CN102356282B

CN102356282B - 通风控制系统和方法

Info

Publication number: CN102356282B
Application number: CN201180000201.6A
Authority: CN
Inventors: 托尼·布兰哈姆; 克里斯多佛·埃里克森
Original assignee: GTR Technologies Inc
Current assignee: GTR Technologies Inc
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: US9360228B2; US20130020397A1; CA2738118A1; CN102356282A; WO2011088270A3; WO2011088270A4; EP2524175A2; WO2011088270A2; JP2013517454A; EP2524175A4

Abstract

提供了一种系统和方法，其基于局部露点的确定控制通风系统，并且在结构和物体上出现冷凝之前、并且理想地在封闭区域的空气中形成可见冷凝之前自动启动排气风扇。控制电路中的固件检测硬件部件的存在，并且基于所检测到的、耦合到控制电路的硬件部件来以多种模式之一操作控制电路。

Description

通风控制系统和方法

技术领域

本公开内容涉及从封闭区域去除湿气，并且更特别地，涉及一种具有控制器的通风系统，该控制器基于周围空气中的相对湿度、温度和局部露点的确定来控制排气风扇操作。

背景技术

作为周围空气中的冷凝水的存在的湿气可能造成健康危害，并且由空气中的水产生的冷凝物可以损坏或者破坏结构、设备、药物以及食品。需要可靠地防止空气中的水气，以适当地维持干燥条件，其中，由于使用者或维护人员没有手动开启排气风扇或者仅启动该排气较短的时间以致于无法有效地防止真菌和细菌生长的累积，可能会导致可观的经济损失。这种有机体威胁了居住者的健康以及结构或储存在其中的物体的完整性。

发明内容

本公开内容提供了一种针对封闭结构的内部以及储存在受到持续的或连续的湿气影响的环境中的材料上的真菌和细菌生长的解决方案。

本公开内容涉及一种如下的系统和方法：其用于理想地在不期望湿气冷凝的封闭环境中的结构和物体上形成冷凝之前、以及更理想地在看得见湿气之前，从该环境中排出湿气。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种风扇开关控制器，其响应于局部露点并且启动通风系统(诸如，开启排气风扇)，以排出含有湿气的空气。优选地，提供诸如按钮开关的手动开关来实现风扇的手动控制。

根据本公开内容的另一方面，风扇开关控制器被配置成操作风扇，以及当设置了灯继电器和支持部件时操作灯。理想地，固件检测这些部件的存在并且相应地操作继电器。

根据本公开内容的又一方面，LED亮指示电力何时可用或者风扇继电器何时通电，并且当检测到水气时，LED以两秒的速率闪烁。理想地，当不再检测到湿气时，定时器在设定的时段(诸如，20分钟)之后关闭风扇。

附图说明

由于根据以下结合附图所进行的详细描述，本公开内容的前述特征和优点将变得更好理解，因此将更容易了解本公开内容的前述特征和优点，在附图中：

图1A是根据本公开内容的用于控制排气风扇的装置的前俯视图，并且图1B是该装置的后俯视图；

图2是示出本公开内容的湿气去除系统的电气示意图；

图3是安装了控制开关的电箱的图示；

图4是根据本公开内容的一个方面的对性能进行测试的图；

图5是根据本公开内容的另一方面的对性能进行测试的图；

图6A-G包含用于根据本公开内容形成的风扇开关控制器的伪代码的清单；

图7是根据本公开内容的一个方面形成的风扇控制器传感器电路的示意图；

图8是根据本公开内容的另一方面形成的风扇控制器传感器的示意图；

图9是根据图8的控制器的又一方面形成的风扇控制器传感器的示意图；

图10示出了根据本公开内容的另一方面的湿气控制系统的示意图；

图11A-11C分别示出了根据本公开内容的一个方面的开关控制器的等距视图、前视图以及侧视图；

图12A-12C分别示出了根据公开内容的一个方面的风扇格栅(grill)组件的等距视图、前视图以及后视图；

图13A-13D分别示出了根据本公开内容的一个方面的大气环境传感器组件的等距视图、侧视图、后视图以及分解视图；以及

图14A-M包含与本公开内容的另一方面相关联的伪代码的清单。

具体实施方式

根据对附图的考虑以及接下来对本公开内容的优选实施例的描述，该系统和方法的其他方面将变得明显。本领域的技术人员将认识到，在都不背离本公开内容的范围的情况下，本公开内容的其它实施例是可能的，并且可以在多个方面修改设备的细节。因此，以下的附图和描述实质上被认为是说明性的而非限制性的。

