CN103443729B - 具有一体化传感系统的恒温器 - Google Patents
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Abstract
本发明根据实施例提供了一种恒温器，该恒温器具有一外壳，该外壳含有一向前表面，且外壳内部置有一被动红外(PIR)动作传感器用以感应恒温器附近的占用情况。该PIR动作传感器具有一辐射接收表面，用于检测位于向前表面之前的占用者的横向移动。沿向前表面在PIR动作传感器的辐射接收表面上方还具有一格栅组件，该格栅组件具有一个或多个开口，其尺寸设为可以遮蔽放置在外壳内侧的PIR动作传感器的外观并对其进行保护，从而提升恒温器的视觉美观度，同时也使得PIR动作传感器有效检测占用者的横向移动。在一实施例中，格栅组件的开口为大体朝向水平方向的狭缝型口。
Description
此项专利申请归Nest Labs公司所有，于2011年11月18日作为PCT国际专利申请提出。Nest Labs公司为美国国家公司，是除美国之外的所有指定国的申请人，此外，BrianHuppi，John B.Filson，Fred Bould，David Sloo，Matthew L.Rogers和Anthony M.Fadell全部为美国公民，是美国的指定申请人。此申请主张于2010年11月19日提出的编号为61/415,771的美国临时申请，于2010年12月31日提出的编号为61/429,093的美国临时申请，于2011年8月17日提出的编号为13/199,108的美国临时申请，和于2011年10月21日提出的编号为61/627,996的美国临时申请的优先权。上述各申请的全部内容在此引用以作参考。
技术领域
本专利说明书涉及系统检测和控制，如暖通空调(HVAC)系统的检测和控制。更确切地说，本专利说明书涉及一种具有一体化传感系统的检测和控制装置，如恒温器。
背景技术
由于人们不断关注和致力于更新和更多可持续能源的发展，通过提高能源效率来节约能源对世界能源的未来开发仍至关重要。根据美国能源部2010年10月的报告，一个典型的美国家庭中加热和制冷设施占能源使用的56％，从而使其成为大部分家庭最大的能源支出部分。随着与家庭加热和制冷相关的电厂机械设备的改进(例如，改进隔热性能，使用更高效率的火炉)，通过更好的控制和调节家庭加热和制冷设备，能够实现能源效率的显著提高。通过明智选择启动暖通空调(HVAC)设备的时间间隔，并精心选择工作等级，就可以显著地节约能源，同时为占用者提供适宜的居住空间。
新型的恒温器为微机控制的智能恒温器，具有更先进的HVAC控制能力，能够在节能的同时使占用者保持舒适感。若有大量家庭采用此种恒温器替代现有的旧恒温器，无论整个社会或是每个家庭都将从中受益。为此，此种恒温器需要更多的占用者信息以及恒温器所处地点的环境信息。家庭中的传感器将收集实时和历史数据，如占用数据，从而使恒温器自动控制HVAC控制装置。通过分析该数据，恒温器将确定加热、制冷、以及节能。至少基于上述原因，确保恒温器所使用的传感器产生精确数据是十分重要的。然而，与此同时，不断增加恒温器上传感器的数量和种类将出现紧张态势，一方面，为恒温器提供合理的紧密结构和赏心悦目的形状系数，另一方面，增加智能恒温器对于广大购买者的整体吸引力。
发明内容
本发明根据一个或多个实施例提供了一种恒温器，该恒温器具有一外壳，外壳含有一向前表面；恒温器含有一被动红外(PIR)动作传感器，该传感器置于外壳内部，用以感应恒温器附近的占用情况。该PIR动作传感器具有一辐射接收表面，能够检测位于该外壳的向前表面之前的占用者的横向移动。恒温器还包括一格栅组件，该格栅组件具有一个或多个开口且沿外壳的向前表面置于PIR动作传感器的辐射接收表面上。格栅组件的尺寸设为可以遮蔽放置在外壳内侧的PIR动作传感器的外观并对其进行保护，从而提升恒温器的视觉美观度，同时也使得PIR动作传感器有效检测占用者的横向移动。在一实施例中，格栅组件的开口为大体朝向水平方向的狭缝型口。
在一实施例中，一温度传感器也放置于格栅组件的后面，并同样在格栅组件的后面进行外观遮蔽。在一实施例中，格栅组件由导热材料制成，如金属，且温度传感器以与金属格栅热联通的方式放置，如通过使用热胶或类似物。有利的是，该金属格栅组件除了可以通过格栅开口将温度传感器暴露在室内环境空气中外，还可以通过作为温度传感器的一种“热天线”进一步地提高温度传感性能。
附图说明
图1为典型的封闭空间图，该空间内使用按照本发明方面实施的恒温器用于控制一个或多个环境条件；
图2为HVAC系统示意图，该系统采用按照本发明实施例设计的恒温器进行控制；
图3A-图3B为格栅组件图，该格栅组件附于按照本发明实施例设计的恒温器的向前表面上；
图4A-图4B为用户手动控制图，用户手动控制按照本发明实施例设计的恒温器；
图5A-图5G为恒温器的各种拆卸状态图以及按照本发明设计的格栅组件与传感器和其他恒温器相关部件的位置关系；
图6为恒温器前部部分组装的头部装置的透视图，显示传感器与按照本发明方面设计的格栅组件的位置关系；
图7A-图7B为红外线源狭缝型开口的相互作用图，该狭缝型口为按照本发明设计的格栅组件的开口；
图8A-图8D为格栅组件开口沿垂直距离的变更图，用于改变按照本发明方面的PIR动作传感器的灵敏度；
图9为操作流程图，概括与将传感器性能与和根据本发明方面的恒温器和格栅组件整合有关的操作；
图10A-图10B分别为根据本发明的方面中具有用户友好界面的外观吸引力的恒温器的前视图和透视图；
图10C为图10A-图10B的恒温器的剖视图；
图11A-图11B分别为图10A-图10C中恒温器的头部装置和背板的前后分解透视图；
图12A-图12B分别为图11A-图11B中头部装置的前后分解透视图；
图13A-图13B分别为图12A-图12B中头部装置前部总成的前后分解透视图；
图14A-图14B分别为图11A-图11B中背板的前后分解透视图；
图15为图11A-图11B中头部装置的仰视分解透视图；
图16为图11A-图11B中头部装置的头部装置电路板的正面图；
图17为图11A-图11B中背板的背板电路板的后视图；
图18A-图18C为概念示例图，显示根据本发明一方面中的恒温器的相对高功率头部装置微处理器与相对低功率背板微控制器之间的睡醒定时动态；
图19为根据本发明一方面中的恒温器头部装置微处理器的功能软件、固件及/或编程结构的概略图；
图20为根据本发明一方面中的恒温器背板微控制器的功能软件、固件及/或编程结构的概略图；以及
图21为根据本发明一方面中的恒温器背板的接线端子的前视图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，为进行说明，提出了大量具体细节以供彻底理解本发明的各个实施例。本领域的普通技术人员应认识到本发明的这些实施例仅仅作为例证，而非以任何方式进行限制。本发明的其它实施例将为熟悉本领域的技术人员提供建议，使其从本发明中受益。
此外，为清楚起见，在此并未显示或描述出所举实施例的全部常规特点。本领域的普通技术人员在任一实际实施例的发展中应轻易理解可能要求大量的实施例特定决策以实现特定的设计目标。这些设计目标将根据实施例和开发者而互不相同。此外，还应该认识到，这种发展工作可能会相当复杂并旷日持久，即便如此，得益于本发明的本领域的普通技术人员应将其作为日常工程进行。
值得注意的是，此处在进一步描述居民家庭使用的典型HVAC系统的一个或多个实施例时，如单户居民家庭，本发明的范围并不因此受限制。更广泛地说，根据一个或多个优选实施例，恒温器适用于各种各样的具有一个或多个HVAC系统的封闭空间，包括但不限于：复式公寓、连栋房屋、住宅公寓楼、旅馆、零售店、办公楼和工业大楼。此外，还应注意的是，当术语用户、顾客、安装者、物主、占用者、客人、房客、房东、维修人员等等可以用于表示与恒温器或其它装置或在此描述的一个或多个场景中的用户界面相互作用的人员时，决不能认为这些参考会限制于执行该行动的人员对于本发明的范围。
此专利说明书的主题涉及下列共同指定申请的主题，且上述各申请通过引用在此申请中得以合并：于2010年9月14日提交的美国专利编号12/881,430；于2010年9月14日提交的美国专利编号12/881,463；于2010年11月19日提交的美国地区专利编号61/415,771；于2010年12月31日提交的美国地区专利编号61/429,093；于2011年1月4日提交的美国专利编号12/984,602；于2011年1月10日提交的美国专利编号12/987,257；于2011年2月23日提交的美国专利编号13/033,573；于2011年2月23日提交的美国专利编号29/386,021；于2011年2月24日提交的美国专利编号13/034,666；于2011年2月24日提交的美国专利编号13/034,674；于2011年2月24日提交的美国专利编号13/034,678；于2011年3月1日提交的美国专利编号13/038,191；于2011年3月1日提交的美国专利编号13/038,206；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,609；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,614；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,617；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,618；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