專利名稱：具有高低電壓控制能力的電子溫度自動調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于電子溫度自動調(diào)節(jié)器，更具體地說是關(guān)于適于控制風(fēng)扇盤管單元(fan coil units)以及類似的加熱與冷卻設(shè)備的溫度自動調(diào)節(jié)器。
通常在許多政府大樓、學(xué)校和旅館中看到的用于控制單個(gè)房間、入口通道、大廳通道等處溫度的加熱和冷卻設(shè)備常被稱作風(fēng)扇盤管單元。這種單元通常使用加熱和/或冷卻盤管與風(fēng)扇相結(jié)合以控制它們所在空間的溫度。風(fēng)扇盤管所在的系統(tǒng)可以是所謂雙管系統(tǒng)(twopipe system)，其中的風(fēng)扇盤管使用單一供水管和單一回水管，根據(jù)其操作模式使供水管中流過熱水或冷水，從而實(shí)現(xiàn)加熱或冷卻。應(yīng)該理解，在雙管系統(tǒng)中不能同時(shí)提供熱水和冷水。
風(fēng)扇盤管單元也能連接成四管系統(tǒng)，其中使用一個(gè)供水和回水管去冷卻，以及一個(gè)供水和回水管去加熱。風(fēng)扇盤管單元常常利用作為該風(fēng)扇盤管單元一部分的電加熱單元使之具有提供輔助熱量的能力。這種風(fēng)扇盤管單元通常有閥門控制通過供水和回水管線的流量，還有控制盤管上空氣流量的風(fēng)扇，通常還提供風(fēng)門(damper)以控制通過該單元的進(jìn)門空氣和出門空氣的比例。風(fēng)扇盤管單元有多種構(gòu)成和設(shè)計(jì)，包括例如不同的風(fēng)扇操作電壓和輔助電熱單元操作電壓。通常風(fēng)扇盤管單元有24伏、120伏、208-230伏和277伏的操作電壓。對風(fēng)扇盤管單元的控制也可以變化，表現(xiàn)在控制要被加熱或冷卻的外部空氣以提供較高質(zhì)量室內(nèi)空氣的風(fēng)門也能被改變，能被改變的還有控制閥門因而控制來自供液管的加熱和/或冷卻液體流量的能力。再有，控制穿過盤管(它代表該單元的熱交換器)空氣量的風(fēng)扇的速度也能被控制。
不管風(fēng)扇盤管單元的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)如何，也不管它們主要以怎樣方式被控制，一個(gè)溫度自動調(diào)節(jié)器對控制該單元的操作是必須的。因?yàn)橛懈鞣N可能的操作特性，所以迄今為止尚沒有一種單一的溫度自動調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)能用來操作全部商業(yè)上能得到的不同風(fēng)扇盤管單元中的大部分。再有，因?yàn)榭梢杂胁煌牟僮麟妷?，“Underwriter實(shí)驗(yàn)室依從規(guī)格”已得出這樣的結(jié)果使溫度自動調(diào)節(jié)器與控制繼電器等部件分離。而這一點(diǎn)已給用戶增加了費(fèi)用，因?yàn)楸仨毎惭b與溫度自動調(diào)節(jié)器分離的開關(guān)、繼電器和相關(guān)的控制器。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，用以控制可能有很多不同的和可變的操作和設(shè)計(jì)特性的風(fēng)扇盤管單元。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它能裝在風(fēng)扇盤管單元上或裝在墻上，而且它能提供對高壓端設(shè)備(如風(fēng)門、開關(guān)、閥門之類)以及低壓端設(shè)備的控制，而這種控制由一個(gè)具有分離的高壓部分和低壓部分的單個(gè)溫度自動調(diào)節(jié)器來完成。依靠獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使該溫度自動調(diào)節(jié)器能裝在一個(gè)通常的4×4英寸方形電盒里，而且只需要在盒中間放置一個(gè)分隔片把高壓部分和低壓部分分隔開。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它能利用放置或去掉一些跨接片容易地配置溫度自動調(diào)節(jié)器，從而使之能夠容易地配置成操作許多具有不同操作電壓和操作特性的風(fēng)扇盤管單元中的任何一個(gè)。
一個(gè)更具體的目的是提供這樣一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，如果希望的話，它能容易地配置成風(fēng)扇速度控制操作方式而不同于閥門和風(fēng)門控制型。
又一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它能操作的風(fēng)扇盤管裝置既可裝配成雙管系統(tǒng)也可以是四管系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種溫度自動調(diào)節(jié)器，它有一微處理器用于響應(yīng)由溫度傳感器提供的輸入信號而產(chǎn)生控制信號，而且它自動提供適當(dāng)?shù)目刂乒δ芤杂糜陲L(fēng)扇盤管被配置而成的系統(tǒng)類型。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它有能力控制風(fēng)扇盤管的輔助電熱器以及它的控制閥門和風(fēng)門，該溫度自動調(diào)節(jié)器還應(yīng)用利用遠(yuǎn)距離溫度傳感裝置，如果安裝這種裝置的話。這種裝置不同于作為溫度自動調(diào)節(jié)器一部分的板上傳感裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它有一個(gè)測試序列，能在安裝過程中根據(jù)愿望來運(yùn)行，這種測試序列能確定在實(shí)際使用期間所安裝的溫度自動調(diào)節(jié)器是否能正常地發(fā)揮其功能。
