CN107111290A - 具有可配置接口连接的恒温器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种诸如恒温器的环境控制设备（100）。环境控制设备（100）具有一个或多个端子（222，222a‑222d）和耦合到每个端子的相应可配置接口电路（102，102a‑102d，300），以用于将端子（222，222a‑222d）选择性地配置用于到HVAC系统（14）的对应输入或输出连接。

Description

具有可配置接口连接的恒温器
技术领域
本公开一般涉及恒温器，并且更具体地涉及具有用于到HVAC系统的输入和输出的可配置接口连接的恒温器。
背景技术
在住宅和商业环境中利用恒温器和其它温度控制设备来控制和调节结构内的环境条件。例如，恒温器控制设备可以调节由住宅或商业采暖、通风和空调（HVAC）系统提供的温度和气流。HVAC系统具有各种具有不同输入和输出要求的部件或设备（例如，不同的加热/冷却元件、风扇、温度和湿度传感器等）。然而，常规恒温器经常具有用于与HVAC系统的特定部件进行对接的固定输入和输出。
某些常规恒温器采用可配置输入端子或可配置输出端子，其对于针对到相应输入端子或输出端子（例如二进制，0-10 VDC等）的连接而设计的每个输入或输出类型而言，要求单独的专用电路。在针对常规恒温器的可配置输入端子或输出端子选择了输入类型或输出类型之后，仅仅与所选择的输入类型或输出类型对应的单独的专用电路中的一个被使用。单独的专用电路中的剩余的在常规恒温器的操作期间保持不被使用。因此，具有可配置输入端子和输出端子的此类常规恒温器浪费了用于每个单独的专用电路的印刷电路卡上的地产（real estate），从而导致更高的制造成本。
发明内容
所公开的实施例解决了（address）上面提出的问题并且提供了一种用于配置到多个输入和/或输出类型之一的端子连接的更加节省成本的电路。所公开的实施例通常涉及具有可配置输入和输出端子或连接的设备。所公开的实施例更具体地涉及具有到一个或多个HVAC系统的可配置接口连接的恒温器，其中单个电路可以被配置成提供具有用于支持可配置接口连接的至少一个有源部件的多个布置，并且在某些实施例中支持将同一连接配置用于输入类型和输出类型两者。
在一个实施例中，提供了一种包括接口端子和可配置接口电路的控制设备。可配置接口电路具有耦合到接口端子的接口连接、多个开关和共同地定义多个状态的第一多个配置控制输入。多个接口信号类型中的每个与状态中相应的一个相关联。每个配置控制输入耦合到开关中的至少一个以控制至少一个开关的激活。控制设备还包括耦合到开关的多个部件，使得开关基于与配置控制输入的状态中的当前的一个相关联的多个接口信号类型中的对应的一个来定义多个部件布置中的当前的一个​​。每个部件布置具有到相应接口端子的接口连接，并且包括来自多个部件中的至少一个有源部件（例如放大器）。
公开了其它实施例，并且可以单独地或一起组合地使用实施例中的每个。所公开的实施例的另外的特征和优点在以下详细描述和附图中进行描述并且将根据其是显而易见的。
附图说明
图1图示出了具有到HVAC系统的一个或多个连接的环境控制设备的示例性实施例的框图，其中环境控制设备具有耦合到至HVAC系统的连接之一的可配置接口电路，以用于将该一个连接选择性地配置到多个输入和/或输出接口信号类型中的一个；
图2示出了图1中所示的示例性环境控制设备的内部框图；
图3A示出了可以在根据本发明的环境控制设备中采用的示例性可配置接口电路的示意图；
图3B示出了可以在根据本发明的环境控制设备中采用的另一示例性可配置接口电路的示意图；
图4示出了识别用来配置图3A中和图3B中的可配置接口电路的多个配置控制输入的示例性表格，其中配置控制输入共同地定义了多个状态，并且可以被选择用于配置耦合到可配置接口电路的给定连接或端子的每个接口信号类型由状态中的对应的一个来识别；
图5示出了与（多个）信号接口类型相关联地来识别用于HVAC系统的部件类型的列表的另一示例性表格，可以基于对应的HVAC系统部件类型来选择所述信号接口类型以用于配置耦合到可配置接口电路的给定连接或端子；
图6示出了在环境控制设备中执行的用于选择性地配置耦合到图1中所示的可配置接口电路的连接或端子的过程的流程图；和
图7示出了当耦合到可配置接口电路的连接或端子被配置为输出类型时在环境控制设备中执行的过程的流程图。
具体实施方式
本公开一般地涉及环境监视和控制系统，并且更具体地涉及被配置成在与HVAC系统相关联的结构内检测和控制温度条件并提供以下优点和技术解决方案的环境控制设备（例如“恒温器”）：可配置接口电路，用于将端子或连接选择性地配置到与HVAC系统的相应部件相关联的多个输入和输出接口信号类型之一；此类可配置接口电路提供灵活性，以将控制设备的给定或单个端子作为到大多数已知HVAC系统部件的输入或来自大多数已知HVAC系统部件的输出进行对接，同时基于可配置接口电路的每个部件布置所要求的部件的数目将制造成本和印刷电路板尺寸最小化。
环境控制设备或恒温器100（也引用为“控制设备”）的示例性实施例的框图在图1中被示为在与本发明一致的建筑物自动化系统（BAS）10中采用或与其一起使用，以用于与HVAC系统14相关联地检测和控制建筑物12内的温度条件。图2中示出了控制设备或恒温器100的内部框图。如图1和图2中所描绘并在本文中进一步详细地描述的那样，恒温器100具有可配置接口电路102，该可配置接口电路102耦合到HVAC系统14的端子或连接222a-222d中的一个（由图1中的i/o信号104反映），以用于将一个连接选择性地配置到多个输入和/或输出接口信号类型之一。
以图1和图2继续，恒温器100包括处理器110或其它控制器，其执行存储在内部或外部存储器中或经由网络126访问的机器可读指令。处理器110的示​​例可以包括具有一个或多个核的微处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器、被配置成作为状态机执行的数字逻辑器件、被配置成作为状态机执行的模拟电路、或以上的组合。处理器110通常经由一个或多个地址和数据总线电耦合到存储器（例如，如图2中所示的250）、网络接口、和恒温器100的其它部分。在处理器110中采用的内部或外部存储器可以是随机存取存储器、SDRAM、DIMM、或能够进行读/写访问的其它类型的数字储存器。
处理器110存储包括HVAC控制器逻辑或应用112（也引用为“HVAC控制器”）和可配置输入和输出管理器逻辑或应用114（也引用为“可配置I/O管理器”）的指令（例如，在如图2中所示的存储器250中）。如本文更详细地描述的，HVAC控制器112被配置成接收和存储一个或多个用户可选配置参数105，以用于经由可配置I/O管理器114将一个或多个连接或端子（例如，图2中的222a，222b，222c和222d）配置成与HVAC系统14的部件22a，22b，22c或22d相对应的输入类型或输出类型。当配置参数105反映已识别的连接或端子222a，222b，222c和222d要被（或已被）配置为输出类型时，HVAC控制器112还可以接收设定点值106以当被配置为输出类型时与所识别的连接或端子222a，222b，222c和222d相关联。HVAC控制器112将参数105和设定点106传达到可配置I/O管理器。在一个实施方式中，HVAC控制器112通过在可配置I/O管理器114已知的位置处将参数105和设定点106存储在存储器250中来将参数105和设定点106传达到可配置I/O管理器114。例如，用户可以登录到（经由本文所描述的用户接口236）呈现的“安装者菜单”，并针对表II（图5）中示出的电压输出来设置指派到端子I/O1 222a的参数，从而引起可配置I/O管理器114将控制信号108a-d设立为值402f，如表I（图4）中所示。可以将参数105中的第一个设置成B =调制器（0-10V），可以将第二参数设置成正向或反向以描述调制器将响应于设定点来升高还是降低输出，可以将第三参数设置到由0Vdc表示的LO值，并且可以将第四参数设置到表示10 Vdc的HI值，例如对于10V为10或对于100％为100。
如本文更详细地描述的，可配置I/O管理器114基于参数105来生成并输出针对可配置接口电路102的每个可配置I/O电路117和相关联的放大器电路120的一组配置控制信号108a-d，所述参数105被识别以配置由相应的可配置I/O电路117和相关联的放大器电路120控制的连接或端子。具体来说，一组或多个配置控制信号108a-c向可配置接口电路102识别相应的状态，以用于配置可配置I/O电路117和放大器电路120的部件，从而定义针对与所识别的状态相关联的接口信号类型的对应部件布置。配置控制信号108a-c识别与对应于一个或多个输入类型和至少一个输出类型的不同接口信号类型相对应的多个状态。可配置接口电路102基于配置控制信号108a-c和另一配置控制信号108d来配置给定端子222a，222b，222c和222d，以用于针对到HVAC系统14的相应部件22a-22d的连接的输入或输出接口信号类型，所述另一配置控制信号108d供应针对一个输入接口信号类型（例如，针对到“负温度系数”或NTC热敏电阻类型温度传感器的输入连接）的第一DC电压（例如，3.3 VDC），针对并未获得来自可配置I/O电路117a-d的输入（例如，模拟电压输入或数字输入）的另一输入接口信号类型的第二DC电压（例如，0 VDC），或者脉宽调制信号，其具有在第一和第二DC电压之间的振幅和可调占空比以提供在预定义范围（诸如0-10 VDC）内的输出电压。
