CN103402479B

CN103402479B - 控制比湿度的保温箱组件及相关控制装置

Info

Publication number: CN103402479B
Application number: CN201280011692.9A
Authority: CN
Inventors: S·巴拉德瓦杰; U·K·萨胡
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2032-01-02
Also published as: RU2013136920A; US9295601B2; RU2583247C2; CN103402479A; US20130281763A1; BR112013017369A2; JP2014505225A; WO2012093346A1; EP2661248B1; EP2661248A1; JP5987003B2

Abstract

一种改进的保温箱（4）和控制装置（16），包括分离的温度和湿度控制回路（36、38），其中，经由用户界面（40）向控制装置命令命令温度（44）和命令相对湿度（RH）值（46）。湿度控制回路（36）在其控制操作中使用了比湿度（SH）。使用SH而不是RH消除了湿度与温度之间的关联，从而简化了对二者的控制。

Description

控制比湿度的保温箱组件及相关控制装置

技术领域

本发明涉及婴儿保温箱设备，具体地，涉及通过控制比湿度来控制空气湿度的婴儿保温箱组件及相关控制装置。

背景技术

诸如用于婴儿和其它病人的保温箱是相关领域中普遍已知的。这种保温箱常常具有封闭的内部，病人置于其中，并且在其中保持受控的环境。更具体地，至少通常由适当的控制系统控制保温箱内空气的温度和湿度。

人们注意到，新生婴儿保持并调节其体温的能力是存活与生长的关键。早产的或者出生体重相对低的婴儿，或者需要婴儿脱去衣物的需要医学手术的婴儿通常努力保持适当的体温。为这种努力要耗费卡路里，耗费在保持婴儿体温中的卡路里不能用于婴儿体重的增加。这样会阻碍婴儿体重的增加，除非在婴儿周围保持适当的环境，这个环境通常在温度和湿度两方面受到控制。

众所周知，伺服反馈控制机制可以用于构成对温度和湿度命令的瞬态和稳态响应。使用这种控制的婴儿保温箱通常包括用于闭合控制回路的温度和相对湿度（RH）的传感器、控制架构部件和空气加热器与加湿器。控制架构部件通常使用实现为软件的算法，软件作为逻辑嵌入在微控制器集成电路上，微控制器集成电路响应于针对温度和湿度的命令值以及感测的温度和湿度来确定驱动加热器和加湿器的值。

同样众所周知的是，相对湿度（RH）是依赖于温度的值。例如，如果增大一定量的空气的温度，而其水分含量没有变化，空气的相对湿度（RH）就将减小。在温度与相对湿度之间的相互依赖关系通常使得婴儿保温箱中所采用的控制架构复杂化，从而已知了使用复杂的多变量控制器合成方法，在学术文献中对其有所说明。这种方法的实现通常受到以下的阻碍：(a)由于存在难以捕获并表征其瞬态动力学的要素而导致的建模困难；(b)以复杂的结构实现控制器的犹豫，因为其非直观的行为及随之而来的困难的运算过程；及(c)调整这种控制器的参数的困难。

在相关产业中的实际应用因而趋向于使用较简单的控制架构，诸如使用比例、积分和微分（PID）控制系统的那些。然而，将独立PID控制回路用于诸如温度和相对湿度（RH）之类的相互依赖的变量的伺服控制系统的设计与实现通常还需要校正，其使用了查找表，查找表或者在本质上是专设的（ad hoc），或者是根据经验决定的。这种系统获得了有限的成功，并且通常需要加热器和加湿器具有比根据经验所必需的更高的能力，以便实现预期的性能。在尝试实现附加的逻辑以补偿开放的进出口、门、墙壁等时遇到了更多的困难。遇到的再进一步的困难是由于加热器和加湿器通常是具有单独的瞬态响应特性的分离部件，由于温度和湿度的相互依赖性，它们会彼此竞争，并会导致一个参数和/或另一个参数的过冲。因此希望提供克服这些及其它需要的改进的保温箱组件和控制装置。