當(dāng)參考附圖讀過下述描述后，將清楚地看出其他目的和優(yōu)點(diǎn)。這些附圖是

圖1是實(shí)施本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器的透視圖，圖中將外罩和底部分彼此分開了；圖2是圖1所示底部的底視圖；圖3是裝在通常的4×4英寸電氣方盒中的溫度自動調(diào)節(jié)器的部件分解透視圖；圖4是從外罩部分的內(nèi)部觀察的印刷電路板圖；圖5是本發(fā)明的接頭組件的部件分解平面圖；圖6是圖5所示接頭組件的一部分的端視圖7是一般沿圖6中7-7線所作截面圖；圖8是圖5所示接頭組件的端視圖；圖9是一般沿圖6中9-9線所作截面圖；圖10是本發(fā)明的接頭組件的緊固部件和螺栓的平面圖；圖11是在低壓風(fēng)扇盤管單元的應(yīng)用中該溫度自動調(diào)節(jié)器的安裝電路示意圖；以及圖12a和12b一起構(gòu)成本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器的電路示意圖。
概括地說，本發(fā)明構(gòu)成的溫度自動調(diào)節(jié)器特別適用于控制各種加熱和致冷裝置，而且特別適用于控制風(fēng)扇盤管加熱和致冷裝置，諸如在政府大樓、學(xué)校、旅館之類建筑物中使用的那些。盡管該溫度自動調(diào)節(jié)器特別適用于控制風(fēng)扇盤管單元，但它肯定不限于控制這類特定的單元，而是能用于控制任何多種的加熱和致冷裝置，對于它們而言，恒溫控制是有用的而且希望控制機(jī)械終端裝置，如閥門操作器、風(fēng)扇和風(fēng)門等與一溫度自動調(diào)節(jié)器或控制器相連的裝置。本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器在其操作功能方面特別靈活，它被設(shè)計(jì)成能控制其操作電壓在一個(gè)相當(dāng)大范圍內(nèi)變化的終端裝置。
在這方面，本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器適應(yīng)于有24伏交變電流(VAC)控制，也能直接控制有120VAC以及208-230和277VAC的裝置。該溫度自動調(diào)節(jié)器能被設(shè)置成用于這些操作電壓的任何一種，而且具有板上繼電器能切換具有上述操作電壓之一的終端裝置，并能控制電流負(fù)載高達(dá)幾安培，即使當(dāng)操作電壓在277VAC時(shí)也是如此。該裝置與UL873規(guī)格一致，能裝到風(fēng)扇盤管單元本身上，也能裝到墻上。該溫度自動調(diào)節(jié)器能在加熱或致冷操作方式下提供自動或手動控制。該溫度自動調(diào)節(jié)器也能在通/斷控制方式下工作，也能用作風(fēng)扇速度通/斷控制器或溫度控制器，它們或在自動方式或在加熱方式或致冷方式下工作，以及在通/斷溫度控制器方式下工作。該溫度自動調(diào)節(jié)器有一個(gè)分度盤旋鈕用于設(shè)定被控制空間的溫度設(shè)定值。終端裝置可在24VAC下運(yùn)行，也可以在前述較高電壓下運(yùn)行。
當(dāng)該溫度自動調(diào)節(jié)器要用于控制277VAC終端裝置時(shí)；它能直接控制和操作工作于277VAG的閥門和風(fēng)扇馬達(dá)。當(dāng)該溫度自動調(diào)節(jié)器被裝到遠(yuǎn)處墻上時(shí)，它不能直接控制277VAC終端裝置，在這種配置下，溫度自動調(diào)節(jié)器提供一個(gè)24伏輸出信號以控制位于風(fēng)扇盤管單元中的繼電器。該溫度自動調(diào)節(jié)器被設(shè)計(jì)成如果電源電壓不是指定電壓時(shí)溫度自動調(diào)節(jié)器將自動進(jìn)入斷電狀態(tài)從而不會發(fā)生不可預(yù)料的操作，即溫度自動調(diào)節(jié)器被斷電保護(hù)。
現(xiàn)在回到附圖，特別是圖1，一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器通常用標(biāo)號20表示，圖1是部件分解透視圖。溫度自動調(diào)節(jié)器有一個(gè)底部(通常用22表示)和一個(gè)外罩部分(通常用24表示)，帶有一個(gè)溫度設(shè)置點(diǎn)可轉(zhuǎn)動分度盤旋鈕26用于設(shè)置標(biāo)稱設(shè)置點(diǎn)溫度。旋鈕26適于連接在外罩部分24。分度盤旋鈕26有轉(zhuǎn)柄28，它有一個(gè)開口末端(split end)30(圖4)適于機(jī)械連接裝在印刷電路板34上的電位計(jì)32，而印刷電路板裝在外罩部分24的內(nèi)部。用尖嘴鉗將開口末端夾到一起便能把分度盤旋鈕26拿掉。外罩部分有一個(gè)半圓形開口36，其中可插入一個(gè)突出部(圖中未畫出)，它限制了分度盤旋鈕轉(zhuǎn)動一段預(yù)先確定的圓弧，這圖弧相應(yīng)于溫度自動調(diào)節(jié)器的高、低溫度設(shè)置，在上面印有溫度指示標(biāo)號。
