CN106537051A - 环境控制装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

一个示例性的方面包括一种温度控制装置，其包括：(a)与HVAC控制系统通信的微处理器；(b)与所述微处理器和控制器通信的无线收发器，其操作为与移动设备上的应用程序在无线网络上通信；(c)与所述微处理器通信的温度传感器；以及(d)允许用户与所述控制器交互的前面板。

Description

环境控制装置及相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年3月24日提交的、名称为“环境控制装置及相关方法(ControlApparatus and Related Methods)”的美国临时专利申请号61/969,725的优先权。其包括附录的全部内容通过引用被结合于此。

介绍

本文描述的一个或多个示例性实施例包括与一个或多个远程环境传感器通信的恒温器装置。

使用可以检测房间占用者的存在的远程传感器，所述装置可以例如基于该房间当前是否被占用，升高或降低特定的房间(或区域)的温度。所述装置还可以允许多个区域联合作用，而不是单独处理每个区域。

一个示例性的方面包括一种温度控制装置，其包括：(a)与HVAC控制系统通信的微处理器；(b)与所述微处理器和控制器通信的无线收发器，其操作为与移动设备上的应用在无线网络上通信；(c)与所述微处理器通信的温度传感器；以及(d)允许用户与所述控制器交互的前面板。

在一个或多个示例性实施例中：(1)与所述控制器通信的所述无线收发器为Zigbee收发器；(2)所述微处理器被用户编程以执行一个或多个动作；(3)所述温度控制装置还包括加速度计；(4)所述加速度计操作为允许所述微处理器检测用户在所述前面板上的敲击；以及(5)所述微处理器被编程以便用户在所述前面板上的一组数量的敲击导致温度设置的预定改变。

示例性的方面和实施例的以上和其他特征将根据本文提供的附图和详细说明变得清楚。

附图说明

图1描绘了示例性实施例的配置。

图2描绘了实施例的示例性面板。

图3描绘了实施例的示例性应用程序屏幕。

图4描绘了可以与示例性实施例使用的控制器。

图5描绘了可以与示例性实施例使用的控制器的示例性应用程序屏幕。

具体实施方式

在图1中描绘了示例性实施例的配置。

交流至直流转换器

该电源转换器可以将从加热/冷却电源线提供的24V交流降压至运行装置并且保持备用电池充电和待命所需的正确的直流电压。

温度和湿度传感器

温度和湿度传感器允许装置用作额外的感测区域。该数据不仅可以用于加热和冷却住宅，而且还可以用于驱动智能住宅的其他方面。

采暖通风空调(HAVC)24V控制信号仿真或切换

这是装置的控制中心。本方案可以将24V经由继电器或模拟器布线至HVAC系统上的合适继电器。本领域技术人员应理解的是，成本和效率可能是选择用于给24V HVAC控制继电器发出信号的特定继电器或模拟器的驱动因素。例如，将24V施加到Y1可以开启冷却系统。

电线端子

电线端子允许安装过程快速且容易。通过将电线插入到相应的孔中来将来自HVAC系统的电线连接到相应的端子。这种类型的连接器允许在有需要时电线的容易插入和移出。

备用电池(示例：可充电锂离子CR24503.6V或锂离子扁平封装)

电池可以通过来自于HVAC系统的被转换的24V交流充电，并且可以在电压不足以运行装置时代替。本领域技术人员将理解的是，任何合适的电池或其他电源可以用来代替锂离子电池。

Zigbee(紫蜂)模块(示例：芯科科技(Silicon Labs)：EM357恩贝尔(Ember))

使用Zigbee模块以用于装置和诸如控制器、网络中心(hub)或应用程序界面的外部控制设备之间的通信，允许数据和控制的容易地交换。模块还作为其他Zigbee模块的被动式延长器，以允许整个Zigbee网络增加覆盖面积。