一旦端子222a，222b，222c和222d已由可配置I/O电路117配置用于相应输入或输出接口信号类型，则放大器电路120可以采用一个或多个配置控制信号108a-108d来对在给定端子222a，222b，222c和222d上呈现的输入信号或反馈信号109进行缩放以及归一化，以生成并输出对应的输入或反馈信号111，以用于由模数转换器（ADC）116处理。ADC 116将输入或反馈信号111转换成多位数字信号113，所述多位数字信号113被提供到存储器250或存储在其中以用于由HVAC控制器112和可配置I/O管理器114两者访问以用于进一步处理。在一个实施方式中，ADC 116是在处理器110中采用的12位ADC。然而，ADC 116可以被实现为在数字信号113中具有更多或更少位的单独的半导体ADC部件。
在一个实施方式中，恒温器100包括到BAS 10的网络126连接（其可以包括有线或无线分支），以用于到BAS服务器应用128的信号通信，BAS服务器应用128可以在BAS 10中被采用或在经由诸如因特网之类的云通信网络16连接到BAS 10的远程服务器上被托管。在此实施方式中，在恒温器100中采用的HVAC控制器112可以从BAS服务器应用128（例如，从操作BAS服务器应用128的用户或安装者）远程地接收参数105。此外，HVAC控制器112可以向BAS服务器应用128提供输入或反馈信号109或其它相关信息以用于远程处理。
在图2中所示的实施方式中，恒温器100具有四个可配置接口电路102a-102d，其包括相应的可配置I/O电路117a-d和相关联的放大器电路120a-d，以用于将相应端子或连接222a-d配置用于到HVAC系统14的对应部件22a-22d的输入或输出。可配置接口电路102a-102d中的每一个基于由用户或安装者识别的参数105从可配置I/O管理器114接收相应组的配置控制信号108a-d，以用于配置对应的端子或连接222a-222d。尽管在图2中示出了四个端子222a-222d和对应数目的可配置接口电路102a-102d，但是根据本发明，可以在控制设备或恒温器100中采用更多或更少的可配置接口电路102a-102d来配置一个或多个端子222a-222d。
如在图2中示出的实施方式中所示，恒温器100还可以包括一个或多个公共的中性返回或接地端子222ab和222cd，以用于连接到HVAC系统部件22a-22d的相应的公共的中性返回或接地连接。
恒温器100还可以包括经由标准总线234或其它双向并行或串行通信协议连接而耦合到处理器110的用户接口236。用户接口236可以是标准触摸屏或键盘和显示器的组合、或其它输入/输出设备。当执行包含在处理器110的存储器250中存储的设置或配置应用（或HVAC控制器112或可配置I/O管理器114的一部分）中的指令或编程软件或固件时，处理器110可以经由用户接口236生成并显示屏幕，所述用户接口236包括用户可选择的设置输入以使得用户（诸如技术人员或恒温器安装者）能够识别属于HVAC系统部件22a，22b，22c和22d的到处理器110的系统参数105，以用于经由对应的可配置接口电路102以及由可配置I/O管理器114基于相应的已识别参数105所生成和供应的配置控制信号108a-d来配置连接或端子222a，222b，222c和222d。
恒温器100还可以包括无线网络输入/输出设备232a，其可以采用标准无线通信协议，诸如ZigBee©、WiFi®、Bluetooth®或其它无线网络协议，以用于实现经由网络126到BAS10的无线信号通信。此外，恒温器100可以包括可以采用诸如BACnetTM或其它网络协议之类的标准网络通信协议的有线网络输入/输出设备232b，以用于实现经由网络126到BAS 10的信号通信。每个网络输入/输出设备232a和232b经由标准总线230或其它双向并行或串行通信协议连接而耦合到处理器110。
转到图3A，示出了可以在环境控制设备或恒温器100中采用的示例性可配置接口电路102的示意图。为了避免使本发明的各方面含糊难懂，在图3A中仅详细描述了耦合在处理器110和端子222之间的一个可配置接口电路102。然而，端子222指的是端子222a，222b，222c或222d中的任何端子，并且配置接口电路102指的是对应的配置接口电路102a，102b，102c或102d中的任何配置电路。
如图3A中所示，在环境控制设备或恒温器100中采用的可配置接口电路117包括可配置I/O电路117和相关联的放大器电路120。在图3A中示出的实施例中，可配置I/O电路117可以包括模拟输入偏置&输出增益电路118以及数字输入偏置电路119。在替代实施例中，可以将数字输入偏置电路119并入到模拟输入偏置&输出增益电路118中，诸如参考本文图3B所描述的那样。
在任一实施例中，可配置接口电路117包括耦合到接口端子222的接口连接302（其也可以被引用为图3A中的“VIO”）。可配置接口电路117还包括多个开关304，306，308，310和312以及第一多个配置控制输入（对应于图3A中的配置控制信号108a-108c的“CNTRL3”、“CTRL2”和“CTRL1”），其共同地定义如图4中的示例性表I中所反映的多个状态402a-402h。如表I中示出的，由状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）和402f中的对应一个来识别可以针对配置耦合到可配置接口电路102的给定连接或端子222选择的接口信号类型（输入或输出）中的每个。可配置I/O管理器114能够辨认不是由配置控制输入或信号108a-108c（诸如状态402d，402e，402g和402f）定义的每个状态都需要识别接口信号类型。
如本文进一步详细地描述的，恒温器的用户、技术人员或安装者识别到可配置I/O管理器114的参数105（经由HVAC控制器112和用户接口236），其包括如图5的表II中所反映的HVAC部件类型标识，其与要被连接到恒温器100的对应端子222的HVAC部件22a，22b，22c或22d相关联。在图5的表II中示出的示例中，HVAC部件类型可以包括：远程室内温度传感器输入、室内温度平均感测输入（例如，来自具有多个温度传感器的HVAC部件22）、空气供应温度传感器输入、空气返回温度传感器输入、室外温度传感器输入、湿度传感器输入、二氧化碳（CO2）传感器输入、占用传感器输入、故障检测输入、冷冻器/冷却器输入、或模拟输出（例如，0至10 VDC）。HVAC控制器112和可配置I/O管理器每个能够辨认某些HVAC部件类型可以与两个或更多接口信号类型相关联。例如，当由用户、技术人员或安装者识别的HVAC部件类型是用于远程室内温度传感器输入时，HVAC控制器112或可配置I/O管理器114能够：（1）辨认所识别的远程室内温度传感器输入可以是NTC热敏电阻类型2传感器输入或远程室内温度传感器，其基于感测的温度来提供0-10 VDC输入，以及（2）经由用户接口236提示用户、技术人员或安装者选择这两个接口信号类型之一。可配置I/O管理器114访问作为与相应端子或连接222a-222d相关联的所识别的系统参数105之一（由HVAC控制器存储或提供）的所选择的接口信号类型，以便生成对应的配置控制输入或信号108a-d以反映对应状态（例如，402a），以用于提示可配置接口电路102将相应端子222配置用于由与由配置控制输入​​或信号108a-108c所反映的状态相对应的接口信号类型所反映的输入或输出类型。
返回到图3A，每个配置控制输入108a-108c耦合到开关304，306，308，310和312中的至少一个，以控制给定开关的激活。图3A中示出的开关304，306，308，310和312是FET晶体管。然而，可以使用其它类型的开关，诸如继电器或DIP开关。如本文进一步解释的，可配置接口电路102包括耦合到开关304，306，308，310和312的多个部件，使得开关基于与由配置控制输入或信号108a-108c识别的状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）或402f中的当前一个相关联的多个接口信号类型中的对应一个来定义多个部件布置中的当前一个。可配置接口电路102中的每个部件布置具有来自多个部件中的至少一个有源部件和端子222的接口连接302。本发明的一个优点是可配置接口电路能够在不同布置中使用多个公共部件来配置用于对应的接口信号输入或输出类型的相应端子222。
