專利名稱：堆疊式恒溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大#^及壁裝式恒溫器，并且更具體地涉及與I日有恒溫器線纜相容 并在墻壁上占據(jù)更小物理和視覺(jué)范圍的壁裝恒溫器。
背景技術(shù)：
通常，舒適系統(tǒng)由壁裝式恒溫器來(lái)控制?，F(xiàn)代壁裝式恒溫器典型地包括顯 示器和包括用戶按鈕的鍵座，用戶按鈕用來(lái)編程恒溫器或用來(lái)手動(dòng)地調(diào)整空間 中的空氣溫度，在該空間中恒溫器控制舒適水平。布線用來(lái)連接恒溫器到在相應(yīng)裝置之間變化的加熱、通風(fēng)、和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)設(shè)備。例如，在一些傳統(tǒng) 家用安裝中，例如那些設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)圓形恒溫器，兩條布線通常安裝在恒溫器和 火爐之間。相反，許多現(xiàn)代HVAC設(shè)備包括單級(jí)或多級(jí)加熱系統(tǒng)、力n濕器、風(fēng) 扇調(diào)節(jié)器、以及單級(jí)或多級(jí)空氣調(diào)節(jié)器。該現(xiàn)代裝置可以需求多達(dá)ll條或更多 的布線，以粒在數(shù)字壁裝式恒溫器和HVAC設(shè)備之間的充分控制。在許多情 況下，改進(jìn)恒溫器或HVAC設(shè)備或這兩者的安裝程序，也必須在將要安裝新恒 溫器的墻壁和HVAC設(shè)備位置之間安裝新布線。在一些瞎況下，其中僅要求改 進(jìn)恒溫器，許多人不過(guò)沒(méi)有改進(jìn)恒溫器也行，因?yàn)榘惭b新的多布線叵溫器控制 電纜不實(shí)際。具有包括時(shí)間可編程設(shè)置點(diǎn)、加熱和冷卻之間自動(dòng)改變、以及安裝^j^控 制等重要功能性的現(xiàn)代墻壁恒溫器在當(dāng)前是有用的?？傊撓鄬?duì)復(fù)雜性由于 微型計(jì)算機(jī)和普遍地電子零件的小型化而已經(jīng)成為可能。然而，特別是更復(fù)雜 盼恒溫器趨向于填充典型地從墻壁向夕hT展1.5-3英寸的外形因素。不管是對(duì)家 用或是商用設(shè)置來(lái)說(shuō)，人^3i該壁裝式恒溫器來(lái)偶爾與其接觸是尋常的。 一些 情況下對(duì)于壁裝式恒溫器在一些設(shè)置上是如此的視覺(jué)流行，其也較少地在審美 方面上令人偷悅。需要一種恒溫器，育的多為HVAC設(shè)備的多重性能提供足夠的控制，而不需 要更替在恒溫體割立置與HVAC設(shè)備之間的現(xiàn)存恒溫器控制電纜。也需要更^M悅?cè)伺沃睖仄?，作為壁裝單元占據(jù)更小的視覺(jué)范圍。 發(fā)明內(nèi)容在一方面，本發(fā)明涉及包括用戶界面模塊盼瞎顯器。用戶界面模塊具有顯示器、多個(gè)用戶界面按鈕、以及第一電力和通信界面。恒溫器也包括i/o模塊、 以及第二電力和通信界面，該I/O模塊電耦合到HVAC設(shè)備并且該I/O模塊具 有多個(gè)開(kāi)關(guān)以控制HVAC設(shè)備。第一電力和通信界面電耦合至i傑二電力和通信 界面。用戶界面模塊和I/O模塊通信地耦合并且經(jīng)由第一與第二電源和通信界面 以及瞎顯器交換電力，在兩種使用者可選擇裝設(shè)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)下安裝和操作的恒溫器至少選擇一種堆疊構(gòu)造，共包括具有直接安裝到I/0模塊的用戶界 面模塊的恒溫器；以及鄉(xiāng)巨構(gòu)造，其包括具有離開(kāi)1/0模±央激巨安裝的用戶界面模塊的恒溫器。