后端軟件可以將數(shù)據(jù)消息發(fā)送到照明單元102以及從照明單元102接收數(shù)據(jù)消息。消息可以被解碼，并且可以使用與在照明單元102處使用的調(diào)制方案相同或不同的調(diào)制方案對其作用。從照明單元102接收的信息可以包括使用數(shù)據(jù)、維護和診斷數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)、消費者信息等。連接到后端系統(tǒng)的管理門戶可以提供用戶接口，以訪問關于照明單元和支付的數(shù)據(jù)。門戶還可以被用于管理照明單元庫存、消費者信息以及允許基于照明單元序列號碼的可定制的定價結(jié)構。

服務提供者可以向消費者發(fā)出用于照明單元102的購買的能量信用。能量信用被用于激活照明單元102，并且能量信用的用盡可以禁用照明單元102。消費者可以在照明單元102的整個壽命過程中周期性地購買能量信用，以維持系統(tǒng)激活。在一些實施例中，購買足夠的能量信用可以維持照明單元102無限期地激活。在一些實施例中，基于向注冊的代理或經(jīng)銷商的現(xiàn)金支付，或?qū)ξ锢淼墓喂慰?scratch card)的購買，能量支付可以被登記在后端中。

通過智能電話或其它設備(諸如功能電話、膝上型計算機或平板計算機)與服務提供者的服務器在網(wǎng)絡上通信，照明單元102的系統(tǒng)控制板可以實現(xiàn)PAYG技術。微控制器可以使用任何音頻帶或非音頻帶編碼方案來實現(xiàn)PAYG，諸如文本消息發(fā)送。智能電話或其它設備與服務提供者服務器之間的通信可以在包括蜂窩、POTS、因特網(wǎng)、VoIP等網(wǎng)絡的組合上實行。

系統(tǒng)控制板可以包括存儲器(諸如EEPROM)以收集、登記和儲存關于照明單元102的信息，包括能量信用和消費信息。數(shù)據(jù)可以在線纜上通過雙向通信被轉(zhuǎn)移到智能電話，并且隨后被從照明單元102擦除或修改，從而為附加的數(shù)據(jù)儲存提供空間。數(shù)據(jù)可以被自動地從智能電話轉(zhuǎn)移到服務提供者，并且數(shù)據(jù)對代理可以是透明的。收集的數(shù)據(jù)還可以包括溫度、效率、電池狀態(tài)、時鐘數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)和使用的亮度設置。

太陽能系統(tǒng)100可以計量消費的能量，諸如用于照明消費的能量或作為電力插座消費的能量，以及在使用時間段內(nèi)消費的能量。不同類型的計量提供不同的方式來基于不同的定價方案銷售照明系統(tǒng)。

B.注冊過程

圖2是示出注冊過程的預銷售200的流程圖。在一些實施例中，服務提供者的代理為多個消費者完成步驟202和204。代理可以使用智能電話來與服務提供者通信，建立消費者賬戶，以及為消費者維護賬戶。

在步驟202中，賬戶可以被分配給消費者。代理可以記錄消費者信息，包括姓名和聯(lián)系信息。電話號碼可以與消費者賬戶相關聯(lián)。電話號碼可以屬于消費者或代理。多個消費者賬戶可以與一個代理相關聯(lián)。

在步驟204中，消費者通過移動貨幣基礎設施向服務提供者(例如，“ANGAZA”)服務器支付定金(“down payment”)。代理可以使用在智能電話上的客戶側(cè)應用，或者被使能進行SMS文本消息傳送的常規(guī)蜂窩電話。在一些實施例中，使用GSM使能服務終端(kiosk)或GSM使能設備代替智能電話來管理多個消費者。在使用現(xiàn)有的移動貨幣基礎設施發(fā)送移動貨幣支付時，代理可以輸入支付賬單(PayBill)號碼(即，服務提供者的商業(yè)參考號碼)和貨幣的金額。這一信息通過蜂窩網(wǎng)絡或其它無線網(wǎng)絡被發(fā)送到服務提供者。在一些實施例中，從代理的支付賬單(PayBill)賬戶代表消費者進行定金支付或后續(xù)的能量支付。意圖將能量支付應用到的特定設備可以由在銷售點處被分配給消費者的唯一的消費者賬戶號碼標示。這一賬戶號碼可以是在移動貨幣交易過程期間的輸入。在一些實施例中，服務提供者向代理支付實行這些交易的費用，或者代理可以直接從消費者獲得補償。