发明内容

一种改进的保温箱和控制装置包括分离的温度和湿度控制回路，其中，经由用户界面向控制装置命令命令温度（commanded temperature）和命令相对湿度（RH）值。湿度控制回路在其控制操作中使用了比湿度（SH）。使用SH而不是RH消除了湿度与温度之间的关联（decouple），从而简化了二者的控制。控制装置使用加湿器比率饱和控制器，其响应于湿度控制信号和当前温度而工作以调节保温箱组件内空气的湿度的增加，从而避免瞬态湿度超过预定值，并从而避免保温箱内凝结的产生。

相应地，本发明的一个方案是提供一种改进的保温箱组件。

本发明的另一个方案是提供一种用于保温箱组件的改进的控制装置。

本发明的另一个方案是提供一种改进的保温箱组件和控制装置，其提供改进的对温度和湿度的控制。

本发明的另一个方案是提供一种改进的保温箱组件和控制装置，其中，由于在湿度控制回路中使用了比湿度而消除了对温度与湿度的控制的彼此关联。

本发明的另一个方案是提供一种改进的保温箱组件和控制装置，其中，可以调节保温箱组件内部的瞬态湿度，以避免瞬态湿度超过预定值，这减小了内部中凝结形成的可能性。

本发明的这些及其它方案由改进的控制装置提供，将其构造为实现对保温箱组件内部中的环境的控制。控制装置的总体特性可以表述为包括处理器装置，在其上执行多个例程，包括用户界面例程，其实现了对命令温度值和命令相对湿度值的设定。控制装置的总体特性可以表述为进一步包括温度控制回路，包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器构造为感测当前温度，所述温度控制器构造为至少部分基于命令温度值和当前温度来产生温度控制信号。控制装置的总体特性可以表述为还包括湿度控制回路，包括相对湿度传感器、比湿度转换器和湿度控制器，所述相对湿度传感器构造为感测当前相对湿度，所述比湿度转换器构造为至少部分基于当前相对湿度来产生当前比湿度，并至少部分基于命令相对湿度值来产生命令比湿度值，所述湿度控制器构造为至少部分基于命令比湿度值和当前比湿度来产生湿度控制信号。

本发明的其它方案由改进的控制装置提供，将该控制装置构造为实现对保温箱组件内部中的环境的控制。控制装置的总体特性可以表述为包括处理器装置，在其上执行多个例程，包括用户界面例程，其实现了对命令温度值和命令湿度值的设定。控制装置的总体特性可以表述为还包括温度控制回路，该回路包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器构造为感测当前温度，所述温度控制器构造为至少部分基于命令温度值和当前温度来产生温度控制信号。控制装置的总体特性可以表述为还包括湿度控制回路，该回路包括湿度传感器、湿度控制器和加湿器比率饱和控制器，所述湿度传感器构造为感测当前湿度，所述湿度控制器构造为至少部分基于当前湿度和命令湿度值产生湿度控制信号，所述加湿器比率饱和控制器构造为至少部分基于湿度控制信号以及当前温度和命令温度值中的至少一个产生湿度比率控制信号。

本发明的其它方案由一种改进的方法提供，该方法至少部分基于命令温度值和命令相对湿度值控制保温箱组件内部中的环境，所述保温箱组件是包括加热器和加湿器的类型。所述方法的总体特性可以表述为包括感测内部中的当前温度，至少部分基于命令温度值和当前温度产生温度控制信号，及至少部分基于所述温度控制信号操作加热器。所述方法的总体特性可以表述为进一步包括感测内部中的当前相对湿度，至少部分基于当前相对湿度产生当前比湿度，至少部分基于命令相对湿度值产生命令比湿度值，至少部分基于命令比湿度值和当前比湿度产生湿度控制信号，及至少部分基于湿度控制信号操作加湿器。

本发明的其它方案由一种改进的方法提供，该方法至少部分基于命令温度值和命令湿度值控制保温箱组件内部中的环境，所述保温箱组件是包括加热器和加湿器的类型。所述方法的总体特性可以表述为包括感测内部中的当前温度，至少部分基于命令温度值和当前温度产生温度控制信号，及至少部分基于所述温度控制信号操作加热器。所述方法的总体特性可以表述为进一步包括感测内部中的当前湿度，至少部分基于命令湿度值和当前湿度产生湿度控制信号，至少部分基于湿度控制信号以及当前温度和命令温度值中的至少一个产生湿度比率控制信号，及至少部分基于湿度控制信号操作加湿器。

