加熱控制單元包含一傳感器、防冰系統以及控制一加熱器的方法
2023-07-17 23:16:36 1
加熱控制單元包含一傳感器、防冰系統以及控制一加熱器的方法
【專利摘要】本發明提供一種加熱控制單元,包含一控制器殼體、一設置於該控制器殼體內的微控制器,該微控制器用以產生一控制信號並且通過一控制線路輸出該控制信號給一加熱器,以及一溫度傳感器設置於該控制器殼體內並且與該微控制器耦接,其中該溫度傳感器的一主動傳感表面形成該控制器殼體的一外表面的至少一部位。
【專利說明】加熱控制單元包含一傳感器、防冰系統以及控制一加熱器的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加熱控制單兀,其包括一傳感器、一防冰系統以及一控制一加熱器的方法，特別是一用於一航空器或太空艙內的防冰系統。
【背景技術】
[0002]一種用於航空器的防冰系統一般包括傳感系統的數個溫度傳感器，其局部設置於該航空器內一組件以防止結冰。一個中央控制單元監控該傳感器並且輸出控制信號到加熱器、超音波產生器或是機械錶面處理配置等預防結冰的裝置上。
[0003]因為上述的防冰系統具有相對高複雜度的安裝方式以及複雜的配線路需求。
[0004]此文件W02005/073084A1公開一種模塊化航空器防冰系統，其具有複數個模塊化配置的局部控制模塊，用於在航空器中控制數個防冰加熱組件的供電。
[0005]此文件US7，922，121B2公開一種用於交通工具的防冰系統，其採用複數個防冰以及複數個去冰電源分布單元設置於靠近該交通工具上容易出現結冰的邊緣表面。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的目的在於提供一種防冰系統，特別是用於需要配線簡單、安裝容易和重量減輕的航空器或太空艙中。
[0007]前述問題可通過一具有權利要求1技術特徵的加熱控制單元、一具有權利要求12技術特徵的防冰系統、一具有權利要求13技術特徵的航空交通工具以及一具有權利要求14技術特徵的加熱器控制方法來解決。
[0008]根據本發明的第一態樣，一加熱控制單兀包含一控制器殼體、一微控制器設置於該控制裝置內用以產生一控制信號給一加熱器並且通過一控制線路輸出該控制信號給該加熱器以及一溫度傳感器設置於該控制器殼體內且與該微控制器耦接，其中該溫度傳感器的主動傳感表面形成該控制器殼體的一外表面的至少一部位。
[0009]根據本發明的第二態樣，一防冰系統包含複數個根據本發明第一態樣的加熱控制單元以及複數個加熱器，該複數個加熱器互相電性連接於各自對應的加熱控制單元並且由各自對應的加熱控制單元供給電源，該加熱器可用於加熱航空交通工具中對應的部件，特別是一個或一個以上的水線、廢水管、飲用水管、維護面板以及採暖地板。
[0010]根據本發明的第三態樣，一航空交通工具包含一個根據本發明第二態樣的防冰系統。
[0011]根據本發明的第四態樣，一種控制一加熱器的方法包含以下步驟設置一微控制器於該控制器殼體內；設置一溫度傳感器於該控制器殼體內，其中，該溫度傳感器的一主動傳感表面形成該控制器殼體一外表面的至少一部位；該微控制器根據該溫度傳感器的一傳感值產生一控制信號；以及該微控制器通過一控制線路輸出該控制信號給該加熱器，用以加熱該航空交通工具中的一部件。[0012]本發明的主要構思在於提供一種用於一航空交通工具內的防冰系統，該航空交通工具依賴數個模塊化的加熱控制單元。該加熱控制單元各自與一溫度傳感器整合安裝於一個裝置內，並且設置於靠近該受監控部件的該數個加熱器上，例如水線、廢水管、飲用水管、維護面板、採暖地板以及航空器或太空艙內其他類似的部件。
[0013]對一防冰系統而言，一種模塊化解決方案的優點在於降低線路需求，能有利於該數個加熱控制單元設置於其對應的數個加熱器旁，因此將其到該加熱器之間的距離降到最小，如此減少了系統重量和安裝的複雜度。