在图3A中所示的实施方式中，一个有源部件是放大器314，其具有耦合到接口连接302的输出316。在可配置接口电路102的每个布置中使用放大器314来根据由配置控制输入或信号108a-108c的当前状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）或402f所识别的接口信号类型来（与当前布置的其它部件相结合地）提供两个不同的模拟输入偏置参考信号、输出增益信号或数字输入偏置参考信号中的任一个。
可配置接口电路的部件还包括串联耦合在有源部件314的输出316和到端子222的接口连接302之间的第一电阻器320。在可配置接口电路的每个部件布置中，第一电阻器320直接连接到接口连接302，以与由放大器314基于配置控制输入或信号108a-108c的当前状态402a，402b，402c或402f所输出的模拟输入偏置参考信号、输出增益或数字输入偏置参考信号相关联地调节在接口连接302上呈现的电压，如本文进一步详细地描述的。
除了放大器电路120的某些部件之外，可以是部件布置中的每个所共同的可配置接口电路102的其它部件包括第一电容器330和由并联耦合的第二电容器332和第二电阻器334a组成的反馈滤波器。第一电容器330耦合在放大器314的第一和第二输入318a和318b之间，其被定义成提供对放大器314的输入的噪声消除。第二电容器332和第二电阻器334a每个耦合在放大器的输出316和第二输入318b之间以定义用于放大器314的反馈滤波器。用于每个部件布置的另一个公共部件可以是耦合在放大器的输出316和第一电阻器324之间的二极管328，以禁止来自连接到端子222的外部源的电流到达或损坏放大器314。
基于配置控制输入或信号108a-108c的当前状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）或402f，可配置接口电路的其它部件仅被包括在部件布置的某些中。例如，当配置控制输入108a-108c被设置到状态402f以识别对应于如本文所述的第四部件配置的接口信号输出类型时，第三电阻器334b经由开关304选择性地耦合在地和第二电阻器334a的一端之间以定义放大器314的输出增益。否则，当第一开关304基于配置控制输入108c的有效状态（例如，对于有效高开关类型的逻辑“1”）而被解激活时，第三电阻器334b与地解耦合，禁止第三电阻器334b被包括在可配置接口电路102的任何其它部件布置中，其中配置控制输入108c不处于有效状态中。
可配置接口电路102还包括另一配置控制输入或信号108d，其不同于第一多个配置控制输入108a-c并且不被要求指定用于识别当前接口信号类型的配置控制输入或信号108a-108c的状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）或402f。其它配置控制输入或信号108d耦合在放大器314的第一输入318a和信号发生器322之间，所述信号发生器322在可配置I/O管理器114中被采用并由其控制以用于根据配置控制输入或信号108a-108c的当前状态402a，402b，402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）或402f生成第一电压、第二电压或具有在第一和第二电压之间变化的振幅和可调整占空比以提供在诸如0-10 VDC的预定义范围内的输出电压的脉宽调制（PWM）信号，如图4的表I中所反映的那样。
可配置接口电路102的部件中的某些可以对由配置控制输入或信号108a-108c的状态402a，402b，402c（即，如图3A中描绘的402cA和如图3B中描绘的402cB）或402f定义的部件布置中的每个而言是公共的，但是可以取决于部件布置而不同地起作用。例如，可配置接口电路102的部件布置中的每个包括第四电阻器336和第三电容器338。第四电阻器336耦合在放大器314的第一输入318a和连接到可配置I/O管理器114的信号发生器322的其它配置控制输入108d之间。第三电容器338具有连接到放大器314的第一输入318a的一端和耦合到地和第一开关304的另一端。电阻器336和电容器338形成用于在放大器314的第一输入上呈现的信号的低通滤波器。当状态配置控制输入108a-108c被设置到状态402f以识别第二模拟电压范围（例如，0 VDC至10 VDC）内的接口信号输出类型时，定义用于放大器114的低通滤波器的电阻器336和电容器338被配置成对由信号发生器322在配置控制输入108d上发送的PWM信号的占空比进行整流。注意，在图3-4中示出的实施方式中，状态402f在图4的表I中被示为逻辑“101”并且在本文中被引用为识别接口信号类型的第四状态。然而，可以使用其它状态来识别相同或不同的接口信号类型。
当配置控制输入108a-108c识别第一状态402a时，根据第一状态402a来控制开关304，306，308，310和312，以定义将接口连接302与接口信号类型中的第一个（例如，与图4的表I中的状态402a相关联的“NTC输入类型2 10KΩ”）相关联的部件布置中的第一个。“NTC输入类型2 10KΩ”的第一接口信号类型识别具有从0 VDC至3.3 VDC的第一模拟电压范围的第一输入类型。当可配置接口电路被配置用于第一部件布置时，第一电阻器320与连接到与HVAC系统14的相应NTC热敏电阻传感器部件22a，22b，22c或22d相对应的接口端子222的电阻负载相关联地改变接口连接320上出现的电压。当在第一状态402a中时，可配置I/O管理器114使信号发生器322在配置控制输入108d上生成并输出第一模拟电压范围（例如，0 VDC至3.3 VDC）的高端（例如，3.3 VDC），其在由通过电阻器336和电容器338所定义的低通滤波器滤波之后呈现在放大器的第一输入318a上。在图3A中示出的实施方式中，放大器314被配置在第一部件布置中以将第一模拟电压范围（例如，0 VDC至3.3 VDC）的高端（例如，3.3VDC）呈现到耦合到放大器314的输出316的第一电阻器320的一端324。当第一模拟电压范围的高端（例如，3.3 VDC）出现在第一电阻器320的一端324上时，基于来自HVAC系统14的相应的NTC热敏电阻传感器部件22a，22b，22c或22d的端子222上出现的或从其接收的电阻性负载来允许耦合到接口连接302的第一电阻器320的另一端326在第一模拟电压范围内改变跨第一电阻器320的电压降。
在图3-5中示出的示例中，第一状态402a指定配置控制输入108a-108c被设置到逻辑“0”，以解激活或打开由配置控制输入108a-108c的相应一个激活的开关304，306，308，310和312中的每一个。在第一状态402a中，当第一开关304被解激活时，第三电阻器334b被解耦合，使得禁止第一部件布置包括第三电阻器334b，并且放大器114具有与“NTC输入类型2 10KΩ”的接口信号类型相关联的0到3.3.VDC的第一电压范围的高端或者3.3 VDC的单位增益输出。
以图3A继续，第三开关308具有耦合到配置控制输入108b的有效高致动输入。第三开关308的输出被耦合到第二开关306的致动输入（其由有效低信号激活）。当经由第三开关308激活第二开关306时，第二开关306a将数字输入偏置源电压（例如，图3A中的24VDC）经由电阻器340耦合到接口连接302，当端子222连接到HVAC系统部件22a，22b，22c或22d的数字输出时，电阻器340将数字输入偏置电压源电压下降至用于将有效高数字输入信号（例如，逻辑“1”）识别为输入信号109的数字输入偏置电压水平（例如，22VDC）。
在第一状态204a中，配置控制输入108b由可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”）以解激活图3A中的第三开关308，其继而使图3A中的第二开关306解激活。在图3A中示出的实施例中，当第二开关306被解激活时，电阻器340与数字输入偏置源电压（例如，24VDC）解耦合，并且被禁止作为可配置接口电路102的第一部件布置的部件而被包括。因此，当配置控制输入108a-108c被设置到第一状态204a并且第一模拟电压范围的高端（例如，3.3 VDC）出现在第一电阻器320的一端324上时，基于来自HVAC系统14的相应NTC热敏电阻传感器部件22a，22b，22c或22d的端子222上出现的或从其接收的电阻性负载来允许耦合到接口连接302的第一电阻器320的另一端326在第一模拟电压范围内改变跨第一电阻器320的电压降（在没有来自数字输入偏置电路119的电阻器340的信号或偏置接口的情况下）。
放大器电路120包括连接到接口连接302和端子222的齐纳二极管342和输入滤波电容器344，以为经由端子或接口连接302所接收的任何输入或反馈信号109提供浪涌抑制和噪声滤波。放大器电路120还可以包括高阻抗电阻器346和输入放大器350。高阻抗电阻器346耦合在端子222和接口连接302的接点和输入放大器350的第一输入348a之间。在一个实施方式中，高阻抗电阻器346具有100K欧姆或更高的电阻以禁止高电流损坏放大器电路120。齐纳二极管342、输入滤波电容器344、高阻抗电阻器346和输入放大器350中的每一个可以是可配置接口电路102的每个部件布置的公共部件。然而，基于配置控制输入或信号108a-108c的当前状态402a，402b，402c或402f，在可配置接口电路102中采用的放大器电路120的其它部件仅被包括在部件布置的某些中。