附图说明

在结合附图阅读以下的示例性实施例的详细说明时，可以从其获得对本发明的进一步理解，在附图中：

图1是根据本发明的示例性保温箱组件的透视图；

图2是图1的保温箱组件的原理图；

图3是图1的保温箱组件的图解视图；

图4是图1的保温箱组件的控制装置的控制过程图；以及

图5是图4的控制装置的图解视图。

相似的标号在说明书通篇中指代相似的部分。

具体实施方式

本文中所用的单数形式“一”包括复数引用，除非上下文明确地另有指明。本文中所用的两个或多个部分或部件“耦合”的表述表示部件直接或间接地，即通过一个或多个中间部分或部件，共同连接或操作，只要存在链路就可以。本文中所用的“直接耦合”表示两个元件彼此直接接触。本文中所用的“固定耦合”或“固定的”表示将两个部件耦合，以便在保持相对于彼此不变的取向的同时作为整体移动。

本文中所用的词语“单一的”表示作为单个部分或单个单元生成一个部件。就是说，包括分别生成的并随后耦合在一起作为一个单元的多个部分的部件不是“单一的”部件或体。本文所用的两个或更多个部分或部件彼此“接合”的表述表示部件直接或者通过一个或多个中间部分或部件相对彼此施加力。本文所用的词语“数目”表示一或大于一的整数（即多个）。

本文所用的方向性短语，诸如示例性而非限制性的，顶、底、左、右、上、下、前、后及其派生词与附图中所示的元件的取向有关，并非限制权利要求，除非其中明确表述了。

图1示出了根据本发明的原理的改进的保温箱组件4的示例性实施例。将保温箱组件4描绘为包括外壳6，其布置在多条支腿8上，每一条支腿8都位于可滚动的脚轮12上。应理解，图1中的示例性图示旨在说明保温箱组件4的典型环境，无论如何并非旨在以任何样式加以限制。

从图2可以理解，可以将保温箱组件4描述为包括控制装置16、风扇18、加热器20和加湿器24。形成外壳6以包括内部26，内部26中的空气或其它气体或气体混合物的温度和湿度由控制装置16控制。图2还示意性地示出了标号28的流动指示符，其表示通过风扇16、加热器20和加湿器24并进入内部26中的空气的流动，此后至少一部分空气通过风扇16、加热器20和加湿器24并进入内部26等进行再循环。在这点上应理解，内部26中通常仅有一部分空气再循环，应理解，将以标号FR指示的特定比例的新鲜空气接收到保温箱组件4中，用于传送通过风扇18、加热器20和加湿器24，进入内部26中。

由图2可以进一步看出，将控制装置16示出为直接控制加热器20和加湿器24，在这点上应理解，风扇18通常被配置为以非积极受控的固定速度运行。但在不脱离本发明概念的情况下，在其它实施例中，风扇18的速度有可能是受控的。

由图2可以进一步看出，控制装置16包括处理器装置32、温度控制回路36和湿度控制回路38。处理器装置32控制温度控制回路36与湿度控制回路38和/或与它们通信。在这点上应理解，处理器装置32执行特定的处理操作，其取决于实施方式，有可能在温度控制回路36或湿度控制回路38中或者二者中直接执行，从而应理解，本文所示的控制装置16的示例性实施例并非旨在是限制性的，而是旨在包含除了直接在处理器装置36上以外的可以实施各种控制和处理操作的其它实施例。

由图2可以进一步看出，控制装置16进一步包括用户界面40，在本文的示例性实施例中，用户界面40是在处理器装置32上可执行的例程的形式。例如，用户界面40使得诸如护士、技术人员等用户能够与处理器装置32通信，并从而与控制装置16通信，使得用户能够控制或以其它方式操作保温箱组件4。例如，用户界面40将使得用户能够设定命令温度值（Tset）44和命令相对湿度值（RHset）46，并有可能使得用户能够酌情设定其它参数，并输入其它命令，以操作保温箱组件4。在这点上，用户界面40可以包括电子显示器或与之协作，电子显示器将实现要提供给用户的可视的或其它输出，并可以进一步包括诸如键盘或显示器的触敏部件之类的输入设备，其将使得用户能够向用户界面40提供输入。

