專利名稱：用于加熱通風和空調(diào)部件檢測的系統(tǒng)和方法
用于加熱通風和空調(diào)部件檢測的系統(tǒng)和方法相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明要求2011年7月29日提交的、Timothy Wayne Storm等人的題為“Systemand Method for Heating Ventilation and Air Conditioning Component Detection(用于加熱通風和空調(diào)部件檢測的系統(tǒng)和方法)”的美國臨時專利申請61/513，371的優(yōu)先權(quán)，在此以參見的方式整體納入該臨時專利申請，就像再敘述了一樣。關(guān)于聯(lián)邦贊助研發(fā)的聲明不適用。對于縮微膠片附件的參照不適用。
背景技術(shù)：
術(shù)語“HVAC系統(tǒng)”在本文中將用于指代能夠?qū)κ覂?nèi)空間進行加熱、冷卻和/或通風的任何系統(tǒng)。HVAC系統(tǒng)的加熱、冷卻和/或通風參數(shù)典型地可通過恒溫器來調(diào)節(jié)，其也可稱為室內(nèi)舒適度控制。恒溫器典型地連接至HVAC系統(tǒng)控制器，該HVAC系統(tǒng)控制器基于從恒溫器接收到的輸入來控制HVAC系統(tǒng)。由恒溫器實現(xiàn)的至少一部分功能可通過可編程微處理器或類似部件來實施。微處理器可連接至溫度傳感器，該溫度傳感器可感測恒溫器所位于的空間的溫度并將合適的信號發(fā)送至微處理器以指示該空間中的溫度。微處理器可從HVAC系統(tǒng)控制器接收電力，并可連接至作為備用件的合適電池電源。恒溫器可運行以改變溫度設定值，致使系統(tǒng)以加熱模式或冷卻模式運行，僅運行HVAC系統(tǒng)的風機，和/或?qū)嵤┢渌δ?。在一些情況下，術(shù)語“HVAC系統(tǒng)”可指代與空氣加熱和冷卻部件組合起來的恒溫器和HVAC系統(tǒng)控制器，在其它情況下，術(shù)語“HVAC系統(tǒng)”可指代獨立于恒溫器和HVAC系統(tǒng)控制器的空氣加熱和冷卻部件。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一些實施例中，提供了一種用于檢測加熱、通風和空調(diào)(HVAC)部件的方法。該方法包括以下步驟:當繼電器不通電時，測量電路中電流傳感器處的初始電流；使繼電器通電；當繼電器通電時，以定期的時間間隔測量通電電流；假如與通電電流相關(guān)的第一電壓和與初始電流相關(guān)的第二電壓之間的絕對差高于閾值，則計數(shù)器增一；以及假如在預定時間段內(nèi)計數(shù)器超過預定值，則確定存在HVAC部件。在本發(fā)明的其它實施例中，提供了一種加熱、通風和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)。該HVAC系統(tǒng)包括:電流傳感器，電流傳感器構(gòu)造成測量電路中的初始電流，并在繼電器通電之后測量通電電流；以及控制器，控制器構(gòu)造成接收與初始電流相關(guān)的第一電壓，在接收第一電壓之后接收與通電電流相關(guān)的第二電壓，計算第一電壓和第二電壓之間的絕對差，假如絕對差高于閾值則計數(shù)器增一，以及假如在預定時間段內(nèi)計數(shù)器超過預定值則確定HVAC部件的存在在本發(fā)明的還有其它實施例中，提供了一種加熱、通風和空調(diào)(HVAC)控制器。該HVAC控制器包括:繼電器；電流感測電路；以及處理器，處理器構(gòu)造成:接收與初始電流相關(guān)的第一電壓；使繼電器通電；此后定期地接收與通電電流相關(guān)的第二電壓；計算第一電壓和第二電壓之間的絕對差；假如絕對差高于閾值，則計數(shù)器增一；以及假如在預定時間段內(nèi)計數(shù)器超過預定值，則確定HVAC部件的存在。


為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在聯(lián)系附圖和具體實施方式
來參照下面的簡要描述，其中，相同的附圖標記表示相同的零件。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的HVAC系統(tǒng)的簡化示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的HVAC部件檢測電路的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的由HVAC部件檢測電路測量為不存在HVAC部件的圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的由HVAC部件檢測電路測量為存在HVAC部件的圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于檢測HVAC部件的方法的流程圖。