當(dāng)去掉分度盤旋鈕時(shí)，一個(gè)放大的開口38顯露出一個(gè)暴露的跨接片，它能被短路以便啟動一個(gè)測試序列，以確定該溫度自動調(diào)節(jié)器是否正常工作。一旦該測試跨接片被短接，則測試序列從設(shè)置點(diǎn)電位計(jì)完全順時(shí)針轉(zhuǎn)動到位來啟動不帶改變溫度測試的測試。它能完全反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動到位以啟動帶改變溫度測試的測試。該起點(diǎn)確定室內(nèi)或空氣溫度是否高于60°F和低于80°F。起始-05 計(jì)時(shí)器＝0-10 如果設(shè)置點(diǎn)在最大值則轉(zhuǎn)到40-20 如果設(shè)置點(diǎn)不在最小值則轉(zhuǎn)“失敗”-30 如果轉(zhuǎn)向溫度＞60°F和＜80°F則轉(zhuǎn)40，否則轉(zhuǎn)“失敗”-40 如果室內(nèi)或返回空氣溫度＞60°F和＜80°F則轉(zhuǎn)去50，否則轉(zhuǎn)“失敗”-50 如果正常閉合輸入＝“短接”則轉(zhuǎn)去60，否則轉(zhuǎn)“失敗”-60 如果計(jì)時(shí)器＝5秒則補(bǔ)充輸出1，輸出2，風(fēng)門，第二加熱階段-65 設(shè)計(jì)時(shí)器＝0-70 轉(zhuǎn)去10“失敗”-80 設(shè)置輸出1，輸出2，風(fēng)門，第二加熱階段＝繼電器被激勵
-90 轉(zhuǎn)到5-100 結(jié)束要停止測試，只要去掉跨接片，并把分度盤旋鈕轉(zhuǎn)柄28推回它的安裝位置從而恢復(fù)設(shè)置點(diǎn)分度盤。
溫度自動調(diào)節(jié)器還有一個(gè)微處理器40和一對滑動開關(guān)42和44，它們分別控制風(fēng)扇和溫度自動調(diào)節(jié)器工作方式。微處理器40(見圖11b)最好是Motorola HC05微處理器，它經(jīng)修改后實(shí)現(xiàn)這里所描述的功能。
關(guān)于風(fēng)扇速度控制器42(如圖1所示，也參考圖12a)，它最好是一個(gè)四位置開關(guān)，從左到右有“斷”、“高”、“中”、“低”四個(gè)位置，這使風(fēng)扇在能被置于中或低速之前先從“斷”切換到“高”速。關(guān)于開關(guān)44，它的左側(cè)位置是“斷”，其他位置是“自動”、“加熱”和“致冷”工作方式。這些開關(guān)可在槽口46內(nèi)滑動，這些槽口是在矩形插入件48中形成的，而插入件48最好是牢固地固定在外罩部分24上；該插入件48可以有變長度槽口46用于限定開關(guān)的滑動行程，如果特定的溫度自動調(diào)節(jié)器配置限定了該溫度自動調(diào)節(jié)器的功能的話。例如，關(guān)于風(fēng)扇速度開關(guān)42，一些應(yīng)用中希望風(fēng)扇永遠(yuǎn)不被關(guān)掉，在這種情況下，通過用較短的槽口46鎖住開關(guān)42向左運(yùn)動到“斷”位置便能有效地消除“斷”狀態(tài)。外罩部分24還在溫度自動調(diào)節(jié)器四周有多個(gè)開口50，使得向溫度自動調(diào)節(jié)器內(nèi)部提供空氣循環(huán)，在其內(nèi)部放置有感溫?zé)崦綦娮琛?br> 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，底部22易于與外罩部分24分開，而且底部適于和延伸到被控制的風(fēng)扇盤管單元的電導(dǎo)體相連接。外罩部分和底部都是用塑料制的，最好是Cylolac ABS塑料，它有UL94-5VA易燃性UL額定值。底部22有兩個(gè)接頭部分52和54，每個(gè)有7個(gè)接點(diǎn)用于將外部線連到溫度自動調(diào)節(jié)器上。
每個(gè)接頭部分52和54有7個(gè)單個(gè)接頭組件56，它們的組成部件示于圖5-9。底部22有一個(gè)開口58用于使每個(gè)接頭組件延伸到完全穿過底部。開口58適于使終端部件60用底部22外表面上的導(dǎo)體或?qū)Ь€將其連接到底部22內(nèi)表面上的電導(dǎo)體或接線柱上。終端部件60有一個(gè)終端突出部62，它通過開口58延伸并在其外端附近有一個(gè)小孔63符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鏟形突出部的要求。另一種方式是，接頭組件56適于這樣連接到一個(gè)導(dǎo)體和導(dǎo)線上將終端部件60退到開口58的較左邊一側(cè)，從而使導(dǎo)體或?qū)Ь€能插到開口壁和突出部62之間，然后使突出部62向側(cè)壁移動以使它被夾緊來固定中間的導(dǎo)體。
每個(gè)終端部件60還有一對固定臂64，它們適用于接受裝在印刷電路板34上的接線柱接頭66，而印刷電路板34是固定在外罩部分24上的。終端部件60還有一個(gè)連接部68和頸部70。盡管圖5所示終端部件60鄰近一緊固裝置72，在組合起來的接頭組件中，方形并有中間開口73的緊固部件72(圖10所示)適于使終端突出部62穿過它，從而當(dāng)緊固部件向左移動時(shí)，終端突出部62被緊密地壓在鄰近的表面或底盤中開口58的側(cè)壁上，如圖2所示。緊固裝置72被螺絲74緊固，這個(gè)螺絲適用于緊靠在接頭部分52和54中構(gòu)成的相應(yīng)環(huán)形表面(見圖1)之一。終端突出部62帶有機(jī)械阻尼手段，如突出部62上形成的鋸齒78，它嚙合導(dǎo)線并保持住導(dǎo)線，從而在溫度調(diào)節(jié)器被安裝時(shí)導(dǎo)線不容易被拉出來。在這方面，這是這里所考慮的高電壓導(dǎo)線連接能承受UL486E要求的拉力所必須的。對于14AWG的導(dǎo)線，其連接必須能承受11.5磅的拉力，而在終端突出部62上的鋸齒使接頭組件能通過這一測試。