圖3是示出注冊過程的交付日步驟300的流程圖。在步驟302中，消費者或代理可以在照明單元102的背部的標簽上指定的字段中寫入賬戶信息(包括賬戶號碼)。在步驟304中，代理幫助消費者完成PAYG消費者卡，該卡由代理保留，從而促進用于消費者的未來的支付交易。在一些實施例中，服務提供者可以包括與每個單元一起的“潛在的(latent)”賬戶號碼，其中該賬戶號碼在產(chǎn)品工廠處被預分配，以使得消費者在銷售點處使用這一賬戶號碼。在一些實施例中，服務提供者可以在銷售點處動態(tài)地分配賬戶號碼。在步驟306中，使用線纜將代理的智能電話連接到消費者的照明單元102。線纜的一端連接到在電話上的音頻插口，并且另一端連接到在照明單元102上的PV插口。

在一些實施例中，支付被存入服務提供者的移動貨幣賬戶中，并且支付收據(jù)和/或確認消息被傳輸?shù)酱淼暮?或消費者的移動電話。確認消息可以在智能電話應用上被呈現(xiàn)和/或作為SMS文本被接收，并且可以指示對消費者的賬戶進行了成功的能量支付。

服務提供者的服務器可以包括后端軟件，后端軟件確認移動貨幣支付的收集并且啟動用于消費者擁有的太陽能能量系統(tǒng)100的能量信用的轉(zhuǎn)移。在一些實施例中，服務提供者通過智能電話上的音頻插口將這一數(shù)據(jù)作為模擬AC信號發(fā)送。消費者在智能電話與照明單元102之間連接線纜以傳輸能量信用。來自服務提供者的第一消息可以激活照明單元102持續(xù)與購買的能量信用對應的一段時間。在相同的連接期間，智能電話可以從照明單元102接收回使用和診斷信息，并且隨后將這一信息發(fā)送到服務提供者的服務器。

注冊過程可以在服務提供者處的數(shù)據(jù)庫中登記電話號碼、移動貨幣賬戶與照明系統(tǒng)之間的離散的配對。在一些實施例中，代理的智能電話與照明單元序列號碼之間的配對由服務提供者儲存為一對一匹配。在一些實施例中，電話號碼不與照明單元配對。這允許消費者使用多個代理來實行與服務提供者的交易。代理可以鍵入照明單元賬戶號碼來經(jīng)由移動貨幣賬戶為消費者進行支付。在一些實施例中，作為雙向通信的部分，通過智能電話，將標識信息從照明單元102傳輸?shù)椒仗峁┱摺?/p>

在一些實施例中，“充值”過程是兩步過程。消費者可以在任何時間通過使用現(xiàn)有的由當?shù)仉娦挪僮鞯囊苿迂泿牌脚_發(fā)送移動貨幣支付。在已經(jīng)執(zhí)行了“同步”過程之后，消費者的太陽能能量設備可以確定已經(jīng)進行了支付。同步過程包括使用線纜將照明單元102連接到運行客戶側(cè)應用的智能電話。同步過程可以創(chuàng)建物理的通道，通過該通道，支付信息被傳送到照明單元102，從照明單元102上的內(nèi)部儲存裝置收集使用/診斷數(shù)據(jù)，并且使用蜂窩網(wǎng)絡或在智能電話上的數(shù)據(jù)連接將全部數(shù)據(jù)與服務提供者的后端系統(tǒng)通信?？梢允褂弥悄茈娫挼倪B接通過國家的蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡或無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡轉(zhuǎn)移信息。隨后，在智能電話上運行的客戶側(cè)應用將從服務提供者的服務器接收的、通過網(wǎng)絡發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼成模擬AC信號，該模擬AC信號通過線纜被傳輸?shù)秸彰鲉卧?02。

通過智能電話，消費者或代理可以使用在智能電話上運行的客戶側(cè)應用來促進照明單元102與服務提供者的服務器之間的通信。電話可以提示消費者關于完成過程所需要的步驟，或者在線纜被插入之后該過程可以被自動地完成。例如，在步驟308中，代理將消費者的賬戶號碼、姓名和相關聯(lián)的電話號碼鍵入到應用中。通過電話從服務提供者接收消息，以確認收到電子支付。于是，例如，消費者會以130KSH的保證金接收一周的照明。在步驟310中，代理可以教導消費者如何操作照明系統(tǒng)100。這可以包括如何每天用太陽能充電單元104為照明單元102充電，如何按壓按鈕以使照明單元102輸出光，以及如何通過訪問代理來發(fā)送預先安排的支付。

可以使用包括賬戶、賬戶號碼、硬件ID等的組合的銷售點的各種實施例實現(xiàn)PAYG系統(tǒng)。賬戶是一組概述特定的照明單元的財務情況的細節(jié)，包括償付的狀態(tài)和定價信息。例如，可以以不同的方式將賬戶分組，以反映特定的銷售通道。例如，在發(fā)生代替的情況下，賬戶可以不被永久地綁定到照明單元，并且可以從一個照明單元分離并且與另一個照明單元相關聯(lián)。如果賬戶被轉(zhuǎn)移到不同的照明單元，全部的償付信息被保存并且被應用到其它照明單元。賬戶號碼是唯一地識別賬戶的號碼或字母序列。賬戶號碼可以與在服務提供者的后端系統(tǒng)上的賬戶配對。賬戶號碼可以被用在面向消費者的材料中，以使得消費者可以識別其自身并且將支付發(fā)送到正確的賬戶。硬件ID是在生產(chǎn)點處被分配到照明單元的唯一的識別碼，并且可以被永久地僅與那一特定的照明單元配對。