具體實施例方式一些HVAC控制器可構(gòu)造成控制風門、區(qū)域傳感器或熱泵。本發(fā)明的各實施例提供了一種HVAC控制器，該HVAC控制器可進一步構(gòu)造成檢測是否連接了負載，因此確定例如風門、區(qū)域傳感器或熱泵的HVAC部件是否存在。在一些實施例中，假如連接了熱泵，則控制器可進一步構(gòu)造成檢測熱泵中的級數(shù)。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的HVAC系統(tǒng)100的簡化示意圖。HVAC系統(tǒng)100包括風門110a、110b，區(qū)域傳感器120a、120b，熱泵140，以及系統(tǒng)控制器130。各個風門110a、IlOb與區(qū)域傳感器120a、120b配對。來自區(qū)域傳感器120a、120b的數(shù)據(jù)可被系統(tǒng)控制器130用來對于風門IlOaUlOb的運行作出確定。盡管只示出了兩個風門110a、IlOb和兩個區(qū)域傳感器120a、120b，但系統(tǒng)控制器可運行任何數(shù)量的風門和區(qū)域傳感器。系統(tǒng)控制器130可以是硬件、固件、軟件和/或其它元件的任意組合，諸如但不局限于，一個或多個微處理器、存儲器部件以及網(wǎng)絡通信或無線電通信元件。HVAC系統(tǒng)100還可包括這里未示出的下列部件:壓縮機、制冷劑、換熱器和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的能加熱和/或冷卻空氣的其它部件。HVAC系統(tǒng)100可具有各種構(gòu)造，諸如分離系統(tǒng)或打包系統(tǒng)、管道系統(tǒng)或非管道系統(tǒng)、熱泵或傳統(tǒng)加熱/冷卻系統(tǒng)、或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它構(gòu)造。盡管只示出了單個HVAC系統(tǒng)100，但HVAC系統(tǒng)100可包括多個能獨立運行的單元。HVAC系統(tǒng)100還可包括通風器、預濾器、空氣凈化器、調(diào)濕器和/或能循環(huán)和/或進一步調(diào)節(jié)已加熱或已冷卻空氣的其它部件。通風器可將已調(diào)節(jié)的空氣引入內(nèi)部空間，將室外空氣引入內(nèi)部空間，和/或?qū)?nèi)部空氣排至室外。預濾器可包括過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)可在空氣離開預濾器并進入空氣凈化器之前捕獲相對大的顆粒物質(zhì)。調(diào)濕器可運行以調(diào)節(jié)循環(huán)空氣的相對濕度。HVAC系統(tǒng)100可向諸如住宅、辦公室或一些其它類型建筑的結(jié)構(gòu)提供加熱、冷卻和/或通風。HVAC系統(tǒng)100可位于該結(jié)構(gòu)之外，應理解的是，HVAC系統(tǒng)100的至少一些部分可位于該結(jié)構(gòu)之內(nèi)。該結(jié)構(gòu)可包括多個區(qū)域，每個區(qū)域可以是單個房間或多個房間。HVAC系統(tǒng)100可構(gòu)造成彼此獨立地對各個區(qū)域的空氣進行循環(huán)和/或調(diào)節(jié)。風門IlOaUlOb可由系統(tǒng)控制器130操作以控制通向各個區(qū)域的氣流。系統(tǒng)控制器130可將信號發(fā)送至風門IlOaUlOb以致使風門打開。系統(tǒng)控制器130可將信號發(fā)送至風門IlOaUlOb以致使風門關(guān)閉。系統(tǒng)控制器130可致使風門110a、IlOb基于從區(qū)域傳感器120a、120b接收到的打開數(shù)據(jù)來打開或關(guān)閉，區(qū)域傳感器位于經(jīng)由風門IlOaUlOb接受已調(diào)節(jié)空氣的區(qū)域中。數(shù)據(jù)可包括區(qū)域溫度、區(qū)域濕度和/或其它環(huán)境數(shù)據(jù)。例如，區(qū)域傳感器120a可檢測安裝了該區(qū)域傳感器120a的區(qū)域中的溫度已降低到所需溫度下方或升高到所需溫度上方。區(qū)域傳感器120a將指示溫度的數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)控制器130。系統(tǒng)控制器130然后可致使該區(qū)域中的風門IlOa打開，由此將已加熱或已冷卻的空氣引入該區(qū)域。在一些HVAC系統(tǒng)中，期望的是檢測是否安裝了風門。例如，構(gòu)造HVAC系統(tǒng)的技術(shù)人員可能不知道已安裝了幾個區(qū)域。系統(tǒng)控制器130可構(gòu)造成檢測例如風門或區(qū)域傳感器的一些HVAC部件是否存在。系統(tǒng)控制器130還可構(gòu)造成檢測熱泵是否連接至系統(tǒng)且熱泵包括幾個級。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的HVAC部件檢測電路200的示意圖。HVAC部件檢測電路200包括電源210，繼電器220a、220b，風門230，可復位的熔絲240，處理器250，電流感測電阻260，二極管270a、270b，以及運算放大器280。