CN103723277A - 加热控制单元包含一传感器、防冰系统以及控制一加热器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加热控制单元,包含一控制器壳体、一设置于该控制器壳体内的微控制器,该微控制器用以产生一控制信号并且通过一控制线路输出该控制信号给一加热器,以及一温度传感器设置于该控制器壳体内并且与该微控制器耦接,其中该温度传感器的一主动传感表面形成该控制器壳体的一外表面的至少一部位。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热控制单元，其包括一传感器、一防冰系统以及一控制一加热器的方法，特别是一用于一航空器或太空舱内的防冰系统。
背景技术
一种用于航空器的防冰系统一般包括传感系统的数个温度传感器，其局部设置于该航空器内一组件以防止结冰。一个中央控制单元监控该传感器并且输出控制信号到加热器、超音波产生器或是机械表面处理配置等预防结冰的装置上。
因为上述的防冰系统具有相对高复杂度的安装方式以及复杂的配线路需求。
此文件WO2005/073084A1公开一种模块化航空器防冰系统，其具有复数个模块化配置的局部控制模块，用于在航空器中控制数个防冰加热组件的供电。
此文件US7,922,121B2公开一种用于交通工具的防冰系统，其采用复数个防冰以及复数个去冰电源分布单元设置于靠近该交通工具上容易出现结冰的边缘表面。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种防冰系统，特别是用于需要配线简单、安装容易和重量减轻的航空器或太空舱中。
前述问题可通过一具有权利要求1技术特征的加热控制单元、一具有权利要求12技术特征的防冰系统、一具有权利要求13技术特征的航空交通工具以及一具有权利要求14技术特征的加热器控制方法来解决。
根据本发明的第一态样，一加热控制单元包含一控制器壳体、一微控制器设置于该控制装置内用以产生一控制信号给一加热器并且通过一控制线路输出该控制信号给该加热器以及一温度传感器设置于该控制器壳体内且与该微控制器耦接，其中该温度传感器的主动传感表面形成该控制器壳体的一外表面的至少一部位。
根据本发明的第二态样，一防冰系统包含复数个根据本发明第一态样的加热控制单元以及复数个加热器，该复数个加热器互相电性连接于各自对应的加热控制单元并且由各自对应的加热控制单元供给电源，该加热器可用于加热航空交通工具中对应的部件，特别是一个或一个以上的水线、废水管、饮用水管、维护面板以及采暖地板。
根据本发明的第三态样，一航空交通工具包含一个根据本发明第二态样的防冰系统。
根据本发明的第四态样，一种控制一加热器的方法包含以下步骤设置一微控制器于该控制器壳体内；设置一温度传感器于该控制器壳体内，其中，该温度传感器的一主动传感表面形成该控制器壳体一外表面的至少一部位；该微控制器根据该温度传感器的一传感值产生一控制信号；以及该微控制器通过一控制线路输出该控制信号给该加热器，用以加热该航空交通工具中的一部件。
本发明的主要构思在于提供一种用于一航空交通工具内的防冰系统，该航空交通工具依赖数个模块化的加热控制单元。该加热控制单元各自与一温度传感器整合安装于一个装置内，并且设置于靠近该受监控部件的该数个加热器上，例如水线、废水管、饮用水管、维护面板、采暖地板以及航空器或太空舱内其他类似的部件。
对一防冰系统而言，一种模块化解决方案的优点在于降低线路需求，能有利于该数个加热控制单元设置于其对应的数个加热器旁，因此将其到该加热器之间的距离降到最小，如此减少了系统重量和安装的复杂度。
该附属项提供优选实施例的附加技术特征，以及本发明的数个进一步改良方案。
根据该加热控制器的一实施例，该加热控制单元还包含供数个电端点，用以提供电源给该微控制器与该温度传感器；以及一电压转换器，耦接于该数个供电端点和该微控制器间，该电压转换器用以将一应用于该数个供电端点的电压转换成该微控制器的一操作电压。这提供一能使该加热控制单元连结一般航空交通工具中现有标准供电电源而不需要提供额外的电源给该数个模块化加热控制单元的优势。