[0014]該附屬項提供優選實施例的附加技術特徵，以及本發明的數個進一步改良方案。
[0015]根據該加熱控制器的一實施例，該加熱控制單元還包含供數個電端點，用以提供電源給該微控制器與該溫度傳感器；以及一電壓轉換器，耦接於該數個供電端點和該微控制器間，該電壓轉換器用以將一應用於該數個供電端點的電壓轉換成該微控制器的一操作電壓。這提供一能使該加熱控制單元連結一般航空交通工具中現有標準供電電源而不需要提供額外的電源給該數個模塊化加熱控制單元的優勢。
[0016]根據該加熱控制器的另一實施例，該電壓轉換器為一種電源轉換器，用以接收該數個供電端點上的一具有一第一電壓的交流電，並且將該交流電壓變成一具有第二電壓的直流電，該第一電壓值比第二電壓值大。更進一步地，該第一電壓為航空器內供電網絡的通用電壓115VAC，而該第二電壓為普遍供給加熱器與數個傳感器用電的28VDC。
[0017]根據該加熱控制單元的另一實施例，該加熱控制單元還包含一傳感端點耦接於該微控制器，該傳感端點用以與該控制器殼體外部的另一個溫度傳感器連接。如此具有可耦接一外部傳感器到該加熱控制單元的優勢，例如，一個TDA5傳感器。此類型的外部傳感器可以用於數個不能將該加熱控制單元直接應用於上的數件組件。
[0018]根據加熱控制單元的另一個實施例，該加熱控制單元還包含一電性偵錯單元設置於該控制器殼體內，該電性偵錯單元與該微控制器耦接，並且用以偵測一個或多個接地故障(Ground fault)、一接地漏電(Earth leakage)以及一電弧故障(Arc fault)。如此一來，可確保該加熱控制單元的操作安全性，避免在操作該加熱控制單元以及該加熱器的過程中因為不同類型的電性錯誤造成該航空交通工具的安全危害。
[0019]根據該加熱控制器的另一個實施例，該加熱控制單元還包含一無線通信裝置耦接於該微控制器，並且用以向及從該微控制器提供無線通信。在正常的操作過程中，，該無線通信即可簡化該航空交通工具內多個位於不易到熱點的加熱控制單元的維護與存取。
[0020]根據該加熱控制單元的另一個實施例，該無線通信裝置用以與一附加於該航空交通工具中的一部件上的RFID標籤通信。此可使加熱控制單元可以本身現成的部件啟動與RFID的無線接觸。
[0021]根據該加熱控制單元的另一個實施例，該加熱控制單元還包含一狀態指示器設置於該控制器殼體的一壁面上，該狀態指示器用以顯示該加熱控制單元的一操作狀態。特別是當該加熱控制單元被固定安裝於該航空交通工具中的一部件上因而難以檢查時，可供快速瀏覽該加熱控制單元的操作狀態。
[0022]根據該加熱控制單元的另一個實施例，該加熱控制單元還包含一內存裝置接口耦接於該微控制器，該內存裝置接口用以接收一個內存裝置，特別是一種存儲快閃記憶體數據存儲裝置，用以存儲給該微控制器的配置數據和/或該加熱控制單元的錯誤的協議數據。該內存裝置接口可使用如SD快閃記憶體卡，使該加熱控制單元的配置更容易並且可存儲缺陷與故障的登入錯誤以利後續的評估。
[0023]根據該加熱控制單元的另一個實施例，該加熱控制單元還包含一總線接口設置於該控制器殼體內並且耦接於該微控制器，該總線接口用以提供一個網絡連接給一個網絡總線，特別是一個控制器區域網路(CAN bus)或是局域互連網絡(LIN bus)。如此一來，該加熱控制單元即可f禹接於該航空交通工具上既存的線裝總線網絡(Wire-bound bus network)。透過該總線接口，該微控制器和/或該溫度傳感器即可根據一溫度控制範圍、加熱控制範圍或相似的參數進行操作。
[0024]根據該加熱控制單元的另一個實施例，該加熱控制單元還包含至少一個連接組件，用以將該控制器殼體機械式連接到該航空交通工具的一部件。特別是用以將該模塊化加熱控制單元簡單有效地的嵌入該航空交通工具的部件，像是水管或是導管的夾合組件。
