窃电的电流控制的制作方法
【专利摘要】一种在环境控制系统中使用的温控器，具有窃电电路，其在所述环境控制系统的负载处于“离线”模式时通过该负载从电压电源供电。该窃电电路具有限流电路，该限流电路提供被预确定为阈值的瞬时电流的最大水平，超过该阈值则该负载会切换成“在线”模式。
【专利说明】窃电的电流控制
【技术领域】
[0001] 本公开涉及窃电（power steal)的电流控制。
【背景技术】
[0002] 本节提供了涉及本公开的【背景技术】，其无需为现有技术。
[0003] 在环境控制系统中的数字温控器通常具有微型计算机和其它持续用电的组件。各 种数字温控器利用"离线模式"窃电以获得操作功率。也就是说，当环境控制系统中的给定 负载(例如，压缩机、风扇，或气阀）被离线时，功率可从该给定负载电路中窃取来驱动温控 器。
【发明内容】
[0004] 本部分提供本公开的一般概要，并且不是其全部范围或者其全部特征的全面公 开。
[0005] 公开了用于对窃电的电流进行控制的方法、设备和系统的示例性实施例或实施方 式。示例性实施例涉及用于环境控制系统的温控器。该温控器具有窃电电路，其被配置成 当环境控制系统负载处于"离线"模式时通过该负载从电压源提供电能。该窃电电路具有限 流电路，其被配置成提供预定为阈值的瞬间电流最大水平，超过该阈值则负载被切换至"在 线"模式。
[0006] 另一个示例性实施例涉及通过处于"离线"模式的控制系统负载从电压源获取电 能的窃电电路。该窃电电路包括限流电路，其被配置成提供预定为不导致负载被切换至"在 线"模式的瞬时电流最大水平。该瞬时电流最大水平对应于最大电压阈值，在该阈值下负载 不会切换至"在线"模式。
[0007] -示例性实施方式涉及在环境控制系统中提供窃电以通过处于"离线"模式的负 载向该系统的一个或多个辅助电路提供电能的方法。该方法包括确定用于提供不会导致负 载切换至"在线"模式的功率的瞬时电流的最大值，以及使用该最大值限制通过处于"离线" 模式的负载的电流。
[0008] 更多可适用的范围将从本文中提供的描述而变得显而易见。该概述中的描述和特 定示例仅用于说明的目的，而不意图限定本公开的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 在此所描述的附图仅用于对所选实施例而非所有可能的实施方式的说明目的，并 且不意图限制本公开的范围。
[0010] 图1是依据本公开的示例性实施例的示例性环境控制系统的示图，其中包括温控 器；
[0011] 图2是依据本公开的示例性实施例的示例性窃电电路的示图；
[0012] 图3和图4示出了依据本公开的示例性实施例的示例性限流电路的示图；
[0013] 图5和图6是依据本公开的示例性实施例的示例性整流电路的示图；
[0014] 图7是依据本公开的示例性实施例的示例性开关电路（switching circuit)的示 图；
[0015] 图8A至图8E是将使用限流电阻器所提供的瞬时电流与使用依据本公开的示例性 实施例的电流电路所提供的瞬时电流进行比较的图示；以及
[0016] 图9A和图9B是依据本公开的示例性实施例的示例性限流电路的示图。
[0017] 对应的参考数字在所有附图的数个图示中表示对应的部分。
【具体实施方式】
[0018] 现在将参考附图更充分地描述示例性实施例。
[0019] 数字温控器的一个示例性实施例在图1中由参考数字20大体上表示。该温控器 20用于大体上由参考数字100表示的环境控制系统中。该环境控制系统100包括两个电 源，例如，用于分别向加热子系统108和冷却子系统110供电的两个变压器102和104。加 热子系统变压器102具有高电位(通常为24伏）侧116和公共侧（common side),即中性侧 118。冷却子系统变压器104具有高电位(通常为24伏)侧122和公共侧，即中性侧124。该 冷却子系统110包括被连接到变压器104的公共侧124的风扇130和压缩机134。该加热 子系统108包括被连接到加热子系统变压器102的公共侧118的炉气阀138。AC端也是设 置为来自与例如变压器104的公共侧124连接的公共C线。