根据该加热控制器的另一实施例，该电压转换器为一种电源转换器，用以接收该数个供电端点上的一具有一第一电压的交流电，并且将该交流电压变成一具有第二电压的直流电，该第一电压值比第二电压值大。更进一步地，该第一电压为航空器内供电网络的通用电压115VAC，而该第二电压为普遍供给加热器与数个传感器用电的28VDC。
根据该加热控制单元的另一实施例，该加热控制单元还包含一传感端点耦接于该微控制器，该传感端点用以与该控制器壳体外部的另一个温度传感器连接。如此具有可耦接一外部传感器到该加热控制单元的优势，例如,一个TDA5传感器。此类型的外部传感器可以用于数个不能将该加热控制单元直接应用于上的数件组件。
根据加热控制单元的另一个实施例，该加热控制单元还包含一电性侦错单元设置于该控制器壳体内，该电性侦错单元与该微控制器耦接，并且用以侦测一个或多个接地故障(Ground fault)、一接地漏电(Earth leakage)以及一电弧故障(Arc fault)。如此一来，可确保该加热控制单元的操作安全性，避免在操作该加热控制单元以及该加热器的过程中因为不同类型的电性错误造成该航空交通工具的安全危害。
根据该加热控制器的另一个实施例，该加热控制单元还包含一无线通信装置耦接于该微控制器，并且用以向及从该微控制器提供无线通信。在正常的操作过程中，，该无线通信即可简化该航空交通工具内多个位于不易到热点的加热控制单元的维护与存取。
根据该加热控制单元的另一个实施例，该无线通信装置用以与一附加于该航空交通工具中的一部件上的RFID标签通信。此可使加热控制单元可以本身现成的部件启动与RFID的无线接触。
根据该加热控制单元的另一个实施例，该加热控制单元还包含一状态指示器设置于该控制器壳体的一壁面上，该状态指示器用以显示该加热控制单元的一操作状态。特别是当该加热控制单元被固定安装于该航空交通工具中的一部件上因而难以检查时，可供快速浏览该加热控制单元的操作状态。
根据该加热控制单元的另一个实施例，该加热控制单元还包含一内存装置接口耦接于该微控制器，该内存装置接口用以接收一个内存装置，特别是一种存储闪存数据存储装置，用以存储给该微控制器的配置数据和/或该加热控制单元的错误的协议数据。该内存装置接口可使用如SD闪存卡，使该加热控制单元的配置更容易并且可存储缺陷与故障的登入错误以利后续的评估。
根据该加热控制单元的另一个实施例，该加热控制单元还包含一总线接口设置于该控制器壳体内并且耦接于该微控制器，该总线接口用以提供一个网络连接给一个网络总线，特别是一个控制器局域网络(CAN bus)或是局域互连网络(LIN bus)。如此一来，该加热控制单元即可耦接于该航空交通工具上既存的线装总线网络(Wire-bound bus network)。透过该总线接口，该微控制器和/或该温度传感器即可根据一温度控制范围、加热控制范围或相似的参数进行操作。
根据该加热控制单元的另一个实施例，该加热控制单元还包含至少一个连接组件，用以将该控制器壳体机械式连接到该航空交通工具的一部件。特别是用以将该模块化加热控制单元简单有效地的嵌入该航空交通工具的部件，像是水管或是导管的夹合组件。
为让本发明的内容能更明显易懂，特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
附图说明被涵盖以提供本发明的还理解，并且被并入并构成本说明书的一部分。附图图示摘要本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明原理。透过参考以下详细的描述，本发明的其他实施例和本发明意旨众多优点能将会更好理解。附图中的各个组件未必按其相对比例呈现，而相同的标号表示相应的类似部分。
图1绘示根据本发明实施例中用于航空交通工具的加热控制单元结构示意图。
图2绘示根据本发明另一实施例中用于航空交通工具的加热控制单元细部结构示意图。
图3绘示根据本发明另一实施例中用于航空交通工具控制一加热器的方法流程图。
元件标号说明：
1 加热控制单元
2 控制器壳体
2a 控制器壳体下表面
2b 控制器壳体上表面
3 微控制器
4 温度传感器
5 控制线路
6a 连接组件
6b 连接组件
7 加热器
8 供电端点
9 传感器端点
10 航空器部件
11 RFID标签
21 电性侦错单元
22 无线通信装置
23 电压转换器
24 总线接口
25 总线
26 无线网络通信
27 RFID通信
