本发明涉及一种用于通气孔或阀的致动器，包括：马达，马达控制通气孔的操作，其中通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向关闭位置偏压；开关调节器，开关调节器耦合连接至具有输入电压的电源和马达，其中，当通气孔从关闭位置改变到打开位置时，开关调节器向马达提供第一恒定电压，并且提供将通气孔保持在打开位置的第二恒定电压，并且第一恒定电压大于第二恒定电压。
1.一种用于通气孔或阀的致动器，其特征在于，包括：
马达(102)，所述马达控制所述通气孔的操作，其中所述通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向所述关闭位置偏压；
开关调节器(104)，所述开关调节器耦合连接至具有输入电压的电源(106)和所述马达(102)，其中，当所述通气孔从所述关闭位置改变到所述打开位置时，所述开关调节器(104)向所述马达提供第一恒定电压(110)，并且提供将所述通气孔保持在打开位置的第二恒定电压(112)，并且所述第一恒定电压(110)大于所述第二恒定电压(112)，其中，所述第一恒定电压(110)到所述第二恒定电压(112)的改变是响应于定时器的。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述电源(106)调节供应到所述开关调节器(104)的电压。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述输入电压(116)为24伏特直流电。
4.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述输入电压(116)为24伏特交流电。
5.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述开关调节器(104)为两级恒压开关调节器。
6.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述开关调节器(104)是限流(302)的。
7.一种用于通气孔或阀的致动器，其特征在于，包括：
马达(102)，所述马达控制所述通气孔的操作，其中所述通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向所述关闭位置偏压；
开关调节器(104)，所述开关调节器耦合连接至具有输入电压的电源(106)和所述马达(102)，其中，当所述通气孔从所述关闭位置改变到所述打开位置时，所述开关调节器(104)向所述马达提供第一恒定电压(110)，并且提供将所述通气孔保持在打开位置的第二恒定电压(112)，并且所述第一恒定电压(110)大于所述第二恒定电压(112)；以及耦合连接到所述开关调节器(104)的行程传感器(108)，所述行程传感器感测所述通气孔何时打开，并且作为响应，通过所述开关调节器将所述第一恒定电压(110)切换到所述第二恒定电压(112)。
马达(102)，所述马达控制所述通气孔的操作，其中所述通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向所述关闭位置偏压；
开关调节器(402)，所述开关调节器耦合连接至所述马达(102)和具有输入电压(116)的电源(106)，当所述通气孔从所述关闭位置改变到所述打开位置时，所述电源向所述马达(102)提供具有第一恒定电流(404)的电流，并且提供将所述通气孔保持在打开位置的第二恒定电流(406)，并且所述第一恒定电流(404)大于所述第二恒定电流(406)，其中，所述第一恒定电流(404)到所述第二恒定电流(406)的改变是响应于耦合连接到所述开关调节器(402)的定时器(108)的。
9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述电源(106)调节供应到所述开关调节器(402)的电压。
10.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述输入电压(116)为24伏特直流电。
11.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，所述输入电压(116)为经过整流器的24伏特交流电。
