CN103149463A - 用于加热通风和空调部件检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加热通风和空调部件检测的系统和方法。提供了一种用于检测加热、通风和空调（HVAC）部件的方法。该方法包括以下步骤：当继电器不通电时，测量电路中电流传感器处的初始电流；使继电器通电；当继电器通电时，以定期的时间间隔测量通电电流；假如与通电电流相关的第一电压和与初始电流相关的第二电压之间的绝对差高于阈值，则计数器增一；以及假如在预定时间段内计数器超过预定值，则确定存在HVAC部件。

Description

用于加热通风和空调部件检测的系统和方法

相关申请的交叉引用

本发明要求2011年7月29日提交的、Timothy Wayne Storm等人的题为“System and Method for Heating Ventilation and Air Conditioning ComponentDetection（用于加热通风和空调部件检测的系统和方法）”的美国临时专利申请61/513,371的优先权，在此以参见的方式整体纳入该临时专利申请，就像再叙述了一样。

关于联邦赞助研发的声明

不适用。

对于缩微胶片附件的参照

不适用。

背景技术

术语“HVAC系统”在本文中将用于指代能够对室内空间进行加热、冷却和/或通风的任何系统。HVAC系统的加热、冷却和/或通风参数典型地可通过恒温器来调节，其也可称为室内舒适度控制。恒温器典型地连接至HVAC系统控制器，该HVAC系统控制器基于从恒温器接收到的输入来控制HVAC系统。由恒温器实现的至少一部分功能可通过可编程微处理器或类似部件来实施。微处理器可连接至温度传感器，该温度传感器可感测恒温器所位于的空间的温度并将合适的信号发送至微处理器以指示该空间中的温度。微处理器可从HVAC系统控制器接收电力，并可连接至作为备用件的合适电池电源。恒温器可运行以改变温度设定值，致使系统以加热模式或冷却模式运行，仅运行HVAC系统的风机，和/或实施其它功能。在一些情况下，术语“HVAC系统”可指代与空气加热和冷却部件组合起来的恒温器和HVAC系统控制器，在其它情况下，术语“HVAC系统”可指代独立于恒温器和HVAC系统控制器的空气加热和冷却部件。

发明内容

在本发明的一些实施例中，提供了一种用于检测加热、通风和空调（HVAC）部件的方法。该方法包括以下步骤：当继电器不通电时，测量电路中电流传感器处的初始电流；使继电器通电；当继电器通电时，以定期的时间间隔测量通电电流；假如与通电电流相关的第一电压和与初始电流相关的第二电压之间的绝对差高于阈值，则计数器增一；以及假如在预定时间段内计数器超过预定值，则确定存在HVAC部件。

在本发明的其它实施例中，提供了一种加热、通风和空调（HVAC）系统。该HVAC系统包括：电流传感器，电流传感器构造成测量电路中的初始电流，并在继电器通电之后测量通电电流；以及控制器，控制器构造成接收与初始电流相关的第一电压，在接收第一电压之后接收与通电电流相关的第二电压，计算第一电压和第二电压之间的绝对差，假如绝对差高于阈值则计数器增一，以及假如在预定时间段内计数器超过预定值则确定HVAC部件的存在

在本发明的还有其它实施例中，提供了一种加热、通风和空调（HVAC）控制器。该HVAC控制器包括：继电器；电流感测电路；以及处理器，处理器构造成：接收与初始电流相关的第一电压；使继电器通电；此后定期地接收与通电电流相关的第二电压；计算第一电压和第二电压之间的绝对差；假如绝对差高于阈值，则计数器增一；以及假如在预定时间段内计数器超过预定值，则确定HVAC部件的存在。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在联系附图和具体实施方式来参照下面的简要描述，其中，相同的附图标记表示相同的零件。

图1是根据本发明一实施例的HVAC系统的简化示意图。

图2是根据本发明一实施例的HVAC部件检测电路的示意图。

图3是根据本发明一实施例的由HVAC部件检测电路测量为不存在HVAC部件的图。

图4是根据本发明一实施例的由HVAC部件检测电路测量为存在HVAC部件的图。

图5是根据本发明一实施例的用于检测HVAC部件的方法的流程图。

具体实施方式

一些HVAC控制器可构造成控制风门、区域传感器或热泵。本发明的各实施例提供了一种HVAC控制器，该HVAC控制器可进一步构造成检测是否连接了负载，因此确定例如风门、区域传感器或热泵的HVAC部件是否存在。在一些实施例中，假如连接了热泵，则控制器可进一步构造成检测热泵中的级数。