,621；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,623；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,625；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,627；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,630；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,632；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,633；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,636；于2011年8月16日提交的美国专利编号29/399,637；于2011年8月17日提交的美国专利编号13/199,108；于2011年10月6日提交的美国专利编号13/267,871；于2011年10月6日提交的美国专利编号13/267,877；于2011年10月7日提交的美国专利编号13/269,501；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,096；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,097；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,098；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,099；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,101；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,103；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,104；于2011年10月14日提交的美国专利编号29/404,105；于2011年10月17日提交的美国专利编号13/275,307；于2011年10月17日提交的美国专利编号13/275,311；于2011年10月17日提交的美国专利编号13/317,423；于2011年10月21日提交的美国专利编号13/279,151；于2011年10月21日提交的美国专利编号13/317,557和于2011年10月21日提交的美国地区专利编号61/627,996。
图1为典型的封闭空间图，该空间内使用按照本发明方面实施的恒温器110用于控制一个或多个环境条件。例如，封闭空间100举例说明了使用恒温器110进行HVAC系统120供应的加热和制冷控制的单户居民家庭型封闭空间。本发明另一候选实施例可采用其他类型的封闭空间，包括：复式公寓、住宅公寓楼内的单个公寓，如办公楼或零售店的轻型商业结构，或者综合上述和其他类型封闭空间的结构或空间。
图1中恒温器110的一些实施例结合了一个或多个传感器，用以从与封闭空间100相关的环境中收集数据。合并入恒温器110的传感器可检测占用情况、温度、光线和其它环境条件，且影响HVAC系统120的控制和操作。恒温器110使用按照本发明方面实施的格栅组件(未在图1中显示)以覆盖传感器。由于恒温器110中的传感器没有向外凸出，本发明的该格栅组件在某种程度上增加了恒温器110的吸引力或者吸引封闭空间100的占用者的注意力，且恒温器110可以与几乎所有的装饰相配。将传感器保持在恒温器110的内部同样可以减少恒温器110在制造、装运、安装及使用中的损坏可能性以及失校准。除可以覆盖这些传感器之外，格栅组件的特定设计还可以促进从环境中准确采集占用情况、温度和其它数据。有关该设计和格栅组件的其他方面随后将在本文件中详细说明。
在一些实施例中，恒温器110可与遥控装置112无线联通，远程收集该遥控装置112可检测到的用户或环境信息。例如，如果用户在遥控装置112的远端地点进行输入或/和可能用于向用户显示信息时，遥控装置112可以与恒温器110无线联通。与恒温器110类似，遥控装置112的实施例可能还包括传感器以收集占用情况、温度、光线和其它环境条件的相关数据。根据本发明设计的格栅组件(未在图1中显示)可同样用于隐藏这些传感器，在封闭空间100使遥控装置112保持吸入人且令人满意的外观。在一个候选实施例中，遥控装置112可同样位于封闭空间100外部。
图2为HVAC系统示意图，该系统采用按照本发明实施例设计的恒温器进行控制。HVAC系统120为封闭空间提供加热、制冷、通风、和/或空气调节，如在图1中描述的单户居民家庭100中。尽管根据其它实施例，可采用其它类型的HVAC系统，如基于辐射热的系统、基于热泵的系统等等，系统120描述了强制的空气型加热和制冷系统。
加热过程中，空气处理器240内部的加热线圈或元件242通过线路236使用电能或燃气提供热源。使用风扇238将冷空气经由回风管道246从封闭空间吸入过滤器270，然后通过加热线圈或元件242进行加热。加热后的空气回流通过送风管道系统252和送风调节器如调节器250在一个或多个位置进入封闭空间。制冷过程中，外部压缩器230使气体，如氟利昂，通过一组热交换线圈244从而将其冷却。之后，气体通过线路232进入空气处理器240内部的冷却线圈234，并在其中扩张、冷却并将通过风扇238循环的空气同样冷却。可在各实施例中选用加湿器254，将空气通过管道系统252之前送入湿气。尽管未在图2中显示，HVAC系统120的候选实施例可具有其它功能，如将空气通入一个或多个在管道系统252内部以及从外部引入以在气流调节器和一紧急加热装置内控制气流。HVAC系统120的整体操作可以选择性的通过控制电子装置212实现，实测恒温器110与控制线248沟通。
图3A-图3B为格栅组件图，该格栅组件并入按照本发明实施例设计的恒温器中。恒温器110含有控制电路，并且与HVAC系统，如图1和图2中所示的HVAC系统120，进行电气连接。格栅组件324的设计使得恒温器110设计光滑、简单、整洁且高雅，同时便于位于恒温器的外壳346内的传感器的并入和操作。在所举的实施例中，恒温器110通过外壳346封闭，该外壳具有一向前表面，该向前表面包括盖314和格栅组件324。外壳346的一些实施例中含有一背板340和一头部装置310。外壳346为恒温器110所使用的或含有的一个或多个一体化传感器提供美观且耐用的外部结构。在一些实施例中，格栅组件324可在外壳346的向前表面上与盖314齐平安装。同样，因为格栅组件324并入外壳346中，并不减损家庭或商业装饰，并且一旦定位即可作为美观的中心装饰品。
盖314的中心显示区316可以显示恒温器操作的相关信息，同时其外部区域326可以使用油漆或烟雾色罩面漆制成不透明区域。例如，如图3A所示，中心显示区316可用来以数字显示当前温度，其中，“75”表示75摄氏度。
格栅组件324的设计可以遮蔽传感器不被看到，这样在提高了恒温器美观性的同时仍允许其接收各自的信号。沿着外壳朝前表面布置的格栅组件324中的开孔318允许信号穿过，否则将不能穿过盖314。例如，玻璃、聚碳酸酯或用于盖314的其它类似材料能够传递可见光，但对于在10微米范围内具有较长波长的红外能量却高度衰减，这是许多被动红外(PIR)占用传感器的工作辐射带。特别地，一些优选实施例中的恒温器包括环境光传感器(未显示)和位于盖314后面的恒温器顶部附近的主动接近传感器(未显示)。与被动红外传感器不同，配置环境光传感器和主动接近传感器来检测波长小于1微米的可见和较短红外光谱带中的电磁能，对于此类电磁能，盖314的玻璃或聚碳酸酯材料没有出现高度衰减的现象。在一些实施例中，格栅组件324包括一个或多个实施例中的开孔318，此类开孔允许较长波长的红外辐射朝向被动红外(PIR)动作传感器330穿过开孔，如图所示。因为格栅组件324安装在被动红外(PIR)动作传感器330的辐射接收表面上，被动红外动作传感器330继续通过开孔318接收较长波长的红外辐射，并检测密闭空间中的占用情况。
格栅组件324的附加实施例还有助于附加传感器对其他环境条件进行检测。在一些实施例中，格栅组件324可以帮助位于外壳346内部的温度传感器334测量环境空气温度。格栅组件324中的开孔318促使空气流向位于格栅组件324下方的温度传感器334，从而将外部温度传送到外壳346内部。在更多的实施例中，格栅组件324和温度传感器334可以通过热耦合的方式连接在一起，促使传递外壳346外部的热量。格栅组件324、这些和其它传感器的操作细节将在下文中详细描述。
恒温器110的实施例为圆形，具有一个用于接收用户输入的外环312。图3B中恒温器110的侧视图进一步突出了盖314的弯曲球形和向外弯曲成弧形与外环312相应表面部分匹配的格栅组件324。在一些实施例中，盖314的弯曲度往往会放大中央显示区域316中显示的信息，从而使信息更容易由用户阅读。恒温器110的形状不仅在安装至墙上时提供了视觉吸引力格调，而且提供了一个自然形状，供用户用手进行触摸和调整。因此，恒温器110的直径可以大约为80mm或其他很容易适合用户手部的直径。在各个实施例中，旋转外环312可以使用户做出调整，如选择新的目标温度。例如，通过顺时针旋转外环312，可以升高目标温度，通过逆时针旋转外环312，可以降低目标温度。
