CN201638095U - 接口电路和包含该接口电路的自动温控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及自动温控技术，特别涉及提供兼容远程传感器和节能开关的接口电路和包含该电路的自动温控装置。按照本实用新型，将节能开关与远程传感器都连接至控制单元的模拟信号输入端口，并且相应地，对适配于远程传感器输出信号的接口电路作相应的改变，使其也能适配节能开关的输出信号，从而达到一个接口电路可以兼容两种传感器元件的目的。在按照本实用新型的较佳实施方式中，接口电路采用紧凑的结构和诸如电阻器和电容器之类普通的元器件，因此具有实施成本低和便于质量控制等诸多优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动温控技术，特别涉及提供兼容远程传感器和节能开关的接口电路和包含该电路的自动温控装置。
背景技术
通过利用自动温控装置对室内温度进行适当的控制，可以在不牺牲舒适性的前提下，有效降低能耗。在自动温控领域，最为常见的温度控制策略包括：根据室内特定区域的温度来决定是启动还是停止温度调节装置；以及根据室内是否有人来决定是否使温度调节装置进入节能模式。上述控制策略通常是混合使用的。
例如，在一种典型的自动温控装置中，将远程传感器(例如温度传感器)设置在室内某一区域(例如办公区域的办公桌附近)。该远程传感器通过有线或无线方式将感测到的温度信号发送到自动温控装置的控制单元(例如微控制器)。控制单元根据接收到的温度信号，对温度调节装置(例如加热或制冷设备)进行控制，以将环境温度调节到用户设定的水平。与此同时，还可以在室内进出口区域设置节能开关来感测人员的进出。例如，在旅馆房间的入门处设置插槽机构，当客人将房卡插入或拔出插槽时，房间的电源会接通或断开，因此这里的插槽机构实际上起着节能开关的作用。具体而言，当控制单元接收到节能开关发送的客人进入或离开房间的信号时，即可以使温度调节装置进入节能模式。
由于远程传感器和节能开关的输出信号具有迥异的电气特性，因此自动温控装置一般要设计两套不同的接口电路。但是这种配置存在下列缺点。首先是不利于减小自动温控装置的体积；其次，增加了制造和设计成本；最后，增加了维护成本，因为用户不得不准备两套接口电路的库存以备不时之需。
实用新型内容
因此，本实用新型的一个目的是提供一种用于自动温控装置的接口电路，其可同时兼容远程传感器和节能开关。
为实现上述目的，按照本实用新型的接口电路包括：
第一适配电路单元，远程传感器或节能开关适于经该第一适配电路单元与控制单元的第一端口耦合；以及
串联连接在控制单元的第二端口与所述第一适配电路单元的输入端之间的第二适配电路单元，
其中，所述第二适配电路单元被配置为适于经由所述第二端口的控制而处于非使能状态或使能状态，在所述非使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元断开，所述远程传感器的输出信号经所述第一适配电路单元被送至所述第一端口，在所述使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元电气连接，从而当所述节能开关闭合和断开时，在所述第一端口分别施加具有不同电平的电信号。
本实用新型的还有一个目的是提供一种自动温控装置，其具有可同时兼容远程传感器和节能开关的接口电路。
为实现上述目的，按照本实用新型的自动温控装置包含：
控制单元，包括第一端口和第二端口；
远程传感器；
节能开关；以及
接口电路，包括：
第一适配电路单元，所述远程传感器或节能开关经该第一适配电路单元与所述第一端口耦合；以及
串联连接在所述第二端口与所述第一适配电路单元的输入端之间的第二适配电路单元，