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種在安裝疸溫器處安裝者可用的預(yù)先裝設(shè)恒溫器電線比起要將恒溫器連接到HVAC設(shè)備所需的更少的情況安裝恒溫器的方 法，包括以下步驟提供預(yù)安裝瞎顯器電線；提供具有兩個(gè)可分離部分的恒溫器，恒溫器包括用戶界面模塊和I/O模塊；將I/O?！类l(xiāng)理地定位在HVAC設(shè) 備附近;在I/O模±央和HVAC設(shè)備之間連接多個(gè)電線以艦I/O模i央控制HVAC 設(shè)備；將用戶界面模塊定位于可以通過(guò)恒溫器控制舒適程度的空間；以及使用 預(yù)安裝恒溫器電線連接用戶界面模塊到I/O模塊以實(shí)現(xiàn)用戶界面模塊和I/O模±央 之間的通信和電力傳輸。


為進(jìn)一步理解這些以及本發(fā)明的目的，以下本發(fā)明的詳細(xì)描述將作為參考， 其S31結(jié)合附圖來(lái)理解，其中圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明堆疊恒溫器的一個(gè)實(shí)施例的透視亂圖1B示出了圖1A恒溫器的I/O模塊的透視圖；圖1C示出了圖1A恒溫器的用戶界面模塊的透視圖；圖1D示出了包括防塵罩的圖1A恒溫器的I/O模i央的另一^H見(jiàn)圖-， 圖1E示出了TO至幢裝設(shè)備的圖1A恒溫器的用戶界面模塊的側(cè)視圖； 圖2示出了圖1A恒溫器的I/0模塊的關(guān)閉視圖；圖3A示出了圖1A恒溫器的用戶界面模塊的電斷則的閉合視圖； 圖3B示出了適合于與圖3A中所示用戶界面禾莫±央一起使用的壁裝板； 圖4A示出了圖1A恒溫器的顯示側(cè)視圖； 圖4B示出了具有鉸鏈蓋開(kāi)著的圖4A恒溫器； 圖5A示出了用在堆疊構(gòu)造中的堆疊恒溫器的簡(jiǎn)化方框亂 圖5B示出了用在織巨構(gòu)造中的堆疊恒溫器的簡(jiǎn)化方框亂以及 圖6示出了包括通信模塊的堆疊恒溫器的簡(jiǎn)化方框圖。 附圖并不必然地顯示比例和重點(diǎn)，相反通常用來(lái)闡述本發(fā)明的原理。在附 圖中，相同的附圖標(biāo)記在不同視圖中用來(lái)指示相同的對(duì)象。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的恒溫器100的一個(gè)實(shí)施例。如所示，用戶界面模 塊101電耦合或機(jī)械耦合到I/0模塊102。在第一堆疊構(gòu)造中，組裝的部分可以 以常規(guī)方式安裝在墻壁上，典型地通過(guò)螺釘或適當(dāng)?shù)木o固件固定到墻壁表面上。 當(dāng)以堆疊構(gòu)造安裝時(shí)，用戶界面模塊101和I/O模塊102這兩個(gè)部分通?？梢詮?安裝表面伸出約1.5-3英寸的范圍。還需要接口到HVAC設(shè)備(圖1A中未示出) 的全數(shù)電線以控制關(guān)聯(lián)的HVAC系統(tǒng)。盡管第一堆疊構(gòu)造在某些方面類似于傳 統(tǒng)的壁裝恒溫器，但是它有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是在發(fā)生因電子器件失效或由機(jī)械損壞 所引起的故障導(dǎo)致恒溫器失效的情況下，失效的很可能只是恒溫器的一半，即 用戶界面模±央101或I/O模塊102需要被更換，因此降低了修理成本。圖1B和圖1C示出了恒溫器100被拆成為兩個(gè)分開(kāi)的部分，即用戶界面模 塊101和I/O?！姥?02。盡管為了僅修理和更換戰(zhàn)兩部分中的一個(gè)可以進(jìn)纟豫 種分離，但是也可以為了根據(jù)第二分離，距構(gòu)造安裝恒溫器而進(jìn)4諒種分離。 在第距構(gòu)造中，I/O模塊102可以安裝在HVAC設(shè)備的附近，并且使用多 條電線直^t線到HVAC設(shè)備。在第一堆疊構(gòu)造中，典型地由塑料形成的蓋103 可以安裝到先前被用戶界面模塊101覆蓋的I/O模±央102側(cè)的上方。蓋103可制 成為便于適合任何重疊或脊部以提供良好的配合。