[0025]為讓本發明的內容能更明顯易懂，特舉優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下:
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]【專利附圖】
【附圖說明】被涵蓋以提供本發明的還理解，並且被併入並構成本說明書的一部分。附圖圖示摘要本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明原理。透過參考以下詳細的描述，本發明的其他實施例和本發明意旨眾多優點能將會更好理解。附圖中的各個組件未必按其相對比例呈現，而相同的標號表示相應的類似部分。
[0027]圖1繪示根據本發明實施例中用於航空交通工具的加熱控制單元結構示意圖。
[0028]圖2繪示根據本發明另一實施例中用於航空交通工具的加熱控制單元細部結構示意圖。
[0029]圖3繪示根據本發明另一實施例中用於航空交通工具控制一加熱器的方法流程圖。
[0030]元件標號說明:
[0031]1加熱控制單元
[0032]2控制器殼體
[0033]2a控制器殼體下表面
[0034]2b控制器殼體上表面
[0035]3微控制器
[0036]4溫度傳感器
[0037]5控制線路
[0038]6a連接組件
[0039]6b連接組件
[0040]7加熱器
[0041]8供電端點
[0042]9傳感器端點
[0043]10航空器部件
[0044]11 RFID 標籤[0045]21電性偵錯單元
[0046]22無線通信裝置
[0047]23電壓轉換器
[0048]24總線接口
[0049]25總線
[0050]26 無線網絡通信
[0051]27RFID 通信
[0052]28狀態指示器
[0053]29內存裝置接口
[0054]30方法
[0055]31方法步驟
[0056]32方法步驟
[0057]33方法步驟
[0058]34方法步驟
【具體實施方式】
[0059]儘管具體實施例已經被圖示和描述，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的範圍下，各種替換和/或等效的實現方式可用於替代該具體實施例。一般而言，本申請旨在涵蓋本所討論的具體實施例的各種修改或變化。
[0060]圖1繪示一加熱控制單元1，特別是一種用於航空交通工具，像是航空器或太空艙中的加熱控制單元。該加熱控制單元1可用於航空交通工具的任何部件10，像是水線、廢水管、飲用水管、維護面板、採暖地板、風扇、衛生間內裝、洗手槽裝置以及在航空器中常見的相似部件。一航空交通工具可具有複數個加熱控制單元給該航空器中不同的部件使用。該複數個加熱控制單元1可設置於一個防冰系統內並且彼此之間通過航空器內部通訊數據系統(CIDS)、一無線區域網路(WLAN)，像是CAN-Bus或LIN_Bus的通訊總線系統或是透過像WLAN、WiMAX或相似的無線通信裝置等無線通信互相通信。
[0061]圖2還繪示本發明圖1中該加熱控制單元的細部技術特徵。
[0062]該加熱控制單元1可包含一控制器殼體2。該控制器殼體2，包含例如一種像是鋁金屬的材料或是一種合成材料。該控制器殼體2具有一正對於該部件10的下表面2a,以及一設置於該下表面2a的相對面的上表面2c。
[0063]在該控制器殼體2內設置有一微控制器3,該微控制器3用於產生一控制信號給一加熱器7。所述的控制信號可通過一控制線路5輸出給該加熱器7。該地板10還可包含一加熱板6用以加熱該地板10。該加熱器7，可例如含有錳(R)的電加熱導線或是電加熱箔片作為一加熱組件。該加熱器7可用於加熱該部件10，防止當該部件或該部件中的流體溫度低於臨界溫度閥值時造成積冰和冰的形成。