图1是根据本发明一实施例的HVAC系统100的简化示意图。HVAC系统100包括风门110a、110b，区域传感器120a、120b，热泵140，以及系统控制器130。各个风门110a、110b与区域传感器120a、120b配对。来自区域传感器120a、120b的数据可被系统控制器130用来对于风门110a、110b的运行作出确定。尽管只示出了两个风门110a、110b和两个区域传感器120a、120b，但系统控制器可运行任何数量的风门和区域传感器。系统控制器130可以是硬件、固件、软件和/或其它元件的任意组合，诸如但不局限于，一个或多个微处理器、存储器部件以及网络通信或无线电通信元件。

HVAC系统100还可包括这里未示出的下列部件：压缩机、制冷剂、换热器和/或本领域技术人员所熟知的能加热和/或冷却空气的其它部件。HVAC系统100可具有各种构造，诸如分离系统或打包系统、管道系统或非管道系统、热泵或传统加热/冷却系统、或本领域技术人员已知的其它构造。尽管只示出了单个HVAC系统100，但HVAC系统100可包括多个能独立运行的单元。

HVAC系统100还可包括通风器、预滤器、空气净化器、调湿器和/或能循环和/或进一步调节已加热或已冷却空气的其它部件。通风器可将已调节的空气引入内部空间，将室外空气引入内部空间，和/或将内部空气排至室外。预滤器可包括过滤介质，该过滤介质可在空气离开预滤器并进入空气净化器之前捕获相对大的颗粒物质。调湿器可运行以调节循环空气的相对湿度。

HVAC系统100可向诸如住宅、办公室或一些其它类型建筑的结构提供加热、冷却和/或通风。HVAC系统100可位于该结构之外，应理解的是，HVAC系统100的至少一些部分可位于该结构之内。该结构可包括多个区域，每个区域可以是单个房间或多个房间。HVAC系统100可构造成彼此独立地对各个区域的空气进行循环和/或调节。

风门110a、110b可由系统控制器130操作以控制通向各个区域的气流。系统控制器130可将信号发送至风门110a、110b以致使风门打开。系统控制器130可将信号发送至风门110a、110b以致使风门关闭。系统控制器130可致使风门110a、110b基于从区域传感器120a、120b接收到的打开数据来打开或关闭，区域传感器位于经由风门110a、110b接受已调节空气的区域中。数据可包括区域温度、区域湿度和/或其它环境数据。例如，区域传感器120a可检测安装了该区域传感器120a的区域中的温度已降低到所需温度下方或升高到所需温度上方。区域传感器120a将指示温度的数据发送至系统控制器130。系统控制器130然后可致使该区域中的风门110a打开，由此将已加热或已冷却的空气引入该区域。

在一些HVAC系统中，期望的是检测是否安装了风门。例如，构造HVAC系统的技术人员可能不知道已安装了几个区域。系统控制器130可构造成检测例如风门或区域传感器的一些HVAC部件是否存在。系统控制器130还可构造成检测热泵是否连接至系统且热泵包括几个级。

图2是根据本发明一实施例的HVAC部件检测电路200的示意图。HVAC部件检测电路200包括电源210，继电器220a、220b，风门230，可复位的熔丝240，处理器250，电流感测电阻260，二极管270a、270b，以及运算放大器280。电源210可将24伏交流电（VAC）提供至继电器220a、220b。继电器220a可连接至风门230以能在继电器220a通电时打开风门230。继电器220b可连接至风门230以能在继电器220b通电时关闭风门230。继电器220a和继电器220b可由控制器250控制。处理器250可使继电器220a通电以致使风门230打开。处理器250可使继电器220b通电以致使风门230关闭。

在一些情况下，可能有用的是检测是否已安装风门230。假如已安装风门230，则在继电器220a、220b通电时信号可从风门230输出。该信号包括横穿电流感测电阻260所感测的电压和电流。运算放大器280接收该信号并调节该信号以输入至处理器250。处理器250然后可确定是否已安装风门230。

处理器250可确定通过测量运算放大器280输出的初始电压来确定风门230的存在。在继电器220a、220b通电时测量初始电压。在继电器220a、220b通电之后，处理器250可测量由运算放大器280输出的通电电压。处理器250可在预定时间段内重复测量。可以规定时间间隔进行测量。在每次测量之后，处理器250计算通电电压和处理电压之间的绝对差。假如绝对差的值高于阈值，则处理器250使计数器增一。在预定时间段过去之后，处理器250可估计计数器的值。假如计数器值大于预定阈值，则处理器250确定连接了风门230。假如计数器值小于预定阈值，则处理器250确定未连接风门230。应注意的是，尽管以上实例描述了用于检测风门存在的过程，但对于本领域技术人员显而易见的是，可修改该过程或使用其它过程以确定是否存在其它HVAC部件。

