CN101479152B - 具有自动线路检测的气温控制系统 - Google Patents

Abstract

一种气温控制系统包括有室外装置和具有至少两个风扇的室内装置。风扇包括可互换地与一个控制系统连接的控制线路，以及也可互换地与该控制系统连接的反馈线路。该控制系统能够自动检测控制线路和反馈线路的线路配置。气温控制系统根据检测后的线路配置操作风扇对室内空间进行加热或冷却。

Description

具有自动线路检测的气温控制系统

【背景技术】

本发明涉及一种气温控制系统，尤其是一种具有自动线路检测的气温控制系统。

气温控制系统例如热泵是通过在室外空气和室内空气之间传递热量被用于加热室内空间。因此，气温控制系统通常包括有一个室内装置和一个室外装置。冷却剂在室内装置和室外装置之间流动。在室内装置和室外装置内，冷却剂流经旋管加热或冷却周围的空气。

室内空间的加热和冷却是通过调节旋管内冷却剂的压力使得冷却剂进行蒸发循环相变来实现的。为了冷却室内空间，气温控制系统使用压缩机将冷却剂从低压气体压缩为高压气体。这一过程使得冷却剂变热。热冷却剂通过室外装置的旋管。室外装置的风扇迫使室外空气穿过旋管，使旋管冷却并使冷却剂凝结为液态。然后液态冷却剂通过膨胀阀蒸发并冷却进一步变为冷低压气体。冷却的冷却剂然后通过室内装置的旋管，那里一个或多个风扇迫使空气从室内空间穿过冷却的旋管。冷却剂吸收一些热量并因此冷却室内空间的空气。这一循环视需要被重复。

为了加热室内空间，除了系统被反向运转外，相同的过程被使用。在这种情况下，冷却剂在进入室内装置前被从低压气体压缩并加热为高压气体。热冷却剂流入室内装置的旋管，并且室内空气被迫穿过旋管加热空气并冷却冷却剂。然后冷却剂通过膨胀阀蒸发并冷却成为冷低压气体。冷却的冷却剂然后穿过室外装置的旋管被室外空气加热。这一循环视需要被重复。

一个或多个风扇可被用于室内装置以迫使空气穿过室内装置的旋管并指引加热的或冷却的空气至室内空间的预定位置。若干风扇在室内装置中是有利的因为它们允许室内装置在室内空间内向更多方向分配加热的或冷却的空气。但是，具有多于一个的风扇导致室内装置制造和维修额外的复杂性和成本。因此，业界有需要一种气温控制系统减少具有若干风扇的室内装置制造和维修的成本以及复杂性。

【发明内容】

一种气温控制系统包括有自动风扇线路检测允许若干风扇电机可互换地被与气温控制系统的控制箱连接。每个风扇电机包括终止于控制线路连接器的控制线路和终止于反馈线路连接器的反馈线路。控制箱包括控制电路板连接器和反馈电路板连接器。控制线路连接器可互换地被与控制电路板连接器连接，并且反馈线路连接器可互换地被与反馈电路板连接器连接。控制箱自动地检测线路配置并相应地运行风扇加热或冷却室内空间。

本发明的一方面提供了一种气温控制系统包括有：用于调节室内空气温度的室内装置，所述室内装置包括有第一风扇和第二风扇，每一风扇都包括有控制线路；用于使用室外空气传输热量的室外装置；以及用于控制操作室内装置和室外装置的控制系统，所述控制系统包括有：第一电路板连接器和第二电路板连接器，每个电路板连接器均可互换地与第一风扇电机的控制线路和第二风扇电机的控制线路连接；以及与每个电路板连接器均连接的风扇控制器，所述风扇控制器用于控制操作第一风扇和第二风扇以及自动检测第一和第二风扇电机的控制线路的线路配置。

本发明的另一方面提供了一种风扇控制系统包括有：第一风扇和第二风扇；第一风扇电机和第二风扇电机，每个风扇电机都包括有终止于线路连接器的控制线路；用于自动检测所述第一和第二风扇电机线路配置的风扇电机控制器；以及连接于所述风扇电机控制器的第一电路板连接器和第二电路板连接器，其中所述线路连接器可互换地与所述第一电路板连接器和第二电路板连接器连接。