在一些實施例中，在照明單元離開生產(chǎn)工廠之前，賬戶號碼可以與在服務提供者的后端系統(tǒng)上的特定硬件ID相關聯(lián)(即，潛在的賬戶號碼)。在生產(chǎn)工廠處，可以將標簽放置在照明單元外殼與包裝上，以標識這一賬戶號碼配對。

在一些實施例中，在智能電話上運行的客戶側(cè)應用可以含有登錄提示，以使消費者或代理能運行客戶側(cè)應用。登錄信息與在服務提供者的后端系統(tǒng)上的特定賬戶相關聯(lián)。例如，代理的登錄信息可以與由分銷商在服務提供者的后端系統(tǒng)上創(chuàng)建的特定賬戶綁定。這一賬戶可以與特定的能量定價信息相關聯(lián)。任何通過使用該代理的登入信息的客戶側(cè)應用連接到后端系統(tǒng)的照明單元可以使用這一定價信息。

在一些實施例中，在銷售點處，可以用線纜將照明單元102連接到智能電話。在連接時，基于登入到客戶側(cè)應用的用戶，該照明單元的潛在的賬戶號碼可以被配對到在服務提供者的后端系統(tǒng)中的賬戶。

在一些實施例中，照明單元可以離開生產(chǎn)工廠而沒有潛在的賬戶號碼。賬戶號碼可以由代理在向終端消費者的銷售過程期間生成。代理可以通過向服務提供者的后端系統(tǒng)發(fā)送含有特定于代理的代碼的SMS消息來生成賬戶號碼，或者通過經(jīng)由在智能電話上運行的客戶側(cè)應用生成賬戶號碼。在前一情況中，后端系統(tǒng)基于哪一賬戶與特定于代理的代碼相關聯(lián)，以適當?shù)馁~戶號碼回復SMS消息。隨后，代理可以通過將賬戶號碼打字到在應用中的鍵入字段中，將這一賬戶號碼鍵入到客戶側(cè)應用中，并且一旦線纜將智能電話同步到照明單元102，該賬戶號碼就被綁定到照明單元ID。在后一情況中，一旦線纜在智能電話與照明單元102之間連接，服務提供者的后端系統(tǒng)就可以自動地檢測賬戶號碼是否與特定的照明單元配對。如果不存在配對，客戶側(cè)應用可以自動地提示服務提供者的后端系統(tǒng)經(jīng)由線纜將新的賬戶號碼綁定到這一照明單元?？梢曰谂c應用登入信息配對的賬戶自動地生成這一賬戶號碼。

在一些實施例中，照明單元可以離開生產(chǎn)工廠而沒有潛在的賬戶號碼。在銷售之前，后端系統(tǒng)可以為特定的代理生成特定的賬戶號碼的集合，并且可以將這些賬戶號碼作為打印的列表提供給代理。當代理進行銷售和/或接受對于產(chǎn)品的預定時，代理可以通過鍵入在打印的列表上的信息將特定的賬戶號碼分配給消費者。隨后，銷售代理可以通過將賬戶號碼鍵入到客戶側(cè)應用中并且經(jīng)由線纜將照明單元102連接到智能電話，將賬戶號碼配對到被提供給正確的消費者的照明單元的硬件ID。

在一些實施例中，銷售代理可以主要位于中心點(例如，學校)處，并且在消費者將他們的照明單元帶到中心位置時，使用智能電話來經(jīng)由客戶側(cè)應用向消費者的照明單元添加錢。

在一些實施例中，銷售代理可以以一定的計劃在地理區(qū)域之間行進，或者對消費者執(zhí)行門到門訪問，從而使用在智能電話上的客戶側(cè)應用將錢添加到消費者的照明單元。

在一些實施例中，可以將具有客戶側(cè)應用的智能電話和線纜與太陽能能量系統(tǒng)捆綁在一起，以使得消費者可以經(jīng)由在他們自己的智能電話上的客戶側(cè)應用將錢添加到他們自己的照明單元。

在一些實施例中，可以使客戶側(cè)應用經(jīng)由公開的常規(guī)的應用商店廣泛地可用，以使得在社區(qū)中擁有智能電話的任何人均可以將錢添加到照明單元。

在一些實施例中，消費者可以通過移動貨幣平臺為來自他們的照明單元的能量付款?？梢栽诳吹酱碇斑M行這些支付。錢可以被記入在后端系統(tǒng)中，并且不論代理何時經(jīng)由客戶側(cè)應用和線纜轉(zhuǎn)移支付數(shù)據(jù)，錢均可以被施加到照明單元。