電源210可將24伏交流電(VAC)提供至繼電器220a、220b。繼電器220a可連接至風門230以能在繼電器220a通電時打開風門230。繼電器220b可連接至風門230以能在繼電器220b通電時關(guān)閉風門230。繼電器220a和繼電器220b可由控制器250控制。處理器250可使繼電器220a通電以致使風門230打開。處理器250可使繼電器220b通電以致使風門230關(guān)閉。在一些情況下，可能有用的是檢測是否已安裝風門230。假如已安裝風門230，則在繼電器220a、220b通電時信號可從風門230輸出。該信號包括橫穿電流感測電阻260所感測的電壓和電流。運算放大器280接收該信號并調(diào)節(jié)該信號以輸入至處理器250。處理器250然后可確定是否已安裝風門230。處理器250可確定通過測量運算放大器280輸出的初始電壓來確定風門230的存在。在繼電器220a、220b通電時測量初始電壓。在繼電器220a、220b通電之后，處理器250可測量由運算放大器280輸出的通電電壓。處理器250可在預定時間段內(nèi)重復測量?？梢砸?guī)定時間間隔進行測量。在每次測量之后，處理器250計算通電電壓和處理電壓之間的絕對差。假如絕對差的值高于閾值，則處理器250使計數(shù)器增一。在預定時間段過去之后，處理器250可估計計數(shù)器的值。假如計數(shù)器值大于預定閾值，則處理器250確定連接了風門230。假如計數(shù)器值小于預定閾值，則處理器250確定未連接風門230。應注意的是，盡管以上實例描述了用于檢測風門存在的過程，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可修改該過程或使用其它過程以確定是否存在其它HVAC部件。假如未安裝風門，則可將24VAC直接施加至HVAC部件檢測電路200。在24VAC直接施加至電路的情況下，可復位的熔絲240可觸發(fā)以防止損壞處理器250?？蓮臀坏娜劢z240可以是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻或其它等同部件。在24VAC直接施加至電路的情況下，二極管270a、270b可為電流感測電阻提供過電壓保護。二極管270a、270b在短時間段內(nèi)抽取足夠的電流以致使可復位的熔絲240觸發(fā)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的由HVAC部件檢測電路測量為不存在HVAC部件的圖。波形310表不從運算放大器280輸出至處理器250的電壓。豎軸表不電壓,橫軸表不時間。電壓隨時間增加而保持恒定，因此初始電壓和后續(xù)電壓之間的絕對差將一直為零。這樣，任何大于零的閾值將導致處理器250不使計數(shù)器增一。假如計數(shù)器不超過閾值，則處理器250確定不存在HVAC部件。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的由HVAC部件檢測電路測量為存在HVAC部件的圖。波形410表不從運算放大器280輸出至處理器250的電壓。豎軸表不電壓，橫軸表不時間。電壓隨時間變化，這樣初始電壓和后續(xù)通電電壓之間的絕對差將大于零。假如絕對差大于閾值，則計數(shù)器增一。假如計數(shù)器值在預定時間段內(nèi)超過閾值，則處理器250確定存在HVAC部件。圖5是用于檢測HVAC部件500的方法的一實施例的流程圖。該方法在步驟510開始于:在電路中的繼電器不通電時，測量電路中的初始電流。可橫穿電流感測電阻或使用其它電流檢測裝置來測量初始電流。初始電流可通過運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓值，并發(fā)送至處理器或能測量從運算放大器輸出的電壓的其它系統(tǒng)部件。在測量初始電流之后，在步驟520可使繼電器通電。繼電器可以是HVAC系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器的一部分。繼電器可以用來控制供給至例如風門、區(qū)域傳感器或熱泵的HVAC部件的電力。在繼電器已通電之后，在步驟530測量通電電流。通電電流可以與初始電流相同的方式且在電路中相同位置測得。通電電流也可以通過運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓以供處理器或其它系統(tǒng)部件測量。在步驟540，處理器可計算與初始電流相關(guān)的電壓和與通電電流相關(guān)的電壓之間的絕對差。假如絕對差大于預定閾值，則在步驟550計數(shù)器增一。假如絕對差小于預定閾值，或假如計數(shù)器已增一，則在步驟560處理器可查看是否已過去預定時間段。處理器可通過在測量初始電流時啟動定時器、然后查看定時器是否已終止來實現(xiàn)步驟560。假如定時器未終止，則方法返回至步驟530并再次測量通電電流。假如定時器已終止，則在步驟570處理器檢查計數(shù)器的值并將其與預定閾值作比較。假如計數(shù)器高于閾值，則在步驟590處理器確定存在HVAC部件。假如計數(shù)器低于閾值，則處理器確定不存在HVAC部件。