假如未安装风门，则可将24VAC直接施加至HVAC部件检测电路200。在24VAC直接施加至电路的情况下，可复位的熔丝240可触发以防止损坏处理器250。可复位的熔丝240可以是正温度系数（PTC）热敏电阻或其它等同部件。在24VAC直接施加至电路的情况下，二极管270a、270b可为电流感测电阻提供过电压保护。二极管270a、270b在短时间段内抽取足够的电流以致使可复位的熔丝240触发。

图3是根据本发明一实施例的由HVAC部件检测电路测量为不存在HVAC部件的图。波形310表示从运算放大器280输出至处理器250的电压。竖轴表示电压，横轴表示时间。电压随时间增加而保持恒定，因此初始电压和后续电压之间的绝对差将一直为零。这样，任何大于零的阈值将导致处理器250不使计数器增一。假如计数器不超过阈值，则处理器250确定不存在HVAC部件。

图4是根据本发明一实施例的由HVAC部件检测电路测量为存在HVAC部件的图。波形410表示从运算放大器280输出至处理器250的电压。竖轴表示电压，横轴表示时间。电压随时间变化，这样初始电压和后续通电电压之间的绝对差将大于零。假如绝对差大于阈值，则计数器增一。假如计数器值在预定时间段内超过阈值，则处理器250确定存在HVAC部件。

图5是用于检测HVAC部件500的方法的一实施例的流程图。该方法在步骤510开始于：在电路中的继电器不通电时，测量电路中的初始电流。可横穿电流感测电阻或使用其它电流检测装置来测量初始电流。初始电流可通过运算放大器转换成电压值，并发送至处理器或能测量从运算放大器输出的电压的其它系统部件。在测量初始电流之后，在步骤520可使继电器通电。继电器可以是HVAC系统中的系统控制器的一部分。继电器可以用来控制供给至例如风门、区域传感器或热泵的HVAC部件的电力。在继电器已通电之后，在步骤530测量通电电流。通电电流可以与初始电流相同的方式且在电路中相同位置测得。通电电流也可以通过运算放大器转换成电压以供处理器或其它系统部件测量。在步骤540，处理器可计算与初始电流相关的电压和与通电电流相关的电压之间的绝对差。假如绝对差大于预定阈值，则在步骤550计数器增一。假如绝对差小于预定阈值，或假如计数器已增一，则在步骤560处理器可查看是否已过去预定时间段。处理器可通过在测量初始电流时启动定时器、然后查看定时器是否已终止来实现步骤560。假如定时器未终止，则方法返回至步骤530并再次测量通电电流。假如定时器已终止，则在步骤570处理器检查计数器的值并将其与预定阈值作比较。假如计数器高于阈值，则在步骤590处理器确定存在HVAC部件。假如计数器低于阈值，则处理器确定不存在HVAC部件。

在某个实施例中，方法500将开始于时刻“t”。处理器将计数器初始化为零值。处理器还将记录初始电压，该初始电压是基于在电流感测电阻处感测的初始电流而计算出的。在记录初始电压之后，处理器将使继电器通电以打开或关闭风门。处理器然后基于在电流感测电阻处感测的通电电流记录通电电压。处理器每一毫秒（ms）存储一次通电电压。在存储每个通电电压之后，处理器将计算初始电压和通电电压之间的绝对差。假如该差大于0.3667伏，则计数器增一。存储通电电压、计算绝对差和计数器增一（如果需要的话）的过程将重复250ms。在250ms（250个周期）结束时，估计计数器中的值。假如计数器的值大于或等于30，则设想存在风门。假如计数器的值小于30，则设想不存在风门。尽管上述一些实施例描述了特定的值，但在方法500中也可在合适时使用其它值。

在一实施例中，系统控制器130可包括交互式触摸屏显示器，该显示器不仅显示信息，而且可以接受用户输入。也就是说，系统控制器130的各个部分可用作虚拟按钮，当这些虚拟按钮被触摸时，致使数据输入系统控制器130。例如，系统控制器130上的虚拟按钮可用来调节温度设定值，在加热模式和冷却模式之间切换，在在家模式和离开模式之间切换，改变设定值所施加至的区域，或实施其它功能。

在一实施例中，系统控制器130还可包括提供多个附加功能的虚拟菜单按钮。例如，当用户或技术人员按压虚拟菜单按钮时，可呈现菜单界面。菜单界面可呈现在包括多个虚拟按钮的交互式触摸屏上。当菜单界面上的一个虚拟按钮被触摸时，可呈现与所选虚拟按钮相关的另一界面。例如，当区域构造按钮被按压时，可显示区域构造相关界面。系统控制器130然后可执行上述方法以确定是否构造有连接了风门的区域。方法还可用来确定已连接风门，但没有区域传感器与该风门相关联。例如，系统控制器可检测风门，但不接收来自区域传感器的信号，或者系统控制器130可接收来自区域传感器的信号，但不检测风门。相同的方法可应用于需要安装附加HVAC部件以实现适当功能的任何HVAC部件。