每個(gè)接頭部分52和54有一個(gè)接頭外罩80咬在底部22上并被底部22支持住，該外罩有許多開口82用于接受接線柱66，還有許多側(cè)面開口84用于接受螺栓74把外部導(dǎo)線連到溫度調(diào)節(jié)器接頭上。底部有一個(gè)較開闊的中間部分86，為在位于外罩部分24內(nèi)部的印刷電路板上安裝體積較大的元件提供了空間。
更具體地說，參考圖4，溫度自動調(diào)節(jié)器可以包括繼電器88和90以及變壓器92?？臻g86還將接頭部分52和54分開，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，接頭部分之一52與低壓電路相連，而接頭部分54與高電壓電路接頭相連。這一點(diǎn)的特別意義在于該溫度自動調(diào)節(jié)器適于裝在一個(gè)通常的4×4英寸方盒中(圖3所示)以用于墻壁安裝。如果溫度自動調(diào)節(jié)器20用于控制風(fēng)扇盤管單元中的那些工作電壓為110VAC、208-230VAC或277VAC之一的終端裝置，那么只要在所示4英寸方盒中裝入一個(gè)分隔片95便可使溫度自動調(diào)節(jié)器適用于控制這些裝置。利用這種分隔片便可以遵從Underwriter實(shí)驗(yàn)室(UL)規(guī)格。安裝可能希望在溫度調(diào)節(jié)器上附加一個(gè)通常的粘貼環(huán)96，而削平板98可以用通常的螺絲固定在粘貼環(huán)96上。可以提供裝飾壁板而且最好設(shè)計(jì)成能接收底部22，它用二個(gè)螺栓102來固定，而外罩部分24能固定到底部上。盡管保持臂64接受接線柱66是以磨擦嚙合方式并提供一個(gè)保持力，外罩部分24還在其內(nèi)表面上有許多配合凹槽(圖中未面出)，其中有突起104，從而當(dāng)外罩部分被壓到底部上面時(shí)外罩部分24便咬住底部22。
如前所述，實(shí)施本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器適用于低電壓裝置以及另外三個(gè)前面提到的工作電壓120伏、208-230伏和277伏。該溫度自動調(diào)節(jié)器也適用于有雙管或四管裝置的風(fēng)扇盤管。雙管低壓安裝示于圖11，該圖一般性地表示所用終端裝置和電路的類型而與電壓水平無關(guān)。在圖11的示意圖中，所示溫度自動調(diào)節(jié)器20連于風(fēng)扇盤管單元中的連結(jié)盒內(nèi)的終端條110上，而風(fēng)扇盤管單元的電路包括風(fēng)扇馬達(dá)112和114，它們由繼電器116供電，而繼電器116遵從于加到三根導(dǎo)線118上的控制信號，這些信號啟動繼電器中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)以提供高、中、或低風(fēng)扇速度。導(dǎo)線120上供電，而在輸入端有熔斷器122。電觸點(diǎn)124用于控制輔助電加熱器(通常用標(biāo)號126指示)的使用，這些觸點(diǎn)的操作由線128控制。
所示風(fēng)扇盤管單元有一個(gè)風(fēng)門130以及閥門132用于控制通過風(fēng)扇盤管的流體流量。風(fēng)門130由繼電器插件134控制，而繼電器插件134又由來自溫度調(diào)節(jié)器20的線136控制，閥門由也是來自溫度調(diào)節(jié)器20的線138控制。溫度自動調(diào)節(jié)器可以有一個(gè)由線140提供的關(guān)閉電路，它可以連到冷凝物過流傳感器或結(jié)冰保護(hù)傳感器上。如果發(fā)生這些情況之一，可能希望關(guān)掉溫度自動調(diào)節(jié)器。線142連到一個(gè)(溫度)變換傳感器，它是一個(gè)溫度傳感器，它向溫度自動調(diào)節(jié)器提供關(guān)于風(fēng)扇盤管的供給管內(nèi)流體的溫度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到溫度自動調(diào)節(jié)器的操作。當(dāng)把開關(guān)44置于適當(dāng)位置以使溫度自動調(diào)節(jié)器處于自動操作時(shí)，開關(guān)42控制風(fēng)扇和風(fēng)扇速度變換。開關(guān)44控制加熱和致冷功能，因而“HEAT(加熱)”位置對應(yīng)于手動加熱。當(dāng)處于手動加熱方式時(shí)，將不會發(fā)生致冷?！癈OOL(致冷)”設(shè)置對應(yīng)于手動致冷，在這個(gè)位置上將不會發(fā)生加熱?！癆UTO(自動)”即由開關(guān)44自動設(shè)置代表用變換方式自動加熱和致冷，在雙管系統(tǒng)中由安裝在遠(yuǎn)處的傳感器控制這個(gè)變換。在四管系統(tǒng)中，微處理器40確定是否應(yīng)自動變換加熱或致冷。開關(guān)44的“OFF(斷)”位置使風(fēng)扇盤管和溫度自動調(diào)節(jié)器關(guān)掉。在那個(gè)位置上所有終端裝置如閥門、風(fēng)門等都進(jìn)入不供電狀態(tài)。在風(fēng)扇盤管中雙向閥門通常打開的情況下，“斷”對應(yīng)于使閥門完全打開。當(dāng)開關(guān)44被限定于只是“通”和“斷”開關(guān)時(shí)，溫度自動調(diào)節(jié)器將自動確定加熱或致冷，于是沒有手動加熱或致冷功能。然而，即使開關(guān)44處于“斷”狀態(tài)，風(fēng)扇可能繼續(xù)工作。