表1：示例性的接线和引脚

示例性设计

装置被设计来取代现有的恒温器，或者在新住宅的情况中，可以直接接线到HVAC系统，从而消除了对昂贵铜线的需要。

装置可以包括两个部分：(1)接线板，其被安装到墙壁上，并具有接受控制HVAC系统的电线的端子、以及正面；和(2)面板，容纳电子组件并且为产品的消费者侧。请参见图2。

示例性实施例目前正由Wink公司作为“Wink Norm”出售，并且在http://www.wink.com/products/quirkyge-norm-thermostat/予以描述。

装置的面板一旦接好线则直接附连到接线板，将电线隐藏在后面。

示例性安装：

物理安装：

1.从墙壁取下旧的恒温器面板。

2.使用随附的标签对现有的电线标记出它们的当前位置。

3.从旧的墙壁板拆下电线。

4.取下旧的墙壁板。

5.透过基板拉出电线，并且使用随附的墙用螺丝安装该板。

6.将每根电线匹配到其相应的电线端子并插入电线。

7.将面板扣到基板上。

从控制器设置

诸如在名称为“控制装置及相关方法(CONTROL APPARATUS AND RELATEDMETHODS)”的共同未决美国专利申请号14/667,127中所描述的多设备控制器，可以与一个或多个实施例一起使用。以下在示例性控制器部分中提供关于这种控制器的更多细节。

从控制器上的任何控制界面屏幕，敲击(tap)设置。

1.敲击设备，并且您应该在顶部看到所有注册的设备的列表以及在底部的新发现的设备。

2.在列表底部定位新的装置，并且敲击它。

3.您的控制器可以注册您的新装置，并将其添加到您的Wink帐户。

4.您现在能够从任何控制器或运行Wink应用程序的设备与该装置交互。

应用程序内的用户界面

优选地，从Wink应用程序内控制装置(表示为图3中的“工程2”)是简单和直观的。建立平台的利用后端以创建定时计划(schedule)的能力，可以向用户呈现一个简单界面以手动地查看和调整温度以及微调定时计划。

界面可以通过允许用户选择他们想要将温度建立在哪个房间的基础上、以及他们以手动模式控制哪个区域，来允许对多个区域的简单控制。针对恒温器(thermostat)的远程传感器可以是上述的灯开关(控制器)中的温度和湿度传感器、和/或其他产品中的传感器。

如果用户在餐厅和卧室中有灯开关，这些将知道每个房间的温度，并且恒温器可以更多地基于哪个房间具有优先级而冷却或者加热。该优先级也可以基于用户在家里的位置(如由蜂窝电话、运动检测等确定的)。恒温器本身也有温度和湿度传感器，因而可以对应于它自己的加热/冷却区域。

定时计划对于用户来说可以是快速且不费力的活动。用户可以使用滑块(slider)来选择房间、温度范围和对于该范围有效的时间。

历史使用数据也可以从该界面内对于用户是可用的。

在实施例中，设备包括加速度计，并且该界面可以被设置为使得，例如，1次敲击＝变冷4度(蓝色灯)和2次敲击＝变热4度(红色灯)。可以使用RBG LED来反映不同的颜色。

屏幕描述(参见图3)

主屏幕

主屏幕可以示出关于装置的当前状态的基本信息。这可以包括当前温度设置、其中安装了装置的加热/冷却区域的环境温度、和当前操作模式。如果安装有多个装置，也可以包括那些装置的当前温度。主屏幕还可以允许用户切换基本设置。这些可以包括装置所处于的模式——加热或冷却、或者仅风扇——并且将当前温度设置调整为变热或变冷。