[0064]該加熱控制單元1還可包含一溫度傳感器4設置於該控制器殼體2內並且與該微控制器3稱接。該溫度傳感器4,例如可以是一個TDA5傳感器,包含一主動傳感表面，形成該控制器殼體2的該下表面2a的至少一部位。該加熱控制單元1因此設置於該部件10上，該主動傳感表面正對該部件10並且能夠收集該部件10的溫度值。在圖1所述的實施例中，該部件10可為一管線或是一流體導管。該溫度傳感器4用於量測該部件10的溫度並且傳送一對應的溫度值信號給該微控制器3。
[0065]該加熱控制單元1還可包含數個供電端點8，用以提供電源給該微控制器3以及設置於該控制裝置2的一壁面上的該溫度傳感器4。該數個供電端點8可用以將該加熱控制單元1耦接於航空交通工具中的一供電系統。該數個供電端點8通過減少該航空交通工具中分開配線的數量以及完成其各自的連接，促進該熱控制單元1在航空交通工具中的安裝，該供電電源例如是115VAC。
[0066]在該控制器殼體2內，一電壓轉換器23可耦接於該數個供電端點8以及該微控制器3之間。該電壓轉換器23用以將一應用於該供電端點8的電壓轉換成該微控制器3的一操作電壓。例如，該電壓轉換器23可包含一總電源轉換器用以從該輸入電壓115VAC中產生一 28VDC。當然，其他任何的電壓值也可輸入到該數個供電端點8，且該電壓轉換器23亦可被設計為可產生其他任何電壓值供電給該微控制器3以及該溫度傳感器4。
[0067]為了偵測電性錯誤，該加熱控制單元1，可例如包含一電性偵錯單元21耦接於該微控制器3並且用以偵測一個或多個加熱控制單元1的電性錯誤。例如，不必要的漏電可能會發生於該加熱控制裝置1中的多個電性組件和該加熱控制單元1固定於上的航空器結構之間，當該數個供電端點8的電源線所載電流量不同時，此類的漏電可被該電性偵錯單元21偵測到。而當流通的總電流不為零的時候，比方某些電流並未流向其返回供電路的指定路徑時，即可偵測到一個接地故障。
[0068]替代地或另外地，該電性偵錯單元21可用以偵測一在該加熱控制單元1中的電弧故障。各種類型的電性錯誤、接地故障以及電弧故障都有可能危害到該加熱控制單元1的安全性，因此利用該電性偵錯單元21可以提早偵測到上述的各種電性錯誤。相應的對策可通過該微控制器3實現。例如，在一電性錯誤的情況下，提供給該加熱器7的電源可以暫時性地或連續性地關閉。
[0069]該微控制器3還可用於將與該電性偵錯單元21偵測到的數個電性錯誤有關的一協議存儲在一非揮發性存儲快閃記憶體數據存儲裝置中。該數據存儲裝置，可例如是該微控制器3的一個內部存儲器。其亦可在該控制器殼體2中提供一個內存裝置接口 29，例如一個SD卡插槽可供一存儲快閃記憶體數據存儲裝置，像是SD卡插入。該SD卡亦可用以存儲該微控制器3和/或該溫度傳感器4的一配置數據。
[0070]該微控制器3可用以存儲該溫度傳感器4的一個可配置的溫度設定點值或是一個範圍值，並且根據該溫度設定點值或是範圍值以及由該溫度傳感器4決定的溫度值去控制該加熱器7。一溫度設定點值，可例如是於外部調整後再傳輸給該微控制器3。
[0071]為了與航空交通工具的該加熱控制單元1通信，該加熱控制單元1可包含一耦接於該微控制器3的一無線通信裝置22，並且用以向及從該微控制器提供無線通信26。通過此類的通訊裝置22即可免除線束(wire-bound)的數據線。另外可通過該供電端點8將該控制器數據作為電力線通訊(PLC)數據發送。還替代地或另外地，該控制器殼體可具有一與航空交通工具的CAN總線或是LIN總線耦接的總線接口 24。
[0072]假設使用一個無線通信裝置22，該加熱控制單元1可與一附加於該部件10的RFID標籤11通信。該無線通信27可用於決定於該航空交通工具的部件10類型，並且決定該微控制器3執行時的配置類型用以控制該加熱器7。[0073]該微控制器3還可用以監控該加熱器7的電流、該控制器殼體2中的溫度以及該溫度傳感器的功能狀態。為提供一個該加熱控制單元1的操作狀態的顯示，一狀態指示器28被提供於該控制器殼體2的一壁面上。該狀態指示器28，可例如包含一種或多種顏色的LED。