在雙管系統(tǒng)中，只使用一個(gè)閥門，輔助電加熱在雙管控制中可以使用。在四管系統(tǒng)安裝中使用兩個(gè)閥門，一個(gè)閥門用于致冷控制正向(direct)動作，第二個(gè)閥門用于加熱而且是逆向動作。溫度自動調(diào)節(jié)器微處理器40將經(jīng)由變換輸入確定將是哪一種操作方式。如果連入一個(gè)傳感器，則使用雙管控制。如果沒有連接傳感器，則微處理器將工作在四管控制方式。在四管中不使用電加熱操作，但在第二加熱級加熱器起作用。在四管方式中運(yùn)行外部空氣閥門功能。
變換傳感器向溫度自動調(diào)節(jié)器指示當(dāng)前操作狀態(tài)應(yīng)該是什么狀態(tài)，在加熱操作狀態(tài)時(shí)使加熱閥門動作，但使致冷閥門不動作。反過來，在致冷狀態(tài)使加熱閥門不能動作，但使致冷閥門能動作。當(dāng)溫度最好是超過85°F左右時(shí)變換傳感器造成一個(gè)向致冷的變換，而當(dāng)溫度低于55°F左右時(shí)最好發(fā)生向加熱的轉(zhuǎn)換。當(dāng)加電時(shí)，如果感知的溫度在大約55°F和85°F之間時(shí)變換的預(yù)定狀態(tài)最好是加熱。
最好是使電加熱按二步進(jìn)行，即輔助級和第二級。輔助加熱操作的工作溫度由設(shè)置點(diǎn)表盤溫度減去儀表不工作區(qū)(死區(qū))溫度(根據(jù)需要大約為3.6°或大約10°)來確定。當(dāng)溫度處在設(shè)置點(diǎn)表盤溫度減去儀表不工作區(qū)溫度再減去額外的大約1.8°F時(shí)第二級加熱運(yùn)行。
關(guān)于溫度控制，當(dāng)被測溫度升高而且超過設(shè)定點(diǎn)溫度約0.9°F時(shí)，溫度自動調(diào)節(jié)器起動致冷序列。溫度自動調(diào)節(jié)器保持致冷狀態(tài)直至被測溫度降低到低于設(shè)定點(diǎn)溫度約0.9°F。然后溫度自動調(diào)節(jié)器結(jié)束致冷狀態(tài)并進(jìn)入儀表不工作區(qū)狀態(tài)。加熱功能的操作與致冷功能相似，但依賴于風(fēng)扇盤管的管道系統(tǒng)。在雙管系統(tǒng)中只有當(dāng)變換傳感器向微處理器指明存在熱水之后溫度自動調(diào)節(jié)器才能進(jìn)入加熱功能。一旦感知了熱水的存在，則加熱功能象致冷功能那樣操作，只是閥門按逆向動作操作。當(dāng)被測溫度低于加熱設(shè)置點(diǎn)(加熱設(shè)置點(diǎn)是致冷設(shè)置點(diǎn)減去儀表不工作區(qū)溫度)約0.9°F時(shí)，對閥門供給能量(與致冷同一閥門，但以逆向動作)。溫度自動調(diào)節(jié)器保持加熱狀態(tài)，直至被測溫度上升到加熱設(shè)置之上約0.9°F為止。
在四管風(fēng)扇盤管控制器中不利用變換傳感器。溫度自動調(diào)節(jié)器使用被測溫度和設(shè)定點(diǎn)減不工作區(qū)溫度二者之差使第二閥門能工作以加熱。熱空氣也必須低于加熱點(diǎn)溫度約0.9°F。加熱閥保持被供電狀態(tài)直至溫度升至加熱設(shè)定點(diǎn)以上0.9°F左右為止。被測溫度將來自裝在印刷電路板上的傳感器32。當(dāng)溫度自動調(diào)節(jié)器的微處理器40檢測連入了遠(yuǎn)程返回空氣傳感器時(shí)，它將自動使用遠(yuǎn)程傳感器而不考慮裝在PC板上的傳感器32。這兩個(gè)溫度最好由微處理器以至少每5秒一次的頻率取樣。
關(guān)于外部空氣的風(fēng)門，在所有的溫度自動調(diào)節(jié)器配置中它都起作用。在所有的風(fēng)扇盤管中可能連接也可能不連接風(fēng)門。風(fēng)門輸出端是一個(gè)二態(tài)輸出端。風(fēng)門最小與最大最好在風(fēng)門驅(qū)動器上機(jī)械設(shè)定。風(fēng)門控制有兩種操作方式，它們是“IAQ”(進(jìn)口空氣質(zhì)量)和“保持”。IAQ方式使微處理器迫使在風(fēng)扇工作過程中總是打開風(fēng)門。
溫度自動調(diào)節(jié)器有電路實(shí)現(xiàn)上述功能，該電路示于圖12a和圖12b。電路布置在印刷電路板34上。端子1至14示于圖2，當(dāng)外罩部分24與底部22如前述方式相連接時(shí)，這些端子分別與圖4所示接線柱相連。它們也顯示在圖12a中的左側(cè)作為端子P1和P14，并在端子標(biāo)記旁邊標(biāo)明了各自的功能。