在某個實施例中，方法500將開始于時刻“t”。處理器將計數(shù)器初始化為零值。處理器還將記錄初始電壓，該初始電壓是基于在電流感測電阻處感測的初始電流而計算出的。在記錄初始電壓之后，處理器將使繼電器通電以打開或關(guān)閉風門。處理器然后基于在電流感測電阻處感測的通電電流記錄通電電壓。處理器每一毫秒(ms )存儲一次通電電壓。在存儲每個通電電壓之后，處理器將計算初始電壓和通電電壓之間的絕對差。假如該差大于0.3667伏，則計數(shù)器增一。存儲通電電壓、計算絕對差和計數(shù)器增一(如果需要的話)的過程將重復250ms。在250ms (250個周期)結(jié)束時，估計計數(shù)器中的值。假如計數(shù)器的值大于或等于30，則設想存在風門。假如計數(shù)器的值小于30，則設想不存在風門。盡管上述一些實施例描述了特定的值，但在方法500中也可在合適時使用其它值。在一實施例中，系統(tǒng)控制器130可包括交互式觸摸屏顯示器，該顯示器不僅顯示信息，而且可以接受用戶輸入。也就是說，系統(tǒng)控制器130的各個部分可用作虛擬按鈕，當這些虛擬按鈕被觸摸時，致使數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)控制器130。例如，系統(tǒng)控制器130上的虛擬按鈕可用來調(diào)節(jié)溫度設定值，在加熱模式和冷卻模式之間切換，在在家模式和離開模式之間切換，改變設定值所施加至的區(qū)域，或?qū)嵤┢渌δ堋?br> 在一實施例中，系統(tǒng)控制器130還可包括提供多個附加功能的虛擬菜單按鈕。例如，當用戶或技術(shù)人員按壓虛擬菜單按鈕時，可呈現(xiàn)菜單界面。菜單界面可呈現(xiàn)在包括多個虛擬按鈕的交互式觸摸屏上。當菜單界面上的一個虛擬按鈕被觸摸時，可呈現(xiàn)與所選虛擬按鈕相關(guān)的另一界面。例如，當區(qū)域構(gòu)造按鈕被按壓時，可顯示區(qū)域構(gòu)造相關(guān)界面。系統(tǒng)控制器130然后可執(zhí)行上述方法以確定是否構(gòu)造有連接了風門的區(qū)域。方法還可用來確定已連接風門，但沒有區(qū)域傳感器與該風門相關(guān)聯(lián)。例如，系統(tǒng)控制器可檢測風門，但不接收來自區(qū)域傳感器的信號，或者系統(tǒng)控制器130可接收來自區(qū)域傳感器的信號，但不檢測風門。相同的方法可應用于需要安裝附加HVAC部件以實現(xiàn)適當功能的任何HVAC部件。公開了至少一個實施例，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員作出的實施例的變型、組合和/或修改和/或?qū)嵤├奶卣鞫悸淙氡景l(fā)明的范圍之內(nèi)。源自實施例的組合、集成和/或省略特征的替代實施例也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。相對于權(quán)利要求的任一元件使用術(shù)語“可選地”是指:該元件是需要的，或該元件是不需要的，兩者都落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。使用較寬的術(shù)語，諸如包括、包含和具有，應被理解為諸如由……組成、基本上由……組成、以及基本上包括之類的較窄術(shù)語提供支持。因而，保護范圍不限于上述描述，而是僅受以下權(quán)利要求書的限制，其范圍包括權(quán)利要求書主題的所有等同物。每個和各個權(quán)利要求作為進一步公開被納入說明書中，權(quán)利要求是本發(fā)明的實施例。盡管在本發(fā)明中已提供了若干實施例，但應理解的是，所公開的系統(tǒng)和方法可具體實施成許多其它特定形式，而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。目前的實例被認為是示例性的而非限制性的，本發(fā)明不局限于這里給出的細節(jié)。例如，各種元件或部件可在另一系統(tǒng)中進行組合或集成，或者一些特征可被省略或未被實施。還有,在各個實施例中尚散地或單獨地描述和不出的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法進行組合或集成，而不脫離本發(fā)明的范圍。關(guān)聯(lián)或直接關(guān)聯(lián)或彼此連通的所示或所述 的其它項目可直接關(guān)聯(lián)或通過一些接口、裝置或中間部件連通，該連通可以是電氣的、機械的或其它方式的。具有變化、替代和改變的其它實例可由本領(lǐng)域技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，并可不脫離這里所公開的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測加熱、通風和空調(diào)(HVAC)部件的方法，包括: 當繼電器不通電時，測量電路中電流傳感器處的初始電流； 使所述繼電器通電； 當所述繼電器通電時，以定期的時間間隔測量通電電流； 假如與所述通電電流相關(guān)的第一電壓和與所述初始電流相關(guān)的第二電壓之間的絕對差高于閾值，則計數(shù)器增一；以及 假如在預定時間段內(nèi)所述計數(shù)器超過預定值，則確定存在HVAC部件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述HVAC部件是區(qū)域風門、區(qū)域傳感器、熱泵、空調(diào)機和驅(qū)動電路中的一種。