公开了至少一个实施例，可由本领域技术人员作出的实施例的变型、组合和/或修改和/或实施例的特征都落入本发明的范围之内。源自实施例的组合、集成和/或省略特征的替代实施例也落入本发明的范围之内。相对于权利要求的任一元件使用术语“可选地”是指：该元件是需要的，或该元件是不需要的，两者都落入权利要求的范围之内。使用较宽的术语，诸如包括、包含和具有，应被理解为诸如由……组成、基本上由……组成、以及基本上包括之类的较窄术语提供支持。因而，保护范围不限于上述描述，而是仅受以下权利要求书的限制，其范围包括权利要求书主题的所有等同物。每个和各个权利要求作为进一步公开被纳入说明书中，权利要求是本发明的实施例。

尽管在本发明中已提供了若干实施例，但应理解的是，所公开的系统和方法可具体实施成许多其它特定形式，而不脱离本发明的精神或范围。目前的实例被认为是示例性的而非限制性的，本发明不局限于这里给出的细节。例如，各种元件或部件可在另一系统中进行组合或集成，或者一些特征可被省略或未被实施。

还有，在各个实施例中离散地或单独地描述和示出的技术、系统、子系统和方法可与其它系统、模块、技术或方法进行组合或集成，而不脱离本发明的范围。关联或直接关联或彼此连通的所示或所述的其它项目可直接关联或通过一些接口、装置或中间部件连通，该连通可以是电气的、机械的或其它方式的。具有变化、替代和改变的其它实例可由本领域技术人员发现，并可不脱离这里所公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于检测加热、通风和空调（HVAC）部件的方法，包括：

当继电器不通电时，测量电路中电流传感器处的初始电流；

使所述继电器通电；

当所述继电器通电时，以定期的时间间隔测量通电电流；

假如与所述通电电流相关的第一电压和与所述初始电流相关的第二电压之间的绝对差高于阈值，则计数器增一；以及

假如在预定时间段内所述计数器超过预定值，则确定存在HVAC部件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述HVAC部件是区域风门、区域传感器、热泵、空调机和驱动电路中的一种。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

检测所述HVAC部件的级数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

指示所述HVAC部件的存在；以及

基于所述指示来构造HVAC系统。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述HVAC部件的存在来指示所需HVAC部件的缺失。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述所需HVAC部件是区域传感器，所述HVAC部件是区域风门。

7.一种加热、通风和空调（HVAC）系统，包括：

电流传感器，所述电流传感器构造成测量电路中的初始电流，并在继电器通电之后测量通电电流；以及

控制器，所述控制器构造成接收与所述初始电流相关的第一电压，在接收所述第一电压之后接收与所述通电电流相关的第二电压，计算所述第一电压和所述第二电压之间的绝对差，假如所述绝对差高于阈值则计数器增一，以及假如在预定时间段内所述计数器超过预定值则确定HVAC部件的存在。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，以一时间间隔接收所述通电电流的值，所述预定时间段等于250个时间间隔。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述时间间隔是1毫秒。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述预定值是30。

11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述阈值是0.3667伏。

12.一种加热、通风和空调（HVAC）控制器，包括：

继电器；

电流感测电路；以及

处理器，所述处理器构造成：

接收与初始电流相关的第一电压；

使所述继电器通电；

此后定期地接收与通电电流相关的第二电压；

计算所述第一电压和所述第二电压之间的绝对差；

假如所述绝对差高于阈值，则计数器增一；以及

假如在预定时间段内所述计数器超过预定值，则确定HVAC部件的存在。

13.如权利要求12所述的HVAC控制器，其特征在于，所述电流感测电路测量在电流感测电阻处的所述初始电流和所述通电电流，运算放大器输出所述第一电压和所述第二电压。

14.如权利要求13所述的HVAC控制器，其特征在于，所述电流感测电路包括所述电流感测电阻、所述运算放大器、可复位的熔丝以及多个保护二极管。

15.如权利要求14所述的HVAC控制器，其特征在于，所述可复位的熔丝构造成在故障条件下触发，其中所述故障条件包括将过高电压施加至所述电流感测电路。

16.如权利要求12所述的HVAC控制器，其特征在于，还包括用户界面。

17.如权利要求16所述的HVAC控制器，其特征在于，所述控制器还构造成经由所述用户界面提供与所述HVAC部件的存在相关的指示。

18.如权利要求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.如权利要求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.如权利要求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。

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