在一些實施例中，消費者可以通過使用現(xiàn)金為來自他們的照明單元的能量付款。消費者可以把現(xiàn)金交給代理，代理然后通過專用的現(xiàn)金鍵入系統(tǒng)將現(xiàn)金金額鍵入到客戶側(cè)應用中。現(xiàn)金金額可以在后端系統(tǒng)中被記入到消費者的賬戶號碼，并且支付數(shù)據(jù)經(jīng)由客戶側(cè)應用和線纜被傳輸?shù)秸彰鲉卧?/p>

在一些實施例中，消費者可以具有為定金支付任何的金額，或者僅支付固定的預定的金額的靈活性。在服務提供者的后端系統(tǒng)上的賬戶可以具有與其相關聯(lián)的特定的定金金額。還沒有被注冊的任何照明，并且該照明被連接到運行客戶側(cè)應用的智能電話，在其第一次連接到這一智能電話時，可以自動地將該定金應用到照明單元，其中該客戶側(cè)應用具有與有固定的定金的賬戶相關聯(lián)的登入信息。在同一時間從許多消費者收集現(xiàn)金定金的批量預銷售期間，這一方法可以使現(xiàn)金收集和單元注冊過程精簡化。

圖4是示出通過移動貨幣基礎設施(諸如肯尼亞的MPESA)購買能量信用的具體過程400的流程圖。在一些實施例中，通過通信或消息傳送協(xié)議(諸如USSD、SMS文本消息傳送、SIM應用工具箱(STK)等)進行支付。如以上詳述的，消費者通過將資金從他們自己的或代理的移動貨幣賬戶轉(zhuǎn)移，將用于能量信用的移動貨幣支付發(fā)送到服務提供者。用于能量的現(xiàn)金支付還可以經(jīng)由SMS或者通過在智能電話上的應用上的輸入字段被登記，以便被儲存在服務提供者的后端系統(tǒng)上。這些現(xiàn)金支付可以以如先前描述的相同的方式被應用到照明單元102。

在步驟402中，代理可以通過打開在智能電話上運行的客戶側(cè)應用，通過智能電話啟動電子支付。在步驟404中，代理可以鍵入對應于服務提供者的商業(yè)號碼。在步驟406中，代理可以鍵入他或她的照明單元102賬戶號碼。在步驟408中，可以鍵入支付金額。在步驟410中，發(fā)送者可以鍵入授權交易的pin。于是，支付金額可以被存入服務提供者的移動貨幣賬戶中。在步驟412中，可以由智能電話接收交易確認收據(jù)。在一些實施例中，代理接收作為SMS文本的收據(jù)。在一些實施例中，只要在交易過程期間鍵入了照明單元102的唯一賬戶號碼以識別應該應用支付的地方，就可以從任何電話或從任何移動貨幣賬戶發(fā)送移動貨幣支付。

服務提供者的后端軟件系統(tǒng)可以確認電子支付的收集，并且可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到與消費者相關聯(lián)的電話號碼。在一些實施例中，數(shù)據(jù)被編碼為模擬AC信號。線纜被用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸彰鲉卧?02。在一些實施例中，數(shù)據(jù)包括激活信息和/或能量信用。服務提供者在一段時間內(nèi)激活照明系統(tǒng)100并且從其收集使用和診斷數(shù)據(jù)。照明單元102可以追蹤能量信用使用并且在能量信用被用盡時自動地禁用，除非購買了額外的能量信用。

C.線纜

圖5是示出由線纜504鏈接的照明單元102和智能電話502的圖500。數(shù)據(jù)線纜504將音頻端506連接到智能電話502的插口508，并且將光伏(PV)端510連接到照明單元102的太陽能插口512。由此，太陽能插口512僅使用兩個通道(導體)來服務至少兩個目標。第一個目標是連接照明單元102與太陽能充電單元104，從而為照明單元102的電池充電。第二個目標是連接照明單元102與智能電話502，從而通過操作智能電話502在照明單元102與服務提供者之間傳送數(shù)據(jù)。在一些實施例中，相同的線纜504可以被用于這兩個目標，或不同的線纜可以被使用。

圖6是示出根據(jù)一些實施例的線纜504的尺寸的圖。圖6中示出的實施例包括音頻端506和PV端510。音頻端506連接到智能電話502的插口508，并且PV端510連接到照明單元102的太陽能插口512。線纜504的尺寸不限定于在圖6中示出的尺寸。線纜504可以在照明單元102與智能電話502之間提供接口，從而傳送由任一設備處理的模擬AC信號，以管理和控制照明單元102操作的方式。

圖7是示出線纜504的各種示例的電氣連接的配置的圖。線纜504的PV端506可以包括被配置為插入到照明單元102的太陽能插口512中的連接器。在一些實施例中，PV端506包括兩個通道，諸如中心導體和外導體。導體經(jīng)由非導電材料隔離。在一些實施例中，中心導體形成正連接，并且外導體形成負連接或地。在一些實施例中，線纜504的PV端506是具有彈簧接觸部的DC插頭，其具有3.5mm的外直徑和1.35mm的中心銷(center pin)。