本发明的另一方面提供了一种自动检测若干风扇电机的线路配置的方法，每个风扇电机包括有旋转传感器，所述方法包括：i.启动第一风扇电机；ii.使用一个旋转传感器检测风扇电机的转动；iii.将步骤ii中的旋转传感器与第一风扇电机关联；iv.关闭第一电机；以及v.对每个风扇电机重复步骤i-iv。

【附图说明】

图1为包括室内装置和室外装置的气温控制系统的立体图。

图2为室内装置的立体分解图。

图3为说明室内装置的控制板和风扇电机之间连接的线路图。

图4为气温控制系统的控制板和关联组件的示意图。

图5为说明自动检测风扇电机线路配置方法的流程图。

【具体实施例】

图1为气温控制系统10的立体图。气温控制系统10包括有室内装置12，室外装置13，管路14，以及电线15。气温控制系统10是热泵，冷却器，空气调节装置，或类似装置能够在室内空气和室外空气间传递热量以加热和/或冷却室内空间。室内装置12包括有控制箱，旋管，和风扇，如图2具体描述。室外装置13包括有压缩机，旋管，以及风扇。冷却剂(或水)被通入室内装置12和室外装置13的旋管，并被压缩机压缩。冷却剂流入室内装置12和室外装置13的旋管，以及通过连接室内装置12和室外装置13之间的管路14。电线也设置于室内装置12和室外装置13之间以在装置间传递通讯和控制信号。

图2为室内装置12的立体分解图以图示其内部组件。室内装置12包括前面板16，分隔盒18，控制箱20，旋管22，竖片24，风扇叶26和28，风扇电机30和32，框架34，和安装板36。前面板16是引导空气流入室内装置12的面板。前面板16起枢轴作用地被连接于分隔盒18的前下端，以使得前面板16的上端可从分隔盒18的上端转出。控制箱20容纳有气温控制系统10的控制线路。控制箱20被连接于分隔盒18的下部，而旋管22安装于控制箱20上方的分隔盒18和框架34上。旋管22容纳有用于加热或冷却旋管的冷却剂，由此加热或冷却经过的室内空间的空气。竖片24安装于室内装置12的侧面并引导室内装置12内的空气流出。邻近竖片24且在室内装置12内的是风扇叶26和28。风扇叶26和28将空气吸入通过室内装置12的前端并通过其侧部排出。风扇叶26被与风扇电机30连接并且风扇叶28被与风扇电机32连接。风扇叶26和28以及风扇电机30和32由被与分隔盒18连接的框架34支撑。风扇电机30和32每一个包括有控制线路38和40以及反馈线路42和44。线路38，40，42和44每一条被终止于与控制箱20连接的连接器。安装板36可被安装于墙壁或其它室内结构上的室内装置12的后面板。

图3为图示了控制板50与风扇电机30和32之间连接的线路图。控制板50是控制箱20内(显示于图2)的印刷电路板。控制板50包括有微控制器52，风扇驱动器54和56，控制电路板连接器58和60，以及反馈电路板连接器62和64。风扇电机30和32包括有旋转传感器66和68，例如霍耳效应传感器，以检测风扇电机30和32的转速(例如每分钟转数或是“RPM”)。风扇电机30包括有终止于控制线路连接器70的控制线路38和终止于反馈线路连接器72的反馈线路42。风扇电机32包括有终止于控制线路连接器74的控制线路40和终止于反馈线路连接器76的反馈线路44。

微控制器52通过风扇驱动器54和56控制风扇电机30和32(以及关联风扇叶26和28，显示于图2)的运转。风扇电机30和32需要多于直接由微控制器52可以提供的电能来运转，以及因此风扇驱动器54和56被提供以供应必要的电能。风扇驱动器54和56包括，例如，用于将微控制器52和其它低压电子元件与风扇电机30和32使用的高压交流电(“AC”)电源隔离的光耦合器，以及触发三极管，晶体管，或用于传输必要AC电源的固态继电器。风扇驱动器54和56各自分别被与电路板控制连接器58和60连接。

