CN104937513A - 混合颗粒感应自动恒温器 - Google Patents

Abstract

内置空气颗粒感应设备的住宅用或商用恒温器。一个标准的恒温器设备包括至少一个温度感应器、至少一个可以激活加热和/或制冷功能的粒子感应器。粒子情况可以显示出来，或是作为主要过滤或空气控制设备的一部分。

Description

混合颗粒感应自动恒温器

交叉参照

本专利申请要求2012年9月12日提交的第61/700,208号，案件编号为PPI-001PRV，发明人David PARISEAU等人的美国临时专利申请书《混合颗粒感应自动恒温器》的优先权，并通过引用将其包括在内。

技术背景

恒温器长久以来被用于住宅或商业用途。其控制功能的操作完全基于温度。公众对于包括空气颗粒物、挥发性有机化合物(VOC)以及由空气中的二氧化碳(CO2)含量推断的氧气含量等在内的环境问题、相关公共健康问题的关注日渐提升，通过监测和控制空气颗粒物可以使我们的生存环境更加健康。此外，在大规模集成化和其他因素的影响下，以上监测设备的价格有所下降，节约了生产更加智能的恒温器的成本。因此，人们所需要的是用以监测空气颗粒物和温度的一套系统和方案。

总结

结合本发明的各种部件和说明教程，描述了恒温器系统的工作原理，包括混合颗粒感应器、温控仪及其它功能一并进行了阐释。

附图简要说明

图1是参照本发明教程的恒温器的方框图。

图2是参照本发明教程的图1中的恒温器。

图3是参照本发明教程的对图2中恒温器的不同功能模块的剖析解释。

图4是参照本发明教程的对图2中恒温器液位和控制按钮的展示。

图5展示了参照本发明教程，两个恒温器系统互相通信。

发明具体描述

现参考图1，示出了包括外壳100的恒温系统，外壳100内有至少一个温度传感器101、至少一个传动装置102和一个空气粒子传感器103。温度传感器101包括多种多样的可能的传感器、PTC、NTC、热电偶和硅基传感器等等。传动装置包括继电器、晶体管和FETs等。空气粒子物传感器103需要(至少部分需要)一束穿过密闭的通道，并利用遮光或者光散射测量粒子。依照本发明的各个方面，空气粒子传感器可以计算出总粒子个数。并参照本发明的另一方面，空气粒子传感器103计算出颗粒物尺寸。参照本发明的其他一方面，空气粒子传感器103确定出颗粒物的质量浓度，或甚至转换微粒信息的形态。

参照本发明的各个方面，传动装置102可以是车载控制器或处理器，处理至少包括温度和微粒形态在内的不同输入信息，控制至少一个驱动器。参照本发明的各个方面，传动装置102可以使一个继电器、晶体管或FET，或者可以是一个螺线管、阀门、光频隔离器、高压隔离器等等。参照本发明的各个方面，传动装置102与外部空气/温度处理器1通信。在多数情况下，这会是居民或者商业用房的中央供热/供冷系统。但是，参照本发明的另一方面，处理器1可能是独立的装置，位于恒温系统附近或者原理恒温系统。

参照本发明的各个方面，很多可选元素可以增加到恒温系统，提高系统性能，包括显示器/指示器元素104。这可以是LEDs，LCDs或者各种图像显示技术，可单独添加，也可组合添加。一些类型的输入设备105也可添加，例如按键、图像显示触摸屏、触摸感应按键、转盘、旋钮等等。不同类型的气体传感器106也是可以的，一个或多个传感器用以探测VOCs的存在或聚集并用单独的传感器测量或者推测CO2或者缺氧量，或者用一个单独的传感器综合这两种功用。参照本发明的各个方面，恒温系统可包括一个相对湿度传感器107。参照本发明的各个方面，附加驱动器108容许程序为不同场景提供特定的控制，包括

A)当温度降低到设定值以下时，同时启动暖气和风扇，

B)当温度上升到设定值以上时，同时启动冷气和风扇，

C)当空气颗粒物量值上升到设定值以上时，启动风扇和过滤，

D)当VOC数值上升到设定值以上时，启动风扇和过滤，

E)当CO2上升到设定值以上时，启动换气机装置，

F)当相对湿度上升到设定数值以上时，启动减湿器，并且

G)当相对湿度降低到设定数值以下时，启动加湿器。

参照本发明的各个方面，其他启动或控制设备组合安装是可以的，基本上可以通过用户界面进行操作。传感器数值组合可被综合考量，考量结果可能会产生更好的控制结果。

参照本发明的各个方面，恒温系统包括外部通信装置109。通信装置109包括用于外部输入和输出2的外部接口，可通过有线或无线连接，这样恒温系统就可以实现远程操作，通过一个网络界面可以查询恒温系统的数据并进行调控。网络界面可允许数据输入以便以后进行分析，或者节约用电或改善性能，或者跟踪生活区的环境动态。其他可能的界面包括可移动内存模块，可以提供相同的输入功能，或提供期望设定值或控制算法。参照本发明的各个方面，外部通信装置109位于外部或者是远程装置。