定时计划

定时计划屏幕提供了经过指定的时间范围的跨度将要如何对HVAC系统操作的概览(glimpse)，并且允许用户基于偏好或即将发生的定时计划做出调整。

由于装置可以在Wink生态系统上，并且与整个家庭的传感器绑定在一起，基于用户习惯和期望的温度，定时计划可以是自动创建并且实时调整的。

添加新的定时计划事件：

1.从主屏幕选择定时计划

2.点击+图标以添加新的事件，其调出了事件详细模式屏幕。

3.调整该事件应该发生和如果它应该再次发生的期望的日期和时间。

4.设置对于该时间的期望的温度设置点。

5.关闭事件详细模式。

编辑定时计划事件：

1.从主屏幕选择定时计划。

2.在该定时计划事件上敲击进行编辑，其引出该事件的事件详细模式。

3.对日期/时间或温度做出调整。

4.关闭事件详细模式。

历史

历史屏幕提供了该用户的加热和冷却使用的概览。该信息很容易逐月/星期/日地下拉，并且向用户提供了他们的定时计划是如何被自动创建的以及他们的系统被使用最多的时间的深入了解。

在下面的表2中提供另外的示例性细节。

表2

示例性的控制器

设置屏幕(参见图5)

用户设置

用户浏览器

用户浏览器允许用户添加、移除和编辑用户。

添加用户：

1.从设置屏幕进入用户浏览器。

2.点击+符号添加新的用户。

3.控制器显示范围内的BLE(蓝牙低功耗)设备。

4.通过点击合适的设备来选择它。

5.控制器提示用户创建用户配置文件的用户名。

6.键入所需的用户名并且点击OK。

7.控制器在用户偏好屏幕上登录用户，以开始设置用户偏好。

添加用户将显示模式视图，其搜索该区域中的BLE兼容设备。

一旦定位到并且选择期望的设备，则请求用户名。

用户偏好

用户偏好允许用户以用户喜欢的方式，使用用户自己的Wink账户、用户自己的设备和用户自己的控制面板(dashboard)布局来设置控制器。

用户偏好可能包含三个部分(仪表面板、设备、以及更改Wink账户)。

设置仪表面板偏好

1.通过勾选挨着用户希望显示的每个项目的框，除默认值之外再选择用户想要使用的“窗口部件(widget)”。

a.具有另外定制的任何窗口部件应包括显示用于设置该额外的配置(例如，添加用户的推特帐户)的模式的设置图标。

2.选择摄氏/华氏用于温度显示。

设备设置

房间设置

房间名称

灯负载设置

负载名称(帽形三脚架、轨道照明)

负载类型(标准灯/风扇/智能灯泡)

设备列表

一列表的设备可以被分配给用户的帐户，并被提供给用户进行控制。

任何可利用开/关触发器控制的设备可以被分组在一起，以利用单个动作对其一起控制。

每个设备和分组可被分配一个物理按钮，并且在具有勾选框的“供选择设备调出”中显示或隐藏。

更改帐户

该按钮允许用户将用户配置文件与wink账户取消关联，并且登录到另一个账户。

本地控制屏幕

当本地操作时，或2个连接的负载可能是屏幕的主要焦点。可能存在用于极其容易地将这两个切换成关闭和打开(单次敲击打开/关闭)的界面。

在该主要交互点之下的可能列出已经由用户分配的额外的设备。它们可能只在列表中加载与当前房间相关的项目，但该体验可能是自由的(参见以下的“替换设备调出”)。

远程控制屏幕(访问不同的房间)

1.敲击房间图标，调出房间切换模式。

2.选择将要作用于的房间。

3.此屏幕可能是该房间的本地控制屏幕的副本。

4.这可能x秒钟后复位，以免有人不进入该房间并且控制错误的房间。用户可能不需要点击“后退按钮”。

替换设备调出

额外的设备可以由用户进行选择，以出现在控制屏幕的底部。可以朝着该屏幕的底部对可滚动的选取框定位。用户可以滑动这些，直到定位到用户想要控制的设备并且敲击来选择它。当该设备被选择时，其加载该设备(华格照明(WAC)、智能插座(Pivot Power)等)的交互屏幕。