微控制器52接收来自旋转传感器66和68的反馈通知微控制器52风扇电机30和32各自转速。反馈信息被提供由风扇电机30和32的旋转传感器66和68通过反馈线路42和44，反馈线路连接器72和76，以及反馈电路板连接器62和64，至微控制器52。旋转传感器66和68产生表示转速的脉冲，例如每圈旋转6脉冲。微控制器52接收并计算经过一段时间后的脉冲数量以确定当前风扇电机30和32的转速。

在制造气温控制系统10的过程中，风扇电机30和32被与控制板50连接。具体而言，控制线路连接器70和74被与控制电路板连接器58和60连接，并且反馈线路连接器72和76被与反馈电路板连接器62和64连接。

为节省时间，并减少错误的可能性，控制线路连接器70和74可互换地被与控制电路板连接器58和60连接。类似地，反馈线路连接器72和76可互换地被与反馈电路板连接器62和64连接。

例如，在风扇电机30的安装过程中，控制线路连接器70和反馈线路连接器72全都被连接于控制板50上。为实现这种设置，控制线路连接器70可被插入控制电路板连接器58或控制电路板连接器60中。类似地，反馈线路连接器72可被插入反馈电路板连接器62或反馈电路板连接器64中。风扇电机32的安装也是如此，只要仅仅一个线路连接器被插入到一个电路板连接器中。

在一个实施例中，控制线路连接器70和74形状和/或尺寸不同于反馈线路连接器72和76以使得它们只能分别装入其对应的控制电路板连接器58和60以及反馈电路板连接器62和64。在这个实施例中意外将反馈线路插入控制电路板连接器，或将控制线路插入到反馈电路板连接器中的安装程序是不可能发生的。

在全部连接器已经被安装且气温控制系统10已被打开后，微控制器52自动地检测风扇电机30和32关于控制板50的线路配置。一个自动检测线路配置的方法结合图5被具体描述。

使用可互换的连接器的一个优点在于风扇电机30和32可以是相同的。这就降低了库存成本，因为只有一个单一部件号需要被维持库存，并且降低了制造复杂性因为风扇电机间无区分。一个可替换的方法是使用具有特定形状或尺寸的不可互换的连接器，以使得其只能配接于电路板50上的适当位置。但是，这一替换方法增加了成本和复杂性，因为风扇电机30将使用不同于风扇电机32的控制线路连接器和反馈线路连接器，要求两个部件号被维持库存并且相互区分。另外，不同的电路板连接器(控制连接器和反馈连接器两者)也必须被维持库存并相互区分。这些问题通过提供可互换连接器得以解决。

同样的益处不仅适用于制造过程中，而且也适用于气温控制系统10的修理过程中。如果一个风扇电机烧坏，或其它修理是有必要的，修理人员无需浪费时间找出哪个电路板连接是适当的当再连接风扇时，因为任何可用的电路板连接都可以被使用，只要线路连接器配接到电路电路板连接器。

图4为气温控制系统10的控制电路板50和关联组件的示意图。控制电路板50包括有微控制器52和风扇驱动器54和56。气温控制系统10还包括有，电源输入80，在线过滤器82，电源供应器84，电源供应器86，驱动芯片88，继电器90，通讯电路92，步进电机93，温度传感器94，电流互感器96，以及接口电路98。

AC电源被供应于气温控制系统10通过电源输入80在那里其被融合且然后被在线过滤器82过滤。电能通过电源供应器84和86被转换到适当的等级。电源供应器84为高压设备供应12和14伏特电能，并且电源供应器86供给微控制器52和其他数字组件低压电能。

微控制器52是一个能够运行软件或固件算法来控制气温控制系统10运行的数字处理电路。微控制器52包括有随机存取存储器(RAM)100和只读内存(ROM)102并且被与电性可擦除可编程只读存储器(EEPROM)104连接。控制算法存储于ROM102内被微控制器52执行以正确操作气温控制系统10。在线路配置算法被成功完成后线路配置数据被存储于RAM100内。线路配置算法结合图5被具体揭示。另外的有关气温控制系统10特定功能和性能的配置数据被存储于EEPROM104内，可被微控制器52读取。