参照本发明的各个方面，恒温系统可通过多种区域扩展到处理传感器110/或启动器111。可通过有线连接或者用外部通信装置109无线连接，参照本发明的其中一方面，此通信装置是无线装置。例如，参照本发明的一个方面，一个或两个恒温系统或装置通过有线或无线连接相互通信。各种各样的恒温系统将与一个主要的或中央恒温系统通信。这样，传感器可从不同方面或区域被更加广泛的应用于环境管理当中。

如上文提到，外部通信装置109是远程装置，并对来自传感器110和启动装置102到启动装置111的信号进行多路传输。因此，现有的连接可被用于为装置供电，并参照本发明的一个方面，同时提供作为个恒温系统的中心或枢纽的通信连接。参照本发明的另一方面，此通信连接将传感器和启动装置通信。参照本发明的另一方面，外部通信连接也可以作为系统的整体决策者，收集来自不同的智能恒温器和传感器的信息并根据基于规则、计划或远程访问(在网络界面或同类装置中)得出的整体策略，管控启动装置。因此，基于恒温装置中传感器的种类，通过使用有线或无线通信，每个恒温系统都可为中央装置提供数据，本发明不对传感器种类范围做限定。例如，传感器可用于探测动态，并基于是否有动态来确定基于整套环境控制相关的规定或策略的特定恒温器监控下的加热、制冷或过滤功能是否启动。此外，规则或设置可以通过恒温装置或者外部输入或输出2进行控制或设定，例如通过个人或无线装置用一个应用使用外部输入或输出2连接恒温器。

参照本发明中一个实施例的一个方面，图2展示了一个恒温系统或装置200，包括外壳201、图形用户界面或显示器或触摸屏201、粒子传感器插口203和排气装置204。装置200会被置于墙上，电线/驱动电线从装置200(未展示)的后面板穿入。

图2中的装置200在图3中展示，图3中外壳201和显示器202清晰地展示了内部不同的功能模块。外壳201、屏幕20、粒子传感器入口203和排气装置204都有展示。此外，装置中央的接线口212通常是装置200后面的孔。装置200后面会特设装配孔以将装置200固定在墙上。这些包括装置电线和各种启动器信号传输线在内的这些线会通过线路板与启动器连接。线路板上有恒温器的微控制器和显示控制器207。参照本发明的一个方面，这些功能会被融合到一个单独的芯片中。参照本发明的另一方面，这些功能会被综合到芯片和微处理器的各种不同组合当中。

装置200同时包括一个温度传感器209。温度传感器209为装置200提供实地温度，并为粒子传感器提供粒子数量或者尺寸。装置200包括一个鼓风机或风扇206。风扇206为粒子传感器205提供气流。参照本发明的各个方面，一个复杂的版本可能包括一个专供粒子传感器205的压力或流量传感器，以保证有所需的气流。其他传感器210可包括VOC传感器(一个或多个)、多个CO2传感器、多个相对湿度传感器和/或其他传感器。参照本发明的至少一个方面，外部通信接口211作为类似于无线局域网(Wi-Fi)或无线个域网(Zigbee)的无线接口使用。

参照本发明的各个其他方面，图4展示了一个恒温系统的OR装置400。装置400置于一个特制的低成本塑料注射模制外壳301中。经验人士清楚外壳301所用材料不会影响本发明的显示结果。外壳301支撑或环绕定制的液晶分段式玻璃显示器302。参照本发明的一个方面，玻璃显示器302上有一些固定的参数标签306，例如丝印或覆盖在显示器302的玻璃上。显示器302也会显示主动信息，例如模块指标307和温度值308.参照本发明的一个方面，装置400包括按键321、322、323和324。按键321、322、323和324可能材质不同，本发明范围不会因此限定。例如，参照本发明的一个方面，这些按键可以是塑料所制或者渗碳橡胶所制，用户可用这些按键对装置400的功能进行操作。本发明的范围不会受各按键的不同功能所限制。

用户可通过加热&制冷按键321切换加热/制冷模式，不同的加热模式会在显示器302上的模式指示器上显示。其中会包括关闭、加热、制冷和自动模式。装置400包括温度传感器305。通过外部温度传感器305的示数，温度值308会被计算出来，并在任何模式下持续显示。