在以下的描述中，阐述一些特定细节，以便提供对公开内容的各个实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下来实践本公开内容。在其它情况下，没有详细描述与开关、传感器和控制器相关联的公知结构，以避免不必要地使本公开内容的实施例的描述难以理解。

除非上下文要求，否则在说明书和所附权利要求书中，词“包括(comprise)”及其变型(诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”)应被解释为开放性、包括性的含义，即，解释为“包括但不限于”。本文所使用的词“开关”和“风扇”包括容易商业上可购买的所有已知形式的这些装置，并且在本文中除了与本公开内容的特定实施例相关的以外，将不详细描述所有已知形式的这些装置。

在本说明书中，提及“一个实施例”或“实施例”是指，结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，在本说明中的各个位置出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指的是同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定特征、结构或特性。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“所述(the)”包括复数对象，除非内容另外明确规定。还应该注意，术语“或”通常以包括“和/或”的含义来使用，除非内容另外明确规定。

本文所提供的本公开内容的标题和摘要仅是为了方便而不解释实施例的范围或含义。以下对几个实施例的描述实质上仅是示例性的并且决不意在限制本公开内容、其应用或用途。

当周围空气中的水气形成诸如薄雾、雾或蒸气的可见水气(湿气)时，或者当空气中的水气形成水滴并且在充满水气的空气与冷表面(诸如窗户、草叶或墙)之间的接触点处聚集时，冷凝发生。如之前所述，空气中的以及周围表面上的水气有助于真菌和细菌生长以及表面和其它物体的腐蚀。应理解，引起冷凝的条件对于有效地控制冷凝形成以及减轻或消除冷凝的影响是重要的。

相对湿度是空气中的实际水气量与空气中可以保持的总水气量的百分比。换言之，相对湿度是周围空气的饱和程度的表示。通常，冷空气所保持的水分子比较暖的空气保持的水分子少。如果空气是水分子完全饱和的，则湿度是100％。

与湿度有关的是露点。露点是为了空气中已有的水蒸气饱和而必须将空气冷却达到的温度(以度数为单位)。当对两者(即，相对湿度和露点)进行比较时，差别揭示了空气接近100％饱和的程度。该差别被称为温度露点差(temperature-dewpointspread)。

本公开内容利用相对湿度相对于周围温度的测量来确定应该开启排气风扇的点，以降低或消除在封闭区域中形成冷凝的可能性。根据本公开内容的一个方面，系统利用跟踪房间中的露点/湿度与温度关系的装置。将看到改变并且开始预测在冷凝形成之前出现的冷凝状况。例如，根据一种方法，基于所采集的信息，该装置将在房间内的湿度达到设定的百分比(诸如，79％)的点启动通风扇。

在另一种方法中，该装置检测湿度或相对湿度，并且基于静止时的湿度水平和湿度随时间的上升(诸如，在浴室中淋浴器或浴具与打开的窗户相对的情况下)做决定。例如，在1分钟内上升10％的、60％的期间(sitting)相对湿度将导致该装置启动排气风扇。该装置继续监控诸如相对湿度和时间的条件，并且如果看到相对湿度随时间(诸如，在三分钟的时段内)下降回至静止湿度附近，则该装置将允许排气风扇在干燥时段内保持开启，假设相对湿度值保持靠近原始的静止相对湿度的设定范围或在该范围内。

因此，本公开内容涉及一种如下的系统和方法：其用于理想地在不期望水气冷凝的封闭环境中的结构和物体上形成冷凝之前，去除该环境中的湿气。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于控制封闭区域中的空气的通风的系统。该系统包括：第一传感器，被适配成检测空气中的湿气的存在；第二传感器，被构造成检测空气温度；以及耦合到第一传感器和第二传感器的电路，该电路被构造成确定局部露点，并且基于第一传感器和第二传感器的输出、响应于局部露点的计算来控制空气的通风。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种通风系统控制器，其感测局部露点并且自动启动通风系统(诸如，开启排气风扇)以清除房间的湿气。优选地，设置诸如按钮开关的手动开关来实现对风扇的手动控制。当启动时，风扇从封闭区域抽出空气并且将其排到外部，并且风扇将具有非常低的水气含量的新鲜空气引入该封闭区域中。优选地，这将在封闭区域中的结构或物体上形成冷凝之前、甚至在人眼看得见空气中的湿气之前发生。