微控制器52还包括有多个输入和输出端口通过它们微控制器52可与气温控制系统10内的其他组件相互配合。微控制器52利用驱动芯片88来操作和控制继电器90，通讯电路92，以及步进电机93。驱动芯片88根据微控制器52的指令能够处理继电器，通讯电路，和电机的高强度电流需求。继电器90被用于控制若干组件包括有压缩机，换向阀(在室内空间的加热和冷却间转换)，室外风扇，室内空气质量功能元件例如空气过滤器，以及冷凝液泵。通讯电路92也可被用于与室外装置13的组件通讯。步进电机93被微控制器52通过驱动芯片88控制。步进电机93运行，举例来说，以调整前面板，竖片，以及被用于进一步控制气流方向流入或流出气温控制系统10的百叶窗板(未图示)的位置。

如上所述，微控制器52通过风扇驱动器54和56控制风扇电机30和32的运行，并接收与风扇电机30和32关联的旋转传感器66和68发出的反馈信息。旋转传感器66和68是，例如，霍耳效应传感器。

微控制器52接收源自温度传感器94和电流互感器96的输入数据。温度传感器94提供气温控制系统10不同位置的温度读数，例如空气进入室内装置12时的温度，冷却剂/旋管温度，以及其它任何需要的温度测量。当室外装置13的一个除霜循环可以终止时电流互感器96向微控制器52提供一个指示。除霜循环被用于移除室外装置13旋管上累积的冰。

微控制器52与通常被定义为接口电路98的若干组件相互配合。接口电路98在人员(例如用户，制造商或维修人员)，和气温控制系统10间提供若干通讯方法。接口电路98包括蜂鸣器106，状态发光二极管(LED)108，编程界面110，建筑管理系统输入112，以及显示板114。蜂鸣器106被用于微控制器52以产生一个音频来提醒人员有些东西已改变(例如当用户要求操作模式改变时)或是要引起注意。

微控制器52利用状态LED108提供视觉信号与人员交流。例如，状态LED108定时闪烁以指示其在正常运行。状态LED108在发生故障的情况下也会闪烁以提供诊断代码。

编程界面110提供输入和输出端口以用需要的配置设置，程序算法对微控制器52和EEPROM104进行编程，或是通讯任何其它需要的数据例如与诊断设备。

建筑管理系统输入112给微控制器52提供了一个输入以要求操作模式调整。例如，如果气温控制系统10在旅馆里运行，当房间不用或是发生火灾时前台可以使用建筑管理系统关闭气温控制系统10。

显示板114被连接于微控制器52并包括有红外线接收器116，手动超越控制开关118，发光二极管(LEDs)120，以及显示设置跳线122。红外线接收器116从红外遥控124接收输入。该输入指示微控制器52为期望的操作模式或配置设置。手动超越控制开关118允许用户手动改变操作模式，例如在没有远程控制下启动或关闭气温控制系统。LEDs 120为控制箱20的状态提供了视觉指示，例如指示气温控制系统10是否被启动以及在故障情况下显示诊断代码。显示配置跳线122给微控制器52提供了一个输入来告诉其目前被连接的是若干显示电路板模组中的哪一个。

图5为说明用于自动检测风扇电机30和32线路配置以及相应地调整气温控制系统10的线路配置设置方法140的流程图。该方法作为可执行代码被存储于ROM102中并被微控制器52执行。

方法140随着气温控制系统10被启动而开始(步骤142)。系统10首先测定是否有反馈输入(与反馈电路板连接器62和64关联的对微控制器52的输入)已经被分配给风扇(步骤144)。如果有，气温控制系统10继续正常运转(步骤146)。如果没有，那么气温控制系统10继续自动检测线路配置。在这个步骤中(步骤144)，微控制器只有在气温控制系统10自上次线路检测被顺利完成以来没有与电源输入80连接断开的情况下才会操作避开线路检测。由于人员在电源断开时重新配置线路的可能性线路配置在气温控制系统10被与电源输入80断开的任何时间被再次检查。但是，如果气温控制系统10依旧被插于电源输入80内，而仅仅是被关掉后再启动，线路就不需要被再次检查因为这会被视为没有进行过维修或检修。