在一些實施例中，智能電話502被布線為左通道-右通道-地-麥克風(Left Channel-Right Channel-Ground-Mic)。這一配置對于許多智能電話是普遍的。以替代的配置(左通道-右通道-麥克風-地，Left Channel-Right Channel-Mic-Ground)布線的智能電話是Tecno P3S。一些智能電話可能需要“換向器”適配器，“換向器”適配器會將這最后兩個管腳(pin)換向，以使得它們與相同的線纜504配置可兼容。

線纜504的音頻端506包括被配置為插入到智能電話502的插口508中的連接器。例如，音頻端506是4導體音頻插頭，其包括圍繞連接器的中心軸延伸并且在套筒部件與尖端部件之間橫向分開的導體。在圖7中，導體被標示為A、B、C和D。在一些實施例中，音頻端506具有3.5mm的最外直徑和26.6mm的長度。

在圖7中示出線纜504的布線配置1、2和3的實施例。根據(jù)選擇1，音頻端506的導體A可以被連接到PV端506的中心正導體。音頻端506的導體B可以不被連接到PV端506的中心導體或外導體。音頻端506的導體C可以被連接到PV端506的外導體。最后，音頻端506的導體D可以被連接到PV端506的中心導體。在一些實施例中，在音頻端506的導體A與D之間插入電阻器，與線纜504的PV端506盡可能地接近。在一些實施例中，可以使用4.7k歐姆電阻器。在一些實施例中，可以使用任何具有高電阻的電阻器，該電阻通常大于3k歐姆。在一些實施例中，可以使用在100pF到5nF的范圍中的電容器代替電阻器。使用電阻器或電容器可以避免干擾一般的耳機信號傳送機構和/或可以為麥克風信號水平提供一些衰減和/或補償在音頻硬件輸出阻抗中的差異和/或補償在電阻上的TX FET中的差異。在第二個實施例(選擇2)中，電阻器在連接到D之前與A串聯(lián)。這一替代的設計可以最小化在不同的智能電話之間的輸出阻抗中的差異。根據(jù)第三個實施例(選擇3)，作為選擇2的修改版本，有與麥克風導體在一條線路中的電容器。這消除了當耳機按鈕被按壓時麥克風線路錯誤地解釋通過線纜進行的模擬AC信號通信的可能性。

系統(tǒng)500可以提供通過照明單元102與智能電話502之間的線纜504的雙向通信，從而傳輸由照明單元102收集的數(shù)據(jù)并且從服務提供者接收數(shù)據(jù)以管理照明單元102。照明單元102可以與服務提供者通過鏈接到智能電話502的網(wǎng)絡通信。照明單元102的控制者可以包括用于管理被編碼為AC信號的數(shù)據(jù)的收發(fā)器。使用線纜504消除了對呈現(xiàn)在照明單元102與智能電話502之間傳輸?shù)男盘柕膿P聲器和麥克風的需求。此外，使用線纜504減小了或可以消除對區(qū)別音頻背景噪聲和數(shù)據(jù)信號的噪聲降低電路系統(tǒng)的需求。

圖8是示出由照明單元102處理的、來自智能電話502的模擬AC信號的圖。電氣圖800示出線纜504的音頻端506為尖端-環(huán)-環(huán)-套筒(TRRS)音頻線纜。尖端可以是在第一通道上的揚聲器信號導體，并且對應于圖7的導體A。第一環(huán)可以與尖端導體相鄰，并且對應于圖7的導體B。第一環(huán)可以是保持未連接的揚聲器信號導體。第二環(huán)可以與第一環(huán)相鄰，并且對應于圖7的導體C。第二環(huán)可以是地信號導體。套筒可以與第二環(huán)相鄰，并且對應于圖7的導體D。套筒可以是麥克風信號導體。

可以通過在揚聲器通道上的尖端導體將模擬AC信號802傳輸?shù)秸彰鲉卧?02。耦合電容器可以作用于將來自太陽能充電單元104的直流(DC)PV輸入與來自智能電話502的模擬AC信號分開。這允許用插入到太陽能插口512中的太陽能充電單元104為照明單元102的電池充電?？梢允褂孟嗤奶柲懿蹇?12接收傳輸?shù)哪MAC信號，因為照明單元102內(nèi)的耦合電容器可以僅容許模擬AC信號傳到微控制器單元(MCU)808。

照明單元102中的低功率放大器/比較器804可以將接收的模擬AC信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號806。在一些實施例中，放大器/比較器804通過將模擬AC信號的在一個電壓以下的區(qū)域下壓到地(即，零伏)以及將在一個電壓以上的區(qū)域抬高到系統(tǒng)電壓(例如，3V)，將模擬AC信號(例如，正弦波)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(例如，方脈沖波)。