[0020] 通常应该注意的是依据本公开的不同方面的温控器实施例可以安装在其它类型 的环境控制系统中，包括具有单个变压器的系统、纯加热系统、纯冷却系统等。在一些实施 例中，C端可设置为例如来自变压器102的公共侧118。在一些其它实施例中，温控器可能 不具有到公共C线的连接。
[0021] 温控器20可激活一个或多个继电器和/或其它开关装置（图1中未示出）来激活 加热子系统108或冷却子系统110。当例如使用者操作温控器20以导致环境控制系统100 提供加热时，温控器20通过使用继电器或其它开关装置将"火线"端("hot" terminal) Rh 连接到负载端W来开启加热子系统108和气阀138。为了提供冷却，温控器20可以通过使 用一个或多个继电器或者其他开关装置将"火线"端&连接到负载端Y和/或G来开启压 缩机134和/或风扇130。
[0022] 在本公开的一个示例实施例中，如以下进一步说明的，温控器20采用"离线模式" 窃电。当例如提供冷却时，窃电电路150可从温控器20的加热子系统变压器102获取电能。 当例如提供加热时，窃电电路150可从温控器20的冷却子系统变压器104获取电能。电能 可被用于供电给温控器20的组件。电能也可被存储在一个或多个电容器154中和/或可 被用于例如供电给辅助温控器20的一个或多个电路，这些电路包括但不限于射频收发器 158、背光162,和/或一个或多个传感器166。在不同的实施例中，来自电池(未不出）的电 能可以在例如窃电不可用的情形下提供。
[0023] 在通过给定的离线模式负载提供窃电时，非常期望的是防止该离线模式负载两端 的电势导致该离线模式负载在无意中被开启。在例如变压器102和104为二类，24VAC变压 器的情况下，变压器的输出根据变压器的负载可变，例如从18VAC变化到30VAC。通常，提供 离线模式窃电的温控器被设计成，使得当变压器输出为30VAC时例如被连接在R端的负载 两端的瞬时电压不超过会导致负载开启的特定阈值。
[0024] 发明人已经注意到，这样的系统通常包括限流电阻器，使得例如多对特定离线模 式负载阻抗和接通电压阈值，在R连接上有30VAC变压器输出时，瞬时电压不超过接通电压 阈值。虽然典型的限流电阻器可大到足够防止负载在最高预定义接通电压阈值下接通，发 明人已经发现，该较大电阻还限制了流到温控器的电流(并从而限制供电)。
[0025] 因此，在发明人公开的不同方面中，提供了一种窃电电路，其不包括如前面所说明 的用于将离线模式负载两端瞬时电压限制成预定义阈值水平的限流电阻器。在不同实施例 中，限流电路提供的瞬时电流最大水平预定为阈值，超过该阈值负载将被切换到"在线"模 式。在一个示例实施例中，温控器被提供来用于环境控制系统。该温控器的窃电电路包括 限流电路，其被配置成提供将通过环境控制系统的离线模式负载获得的功率（即，电流*电 压）的最大值。这样的功率可被用于例如使电容器通电来为射频收发机供电。在不同实施 例中，限流电路调节供电电压和负载的改变。
[0026] 窃电电路的一个示例实施例在图2中大体上由参考数字200表示。电路200被连 接在R端(例如，参考图1所说明的R。或R H端）和公共C端(例如，参考图1所说明的C端） 之间。在R和C端之间可提供24VAC电压。电阻器馬代表负载，例如气阀、压缩机或风扇， 窃电通过该负载执行。当开关204断开时，负载R 2处于"离线"模式。当开关204闭合时， 负载R2被切换到"在线"模式。
[0027] 整流器208,例如全桥式整流器，对24VAC信号进行整流。在一些备选实施例中， 可使用半波整流器。限流电路212与整流器208的输出端A相连。限流电路212被配置成 例如向温控器和/或诸如射频收发机、背光、一个或多个传感器等的其它电路提供DC电流。 额外地或备选地，DC电流可被输入至例如一个或多个电容器以向温控器20和/或其它电 路供电。在不同的实施例中，限流电路212配置成提供的瞬时电流的最大水平预定为不会 导致离线模式负载被切换成"在线"模式。瞬间电流的最大水平可在不考虑可能改变的离 线模式负载电阻的情况下预先确定。