外环312的机械安装方式最好应向用户提供光滑但有粘性的手感，以便在减少虚假或不必要的旋转输入时进一步提高整体的高雅感觉。根据各个实施例，外环312在塑料轴承上旋转，并使用光数字编码器来测量旋转运动和/或外环312的旋转位置。根据替代实施例，可以使用其它技术，如将外环312安装在中心轴上。
根据本发明的实施例，通风口342有助于通过外环312和头部装置310主体之间的开口332通风；穿过头部装置310和背板340之间的开口344，通过通风口342进入背板340。一些气流还可以通过开孔318，越过格栅组件324遮蔽的传感器。通常，通过开口332和344、开孔318和通风口342进行的空气循环至少可实现两个用途。首先，空气循环可以使环境空气到达位于恒温器内部的一台或多台传感器。其次，空气循环可以使恒温器110中的电子装置冷却，以确保电子装置提供的热量不会对环境空气的感应特点造成显著影响。除了开孔318之外，对用户从视觉上隐藏空气循环用其它入口区，如开口332和344和通风口342，如图3A-图3B所示，从而确保一个简单、视觉上简洁的设计，促进实现装置对于用户的易用性。本发明的可选实施例还包括锁闭机构，其通过旋转螺钉头322四分之一转啮合。
图4A-图4B为用户手动控制图，用户手动控制按照本发明实施例设计的恒温器。正如所阐述的那样，恒温器110为壁挂式圆形恒温器，其具有一可旋转圆形外环312，用于接收用户输入。恒温器110上的盖314包括中央显示区域316，用于提供信息，并在操作恒温器110之前、期间和之后向用户提供反馈。在一些实施例中，盖314的外部区域326界定了用户推动或者操控恒温器110的区域范围，因此用油漆或烟雾色罩面漆来使其不透明。在本发明中，格栅组件324提供一额外区域，用户在观察或操作恒温器110时，可以把手放在上面。值得注意的是，格栅组件324可以将传感器和用户手部隔开，但能使传感器接收信号并收集环境信息。
恒温器110的头部装置310在背板(未显示)上滑动，其还包括头部装置前部402和头部装置框架404。头部装置前部402包括外环312、中央显示区域316和盖314的外部区域326以及根据本发明的实施例设计的格栅组件324。该头部装置前部402还包括恒温器110中的电子装置和传感器(未显示)的一部分。
根据一些实施例，为了鼓舞使用者的信心，并进一步提升视觉和功能美观性，恒温器110只通过两种类型的用户输入来控制，第一种是外环312的旋转情况(也称为“旋转环”)，如图4A所示，第二种是向内推动头部装置前部402直至出现可听见和/或可触觉的咔哒声，如图4B所示。根据一些实施例，图4B中所示的向内推动只能使外环312向前移动，而在其它实施例中，整个头部装置前部402会在受到推动时一起向内移动。在一些实施例中，盖314和格栅组件324不会和外环312一同旋转。
根据一些实施例，可能生成多种类型的用户输入，具体取决于头部装置前部402向内推动的实现方式。在一些实施例中，仅对头部装置前部402进行短暂的向内推动直至出现可听见和/或可触觉的咔哒声，然后释放(单击)，这种操作可解释为一种类型的用户输入(也称为“向内点击”)。在其他实施例中，向内推动头部装置前部402，并用向内的压力保持此种状态1-3秒，这种操作可解释为另一种类型的用户输入(也称为“按住并保持”)。根据一些后续实施例，其它类型的用户输入可以由用户来完成，如点击两次和/或多次，以及按住并保持较长和/或较短的时间。根据其它实施例，还可以进行速度敏感型或加速度敏感型旋转输入来生成更多类型的用户输入(例如，极大幅度的快速向左旋转规定了“离开”的占用状态，而极大幅度的快速向右旋转规定了“已占用”的占用状态)。
图5A-图5G示出了不同拆卸状态下的恒温器以及根据本发明设计的格栅组件324的位置，因为该位置与传感器和其它部件有关。图5A中的恒温器110的拆卸图示出了以滑动方式从背板340上拆除的头部装置310。在本配置中，值得注意的是，在一些实施例中，背板340可以发挥墙壁支架的作用来平衡头部装置310中包含的恒温器110，从而有助于简化安装、配置和升级操作。例如，在此类实施例中，升级或翻新过的新头部装置310可以放置在现有背板340上方，而无需在墙上对恒温器110重新接线或重新安装。
正如之前阐述和说明的那样，恒温器110为壁挂式恒温器，其具有一圆形可旋转外环312，用于接收用户输入。恒温器110具有一盖314，其包括中央显示区域316和外部区域326。恒温器110的头部装置310部分在背板340上滑动并固定在背板上。根据一些实施例，可以使用磁铁、卡销、碰锁和锁扣、带有匹配压痕的标签或肋材，或者仅仅通过头部装置310和背板340的匹配部分之间的摩擦将头部装置310和背板340连接起来。
根据一些实施例，可以选择提供一锁闭机构，其中，通过使用与碰锁连接在一起的平头螺钉头或其它类型的螺钉头使碰锁直角转动，使背板340上的支柱502与碰锁啮合。例如，一种不太常见的螺钉头，如六角或梅花螺钉，可以在恒温器110安装于公共场所时提供更强的安全性，并阻止拆除头部装置310。根据一些实施例，头部装置310包括一处理系统504、一显示驱动器508和一无线通信系统510。处理系统504适合于使显示驱动器508和中央显示区域316向用户显示信息，并通过旋转环312接收用户输入。根据一些实施例，处理系统504能够维护和更新其中装有HVAC系统的密闭空间的热力学模型。热力学模型的更多细节，请参见2010年9月14日提交的美国第12/881,463号专利，其内容以引用方式并入本文。根据一些实施例，无线通信系统510用于和设备组合进行通信，如个人电脑、其它恒温器或远程设备和/或HVAC系统部件。
电子装置512和温度传感器514通过背板340中的通风口342进行通风。配备气泡水平仪516，用于帮助在墙上安装恒温器110时对其进行正确定位。配备电线连接器518，允许连接至HVAC系统的电线。接线端子520可以确保头部装置310和背板340之间的电气连接。
图5B-图5C示出了本发明实施例中恒温器背板的俯视图和仰视图。背板340采用螺钉通过两个孔安装在墙上：圆孔522和槽孔524。通过使用槽孔524，用户或安装者可以对背板340的安装角度作出小的调整。如图5B所示，背板340包括气泡水平仪516，其包括窗口526，用户可以通过该窗口进行检查，在墙上水平安装背板340。HVAC系统电线穿过大矩形孔528，并且连接至电线连接器518。根据一些实施例，配备了8台电线连接器，如图5B所示，上面粘贴有常用HVAC系统电线名称的标签。
图5C示出了当恒温器110为壁挂式恒温器时朝向墙壁的背板340的背面。在一实施例中，背板340包括温度传感器514(一般而言，与头部装置温度传感器334相比，其精度较低，尽管本发明的范围并不受限于此)，其可以使背板340作为功能性保温器工作，即使在头部装置310拆除之后。例如，背板340中的电子装置512包括一微控制器(MCU)处理器和用于开启和关闭HVAC控制电路的驱动器电路系统。例如，这些控制电路可以用于开启、关闭HVAC的一个或多个功能，如加热和冷却。电子装置512还包括快闪存储器，其用于存储在一天的不同时段生效的一系列编程设置。例如，即使当图5A中的头部装置310没有固定在背板340上时，其也可以对快闪存储器中的一组缺省编程设定值的变化进行存储。根据一些实施例，电子装置512还包括能量俘获电路，以便即使在没有提供HVAC共用电源线时，也可以从HVAC控制电路中获得能量。
图5D-图5E示出了按单个部件组装并拆卸为多个子部件的恒温器110的头部装置310部分的透视图。在图5D中所示的单个组装部件中，头部装置310包括头部装置前部402和头部装置框架404。图5D中的头部装置310的设计方便，可以与背板(未显示)分开，并方便对头部装置310中的电子装置、固件和软件进行修理、更换或升级。例如，可以通过从背板中拆除头部装置310并更换为升级版或新型头部装置310来对恒温器进行升级。
如图5E所示，头部装置前部402可以进一步拆解为格栅组件324、盖314、头部装置前部总成530和外环312。头部装置前部总成530通过滑动方式安装并固定在头部装置框架404上，促使外环312保持在头部装置前部总成530和头部装置框架404之间。在一些实施例中，外环312可旋转，并在头部装置前部总成530仍固定在适当位置时通过顺时针或逆时针旋转接收用户输入。
盖314安装在显示模块532上方进行保护，其用于向对恒温器进行观察的用户显示信息。例如，显示模块532所显示的信息可以包括当前温度，如图3A中的中央显示区域316中的显示模块532所显示的温度—75°。在其它实施例中，显示模块532还可以向用户显示各种其它信息，包括设定值、配置信息、诊断结果和恒温器编程细节。一些实施例中的显示模块532为点阵布局(单独可寻址)，以便生成任意形状，而不是分段布局。根据其它实施例，显示模块532还可以采用点阵布局和分段布局的组合。
显示模块532可以通过背光液晶显示器(LCD)按照本发明实施。根据其它实施例，显示模块532可以使用显示技术，如无源和/或单色LCD、有机发光二极管(OLED)或电子墨水(e-ink)显示技术。E-ink是一种特别适合于一些实施例的显示技术，因为在没有获得能量和能源时，其能继续反射光线。此外，按照本发明实施的E-ink显示技术还能节约能源，因为其无需特别短暂的更新时间。
格栅组件324可以用于遮蔽和保护本发明中多个不同的传感器。在一些实施例中，这些传感器可能包括温度传感器334和与恒温器整合在一起的被动红外动作传感器330。在图5E中所示的实施例中，被动红外动作传感器330包括菲涅耳透镜534，有助于在被动红外动作传感器330的红外敏感元件(图5E中未显示)上进行直接红外辐射。但是，格栅组件324作为盖子，其会使大量红外辐射穿过菲涅耳透镜534而到达红外敏感元件上。正如将在下文中详细描述的那样，格栅组件324的设计能够使被动红外动作传感器330检测到占用者穿过恒温器附近较大角度范围的移动，即使当格栅组件324包括该范围。