通過在頻域中的分析或者通過一些其它分析方法，MCU 808通過測量在包括多個脈沖的消息中的每個數(shù)字脈沖的寬度來解碼接收的消息。每個脈沖可以對應于一個比特，并且每個脈沖寬度(與頻率相關)可以確定比特值，諸如0或1。相應地，MCU 808或其它硬件可以解調(diào)、驗證并且作用于由服務提供者的后端軟件或智能電話的軟件發(fā)送的消息。消息可以被編碼為模擬AC信號，如由在智能電話502上的客戶側(cè)應用確定的。相似地，MCU 808可以編碼消息，用于傳輸?shù)街悄茈娫?02和/或服務提供者的后端軟件。

在一些實施例中，通信方案使通過兩個導體能同時雙向通信。第一路徑可以采用在第一方向上的頻移鍵控(FSK)調(diào)制，并且第二路徑可以采用在第二方向上的協(xié)同幅移鍵控(ASK)調(diào)制。在一些實施例中，第二方向與第一方向相反。相應地，兩個方案可以被同時采用，也就是，從側(cè)(slave side)會調(diào)制消息信號本身，而不是專用于回復的載體信號。

在一些實施例中，線纜504具有單個導體，可用于照明單元102與智能電話502之間的雙向通信，因為第二導體綁定到電氣地。在智能電話502上的客戶側(cè)應用可能無法關閉揚聲器通道，使得照明單元102可以將揚聲器通道用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茈娫?02。這一缺點通過使用MCU 808的固件來控制用于切換(toggle)開關810的特定時間間隔而被克服。在開關810被切換為閉合的間隔期間，通過將由智能電話502生成的模擬AC信號重導向到地，可以將能量從模擬AC信號中移除。這一低能量間隔模式可以由智能電話502通過音頻插口506的麥克風通道檢測，其中麥克風通道連接到線纜504內(nèi)的揚聲器通道，以聽到揚聲器通道。

在一些實施例中，從MCU 808傳輸?shù)臄?shù)字信號控制連接在模擬AC信號與地之間的數(shù)字開關810(例如，F(xiàn)ET)，數(shù)字開關810可以被建立在音頻端506的第二個環(huán)與MCU 808之間。當數(shù)字開關810閉合時，其使由智能電話502生成的載體信號衰減。電話檢測這些衰減的區(qū)域，其以有計劃的模式發(fā)生，從而將信息傳遞回智能電話502。

在一些實施例中，MCU 808包括安全機構以鎖住存儲器防止讀和寫。特別地，MCU 808的固件邏輯器控制在MCU 808上的允許MCU 808的再編程的特定比特。有意地控制這一比特，防止了MCU 808的再編程，從而阻止有人侵入照明單元102以接收免費的能量信用。

照明單元102可以在不同的模式下操作，該不同的模式包括非激活的關(OFF)模式和激活的通信模式(Communication Mode)。將線纜504連接到智能電話502可以自動地使能照明單元102中的通信模式以容許與其它設備的通信。相應地，這一模式節(jié)約處理電力和電池壽命。在一些實施例中，通過使用在照明單元102上的或者在智能電話502的應用上的開關，手動地使能通信模式。

數(shù)據(jù)信號可以對應于包括報頭、主體等的消息。用于將消息編碼成數(shù)據(jù)信號的調(diào)制方案可以包括FSK、ASK、PSK或其任何組合(例如，QAM)。在一些實施例中，消息可以包括其它信息，諸如授權代碼和其它防范欺詐特征，如在相關的美國申請No.13/722197中詳細描述的，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在一些實施例中，照明單元102的硬件或固件追蹤并且在存儲器中儲存使用和輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)回后端軟件并且隨后在照明單元102中被擦除，或者被無限期地儲存在此，用于在之后的日期訪問。

D.混合線纜

以上在圖7和8中說明的線纜的一些實施例被設計以利用在左揚聲器通道-右揚聲器通道-地-麥克風配置下的尖端-環(huán)-環(huán)-套筒(TRRS)音頻線纜連接器連接到客戶設備(例如消費者的智能電話)，其中該配置符合一般被稱為CTIA的標準。然而，不是所有客戶設備均符合這一標準。另一個被普遍地使用的音頻線纜連接標準，一般被稱為OMTP，其交換在TRRS連接器上的地與麥克風連接，用于左揚聲器通道-右揚聲器通道-麥克風-地配置。在一些實施例中，以上描述的線纜被設計為利用在OMTP配置下的TRRS音頻線纜連接器連接到客戶設備。在具有僅符合其中一個標準的線纜的情況下，具有符合另一個標準的客戶設備的用戶需要獲得并且使用單獨的轉(zhuǎn)換連接器，其中該轉(zhuǎn)換連接器交換麥克風與地連接以從CTIA轉(zhuǎn)換到OMTP，或反之。