根据本公开内容的另一方面，风扇开关控制器被配置成操作风扇，以及当设置了灯继电器和支持部件时操作灯。理想地，固件检测这些部件的存在并且自动操作继电器。

根据本公开内容的另一方面，LED亮指示电力何时可用或者风扇继电器何时通电，并且当检测到水气时，LED以两秒的速率闪烁。理想地，当不再检测到湿气时，定时器在诸如20分钟的设定时段之后关闭风扇。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于排气风扇的控制器，该控制器具有被适配成检测湿度的传感器、被适配成对感测到湿度的环境中的温度进行感测的传感器、以及耦合到这些传感器的电路，该电路被适配成基于对湿度和温度的感测、响应于对局部露点的确定而控制风扇的操作。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于排气风扇的控制器，该控制器包括用于实现照明系统的手动启动和停用的手动开关。

根据本公开内容的另一方面，控制器完全自动化的方面在于，当局部露点在露点的范围内或者在露点和温度的范围内或者在设定的露点时，控制器自动地启动风扇。理想地，该露点范围是从2华氏度到8华氏度。优选地，在检测到湿气之后，控制器将风扇的启动维持设定时段，并且在水气下降到露点以下之后，控制器将风扇的启动维持设定时段。可替选地，控制器可以被适配成允许手动停用风扇的或者允许手动停用和自动停用对风扇两者。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于感测任何封闭空间(诸如具有淋浴器的浴室)中的水气的电子电路，优选地是耦合到微处理器的湿度传感器，其中，该微处理器又从热敏电阻器接收温度信号。理想地，处理器对湿度传感器信号进行处理，以产生与感测到的温度相比较的露点温度。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于风扇的控制器，该控制器包括：第一传感器，被适配成检测湿气的存在；第二传感器，被配置成检测温度；以及耦合到第一传感器和第二传感器的电路，该电路被适配成确定局部露点并且响应于局部露点的计算来控制风扇的操作。

接下来参照图1A和图1B，其中示出了用于安装在传统开关箱12(图3所示)中的开关控制器10的前视图和后视图，其中，该传统开关箱具有由两个长侧壁14和两个短侧壁16构成的大致矩形形状的主体13，两个长侧壁14和两个短侧壁16都与公共后壁18垂直。侧壁14、16以及后壁18限定了具有容纳电气部件的中空内部的开口矩形箱。侧壁14包括限定螺纹孔17的接头(tab)15。开关控制器10通过穿过螺纹孔17的螺丝(未示出)安装到箱12。在电气部件被放置在箱12中之后，面板20(图1A和图1B所示)被安装在箱12的前部上方。面板20以取决于应用的已知方式(即，其中两个螺丝22穿过面板22中的相应开口并且进入下层电路板中或开关箱24中的螺纹孔中)附接到现有的或新的开关箱12。

开关控制器10在其前部包括位于传感器入口28之上的指示灯26，该传感器入口具有多个开口30。在开口30下方是第一开关32。在该设计方法中，第一开关32用于手动开启风扇，并且在第一开关32下方是用于手动关闭风扇的第二开关34。这些部件固定到包括用于控制风扇操作的电路的安装板。其它配置是可能的。例如，对于仅有风扇的配置，顶部按钮用于开启风扇，而底部按钮用于关闭风扇。对于风扇和灯的组合，顶部按钮用于对灯启动和关闭进行切换(toggle)，并且底部按钮用于对风扇启动和关闭进行手动切换。提供固件，其基于控制板上所看到的部件来选择每个开关的功能。

图2示出了在开关箱12中实现的、用于将控制开关10耦合到风扇电动机38的传统电连接。系统被设计成供120V交流供电的风扇使用。应该仅使用#14或#12铜线。然而，要理解的是，在本领域的普通技术人员的知识范围内，可以利用使用除120V交流之外的电力系统，只要对控制开关10的电路进行适当的修改即可。

由于较老的设施在开关箱12所处的墙壁内可能经历气流，因此可能需要对开关箱12中的任何开口进行密封，以便使控制开关10适当地起作用。这可以通过使用可用的标准油漆工具的堵塞材料(caulking)密封每个开口(包括电线穿过箱12的开口，如图3所示)来进行。还建议密封壁板与电箱之间的、围绕该箱的周界，以便停止热损耗并且使得控制开关10能够感测房间内的状态而不是箱12内或周围的气流。

以下是控制开关10的硬件描述。该开关被设计成将85Vac到265Vac、50-60Hz的电力传输通过额定为适当安培(诸如，在一些情况下为5A)的继电器。任何如此额定的负载可连接到这些继电器。主电源(在该情况下为传统的110V交流家用电源)向控制器10供电，该控制器产生较低的工作电压。要理解的是，这些值是取决于应用的。例如，继电器可以具有较高的安培容量以操纵较大的风扇。另外，硬件可以被设计成操纵240伏特的电源。

尽管可在电路板上安装三个按钮开关，但是目前仅使用下部的两个第一开关32和第二开关34。用户操作这些开关，以手动开启和关闭风扇。操作者看得见LED，并且这提供了控制器状态的视觉指示。