应理解，以其它例程的形式在保温箱组件4上提供了其它部件，所述其它例程可以在控制装置16的处理器装置32上执行。例如，在图4和5中都示出了前馈查找48，在图5中示出为具有在处理器装置32上执行的例程的性质。在图5中示出了在处理器装置32上执行的其它例程，并在本文的其它部分加以更详细说明。然而应理解，图5中示出为在处理器装置32上执行的各种例程和其它元件可以以其它形式实现，并从而可以由分离的部件执行或以其它方式提供，和/或可以以分布式方式在本文所述的其它功能元件中提供，而不会脱离本发明的概念。

图3以图解方式示出了保温箱组件4中空气的流动以及保温箱组件4的控制。空气流过风扇18到达加热器20，此后到达加湿器24和内部26，以此顺序流动。一部分空气随后再循环回到风扇18，并由以标号FR指示的新鲜空气进气口补充。从而将内部26中空气的特定部分排放到保温箱组件4的外部，如以标号EX指示的。因此可以理解，再循环率会等于(1-FR)，该FR大致等于EX。

图3中控制装置16的图解图示表明了温度（T）和相对湿度（RH）在保温箱组件4的内部26中感测，并用于驱动对加热器20和加湿器24的致动器的输入。如本文其它部分所述的，对加湿器24的致动器的输入可以有利地基于比湿度（SH），而不是相对湿度（RH），其有效地消除了湿度的控制与温度的控制之间的关联，因为应理解比湿度（SH）是不依赖于温度的。

如果内部26中的空气的相对湿度、水蒸汽的密度和湿空气的密度已知，内部26中的比湿度就可以表示为：

SH=0.622·RH·ρws/(ρ-ρws)·100%

其中，

SH=空气蒸汽混合物的比湿度(kg/kg)

RH=相对湿度(%)

ρ=湿空气的密度(kg/m³)

ρws=水蒸汽的密度(kg/m³)

湿空气的密度ρ可以计算为理想气体的混合物。水蒸汽的分压已知为蒸气压。得到湿空气的密度ρ为：

ρ=Pd/(Rd·T)+Pv/(Rv·T)

其中：

Pd=干燥空气的分压（Pa）

Rd=干燥空气的比气体常数，287.058J/(kg·K)

T=温度(K)

Pv=水蒸汽的压力（Pa）

Rv=水蒸汽的比气体常数，461.495J/(kg·K)

已知：

Pd=P–Pv

其中：

P仅仅是在系统中观察到的绝对压力。

可以由饱和蒸气压和相对湿度计算水的蒸气压。得到它为：

Pv=RH·Psat

其中：

Pv=水的蒸汽压

RH=相对湿度

Psat=饱和蒸气压

水蒸汽的密度可以表示为：

ρws=0.0022Pw/T

其中：

ρws=水蒸汽的密度(kg/m³)

Pw=水蒸汽的分压(Pa,N/m²)

T=绝对干球温度(K)

因此可以看出在RH与SH之间的转换可以以包括本文明确阐述的那些的典型电子部件来完成。

在图4中总体上示出了过程图，它说明了控制装置16的操作。可以看出，以虚线在图4中示出了内部26，以表示它与控制装置16的关系，尽管会理解实际上并非旨在将内部26描绘为是控制装置16的部件。

由图4可以理解，温度控制回路36包括温度传感器52和温度控制器54，在本文的示例性实施例中，温度控制器54是PID控制器，温度控制器54因此也可以称为温度PID54。温度传感器52构造为描绘内部26中的当前温度（T），并响应地传送当前温度信号52A，以便由控制装置16的其它部件使用。在这点上应理解，检测的或确定的各种测量和值通常会作为信号在控制装置16内传送，但也应理解，本文在使用或不使用表达“信号”的情况下对测量或值的引用都并非旨在是限制性的，明确指明本文使用表达“信号”仅仅是出于方便、简单和说明的原因，无论如何这种使用或不使用都并非旨在以任何方式进行限制。

