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通风柜控制器介绍

发布时间：2013-03-21

      通风柜控制器适于控制实际上任何不同类型的可买到的通风柜，为此，该控制器具有大量可与用在控制器上的各种传感器连接的输入和输出端（线缆、接头或插头这里都认为是等效的）。如图2所示，图中有数字输出或DO端，该端与如前面所述的带有排气节流器的数字信号／模拟压力转换器连接，但是如果用这种方式安装时，还有为控制变速风扇驱动的模拟电压输出端。有五个窗格门位置传感器用来测定水平和垂直移动的窗格门的位置，也还有为与排放气流传感器49连接而设的模拟输入端。还有为紧急开关而设的数字输入端和为输出警报喇叭信号和辅助信号而设的数字输出端。还设有给房间控制器22提供气流量信号的模拟电压输出端。在某些应用中没有排放气流传感器，可采用指示面速度的壁速度传感器，并提供这种信号的输入端，但是使用种传感器一般认为是不**的，因而不是优选的实施例。利用这些各种输入和输出端，实际上任何类型的通风柜都可用有效而充分的方式进行控制。
      为了确定窗格门的位置，在靠近每个移动窗格门旁装有窗格位置传感器，这大致如图7、图8和图9所示。参见图8，窗格门位置传感器包括比较简单地机械设计的细长的转换机构80，该机构优选地包括比较薄的聚酯基层82．在基层82上印有一条每单位长度电阻为已知常数的电阻墨水84。还另外设有聚酯基层86，在其上面印有一条导电墨水88。这两个基层82和86通过位于带条两端的两滴粘合剂90相互粘在一起。基层优选地大约为千分之五英寸厚，而胶滴大约为千分之二英寸厚，胶滴在导电层88和电阻层84之间提供了空区。转换机构80优选地通过粘合剂层92加在通风柜上。
     聚酯材料有足够的柔性以使一层向另一层移动，从而响应于优选的弹簧压缩致动件94而产生接触，该致动件94由靠近带条的适当窗格门带动，于是当移动窗格门时，致动件94沿转换机构80移动，并在电阻和导电层之间产生接触，这种接触然后被将要描述的电路测出，该电路    驱动电路用以提供流向电阻元件84的恒定电流，该电流在线缆106上形成与集电极和地之间电阻值成正比的电压，该电压随*近的接触点沿电阻的变化而变化。运算放大器工作使得负输入端等于正输入端的平，而这一结果使运算放大器输出端的电流随电阻条84的有效长度成正比地变化。电路的下面部分以如上所述的同样方式工作，并同样在输出线缆108上产生与电阻元件84的连接端和接触点之间的距离成正比的电压，该接触点由与轨道上另一个窗格门连接的致动件94产生。
       参见通风柜控制器的组合电路示意图，如果分离的图10a、 lOb、lOc、 lOd和lOe按图10的方式相互接在一起，则示出了通风柜控制器20的整个电路示意图。图lOa到lOe的电路工作过程就不详细描述了。电路通过微处理器驱动，实现控制器控制功能的重要算法将在下文描述。参见图lOc，该电路包括Motorola MC 68HC11微处理器120，其时钟为用晶体122产生的8MHz频率。微处理器具有和三态缓冲器126（图10d）连接的数据总线124，三态缓冲器126随后和可编程只读存储器( EPROM)128连接， EPROM128也与数据总线124连接。EPROM128具有与三态缓冲器126连接的从AO到A7的地址线，还具有与微处理器120连接的从A8到A14的地址线。
      电路包括3位到8位多路转换器130、数据锁存器132（见图10 d）、数字一模拟转换器134，数模转换器用于提供指示经通风柜排放的空气体积的模拟输出，该输出信息如前面根据图2描述的提供给房间控制器22。参见图lOb，RS232驱动器136用于通过手持端传输和接收信息。图9所示的电路也在整个示意图中，即图lOa和lOb中示出。其它的元件都是熟知的，故不需要再另外描述了。
     根据本发明的一个重要方面，并参见图6，在通风柜内部具有传感装置，在*佳实施例中传感器装置包括至少一个位于通风柜60内部一侧的发光条140，发光条140具有多个发光器142，每个发光器用于顺着通风柜60的底板沿独立的路径发光，这些光可由位于通风柜60另一侧的光检测条144检测到。检测条144优选地具有多个光检测器146，例如适于检测沿特定路径的检测器和发光条之间是否存在物体的光敏晶体管。在这方面，发光条优选地包括多个发光器，比如发光二极管，其方向朝着检测条144上特定的检测器146。这样多个发光器142的每一个与一个光检测器146对应以确定一条光路，用于检测沿该光路是否存在物体。光检测器146优选地作上标记，于是如果在通风柜内有物体存在时，有一条或多条光路被打断，就能确定物体到通风柜前端的距离。控制器可利用这种对物体位置的确定来控制流经通风柜的气流。
      为了与本系统一致，可提供垂直导向的发光条148及垂直导向的光检测条I50，每个距离通风框60后壁大约2到4英寸内放置。这些条以与条140和144基本相同的方式工作，只是被放置来检测通常放在通风柜内的架子上的物体是否存在。光路应置于略微高于每个架子的位置，用于检测可能位于架子上的甚至是很小的物体是否存在。
      当然，尽管*佳实施例使用了如上所述的发光条和光检测条，应当知道带条的使用不是必要的，因为发光器和光检测器可单独地安装在通风柜的壁上。并且本发明的范围除了上面描述的外还包括其它形式的回路，可以包括红外线回路、激光回路、超声波回路和其它形式的回路。而且如果需要的话，在地板上，甚至在架子上物体的检测可通过如图6用152大致示出的负载传感器或测重器来完成。
     还应当知道本发明的范围可包括可安装在通风柜里面或外面的如CCD摄像机的图象扫描装置，但是这两种情况都用于观察通风柜的内部，并获得和分析通风柜内的图像。空通风柜的图象可存储起来并用于比较以确定通风柜内的任何工作物体的存在，以及如果它们存在时确定它们的位置。然后处理装置可把随后获得的图象与存储的空通风柜的图象比较并确定在通风柜内是否有工作物体存在。
     尽管经过通风柜的气流可通过多种方式控制，但优选的方式是如果所有的物体在距离通风柜的后壁大约2英寸内，就把气流减小到正常平均面速度的大约50%，如果物体在距通风柜的前端大约6英寸内，就维持正常的面速度。在距前端6英寸的位置到后端之间面速度的控制可按比例调节。又一个优选的是如果光路在通风柜前端小于6英寸的位置被隔断或阻挡时，可以启动警报状态。警报可以是声音或可视的，或两者都有。
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