端子塊有如下端子及伴隨的功能插腳 符號 描述 連接導(dǎo)線類型1～ 線路電源 高或低電壓AC2· 線路公共端 高或低電壓AC3H風(fēng)扇高速 高或低電壓AC4M風(fēng)扇中速 高或低電壓AC5L風(fēng)扇低速 高或低電壓AC601 輸出端1高或低電壓AC702 輸出端2高或低電壓AC8D風(fēng)門輸出 低電壓DC9S通常關(guān)閉輸入 低電壓DC10 G低電壓公共端 低電壓DC11 R返回空氣傳感器 低電壓DC12 C變換傳感器 低電壓DC13 H2 第二加熱級 低電壓DC14 24V 24VAC電源 低電壓AC與端子相連的導(dǎo)線如圖所示以T標(biāo)記表示，這些導(dǎo)線也表現(xiàn)在圖12b中并用以表示電連續(xù)性或連接性。類似的連續(xù)性由導(dǎo)線B0至B21以及REF、-RESET、VCC、V24、GND、RELAY及RLY COM導(dǎo)線等表示，這些對于精通本門工藝的人們而言是眾所周知的。
溫度自動調(diào)節(jié)器的工作方式?jīng)Q定于它的檢測電路條件，如遠(yuǎn)程熱敏元件的存在和所用跨接片數(shù)量等。參考圖12a，跨接片150和152決定了溫度自動調(diào)節(jié)器要控制的風(fēng)扇盤管單元的終端裝置的操作電壓。當(dāng)在電路中有跨接片150時(shí)，在線154(RLY COM)上的繼電器公共線電壓為24伏。當(dāng)跨接片150在電路中而跨接片152不在電路中或被拿掉時(shí)，則提供了一個(gè)開路電路。如果終端裝置是120VAC、208VAC或277VAC，那么跨接片152在電路中而跨接片150被拿掉。
如果溫度自動調(diào)節(jié)器要控制閥門，則跨接片156在電路中。如果希望在自動操作方式期間由微處理器40去控制風(fēng)扇，則跨接片158在電路中，如果風(fēng)扇要由開關(guān)手動控制而不要由微處理器40控制，則去掉跨接片156和158。對于手動控制風(fēng)扇速度，開關(guān)42已切換到觸點(diǎn)160、162和164，它們根據(jù)開關(guān)位置而閉合，用以選擇風(fēng)扇的高、中或低操作速度。
當(dāng)在電路中存在跨接片166時(shí)，它提供了切換輔助輸出給遠(yuǎn)程繼電器。該跨接片用于當(dāng)壁裝溫度自動調(diào)節(jié)器用于控制閥門、風(fēng)門、和輔助電加熱而另一個(gè)溫度自動調(diào)節(jié)器安裝在設(shè)定風(fēng)扇速度的風(fēng)扇盤管單元的情況。當(dāng)風(fēng)扇盤管單元被安裝在一個(gè)空間或房間的天花板上時(shí)通常會發(fā)生這種情況。當(dāng)跨接片168在電路中時(shí)，跨接片168迫使閥門在風(fēng)扇關(guān)掉時(shí)被關(guān)閉以防止產(chǎn)生濕氣。圖12a中所示電路的其余部分包括降低電壓檢測器(通常由170表示)，它向連到運(yùn)算放大器174一端上的線172提供一個(gè)電壓，而且當(dāng)被檢測電壓低于大約18伏時(shí)它提供一個(gè)復(fù)位輸出信號。
圖12b的電路包括微處理器40和繼電器88和90。圖中左上部分是一些跨接片，包括跨接片176和178用于選擇控制閥門作為常開閥門或者常閉閥閉。所提供的跨接片180當(dāng)在電路中時(shí)使溫度自動調(diào)節(jié)器通過控制閥門來控制加熱和致冷操作。當(dāng)使用溫度自動調(diào)節(jié)器控制風(fēng)扇速度來控制加熱和/或致冷時(shí)，則去掉跨接片180。為使溫度自動調(diào)節(jié)器按這種方式工作時(shí)，溫度自動調(diào)節(jié)器開關(guān)42必須置于AUTO也就是“自動”位置。在這種操作方式下風(fēng)扇將總是以高速運(yùn)轉(zhuǎn)開始并持續(xù)約0.5秒，然后切換到適當(dāng)?shù)乃俣葼顟B(tài)。
提供了一組觸點(diǎn)182用于完成自動檢測周期，其做法是在把前述分度盤旋鈕26去掉之后使這些觸點(diǎn)短接。所提供的跨接片184用于設(shè)置在操作過程中要接收的外部空氣量。如果是在IAQ方式，該跨接片在位，于是所使用空氣的90％左右為外部空氣。如果是在“保持”方式，跨接片184被去掉，于是大約60％空氣是外部空氣。最后一個(gè)跨接片186確定儀表不工作區(qū)，當(dāng)它在電路中時(shí)為3.6°F，當(dāng)去掉后為10°F左右。這后一個(gè)儀表不工作區(qū)值可以用于公共區(qū)，例如入口通道或大廳，那里因?yàn)槭菚簳r(shí)使用的空間，其溫度范圍可能不特別重要。
電路中包括一個(gè)模一數(shù)轉(zhuǎn)換器188用于轉(zhuǎn)換模擬量，如來自變換傳感器熱敏電阻的線190上信號，來自線192上外界溫度傳感器熱敏電阻的信號，來自線194上設(shè)置點(diǎn)電位器32的由分度盤旋鈕26控制的信號，以及線196上的來自裝在印刷電路板34上的溫度傳感熱敏電阻198的信號。位于塊200的晶體管和電阻構(gòu)成一個(gè)多路轉(zhuǎn)換器用于選擇加到模一數(shù)轉(zhuǎn)換器188上的信號之一。當(dāng)由于電壓過低或斷電狀態(tài)造成復(fù)位線202為低電平時(shí)，微處理器被復(fù)位。
由上述可以注意到已經(jīng)顯示和描述了一種改進(jìn)的溫度自動調(diào)節(jié)器，它有許多人們希望的屬性。所設(shè)計(jì)的溫度自動調(diào)節(jié)器特別地靈活，表現(xiàn)在它能用于多種應(yīng)用，特別是多種類型的風(fēng)扇盤管單元都可由該溫度自動調(diào)節(jié)器控制。該溫度自動調(diào)節(jié)器被設(shè)計(jì)成能控制在大多數(shù)風(fēng)扇盤管單元中存在的那類終端裝置，它們能是120、208-230或277VAC裝置。本發(fā)明的溫度自動調(diào)節(jié)器能夠容易地安裝在一個(gè)通常的4×4英寸方盒上，加一簡單的容易安裝的分隔片，而且仍然遵從Underwriters實(shí)驗(yàn)室(UL)規(guī)格。