同样，格栅组件324还可遮蔽位于菲涅耳透镜534边缘底部附近的温度传感器334，如图5E中所示。格栅组件324有助于保护温度传感器334免受损坏，并有助于形成保温器流线型整体吸引力。此外，用导热材料来制造格栅组件324，如金属或金属合金，有助于吸收恒温器附近的环境热量并将热量传递给温度传感器334，以进行更加精确的测量。
图5F-图5G示出了表现为单个组装部件并拆解为多个子部件的头部装置前部总成530的透视图。在一些实施例中，头部装置前部总成530至少包括三个子部件：显示模块532、头部装置前板536和头部装置电路板538。显示模块532用于向用户显示信息，并可以与所示的头部装置前板536分开。
根据一些实施例，对头部装置前板536进行处理，来接收温度传感器开槽540中的温度传感器334。温度传感器334固定在头部装置电路板538的平面上，并近似垂直于该平面延伸。与此相反，被动红外动作传感器330与头部装置电路板538的平面共面，因此，其也和温度传感器334垂直。当头部装置电路板538以滑动方式安装在头部装置前板536的背面时，温度传感器334应与头部装置电路板538垂直，并插入到温度传感器开槽540中。同样，以滑动方式安装在头部装置前板536背面的头部装置电路板538使红外敏感元件331位于菲涅耳透镜534和补偿被动红外动作传感器330的后面，如前面图5E和图3A中所示。
图6中部分组装的头部装置前部402的透视图显示了根据本发明的一方面中关于恒温器使用的数个传感器设计的格栅组件324的位置。在一些实施例中，图6中所示的头部装置前部402包括如图所示的外环312和安放在头部装置前部总成530上且盖314已拆除的格栅组件324。头部装置前部402构成了图3B中所示的头部装置310和外壳346的一部分，用于围住恒温器。
在一些实施例中，格栅组件324包括恒温器所用的一台或多台传感器，其通过头部装置前部总成530固定在外壳的朝前表面上。格栅组件324的设计和位置可以给用户带来平整、光滑和美观的印象，同时还可用来改善其所遮蔽的一台或多台传感器的耐久性和功能。在一些实施例中，格栅组件324所带来的益处可归因于开孔318的形状、用于制造格栅组件324的材料或格栅组件324相对于一台或多台传感器的位置以及这些因素的组合。
在一些实施例中，图6中所示将格栅组件324放置在被动红外动作传感器334上方可以遮蔽和保护传感器。例如，在生产、运送、安装或使用过程中，格栅组件324可以将被动红外动作传感器334和操作恒温器的用户手部隔开，如图4A和图4B所示。遮蔽不仅能保护被动红外动作传感器334，而且还促进了美观的恒温器适合在各种住宅和商业应用中使用。
根据本发明的实施例，格栅组件324中的一个或多个开孔318的设计可以使被动红外动作传感器334检测某个房间或区域中占用者的横向移动，尽管传感器被遮蔽。沿着头部装置前部总成530的向前表面布置被动红外动作传感器334可以使传感器辐射接收元件继续检测恒温器附近的这些占用者所发出的红外辐射。正如将在下文中详细描述的那样，被动红外动作传感器334可以检测到占用者因开孔318的形状而横向移动，呈狭缝状并沿大致水平的方向伸长。在一些实施例中，菲涅耳透镜534有助于将这些占用者发出的辐射集中在被动红外动作传感器334的红外敏感传感元件(图6中未显示)上。例如，格栅组件324具有一个或多个位于被动红外动作传感器334的辐射接收元件和菲涅耳透镜534上方的开孔。尽管格栅组件324可以由包括金属、塑料、玻璃、碳复合材料和金属合金的多种材料制造，但是，为了提高格栅组件的温度传感精度，通常，最好采用高导热性材料来制造，如金属或金属合金。
格栅组件324还可以提高恒温器内传感器的操作能力。在一些实施例中，不仅对温度传感器334进行了保护，而且通过配置格栅组件324来加强对于环境温度的检测。例如，如果格栅组件324由导热材料制成，如金属或金属合金，其作为“热天线”工作，并从比温度传感器334可以从中取样的更广阔区域内吸收环境温度。朝向格栅组件324以大致垂直于头部装置电路板538布置的温度传感器334可以足够接近，以接收格栅组件324吸收的热量。
在一些实施例中，在温度传感器334和格栅组件324向内表面之间使用导热材料542，如浆糊、热敏性粘合剂或热油脂，可以改善这两个部件之间的导热性，提高温度测量的准确度。带有温度传感器334的热耦合格栅组件324有助于温度传感器334测量恒温器外壳外部而非内部的环境空气温度。
温度传感器330的一些实施例可以使用一对热传感器来更加准确测量环境温度。与温度传感器330有关的第一或上部热传感器330a倾向于收集更靠近外部区域或恒温器外部的温度数据，而第二或下部热传感器330b倾向于收集与外壳内部更为相关的温度数据。在一实施例中，每个温度传感器330a和330b包括德克萨斯州仪器公司的TMP112数字温度传感器芯片。为了更准确地测定环境温度，考虑到上部热传感器330a所测定的温度，在测定有效环境温度时，将通过下部热传感器330b测定的温度考虑在内。该配置能够以有利的方式用于补偿由微处理器和/或其它电子部件在恒温器中产生的内部热量的影响，从而避免或减小可能遭遇的温度测量误差。在一些实施例中，可以通过将温度传感器330的上部热传感器330a和格栅组件324热耦合在一起进一步提高环境温度测量的准确度，因为上部热传感器330a比下部热传感器330b能更好地反映环境温度。在1988年5月3日发布的由Russo等人编制的标题为“伴有自动加热式三端双向可控硅开关元件校正的数字电子恒温器”的美国第4,741,476号专利中揭露了通过一对热传感器测定有效环境温度的细节，并以引用方式并入本文，用于各种用途。
根据图5F-图5G和图6所示，格栅组件324、菲涅耳透镜534、PIR传感器330、上部热传感器330a和下部热传感器330b的相互定位和配置有利于其物理小巧性、视觉传感器隐藏性的协同组合，并有利于提高环境温度传感器的准确性和保留PIR占用传感功能。在某些方面，可将这看做是对菲涅耳透镜534和PIR传感器334的表面之间的主要空间体积的“双重使用”的有利结果，其中菲涅尔透镜534和PIR传感器334的表面之间的必要间隔还使下部热传感器330b和上部热传感器330a之间形成温度阶梯并能够传感，该温度阶梯能够提供比单点热传感器更好的环境温度感测效果。反过来，由于元件534/334/330a/330b的配置使其更小巧，不需要明显地扩大整体外壳的向外突起，这些元件就可置于格栅324后方。同时，除了隐蔽性和进气功能之外，在格栅组件324为金属并且热耦合至上部热传感器330a的首选实施例中，格栅组件324的高热传导性还使其发挥“热天线”的作用，进一步提高了温度测量的准确性。
图7A-图7B详细示出了红外光源与根据本发明设计的格栅组件中的狭缝型开口是如何相互作用的。为强调互感作用，图7A示出了带有开口318的格栅组件324以及位于格栅组件324后方的PIR动作传感器330在本发明中设计的恒温器中的样子。根据一些实施例，开口318为狭缝状，且大致沿着水平方向，如图所示。红外光源通过如占用者穿过房间或其他区域等横向运动，其可覆盖连续的大范围角度。为表示该范围，图7A中用箭头显示了左红外光源702，中间红外光源706和右红外光源704。例如，从带有格栅组件324的恒温器前面穿过房间的占用者会首先发射出左红外光源702，然后逐渐扩散到中间红外光源706，接着逐渐扩散到右红外光源704。
如图7A所示，格栅组件324的狭缝型开口318能够使大范围的红外光源面朝PIR动作传感器330通过。左红外光源702和右红外光源704均可通过下场的横向开口318，如这些光源的箭头所示。中间红外光源706也能穿过格栅组件324的开口318中一个或多个细长狭缝的垂直高度允许的范围。因此可以得出，当占用者横向穿越靠近恒温器的大范围角度时，狭缝状的格栅组件324的开口318允许PIR动作传感器330检测到其发出的辐射。例如，格栅组件324能够探测到沿格栅组件324左侧移动的占用者作为左侧红外光源702，或者沿格栅组件324右侧移动的占用者作为右侧红外光源704。沿格栅组件324的中心近似移动的人将成为中间红外光源706，也会朝PIR动作传感器330方向穿过开口318。其实，格栅组件324还会通过朝向PIR动作传感器330方向的开口318穿过左红外光源702、中间红外光源706和右红外光源704之间的角度中的许多其他红外光源。
图7B示出了占用者走过本发明中的格栅组件覆盖的恒温器中的PIR动作传感器时的效应。位于格栅组件324后方的PIR动作传感器(图7B中未显示)与图7A中的PIR动作传感器330非常相似。PIR动作传感器能够探测到由于红外辐射源横向移动引起的辐射710的横向变化，例如人走近房间。为使占用探测器正常工作，由占用者引起的辐射710的这些横向变化必须和被有时称作共模信号的日光和环境热引起的红外辐射的整体变化区分开来。
在一些实施例中，PIR动作传感器具有一对差动传感元件，其极性相反，拒绝接收辐射710产生的共模信号。当占用者708不存在或不移动时，由于日光、热或震动导致辐射710发生急剧的整体变化会同时产生来自该对差动传感元件的互补信号。这些来自该对差动传感元件的互补信号会立即抵消这些假阳性或共模信号。
相比而言，沿图7B中的箭头方向横向穿过一个房间或靠近恒温器110的其他空间的占用者708会导致辐射710发生局部改变。由于传感元件沿横向轴布置且被横向移动相继触发而非同时触发，因此辐射710的局部变化能够被探测到且不会和其共模信号部分一同被抵消。由于格栅组件324的开口318为狭缝状，无论占用者708从最右边、最左边横向移动或临近恒温器的中心区域附近做横向运动，辐射710都会进入恒温器110且被PIR动作传感器探测到。