以下固件描述包括感测灯继电器部件的控制器中的软件版本，并且其确定按钮所执行的功能。固件操纵定时器，解释温度和水气读数，并且当检测到水气时驱动LED。

图6是与该特定设计相关联的控制器软件的伪代码的清单。申请人认识到，本领域的技术人员会理解该伪代码中所示出的控制算法的基础，并且能够参考该伪代码将其实现成目标编程语言。因此，在本文中将不详细说明该代码。

配置

仅风扇

对于仅有排气风扇的配置，在构造中不包括灯的继电器。软件检测到不存在，并且将上部按钮(在该情况下为第一开关32)解释为“风扇开启”命令。下部按钮(在该情况下为第二开关34)被视为“风扇关闭”命令。

风扇和灯

当安装了灯继电器和支持部件时，软件将上部按钮(第一开关32)解释为对灯开启和关闭命令的切换。下部按钮(第二开关34)被视为对风扇开启和关闭命令的切换。

在这些配置的每个配置中，如以下更全面地描述的，计算局部露点，并且启动排气风扇以从区域中清除湿气。将LED点亮至昏暗水平以表示电力可用或者风扇继电器通电，并且LED以两秒的速率闪烁以指示检测到湿气。

操作

仅风扇

手动按下上部按钮(第一开关32)将启动排气风扇并且设置定时器。检测到水分还将命令风扇开启，但是定时器将不被设置，并且风扇将保持开启，直到不再检测到水分为止。当检测到水分时，LED将以两秒的速率导通和关断。

要理解的是，定时器可以被设置为所需的时段，以清除空间或者满足应用的局部需要或局部约束(诸如，电的可用性)。在一些情况下，时间最小可以为15分钟，并且在一些情况下其可以高达60分钟。在大部分情况下，该时间在20分钟至30分钟且包括30分钟的范围中，但该时间也可以从15分钟变化到60分钟。

如果没有检测到冷凝物或水气，则用户可以按下以及释放下部按钮并且关闭风扇。如果检测到冷凝物或水气，则按下以及释放上部或下部按钮将不起作用。当20分钟的定时器到时的时候，控制器将自动关闭风扇。

风扇和灯

理想地，设置LED来指示电力可用、风扇开启、感测到水气或超驰(override)有效或者前述的任意组合。在本文所示的代表性实施例中，当电力可用时，将以昏暗水平点亮LED。按下上部按钮32将对灯开启和关闭进行切换。灯按钮不影响对风扇的操作，并且露点检测不影响对灯的操作。不存在与灯相关联的超时。

按下并释放下部按钮34将开启排气风扇，这将设置20分钟的定时器，并且如果没有检测到水气，则按下并释放下部按钮34将使风扇停用。以所有其它方式，风扇将如以上在仅风扇的操作描述中所述的那样运行。

尽管对于水气检测电路没有示出超驰，但是可以设置。

温度和湿度检测

风扇开关的主控制板包括连接器，其中，传感器板附接到该连接器中。设置热敏电阻器或等效部件，其被构造成感测并且返回空气温度数据。设置生成潮湿水平数据的栅格(grid)。具有该数据的输出信号可以被发送到用于存储数据的本地存储器或者被直接发送到用于确定露点值的处理器。优选地，固件逻辑将所返回的潮湿水平数据和温度数据翻译成露点值。如以下更详细地描述的那样，当达到门限露点值时，启动排气风扇。

电气

目前，风扇开关逻辑引入的工作电流对于仅有风扇的配置最大约为90mA，而对于风扇和灯配置最大约为150mA。风扇开关引入的静态电流约为0.4mA。

在优选的型式中，感测电路控制对风扇电动机的接通和断开，该感测电路基于感测到的温度值和感测到的相对湿度以及露点确定而工作。对于温度的确定，NTC(负温度系数)热敏电阻器/分压器电路提供成反比的电压返回。根据所选择的热敏电阻器的值，应用调节算法以符合预期值的范围，从而填满8比特的模数转换中可用的范围。该信号水平或值是温度。

相对湿度检测还将信号水平提供到返回数值信号的模数转换器。使用如下的简单近似

RH＝100-5(T-Td)，

其中：

RH＝相对湿度

T＝以华氏温标记录的温度，以及

Td是以华氏温标为单位的露点温度。

通过结合RH和T(反的)，接收露点值。例如，露点值是133，但是在计算中减去5，因此阈值是计数128。当接收到小于128的值时，不存在湿气或冷凝物。当值在128以上时，存在露水(冷凝物或湿气)。