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括: 檢測所述HVAC部件的級數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 指示所述HVAC部件的存在；以及 基于所述指示來構(gòu)造HVAC系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括: 基于所述HVAC部件的存在來指示所需HVAC部件的缺失。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述所需HVAC部件是區(qū)域傳感器，所述HVAC部件是區(qū)域風門。
7.一種加熱、通風和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)，包括: 電流傳感器，所述電流傳感器構(gòu)造成測量電路中的初始電流，并在繼電器通電之后測量通電電流；以及 控制器，所述控制器構(gòu)造成接收與所述初始電流相關(guān)的第一電壓，在接收所述第一電壓之后接收與所述通電電流相關(guān)的第二電壓，計算所述第一電壓和所述第二電壓之間的絕對差，假如所述絕對差高于閾值則計數(shù)器增一，以及假如在預定時間段內(nèi)所述計數(shù)器超過預定值則確定HVAC部件的存在。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，以一時間間隔接收所述通電電流的值，所述預定時間段等于250個時間間隔。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述時間間隔是I毫秒。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預定值是30。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值是0.3667伏。
12.一種加熱、通風和空調(diào)(HVAC)控制器，包括: 繼電器； 電流感測電路；以及 處理器，所述處理器構(gòu)造成: 接收與初始電流相關(guān)的第一電壓； 使所述繼電器通電； 此后定期地接收與通電電流相關(guān)的第二電壓； 計算所述第一電壓和所述第二電壓之間的絕對差； 假如所述絕對差高于閾值，則計數(shù)器增一；以及假如在預定時間段內(nèi)所述計數(shù)器超過預定值，則確定HVAC部件的存在。
13.如權(quán)利要求12所述的HVAC控制器，其特征在于，所述電流感測電路測量在電流感測電阻處的所述初始電流和所述通電電流，運算放大器輸出所述第一電壓和所述第二電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的HVAC控制器，其特征在于，所述電流感測電路包括所述電流感測電阻、所述運算放大器、可復位的熔絲以及多個保護二極管。
15.如權(quán)利要求14所述的HVAC控制器，其特征在于，所述可復位的熔絲構(gòu)造成在故障條件下觸發(fā)，其中所述故障條件包括將過高電壓施加至所述電流感測電路。
16.如權(quán) 利要求12所述的HVAC控制器，其特征在于，還包括用戶界面。
17.如權(quán)利要求16所述的HVAC控制器，其特征在于，所述控制器還構(gòu)造成經(jīng)由所述用戶界面提供與所述HVAC部件的存在相關(guān)的指示。
18.如權(quán)利要求17所述的HVAC控制器，其特征在于，所述指示表示所述HVAC部件存在但未配置。
19.如權(quán)利要求17所述的HVAC控制器，其特征在于，所述指示表示所述HVAC部件存在，但所需HVAC部件不存在。
20.如權(quán)利要求17所述的HVAC控制器，其特征在于，所述指示表示所述HVAC部件不存在。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于加熱通風和空調(diào)部件檢測的系統(tǒng)和方法。提供了一種用于檢測加熱、通風和空調(diào)(HVAC)部件的方法。該方法包括以下步驟當繼電器不通電時，測量電路中電流傳感器處的初始電流；使繼電器通電；當繼電器通電時，以定期的時間間隔測量通電電流；假如與通電電流相關(guān)的第一電壓和與初始電流相關(guān)的第二電壓之間的絕對差高于閾值，則計數(shù)器增一；以及假如在預定時間段內(nèi)計數(shù)器超過預定值，則確定存在HVAC部件。
文檔編號F24F11/02GK103149463SQ20121025819
公開日2013年6月12日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者T·W·斯多姆, D·J·米切爾 申請人:特靈國際有限公司