如果微控制器52测定反馈输入没有已经被分配给风扇(步骤144)，微控制器52会启动与连接器58连接的第一风扇(步骤148)。为了便于下面讨论，与连接器58连接的风扇被称为第一风扇(风扇1)，而与连接器60连接的风扇被称为第二风扇(风扇2)。并且，由旋转传感器66和68通过反馈电路板连接器62和64提供的反馈被称为第一和第二反馈输入(输入1和输入2)。

当第一风扇被启动，它被设置为一个相对高速，例如1050转每分钟(RPMs)(步骤148)。在这期间，第二风扇保持关闭状态。微控制器52接着在第一输入和第二输入处检测反馈(若有)(步骤150)。尽管仅仅一个风扇被启动，有可能两个输入都接收到反馈显示两个风扇都在转动。原因在于一个风扇产生的气流可使得另一个风扇转动。但是，第二风扇的转动会大大少于第一风扇。微控制器52比较第一输入与第二输入，且测定哪一个较大(步骤150)。在一个实施例中，微控制器52查看哪一个输入至少大于另一个500RPMs。

如果第一输入大于第二输入，那么微控制器52分配第一输入给第一风扇，并在RAM100内存储结果(步骤152)。如果第二输入大于第一输入，那么微控制器60分配第二输入给第一风扇(步骤154)。如果两个输入都不大则意味着发生了错误，例如第一风扇没有被连接，旋转传感器没有被连接，或是气温控制系统10中的这些或组件已经发生了故障。因此，微控制器52关闭风扇1(步骤155)，启动风扇诊断(步骤156)，并中止进一步的线路配置检测。

当处于风扇诊断模式时(步骤156)，气温控制系统10不会对室内空间进行加热或冷却操作。代替的是，用户会被通过一个或多个方法例如通过蜂鸣器106，状态LEDs 108，和/或显示板114的LEDs 120通知发生故障。在一个实施例中，LEDs 108和120闪烁诊断代码向用户显示风扇电机线路发生问题。气温控制系统10保持风扇诊断模式(步骤156)直到气温控制系统10被关闭后再启动为止，在这种情况下微控制器自步骤142起重复方法140。

如果对第一风扇的输入分配成功(步骤152或154)，第一风扇被关闭(步骤158)而第二风扇被启动(步骤160)。微控制器52从第一输入和第二输入接收到各个风扇速度的指示，并测定哪一个输入较大(步骤162)。在一个实施例中，微控制器52测定哪一个输入至少大于另一个500RPM。如果第一输入大于第二输入，微控制器52将第一输入分配给第二风扇(步骤164)并在RAM100中存储结果。如果第二输入大于第一输入，微控制器52将第二输入分配给第二风扇(步骤166)并在RAM100中存储结果。如果两个输入都不大，则是错误发生且微控制器52关闭风扇2(步骤167)，并启动风扇诊断(步骤156)。

如果一个输入被成功地分配给第二风扇，那么第二风扇被关闭(步骤168)。微控制器52接下来执行最后的检查以确保风扇线路检测成功。微控制器52首先核实两个输入全都分配给一个风扇(步骤170)。换言之，第一输入应被分配给第一风扇或第二风扇，且第二输入应被分配给第一风扇或第二风扇。如果不是，则是发生错误且微控制器52启动风扇诊断(步骤156)。

如果两个输入都被分配给一个风扇，接着微控制器52接下来核实输入不是全都分配给了同一风扇(步骤172)。换言之，第一和第二输入不应全被分配给第一风扇，或是不应全被分配给第二风扇。如果它们是，则会发生错误且微控制器52启动风扇诊断模式(步骤156)。如果每一输入都是被适当地分配给唯一的风扇那么风扇线路检测就成功完成，且气温控制系统10继续正常运行(步骤146)。

虽然本发明已经被结合优选实施例描述，但是业界熟练工人会在不背离本发明精神和范围的前提下认识到可对本发明进行形式和细节的修改。

Claims (20)