12.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述开关调节器(402)为两级恒流开关调节器。
马达(102)，所述马达控制所述通气孔的操作，其中所述通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向所述关闭位置偏压；
开关调节器(402)，所述开关调节器耦合连接至所述马达(102)和具有输入电压(116)的电源(106)，当所述通气孔从所述关闭位置改变到所述打开位置时，所述电源向所述马达(102)提供具有第一恒定电流(404)的电流，并且提供将所述通气孔保持在打开位置的第二恒定电流(406)，并且所述第一恒定电流(404)大于所述第二恒定电流(406)；以及耦合连接到所述开关调节器(402)的传感器(108)，所述传感器感测所述通气孔何时打开，并且作为响应，通过所述开关调节器(402)将所述第一恒定电流(404)切换到所述第二恒定电流(406)。
用于通气孔或阀的致动器
技术领域
[0001] 本申请涉及建筑物系统领域，并且更具体地，涉及空气处理系统中的风门和阀。
背景技术
[0002] 建筑物自动化系统包括有助于对建筑物操作的各个方面进行监控和控制的各种系统。建筑物自动化系统(在本文也被称为“建筑物控制系统”)包括安防系统、消防安全系统、照明系统以及加热、通风和空调(“HVAC”)系统。那些系统中的许多系统具有在发生紧急情况诸如火灾的情况下需要处于设定位置的阀。例如，通气孔在正常操作期间通常处于打开或部分打开位置，并且在发生火灾的情况下需要处于关闭位置，以防止烟雾和烟气被运送到整个建筑物内。由于通气孔通常由电动马达控制，而在紧急情况下功率可能会不可靠，所以通气孔需要有一种有效关闭的方式。
[0003] 本领域需要的是使得通气孔能够有效地利用存储能量来关闭的方法。
发明内容
[0004] 根据本公开的一个实施例，致动器(在当前实例中为马达)耦合到开关调节器，开关调节器使用第一功率水平来打开通气孔，并且使用第二较低的功率水平保持通气孔打开。第二功率水平具有节省能量并减少与通气孔相关联的马达和齿轮系的磨损的优点。因为出于安全原因通气孔被偏压处于关闭位置(即在发生火灾、致动器失去电力的情况下通气孔会关闭)，所以需要能量来保持通气孔打开。
[0005] 根据本发明的一方面，本发明提供一种用于通气孔或阀的致动器，包括：马达，马达控制通气孔的操作，其中通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向关闭位置偏压；开关调节器，开关调节器耦合连接至具有输入电压的电源和马达，其中，当通气孔从关闭位置改变到打开位置时，开关调节器向马达提供第一恒定电压，并且提供将通气孔保持在打开位置的第二恒定电压，并且第一恒定电压大于第二恒定电压。
[0006] 根据本发明的优选实施例，电源调节供应到开关调节器的电压。
[0007] 根据本发明的优选实施例，输入电压为24伏特直流电。
[0008] 根据本发明的优选实施例，输入电压为24伏特交流电。
[0009] 根据本发明的优选实施例，开关调节器为两级恒压开关调节器。
[0010] 根据本发明的优选实施例，开关调节器是限流的。
[0011] 根据本发明的优选实施例，第一恒定电压到第二恒定电压的改变是响应于定时器的。
[0012] 根据本发明的优选实施例，致动器包括耦合连接到开关调节器的行程传感器，行程传感器感测通气孔何时打开，并且作为响应，通过开关调节器将第一恒定电压切换到第二恒定电压。
[0013] 根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于通气孔的致动器，包括：马达，马达控制通气孔的操作，其中通气孔具有打开位置和关闭位置并且朝向关闭位置偏压；开关调节器，开关调节器耦合连接至马达和具有输入电压的电源，当通气孔从关闭位置改变到打开位置时，电源向马达提供具有第一恒定电流的电流，并且提供将通气孔保持在打开位置的第二恒定电流，并且第一恒定电流大于第二恒定电流。
[0014] 根据本发明的优选实施例，电源调节供应到开关调节器的电压。
[0015] 根据本发明的优选实施例，输入电压为24伏特直流电。
[0016] 根据本发明的优选实施例，输入电压为经过整流器的24伏特交流电。
[0017] 根据本发明的优选实施例，开关调节器为两级恒流开关调节器。