该列表中的最后一个图标可能是“+”以添加更多的设备。这可能会加载用户的现有Wink帐户设备列表，并取决于每个是如何配置的而提供经由发现的Zigebee(IEEE802.15.4)设备以及Wifi设备来添加更多设备的能力。

房间切换模式

简单的模式视图示出了所有连接的控制器，并通过名称列出它们。这些连接可以建立在BLE上可见的注册设备以及未注册设备，并且显示为“新控制器”或“未注册控制器”，并且在下面的子类别中列出为“新发现的”。

控制不同的房间

·从任何控制屏幕选择更改房间图标。

·选择用户想要切换到的房间并敲击它。

·开始控制这个房间，就像该房间在本地一样。

发现新产品

每当安装新的控制器时，它将自动出现在设备设置/设备下

·从负载控制屏幕中选择“设置”

·选择设备设置/设备

·所有注册的控制器设备在顶部列出，可以通过点击它们进行配置。

·所有未注册的控制器设备在底部“发现的设备”下

·单击这些设备中的任一设备对其注册。

·给予新的控制器名称。

权限允许用户指定谁可以访问什么和什么时候访问。

控制其他连接的产品

在负载控制屏幕底部处的可用产品的列表中滚动。

点击用户想要控制的产品。

与该产品经由其自己的自定义页面视图进行交互。

控制不同的房间

·从任何控制屏幕选择更改房间图标。

·选择用户想要切换到的房间并敲击它。

·开始控制这个房间，就像该房间在本地一样。

发现新产品

每当安装新的控制器时，它将自动出现在设备设置/设备下

·从负载控制屏幕中选择“设置”

·选择设备设置/设备

·所有注册的控制器设备在顶部列出，可以通过点击它们进行配置。

·所有未注册的控制器设备在底部“发现的设备”下

·单击这些设备中的任一设备对其注册。

·给予新的控制器名称。

权限允许用户指定谁可以访问什么和什么时候访问。

示例性构造和组件(参见图4)

表3

中央处理器-主机(飞思卡尔i.ΜΧ6)

该板允许系统运行安卓作为底层操作系统，并且启动wink应用程序的自定义构建。此应用程序可以满足该应用的需要，但允许添加与wink生态系统兼容的所有产品。

系统存储器-主机

DDR3 512M x 64

NAND闪存2GB

串行NOR闪存4MB

4.3英寸电容式多点触摸屏[MRD-DISP-001]

该产品的中心交互点，触摸屏是大多数的交互发生之处。在个性化仪表面板作为用户默认的情况下，快速触摸将切换到切换屏幕，允许对该切换所替换的本地负载、以及任何其他组件的控制。

蓝牙/WIFI整合型芯片(基于博通(Broadcom)BCM4334的三星电机SWB-B53)

[MRD-SW-002]

该芯片不仅提供了该单元的连接性，还允许蓝牙和BLE连接性，其开创了Wink平台可以利用的全新的产品谱系。

尽管所述的蓝牙允许对其他产品的控制，它也可以允许其他蓝牙设备来控制光开关。

BLE允许系统基于谁站在面板处而服务定制体验，因为将识别他们的手机。

WIFI能力提供了经由本地路由器到因特网的连接性。

Zigbee模块(芯科科技图像EM357恩伯(Ember))

[MRD-SW-003]

Zigbee的使用能够支持现有的产品，诸如无线灯泡(飞利浦(Philips)Hue等)、以及未来产品的开发。Zigbee的使用也作为用户可能已经拥有的其他Zigbee模块的被动式延长器，从而增加他们现有的产品彼此合作的范围。

2个瞬时开关

这些开关可以控制其上的本地负载(用户开关绑定到的灯)，并且还可以被配置为实质上控制对开/关等作出反应的任何智能产品(车库门、放置在任何地方[且不仅是一个]的智能灯泡、智能插座(Pivot Power Genius))。确信的咔嚓声使用户知道该按钮被按下，并且是如果用户匆忙时无需与屏幕交互而与用户的住宅交互的快速方式。