通?？梢栽谀！姥胂涞膫?cè)面中 設(shè)有一個(gè)或更多的適當(dāng)開(kāi)口，以便提供空氣彩轉(zhuǎn)P I/O模塊102中的電子部件。 而且，根據(jù)第二結(jié)構(gòu)，如圖1E所示，用戶界面模塊101可以安裝到墻壁上，通 常是由恒溫器腦來(lái)控制舒適等級(jí)的空間中的墻壁。例如可由塑料來(lái)制造安裝板104，以便在第一堆疊構(gòu)造中與I/O模塊102配合安裝。然而，安裝板104可 以比I/O模塊102薄得多，導(dǎo)致由用戶界面模塊101的齡組合單元與安裝板 104的結(jié)合所形成的用戶界面模塊101的"薄"安裝結(jié)構(gòu)可以從墻壁上伸出少于 1.5英寸。而且，如可從圖1E中看到的，蓋105可以連接至抱括有顯示器和用 戶界面按鈕(圖1E中未示出)的用戶界面模決101的基底106上。蓋105可以 鉸鏈到基底106上。從i糊者的觀點(diǎn)來(lái)看，在第二構(gòu)造中I/O模塊102徵巨地接近于HVAC設(shè) 備而安裝是不重要的。然而從美學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，薄安裝結(jié)構(gòu)會(huì)在視覺(jué)上更令人 愉悅。而且，從安全的觀點(diǎn)來(lái)看，從墻壁表面上突出更少距離的單元更少可能 地被經(jīng)過(guò)的人或?qū)ο筱^住或撞擊，因而對(duì)行人和恒溫器100兩者都減少了損傷 和損壞。在第二顧巨構(gòu)造中，盡管可以在I/O模塊102和HVAC設(shè)備之間安裝 全部專屬電線，但是僅需要更少的電線來(lái)電耦合遙距定位的用戶界面模塊101 和1/0模塊102。在本發(fā)明盼度溫器100的許多實(shí)施例中，可以用少到兩條電線 來(lái)操作性連接用戶界面模塊101到I/O模塊102。來(lái)看圖2，其中更詳細(xì)地顯示了 I/O模塊102。安裝 L 203允許通常使用螺 釘來(lái)將I/O模塊102安裝到表面上。也可以使用任何其它適當(dāng)?shù)木o固件，這包括 滿獻(xiàn)呈度更低的雙面帶。在第一堆疊構(gòu)造的情況中，該緊固件(圖2中未示出) 支撐I/O模塊102和用戶界面模塊101。在第:iii^巨安裝構(gòu)造的情況中，蓋103 可以作為防'戰(zhàn)4柳，以保護(hù)I/O?！姥?02中的電子部件。蓋103可以使用搭扣 205或包括螺釘?shù)钠渌m當(dāng)緊固件來(lái)固定到I/O模塊102上。M計(jì)算機(jī)204用 來(lái)，I/O模塊102和用戶界面模塊101之間的通信，并且控制繼電器202以控 制HVAC設(shè)備。也應(yīng)當(dāng)注意，在適當(dāng)時(shí)可用固態(tài)開(kāi)關(guān)、例如包括硅控整流器 (SCR)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等來(lái)替代繼電器202。其它類型的適合固態(tài)開(kāi) 關(guān)也可以使用。在第二遙距構(gòu)造中，采用一個(gè)或更多個(gè)接線板201來(lái)接受從 HVAC設(shè)備來(lái)的電線以及到I/O模±央102的電線。在第一堆疊構(gòu)造中，I/O模塊 102和用戶界面模塊101之間的布線可以fflil配套管腳和插槽或^iKi插入一 側(cè)、兩側(cè)或旁側(cè)的連接器來(lái)完成。例如，在用戶界面模塊101的電路卡上可以 設(shè)有管腳以接受具有配套插槽的插頭。隨后將，菌頭的抽頭線附到兩個(gè)或更多的 接線板201上的端子(典型地僅有兩條電線)。也可以使用在I/O模塊102和用 戶界面模塊101之間連接電線的其它適當(dāng)方法。圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的用戶界面模塊101的一個(gè)實(shí)施例的電路側(cè)。