在本文所述的示例性实施例中，温度传感器52是负温度系数（NTC）热敏电阻器，表示其电阻随着温度增大而减小。具体地，将电压施加到温度传感器52，并测量横跨这个传感器的电压。这个电压可以由电流源产生，也可以由电压源产生。测量的电压通常会随温度变化而非线性地改变。在不脱离本发明概念的情况下，也可以使用其它温度传感器。

由图4还可以理解，温度控制器54至少部分基于命令温度值44和当前温度信号52A产生温度控制信号54A。加热器20的致动器可说是至少部分依据温度信号54A在控制流入内部26中的空气的温度方面起作用。

温度控制回路36可以进一步说成是包括前馈温度查找部件56，它是前馈查找48的部件。重申在本文所示的示例性实施例中，前馈查找48是在处理器装置32上执行的例程。这样，示例性地，前馈查找部件56使用算法或查找表以产生前馈操作加热值，将其作为前馈操作加热值信号56A传送到控制装置16的其它部分。前馈操作加热值可以表征为需要以它来驱动加热器20以便在考虑到命令相对湿度值46的情况下将内部26中的空气加热到命令温度值44的额定功率。

温度控制回路36依据温度控制信号54A和前馈操作加热值信号56A产生受控加热器操作信号58。加热器20的致动器可以说成是至少部分依据受控加热器操作信号58在控制流入内部26中的空气的温度方面起作用。

所示的温度控制回路36的示例性实施例可以说成是进一步包括加热器功率极限60，在本文所示的加热器20的示例性实施例中，加热器功率极限60具有加热器20的正温度系数加热元件的性质，它随着温度而增大其电阻，从而至少稍微有些自身限制。仅仅是出于简单的目的，加热器功率极限60在图4中被示出为与加热器20分离，且并非旨在是限制性的。相反，会理解，在这个示例性所示实施例中它是加热器20的一部分。在一些实施例中，温度控制回路36也可以说成是包括加热器20，尽管不必是这种情况。

由图4可以理解，湿度控制回路38可以说成是包括相对湿度传感器62、比湿度转换器/查找64和湿度控制器68，在本文所示的示例性实施例中，湿度控制器68采用PID控制器的形式。这样，湿度控制器68在本文中也可以称为湿度PID68。

在本文所述示例性实施例中，相对湿度传感器62是以片上集成的信号调节的激光微调、热固性聚合物电容性感测元件。它产生与湿度中变化几乎成线性的输出电压。注意，在不脱离本发明概念的情况下，也可以使用其它类型的湿度传感器。例如，可以将任何类型的湿度计仪器用于测量内部26中的相对湿度。已知的一种简单形式的湿度计是干湿球湿度计，由两个温度计组成，一个包括干球温度计，另一个包括湿球温度计。然而，诸如将包括前述以片上集成的信号调节的激光微调的电容性感测元件的电子器件使用凝结的温度、电阻的变化和/或电容的变化来测量湿度变化。

相对湿度传感器62检测内部26中的当前相对湿度，并将相应的当前相对湿度信号62A传送到比湿度转换器/查找64。由图5可以理解，比湿度转换器/查找64被实现为可在处理器装置32上执行的例程，且使用算法和/或查找表来将当前相对湿度（SH）信号62A和当前温度信号52A转换为当前比湿度（SH）信号64A。注意，图4将比湿度转换器/查找64示出为两个分离的部件。就是说，除了以上刚刚阐述的比湿度转换器/查找64的操作以外，注意在图4中分别示出了比湿度转换器/查找64，以便额外接收命令相对湿度值46，并结合命令温度值44类似地将其转换为命令比湿度（SH）值，将命令比湿度（SH）值作为命令比湿度（SH）值信号64B传送。尽管在图4中将比湿度转换器64示出为两个分离的部件，即一个将当前相对湿度转换为当前比湿度，另一个将命令相对湿度转换为命令比湿度，但应理解，在不脱离本发明概念的情况下，可以由在处理器装置32上执行的单一例程来提供这两个功能。