显示器302显示设定值或理想温度值309。在“关闭”模式下，理想温度值309将不会显示，并且所有的温度启动信号都会中断。如果选择“加热”模式，那么就可以通过“上”键323或“下”键324对温度设定值309进行调整。装置400内部就会将设定值与内部温度传感器传输的实际温度值308进行比对。如果实际温度值308地域设定温度值309，装置400会切换至加热模式，装置400将会驱动或者发送加热启动信号312到一些外部加热装置。一旦实际温度值308低于设定温度值309，这个程序就会被启动。若有空气挤入，装置也会发送外部风扇启动信号进行加热。加热/风扇信号可能不会精准地同时发送，因为风扇的启动可能会比加热装置的启动慢。因此，空气变暖之后风扇开转，然后在加热启动器关闭一段时间之后将被加热的空气吹走。恒温器特别围绕着设定值应用了一些滞后以缩短启动/关闭周期。

制冷的运作原理是相似的，将温度数值比较倒置即可。如模式显示器307所示，可用加热/制冷按键321选择制冷模式，选择之后即可设置温度设定值。一旦设定好，装置400旧货利用合适的外部启动信号312驱动外部空调。若当前实际温度值308高于设定温度值309，外部启动信号312就会被发送至外部空调。风扇启动信号的运作方式与加热程序中的外部加热装置启动方式相同。

自动模式可以更加智能，使得装置可以同时控制加热和制冷设备。这不仅只为避免浪费这两种模式下所需的能源，因多种因素，它的成功操作得益于可行的智能算法。

装置400还可对环境中的颗粒物或微粒进行分析。用户可以使用过滤按钮322选择“过滤”模式307，参考本发明的一些方面，这一模式可在“关闭”、“打开”和“自动”间来回切换。所选模式会在模式指示器307上显示。装置400显示当前粒子数值310。可根据内部粒子传感器313显示的示数计算粒子数值310，此数值在用户选择模式指示器上307的任何模式的情况下都会显示。这种情况下，装置400会显示粒子浓度，同样的原理应用于粒子计数或其他装置中。在“关闭”模式下，过滤装置(未展示)控制会被停止，设定的粒子数值311会在显示器302上消失。在“打开”模式下，过滤器启动信号31会控制过滤器，无论信号312会被锁定或被发送或被滞留，只要装置400处于“打开”模式下，过滤器会继续过滤。参照本发明的一个方面，设定的粒子数值会从显示器上消失。

在“自动”模式下，用户可使用“上键”323或“下键”324调节设定的粒子数值311。在这种模式下，如果当前粒子数值310高于设定的粒子数值311，那么过滤器信号312会被锁定或发送，只要当前离子水平310处于比设定粒子数值311高的状态。装置特别添加滞后程序以使启动/关闭周期最短。当前粒子数值310低于设定粒子数值311时，关闭过滤器的信号会被发送至过滤器。

该领域专业人士很容易读懂这一装置，所描述和解释的每一方面都由严谨的组件和特点，这将与实施例的特点和方面分离开来或者与之相结合，所不会偏离本发明的范围和精神。出于得出惯用结果或其他合理的目的，任何类似的方法都可被实施。

除非另作定义，本发明所用到的所有技术和科学术语的含义都与该领域的专业人士所理解的相同。虽然本发明众所描述的所有方法和材料或者等同形式都可被应用于实践或本发明的测验当中，本发明所解释的都是具有代表性的方法和材料。

本权利要求书中涵盖的所有出版物和专利都有参考，其中每项出版物或专利都在参考当中作了特定的个别表示来解释或描述与出版物所引相关的方法和/或系统。在申请日期之前对任何出版物的引用都不可被释作本发明之前的优先出版。此外，所提供的出版日期可能与实际出版日期不同，因此需要单独确认。

另外，本专利用于目前所知或将被研发的同等发明，例如无论结构是否相同任何具有相同功能的元素。因此，在此所展示或描述的实施例的目的并不是限制本发明的范围。

参照本发明的教程，计算机和计算设备是制造的物品。其他产出物品包括：一个座于母板之上的电子元件、一台服务器、一台主机或其他带有一个或多个处理器的有特殊用途的计算机(例如：一个中央处理器、一个图形处理器或一个微处理器)用于执行计算机的可读程序代码(例如：一个算法、硬件、固件和/或软件)用以接收数据，传输数据，存储数据或执行操作。