[0018] 根据本发明的优选实施例，第一恒定电流到第二恒定电流的改变是响应于耦合连接到开关调节器的定时器的。
[0019] 根据本发明的优选实施例，包括耦合连接到开关调节器的传感器，传感器感测通气孔何时打开，并且作为响应，通过开关调节器将第一恒定电流切换到第二恒定电流。
[0020] 通过参考以下详细描述和附图，上述特征和优点以及其他特征和优点对于本领域普通技术人员而言将变得更加显而易见。虽然期望提供一种用于致动器的、减少致动器在操作期间的磨损和功率消耗的方法，但是这些或其他有利特征中的一个或多个、在本文公开的教导扩展到落入所附权利要求书范围内的那些实施例，无论它们是否实现上述一个或多个优点。
附图说明
[0021] 图1为根据本发明的实例实施方式的、向通气孔马达供应两级恒压的高温开关调节器的实例的框图；
[0022] 图2为根据实例实施方式的、图1的具有两级恒压的高温开关调节器的电路图；
[0023] 图3为根据实例实施方式的、具有两级恒压的限流的高温开关调节器的另一实例的电路图；
[0024] 图4为根据本发明的实例实施方式的、控制通气孔马达的具有两级恒流的高温开关调节器的另一实例的框图；以及
[0025] 图5为根据实例实施方式的、图4的高温开关调节器的电路图。
具体实施方式
[0026] 在某些烟雾控制应用中，有利地设置致动器(通常由马达控制)以控制空气流动并使其在发生火灾或失去电力的情况下返回到关闭位置。这种类型的致动器可称为“故障-安全的”。需要一种存储用来关闭致动器(通常为机械弹簧)的能量的方法。电动马达提供将致动器设置成打开的能力，并且偏置弹簧可提供故障安全的返回。在失去电力时，致动器返回到关闭位置。但是，当马达将致动器保持在打开位置时，会消耗电力。该方法的目的是减少马达发热，并且减小齿轮系应力以及功率消耗。可有利地使用高频开关器以减少纹波，以还可以防止齿轮随时间损坏。
[0027] 在图1中，描绘了根据本发明的实例实施方式的、向马达供应两级恒压的高温开关调节器的实例的框图100。直流(DC)马达和相关联的传动装置102耦合到可位于建筑物通气孔中的风门或阀(未示出)。HVAC系统中的电压通常为24伏特AC(但是在一些实施方式中，可采用120VAC或240VAC、50Hz至60Hz或24VDC的AC电压)。DC马达102可以被控制并且耦合到开关调节器104。在当前实例中，开关调节器104为降压型开关调节器，并且是非常有效的(比传统线性方法效率高)。开关调节器104将两级中的其中一级的恒压供应给DC马达102，并且可以耦合到具有输入电压116的输入功率调节电源106和行程传感器108的定时器/终点。
[0028] 开关调节器104向马达&齿轮系102供应恒压，或者更精确地说供应两级恒压，其中一级为“HI”110恒压，而另一级为“LOW”112恒压。降压型开关调节器104向马达102供应恒定的“HI”电压110，并且将马达102运行到其行程终点(即，通气孔或阀处于打开位置)。在马达处于其行程终点时或通气孔打开位置(打开位置可在齿轮系行程的实际终点之前)的情况下，偏置件诸如通气孔上的弹簧可被延伸或伸展。然后，将供应给马达和齿轮系102的“HI”恒压110切换到“LOW”限流恒压112，以减小行程终点处的转矩，从而节省齿轮系上的能量并且减少齿轮系的磨损。
[0029] 一旦处于行程终点，就将到马达102的第一或“HI”恒压110减小到第二或“Low”恒压112，以提供最小的力来将马达保持在当前位置(通气孔打开)。在本实施方式中，可以使用定时器来指示何时在“HI”恒压110与“Low”恒压112之间进行切换。定时器可以设定预定的时间量，并且该时间量与DC马达和传动系102打开通气孔所花费的时间相关联。
[0030] 在其他实施方式中，可以使用传感器或开关来发出信号或以其他方式触发114行程终点以及从“HI”恒压110到“Low”恒压112的切换。恒压的减小减少了发热并且减小了齿轮系应力以及DC马达102的功率消耗。为达到这些效果，需要具有低电压波纹的“干净的”DC功率，因为“干净的”DC功率防止齿轮和马达由于齿轮系的“微振”而磨损。
[0031] 高频开关调节器诸如降压型开关调节器的使用优于其他方法，因为它为马达提供了“更干净”的功率，与使用整流器的方法相比这减少了微动。整流器和过滤的50/60Hz功率源可具有难以过滤的高度纹波。这种纹波在未得到解决的情况下会导致齿轮的“微振侵蚀”，并且可导致过早发生故障，这实际在利用传统方法的情况下已经发生。