由图4可以进一步理解，湿度控制器68产生湿度控制信号68A，其至少部分基于当前比湿度信号64A和命令比湿度值64B。因此在图4中总体示出的示例性实现方式中，湿度控制信号68A具有比湿度（SH）控制信号的性质。

湿度控制回路38可以进一步说成是包括前馈查找48的前馈湿度查找部件70。前馈湿度查找部件70使用算法和/或查找表来从命令温度值44和命令相对湿度值46产生前馈操作加湿值70A。如普遍理解的，前馈操作加湿值70A作为信号传送，代表额定功率或占空周期的百分比，加湿器24需要用它在空气处于命令温度值44时，将内部26中的空气保持在命令相对湿度值46。

湿度控制回路38可以说成是产生受控加湿器操作信号72，其至少部分基于湿度控制信号68A和前馈操作加湿值70A。受控加湿器操作信号72可以直接提供给加湿器24的致动器，尽管在图4所示的实施例中，代之以将受控加湿器操作信号72传送到中间控制器，其根据当前温度或者有可能根据命令温度值，调节增加到内部26中的空气的湿度量。

更具体地，湿度控制回路38可以进一步说成是包括加湿器比率饱和控制器74，其调节空气湿度的暂时增加，以避免内部26中的凝结的形成。就是说，加热器26通常具有比加湿器24更大的瞬态延迟时间。如果在不考虑内部26中的温度的情况下增加内部26中的空气的湿度，就可能在内部26中形成凝结。例如，如果内部26中的相对湿度达到100%，就将达到内部26中大气的露点，水蒸汽将开始在内部26中凝结，这是不希望出现的。加湿器比率饱和控制器74因此产生湿度率控制信号74A，其至少部分基于当前温度信号52A和受控加湿器操作信号72，尽管会理解在不脱离本发明概念的情况下，在其它实现方式中，有可能可以使用命令温度值44来代替当前温度信号52A。

因此可以看出，通过配置湿度控制回路38以基于比湿度（SH）而不是相对湿度（RH）进行操作，可以有效地消除控制内部26中空气的湿度的操作与控制内部26中空气的温度的操作的相互关联。就是说，由于SH不依赖于温度，内部26中的SH的增大或减小自身不会影响内部26中空气的温度。但重申，相对湿度（RH）才是命令湿度值（如同命令相对湿度值46一样），RH同样是由相对湿度传感器62检测的测量参数。然而，通过使用比湿度转换器/查找64来将命令和当前相对湿度值转换为相应的命令和当前比湿度值，可以在彼此不影响的情况下，在内部26中分别控制温度和湿度。

在图4总体示出的实施例中有利地提供了加湿器比率饱和控制器74，以便克服加热器20的操作延迟中可能的不足。由于加湿器24有可能在加热器20充分升高空气温度之前增大内部26中空气的湿度，加湿器比率饱和控制器74有利地依靠温度信号来产生湿度率控制信号74A，其限制加湿器24的操作，以避免内部26中的相对湿度超过预定值，其中的温度信号在图4中总体示出的示例性实施例中是当前温度信号52A。例如，这个预定值可以在约90%-95%相对湿度的范围中，尽管在不脱离本发明概念的情况下可以使用其它值。

更具体地，重申：受控加湿器操作信号72具有比湿度（SH）信号的性质，而如果相对湿度（RH）增大到在内部26中达到露点的程度，凝结就可以开始在内部26中形成。由于保温箱组件4基于SH操作以控制湿度，无论何时内部26中SH增大，都有利地考虑了RH上的瞬态效应。这样，提供加湿器比率饱和控制器74，以便调节湿度的增大，以避免达到露点。

加湿器比率饱和控制器74因此使用当前温度信号52A和受控加湿器操作信号72（如上所述它是SH信号），并使用上述的公式和方法将这两个信号转换为相应的相对湿度值。如果内部26中的温度使得相应的RH会超过预定值，例如以上建议的90%-95%相对湿度，那么加湿器比率饱和控制器74就限制内部26的湿度的增大。就是说，加湿器比率饱和控制器74使用RH的预定最高值，例如95%RH，并依据其和当前温度来计算调整的SH，其小于由受控加湿器操作信号72表示的SH。随后将调整的SH作为湿度率控制信号74A提供给加湿器24的致动器。从而在不形成凝结的情况下增大内部26的湿度。