具体来说，放大器电路包括耦合在输入放大器350的输入348a和第四开关310之间的第五电阻器352。当配置控制输入108a-108c识别第二状态204b（例如，图4中的“001”）或第四状态204f（例如，图4中的“101”）时，第四开关310由有效高（例如逻辑“1” ）的配置控制输入108a激活，所述第二状态204b识别与0-10 VDC输入相对应的第二接口信号类型，所述第四状态204f识别与0-10 VDC输出相对应的接口信号类型。
放大器电路还包括耦合在输入放大器350的输入348a和第五开关312之间的第六电阻器354。当配置控制输入108a-108c识别第三状态204c（例如，图4中的“010”）时，第五开关312由有效高（例如逻辑“1”）的配置控制输入108b激活，所述第三状态204c识别与数字输入相对应的第三接口信号类型（例如，利用用于识别有效高数字输入信号或逻辑“1”的22VDC的数字输入偏置电压水平和用于识别有效低数字输入信号或逻辑“0”的0 VDC的低数字输入偏置电压水平）。
在第一状态204a中，当配置控制输入108a和108b两者被可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”）时，放大器电路120的第四开关310和第五开关312两者被解激活，使得电阻器352和354中每个的一端（从连接到地）被或保持解耦合，使得禁止这些电阻器352和354包括在可配置接口电路102的第一部件布置中。因此，在开关310和312解激活或打开并且电阻器352和354有效地从第一部件布置去除的情况下，输入放大器350具有用于第一部件布置的单位增益，其中端子222被配置成具有对应于NTC热敏电阻的接口信号输入。
如图3A中所示，放大器电路120还可以包括电容器356和电阻器358，其中每一个耦合到输入放大器350的第二输入348b和输入放大器350的输出360，以将输入放大器350配置成电压跟随器部件。在一个实施例中，放大器电路120可以包括耦合在输入放大器350（或电压跟随器）的输出360与ADC 116的输入（如由图3A中的输入或反馈信号111所引用的）之间的另一电容器364和另一电阻器362，以定义用于隔离来自ADC 116的输入阻抗的对应滤波器。二极管电路（如图3A中的D3所引用的）可以连接到放大器电路的输出（如由图3A中的输入或反馈信号111所引用的）以箝位（clamp）或去除输入或反馈信号111上的不符合针对信号111的设计的正和负振幅阈值极限的电压瞬变。
为了完整性，将进一步详细地描述可配置接口电路102的第二到第四部件布置。当配置控制输入108a-108c由可配置I/O管理器114设置以识别第二状态402b时，根据第二状态402b来控制开关304，306，308，310和312，以定义将接口连接302与接口信号类型中的第二个相关联的部件布置中的第二个。第二接口信号类型识别具有从0 VDC至10 VDC的第二模拟电压范围的第二输入类型。第二模拟电压范围具有比与由配置控制输入108a-108c的第一状态402a识别的第一接口信号类型（例如，NTC热敏电阻输入）相关联的第一模拟电压范围的高端（例如，3.3 VDC）更大的高端（例如，10 VDC）。
在图3-5所示的示例中，第二状态402a指定配置控制输入108c-108a（分别）被设置到逻辑“001”，以解激活或打开由配置控制输入108c和108b中的相应一个激活的开关304，306，308和312中的每一个，并激活第四开关310。在第二状态402b中，当第一开关304被解激活时，第三电阻器334b被解耦合，使得禁止第二部件布置包括第三电阻器334b并且放大器114具有0 VDC的单位增益输出，其为与对应于在此第二电压范围内的模拟输入的接口信号类型相关联的0至10 VDC的第二模拟电压范围的低端。
当在第二状态402b中时，可配置I/O管理器114使信号发生器322在配置控制输入108d上生成并输出第二模拟电压范围（例如，0 VDC至10 VDC）的低端（例如，0 VDC），其在由通过电阻器336和电容器338定义的低通滤波器滤波之后呈现在放大器的第一输入318a上。在可配置接口电路102的第二部件布置中，当与第二模拟电压范围的低端（例如，0 VDC）相对应的第二电压出现在放大器314的第一输入上并且第三电阻器334b的一端通过第一开关304的解激活而被解耦合时，放大器314生成输出信号，其对应于呈现到耦合到放大器314的输出314的第一电阻器的一端324的第二电压（例如，0 VDC），使得接口端子上出现的电压能够作为模拟输入电压（例如，输入信号109）而被呈现到放大器电路120。
在第二状态204b中，再次有效地禁止数字输入偏置电路319偏置或干扰出现在接口连接302上的信号或电压。具体来说，在第二状态204b期间，配置控制输入108b由可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”）以将第三开关308解激活，这继而将第二开关306解激活。当第二开关304被解激活时，电阻器340从数字输入偏置源电压（例如，24VDC）解耦合并且被禁止作为可配置接口电路102的第二部件布置的部件而被包括。因此，当配置控制输入108a-108c被设置到第二状态204b并且第二模拟电压范围的低端（例如，0 VDC）出现在耦合到放大器314的输出的第一电阻器320的一端324上时，允许耦合到接口连接302的第一电阻器320的另一端326随着作为来自HVAC系统14的相应部件22a，22b，22c或22d的模拟电压输入而出现在端子222上的电压（在没有来自数字输入偏置电路119的电阻器340的信号或偏置接口的情况下）来改变。
在第二状态204b中，放大器电路120具有输入增益偏置，其被配置为可配置接口电路120的第二部件布置的一部分，以对应于0 VDC至10 VDC的第二模拟电压范围内的模拟电压的接口信号类型。在图3A中示出的实施方式中，在第二状态204b期间，配置控制输入108a由可配置I/O管理器114设置到激活第四开关310的有效状态或电平（例如，逻辑“1”），以使第五电阻器352连接在地和高阻抗电阻器346的一端之间，使得高阻抗电阻器346和第五电阻器352形成对应于下面的等式（1）的分压器或输入增益：
增益=电阻器352的电阻/（电阻器346的电阻+电阻器352的电阻） （1）。
在一个实施方式中，选择高阻抗电阻器346的电阻和第五电阻器352的电阻以对应于第二模拟电压范围的高端（例如，10 VDC）与针对处理器110的数字逻辑“1”的高电压（例如，3.3 VDC）的比。例如，当高阻抗电阻器352具有100K欧姆的电阻时，第五电阻器可以具有大约43K欧姆的电阻。只要维持所识别的比，则高阻抗电阻器和第五电阻器可以具有其它对应的电阻值。
在第二状态204b期间，放大器电路120的第五开关312被解激活，使得此电阻器354的一端（从连接到地）被或保持解耦合，使得禁止第六电阻器354被包括在可配置接口电路102的第二部件布置中。
以图3A继续，当配置控制输入108a-108c由可配置I/O管理器114设置以识别第三状态402c（即，图3A中描绘的402cA和图3B中描绘的402cB）时，根据第三状态402b来控制开关304 ，306，308，310和312，以定义将接口连接302与接口信号类型中的第三个相关联的部件布置中的第三个。第三接口信号类型识别对应于数字输入的第三输入类型（例如，利用用于识别有效高数字输入信号的22VDC的数字输入偏置电压水平或逻辑“1”和用于识别有效低数字输入信号的0 VDC的低数字输入偏置电压水平或逻辑“0”）。在图3-5中所示的示例中，第三状态402c指定配置控制输入108c-108a（分别）被设置到逻辑“010”，以解激活或打开由配置控制输入108c和108a中的相应一个激活的开关304和310中的每一个，并激活由配置控制输入108b（直接或间接）激活的开关306，308和312。在第三状态402c中，当第一开关304被解激活时，第三电阻器334b被解耦合，使得禁止第三部件布置包括第三电阻器334b，使得放大器114具有单位增益输出。