运动/接近度传感器

[MRD-INP-001]

红外(IR)传感器是开关如何知道用户走近来交互的方式。这给开关以唤醒的时间，并将用户需要的信息或控制立即提供给用户，而用户不必浪费时间唤醒该单元。本领域技术人员将理解，任何合适的运动或位置传感器可以用来代替IR传感器。

2个固态交流继电器

交流继电器是开关。将该开关接线以替换具有相同库存量单位(SKU)的1或2个开关。当给予信号时，该继电器将本地负载切换为开和关。该信号可以来自本地按钮、触摸屏、或运行wink应用程序的任何其他设备。

交流/直流转换器

转换器可以是该装置是如何被供电的方式。来自插座盒(gang box)的交流电源被转换为直流。

温度&湿度传感器

由于包含温度和湿度传感器，用户在他们的手边具有关于他们的住宅的更多数据。

麦克风

[MRD-INP-003]

麦克风给予了控制机会以及合并内部通信系统的能力。可以使用语音命令，并且其他声音可以被识别(门打开/关闭、犬吠声等)。

扬声器

[MRD-OUT-001]

与麦克风一样，扬声器可以允许内部通信操作能力以及给予该设备个性和语音、以及提醒和可听的警报。

以下提供了一个或多个示例性实施例的另外的技术细节。

示例性结构

示例性实施例可以包括：

●主板，该主板具有中央处理器、存储器、PMIC、WIFI/蓝牙系统级封装(SIP)模块、Zigbee、温度&湿度传感器、麦克风、扬声器、连接器，按钮

●具有电容式触摸和保护镜片的TFT-LCD显示模块

●交流-继电器单元

●具有连接器的交流-直流电源单元

●机械组装部件

●硬件复位按钮

●用于WiFi/蓝牙和Zigbee的内部天线

●用于信号接口和电源连接的电缆/连接器

●该设备可以支持两个机械按钮，用于控制本地或远程负载；软件可经由GPIO配置

●该设备可能尝试插入北美单联和双联墙壁插座

示例性的安装方法

该设备可以提供三个位置以用于放置电源箱-右侧、中心、或左侧。

A.示例性的硬件功能框图

图4所描绘的框图示出了示例性的控制器和电源箱的高层次架构。

示例性的中央处理器-主机

该设备可以使用支持安卓操作系统框架的飞思卡尔i.MX6系列处理器。[PR-001](PR引用参考下表2)。

示例性的系统存储器-主机

设备可以支持以下系统存储器[PR-002]：

●DDR3 512M x 64

●NAND闪存2GB

●串行NOR闪存4MB

示例性的WiFi/蓝牙[MRD-COM-001][MRD-COM-002]

●可以使用基于博通BCM4334的三星电机SWB-B53模块以支持IEEE 802.11g/n和蓝牙4.0低功耗(LE)。[PR-003]

●设备的测试和鉴定可以基于802.11g和n。[PR-004]

●设备可以使用用于802.11n的2.4千兆赫兹频带。[PR-005]

●设备可以在IEEE 802.11n支持20兆赫兹和40兆赫兹带宽。[PR-006]

●灯开关可以支持蓝牙4.0LE。[PR-007]

●WiFi蓝牙共存可由SWB-B53模块处理。[PR-008]

●设备可以具有在WiFi和蓝牙之间共享的一个天线。[PR-009]

示例性的Zigbee功能[MRD-COM-003][MRD-SW-003]

●使用芯科科技图像EM357Zigbee芯片可以支持Zigbee功能。

[PR-010]

●该设备可以支持Zigbee与WiFi和蓝牙共存，因为该技术均使用2.4千兆赫兹ISM频段。[PR-011]

●该设备可以支持Zigbee网状网络能力。[PR-012]

示例性的带触摸的TFT-LCD模块[MRD-DISP-001]