图8A-图8D示出了根据本发明一方面中通过沿垂直距离改变格栅组件的开口来改变PIR动作传感器的敏感性。通常，可通过改变格栅组件开口的垂直跨度来改变PIR动作传感器对占用者高度的敏感性。根据一些实施例，图8A中所示的格栅组件802位于挂壁式恒温器810的向前表面上。图8B中示出了恒温器810的一部分，为方便起见，其与图3A中所描述和显示的恒温器110类似。图8A中的格栅组件802有几排开口806，每个都是狭缝状且沿垂直跨度804布置。因此，与图8B中的恒温器810一同使用的格栅组件802后方的PIR动作传感器(图8A-图8D中未示出)的灵敏角为808或。若占用者的高度位于灵敏角808范围内，图8B中的恒温器810中的PIR动作传感器应该能够探测到占用者的横向运动所发出的辐射。相反，若占用者的高度低于灵敏角808，则图8B中的恒温器810中的PIR动作传感器不能被探测到。
根据备选实施例，如图8C所示，通过降低穿过垂直跨度的排数或开口的数量，可降低对高度的敏感度。与格栅组件802相比，图8C中示出的格栅组件812中的开口816的排数比开口806的排数要少。此外，格栅组件812中的开口816覆盖垂直跨度814，该跨度比格栅组件802中的垂直跨度804更狭窄且位置更高。因此，使用图8D中的恒温器810的格栅组件812将导致灵敏角818或与灵敏角808或之前所描述的角度相比更狭窄。例如，图8D中的恒温器810上的格栅组件812后面的PIR动作传感器将无法检测到高度在灵敏角818或范围之外的占用者。因此，由带有格栅组件802的恒温器810检测到的同一占用者可能由于其身高不够而导致使用带有格栅组件812的恒温器810探测不到。根据装置不同，为限制探测较高的占用者，最好采用格栅组件812之类的格栅组件。为探测较低的占用者，最好采用恒温器810中的格栅组件802。
由于图8A-图8D是说明性的，格栅组件802和812的开口形状、数量、尺寸、组织和位置只是示范性的，并且用来进行对比。实际上，本发明中的格栅组件的设计不应被具体尺寸、开口个数、具体形状或这些或其他特点的绝对或相对位置限制。
在一些实施例中，不同的格栅组件可以制成具有不同数目的一排或多排狭缝状尺寸的开口。例如，安装恒温器810的人可以根据对占用者的高度所需的敏感度以及墙上或其他位置的恒温器810的位置可以选择并安装不同的格栅组件。在其他实施例中，安装人员可以使用贴附于格栅组件的背部开口上的掩模件，以改变开口并调节对高度的敏感度。替代制造不同的格栅组件，一个格栅组件可以使用掩模件覆盖或不覆盖所需格栅组件中的开口数而改变。例如，掩模件可以是涂覆在格栅组件802背部的狭缝状塑料或金属附件，用来填充一个或多个开口806。这些掩模件附件可涂成与格栅组件802表面相同的色调或颜色，从而与格栅组件802的整体外观相融合。因此，根据将发出的辐射传递到PIR动作传感器的接收表面的大致横向狭缝状开口的掩模件的覆盖范围，可以改变占用者高度的敏感度。
图9所示的流程图显示了根据本发明的一方面中与一体化传感器功能、恒温器以及格栅组件相关的操作。在一些实施例中，一体化操作包括为恒温器配备外壳以使一个或多个一体化传感器具有良好耐用的结构配置(902)。恒温器的外壳可以为之前所描述的图3B中所示的外壳346和恒温器110。根据本发明的一方面的设计，该恒温器被此外壳所封闭，该外壳具有一个用于盖和格栅组件的向前表面。由外壳保护的该一个或多个一体化传感器可包括一空间传感器，如PIR动作检测器、温度传感器、湿度传感器、近程传感器或其它可有助于恒温器运行的传感器。将这些传感器和其它传感器一同放入外壳内部，并在制造、运输、安装或使用期间保护其不受意外震动影响或避免造成损坏。因为传感器处于外壳内部保护之中，其能较好地保持其精度并可提供对恒温器进行更精确的测量结果。
另外，一体化操作也可提供一被动红外(PIR)动作传感器，置于所述外壳内部，并且用于检测恒温器周围的占用空间(904)。在一些实施例中，PIR动作传感器具有一辐射接收表面，其能够探测由邻近空间占据空间横向运动所产生并朝向外壳的向前表面所发出的辐射。该PIR动作传感器所检测的空间占据信息可供恒温器更好地对封闭空间内如住宅的HVAC加热或制冷操作进行调节。在一些实施例中，当探测到空间占据信息时，恒温器可使用该空间占据信息打开HVAC，当PIR动作传感器没有探测到空间占据信息时，恒温器将关闭HVAC。在替换实施例中，恒温器可将由PIR动作传感器所产生的空间占据信息作为探试程序的组成部分使用，该程序对一个封闭空间的占据或非占据时间情况进行获取并对加热或制冷需求进行预测。该探试程序可使用实时和历史地理气象趋势和其它因素并结合获知的空间占据类型来决定该封闭空间制冷或加热的时间。也可在外壳内配置一温度传感器来探测恒温器周围的环境温度。该PIR动作传感器和温度传感器可与上文所述图6中分别给出的PIR动作传感器330和温度传感器334类似。
根据本发明中的一体化操作可沿外壳的向前表面附着一格栅组件，并且将其置于PIR动作传感器的辐射接收表面之上(906)。如上文所述，该格栅组件可对置于外壳内部的PIR动作传感器进行彻底遮蔽和保护。PIR动作传感器的遮蔽为恒温器带来了良好的视觉效果并在制造、运输、安装和使用期间为PIR动作传感器提供了保护。在一些实施例中，该格栅组件与之前所述的图3A中的格栅组件324类似。因此，可以从下述包括有金属、塑料、玻璃、碳复合材料、金属碳复合材料以及金属合金的材料中选择一种或多种材料作为格栅组件组成材料。格栅组件可由金属或金属合金等热传导材料制成，并可与置于恒温器外壳内部的温度传感器产生热耦合。在一些实施例中，格栅组件与温度传感器产生的热耦合有助于温度传感器对外壳外部而非外壳内部测量的空气的环境温度进行测量。
图10A-图10B说明了根据一些实施例中具有用户友好界面的良好视觉效果的恒温器1800。图10A-图10B的恒温器1800大体上与之前所述图3A-图3B的恒温器110类似，并具有额外和/或下文所述的选择性特性。下文所用的术语“恒温器”用于表示一种多用途传感控制装置(VSCU)，该装置在之前的美国专利编号61/429,093中作了说明，其尤其适用于在密封空间中的HVAC控制。尽管“恒温器”和“VSCU装置”在封闭空间的HVAC控制方面可视为通常具有可互换性，其在上下文实施例的范围内用于不同控制系统中具有对除温度之外的可测量特性(例如：压力，流速，高度，位置，速度，加速度，容量，功率，响度，亮度)具有控制功能的VSCU装置，这些控制系统与对一个或多个实体系统的一个或多个测量特性的控制相关，及/或与其它能耗或自然资源使用系统如用水系统，用气系统，其它自然资源使用系统以及与不同类型能源使用相关的系统的控制相关。与之前的大量现有技术恒温器不同的是，恒温器1800的设计非常圆润、简洁、流畅、大方，其不会减损家庭装修格调并可立即在安装地点成为具有良好视觉效果的中心装饰品。此外，相比传统的恒温器，恒温器1800的设计使其具有更优秀更完善的用户互动性。如图1和图2所示的恒温器110，恒温器1800配有控制电路并与HVAC系统电气连接。恒温器1800为壁挂式，外形为圆形并具有一外部可旋转环1812以接收用户输入。恒温器1800的外形为圆形，当其安装在墙壁上时大体呈圆盘状。恒温器1800的较大面积的前面装在外环1812内部。根据一些实施例，恒温器1800的直径约为80mm。用户可使用外部可旋转环1812进行调节，如选择新的目标温度等。例如，通过顺时针旋转外环1812可增大目标温度，而通过逆时针旋转外环1812则可减小目标温度。恒温器1800的前面包含了一个清晰的盖子1814，其根据一些实施例显示为聚碳酸脂材料，以及一金属部分1824，如图所示其优选地具有一些狭槽。根据一些实施例，盖子1814的表面和金属部分1824构成了一个大致向外的弧形或微呈外向弧状的球形，微弧状与外环1812形成平滑接合。
尽管盖子1814由单一透镜形材料如聚碳酸脂组成，其具有两个不同的区域或部分，其中包括一外部部分1814o和一中心部分1814i。根据一些实施例，围绕外部部分1814o对盖子1814进行涂覆或烟熏，但中心部分1814i清晰可辨，这样可有助于观看其下布置的电子显示屏1816。根据一些实施例，弧状盖子1814起到了透镜的作用，其可以将电子显示屏1816显示的信息放大以供用户观看。根据一些实施例，中央电子显示屏1816为点矩阵布局(可单独寻址)，相比分割布局来说其可以产生任意形状。根据一些实施例，点矩阵布局和分割布局联合使用。根据一些实施例，中央显示屏1816为背光式彩色液晶显示屏(LCD)。图10A中显示的是电子显示屏1816上显示信息的一个范例，其包括的中央数字1820为当前选点温度的示例。根据一些实施例，金属部分1824具有大量的槽状开口以有助于安装在其下的被动红外动作传感器1830的使用。金属部分1824可被选择性定义为金属前部格栅部分。上文所述的美国专利编号13/199,108存在着对金属部分/前格栅部分的进一步说明。恒温器1800被优选地构造以使电子显示屏1816处于固定位置并不与外环1812一起旋转，因此用户可以方便地读取电子显示屏1816的显示信息。在一些实施例中，盖子1814和金属部分1824也位于固定位置，并且不与外环1812一起旋转。根据恒温器1800的直径约为80mm的一实施例，电子显示屏1816的直径约为45mm。根据一些实施例，金属部分1824下设有一个LED指示器1880，其为在一些状态条件下作用的低功耗指示器。例如，LED指示器1880在恒温器的可充电电池的电力极低(请参考图4A，红外线)和正在充电时可以用于显示闪烁红色光线。更为普遍的是，LED指示器1880可通过红色、绿色、红色与绿色的不同的结合以及不同的闪烁速率来传达一个或多个状态代码或错误代码，因此其可用于故障检修用途。