[0074]該加熱控制單元1還可包含一傳感端點9耦接於該微控制器3，該傳感端點9用以與一位於該控制器殼體2外部的另一溫度傳感器連接，例如另一個TDA5傳感器連接。
[0075]該加熱控制單元1可為該航空交通工具中防冰系統的一部分。一個或數個加熱控制單元1可通過一共享數據總線25或通過如WLAN或WiMAX的無線通信26耦接。該地板加熱系統21可例如包含一個航空器數據數據系統(CIDS)耦接到一個或多個空服員面板(FAP)上，其通訊或控制數據可從該各自加熱控制單元1的該微控制器3中收集或輸入。例如，可通過FAP設定該加熱器7用以實現的溫度點。該微控制器3可通過該數據總線25或是無線通信裝置22提供該CIDS診斷、修復和/或維護信息。該微控制器3可包含一個通過CIDS控制的內建測試設備(BITE)。
[0076]該控制器殼體2可包括至少一個連接組件6a和6b，用以將該控制器殼體2機械式連接到該航空交通工具的該部件10。該連接組件6a和6b可以為機械式夾合組件，用於將該控制器殼體2可移動地夾入一管子或是導管10上。
[0077]圖3描繪一種控制一加熱器的方法30，特別是結合圖1和圖2所述的一加熱器7。該方法30可例如是與上述該加熱控制單元1 一起使用。該方法可包含如一第一步驟31，設置一微控制器3於一控制器殼體2內；於一第二步驟32中，設置一溫度傳感器4於該控制器殼體2內，其中該溫度傳感器4的一主動傳感表面形成該控制器殼體2的一外表面2a的至少一部位。
[0078]通過該微控制器3於第三步驟33中產生一根據該溫度傳感器的傳感值的控制信號；最後，在第四步驟34中，該微控制器3通過一控制線路5輸出該控制信號給該加熱器7，用以加熱一航空交通工具中的一部件10。
[0079]在前述詳細的描述中，各種特徵組合在一個或多個實施例或是為求簡化本公開的實施例。應當理解上述旨在說明，並非限制。其的目在於涵蓋所有的替代，修改和等同物。審閱上述的說明書後，許多其他的例子對本領域的技術人員而言將是顯而易見的。
[0080]在實施例的選擇和描述是為使本發明原理及其實際應用有最好的解釋，從而使其他本領域技術人員能夠將本發明和各種實施例及適合欲作為特定用途的各種修改得到最好的利用。在所附的權利要求書和整個說明書中，該字語「包括」和「在其中」分別對應到普通用語字義「包含」和「其中」。
【權利要求】
1.一用於航空交通工具的加熱控制單元(1)，包含:一控制器殼體(2);一微控制器(3)設置於該控制器殼體(2)內，該微控制器用以產生一控制信號給一加熱器(7)，並且通過一控制線路(5)輸出該控制信號給該加熱器(7);以及一溫度傳感器(4)設置於該控制器殼體(2)內並且與該微控制器(3)耦接，其特徵在於:該溫度傳感器(4)的一主動傳感表面形成該控制器殼體(2)的一外表面的至少一部位。
2.根據權利要求1所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一供電端點(8)用以提供電源給該微控制器(3)和該溫度傳感器(4);以及一電壓轉換器(23)耦接於該供電端點(18)和該微控制器(3)間，該電壓轉換器(23)用以將一應用於該供電端點(8)的電壓轉換成該微控制器(3)的一操作電壓。
3.根據權利要求2所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該電壓轉換器(23)是一種電源轉換器，用以接收該供電端點(8)上的一具有一第一電壓的交流電，並且將該交流電變壓成一具有一第二電壓的直流電，該第一電壓值比該第二電壓值大。