可以使用混合線纜將符合CTIA和OMTP的客戶設備連接到雙線接口，諸如以上描述的PAYG使能產(chǎn)品的雙線接口。在一些實施例中，通過電氣耦合地與麥克風信號，混合線纜使能相同的雙線通信方案，使得不管地和麥克風導體的方位，來自客戶設備的揚聲器信號均參考于相同的地信號?？梢酝ㄟ^用電容器橋接地與麥克風導體來實現(xiàn)地與麥克風信號的電氣耦合。電容器的大小可以被調(diào)整以確保兩個通道在音頻頻率處電氣連接。以這一方式，從在參考于客戶設備地的揚聲器通道上的客戶設備接收的信號與跨雙線連接傳輸?shù)男盘柦葡嗤?/p>

在一定的實施例中，混合線纜使相同的麥克風信號能傳輸?shù)娇蛻粼O備，而不管地-麥克風配置。此外，因為客戶設備可以檢測在麥克風通道上的負荷以確定麥克風信號存在并且因而使能信號的記錄，可以在麥克風與地導體之間添加電阻器，客戶設備將其解譯為麥克風的存在。在一定的實施例中，混合線纜包括橋接地與麥克風導體的電容器以及在麥克風與地導體之間的電阻器。

圖9A是混合線纜實現(xiàn)的一個實施例的圖。使用混合線纜900將能夠使用集成或輔助TRRS音頻插口進行音頻重放和記錄的設備901連接到PAYG使能產(chǎn)品902(例如，圖1中示出的照明單元102)。蜂窩電話和智能電話是這樣的設備901的一般的、非限定的示例。

在圖9A中圖示的實施例中，在與設備901中的音頻TRRS插口的連接點處，混合線纜900的四個導體925、935、945和955端接在插入到設備901的音頻插口中的標準TRRS音頻連接器中。在圖9B中說明了根據(jù)CTIA和OMTP標準配置的標準TRRS音頻連接器。在線纜900中攜帶的信號被限定，由此實現(xiàn)了音頻插口標準設備901。在圖9B中說明的CTIA和OMTP標準概述如下：

-導體925攜帶左通道音頻輸出(CTIA和OMTP)

-導體935攜帶右通道音頻輸出(CTIA和OMTP)

-導體945攜帶地(CTIA)或麥克風輸入(OMTP)

-導體955攜帶麥克風輸入(CTIA)或地(OMTP)

參考圖9A，導體925被用于將攜帶數(shù)據(jù)的音頻信號從設備901傳輸?shù)絇AYG使能產(chǎn)品902。PAYG使能產(chǎn)品902具有在本說明書的其它地方描述的內(nèi)部信號處理電路系統(tǒng)，其不依賴于線纜900的實現(xiàn)。電阻器911將導體925與“基于線纜的PAYG信號母線”930分隔，母線930被用于雙向信號傳輸?shù)摹耙桓€(one wire)”通信方案。通過提供導體925與母線930之間的電氣分隔的水平，電阻器911允許在PAYG使能產(chǎn)品902中的電路系統(tǒng)將信號更有效地發(fā)送到母線930上。在某些實施例中，電阻器911小于或等于100歐姆。

在母線930上的信號被電氣參考于“PAYG產(chǎn)品地”931。物理地，從線纜900中的母線930和PAYG產(chǎn)品地931到PAYG使能產(chǎn)品902的連接可以使用雙導體終端制成，雙導體終端可以采取筒狀插口的形式，其中母線930連接到筒狀插口的尖端，并且PAYG產(chǎn)品地931連接到筒狀插口的套筒。

在線纜900中，電阻器910連接導體945與955。設備901將電阻器910解譯為記錄設備或麥克風存在的信號。這確保了設備901會合適地使能內(nèi)部記錄硬件，以使得在線纜900中的音頻信號被記錄用于分析。在一些實施例中，電阻器910的大小可以優(yōu)選為3.3k歐姆到9.1k歐姆，依賴于對麥克風存在檢測的需要。設備901將記錄在導體945或955上的來自麥克風輸入的音頻數(shù)據(jù)，依賴于設備901實現(xiàn)哪一音頻標準。

電容器920連接導體945與955。在一些實施例中，電容器920具有大的電容值，確保導體945和955在音頻頻率處電氣連接。在一些實施例中，電容器920的大小優(yōu)選為10微法與100微法之間。從設備901到PAYG使能產(chǎn)品902的信號通過導體925發(fā)送出，該信號在參考于設備901地的電壓處，其中設備901地在導體945或955上，依賴于設備901實現(xiàn)CTIA還是OMTP標準。電容器920確保不管使用CTIA還是OMTP，通過母線930到達PAYG使能產(chǎn)品902的、參考于PAYG產(chǎn)品地931的信號的電壓，與在導體925上發(fā)送出的、參考設備901地(依賴于標準，導體945或955)的電壓近似相同。在允許線纜與CTIA和OMTP設備兩者一起使用的方面，電容器920是重要的組件。