没有使用表格。然而，通过使用相反值和具有偏移的初始调节因子，可以将对于从～50℉到～112℉的温度的所有露点值准确地置于128。

测试

进行测试，以验证将检测阈值开放为～5.5℉的露水感测算法并且验证露水感测超驰特征的增加没有影响装置的性能。初始测试关注于60％湿度时额定为70℉的起始室温。进行了多次运转，并且图4示出了典型性能。当露点温度在从5.5℉到8℉的室温范围内时，发现阈值。在室内湿度仍然高的同时，该室打开并且风扇开关被认为在阈值以下。样本1是在室关闭时取得的。开启单个蒸汽机，并且样本2是在第一次看到雾而使镜子上的水气维持在4’水平时取得的。样本3是在风扇开关第一次检测到水气时取得的。针对所有三个样本的时间间隔均为10分钟。

图5示出了根据本公开内容的另一方面的测试，其中，以升高的温度并且通过对电路进行了修改来进行测试。在开始测试之前，将房间在80℉到90℉浸湿两小时。运转室多次并且图5中的曲线图描绘了其中的一次运转。起动单个蒸汽机并且取得样本1。当风扇开关触发时取得样本2。运转该室直至达到90℉的温度并且蒸汽机和加热灯两者都被关闭。开启吊扇并且使房间通风。当风扇开关降低了露水感测方面(即，露水感测无效)时，取得样本4。

在每次测试期间，在风扇开关检测到水气的时刻，进入房间并且进行视觉观察。在每种情况下，所有墙壁上的镜子被雾笼罩，但是潮湿水平较低。风扇开关盖板(bezel)和周围墙壁干燥并且空气潮湿。

注意在曲线图(图4和图5)上，初始温度和随后的读数不同。如这里所述的，图5中呈现的结果在升高的初始温度处继续有效。

图7是根据本公开内容的一个方面形成的风扇控制器传感器电路70的示意图。所示出的水气或湿度传感器栅格72耦合到第一电路JP1和第二电路JP2(74，76)，第一电路JP1和第二电路JP2(74，76)又经由热敏电阻器R1耦合在一起。栅格72检测到水气，导致在第一电路JP1和第二电路JP2中的电流的状态改变。这被处理以生成通风系统的控制信号。类似地，热敏电阻器R1感测空气温度，并且第一电路JP1和第二电路JP2接收信号。

图8是根据本公开内容的另一方面形成的风扇控制器传感器电路80的示意图。这里，电阻器(表示为R1，其不同于图7的热敏电阻器R1)将晶体管Q1的栅极接地。Q1的栅极由取自集成电路IC1上的引脚3的Drive1(驱动1)上的信号来控制。Q1控制开关K1的启动，开关K1将电动机线路E5耦合到火线(hotline)E1。

图9是根据图8的控制器电路80的另一方面形成的风扇控制器传感器90的另一示意图。此处，为线路E6上的灯设置另外的开关K2。开关K2由晶体管Q2来控制，晶体管Q2使其栅极耦合到取自IC1上的引脚2的线路Drive2(驱动2)。

图7的JP1和JP2与图8和图9的P1配对。P1的引脚2处的术语“temp”和引脚10的接地是通过图7上的热敏电阻器R1返回。在通过引脚1和9的在R9和R10处的术语“Sns2”和“Sns3”是源并且通过图7的传感器栅格返回。

根据本公开内容的另一方面，开关控制器可以被配置成具有以下工作特性：

如上所述，存在按钮开关是为了手动开启和关闭风扇电动机。提供单一的固件版本，其能够确定机械配置并且根据该配置运行。例如，当没有安装第三按钮和灯继电器时，固件如下操作风扇开关板：

上部按钮-中心位置

当没有检测到水气时，按下和保持上部按钮不起作用。当释放该按钮时，风扇继电器通电并且风扇将开始运转。设置20分钟运行的定时器。在20分结束时，风扇将被关闭。

底部按钮-底部位置

当释放按钮时，风扇继电器断电，并且风扇将关闭。如果检测到水气，则底部按钮不起作用。

超驰特征

如果保持两个按钮15秒，则露点感测系统被停用。如果风扇正在运转，则其将切断。当露点感测系统被停用时，按下和保持两个按钮15秒将重新启动该系统。如果保持按钮超过15秒，则不起作用。

湿度和温度传感器-顶部位置

湿度和温度传感器被安装到容纳于上盖中的传感器板。该组合提供了确定露点所依据的信息。露点阈值是用于驱动风扇开关命令的阈值。当达到露点阈值时，风扇继电器通电，并且当发现水气时，定时器将保持重置20分钟。当不再检测到水气时，将允许定时器倒计时。在20分钟结束时，风扇将被切断。