如上文美国专利编号12/881,430所述，动作探测以及其它技术可用于对空间占据的探测和/或预判。根据一些实施例，空间占据信息用于产生一有效且高效的规划程序。优选地，活动近程传感器1870A通过红外线反射来探测接近中的用户，而环境光传感器1870B则用于探测可见光。近程传感器1870A可用于探测约1米范围内的接近情况，因此，当用户靠近恒温器1800且在用户触及该恒温器之前时，此恒温器可“苏醒”。在用户准备好与恒温器进行互动后其能当即做好互动“就位”，这种近程探测可有效地改善用户体验。当没有正在进行或将要产生的用户互动时，恒温器处于“休眠”模式，这种接近-激活功能也能有助于恒温器的节能。环境光传感器1870B可用于多种信息采集用途，当探测到有骤升或骤降的边缘时其有助于确认空间占据物体(因为占据物体可能会遮蔽和露出光线)，其也用于探测长期的(例如：24小时)环境光强度情况以确认和/或自动生成当日时间。
根据一些实施例，出于鼓励用户信心和进一步推进视觉和功能优化的双重目的，恒温器1800仅由两种类型的用户输入进行控制：第一种即如图10A所示旋转外环1812(以下称为“旋转环”或“环旋转”输入)，第二种即向内推外盖1808(参见图10B)直至出现听觉和/或触觉的“咔哒”声(以下称为“向内点击”或仅“点击”输入)。对于图10A-图10B的实施例，外盖1808是包括了外环1812、盖子1814、电子显示屏1816以及金属部分1824的所有组件的一个总成。当用户向内按下时，外盖1808向内进入一小程度如0.5mm，并与一个内部金属圆顶开关(未显示)相贴，当向内按压结束后外盖向外弹返相同距离，并向用户手上发出一个清晰良好的“咔哒”触感以及相应的轻微听觉咔哒声。因此，对于图10A-图10B的实施例，可通过直接按压外环1812来实现向内点击，或凭借对盖子1814和金属部分1814施加向内压力而间接按压外环来完成，或者通过对这些方式的不同组合来实现。对于其它实施例，恒温器1800可以机械地配置以使得仅外环1812向内行进实施向内点击输入，同时盖子1814和金属部分1824保持不动。应注意地是，向内行进以实现“向内点击”输入的具体机械零件的各种不同选择和组合落入本发明的范围内，无论其为外环1812本身，盖子1814的一部分或由此产生的某种组合。然而，已经发现，向用户提供用单手以最短时间和最少动作来在“环旋转”和“向内点击”之间快速进退的功能是非常有好处的，因此通过直接按压外环1812而实现向内点击的功能就非常具有优势，因为用户的手指不需要抬起并与该装置脱离接触或沿其表面进行滑动以实现在环旋转和向内点击之间的动作。而且，凭借着将电子显示屏1816居中设在可旋转环1812内部的关键性设计，在整个输入流程中用户在其手正在进行动作的时候可以自然地将其注意力集中在电子显示屏上，这是一个更进一步的优点。外环的直觉旋转，特别是在(但不限于)改变恒温器的选点温度时与向内点击的良好物理触感的叠合以及手指动作期间显示屏与注意力的契合，两者的结合带来了显著的直觉、流畅以及完全的具有趣味性的用户体验。在之前所涉及的美国专利编号13/033,573，美国专利编号29/386,021和美国专利编号13/199,108中含有对根据一些实施例采用的具有优势的机械用户界面和相关设计的进一步说明。
图10C显示了图10A-图10B中恒温器的框架的外壳部分1809的剖面图，其在不同家庭环境和设置条件下，映衬着各种不同的墙壁颜色和纹理，其为恒温器1800整体上带来了一种特殊的美感和具有较强适应性的视觉外观。当恒温器本身将功能性地适用于如这里描述以及在上述一个或多个共同指定的合并专利申请中所描述的用户计划时，外部外壳部分1809的构造具有一种“变色龙”般的品质或特性从而使整个装置在视觉和装饰角度看来与大多数家庭和商业环境里的墙壁颜色和纹理非常搭配自然，至少部分上来说是这样，因为当从多个不同角度来看其呈现出与环绕色甚至是纹理相同的模样。外壳部分1809为平截头体外形，从横截面来看具有轻微弧度；其含有一个由透明固体材料如聚碳酸酯塑料制成的侧壁1876。侧壁1876背面涂有均匀平坦的银或镍色涂料，这些涂料涂覆在侧壁1876的内表面1878，但其外表面1877并不进行涂覆。外表面1877平滑而富有光泽，但并不进行涂覆。侧壁1876的壁厚T可为约1.5mm，在安装时靠近墙壁的第一端的直径d1约为78.8mm，在安装时离墙较远的第二端的直径d2约为81.2mm，穿过外向宽度尺寸“h”的直径变化约为22.5mm，直径变化或为线性，或更多为轻微的非线性方式且具有渐增的外向距离而形成一个从侧面看来具有轻微弧度的外形，如图10C所示。外盖1808的外环1812在靠近外壳部分1809并横过一个较小间隙g1的第二端的位置匹配直径d2，随后轻微向内弯曲以越过微小间隙g2以接触盖子1814。当然，应注意图10C仅显示了恒温器1800的外部外壳部分1809，出于清晰显示的目的，很多内部电子部件在图10C中没有显示，这些电子部件在下文中和/或在其它通常指定包含的申请中如上文所涉及的美国专利编号13/199,108予以进一步说明。
根据一些实施例，恒温器1800含有处理系统1860，显示驱动1864以及无线通讯系统1866。处理系统1860用以使显示驱动1864和显示区域1816向用户显示信息并通过可旋转环1812来接收用户输入。根据一些实施例，处理系统1860可对恒温器1800的运行进行控制，其中包括此处所述的用户界面特性。处理系统1860进一步编程和配置以执行下文和/或其它通常指定包含申请中所述的其他操作。例如，如上文美国专利编号12/881,463中所述，处理系统1860被进一步编程和配置以维持和更新安装有HVAC系统的封闭空间的热力学模型。根据一些实施例，无线通讯系统1866用于与个人计算机和/或其它恒温器或HVAC系统部件等装置进行通讯，其可为对等通讯，通过一个或多个位于专用网络中的服务器进行的通讯，或和/或通过基于云服务的通讯。
图11A-图11B为分别显示恒温器1800及其两个主要部件的前后分解透视图，这两个部件分别为头部装置1900和背板2000。在通常指定包含的一个或多个申请中，如上文所涉及的美国专利编号13/199,108，具有对下文所示的多种电气和机械部件的进一步技术和/或功能说明。在所示图式中，“z”方向为自壁向外，“y”方向相对于走近的用户来说为从头到脚，“x”方向为自用户左侧至右侧方向。
图12A-图12B分别显示了头部装置1900以及其主要部件的前后分解透视图。头部装置1900包括一头部装置框架1910，外环1920(用于环旋转操作)，头部装置前部总成1930，前透镜1980，前部格栅1990。头部装置前部总成1930的电气部件可通过带状电缆和/或其他插头式电气接头连接至背板2000的电气部件。
图13A-图13B分别显示了头部装置前部总成1930以及其主要部件的前后分解透视图。头部装置前部总成1930包括一头部装置电路板1940，一头部装置前板1950和一LCD模块1960。头部装置电路板1940的前侧部件在图13A中隐藏在射频屏蔽屏后，但其在下图16中具有更为详尽的说明。头部装置电路板1940的背面为可充电锂离子电池1944，其在一首选实施例中具有3.7V的标定电压和560mAh的额定电容。然而，为了延长电池寿命，通常恒温器电池充电电路为电池1944充电时不能超过450mAh的范围。尽管电池1944可承载4.2V的电压，恒温器充电电路通常充电时并不超过3.95V。图13B也显示配有一光学手指导航模块1942，其用以探测外环1920的旋转。模块1942采用类似于电脑光电鼠标的操作方法来探测在外环1920的面层边缘上具有纹理表面的运动。值得注意的是，模块1942是相对较少的、由耗电量较大的头部装置微处理器控制的传感器之一而非耗能较少的背板微处理器所控制。这无需额外能耗即能实现，因为当用户手动转动调节盘时，头部装置微处理器即会激活，因此无需额外的激活能耗。有利地，头部装置微处理器也实现快速反应。图13A也显示了一菲涅耳透镜1957，该透镜与安装在其下的PIR动作传感器配套使用。
图14A-图14B分别显示了背板装置2000以及其主要部件的前后分解透视图。背板装置2000包含：一背板后板2010，一背板电路板2020以及一背板护盖2080。图14A中显示的为HVAC接线器2022，其包含集成线路插入传感电路和两个相对较大的电容器2024，这两个电容器用于安装在背板电路板2020背面的窃电电路部件，并在下文图17中进行进一步探讨。
图15为说明部分装配的头部装置前部1900的透视图，其显示了根据本发明的一方面设计的格栅组件1990相对于由恒温器使用的数个传感器的定位。在一些实施例中，如上文设计的美国专利标准编号13/199,108进一步描述，位于菲涅耳透镜1957和配套PIR动作传感器334上方的格栅组件1990的位置遮蔽并保护着这些PIR传感元件，同时格栅组件1990的水平狭槽也使得PIR动作传感硬件即使在遮蔽状态也可探测占据空间在室内或区域中的侧向运动。温度传感器330使用一对热传感器来更准确地测量环境温度。与温度传感器330相关的第一或上部热传感器330a用于收集接近于恒温器外表或外部区域的温度数据，而第二或下部热传感器330b用于收集与外壳内部更加相关的温度数据。在一实施例中，温度传感器330a和330b均包含一德州仪器TMP112数字温度传感芯片，而PIR动作传感器334包含PerkinElmer DigiPyro PYD 1998双元热释电红外传感器。