電容器921以相對于母線信號頻率的高阻抗將導體955連接到基于線纜的PAYG信號母線930。在一些實施例中，電容器921的大小在0.1與10000納法之間。在一些實施例中，電容器921的大小優(yōu)選為近似為1納法。電氣地，這允許存在于母線930上的信號的非常小的比例到達導體955并且隨后在導體945或955上被耦合到設備901的麥克風輸入中。由于電容器920的存在，導體945和955彼此電氣相等。

典型地，導體935攜帶立體聲音頻信號的右通道，并且不被用于圖9A中示出的“基于混合線纜的PAYG”通信線纜配置。然而，在一些實施例中，導體935可以被用作與導體925組合的差分信號傳送線路。差分信號傳送允許電氣地利用在兩個配對的線上發(fā)送的兩個互補的信號對信息的傳輸。在相應的信號之間的差中含有信息。因為外部的干擾(電磁噪聲)趨于一起影響兩個線，并且信息僅由線之間的差發(fā)送，與僅使用一個線和不配對的參考(地)相比，該技術提高對電磁噪聲的抗性。差分信號傳送允許較大的電壓被施加到PAYG使能產(chǎn)品902，或者用于向PAYG使能產(chǎn)品902提供足夠的電壓從而將小量的電荷插入到電池中的目標，或者用于使在需要噪音敏感性的場景中設備901與PAYG使能產(chǎn)品902之間能進行差分數(shù)據(jù)信號傳送的目標。在這些場景中，導體945和955可以連接或可以不被連接，但是從導體935到PAYG使能產(chǎn)品902進行了電氣連接。在一些實施例中，在音頻頻率處具有低阻抗的電容器(1微法到100微法)可以被與導體925和935放置在一條線路中，并且麥克風檢測電阻器可以連接導體945和955。在通過耦合電容器之后，來自925的信號會進入“PAYG信號母線”930，并且來自935的信號會連接到“PAYG產(chǎn)品地”931。此外，導體945和955可以分別連接到“PAYG信號母線”930和“PAYG產(chǎn)品地”931。這一配置允許具有OMTP或CTIA音頻插口引腳的客戶設備記錄來自“PAYG信號母線”930的信號。

圖10是被配置用于差分信號傳送的混合線纜實現(xiàn)的一個實施例的圖。在這一實施例中，可以在線纜1002的導體1025和1035中攜帶差分信號。在一些實施例中，電容器1011和1012大于0.1微法并且小于250微法，大于0.1微法并且小于220微法，并且電容器1013和1020大于100皮法并且小于1000微法。在一些實施例中，電容器1011和1012優(yōu)選為大于1微法并且小于220微法，并且電容器1013和1020優(yōu)選為大于1000皮法并且小于100微法。當輸出信號的DC分量可以被電容器1011和1012阻擋時，在導體1025和1035中攜帶的音頻信號可以被傳輸?shù)綄w1030和1031。依賴于設備901使用的音頻標準(OMTP或CTIA)，導體1045和1055可以被連接到地或麥克風輸入，相對于設備901內(nèi)的音頻電路系統(tǒng)。在這一特定的實施例中，該地不被直接傳輸?shù)絇AYG產(chǎn)品900并且電容器1013和1020可以確保PAYG使能產(chǎn)品902看到的差分信號的一半會被記錄在設備901的麥克風輸入中。在一些實施例中，電阻器1010大于2k歐姆并且小于20k歐姆，以確保設備901麥克風檢測電路系統(tǒng)被激活。在一些實施例中，電阻器1010優(yōu)選為大于3k歐姆并且小于10k歐姆，以確保設備901麥克風檢測電路系統(tǒng)被激活。

本文描述的實施例不是可能的配置或使用的窮盡的代表。本領域技術人員會理解，這些構思可以被施加到額外的系統(tǒng)、設備和方法。呈現(xiàn)以上描述以使本領域技術人員能制造和使用本發(fā)明，并且以上描述在特定的應用及其需要的上下文中提供。對于本領域技術人員，對優(yōu)選的實施例的各種修改是容易地顯而易見的，并且本文限定的一般的原則可以被應用到其它實施例和應用，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。

例如，在一些實施例中，線纜、電氣設計和軟件的不同組合可以容許移動設備與PAYG硬件通信。在一些實施例中，可以使用通用串行總線(Universal Serial Bus,USB)線纜、連接器、插口和相關聯(lián)的協(xié)議。在一些實施例中，在移動設備與PAYG硬件之間，可以用短范圍無線通信的方法(諸如藍牙)代替線纜。于是，本發(fā)明不意圖被限定為示出的實施例，而是應符合與本文公開的原則和特征一致的最寬的范圍。最后，在本申請中參考的專利和公開的整個公開通過引用并入本文。