LED指示-顶部位置

当露点感测有效时，LED指示风扇继电器通电并且已达到了露点阈值。当风扇继电器通电但是没有发现露水时，LED将持续接通(onsolid)。当发现露水时，LED将每隔2秒脉动变暗。

电力

AU01-101a电路板可以将最大3安培的120Vac或240Vac传输到风扇输出。

下表列出了在所有操作模式中引入的静态功率。前两栏中的读数使露水感测电路有效，而最后两个读数伴随着露水感测超驰。

根据本公开内容的又一方面，开关控制器可以被配置成具有以下工作特性：

当没有安装第三按钮而安装了灯继电器时，固件操作作为FS-200的风扇开关板。FS-200如下工作：

上部按钮-中心位置

上部按钮对灯开启和关闭进行切换。该按钮不以任何形式影响对露点感测电路或风扇的操作。

底部按钮-底部位置

底部按钮对风扇开启和关闭进行切换。按下和释放该按钮将开启风扇并且设置20分钟的定时器。

如果风扇开启并且没有检测到水气，则按下和保持底部按钮不起作用。当释放该按钮时，风扇继电器断电，并且风扇将关闭。如果风扇开启并且检测到水气，则底部按钮不起作用。

超驰特征

如果保持两个按钮15秒，则露点感测系统将被停用。如果风扇在运行，则其将被关断。当露点感测系统被停用时，按下和保持两个按钮15秒将重新启动该系统。如果保持按钮超过15秒，则不起作用。

湿度和温度传感器-顶部位置

湿度和温度传感器被安装到容纳于上盖中的传感器板。该组合提供了确定露点所依据的信息。露点阈值是用于驱动风扇开关命令的阈值。当达到露点阈值时，风扇继电器通电，并且当发现水气时，定时器将保持重置20分钟。当不再检测到水气时，允许定时器倒计时。在20分钟结束时，风扇将被切断。

理想地，上盖中的开口装有百叶窗板，并且相对湿度传感器被安装成面对装有百叶窗板的开口。已发现这改进了系统的响应时间。

LED指示-顶部位置

LED指示风扇继电器通电并且已达到露点阈值。当风扇继电器通电但是没有检测到露水时，LED将持续接通。当发现露水时，LED将每隔2秒脉动变暗。

电力

AU01-101a电路板可以将最大3安培的120Vac或240Vac传输到风扇和灯输出。不要组合这些路径用于单个6安培源，这是由于两条路径将需要完全同时通电和断电，以避免对单个继电器施加6安培负载。

下表列出了所有操作模式中引入的静态功率。前四栏中的读数使露水感测电路有效，而后四个读数伴随露水感测超驰。

图10示出了根据所示的一个实施例的水气控制系统1000的部件。开关控制器1100与大气环境传感器组件1400进行无线通信。大气环境传感器组件1400位于远离开关控制器1100之处。典型地，大气环境传感器组件1400耦合或固定到风扇格栅组件1300，该风扇格栅组件典型地位于房间的墙上或天花板上，而开关控制器1100典型地位于房间的墙上。

大气环境传感器组件1400可感测空气中的水气或温度或者这两者。大气环境传感器组件1400可包括电路和逻辑，诸如，如以上关于前述实施例所描述的，基于感测到的水气或温度或者这两者而确定露点的固件逻辑。位于格栅组件1300中的大气环境传感器组件1400被配置成使用无线通信1010，无线地向墙壁上安装的开关控制器1100提供通信(诸如，通过射频(RF)通信)。

开关控制器1100被配置成从大气环境传感器组件1400接收无线通信1010。开关控制器1100可包括电路和逻辑，诸如操作与格栅组件1300相关联的风扇1020的固件逻辑。风扇电动机和开关控制器1100可经由配线1030而电耦合。开关控制器1100可经由配线1030选择性地开启和关闭风扇电动机1020。

在一些实施例中，配线1030还可用于向大气环境传感器组件1400提供电功率。在一些实施例中，配线1030或未示出的其他配线可提供大气环境传感器组件1400与开关控制器1100之间的有线通信链接。

图11A-11C分别示出了用于安装在传统开关箱12(图3所示)中的开关控制器1100的等距视图、前视图以及侧视图。开关控制器1100包括安装架1102和后外壳1104。后外壳1104包括至少一个穿过表面(诸如，后外壳1104的后表面1106)的开口，以便电线从其中穿过。后外壳1104的尺寸和形状适于容纳在传统开关箱12中。

安装架1102包括一对螺纹螺丝孔1108和一对细长开口1110。在后外壳1104已被传统开关箱12容纳之后，细长开口1106与螺纹孔17对准。两个螺丝(未示出)延伸穿过细长开口1110并穿过螺纹孔17，以将开关控制器1100安装到开关箱12。