28 状态指示器
29 内存装置接口
30 方法
31 方法步骤
32 方法步骤
33 方法步骤
34 方法步骤
具体实施方式
尽管具体实施例已经被图示和描述，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围下,各种替换和/或等效的实现方式可用于替代该具体实施例。一般而言，本申请旨在涵盖本所讨论的具体实施例的各种修改或变化。
图1绘示一加热控制单元1，特别是一种用于航空交通工具，像是航空器或太空舱中的加热控制单元。该加热控制单元1可用于航空交通工具的任何部件10，像是水线、废水管、饮用水管、维护面板、采暖地板、风扇、卫生间内装、洗手槽装置以及在航空器中常见的相似部件。一航空交通工具可具有复数个加热控制单元给该航空器中不同的部件使用。该复数个加热控制单元1可设置于一个防冰系统内并且彼此之间通过航空器内部通讯数据系统(CIDS)、一无线局域网络(WLAN)，像是CAN-Bus或LIN-Bus的通讯总线系统或是透过像WLAN、WiMAX或相似的无线通信装置等无线通信互相通信。
图2还绘示本发明图1中该加热控制单元的细部技术特征。
该加热控制单元1可包含一控制器壳体2。该控制器壳体2，包含例如一种像是铝金属的材料或是一种合成材料。该控制器壳体2具有一正对于该部件10的下表面2a，以及一设置于该下表面2a的相对面的上表面2c。
在该控制器壳体2内设置有一微控制器3，该微控制器3用于产生一控制信号给一加热器7。所述的控制信号可通过一控制线路5输出给该加热器7。该地板10还可包含一加热板6用以加热该地板10。该加热器7，可例如含有锰(R)的电加热导线或是电加热箔片作为一加热组件。该加热器7可用于加热该部件10，防止当该部件或该部件中的流体温度低于临界温度阀值时造成积冰和冰的形成。
该加热控制单元1还可包含一温度传感器4设置于该控制器壳体2内并且与该微控制器3耦接。该温度传感器4，例如可以是一个TDA5传感器，包含一主动传感表面，形成该控制器壳体2的该下表面2a的至少一部位。该加热控制单元1因此设置于该部件10上，该主动传感表面正对该部件10并且能够收集该部件10的温度值。在图1所述的实施例中，该部件10可为一管线或是一流体导管。该温度传感器4用于量测该部件10的温度并且传送一对应的温度值信号给该微控制器3。
该加热控制单元1还可包含数个供电端点8，用以提供电源给该微控制器3以及设置于该控制装置2的一壁面上的该温度传感器4。该数个供电端点8可用以将该加热控制单元1耦接于航空交通工具中的一供电系统。该数个供电端点8通过减少该航空交通工具中分开配线的数量以及完成其各自的连接，促进该热控制单元1在航空交通工具中的安装，该供电电源例如是115VAC。
在该控制器壳体2内，一电压转换器23可耦接于该数个供电端点8以及该微控制器3之间。该电压转换器23用以将一应用于该供电端点8的电压转换成该微控制器3的一操作电压。例如，该电压转换器23可包含一总电源转换器用以从该输入电压115VAC中产生一28VDC。当然，其他任何的电压值也可输入到该数个供电端点8，且该电压转换器23亦可被设计为可产生其他任何电压值供电给该微控制器3以及该温度传感器4。
为了侦测电性错误，该加热控制单元1，可例如包含一电性侦错单元21耦接于该微控制器3并且用以侦测一个或多个加热控制单元1的电性错误。例如，不必要的漏电可能会发生于该加热控制装置1中的多个电性组件和该加热控制单元1固定于上的航空器结构之间，当该数个供电端点8的电源线所载电流量不同时，此类的漏电可被该电性侦错单元21侦测到。而当流通的总电流不为零的时候，比方某些电流并未流向其返回供电路的指定路径时，即可侦测到一个接地故障。
替代地或另外地，该电性侦错单元21可用以侦测一在该加热控制单元1中的电弧故障。各种类型的电性错误、接地故障以及电弧故障都有可能危害到该加热控制单元1的安全性，因此利用该电性侦错单元21可以提早侦测到上述的各种电性错误。相应的对策可通过该微控制器3实现。例如,在一电性错误的情况下，提供给该加热器7的电源可以暂时性地或连续性地关闭。