当在第三状态402cA中时，可配置I/O管理器114使信号发生器322在配置控制输入108d上生成并输出与第二模拟电压范围（例如，0 VDC至10 VDC）的低端（例如，0 VDC）相对应的第一数字偏置电压。在由通过电阻器336和电容器338定义的低通滤波器滤波之后，此第一数字偏置电压（例如，0 VDC）呈现在放大器的第一输入318a上。在可配置接口电路102的第三部件布置中，当第一数字偏置电压（例如，0 VDC）出现在放大器314的第一输入上并且第三电阻器334b的一端通过第一开关304的解激活而被解耦合时，放大器314生成输出信号，其对应于被呈现到耦合到放大器314的输出314的第一电阻器320的一端324的第一数字偏置电压（例如，0 VDC）。如本文进一步描述的，在第三状态204c期间，数字输入偏置电路119被配置成向第一电阻器320的另一端326呈现第二数字输入偏置电压（例如，22 VDC），实现基于端子222上出现的电压的到放大器电路120的数字输入电压（例如，输入信号109）（其中相应的HVAC系统部件22a，22b，22c或22d可以在端子222处对于逻辑“1”呈现断路（opencircuit）或者对于逻辑“0”呈现地或0 VDC）。
在针对数字输入偏置电路119的图3A中示出的实施例中，在第三状态204c中，配置控制输入108b由可配置I/O管理器114设置到有效状态或电平（例如，逻辑“1”）以激活第三开关308，这继而激活第二开关306。当第二开关306被激活时，电阻器340耦合在数字输入偏置源电压（例如，24 VDC）和第一电阻器320的第二端326（以及接口连接302）之间以向接口连接302呈现第二数字输入偏置电压（例如，22 VDC），实现基于端子222上出现的电压（例如，基于由相应的HVAC系统部件22a，22b，22c或22d在端子222上呈现的打开（open）或接地（ground connection））的被输入到放大器电路120的数字输入（例如，输入信号109）。在此实施例中，电阻器340作为可配置接口电路102的第三部件布置的部件而被包括。
在第三状态204c期间，放大器电路120具有输入增益偏置，其被配置为可配置接口电路120的第三部件布置的一部分，以对应于数字输入的接口信号类型，其中输入信号109在0 VDC（反映逻辑“0”）和第二数字输入偏置电压（例如，反映逻辑“1”的22 VDC）之间变化。在图3A中示出的实施方式中，在第三状态204c期间，配置控制输入108a由可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”），将第四开关310解激活，使得第五电阻器352的一端（从连接到地）被或保持解耦合，使得禁止第五电阻器352被包括在可配置接口电路102的第三部件布置中。在第三状态204c期间，可配置I/O管理器114还将配置控制输入108b设置到有效状态或电平（例如，逻辑“1”）以激活第五开关312，使得第六电阻器354连接在地和高阻抗电阻器346的一端之间，使得高阻抗电阻器346和第六电阻器354形成与下面的等式（2）相对应的分压器或输入增益：
增益=电阻器354的电阻/（电阻器346的电阻+电阻器354的电阻） （2）。
在一个实施方式中，选择高阻抗电阻器346的电阻和第六电阻器354的电阻以对应于数字输入偏置电路的第二数字输入偏置电压输出（例如，22 VDC）与针对处理器110的数字逻辑“1”的高电压（例如，3.3 VDC）的比。例如，当高阻抗电阻器346具有100K欧姆的电阻时，第六电阻器可以具有大约15K欧姆的电阻。只要维持所识别的比，则高阻抗电阻器和第六电阻器可以具有其它对应的电阻值。
返回到图3A，当配置控制输入108a-108c由可配置I/O管理器114设置以识别第四状态402f时，根据第四状态402b来控制开关304，306，308，310和312以定义将接口连接302与接口信号类型中的第四个相关联的部件布置中的第四个。如图4中的表I中所示，由第四状态402f识别的第四接口信号类型是输出类型，其中输出在第二模拟电压范围（例如，0VDC至10 VDC）内。在图3-5中示出的示例中，第四状态402f指定配置控制输入108c-108a（分别）被设置到逻辑“101”，以解激活或打开由配置控制输入108b激活的开关306，308和312中的每一个，并激活由配置控制输入108c和108a分别激活的开关304和310。
当处于第四状态402f中时，可配置I/O管理器114使信号发生器322生成并输出脉宽调制（PWM）信号，其具有从配置控制输入108d上的第一电压和第二电压变化的振幅并且具有可调整的占空比以使第四部件布置中的可配置I/O电路117在端子222上提供在诸如0-10 VDC的预定义范围内的输出电压。PWM信号的第一电压可以是在第一状态402a期间由信号发生器322供应以针对由本文所述的第一状态402a所识别的NTC热敏电阻传感器的第一输入接口信号类型提供0 VDC至3.3 VDC的第一模拟电压范围的高端的相同的电压（例如，3.3 VDC）。PWM信号的第二电压可以是在第二状态402b和第三状态402cA期间由信号发生器322供应以向放大器314提供与如本文所述的模拟输入的第二输入接口信号类型和数字输入的第三输入接口类型一致的偏置电压的相同的电压（例如，0 VDC）。在第四状态204f期间，将PWM信号呈现到由电阻器336和电容器338定义的低通滤波器。此低通滤波器对PWM信号的当前占空比进行整流，以生成至放大器314的第一输入318a的对应整流D.C.电压，其是第一电压（例如，3.3 VDC）的百分比。
在可配置接口电路102的第四部件布置中，当整流的D.C.电压出现在放大器314的第一输入上时，第三电阻器334b通过在地和第二电阻器334a的一端之间的第一开关304的激活而被耦合以形成分压器，该分压器在与下面的等式（3）相对应的第四状态204f期间定义针对放大器314的输出增益：
输出增益=（电阻器334a的电阻/电阻器334b的电阻+1）*整流的D.C.电压（3）。
其中整流的D.C.电压对应于PWM信号的当前占空比和PWM信号的第一电压（例如3.3 VDC）的百分比。
在一个实施方式中，选择第二电阻器334a的电阻和第三电阻器334b的电阻以对应于针对处理器110的数字逻辑“1”的高电压（例如，3.3 VDC）与可以在第四状态204f期间在接口连接302和端子222上作为模拟输出而输出的第二模拟电压范围的高端（例如，10 VDC）的比。例如，当第二电阻器334a具有100K欧姆的电阻时，第三电阻器334b可以具有约43K欧姆的电阻。只要维持所识别的比，则第二电阻器和第三电阻器可以具有其它对应的电阻值。
如本文所述，放大器314基于等式（3）中指定的输出增益来生成对应的输出信号，其被呈现到耦合到放大器314的输出314的第一电阻器的一端324，使得在0 VDC至10 VDC的电压范围内的对应输出电压能够在接口端子222上被输出并能够作为反馈输入（例如，输入信号109）被呈现到放大器电路120。
在第四状态204f中，再次有效地禁止数字输入偏置电路319偏置或干扰出现在接口连接302上的信号或电压。具体来说，在第四状态204f期间，配置控制输入108b由可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”）以将第三开关308解激活，这继而将第二开关306解激活。当第二开关306被解激活时，电阻器340与数字输入偏置源电压（例如，24VDC）解耦合并且被禁止作为针对输出接口信号类型的可配置接口电路102的第四部件布置的部件而被包括。
在第四状态204f中，放大器电路120具有输入增益偏置（当配置控制输入108a-108c识别是输出类型的接口信号类型时也被引用为反馈增益偏置），其被配置为可配置接口电路120的第四部件布置的一部分，以对应于0 VDC至10 VDC的第二模拟电压范围内的输出模拟电压的接口信号类型。在图3A中示出的实施方式中，在第四状态204f期间，配置控制输入108a由可配置I/O管理器114设置到非有效状态或电平（例如，逻辑“0”），使放大器电路120的第四开关310被解激活，使得电阻器352的一端（从连接到地）被或保持解耦合，使得禁止第五电阻器352被包括在可配置接口电路102的第四部件布置中。在第四状态204f期间，可配置I/O管理器114还将配置控制输入102b设置到激活第五开关312的有效状态或电平（例如，逻辑“1”），以使第六电阻器352连接在地与高阻抗电阻器346的一端之间，使得高阻抗电阻器346和第六电阻器352形成与下面的等式（4）相对应的分压器或输入增益：
增益=电阻器352的电阻/（电阻器346的电阻+电阻器352的电阻）（4）。
在一个实施方式中，选择高阻抗电阻器346的电阻和第六电阻器354的电阻以对应于第二模拟电压范围的高端（例如，10 VDC）与针对处理器110的数字逻辑“1”的高电压（例如，3.3 VDC）的比，其针对与第二状态204b相对应的输入模拟接口信号类型而言，与等式（1）中识别的增益一致。例如，当高阻抗电阻器346具有100K欧姆的电阻时，第六电阻器可以具有大约15K欧姆的电阻。只要维持所识别的比率，则高阻抗电阻器和第六电阻器可以具有其它对应的电阻值。