微 型計(jì)算機(jī)303 iSS用戶界面模塊101和I/O?！姥?02之間的通信，棘供用戶界 面功能，這典型地經(jīng)由顯示器和使用者可操作的按鍵(圖3A中未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 具有兩個(gè)管腳的插槽301示出了一種適合的用來(lái)將用戶界面模塊101電耦合到 I/O模塊102的電連接鄉(xiāng)。圖3B示出了在第:iiS距構(gòu)造中適合于接受并機(jī)械 地固定用戶界面模i央101至lj表面、典型地是墻壁上的安裝板104。電連接302 可以包括螺釘以接受用來(lái)電耦合用戶界面模塊101到I/O模決102的電線。用戶 界面模塊101可以ffiil導(dǎo)電彈簧觸點(diǎn)(圖3B中未示出)、電連接器(圖3B中 未示出)或抽頭線(圖3B中未示出)來(lái)耦合到電連接302，這些導(dǎo)電彈織蟲點(diǎn) 等端接在用戶界面模塊101的電路板上，或具有例如將適合于插入到連接器301 中的電連接器。來(lái)看圖4A，在一個(gè)典型實(shí)施例中，恒溫器勵(lì)的{頓者育猜到顯示屏幕 401和可以3131鉸鏈403 (圖4B)的轉(zhuǎn)動(dòng)等而打開(kāi)的蓋105。圖4B示出了典型 用戶界面模塊101的視圖，其具有開(kāi)著的蓋105以露出用戶界面?！姥?01的基 底106上的用戶界面按鈕402。應(yīng)當(dāng)注意，在該正視圖中，使用者在絕大多數(shù)實(shí) 施例中看到相同的視圖，無(wú)論I/O模塊102存在于第一堆疊構(gòu)造中，還是不存在 于第二遙距構(gòu)造中。圖5示出了根據(jù)第一堆疊構(gòu)造的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模塊圖。如已討論的， 用戶界面模i夫101典型地包括鵬計(jì)嶽幾以接受使用者經(jīng)由恒溫器用戶界面按 鈕402的輸入，并且經(jīng)由顯示器401提供顯示信息給使用者。應(yīng)當(dāng)理解，在本 發(fā)明的一些實(shí)施例中，顯示器401可以包括觸細(xì)戶按鈕。'鵬計(jì)^m 303也 可以經(jīng)由電力和通信模i央501促進(jìn)用戶界面模塊IOI到I/O模塊102之間的通信。 在用戶界面模i央101和I/O模±央102堆疊的第一安裝結(jié)構(gòu)中，多條電線506可以 以傳統(tǒng)方式布置，典型地在恒溫器100和HVAC設(shè)備505之間以多線連接電纜 方式布置。典型地，采用兩條或更多條電線來(lái)操作性連接兩個(gè)電力和通信模塊501， 其中一個(gè)位于用戶界面模t央ioi中而另一個(gè)位于I/O模塊102中。兩個(gè)電力和通信模塊501可以是相同的，然而它們不需要在物理上或電子結(jié)構(gòu)上相同，只要 它們相互電兼容即可。典型地， 一個(gè)電力和通信模塊501可以構(gòu)造成供給電力 到構(gòu)造成接收電力的另一個(gè)電力和通信模塊501 。通常在顧巨構(gòu)造中電力可以來(lái)源于任何一側(cè)，同時(shí)電力可以更方便地來(lái)源于鄰近具有充足電力源的HVAC設(shè)備的I/O模塊102，并供給至U位于激巨的壁裝用戶界面模塊101 。在絕大多數(shù)實(shí)施例中，兩條電線502適合于在用戶界面模i央101和I/O模 塊102之間既供給電力又供給數(shù)字通信。 一，當(dāng)?shù)脑撾娏屯ㄐ沤缑嬖陬}為 "Method and apparatus for providing both power and communication over two wires between multiple low voltage AC devices"、發(fā)明人為Crenella等人并轉(zhuǎn)讓給Carrier Corporation的專利US 6956463中有描述。