其中，所述控制单元通过所述第二端口使所述第二适配电路单元处于非使能状态或使能状态，在所述非使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元断开，所述远程传感器的输出信号经所述第一适配电路单元被送至所述第一端口，在所述使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元电气连接，从而当所述节能开关闭合和断开时，在所述第一端口分别施加具有不同电平的电信号。
优选地，在上述接口电路和自动温控装置中，所述第一和第二端口分别为A/D端口和I/O端口。
优选地，在上述接口电路和自动温控装置中，所述第一适配电路单元包括与所述第一端口耦合的π型RC滤波电路。
优选地，在上述接口电路和自动温控装置中，所述第二适配电路单元包括第一和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的栅极与所述第二端口耦合，源极与直流电源和所述第二晶体管的栅极耦合，漏极接地，所述第二晶体管的源极和漏极分别与所述直流电源和所述第一适配电路单元的输入端耦合。
优选地，在上述接口电路和自动温控装置中，所述控制单元为微控制器。
在按照本实用新型的较佳实施方式中，接口电路采用紧凑的结构和诸如电阻器和电容器之类普通的元器件，因此具有实施成本低和便于质量控制等诸多优点。
附图说明
通过以下结合附图对本实用新型具体实施方式的描述，可以进一步理解本实用新型的优点、特点和特征。附图包括：
图1为按照本实用新型的一个较佳实施例的自动温控装置的电路原理图。
图2为图1所示自动温控装置在一个工作模式下的等效电路图。
图3为图1所示自动温控装置在另一工作模式下的等效电路图。
具体实施方式
下文将参考附图对本实用新型的实施例进行详尽的说明。然而，本实用新型可能以多种不同的形式实施并且对其保护范围的解释应不限于这里所阐明的实施例。在全文中，相同的数字表示相同的单元。
应当理解，尽管这里术语“第一”，“第二”等可能用于描述各种单元，但这些单元应该不受这些术语的限制。这些术语只是用来区分两个不同的单元。例如，第一单元可被称作第二单元，同样地，第二单元可被称作第一单元，这样的改变并未脱离本实用新型的范围。这里所使用的术语“与/或”包括一个或多个相关列出项的任意和所有的合并。
这里所使用的术语目的仅在于描述特定的实施例而不是为了限定本实用新型。正如这里所使用的单数形式“一个”和“这个”也包括了复数形式，除非内容中另外清楚指明之外。
除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本实用新型所属技术领域的普通技术人员的一般理解下的意思。值得指出的是，这里所使用的术语的意思的解释应与它们在本说明书和相关领域中的意思一致并且不应理想化或过于形式化地解释，除非这里作出了清楚的定义之外。
节能开关在工作时处于闭合状态或断开状态，因此可以用“0”(低电平)或“1”(高电平)来表示开关状态。在自动温控装置中，节能开关通常与控制单元(例如微控制器)的数字信号输入端口相连，这样，通过对电平高低的判断可以确定节能开关的状态。对于远程传感器(例如温度传感器)，由于其输出的一般为模拟信号，因此需要将其与微控制器的模拟信号输入端口相连，经过模数(A/D)转换为与温度值对应的数字信号作进一步的处理。
按照本实用新型，将节能开关也连接至控制单元的模拟信号输入端口，并且相应地，对适配于远程传感器输出信号的接口电路作相应的改变，使其也能适配节能开关的输出信号，从而达到一个接口电路可以兼容两种传感元件的目的。特别是，在本实用新型的较佳实施例中，将节能开关的输出信号视为两个在幅度上具有明显差别的模拟信号，这样，通过将节能开关的输出信号与预先设定的阈值作比较，即可确定出节能开关的状态。
图1为按照本实用新型的一个较佳实施例的自动温控装置的电路原理图。
如图1所示，该自动温控装置10包括作为控制单元的微控制器110和接口电路120。以下对各单元作进一步的描述。