该微控制器3还可用于将与该电性侦错单元21侦测到的数个电性错误有关的一协议存储在一非挥发性存储闪存数据存储装置中。该数据存储装置，可例如是该微控制器3的一个内部存储器。其亦可在该控制器壳体2中提供一个内存装置接口29，例如一个SD卡插槽可供一存储闪存数据存储装置，像是SD卡插入。该SD卡亦可用以存储该微控制器3和/或该温度传感器4的一配置数据。
该微控制器3可用以存储该温度传感器4的一个可配置的温度设定点值或是一个范围值，并且根据该温度设定点值或是范围值以及由该温度传感器4决定的温度值去控制该加热器7。一温度设定点值，可例如是于外部调整后再传输给该微控制器3。
为了与航空交通工具的该加热控制单元1通信，该加热控制单元1可包含一耦接于该微控制器3的一无线通信装置22，并且用以向及从该微控制器提供无线通信26。通过此类的通讯装置22即可免除线束(wire-bound)的数据线。另外可通过该供电端点8将该控制器数据作为电力线通讯(PLC)数据发送。还替代地或另外地，该控制器壳体可具有一与航空交通工具的CAN总线或是LIN总线耦接的总线接口24。
假设使用一个无线通信装置22，该加热控制单元1可与一附加于该部件10的RFID标签11通信。该无线通信27可用于决定于该航空交通工具的部件10类型，并且决定该微控制器3执行时的配置类型用以控制该加热器7。
该微控制器3还可用以监控该加热器7的电流、该控制器壳体2中的温度以及该温度传感器的功能状态。为提供一个该加热控制单元1的操作状态的显示，一状态指示器28被提供于该控制器壳体2的一壁面上。该状态指示器28，可例如包含一种或多种颜色的LED。
该加热控制单元1还可包含一传感端点9耦接于该微控制器3，该传感端点9用以与一位于该控制器壳体2外部的另一温度传感器连接，例如另一个TDA5传感器连接。
该加热控制单元1可为该航空交通工具中防冰系统的一部分。一个或数个加热控制单元1可通过一共享数据总线25或通过如WLAN或WiMAX的无线通信26耦接。该地板加热系统21可例如包含一个航空器数据数据系统(CIDS)耦接到一个或多个空服员面板(FAP)上，其通讯或控制数据可从该各自加热控制单元1的该微控制器3中收集或输入。例如,可通过FAP设定该加热器7用以实现的温度点。该微控制器3可通过该数据总线25或是无线通信装置22提供该CIDS诊断、修复和/或维护信息。该微控制器3可包含一个通过CIDS控制的内建测试设备(BITE)。
该控制器壳体2可包括至少一个连接组件6a和6b，用以将该控制器壳体2机械式连接到该航空交通工具的该部件10。该连接组件6a和6b可以为机械式夹合组件，用于将该控制器壳体2可移动地夹入一管子或是导管10上。
图3描绘一种控制一加热器的方法30，特别是结合图1和图2所述的一加热器7。该方法30可例如是与上述该加热控制单元1一起使用。该方法可包含如一第一步骤31，设置一微控制器3于一控制器壳体2内；于一第二步骤32中，设置一温度传感器4于该控制器壳体2内，其中该温度传感器4的一主动传感表面形成该控制器壳体2的一外表面2a的至少一部位。
通过该微控制器3于第三步骤33中产生一根据该温度传感器的传感值的控制信号；最后，在第四步骤34中，该微控制器3通过一控制线路5输出该控制信号给该加热器7，用以加热一航空交通工具中的一部件10。
在前述详细的描述中，各种特征组合在一个或多个实施例或是为求简化本公开的实施例。应当理解上述旨在说明，并非限制。其的目在于涵盖所有的替代，修改和等同物。审阅上述的说明书后，许多其他的例子对本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在实施例的选择和描述是为使本发明原理及其实际应用有最好的解释，从而使其他本领域技术人员能够将本发明和各种实施例及适合欲作为特定用途的各种修改得到最好的利用。在所附的权利要求书和整个说明书中，该字语“包括”和“在其中”分别对应到普通用语字义“包含”和“其中”。
Claims (14)
1.一用于航空交通工具的加热控制单元(1)，包含：
一控制器壳体(2)；
一微控制器(3)设置于该控制器壳体(2)内，该微控制器用以产生一控制信号给一加热器(7)，并且通过一控制线路(5)输出该控制信号给该加热器(7)；以及
一温度传感器(4)设置于该控制器壳体(2)内并且与该微控制器(3)耦接，其特征在于：该温度传感器(4)的一主动传感表面形成该控制器壳体(2)的一外表面的至少一部位。