4.根據權利要求1~3的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一耦接於該微控制器(3)的傳感端點(9)，該傳感端點(9)用以與該控制器殼體(2)外部的另一個溫度傳感器連接。
5.根據權利要求1~4的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一電性偵錯單元(21)設置於該控制器殼體(2)內，該電性偵錯單元(21)與該微控制器(3)耦接並且用以偵測一個或多個接地故障、接地漏電以及一電弧故障。
6.根據權利要求1~5的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一無線通信裝置(22)耦接於該微控制器(3)，並且用以對於及從該微控制器(3)提供無線通信(26; 27)。
7.根據權利要求6所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於，該無線通信裝置(22)用以與一附加於該航空交通工具的一部件(10)上的RFID標籤(11)通信。
8.根據權利要求1~7的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元⑴還包含:一狀態指示器(28)設置於該控制器殼體(2)的一壁面上，該狀態指示器(28)用以顯示該加熱控制單元(1)的一操作狀態。
9.根據權利要求1~8的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一內存裝置接口(29)耦接於該微控制器(3)，該內存裝置接口(29)用以接收一內存裝置，特別是一種存儲快閃記憶體數據存儲裝置，用以存儲該微控制器(3)的配置數據和/或該加熱控制單元(1)的錯誤協議數據。
10.根據權利要求1~9的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:一總線接口(24)設置於該控制器殼體(2)內並且耦接於該微控制器(3)，該總線接口(24)用以提供一個網絡連接給一個網絡總線(25)，特別是一個控制器區域網路或是局域互連網絡。
11.根據權利要求1~10的其中一權利要求所述的該加熱控制單元(1)，其特徵在於:該加熱控制單元(1)還包含:至少一個連接組件(6a;6b)用以將該控制器殼體(2)機械式連接到該航空交通工具的一部件(10)。
12.—個防冰系統，包含:複數個根據權利要求1~12的其中一權利要求所述的加熱控制單元(1);以及複數個加熱器(7)，每一個加熱器(7)是由其電性連接的對應加熱控制單元(1)提供電源，該複數個加熱器(7)用以加熱一航空交通工具的一對應部件(10)，特別是一個或一個以上的水線、廢水管、飲用水管、維護面板以及採暖地板。
13.一個航空交通工具，包含:一個根據權利要求12所述的防冰系統。
14.一個控制加熱器(7)的方法(30)，其特徵在於:其包含下列步驟:(31)設置一微控制器(3)於一控制器殼體(2)內；(32)設置一溫度傳感器(4)於該控制器殼體(2)內，其中該溫度傳感器(4)的一主動傳感表面形成該控制器殼體(2)的一外表面的至少一部位；(33)該微控制器(3)根據該溫度傳感器⑷的一傳感值產生一控制信號；以及(34)該微控制器(3)通過一控制線路(5)輸出一控制信號給一加熱器(7)用以加熱一航空交通工具的一部件(10)`。
【文檔編號】B64D15/12GK103723277SQ201310466783
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2012年10月10日
【發明者】蒂洛·羅切利 申請人:空中巴士營運有限公司