参见图1，微控制器110包含模数(A/D)端口，用于接收来自远程传感器或节能开关的输出信号，这些信号经过模数转换处理变换为数字信号以供微控制器110作进一步的处理。这些处理包括但不限于根据信号的大小来确定是启动还是停止温度调节装置(未画出)，或者根据信号的大小来确定温度调节装置是否进入节能模式。微控制器110还包括输入/输出(I/O)端口，该端口用于控制接口电路120的工作模式。在下面的描述中将会看到，通过在I/O端口保持高电平或低电平，可以使接口电路120适配于远程传感器的输出信号或节能开关的输出信号。此外，微控制器110由直流电源Vcc1供电。
如图1所示，接口电路120包括第一适配电路单元121和第二适配电路单元122。
第一适配电路单元121包括电阻器R4-R6和电容器C1和C2，其中，电容器C1、C2和电阻器R6构成π型RC滤波电路，远程传感器或节能开关的输出信号经电阻器R4输入该RC滤波电路，经过滤波后被送至微控制器110的A/D端口。直流电源Vcc1经电阻器R5耦合至电阻器R5与电容器C1的公共端，以设置合适的偏置电压。
第二适配电路单元122包括晶体管Q1、Q2和电阻器R1-R3，其中，第一和第二晶体管Q1和Q2构成开关单元。如图1所示，第二适配电路单元122实际上相当于串联连接在微控制器110的I/O端口与接口电路120的输入端之间。第一晶体管Q1的源极经电阻器R1和R2耦合至直流电源Vcc2，栅极与I/O端口相连，因此通过在微控制器110的I/O端口上施加高或低电平可以控制该晶体管的导通和阻断。另一方面，第二晶体管Q2的源极连接至直流电源Vcc2，漏极经电阻器R3耦合至远程传感器或节能开关，栅极经电阻器R1连接至第一晶体管Q1的源极，因此通过控制第一晶体管Q1的导通和阻断可以控制第二晶体管Q2的导通和阻断，从而改变整个接口电路120的工作模式。有关接口电路在不同工作模式下的工作原理将在下面结合图2和3作进一步的描述。
参见图1，在本实施例中，当在微控制器110的I/O端口上施加低电平时，第一晶体管Q1将阻断，因此第二晶体管Q2也将阻断，此时第二适配电路单元122相当于与接口电路120的输入端是开路的，因此接口电路120进入远程传感器工作模式。
图2为图1所示自动温控装置在该工作模式下的等效电路图。如图所示，此时远程传感器(这里以温度传感器RT1为例)经串联连接的电阻器R5、R4耦合至微控制器120的A/D端口，这样，施加在电阻器R4和温度传感器RT1两端的电压被送入A/D端口，用于采样。当温度变化时，温度传感器RT1的阻值将随之变化，从而在A/D端口上形成变化的电压。由于温度值与阻值之间存在一一对应的关系，因此微控制器110可以根据采样得到的电压信号的大小，计算出温度传感器RT1感测到的当前环境温度，进而对温度调节装置采取相应的控制策略。
再次参见图1，在本实施例中，当在微控制器110的I/O端口上施加高电平时，第一晶体管Q1将导通，因此第二晶体管Q2也将导通，此时第二适配电路单元122将工作，因此接口电路120进入节能开关工作模式。
图3为图1所示自动温控装置在节能开关工作模式下的等效电路图。在该模式下，当节能开关处于断开(触点不闭合)状态时，表示自动温控装置管理的区域无人或窗户被打开，而当节能开关处于闭合(触点闭合)状态时，表示自动温控装置管理的区域有人或窗户被关闭。值得指出的是，也可以反过来使断开状态和闭合状态对应于区域内有人或无人的情况，这些变化也属于本实用新型的保护范围。
参见图3，当节能开关闭合时，直流电源Vcc2通过第二晶体管Q2、电阻器R3和节能开关K1形成回路。直流电源Vcc2的输出电压可以选择得较大，这样，即使节能开关K1生锈或沾有污物，其也能被击穿，从而确保微控制器110能够采集到节能开关准确的工作状态。此外，可以将电阻器R4的阻值选择得远小于电阻器R5，因此当节能开关K1闭合时，在A/D端口上产生的电压足够得小以反映闭合的工作状态。另一方面，当节能开关K1断开时，直流电源Vcc2通过第二晶体管Q2、电阻器R3、R4和R6连接到A/D端口，当将直流电源Vcc2的电压设置为远高于微控制器110的供电电源Vcc1的电压时，在A/D端口处将采集到较大的电压。为判断节能开关当前所处的状态并进而决定温度调节装置是否进入节能模式，微控制器110可以将预先设置的阈值与A/D端口上采集的电压进行比较。例如，如果在节能开关工作模式下，A/D端口上采集到的电压小于或等于上述阈值，则判断节能开关处于闭合状态；反之，如果在节能开关工作模式下，A/D端口上采集到的电压大于上述阈值，则判断节能开关处于断开状态。由此，微控制器根据比较结果采用相应的控制策略。