制品(例如：计算机或计算设备)包括一个非计算机可读介质或存储器，其中包含一系列的权利要求书说，例如计算机可读程序步骤或所编代码。本发明的特定方面显示，非计算机可读介质包括一个或多个数据库。因此，参考本发明的任意方面的特定示例，计算机可读代码(或代码)是有计算设备的非计算机可读介质编码而成。处理器利用一种工具执行计算机可读程序代码生成或修改已存的计算机辅助设计。示例的其他方面显示，计算机辅助设计的生成或者修改都是作为基于网络的软件应用程序执行的，其中与计算机辅助设计或工具或计算机可读程序代码相关的部分数据通过计算机设备的端口被接收或传输。

参照本发明的各个方面，系统或制造产品以各种方式操作：通过一个或多个单独的处理器或微处理器，易失忆性或非易失忆性存储器和外围设备或外围控制器；综合微控制器，其中包含易失忆性或非易失忆性存储器、外围设备和输入/输出插脚；离散逻辑元件，可执行固定版本的系统或制造产品；和可编程逻辑，可执行系统和制造产品的一个版本，可通过本地或远程界面再编程。这个逻辑可以通过逻辑或软处理器发出的一套指令执行控制系统。

因此，虽然本说明书详细描述了某些示例性实施例，但应当理解本领域的技术人员在理解上述内容后，可以易于设想本实施例的更改形式。虽然这些设置安排在此没有明确描述或展示，但呈现了本发明的原则以及其精神和范围。另外，在此提涉的所有实施例和情境语言都是为帮助读者理解本发明的原理和发明者所提出的能够促进该领域长足发展的概念，并不是为了限制这些原理和概念。此外，涉及本发明以及特定实施例的原理、方面和示例的所有陈述都涵盖了结构和功能上的等同形式。再者，此处所指等同形式包括当前所知等同形式和将来会开发的等同形式，例如任何不管结构是否相同具有相同功能的元素。所以本发明的范围不仅局限于在此讨论和描述的各个方面。本发明的范围和精神在权利要求书中进行了陈述。

Claims (14)

1.一个恒温系统由以下部分构成:

至少一台温度传感器；

至少一个与温度传感器通信的控制装置；和至少一台与控制装置通信的空气粒子传感器，以此空气粒子传感器向控制装置发送信息。

2.权利要求书1中所述的恒温器所需的空气粒子传感器包括一台气体传感器以测量所有的挥发性有机化合物(VOC)。

3.权利要求书1中所述的恒温器还包括另外一台可以控制装置通信的传感器，这台传感器用以测量空气中的氧含量。

4.权利要求书1中所述的恒温器还包括一台与控制装置通信的相对湿度传感器，这台相对湿度传感器用以测量相对湿度。

5.权利要求书1中所述的恒温器还包括一个与控制装置连接的显示器，这台显示器用以提供可视信息。

6.权利要求书1中所述的恒温器还包括一个与控制装置连接的输入装置，用户可通过此装置向恒温器输入信息。

7.权利要求书1所述中的恒温器还包括：

一个与控制装置连接的VOC传感器，用以测量空气有机化合物；

一个与控制装置连接的氧气传感器，用以测量氧含量；

一个与控制装置连接的湿度传感器，用以测量适度；和

多个启动器，每个都与控制装置连接，用以与至少一个外部设备进行通信。

8.权利要求书7中所述的恒温器所需的每个传感器，根据一些预先定义的控制算法和用户定义的设定值，都用于控制多个启动其中的至少一个启动器

9.权利要求书7所述中的恒温器所需的各种传感器，根据控制算法和用户定义的砝码和设定值，都用于控制多个启动器。

10.一个恒温控制系统由以下几部分构成：

第一台测量环境信息的恒温器；

第二台测量环境信息的恒温器，其中第一台恒温器是与第二台恒温器相互连通的，并且每台恒温器都由以下几部分组成：

一个控制装置，包括用于外部通信的一个组件；

一个温度传感器，和

一个粒子传感器，温度传感器和粒子传感器都与控制装置通信，且第二台恒温器的控制装置向第一台恒温器的控制装置发送信号，信号包括第二台恒温器测量的与温度和粒子相关的信息。

11.权利要求书10中所述的系统中的第二台恒温器发送的信号以及第一台恒温器发送的通过多路传输装置被多路传送，从而产生控制信号发送至外部设备。

12.权利要求书10中所述的系统中的外部设备是一个加热设备和启动加热设备的控制信号。

13.权利要求书10中所述的系统中的外部设备是一个制冷设备和启动制冷设备的控制信号。

14.权利要求书10中所述的系统中的外部设备是一个粒子过滤装置和启动粒子过滤装置的控制信号。