为了更精确地测定环境温度，在处理上部热传感器330a测得的温度以及确定有效环境温度时，下部热传感器330b测得的温度数据应纳入考虑。这种布局可以有效地补偿由微处理器和/或其它电子部件在恒温器中产生的内部热量的影响，从而消除或尽可能降低可能会产生的温度测量误差。在一些实施例中，环境温度测量的精确性可通过温度传感器330的上部热传感器330a与格栅组件1990的热耦合来进一步改善，因为上部热传感器330a相比下部热传感器334b能更好地反映环境温度。本文参考所包括的美国专利编号4741476中对使用一对热传感器来确定有效环境温度的详细情况进行说明。
图16显示了头部装置电路板1940的正面图，该电路板包含一头部装置微处理器2402(例如：德州仪器AM3703芯片)，相关振荡器2404，DDR SDRAM内存2406和NAND大容量存储器2408。对于Wi-Fi功能，单独的射频屏蔽2434的仓体中设有一Wi-Fi模块2410，如村田无线方案LBWA19XSLZ模块，其基于支持802.11b/g/n WLAN标准的德州仪器WL1270芯片集。该Wi-Fi模块2410支持包括振荡器2414在内的电路2412。对于ZigBee功能，在单独的射频屏蔽仓体中还设定一ZigBee模块2416，其可采用如德州仪器公司的C2530F256模块。对于该ZigBee模块2416，配有包括振荡器2419和低噪音放大器2420在内的支持电路2418。另外，尚配有显示器背光电压变换电路2422，压电驱动电路2424和电源管理电路2426(本地供电电平等)。所配置的柔性电路2428通过柔性电路连接器2430与头部装置电路板的背面相连接，该柔性电路2428为近程和环境光传感器(PROX/ALS)，尤其是，为配有I2C界面的芯科实验室SI1142近程/环境光传感器。另外配有电池充电监控断开电路2432和弹簧/射频天线2436。还提供温度传感器2438(与+Z方向的电路板垂直上升，包含有距电路板不同距离处的两个分离的温度探测元件)，和一PIR动作传感器2440。值得注意的是，即使PROX/ALS和温度传感器2438以及PIR动作传感器2440实际安装在头部装置电路板1940上，所有这些传感器是由背板电路板上的低能耗背板微处理器进行记录和控制的，而且这些传感器和背板电路板之间电气连接。
图17显示了背板电路板2020的后视图，其包含有一背板处理器/微控制器2502，如德州仪器MSP430F片上系统微控制器，该控制器包含有一电路板存储器2503。背板电路板2020还包含有供电电路2504，该电路包含有窃电电路和转换电路2506以用于每一个HVAC的各个HVAC功能。对于上述各项功能，转换电路2506包含有一隔离变压器2508和一背对背NFET组2510。FETs在转换电路中的应用允许“积极窃电”，即在HVAC“接通”循环期间凭借从HVAC继电电路处进行电流极短时间内转向至储存电容器的方法汲取电能，该电流转向时间可为非常小的间隔如100微秒。这个时间非常短，并不足以让HVAC继电器跳闸进入“断开”状态，但足够为储存电容器进行充电。FETs的使用允许该快速转换时间(100微秒)，而通过继电器则很难实现(其需要数十毫秒)。此外，这种快速转换也很容易会损耗继电器，而且也会产生噪音。相比之下，FETS基本没有噪音产生。另外，尚配有温度/湿度组合传感器模块2512，如盛世瑞恩SHT21模块。背板微控制器2502对不同传感器进行记录，探测安装处的机械性线路插入，监控头部装置电流与选点温度情况并因此执行相应的开关转换以及其它功能，如搜索安装处插入的线路的合适信号。
根据上述美国第13/269,501号共同受让专利，美国第13/275,307号共同受让专利和其他共同受让专利联合应用的技术，恒温器1800代表先进、多传感、微处理器控制的智能或“学习”型恒温器，集处理能力、直观和视觉美观的用户界面、网络连接和节能功能于一身(包括目前描述的自动离开/自动到达算法)，同时不需要暖通空调(HVAC)系统中所谓的“丙线”或家用壁式插座的线路电源，尽管如此，此类先进功能需要的瞬时功耗比“窃电”(即，从一个或多个HVAC呼叫继电器中提取少量电力)可以安全提供的功耗大。例如，头部装置微处理器2402在开启和处理时可耗电约250mW，液晶显示(LCD)模块1960在工作时可耗电约250mW。此外，Wi-Fi模块2410在工作时可耗电约250mW，且需要连续工作，通常占空比为2％。然而，为了避免大量商用HVAC系统中的HVAC继电器误跳闸，窃电电路通常将供电量限于100mW-200mW之间，通常不能满足供电需求。
恒温器1800至少可以利用可充电电池1944(或等价的板载蓄电介质)解决此类问题，充电电池每隔一段时间充一次电，其中硬件用电量比安全窃电量要少，并会在供应所需的额外电量间隔期间放电，这时硬件用电量要高于安全窃电量。为了在操作过程中保持电池意识，减少用电量并延长可充电电池的使用寿命，恒温器1800安装了(i)相对强大，且能源相对密集的第一处理器(如德克萨斯州仪器公司的AM3703微处理器)，可快速执行更复杂的功能，如操纵美观的用户界面显示屏并执行各种机械学习计算指令，以及(ii)相对较弱，且能源不密集的第二处理器(如德克萨斯州仪器公司的MSP430微处理器)，可执行不密集的任务，包括操纵和控制占用传感器。为了节省宝贵的电量，第一处理器长期保持“休眠”状态，只有在其被需要的情况下才被“唤醒”，而第二处理器或多或少持续保持执行其较低功率任务的状态(虽然优选地降低或关闭某个内部时钟一短暂的时间间隔以节约电源)。第一和第二处理器可互相配置，以便在发生某些事件时第二处理器会“唤醒”第一处理器，这被称为“唤醒”设施。在实现不同功能和/或节能目标时可开启和关闭这些唤醒设施。例如，第二处理器可在通过主动接近传感器来检测用户手接近恒温箱表盘时提供“唤醒-PROX”设施(PROX，如芯科公司提供的带有I2C接口的SI1142近距离传感器/环境光传感器)，该传感器将“唤醒”第一处理器，因此可为接近用户提供视觉显示，并在其手接触表盘时以更快的速度做出反应。作为另一个例子，通过被动红外动作传感器(PIR，如PerkinElmer DigiPyro公司的PYD 1998双元电光探测器)在恒温器周围检测其它运动时，第二处理器可提供“唤醒-PIR”设施，以唤醒该第一处理器。值得注意的是，唤醒-PIR并不代表可以自动到达，因为需要感知PIR活动的N个相继存储桶启动自动到达，然而只有单一总量的运动事件可触发唤醒-PIR启动。
图18A-图18C示出了睡眠-觉醒定时动态的概念性例子，随着时间尺度的增大，可在头部装置(HU)微处理器和背板(BP)微控制器之间实现，微控制器有利地提供了性能、反应能力、智能和用电量之间的良好平衡。每一个较高的积值代表“觉醒”状态(或等同的较高电力状态)，每一个较低的积值代表“睡眠”状态(或等同的较低电力状态)。正如所阐述的那样，背板微控制器更频繁地探询传感器和相似的相对较低功率的任务，然而头部装置微处理器保持睡眠的频率更高，只有在发生“重大”事件如用户接口、网络通信和学习算法计算等时才启动。优化睡眠和觉醒的各种不同策略可通过揭露架构并且在本发明的范围内实现。例如，上述美国第13/275,307号共同受让专利描述了通过恒温器的Wi-Fi设施在保持基于云计算的恒温器管理服务器有效、及时通信的同时节省头部装置微处理器“启动”时间的策略。
图19示出了头部装置微处理器2402的功能性软件、固件和/或编程架构的自我描述概述，以实现其描述的功能。图20示出了背板微控制器2502的功能性软件、固件和/或编程架构的自我描述概述，以实现其描述的功能。
图21示出了背板暴露时向用户展现的接线端子的视图。如上述美国第13/034,666号共同受让专利所述，每个接线端子被配置以使插入的线可被检测到且背板微控制器以及头部装置微处理器可轻易察觉。根据优选实施例，如果插入的特定线被检测到，恒温器会自动实施进一步检查，以确保与特定线相符的信号得以呈现。对于一优选实施例而言，在恒温器的线节点和“本地”之间存在自动测量的电压波形。测量的波形应具有高于预定阈值的RMS型电压度量，如果未达到此预定值，则会向用户指出接线错误条件。预定阈值可以使用来自大量的典型HVAC系统的数据而经验性地确定，以统计确定适当的阈值，其中该预定阈值可以根据本地的特定选择而使电路设计彼此不同。对一些实施例而言，“本地”或“系统地”可从(i)中的Rh线和/或Rc终端产生，以及(ii)中G、Y或W端子，从中可窃电，这两条线进入全桥整流器(FWR)，其以本地作为其中一个输出。
描述过的实例和实施方案不得用于限制本发明的任何方面。因此，所做的各种修改不得偏离本发明的精髓和范围。事实上，当格栅组件后的占用传感器作为PIR传感器具有一个或多个具体实施方式时，而上述配置非常有利，本发明的范围不限于此。此外，值得注意的是，当格栅组件具有一个或多个具体实施方式，且通常朝前，对安装在墙上且高于地板的适当高度、易触及的恒温器这种更常见的情况来说很有用，本发明的范围不会受限于此。通过举例的方式，在更多具体实施方式中提供了包含外壳的恒温器，该外壳包括引起相向面区域(面向ROI的表面)，其中ROI对应相关面积或外壳(或其它密闭空间)的体积，可感测占用空间或其相关事宜。恒温器还包括外壳内部的占用传感器，用以检测ROI占用空间，占用传感器具有至少一个接收表面，且可以探测ROI占用者的存在和/或运动状况。恒温器还包括具有一个或多个开口且沿外壳中面向ROI表面的格栅组件，该构件位于占用传感器的一个或多个接收表面上，可大大地掩盖和保护外壳内部的占用传感器，通过格栅组件掩盖占用传感器可提高恒温器的外观质量，使占用传感器有效探测ROI占用者的存在和/或运动状况。面向ROI的表面在传统壁挂式位置上可变为向前表面，或在门口以上的安装位置变为向下表面(包括斜向外的向下的角度)，如感测人进入和走出房间。该占用传感器可以包括例如一个或多个PIR传感器，积极传输的近距离传感器，环境光传感器以及超声波传感器。在PIR传感器和安装位置位于门口上方的情况下，格栅组件的槽开口可以垂直于门洞，以更好地检测朝向门或远离门的运动。需要特别注意的是，上文和下文所用的术语恒温器可以包括对HVAC系统具有直接控制电线的恒温器，并且可以进一步包括未与HVAC系统直接连接的恒温器，但可以检测到密闭空间中一个位置的环境温度，并通过有线或无线数据连接和密闭空间中任意位置处的独立恒温器装置共同通信，其中独立恒温器装置与HAVC系统之间没有直接控制线。因此，本发明不限于上述实施内容，而是根据其全部等同物所附加的权利要求定义。