随着内部26中的温度和湿度的改变，加湿器比率饱和控制器74继续依据受控加湿器操作信号72和当前温度计算内部26中的命令RH为何值。这样做时，加湿器比率饱和控制器74继续操作以在受控加湿器操作信号72上施加限制，直至内部26中的温度和湿度达到它们的稳态预期值。加湿器比率饱和控制器74从而通过限制受控加湿器操作信号72，有利地避免了内部26中凝结的形成，并从而避免达到露点。

在图5中总体上呈现了控制装置16的图解视图。可以理解处理器装置32包括微控制器76和与之相连的存储器78。微控制器76可以是诸如微处理器的各种处理器中的任意一种，或者不受限制的任何其它类型的微控制器。存储器78可以不受限制地是任何类型的存储设备，其可以与微控制器76通信，并从而具有RAM、ROM、FLASH等中的任意一个或多个的性质，并且可以不受限制地是易失性或非易失性的。更典型地，在微控制器76上执行的例程以一种方式或另一种方式整体或部分地存储在存储器78中。可以由图5进一步理解，在微控制器76上执行的例程除了在本文其它部分阐明那些以外，示例性地包括比湿度转换器/查找64、温度控制器54、和加湿器比率饱和控制器74。这样，尽管本文将某些功能示出为由嵌入在微控制器76中的软件来提供，但应注意，这种功能也可以不受限制地由其它设备或以其他方式提供。

图5进一步示出了一组模/数转换电子装置80，连接在处理器装置32与诸如温度传感器52、相对湿度传感器62以及加热器20和加湿器24的致动器等其他部件之间。模/数转换电子装置80有可能将包括一个或多个模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）及其它部件。在这点上应理解，在不脱离本发明概念的情况下，由此提供的功能的某些此类部件有可能包含在微控制器76中。

由图5可以进一步理解，本文所示的保温箱组件4的示例性实施例可以进一步包括一些处理或操作，以实现与传感器（例如温度传感器52和相对湿度传感器62）以及与加热器20和加湿器24的致动器的直接连接。例如，图5示出了温度传感器信号调节特征84，如有必要，其对从温度传感器52接收的信号执行操作。类似地，将相对湿度传感器信号调节特征86应用于从相对湿度传感器62接收的信号。这种信号调节例如可以包括增益增大、增益调度及其它公知的信号调节操作。在这点上，温度和相对湿度传感器信号调节特征84和86有可能分别包含在温度和相对湿度传感器52和62中，这取决于实现方式，或者要不然就可以包含在保温箱组件4中。

图5进一步示出了用于加热器20的脉宽调制（PWM）功率调制特征90，和用于加湿器24的脉宽调制（PWM）功率调制特征94。如相关领域中理解的，加热器20和加湿器24通常工作在开或关操作模式中，意味着它们通常不直接利用比例控制。然而，脉宽调制实现了根据命令脉冲宽度的快速开/关操作，即其中的“宽度”要素指代开条件下或关条件下的时间，从而可以控制加热器20和加湿器24的总输出或占空周期。同样，在不脱离本发明概念的情况下，PWM功率调制特征90和94有可能可以直接在加热器20和/或加湿器24上实现，或者有可能可以以其它方式实现。

在权利要求中，置于括号中的任何附图标记都不应解释为限制权利要求。词语“包括”或“包含”不排除除了权利要求中所列出的以外的要素或步骤的存在。在列举了几个模块的产品权利要求中，这些模块中的几个可以由同一个硬件来体现。在要素前的词语“一”不排除多个此类要素的存在。在列举了几个模块的任何产品权利要求中，这些模块中的几个可以由同一个硬件来体现。在彼此不同的从属权利要求中描述了某些要素的纯粹事实不表示不能组合使用这些要素。