●该设备可以使用4.3英寸或其他的TFT-LCD显示面板。[PR-013]

示例性的运动/接近度传感器[MRD-INP-001]

●该设备可以具有内置的运动或接近度检测传感器，以允许用户通过例如在显示屏前面10cm处挥手来唤醒该显示器。[PR-014a]

●该设备可以允许的4至5英尺的具有最小延迟的可检测范围。

[PR-014b]

示例性的温度和湿度传感器

●该设备可以具有(多个)传感器，使得智能灯开关能够收集房间温度和湿度信息。[PR-015]

示例性的麦克风和扬声器[MRD-INP-003][MRD-OUT-001]

●模拟麦克风和扬声器可以利用音频编解码器与i.ΜΧ6处理器交互以提供内部通信和语音通知功能。[PR-016]

示例性的交流-继电器开关

●交流继电器开关可以放入在电源箱中[PR-017]

示例性的交流-直流电源单元

●该交流-直流电源单元(PSU)可以在50/60赫兹100V交流到240V交流之间的交流输入下工作[PR-018]

●该交流-直流电源单元可以放入在电源箱中[PR-019]

示例性的机械设计

外部规格

用户I/O接口

●触摸屏

●按钮×2

●LED指示灯×2

●硬件复位按钮×2

●扬声器×1

●麦克风×1

●运动传感器×1

●(一个或多个)温度&湿度传感器

单/双联插座盒房产＝

该设备可以插进、覆盖、机械固定到北美单联和双联墙壁插座。[PR-020]

示例性的单联插座盒-可能有尺寸：

●宽度：例如，50毫米。

●高度：例如，87毫米。

●深度：例如，60毫米。

示例性的双联插座盒-可能有尺寸：

●宽度：例如，94毫米。

●高度：例如，95毫米。

●深度：例如，70毫米。

电源箱和设备可以遵循美国电气制造商协会(NEMA)准则。

机械按钮

单联插座盒设计可能具有两个机械开关，支持以下要求[PR-021]：

设备本身可以在右侧具有两个按钮，并且可编程为控制本地负载或家内的其他功能。

该设备可以具有用于2个负载的端子；在单联配置中，一个可能是空的。

具有两个开关的单联插座盒设计是标称情况。标称设计可以提供3联和4联板的扩展支持。

机械按钮可能例如具有类似于欧姆龙B3F-4005触觉开关的感觉。

操作力可以是例如260克。

开关的尺寸可能是例如12.5毫米×12.5毫米。

开关的圆顶可能是例如直径为8.4毫米。

示例性的技术规格的总结(表4)

本领域技术人员应理解的是，所列出的组件和材料以及所描绘的特定配置意在仅为示例性的，并且可以在不脱离本公开的范围下使用其他配置、组件和材料。更一般地，尽管本文已经描述某些示例性的方面和实施例，对本领域技术人员来说，许多替换、修改和变型是显而易见的。因此，本文所阐述的示例性的方面和实施例意在是说明性的，不是限制性的。可以不脱离本公开的精神和范围而做出各种修改。

Claims (6)

1.一种温度控制装置，包括：

与HVAC控制系统通信的微处理器；

与所述微处理器和控制器通信的无线收发器，其操作为与移动设备上的应用在无线网络上通信；

与所述微处理器通信的温度传感器；以及

允许用户与所述控制器交互的前面板。

2.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，与所述控制器通信的所述无线收发器为Zigbee收发器。

3.如权利要求1所述的温度控制装置，其中，所述微处理器被用户编程以执行一个或多个动作。

4.如权利要求1所述的温度控制装置，还包括加速度计。

5.如权利要求4所述的温度控制装置，其中所述加速度计操作为允许所述微处理器检测用户在所述前面板上的敲击。

6.如权利要求5所述的温度控制装置，其中所述微处理器被编程以便用户在所述前面板上的一组数量的敲击导致温度设置的预定改变。