借助上面给出的说明以及相应的附图，已经对本实用新型的较佳实施例作了详细的揭示。尽管在描述中采用了一些特定的术语，但它们仅是示例性的，本实用新型的保护范围由所附的权利要求书来限定。
Claims (10)
1.一种用于自动温控装置的接口电路，所述自动温控装置包含具有第一端口和第二端口的控制单元，其特征在于，所述接口电路包括：
第一适配电路单元，远程传感器或节能开关适于经该第一适配电路单元与所述第一端口耦合；以及
串联连接在所述第二端口与所述第一适配电路单元的输入端之间的第二适配电路单元，
其中，所述第二适配电路单元被配置为适于经由所述第二端口的控制而处于非使能状态或使能状态，在所述非使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元断开，所述远程传感器的输出信号经所述第一适配电路单元被送至所述第一端口，在所述使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元电气连接，从而当所述节能开关闭合和断开时，在所述第一端口分别施加具有不同电平的电信号。
2.如权利要求1所述的接口电路，其中，所述第一和第二端口分别为A/D端口和I/O端口。
3.如权利要求1所述的接口电路，其中，所述第一适配电路单元包括与所述第一端口耦合的π型RC滤波电路。
4.如权利要求1所述的接口电路，其中，所述第二适配电路单元包括第一和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的栅极与所述第二端口耦合，源极与所述第二晶体管的栅极耦合，漏极接地，所述第二晶体管的源极和漏极分别与直流电源和所述第一适配电路单元的输入端耦合。
5.如权利要求1所述的接口电路，其中，所述控制单元为微控制器。
6.一种自动温控装置，包含：
控制单元，包括第一端口和第二端口；
远程传感器；
节能开关；以及
接口电路，包括：
第一适配电路单元，所述远程传感器或节能开关经该第一适配电路单元与所述第一端口耦合；以及
串联连接在所述第二端口与所述第一适配电路单元的输入端之间的第二适配电路单元，
其中，所述控制单元通过所述第二端口使所述第二适配电路单元处于非使能状态或使能状态，在所述非使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元断开，所述远程传感器的输出信号经所述第一适配电路单元被送至所述第一端口，在所述使能状态下，所述第二适配电路单元与所述第一适配电路单元电气连接，从而当所述节能开关闭合和断开时，在所述第一端口分别施加具有不同电平的电信号。
7.如权利要求6所述的自动温控装置，其中，所述第一和第二端口分别为A/D端口和I/O端口。
8.如权利要求6所述的自动温控装置，其中，所述第一适配电路单元包括与所述第一端口耦合的π型RC滤波电路。
9.如权利要求6所述的自动温控装置，其中，所述第二适配电路单元包括第一和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的栅极与所述第二端口耦合，源极与直流电源和所述第二晶体管的栅极耦合，漏极接地，所述第二晶体管的源极和漏极分别与所述直流电源和所述第一适配电路单元的输入端耦合。
10.如权利要求6所述的自动温控装置，其中，所述控制单元为微控制器。
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