尽管出于说明的目的，基于当前认为是最实际和优选的实施例详细说明了本发明，但应理解，这种细节完全用于该目的，本发明不限于所公开的实施例，相反，而是旨在覆盖在所附权利要求的精神与范围内的修改和等价装置。例如，应理解，本发明设想了可以尽可能地将任何实施例的一个或多个特征与任何其它实施例的一个或多个特征相组合。

Claims

1.一种被构造为实现对保温箱组件（4）内部中的环境的控制的控制装置（16），所述控制装置包括：

在其上执行多个例程的处理器装置（32），所述多个例程包括用户界面例程，该用户界面例程实现对命令温度值（44）和命令相对湿度值（46）的设定；

温度控制回路（36），包括温度传感器（52）和温度控制器（54），所述温度传感器被构造为感测当前温度，所述温度控制器被构造为至少部分基于所述命令温度值和所述当前温度来产生温度控制信号（54A）；以及

湿度控制回路（38），包括相对湿度传感器（62）、比湿度转换器（64）和湿度控制器（68），所述相对湿度传感器被构造为感测当前相对湿度，所述比湿度转换器被构造为至少部分基于所述当前相对湿度来产生当前比湿度，并且至少部分基于所述命令相对湿度值来产生命令比湿度值（64B），所述湿度控制器被构造为至少部分基于所述命令比湿度值和所述当前比湿度来产生湿度控制信号（68A）。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述温度控制回路进一步包括前馈温度查找部件（56），该前馈温度查找部件产生至少部分基于所述命令温度值和所述命令相对湿度值中的至少一个的前馈操作加热值（56A），并且被构造为由加热器使用，并且其中所述湿度控制回路进一步包括前馈湿度查找部件（70），该前馈湿度查找部件产生至少部分基于所述命令温度值和所述命令相对湿度值中的至少一个的前馈操作加湿值（70A）。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述湿度控制回路进一步包括加湿器比率饱和控制器（74），该加湿器比率饱和控制器被构造为至少部分基于所述湿度控制信号和所述当前温度与所述命令温度值中的至少一个来产生湿度率控制信号（74A），所述湿度率控制信号被构造为由加湿器（24）用于阻碍所述内部中的瞬态湿度超过预定值。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述比湿度转换器被构造为进一步至少部分基于所述当前温度来产生当前比湿度，以及进一步至少部分基于所述命令温度值来产生所述命令比湿度值。

5.一种婴儿保温箱组件（4），包括根据权利要求1所述的控制装置，所述婴儿保温箱组件进一步包括：加热器（20），该加热器被构造为至少部分基于所述温度控制信号来进行操作；以及加湿器（24），该加湿器被构造为至少部分基于所述湿度控制信号来进行操作。

6.一种至少部分基于命令温度值（44）和命令相对湿度值（46）来控制保温箱组件（4）内部中的环境的方法，所述保温箱组件包括加热器（20）和加湿器（24），所述方法包括：

感测所述内部中的当前温度；

至少部分基于所述命令温度值和所述当前温度来产生温度控制信号（54A）；

至少部分基于所述温度控制信号来操作所述加热器；

感测所述内部中的当前相对湿度；

至少部分基于所述当前相对湿度来产生当前比湿度；

至少部分基于所述命令相对湿度值来产生命令比湿度值（64B）；

至少部分基于所述命令比湿度值和所述当前比湿度来产生湿度控制信号（68A）；以及

至少部分基于所述湿度控制信号来操作所述加湿器。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

产生至少部分基于所述命令温度值和所述命令相对湿度值中的至少一个的前馈操作加热值（56A）；

至少部分基于所述前馈操作加热值来操作所述加热器；

产生至少部分基于所述命令温度值和所述命令相对湿度值中的至少一个的前馈操作加湿值（70A）；以及

至少部分基于所述前馈操作加湿值来操作所述加湿器。

8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

至少部分基于所述湿度控制信号以及所述当前温度和所述命令温度值中的至少一个来产生湿度率控制信号（74A）；以及

至少部分基于所述湿度率控制信号来操作所述加湿器，以阻碍所述内部中的瞬态湿度超过预定值。

9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

至少部分基于所述当前温度来产生所述当前比湿度；以及

至少部分基于所述命令温度值来产生所述命令比湿度值。