[0032] 取决于实施方式，开关调节器104响应于传感器或定时器从“HI”恒压110切换到“LOW”恒压112。开关调节器104为两级电压源。由于采用了降压型开关调节器104，所以与传统方法相比，实现了显著的功率节省。此外，降压型开关调节器104具有从24V AC(50Hz或60Hz)或24V DC供电的能力，并且可以在宽输入电压范围内进行操作而无需现有技术实施方式中使用的变压器。马达(在当前实例中为DC马达102)的电压减小使齿轮系应力最小化。
[0033] 转到图2，其示出根据实例实施方式的、图1的具有两级恒压的高温开关调节器104的电路图200。行程定时器108的终点用“HI”/“Low”控制114表示。所示输入功率116调节电源106被实现为输入功率整流器和滤波器电路。输入功率调节电源为定时器电路108和两级开关调节器104(被示为降压型调节器)提供功率。响应于定时器电路108经由“HI”/“Low”控制114进行从“HI”恒压到“Low”恒压的切换。所示DC马达和齿轮系102具有在返回期间减小马达转速的电路，使得齿轮系的齿轮在操作期间中不会损坏。DC马达和齿轮系102以及相关联的电路可以耦合到经由两级开关调节器104供应的两级恒压。
[0034] 在图3中示出了根据实例实施方式的、具有图2的两级恒压以及限流电路302的高温开关调节器104的实例的另一电路图300。在这种两级恒压实施方式中，限流器302防止在DC马达接入时导致的初始电流浪涌(应注意到实际上起动时的延迟电路可能会需要可靠的操作)。通过防止这种浪涌，节省了功率，同时减少了DC马达和齿轮系102的磨损。
[0035] 转到图4，其为根据本发明的实例实施方式的、向通气孔马达供应两级恒流402而不是恒压的高温开关调节器的另一实例的框图400。降压型开关调节器402仍然是具有两级的限压的电流源，“HI”恒流404和“LO”恒流406，用于经由DC马达和齿轮系102将通风孔移动到打开位置并保持它打开。降压型开关调节器402从具有输入电压116的输入功率调节电源106接收功率。DC马达和齿轮系102耦合到电流感测电阻器408，并且反馈信号410从DC马达和齿轮系102到降压型开关调节器402。电流感测电阻器408使得反馈410为与电流410成比例的电压值。此外，耦合到DC马达和齿轮系102的行程传感器的终点或开关108可以用于在行程结束时用信号表示“HI”/“Low”控制114。
[0036] 与图3的先前实施方式不同，其中难以区分马达102起动的电流浪涌与行程结束的电流浪涌，初始浪涌在恒流配置中不会造成任何问题。在如图1所示的恒压版本的情况下，存在大接通电流浪涌。DC马达在开始转向和产生反电磁场(EMF)之前，表现为非常低的电阻。在恒压设计中，我们限制最大电流，以免在终点停止时损坏齿轮系，但是我们必须忽略大接通峰值。但是，在恒流设计中，如图4所示，电流总是恒定的，只有电压变化。在接通时，电压自动降低，以在起动时保持电流不变。图4的两级恒流设计的另一个好处在于，如果需要变压器，则可以使用较小的变压器(115V或230V降至24V)，而不是使用必须考虑接通浪涌的较大变压器。由于没有高电流接通浪涌，变压器可较小(VA额定值较小)，而且成本也更便宜。
[0037] 在图5中，示出了根据实例实施方式的、图4的高温开关调节器402的电路图500。输入功率调节电源106(输入功率整流器和滤波器电路)向两级恒流开关调节器402(降压型调节器)和定时器电路108供应功率。当启动时，定时器电路对马达和齿轮系102的操作定时，并且响应于定时器信号“HI”/“Low”控制114，将“HI”恒流切换到“Low”恒流。在DC马达和齿轮系102与两级恒流开关调节器402之间示出电流反馈电阻器408。
[0038] 在本文仅通过实例而非限制的方式呈现了用于故障安全阀或风门方法的、存储的能量的一个或多个实施例的前述详细描述。应当认识到，在不包括本文所述的其他特征和功能的情况下，可以获得本文所述的某些单独特征和功能的优点。此外，应当认识到，以上公开的实施例和其他特征和功能或其替代方案的各种替代方案、修改、变化或改进可以期望地组合到许多其他不同的实施例、系统或应用中。本领域技术人员随后可以做出本发明的当前不可预见或不可预料的替代方案、修改、变化或改进，所附权利要求书也旨在包括这些替代方案、修改、变化或改进。因此，所附权利要求书的任何精神和范围不应限于本文包含的实施例的描述。