該專利US 6956463全文通過(guò)引用結(jié) 合在本文中。圖5B示出了第二安裝結(jié)構(gòu)中的恒溫器100，其中I/O模塊102相對(duì)用戶界 面模塊101織巨地定位。同樣，用戶界面模塊101和I/O模塊102可以通過(guò)少到 兩條電線503而耦合。用戶界面?！姥?01和I/O模塊102將用少到兩條電線操作 地耦合的能力允許恒溫器100以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式安裝，即在確定和維持舒適設(shè)定 的空間與遮蓋相應(yīng)HVAC設(shè)備的有用空間之間僅提供兩條電電線。因而，完全 現(xiàn)代數(shù)字控制可以以該傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式而使用，同時(shí)仍提供多條電線506來(lái)耦合 I/O模塊102到一個(gè)或更多個(gè)HVAC設(shè)備505的HVAC部件。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的恒溫器100的一個(gè)實(shí)施例，具有經(jīng)由通信?！姥?01 進(jìn)行附加布線通信能力或更典型的無(wú)線通信能力。在一個(gè)典型實(shí)施例中，通信 ?！姥?01可以插入或焊接至,戶界面模塊101的電路板上。該通信能力在題為 "Universal Thermostat Expansion Port"、轉(zhuǎn)讓給Carrier Corporation的待審美國(guó)專 利申請(qǐng)(申請(qǐng)日和序列號(hào)待定)中描述。序該美國(guó)專利申i青全文在通過(guò)引用結(jié) 合在本文中。術(shù)語(yǔ)"M計(jì)算機(jī)"，如同結(jié)合微型計(jì)算機(jī)204和303中所用的，在此定義 為與"微處理器"、"微控制器"以及例如"數(shù)對(duì)言號(hào)處理器(DSP)"芯片和"場(chǎng) 可編程邏輯陣列"(FPGA)等可編程以執(zhí)行微型計(jì)算機(jī)功能的任何其它集成設(shè) 備同義并且可互換。盡管本發(fā)明己經(jīng)詳盡地示出并且參考如附圖中所闡述的優(yōu)選模式而描述， 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，細(xì)節(jié)的各種改變可以受到其影響，只要不背離由 權(quán)禾腰求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種恒溫器，包括用戶界面模塊，該用戶界面模塊具有顯示器、多個(gè)用戶界面按鈕、以及第一電力和通信界面；I/O模塊，該I/O模塊電耦合到HVAC設(shè)備，并具有多個(gè)用于控制HVAC設(shè)備的開(kāi)關(guān)，以及第二電力和通信界面；其中，第一電力和通信界面電耦合到第二電力和通信界面；以及用戶界面模塊和I/O模塊經(jīng)由第一與第二電力和通信界面可通信地耦合并交換電力，并且恒溫器可以在以下兩種使用者可選擇的裝設(shè)狀態(tài)中選擇的至少一種狀態(tài)來(lái)安裝并操作堆疊構(gòu)造，包括具有直接安裝到I/O模塊的用戶界面模塊的恒溫器，和遙距構(gòu)造，包括具有離開(kāi)I/O模塊遙距安裝的用戶界面模塊的恒溫器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，用戶界面模塊通過(guò)少于電 耦合I/O模塊到HVAC設(shè)備所必須的電線而電耦合到I/O模塊。