Claims (23)
1.一种恒温器，其特征在于，包括：
一外壳，具有向前表面；
一被动红外动作传感器，置于所述外壳内部，并且用于检测所述恒温器周边的占用空间，所述被动红外动作传感器具有辐射接收表面，且能够探测所述外壳的所述向前表面的前部的占用者的横向运动；
置于所述外壳内部的一个或多个温度传感器；以及
一格栅组件，具有一个或多个细长开口，所述格栅组件安装于所述被动红外动作传感器的辐射接收表面之上，其中：
至少一个温度传感器热耦合至所述格栅组件，
所述格栅组件与所述向前表面齐平安装以构成大致向外的弧形，以及
所述格栅组件大大地掩盖和保护置于所述外壳内部的所述被动红外动作传感器和至少一个温度传感器，藉以通过所述格栅组件掩盖所述被动红外动作传感器来提高所述恒温器的外观质量，使所述被动红外动作传感器有效探测占用者的横向运动。
2.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件细长开口为沿大致水平方向的狭缝状开口，所述大致水平方向与占用者的横向运动相对应。
3.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件由从一组包括金属、塑料、玻璃、碳复合材料和金属合金的材料中选择的一种或多种材料组成。
4.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件提高了至少一个温度传感器测量所述外壳外部空气的环境温度的能力。
5.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件由具有高导热性的材料组成。
6.如权利要求3所述的恒温器，其特征在于，通过将涂覆于至少一个温度传感器和所述格栅组件的向内表面的热导电胶而使所述至少一个温度传感器与所述格栅组件热耦合。
7.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件通过改变所述格栅组件上的一个或多个细长开口的垂直跨度而用于控制所述被动红外动作传感器对占用者高度的灵敏性，其中所述细长开口将发出的辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
8.如权利要求7所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件通过改变所述细长开口的数量而用于控制所述被动红外动作传感器对占用者高度的灵敏性，其中所述细长开口将红外线辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
9.如权利要求1所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件进一步包括附着于所述格栅组件后部的掩模件，其中对占用者高度的灵敏性根据所述细长开口的所述掩模件的覆盖范围而改变，所述细长开口用于将发出的辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
10.一种将占用者感应能力综合到恒温器中的方法，其特征在于，该方法包括：
提供一恒温器外壳，该外壳包括一向前表面；
提供置于所述外壳内部的一个或多个温度传感器；
提供一被动红外动作传感器，置于所述外壳内部，并且用于检测所述恒温器周围的占用空间，该被动红外动作传感器具有一辐射接收表面，并且能够检测所述外壳的所述向前表面的前部的占用者的横向运动；以及
附着一格栅组件使得所述格栅组件与所述外壳的向前表面齐平安装，并且置于所述被动红外动作传感器的辐射接收表面之上，其中：
至少一个温度传感器热耦合至所述格栅组件，
所述格栅组件大大地掩盖并保护置于所述外壳内部的所述被动红外动作传感器和至少一个温度传感器，提高所述恒温器的外观质量，并藉以使所述格栅组件中的一个或多个细长开口能够使所述被动红外动作传感器检测所述恒温器的所述外壳的所述向前表面的前部的占用者的横向运动。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述格栅组件由从一组包括金属、塑料、玻璃、碳复合材料、金属碳复合材料和金属合金的材料中选择的一种或多种材料组成。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述格栅组件提高了至少一个温度传感器测量所述外壳外部而非所述外壳内部测量的空气的环境温度的能力。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述格栅组件由具有高导热性的材料组成。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个温度传感器通过热导电胶与所述格栅组件的向内表面接触。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件通过改变多个大致水平细长开口的行数而用于控制所述被动红外动作传感器对占用者高度的灵敏性，其中所述细长开口将红外线辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件进一步包括附着于所述格栅组件的后部的掩模件，其中对占用者的高度的灵敏性可根据由多个大致水平细长开口的所述掩模件的覆盖范围而改变，所述细长开口用于将红外线辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
17.一种恒温器，其特征在于，包括：
包含一向前表面的所述恒温器的外壳；
与所述外壳的向前表面共平面的一被动红外动作传感器，用于检测所述恒温器周边的占用空间，所述被动红外动作传感器在其表面上具有菲涅耳透镜，以使红外线辐射朝向所述被动红外动作传感器的表面的下方的红外敏感传感器元件，其中所述红外敏感传感器元件通过所述外壳的所述向前表面的前部的占用者的横向运动检测朝向所述向前表面发射的红外线辐射；
置于所述外壳内部的温度传感器，进一步包括沿大致垂直且相邻于所述被动红外动作传感器的平面放置的上部热传感器和下部热传感器，其中所述上部热传感器趋向于收集与所述恒温器外部区域相关的温度数据，所述下部热传感器趋向于收集与所述恒温器的外壳内部相关的温度数据，在根据所述上部热传感器的温度数据确定环境温度时应将所述下部热传感器的温度数据列入考虑范围内；以及
与所述外壳的向前表面齐平安装且置于所述被动红外动作传感器的表面之上的格栅组件，其中：
所述格栅组件具有多个细长开口，其能够使所述被动红外动作传感器检测到由占用者的横向运动发出的红外线辐射，
所述格栅组件由热传导材料组成，并且也位于临近所述温度传感器的位置，且作为与所述温度传感器相关的至少一个热传感器的热天线，从而提高所述温度传感器收集所述外壳外部的温度数据以及检测环境的环境温度的能力，以及
所述上部热传感器耦合至具有所述热传导材料的所述格栅组件。
18.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件的多个细长开口沿大致水平方向放置，其提高了所述被动红外动作传感器检测所述外壳的向前表面的前部的占用者的横向运动的能力。
19.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，所述格栅组件由从一组包括金属、塑料、玻璃、碳复合材料和金属合金的材料中选择的一种或多种材料组成。
20.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，所述温度传感器通过使用涂覆于与沿所述格栅组件的向内表面的所述温度传感器相关的所述至少一个热传感器的热导电胶而热耦合至所述格栅组件。
21.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的格栅组件通过改变所述格栅组件上的一个或多个开口的垂直跨度而用于控制所述被动红外动作传感器对占用者的高度的灵敏性，其中所述开口将发出的辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
22.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件通过改变大致水平的所述多个细长开口的行数而用于控制所述被动红外动作传感器对占用者的高度的灵敏性，所述细长开口将发出的辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
23.如权利要求17所述的恒温器，其特征在于，结合于所述外壳的向前表面的所述格栅组件进一步包括附着于所述格栅组件的后部的掩模件，其中对占用者的高度的灵敏性根据大致水平的所述多个细长开口的所述掩模件的覆盖范围而改变，其中所述细长开口用于将发出的辐射传递至所述被动红外动作传感器的接收表面。
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