盡管已展示和描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，應(yīng)該理解，可以使用各種替代和等同物。本發(fā)明應(yīng)該只受其權(quán)利要求及權(quán)利要求的等效說明的限制。
在下述權(quán)利要求書中提出了本發(fā)明的各種特征。
權(quán)利要求
1.一種溫度自動調(diào)節(jié)器，用于控制加熱和致冷設(shè)備，此類加熱和致冷設(shè)備包括一個(gè)風(fēng)扇和至少一個(gè)終端裝置，該終端裝置由至少一個(gè)加熱和致冷流體控制閥門、至少一個(gè)電加熱裝置以及至少一個(gè)空氣風(fēng)門組成，所述溫度自動調(diào)節(jié)器包括一個(gè)適于裝在安裝表面上的底部；一個(gè)適于固定在所述底部上的外罩部分；用于控制該溫度調(diào)節(jié)器工作的開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置與所述外罩部分相聯(lián)且可以接近以便操作；溫度設(shè)定裝置與所述外罩相聯(lián)，用于設(shè)定標(biāo)稱溫度設(shè)定點(diǎn)；與所述底部和外罩部分之一相連的處理裝置，用于接收操作狀態(tài)信號和溫度指示信號以及有選擇地產(chǎn)生輸出信號以控制加熱和致冷設(shè)備；第一溫度傳感裝置，用于感知該溫度自動調(diào)節(jié)器所控制空間的空氣溫度；一組第一連接裝置，用于連接所選終端裝置關(guān)聯(lián)的高電壓電路；一組第二連接裝置，用于連接所選終端裝置關(guān)聯(lián)的低電壓電路。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述開關(guān)裝置還包括風(fēng)扇開關(guān)，用于控制風(fēng)扇操作速度；方式開關(guān)，用于選擇溫度自動調(diào)節(jié)器的操作方式。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述溫度設(shè)定裝置包括一個(gè)可調(diào)節(jié)的設(shè)置點(diǎn)電位器，它有一個(gè)操作裝置可由操作員從外罩部分的外部人工接近。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述第一和第二連接裝置固定在所述底部上，每個(gè)所述第一連接裝置位于第一末端部分，每個(gè)所述第二連接裝置位于與第一末端部分相對的第二末端部分。
5.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述底部適于固定在通常的4×4英寸電盒上，該底部有一個(gè)分隔片把其內(nèi)部的大約一半與其另一半分開，每一側(cè)適于接受高電壓電路之一和低電壓電路之一，所述分隔片將所述高電壓電路和低電壓電路分開。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述高電壓電路的電壓水平在大約110伏AC(交流)至大約277伏AC范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述低壓電路的電壓水平低于大約30VAC。
8.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述第一溫度傳感裝置位于所述外罩部分之內(nèi)，所述外罩部分有多個(gè)開口用于接受空氣進(jìn)入所述外罩部分。
9.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，還包括來自遠(yuǎn)處溫度傳感裝置的指示被感知溫度的信號。
10.如權(quán)利要求1所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述第一溫度傳感裝置由一熱敏電阻構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求4所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述第一和第二末端部分在二者之間有一個(gè)中央空間適用于接受位于所述外罩部分中的大部件。
12.如權(quán)利要求2所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，還包括至少一個(gè)繼電器裝置用于控制所述終端裝置之一，所述繼電器裝置產(chǎn)生可高達(dá)277VAC左右的選擇性切換輸出信號。
13.如權(quán)利要求12所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，還包括一個(gè)印刷電路板裝在所述外罩部分內(nèi)部，所述處理裝置裝在所述印刷電電路板上。
14.如權(quán)利要求13所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，其特征在于所述繼電器裝置裝在所述印刷電路板上。
15.如權(quán)利要求12所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，還包括一組第三連接裝置用于將所述印刷電路板上的一組電路終端連到所述第一和第二連接裝置上。