3. 根據(jù)權(quán)禾腰求2所述的恒溫器，其特征在于，用戶界面模塊僅艦兩條 電線電耦合到I/0模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，當(dāng)以徵巨構(gòu)造安裝在安裝 板上時(shí)，用戶界面模塊從表面上突出小于1.5英寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，用戶界面按鈕是作為顯示 器上的觸敏區(qū)域JI供的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，1/0模±央包括繼電器以電 控制HVAC設(shè)備。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，I/O?！姥氚ü虘B(tài)開(kāi)關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的恒溫器，其特征在于，固態(tài)開(kāi)關(guān)為Triacs式或硅 控整流器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述盼恒溫器，其特征在于，當(dāng)在織巨構(gòu)造中使用時(shí)！/O 模塊還包括防塵蓋。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述盼恒溫器，其特征在于，當(dāng)在翻巨構(gòu)造中使用時(shí) 用戶界面模塊還包括壁安裝板。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒溫器，其特征在于，第一和第二電力和通信界面構(gòu)造成從I/O模塊中的第二電力和通信界面中傳輸電力至i股于用戶界面模塊中的第一電力和通信界面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述盼直溫器，其特征在于，1/0?！姥朐陬櫨迾?gòu)造中 位于鄰近HVAC設(shè)備的位置。
13. —種用于安裝恒溫器的方法，其中預(yù)安裝的恒溫器電線少于連接恒溫 器到HVAC設(shè)備所需的電線，該方法包括以下步驟提供預(yù)安裝的恒溫器電線-，提供具有兩個(gè)可分離部分盼恒溫器，該麼溫器包括用戶界面模塊和I/O模塊；將I/O模i媳于HVAC設(shè)備的附近；在I/O模±央和HVAC設(shè)備之間連接多條電線，以通過(guò)I/O模±央來(lái)控制HVAC將用戶界面模塊置于通過(guò)恒溫器來(lái)控制舒適禾號(hào)的空間中-,以及 使用預(yù)安裝的恒溫器電線 接用戶界面模塊到I/O?！姥耄员阌谟脩艚?面?！姥牒虸/O模塊之間的通信和電力傳輸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，提供預(yù)安裝恒溫器電線的 步驟包括僅提供兩條預(yù)安裝恒溫器電線的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括用戶界面模塊的恒溫器。用戶界面模塊具有顯示器、多個(gè)用戶界面按鈕、以及第一電力和通信界面。恒溫器也包括I/O模塊、I/O模塊電耦合到HVAC設(shè)備和具有多個(gè)開(kāi)關(guān)的I/O模塊以控制HVAC設(shè)備，以及第二電力和通信界面。用戶界面模塊和I/O模塊經(jīng)由電力和通信界面而通信地耦合并交換功率，并且恒溫器可以以兩個(gè)使用者可選擇結(jié)構(gòu)之一而安裝和操作堆疊構(gòu)造，其包括具有直接安裝到I/O模塊的用戶界面模塊的恒溫器，或者遙距構(gòu)造，包括具有相對(duì)I/O模塊遙距安裝的用戶界面模塊的恒溫器。
文檔編號(hào)G05D23/19GK101231533SQ20071030075
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者J·D·瑞安, M·A·羅赫, T·科默富德, W·F·范奧斯特蘭斯 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司