图3B图示出可以在环境控制设备或恒温器100中被用作可配置接口电路102的替代的另一示例性可配置接口电路300的示意图。在针对可配置接口电路示出的实施例中，将数字输入偏置电路119并入到模拟输入偏置&输出增益电路118中以形成可配置I/O电路301。除了下面所述的差异之外，可配置接口电路300与可配置接口电路102一致，并且可配置I/O电路301与可配置I/O电路117一致。在此实施方式中，针对可配置接口电路300的第三部件布置的配置控制输入108a-108c的状态402cA对应与可配置接口电路102的第三部件布置的状态402cB相同（例如，在图4中的“010”）。然而，当采用可配置I/O电路301时，可配置I/O管理器114使信号发生器322直接在其它配置控制输入108d上提供数字输入偏置源电压因子（例如3.3 VDC）以用于对放大器114进行偏置以在第三状态204cB期间提供数字输入偏置源电压（例如，大约24 VDC）。
在图3B中示出的实施例中，第二开关306a和第三开关308a两者具有耦合到配置控制输入108b（即，“CTRL2”）的有效高致动输入。在此实施例中，第二开关306a耦合在第七电阻器334c和地之间，并且第三开关308a耦合在放大器314的输出316（经由二极管328）和电阻器340连接到接口连接302的端之间。在可配置I/O电路301的此实施例中，在识别端子222将被配置用于数字输入接口信号类型的第三状态204cB期间，电阻器340经由第三开关308a选择性地耦合成与第一电阻器320并联，并且电阻器334c经由第二开关306a选择性地耦合在地和第二电阻器334a的一端之间，以定义与下面的等式（5）相对应的针对放大器314的数字输入偏置电压增益：
增益=（电阻器334a的电阻/电阻器334c的电阻+ 1）*来自配置控制输入108d上的PWM信号的固定dc电压（例如3.3 VDC）（5）。
在一个实施方式中，选择电阻器334a的电阻和电阻器334c的电阻以对应于提供在配置控制输入108d上供应到放大器314的数字输入偏置源电压因子（例如，3.3 VDC）的增益倍增，其导致在第三状态204cB期间从放大器314输出到并联电阻器320和340的组合电阻的数字输入偏置电压（例如，24 VDC）。电阻器320和340的组合电阻使得可配置接口电路300当如上所述被配置成处于第三部件布置中时能够获得更多的电流（例如，高达8毫安）以用于在第三状态204cB期间接收端子222上的数字输入。
在可配置接口电路300的此第三部件布置中，放大器314将数字输入偏置电压（例如，24 VDC）供应到第一电阻器320的另一端326，实现基于端子222上出现的电压的到放大器电路120的数字输入电压（例如，输入信号109）（其中相应的HVAC系统部件22a，22b，22c或22d可以在端子222处对于逻辑“1”呈现断路或对于逻辑“0”呈现地或0 VDC）。
在其它状态204a，204b或204f期间，当基于配置控制输入108b的有效状态（例如，对于有效高开关类型的逻辑“1”）而将第三开关308a解激活时，电阻器340与放大器314的输出316解耦合，禁止电阻器340被包括在可配置接口电路102的任何其它部件布置中，其中配置控制输入108b不处于有效状态中。同样地，当基于配置控制输入108b的有效状态而将第二开关306a解激活时，电阻器334c与地解耦合，从而禁止电阻器334c被包括在可配置接口电路102的任何其它部件布置中，其中配置控制输入108b不处于有效状态中。
转到图6，在环境控制设备100中执行的过程600的流程图，用于基于与信号接口类型相对应的用户或安装者所识别的一个或多个参数来选择性地配置耦合到可配置接口电路102的连接或端子222，所述信号接口类型与要被连接到相应端子222的相应HVAC系统部件22a，22b，22c或22d相关联。过程600可由恒温器100执行。例如，该过程可在可配置I/O管理器114和HVAC控制器112的控制下由处理器110执行。
在步骤602中，处理器110经由用户接口236显示第一安装菜单，以提示用户或安装者识别要被配置用于连接到HVAC系统14的相应部件22a，22b，22c或22d的端子222a，222b，222c或222d。在步骤604中，处理器110接下来确定用户或安装者是否已经选择或识别要被配置用于输入或输出的端子222a，222b，222c或222d。如果确定端子已被选择或识别用于输入或输出，则处理器110经由用户接口236显示对用户或安装者的请求，以选择要被连接到所选择或识别的端子222的HVAC系统部件22a，22b，22c或22d的标识（步骤606）。在一个实施例中，处理器110可以显示图5的表II中识别的HVAC部件类型中的每个作为用户接口236的显示器上的用户可选择选项。
在步骤608中，处理器110确定HVAC系统部件的所选择的标识是否对应于数字输入类型。如果确定所选择的HVAC系统部件标识对应于数字输入类型，则处理器110将当前识别的端子22配置作为对应于数字输入类型的接口信号类型（步骤610）。在一个实施例中，HVAC控制器112经由处理器110将HVAC系统部件标识和数字输入类型标识与当前端子222标识相关联地存储为用于可配置I/O管理器114进行参考的参数105以配置与相应端子222相关联的可配置接口电路102。在一个实施例中，一旦要被配置的端子222与数字输入类型相关联，则可配置I/O管理器114可以针对相应的可配置接口电路102设置配置控制输入108a-108c以对应于第三状态204c，并且在配置控制输入108d上提供与第二模拟电压范围（例如，0VDC至10 VDC）的低端（例如，0 VDC）相对应的第一数字偏置电压，以使相应的可配置接口电路102将当前端子222配置用于与数字输入类型相对应的接口信号输入类型，如图4的表I中所识别的。在完成步骤610之后，处理器110可以在步骤604处针对要被配置的任何其它端子继续处理。
如果确定所选择的HVAC系统部件标识不对应于数字输入类型，则处理器110确定所选择的HVAC系统部件的标识是否对应于输出类型。（步骤612）。如果确定所选择的HVAC系统部件标识对应于输出类型，则处理器110经由用户接口236显示对用户或安装者的请求，以识别用以关联与所选择的HVAC系统部件相关联的接口信号输出类型的针对模拟输出电压范围的低端的第一电压和针对模拟输出电压范围的高端的第二电压（步骤614）。处理器110然后基于所识别的模拟输出电压范围将当前所识别的端子22配置作为接口信号输出类型（步骤616）。在一个实施例中，HVAC控制器112经由处理器110将HVAC系统部件标识、接口信号输出类型标识、以及所识别的定义模拟输出电压范围的第一和第二电压与当前端子222标识相关联地存储为用于可配置I/O管理器114进行参考的参数105以配置与相应端子222相关联的可配置接口电路102。在一个实施例中，一旦要被配置的端子222与接口信号输出类型相关联，则可配置I/O管理器114可以针对相应的可配置接口电路102设置配置控制输入108a-108c以对应于如图4的表I中所识别的第四状态204f，并且在另一个配置控制输入108d上生成具有在模拟输出电压范围的所识别的第一和第二电压之间变化的振幅的PWM信号，存储为用于要被配置的相应端子222的参数105。在完成步骤616之后，处理器110可以在步骤604处针对要被配置的任何其它端子继续处理。
如果在步骤612中确定所选择的HVAC系统部件标识不对应于输出类型，则处理器110确定所选择的HVAC系统部件的标识是否对应于NTC热敏电阻输入类型。（步骤618）。如果确定所选择的HVAC系统部件标识对应于NTC热敏电阻输入类型，则处理器110将当前识别的端子22配置作为对应于NTC热敏电阻输入类型的接口信号输入类型（步骤620）。在一个实施例中，HVAC控制器112经由处理器110将HVAC系统部件标识和对应于NTC热敏电阻输入类型的接口信号输入类型标识与当前端子222标识相关联地存储为用于可配置I/O管理器114进行参考的参数105以配置与相应端子222相关联的可配置接口电路102。 在一个实施例中，一旦要被配置的端子222与所识别的接口信号输入类型相关联，则可配置I/O管理器114可以针对相应可配置接口电路102设置配置控制输入108a-108c以对应于如图4的表I中所识别的第一状态204a，并且在配置控制输入108d上提供第一模拟电压范围（例如，0 VDC至3.3VDC）的高端（例如，3.3 VDC），以使相应的可配置接口电路102将当前端子222配置用于与NTC热敏电阻输入类型相对应的接口信号输入类型。在完成步骤620之后，处理器110可以在步骤604处针对要被配置的任何其它端子继续处理。
如果在步骤618中确定所选择的HVAC系统部件标识不对应于NTC热敏电阻输入类型，则处理器110辨认所选择的HVAC系统部件的标识对应于具有可选择模拟输入电压范围的模拟输入类型并且经由用户接口236显示对用户或安装者的请求，以识别针对模拟输入电压范围的低端的第一电压以关联与所选择的HVAC系统部件相关联的接口信号模拟输入类型和针对相同模拟输入电压范围的高端的第二电压（步骤622）。处理器110然后基于所识别的模拟输入电压范围将当前识别的端子22配置作为与所识别的模拟输入类型相对应的接口信号输入类型（步骤624）。在一个实施例中，HVAC控制器112经由处理器110将HVAC系统部件标识、与模拟输入类型相对应的接口信号输入类型标识、和所识别的模拟输入电压范围与当前端子222标识相关联地存储为用于可配置I/O管理器114进行参考的参数105以配置与相应端子222相关联的可配置接口电路102。在一个实施例中，一旦要被配置的端子222与所识别的接口信号输入类型相关联，则可配置I/O管理器114可以针对相应的可配置接口电路102来设置配置控制输入108a-108c以对应于如图4的表I中所识别的第二状态204b，并且在配置控制输入108d上提供所识别的模拟输入电压范围的高端（例如，3.3 VDC），以使相应的可配置接口电路102将当前端子222配置用于与所识别的模拟输入类型相对应的接口信号输入类型。在完成步骤624之后，处理器110可以在步骤604处针对要被配置的任何其它端子继续处理。