16.如權(quán)利要求15所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，這里所述每個(gè)第三連接裝置由接線柱組成，當(dāng)所述外罩部分固定于所述底部上的時(shí)候，這些接線柱與所述第一和第二連接裝置之一相連。
17.如權(quán)利要求12所述的溫度自動調(diào)節(jié)器，其特點(diǎn)還在于所述風(fēng)扇開關(guān)和所述方式開關(guān)被裝在所述印刷電路板上，所述風(fēng)扇和方式開關(guān)是多位置開關(guān)，其操作裝置穿過所述外罩部分上的開口延伸到外面，從而操作員能改變開關(guān)位置而不必拿掉外罩部分。
18.一個(gè)電接頭，用于連接位于一底部兩相對表面上的引出腳，該底部有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)第二側(cè)面以及至少一個(gè)接頭開口開在至少一個(gè)第一內(nèi)側(cè)壁上，所述接頭的組成是；一個(gè)柔性接頭部分有彼此相鄰的第一和第二柔性接觸臂，適用于接受一個(gè)來自所述第一側(cè)的一個(gè)電部件引出接線柱；一個(gè)終端突出部接頭部分電連接于所述柔性接頭部分并穿過所述接頭開口之一延伸，它適用于向來自所述第二側(cè)的電導(dǎo)體提供一個(gè)連接點(diǎn)；以及固定在所述接頭部分上的緊固裝置，用于將所述接頭可拆卸地固定在底部單元上，從而使所述突出部接頭部分被壓到所述側(cè)壁上。
19.如權(quán)利要求18所述的接頭，這里所述柔性接頭部分與所述終端突出部接頭部分構(gòu)成一個(gè)整體。
20.如權(quán)利要求18所述的接頭，這里所述緊固裝置包括具有第一末端和第二末端筒形(tubular)部件，所述各接頭部分之一的一段被置于所述第一末端附近，一個(gè)可調(diào)節(jié)緊固器被固定在所述第二末端。
21.如權(quán)利要求18所述的接頭，這里所述終端突出部接頭部分包括機(jī)械阻尼裝置以防止導(dǎo)體從所述突出部脫落。
22.如權(quán)利要求21所述的接頭，這里所述機(jī)械阻尼裝置包括一組鋸齒位于所述突出部接頭部分的至少一個(gè)表面上，適用于接觸可能插入到該突出部與所述側(cè)壁之間的導(dǎo)體。
23.如權(quán)利要求22所述的接頭，這里所述可調(diào)節(jié)緊固器是一個(gè)具有放大的頭部的螺栓，它適用于和相鄰的底部單元側(cè)壁接觸，并根據(jù)它的有選擇性的轉(zhuǎn)動將所述緊固部件和所述終端突出部部件推向所述側(cè)壁或從所述側(cè)壁移開。
24.一個(gè)用于連接位于具有底部緊固表面的底部單元相對兩側(cè)的連接引腳的電接頭，所述電接頭包括一個(gè)一般為“S”形的接頭部件，有一接頭部分帶有第一和第二柔性接觸部件沿著在其一端的插入方向延伸，在一個(gè)相對端有一終端突出部接頭部分，以及一個(gè)頸部將所述接頭部分與所述終端突出部接頭部分相結(jié)合；以及固定在所述接頭部分上的緊固裝置，用于將所述突出部接頭可拆卸地固定在所述底部單元的所述底部緊固表面上。
25.如權(quán)利要求24所述的接頭，這里所述緊固裝置包括一個(gè)管狀(tubular)緊固裝置，其構(gòu)成和安排使其在一端與所述突出部接頭部分嚙合，并在其相對的一端有一可調(diào)節(jié)緊固器用于連接底部單元和有選擇地將所述突出部接頭部分移向所述底部緊固表面或從底部緊固表面移開。
26.如權(quán)利要求24所述的接頭，這里所述終端突出部接頭部分包括的終端突出部有至少一個(gè)孔以便于焊接連接。
27.如權(quán)利要求24所述的接頭，這里所述終端突出部接頭部分包括機(jī)械阻尼裝置以防止電導(dǎo)體與所述突出部脫離。
28.一個(gè)接頭終端陣列，應(yīng)用這一陣列的電導(dǎo)體有一個(gè)底部單元，該底部單元具有第一表面和第二表面及第一側(cè)面和第二側(cè)面，至少第一和第二側(cè)面之一有一導(dǎo)線通道帶有一組插座、一組開口和一組緊固結(jié)構(gòu)，所述陣列，包括至少一個(gè)柔性接頭部分有第一和第二柔性接觸元件沿一個(gè)位于鄰近底部單元第一側(cè)面的插線柱的插入方向延伸，所述接頭部分的一端被做成可插入所述插座之一；至少一個(gè)終端突出部分電連接于所述柔性接頭部分并沿所述插入方向的相反方向延伸，以連接到位于底部單元第二側(cè)面的引出腳，每個(gè)所述終端突出部接頭部分包括一個(gè)終端突出部，它被做成可通過所述開口之一從所述底部單元向外延伸出去；以及至少一個(gè)緊固裝置連接在所述接頭部分，以把所述各部分可拆卸地緊固在底部單元上，所述緊固部件包括一個(gè)管狀緊固部件，被做成與所述緊固結(jié)構(gòu)嚙合，用于向其施加可調(diào)節(jié)的緊固力。
全文摘要
一個(gè)溫度自動調(diào)節(jié)裝置有高、低電壓控制能力和可變的功能。該溫度自動調(diào)節(jié)器特別適用于風(fēng)扇盤管加熱和致冷單元。
文檔編號G05D23/19GK1118426SQ9510473
公開日1996年3月13日 申請日期1995年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月28日
發(fā)明者M·J·林恩, A·莫里斯, R·A·佩里, J·R·卡帕 申請人:蘭迪斯及蓋爾電子公司