[0028] 在一个实施例中，可如下面所描述的为窃电电路预先确定瞬时电流的最大水平。 为了进行比较的原因，将首先说明常规窃电电路设计的示例。示例温控器可设计成与不同 的控制器一起工作，这些不同控制器具有如表1中所示出的在特定输入端上的输入阻抗和 阈值电压的示例值。超过该示例值，输入将被那些控制器视为"在线"。如果限流电阻器将 与24VAC电源串联使用，则在每种情况下使负载两端保持适当的电压所需要的限流电阻器 的值可按表1中所示的来计算。
[0029] 表 1 :
[0030]
【权利要求】
1. 一种用于环境控制系统的温控器，所述温控器包括： 窃电电路，其被配置成，当所述环境控制系统的负载处于"离线"模式时，通过该负载从 电压源提供电能，所述窃电电路具有限流电路，该限流电路配置成提供最大水平被预确定 为阈值的瞬时电流，超过该阈值所述负载会被切换成"在线"模式。
2. 如权利要求1所述的温控器，其中，所述瞬时电流的最大水平对应于最大电压阈值， 在处于该最大电压阈值时所述负载不会被切换至所述"在线"模式。
3. 如权利要求1所述的温控器，其中，所述窃电电路被配置成为辅助所述温控器的一 个或多个电路提供电能。
4. 如权利要求3所述的温控器，其中，所述一个或多个辅助电路包括以下中的一个或 多个：射频收发机、背光和传感器。
5. 如权利要求1所述的温控器，其中，所述限流电路包括与一对晶体管相连的齐纳二 极管，该对晶体管的集电极连接起来。
6. 如权利要求1所述的温控器，其中，所述限流电路包括恒定电流二极管或恒定电流 调整器。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的温控器，其中，所述瞬时电流的最大水平在不考虑 所述负载的电阻的情况下预先确定。
8. -种用于通过处于"离线"模式的控制系统负载从电压源获得电能的窃电电路，所述 窃电电路包括限流电路，该限流电路配置成提供的瞬时电流的最大水平被预先确定成不会 导致所述负载被切换成"在线"模式，所述瞬时电流的最大水平对应于最大电压阈值，在处 于该最大电压阈值时所述负载不被切换成"在线"模式。
9. 如权利要求8所述的窃电电路，其中，所述瞬时电流的最大水平在不考虑所述负载 的电阻的情况下预先确定。
10. 如权利要求8所述的窃电电路，其中，所述窃电电路配置成向温控器提供电能。
11. 如权利要求10所述的窃电电路，其中，所述窃电电路配置成向辅助所述温控器的 一个或多个电路提供电能。
12. 如权利要求11所述的窃电电路，其中，所述一个或多个辅助电路包括以下中的一 个或多个：射频收发机、背光和传感器。
13. 如权利要求8所述的窃电电路，其中，所述限流电路包括与一对晶体管相连的齐纳 二极管，该对晶体管的集电极连接起来。
14. 如权利要求8所述的窃电电路，其中，所述限流电路包括恒定电流二极管或恒定电 流调整器。
15. -种温控器，包括如权利要求8至14中任一项所述的窃电电路。
16. -种方法，其在环境控制系统中提供窃电以通过处于"离线"模式的负载向所述系 统的一个或多个辅助电路提供电能，所述方法包括： 确定用于提供电能的瞬时电流的最大值，其不会导致所述负载被切换至"在线"模式； 以及 使用所述最大值来限制通过处于所述"离线"模式的所述负载的电流。
17. 如权利要求16所述的方法，进一步包括将所述电流输入至所述环境控制系统的一 个或多个电容器。
18. 如权利要求16所述的方法，其中，所述瞬时电流的最大值是相对于最大电压开启 阈值确定的。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，所述一个或多个辅助电路包括温控器。
20. 如权利要求16至19中任一项所述的方法，进一步包括在不考虑所述负载的电阻的 情况下确定所述瞬时电流的最大值。
【文档编号】H02H9/02GK104104072SQ201410136588
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2013年4月5日
【发明者】A.拉马钱德兰, B.C.奇克斯 申请人:艾默生电气公司