在将开关控制器1100安装在箱12(图3)中之后，面板(未示出)可耦合到开关控制器1100。从面板延伸的一对螺丝(未示出)穿过螺纹螺丝孔1108，以将面板耦合到开关控制器1100。

开关控制器1100在前侧1112上包括位于RF窗1116中的指示灯1114。RF窗1116包括RF传输材料，以使得无线通信1010(图10)可从其中通过。RF装置(未示出)布置在开关控制器1000中，以接收无线通信1010。在一些实施例中，RF装置还可发射无线通信1010。这样的RF装置对本领域技术人员来说是公知的，并且在此将不详细描述。

在RF窗1116下方是用于手动开启风扇的第一开关1118，并且在第一开关1118下方是用于手动关闭风扇的第二开关1120。这些部件被固定到安装板，该安装板包括用于控制风扇操作的电路。其它配置是可能的。例如，对于仅有风扇的配置，顶部按钮接通而底部按钮断开。对于风扇和灯的组合，顶部按钮对灯开启和关闭进行切换，而底部按钮对风扇开启和关闭进行切换。提供基于控制板上所看到的部件而选择功能的固件。

图12A-12C分别示出了风扇格栅组件1300的等距视图、前视图以及后视图。风扇格栅组件1300包括格栅1310和耦合到格栅1310的大气环境传感器组件1400。

格栅1310的形状大致为矩形，其中，一对大致匹配的侧边1312在一对大致匹配的横向端1314之间延伸。侧边1312和端1314大致限定了框1316。格栅1310还包括由框1316围绕的格栅盖1318。格栅盖1318包括诸如空气通过的空气通道开口1320的传统功能部件。格栅盖1318还包括大致矩形形状的开口1322。

开口1322由壁1324来限定。壁1324从格栅盖1318的前侧1326延伸到格栅盖1318的后侧。后侧1318包括格栅安装构件1324。格栅安装构件1328被配置成可拆卸地耦合到相应的构件以将格栅1310保持在适当位置。

图13A-13D分别示出了大气环境传感器组件1400的等距视图、侧视图、后视图以及分解等距视图。

大气环境传感器组件1400包括前外壳构件1410和后外壳构件1412。后外壳构件1412包括围绕板1416向外延伸的凸缘1414。凸缘1414包括一对螺丝孔1418。板1416包括三个容纳螺丝1422的螺丝孔1420。

前外壳构件1410包括与板1416的三个螺丝孔1420对准的螺丝孔(未示出)。前外壳构件1410的这组螺丝孔至少部分延伸穿过前外壳构件1410的安装结构(未示出)并且可带有螺纹。螺丝1422穿过板1416的螺丝孔1420，并且至少部分地被前外壳构件1410的螺丝孔容纳，以将前外壳构件1410和后外壳构件1412连在一起。

前外壳构件1410和后外壳构件1412分别包括侧壁1424、1426。侧壁1426包括凸缘1428。侧壁1424、1426分别从盖1430和板1416延伸。侧壁1424、1426限定了大致中空的内部1432。侧壁1424的尺寸和形状适于容纳凸缘1428。

大气环境传感器组件1400还包括电路板1434，其尺寸和形状适合大致中空的内部1432。电路板1434包括一组孔1436，这些孔的尺寸适于容纳具有孔1420的栓1434，其中，孔1436延伸穿过栓1434。电路板1434还包括耦合到电池1440的电池电极1438(仅示出了一个)。电池由电池盒1442来容纳，并且为包括LED(未示出)的大气环境传感器组件1400的电路供电。大气环境传感器组件1400的电路可包括其中用于感测温度和湿度的部件并且可包括RF部件。

光柱(opticalpost)1444从电路板1434延伸穿过盖1430中的孔1446。光柱1444包括来自LED(未示出)的光透过的材料。从光柱1444发射的光表明大气环境传感器组件1400正在工作。

盖1430限定了多个空气通道开口1446。空气从大气环境传感器组件1400的外部被传送到大致中空的内部1432，以使得电路在其中可感测温度和/或湿度。这些空气通道可装有百叶窗板，以更好地将周围空气引导到传感器。理想地，相对湿度传感器与开口1446相对地放置。

如在图8和图9指出的，仅当使用第三开关时才在板上组装开关S3。按照以上详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。一般而言，在所附权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求书中所公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求享有权利的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开内容的限制。