2.根据权利要求1所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：
一供电端点(8)用以提供电源给该微控制器(3)和该温度传感器(4)；以及
一电压转换器(23)耦接于该供电端点(18)和该微控制器(3)间，该电压转换器(23)用以将一应用于该供电端点(8)的电压转换成该微控制器(3)的一操作电压。
3.根据权利要求2所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该电压转换器(23)是一种电源转换器，用以接收该供电端点(8)上的一具有一第一电压的交流电，并且将该交流电变压成一具有一第二电压的直流电,该第一电压值比该第二电压值大。
4.根据权利要求1～3的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一耦接于该微控制器(3)的传感端点(9),该传感端点(9)用以与该控制器壳体(2)外部的另一个温度传感器连接。
5.根据权利要求1～4的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一电性侦错单元(21)设置于该控制器壳体(2)内，该电性侦错单元(21)与该微控制器(3)耦接并且用以侦测一个或多个接地故障、接地漏电以及一电弧故障。
6.根据权利要求1～5的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一无线通信装置(22)耦接于该微控制器(3),并且用以对于及从该微控制器(3)提供无线通信(26;27)。
7.根据权利要求6所述的该加热控制单元(1)，其特征在于，该无线通信装置(22)用以与一附加于该航空交通工具的一部件(10)上的RFID标签(11)通信。
8.根据权利要求1～7的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一状态指示器(28)设置于该控制器壳体(2)的一壁面上,该状态指示器(28)用以显示该加热控制单元(1)的一操作状态。
9.根据权利要求1～8的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一内存装置接口(29)耦接于该微控制器(3),该内存装置接口(29)用以接收一内存装置,特别是一种存储闪存数据存储装置，用以存储该微控制器(3)的配置数据和/或该加热控制单元(1)的错误协议数据。
10.根据权利要求1～9的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：一总线接口(24)设置于该控制器壳体(2)内并且耦接于该微控制器(3),该总线接口(24)用以提供一个网络连接给一个网络总线(25),特别是一个控制器局域网络或是局域互连网络。
11.根据权利要求1～10的其中一权利要求所述的该加热控制单元(1)，其特征在于：该加热控制单元(1)还包含：至少一个连接组件(6a;6b)用以将该控制器壳体(2)机械式连接到该航空交通工具的一部件(10)。
12.一个防冰系统，包含：
复数个根据权利要求1～12的其中一权利要求所述的加热控制单元(1)；以及
复数个加热器(7)，每一个加热器(7)是由其电性连接的对应加热控制单元(1)提供电源，该复数个加热器(7)用以加热一航空交通工具的一对应部件(10)，特别是一个或一个以上的水线、废水管、饮用水管、维护面板以及采暖地板。
13.一个航空交通工具，包含：
一个根据权利要求12所述的防冰系统。
14.一个控制加热器(7)的方法(30)，其特征在于：其包含下列步骤：
(31)设置一微控制器(3)于一控制器壳体(2)内；
(32)设置一温度传感器(4)于该控制器壳体(2)内，其中该温度传感器(4)的一主动传感表面形成该控制器壳体(2)的一外表面的至少一部位；
(33)该微控制器(3)根据该温度传感器(4)的一传感值产生一控制信号；以及
(34)该微控制器(3)通过一控制线路(5)输出一控制信号给一加热器(7)用以加热一航空交通工具的一部件(10)。
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