1.一种气温控制系统包括有：

用于调节室内空气温度的室内装置，所述室内装置包括有第一风扇和第二风扇，每一风扇都包括有控制线路；

用于使用室外空气传输热量的室外装置；以及

用于控制操作室内装置和室外装置的控制系统，所述控制系统包括有：

第一电路板连接器和第二电路板连接器，每个电路板连接器均可互换地与第一风扇电机的控制线路和第二风扇电机的控制线路连接；以及

与每个电路板连接器均连接的风扇控制器，所述风扇控制器用于控制操作第一风扇和第二风扇以及自动检测第一和第二风扇电机的控制线路的线路配置。

2.如权利要求1所述的气温控制系统，所述风扇控制器包括有：

微控制器；

连接于所述第一风扇风扇线路和所述微控制器的第一风扇驱动器；以及

连接于所述第二风扇风扇线路和所述微控制器的第二风扇驱动器。

3.如权利要求1所述的气温控制系统，所述控制线路进一步包括有反馈线路。

4.如权利要求3所述的气温控制系统，所述每个风扇进一步包括有与各个反馈线路连接的旋转传感器。

5.如权利要求1所述的气温控制系统，所述风扇进一步包括有反馈线路。

6.如权利要求5所述的气温控制系统，所述控制系统还进一步包括有第一反馈电路板连接器和第二反馈电路板连接器，每个反馈电路板连接器与风扇控制器连接并可互换地与所述第一风扇的反馈线路和第二风扇的反馈线路连接，其中所述风扇控制器被配置成自动检测第一和第二风扇的反馈线路的线路配置。

7.一种风扇控制系统包括有：

第一风扇和第二风扇；

第一风扇电机和第二风扇电机，每个风扇电机都包括有终止于线路连接器的控制线路；

用于自动检测所述第一和第二风扇电机线路配置的风扇电机控制器；以及

连接于所述风扇电机控制器的第一电路板连接器和第二电路板连接器，其中所述线路连接器可互换地与所述第一电路板连接器和第二电路板连接器连接。

8.如权利要求7所述的风扇控制系统，所述风扇电机控制器包括有：

微控制器；

连接于所述微控制器的第一风扇驱动器；以及

连接于所述微控制器的第二风扇驱动器。

9.如权利要求7所述的风扇控制系统，所述风扇电机进一步包括有电机旋转传感器。

10.如权利要求9所述的风扇控制系统，所述旋转传感器包括有霍耳效应传感器。

11.如权利要求8所述的风扇控制系统，每个风扇驱动器包括有：

用于隔离风扇电机与微控制器的光耦合器；以及

连接于所述光耦合器以向风扇电机传输电能的装置。

12.如权利要求11所述的风扇控制系统，其中所述传输电能的装置在三端双向可控硅开关元件，晶体管，和继电器中挑选。

13.如权利要求7所述的风扇控制系统，所述控制线路包括有反馈线路。

14.如权利要求7所述的风扇控制系统，每个风扇电机进一步包括有终止于反馈线路连接器的第一反馈线路。

15.如权利要求7所述的风扇控制系统，进一步包括有第一反馈电路板连接器和第二反馈电路板连接器，每个反馈电路板连接器连接于风扇电机控制器，每个风扇电机的反馈线路可互换地与所述第一反馈电路板连接器和第二反馈电路板连接器连接。

16.一种自动检测若干风扇电机的线路配置的方法，每个风扇电机包括有旋转传感器，所述方法包括：

i.启动第一风扇电机；

ii.使用一个旋转传感器检测风扇电机的转动；

iii.将步骤ii中的旋转传感器与第一风扇电机关联；

iv.关闭第一电机；以及

v.对每个风扇电机重复步骤i-iv。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括有：

vi核实每个旋转传感器被与一个唯一的风扇电机关联。

18.如权利要求17所述的方法，步骤vi包括有：

核实每个旋转传感器被分配给一个风扇电机；以及

核实两个旋转传感器没有被分配给同一个风扇电机。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括如果任何一个步骤失败，则初始化风扇诊断模式。

20.如权利要求16所述的方法，进一步包括有如果全部步骤顺利完成，则依照检测后的线路设置操作风扇。

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