图14A-M表示与本公开内容的另一方面相关联的伪代码。简要地，存在可以被采用、实现作为离散控制系统或具有三个可选模式的单个系统的三种操作方法或“模式”。

在第一操作模式中，控制器利用感测到的相对湿度数据来控制通风系统排气风扇的启动和停用。例如，当在封闭区域中所感测到的相对湿度达到阈值时，控制器启动排气风扇，直至相对湿度下降到阈值以下。在超过阈值一定时段(诸如4秒)之后，将启动风扇。理想地，在所感测到的相对湿度下降到阈值以下之后，风扇将在设定的时段内保持活动。相对湿度阈值将通过局部条件和规律来确定。例如，在北美的西海岸，阈值可以被设置为75％。

在第二操作模式中，控制器根据以上图1-13的描述而工作。例如，当针对温度来调整湿度阈值以给出计算出的(如之前所述)局部露点时，将启动风扇，然后，当超过阈值确定时段(诸如四秒)时，启动风扇。

在第三操作模式中，控制器基于局部相对湿度的改变速率而工作。在该技术中，当使用湿度改变的历史来调整局部露点时，启动风扇。调整量与在设定的时段(诸如，16秒的时段)内所观测到的湿度上升时间成比例。例如，在16秒内百分之四的湿度改变将导致控制器进入启动序列。

图14A-M包含控制器的伪代码的清单，该控制器根据耦合到利用与该伪代码对应的软件的控制器的设备或电路，实现全部三种模式作为替选模式。换言之，根据本公开内容的一个实施例或方面，控制器检测哪个硬件与其耦合或是活动的，并且控制器实现适当的操作模式。

系统的所有型式中的重要特征是在传感器栅格处使用双向感测。为了避免栅格元件的极化，电流定期地反向。这防止了电荷的建立或者传感器元件的移动和所引起的极化。理想地，当系统通电时，极性每隔100毫秒改变，但是根据传感器和控制电路的实现，也可使用范围从75ms到250ms或者更大的其它时段。

另外，在该型式中，当电力可用时，LED不再保持接通。相反，仅当风扇开启时，LED才接通，并且当风扇开启且已检测到水气时，LED将昏暗地闪烁。另外，如在代码中所阐述的设置夜灯，在该情况下，夜灯可以是以全功率工作的LED本身。

本领域的技术人员将容易地意识到，上述设计将在多种电子应用中得到使用，包括但不限于计算机、计算机处理器、移动通信装置等的供电。

可以组合上述各个实施例以提供另外的实施例。在本说明书所引用中和/或在申请数据单中列出的所有美国专利、美国专利申请公布、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利公布在此通过引用将其全部内容并入本文。如果需要，可以修改实施例的各方面，以采用各个专利、申请以及公布的概念来提供另外的实施例。

Claims

1.一种用于控制封闭区域中的空气的通风的系统，包括：

第一传感器，被适配成检测所述封闭区域中的空气中的湿气的存在；

第二传感器，被构造成检测所述封闭区域中的空气温度；以及

耦合到所述第一传感器和所述第二传感器的电路，所述电路被构造成确定所述封闭区域中的露点值，并且基于所述第一传感器和所述第二传感器的输出、响应于所述露点值的确定来控制所述封闭区域中的空气的通风，所述电路包括控制电路，所述控制电路被构造成响应于所述露点值的确定而启动通风装置，所述控制电路被构造成根据以下计算来确定所述露点值：

RH＝100-5(T-Td)，

其中：

RH＝相对湿度，

T＝以华氏温标记录的温度，以及

Td是以华氏温标为单位的露点温度，

所述控制电路还被构造成当所述露点值在为128的阈值计数以上时启动所述通风装置，并且启动多种操作模式之一，所述多种操作模式包括：第一模式，在所述第一模式中，所述控制电路被构造成基于所述第一传感器和所述第二传感器的输出、响应于所述露点值的确定而控制空气的通风；第二模式，在所述第二模式中，所述控制电路基于在所述封闭区域中所感测到的、超过门限水气量的水气量，控制所述通风系统的启动；以及第三模式，在所述第三模式中，所述控制电路确定所述封闭区域中所感测到的水气在一定时段内的改变速率，并且当所述一定时段内的所述改变速率超过所述一定时段内的门限改变速率时，启动所述通风系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成检测耦合到所述控制电路的硬件，并且选择与所检测到的硬件对应的操作模式。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通风装置包括排气风扇，所述排气风扇被构造成从所述封闭区域抽出空气并将所述空气排到外部，以及将水气含量比从所述封闭区域排出的空气低的新鲜空气引入所述封闭区域中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被构造成在所述封闭区域中形成冷凝之前启动所述通风系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被构造成在所述封闭区域中看得见湿气之前启动所述通风系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路包括实现对所述通风系统的手动控制的手动开关。