如果在步骤604中确定用户或安装者已经完成了选择要被配置用于输入或输出或不被使用的端子222a，222b，222c或222d，则处理器110可以继续接受来自用户的其它参数输入（步骤626）。在完成步骤626之后，处理器110可以结束过程600并启动如图7中所描绘的过程700。
转到图7，示出了当耦合到可配置接口电路102的连接或端子被配置作为输出类型时在环境控制设备100中执行的过程700的流程图。过程700可以由恒温器100执行。例如，该过程可以在可配置I/O管理器114的控制下由处理器110执行。最初，处理器110确定连接到当前端子222的HVAC部件是否具有接口信号输出类型（步骤702），诸如针对图4的表I中的第四状态204f所识别的。例如，可配置I/O管理器114在处理器110的控制下可以取回与当前端子222相关联的参数105，以识别当前端子222根据配置控制输入108a-108c的状态420f而被配置用于接口信号输出类型。如果确定连接到当前端子222的HVAC部件具有接口信号输出类型，则处理器110将对应于在由ADC 116处理之后的输入信号109的数字反馈输入信号与针对连接到当前端子222的HVAC部件的预定数字设定点值进行比较（步骤704）。例如，HVAC部件22可以是HVAC系统14的加湿器控制器，并且预定数字设定点可以是与0 VDC和10 VDC之间的电压相对应的湿度设定点。在此示例中的预定数字设定点可以经由用户接口236上的湿度输入从用户接收，其由HVAC控制器112接收并存储为与相应的可配置I/O端子222相关联的参数105之一，所述相应的可配置I/O端子222连接到作为加湿器控制器的HVAC系统部件。然后，当访问在过程700的执行中当前正在处理的针对端子222的已存储参数105和相关联的HVAC部件输出时，可配置I/O管理器114可以具有对预定的数字湿度设定点值的访问。作为步骤706的一部分，可配置I/O管理器114可以将由用户提供的预定数字湿度设定点值（例如，绝对湿度、相对湿度或特定湿度）转换到对应的数字电压值以用于与对应于输入信号109的数字反馈输入信号进行比较。
接下来，处理器110在可配置I/O管理器114的控制下确定与输入信号109相对应的数字反馈输入信号是否大于针对连接到当前端子222的HVAC部件的预定数字设定点值（步骤706）。如果确定数字反馈输入信号不大于预定的数字设定点值，则处理器110在步骤710处继续处理。
如果确定数字反馈输入信号大于预定的数字设定点值，则处理器110在可配置I/O管理器114的控制下使信号发生器322降低到与正在处理的当前端子222相关联的可配置接口电路102的配置控制输入108d上的PWM信号占空比（步骤708）。此可配置接口电路102预先由可配置I/O管理器114配置成处于第四部件布置中，其是基于将配置控制输入设置到此可配置接口电路102，以对应于与作为模拟电压输出类型的接口信号类型相关联的第四状态204f。当由信号发生器322在可配置接口电路102的配置控制输入108d上呈现具有降低占空比的PWM信号时，由可配置接口电路102的电阻器336和电容器338定义的低通滤波器生成较低整流D.C.电压到放大器314的输入318a，导致在连接到HVAC部件的端子222和接口连接302上的对应较低模拟电压信号，如本文先前所述。
在步骤710中，处理器110确定数字反馈输入信号是否小于预定数字设定点值。如果确定数字反馈输入信号小于预定数字设定点值，则处理器110在可配置I/O管理器114的控制下使信号发生器322增加到与正在处理的当前端子222相关联的可配置接口电路102的配置控制输入108d上的PWM信号占空比（步骤712）。当由信号发生器322在可配置接口电路102的配置控制输入108d上呈现具有降低占空比的PWM信号时，由可配置接口电路102的电阻器336和电容器338定义的低通滤波器生成较高整流D.C.电压到放大器314的输入318a，导致在连接到HVAC部件的端子222和接口连接302上的对应较高模拟电压信号，如本文先前所述。
如果在步骤702中确定连接到当前端子222的HVAC部件不具有接口信号输出类型，或者如果确定在步骤710中或者在完成步骤712之后数字反馈输入信号不小于预定数字设定点值，处理器110结束对过程700的此循环的处理。
将理解和认识到，可以由在恒温器100中采用的硬件单独地或者硬件和软件组合地执行结合图6和图7描述的过程和过程步骤中的一个或多个。软件可以驻留在处理器110内部或外部的存储器中，如图1和图2的恒温器100中所描绘的。驻留在存储器中的软件可以包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表（即，可以以诸如数字电路或源代码的数字形式或以诸如例如模拟电气、声音或视频信号的模拟源之类的模拟形式实现的“逻辑”）。指令可以在处理器110内执行，所述处理器110可以包括例如一个或多个微处理器、通用处理器、处理器的组合、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）或专用集成电路（ASIC）。此外，示意图描述了具有不受功能的架构或物理布局所限制的物理（硬件和/或软件）实现的功能的逻辑划分。本申请中描述的示例恒温器或环境控制设备可以以多种配置来实现，并且作为在硬件/软件单元的单独组合中或者单个单元中的硬件/软件部件来进行操作。
可以将包括HVAC控制器112、可配置I/O管理器114和本文所描述的其它应用的可执行指令实现为具有存储在那里的指令的单个计算机程序产品，其中当由处理器110或恒温器100的其它处理模块执行时，引导恒温器执行指令。计算机程序产品可以选择性地被包含在任何非暂时计算机可读存储介质中，以用于由处理器110或恒温器100的其它处理模块使用或与其结合使用，所述其它处理模块可以选择性地从计算机可读存储介质取来指令，并执行指令。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质是可以存储用于由处理器110或恒温器100的其它处理模块使用或与其结合使用的计算机程序产品的任何非暂时性的装置。非暂时计算机可读存储介质可以可选择地是例如电子、磁、光学、电磁、红外、或半导体系统、装置或设备。非暂时性计算机可读介质的更具体示例的非详尽列表包括：具有一个或多个导线（电子）的电连接；便携式计算机磁盘（磁）；随机访问、即易失性存储器（电子）；只读存储器（电子）；诸如例如闪存的可擦除可编程只读存储器（电子）；诸如例如CD-ROM、CD-R、CD-RW的光盘存储器（光学）；和数字多功能光盘存储器，即DVD（光学）。注意，非暂时计算机可读存储介质甚至可以是在其上印刷程序的纸张或另一合适的介质，因为程序可以经由例如纸张或其它介质的光学扫描而被电子地捕获，然后被编译、解释、或者如果必要的话以适当的方式另外地处理，并且然后被存储在计算机存储器或机器存储器中。
应当理解，对本文描述的当前优选实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下并且在不减弱其预期优点的情况下，可以进行此类改变和修改。因此，本文旨在此类改变和修改由所附权利要求来覆盖。

Claims (25)

1.一种控制设备（100），包括：
接口端子（222，222a-222d）；
可配置接口电路（102，102a-102d，300），具有：
耦合到所述接口端子的接口连接（302），
多个开关（304，306，308，310，312），
共同地定义多个状态的第一多个配置控制输入（108a，108b，108c），多个接口信号类型中的每一个与状态中的相应一个相关联，每个配置控制输入被耦合到开关（304，306，308，310，312）中的至少一个以控制所述至少一个开关的激活，以及
耦合到所述开关（304，306，308，310，312）的多个部件，使得所述开关（304，306，308，310，312）基于与所述状态中的当前一个相关联的所述多个接口信号类型中的对应一个来定义多个部件布置中的当前一个，每个部件布置具有所述接口连接（302）和来自所述多个部件之中的至少一个有源部件（314）。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述一个有源部件（314）具有耦合到所述接口连接（302）的输出（316）。
3.根据权利要求1或2所述的控制设备，其中所述一个有源部件（314）是放大器。
4.根据权利要求1，2或3所述的控制设备，还包括与所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）不同的另一配置控制输入（108d），其它配置控制输入（108d）耦合在所述有源部件（314）的第一输入（318a）和信号发生器（322）之间。
5.根据权利要求1，2，3或4所述的控制设备，其中：当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第一状态时，根据第一状态来控制所述开关（304，306，308，310，312）以定义将所述接口连接（302）与所述接口信号类型中的第一个相关联的所述部件布置中的第一个，所述第一接口信号类型识别具有第一模拟电压范围的第一输入类型。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其中所述部件包括串联耦合在所述有源部件（314）的输出（316）与所述接口连接（302）之间的第一电阻器（320），并且所述第一部件布置包括所述第一电阻器（320），使得所述第一电阻器（320）与连接到所述接口端子的电阻负载相关联地改变出现在所述接口连接（302）上的电压。
7.根据权利要求6所述的控制设备，当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别所述第一状态时，其它配置控制输入（108d）从所述信号发生器（322）接收与所述第一模拟电压范围的高端相对应的第一电压。
8.根据权利要求7所述的控制设备，还包括耦合在所述有源部件（314）的输出（316）和所述有源部件（314）的第二输入（318b）之间的第二电阻器（334a），以及耦合在所述有源部件（314）的所述第二输入（318b）和开关（304）中的第一个之间的第三电阻器（334b），使得当所述第一开关（304）被解激活时，所述第三电阻器（334b）的一端被解耦合，使得禁止所述第一部件布置包括所述第三电阻器（334b）。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的控制设备，其中：当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第二状态时，根据所述第二状态来控制所述开关（304，306，308，310，312）以定义将所述接口连接（302）与所述接口信号类型中的第二个相关联的部件布置中的第二个，所述第二接口信号类型识别具有第二模拟电压范围的第二输入类型，所述第二模拟电压范围具有比所述第一模拟电压范围的高端更大的高端。
10.根据权利要求9所述的控制设备，当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别所述第二状态时，其它配置控制输入（108d）从所述信号发生器（322）接收与所述第二模拟电压范围的低端相对应的第二电压。
11.根据权利要求10所述的控制设备，其中所述第二部件布置包括所述第一电阻器（320），使得当所述第二电压出现在所述有源部件（314）的所述第一输入（318a）上并且所述第三电阻器（334b）的所述一端被解耦合时，所述有源部件（314）生成对应于第二电压的输出信号，其使得所述第一电阻器（320）能够改变出现在所述接口端子上的电压到第二模拟电压范围内。
12.根据权利要求1、2、3或4所述的控制设备，其中：当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第三状态时，根据第三状态来控制所述开关（304，306，308，310，312）以定义将接口连接（302）与所述接口信号类型中的第三个相关联的所述部件布置中的第三个，所述第三接口信号类型识别反映数字输入的第三输入类型。
13.根据权利要求12所述的控制设备，其中：
所述部件包括具有耦合到所述有源部件（314）的输出（316）的第一端和耦合到所述接口连接（302）的第二端的第一电阻器（320），并且
开关（306）中的第二个耦合在数字偏置电压和所述第一电阻器（320）的第二端之间，
其中当所述配置控制输入（108a，108b，108c）识别所述第三状态时，激活所述第二开关（306）。
14.根据权利要求13所述的控制设备，其中：
开关（308）中的第三个具有激活输入，所述激活输入被连接到在所述第三状态期间为有效高的配置控制输入（108a，108b，108c）之一，使得在所述第三状态期间激活所述第三开关（308）以当激活所述第三开关（308）时偏置被激活的第二开关（306）。
15.根据权利要求12所述的控制设备，其中所述部件包括：
耦合在所述有源部件（314）的所述输出（316）和所述有源部件（314）的第二输入（318b）之间的第二电阻器（334a），以及
耦合在所述有源部件（314）的所述输出（316）和开关（306a）中的第二个之间的第七电阻器（334c），使得当激活所述第二开关（306a）时，第七电阻器（334c）和第二电阻器（334a）定义用于所述有源部件（314）的数字增益比。
16.根据权利要求15所述的控制设备，其中：
所述部件包括：
具有耦合到所述有源部件（314）的所述输出（316）的第一端和耦合到所述接口连接（302）的第二端的第一电阻器（320），以及
具有耦合到所述开关（308a）中的第三个的第一端和耦合到所述接口连接（302）的第二端的第八电阻器（340），
所述第三开关（308a）具有激活输入，所述激活输入连接到在所述第三状态期间为有效高的配置控制输入（108a，108b，108c）之一，使得当激活所述第三开关（308）时并联连接所述第一电阻器（320）和所述第二电阻器（340）。
17.根据权利要求1、2、3或4所述的控制设备，其中：当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第四状态时，根据第四状态来控制所述开关（304，306，308，310，312）以定义将接口连接（302）与所述接口信号类型中的第四个相关联的部件布置中的第四个，所述第四接口信号类型识别第一输出类型。
18.根据权利要求17所述的控制设备，当所述第一多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别所述第四状态时，其它配置控制输入（108d）从所述信号发生器（322）接收脉宽调制信号，所述脉宽调制信号具有从第一电压和第二电压变化的振幅。
19.根据权利要求18所述的控制设备，还包括：
耦合在所述有源部件（314）的所述输出（316）和所述有源部件（314）的第二输入（318b）之间的第二电阻器（334a），以及
耦合在所述有源部件（314）的所述输出（316）和开关（304，306，308，310，312）中的第一个之间的第三电阻器（334b），使得当激活所述第一开关（304）时，所述第二电阻器（334a）和所述第三电阻器（334b）定义用于所述有源部件（314）的输出增益比。
20.根据权利要求19所述的控制设备，其中当所述脉宽调制信号具有对应于所述第一电压的振幅时，激活所述第一开关（304）。
21.根据权利要求20所述的控制设备，还包括：
耦合在所述有源部件（314）的所述第一输入（318a）和其它配置控制输入（108d）之间的第四电阻器（336）；以及
具有连接到所述有源部件（314）的所述第一输入的一端和另一端的电容器（338），
其中所述第四电阻器（336）和所述电容器（338）形成低通滤波器。
22.根据权利要求21所述的控制设备，还包括：
其中所述低通滤波器对所述脉宽调制信号的占空比进行整流，以在所述有源部件（314）的所述第一输入上呈现作为所述第一电压的百分比的D.C.电压。
23.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22的控制设备，还包括输入放大器（350），所述输入放大器（350）具有耦合到所述接口连接（302）的输入（348a），以用于接收输入信号或者用于基于由所述多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别的状态来接收反馈信号。
24.根据权利要求23所述的控制设备，还包括耦合在所述输入放大器（350）的输入（348a）和开关（310）中的第四个之间的第五电阻器（352），其中当所述多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第二状态和第四状态中的一个时激活所述第四开关（310）。
25.根据权利要求23所述的控制设备，还包括耦合在所述输入放大器的所述输入和开关（312）中的第五个之间的第六电阻器（354），其中在所述多个配置控制输入（108a，108b，108c）识别第三状态时激活所述第五开关（312）。
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