用于校准和测试多个过热控制器的方法和设备与流程

文档序号：12717295阅读：212来源：国知局

本发明总体涉及过热控制器。特别地，本发明涉及用于同时校准和/或测试多个过热控制器内的压力传感器的改进的方法和设备。

背景技术：

美国专利No.9,140,613公开了过热控制器(superheat controller，SHC)。该专利中公开的SHC是单一的、自成一体的(self-contained)、独立的装置，其包括所有传感器、电子器件和自动探测流体类型如制冷剂的智能，并且报告用于住宅、工业和科学应用的多个常见的流体类型的过热。美国专利No.9,140,613的全部内容通过引用并入本文。

本文的图5和6示出了已知的SHC 10，其与美国专利No.9,140,613公开的过热控制器类似。如图5和6所示，SHC 10示出的实施例包括具有本体14的壳体12、盖16和流体入口构件18。流体入口构件18可以通过安装环19固定到壳体12。安装环19通过螺纹连接将流体入口构件18附接至壳体12部分。可替代地，可以通过任意希望的方法将安装环19附接至流体入口构件18，如通过焊接或压力装配。在图5和6示出的实施例中，流体入口构件18是黄铜配件，具有限定密封表面20的中心形成的开口。当在常规的加热、通风、空调和制冷(HVAC-R)系统(未示出)中以已知的方式使用时，SHC 10的密封表面20可以接合HVAC-R系统中的连接器以限定金属对金属的密封。

已知的过热控制器包括作为其完整构件的压力传感器。例如，已知的SHC 10包括集成的压力和温度传感器22，压力和温度传感器22具有安装到印刷电路板(PCB)28的压力传感器部分24和温度传感器部分26。过热处理器30、数据报告或通信模块32和输入/输出(IO)模块34也安装到PCB 28。IO模块34是物理硬件接口，接收输入功率并且通过可用的硬连线接口如电线或电缆36将数据报告到过热处理器30。可以通过IO模块34连接到SHC 10的目标装置在图6中附图标记38处示意性地示出，并且可以包括额外的温度传感器、手提电脑和笔记本电脑、手机、存储卡，以及在线路测试设备的常规终端中或与其一起使用的任意装置。可替代地，目标装置38可以通过无线连接而连接到通信模块32。

过热处理器30被安装到PCB 28，并且是高分辨率、高准确性的装置，其处理分别来自集成的压力和温度传感器22的压力和温度传感器部分24和26的输入信号、探测流体类型、计算流体的过热，并且提供识别计算的过热水平的输出。过热处理器30还可以被配置为提供其它数据，如流体温度、流体压力、流体类型、保持在板载存储器中的相关历史日期(如警报和开断的历史)，以及其它所需的信息。有利地，过热处理器30在压力和温度通常的操作范围内在一次校准后保持高水平的准确性。合适的过热处理器的非限制示例包括微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)具有嵌入式和/或外置存储器和外围设备。

在已知的SHC 10中，压力传感器或换能器(transducer)如压力传感器部分24，可以在非校准状态下供给，并且因此必须校准SHC 10，如在常规的环境室内。对于SHC 10已知的校准程序要求使SHC 10稳定在两个不同的温度。在所述两个温度的每个中，校准程序必须在两个不同的压力完成并且存储。在两个温度的每个在两个压力完成校准后，SHC 10返回到验证温度，通常为室温，并且校准的准确性在多个压力点被验证，如五个压力点。

通常，使SHC 10稳定在两个校准温度的每个和在验证温度所需的时间为大约一个半小时(1.5小时)。虽然使SHC 10稳定在两个校准温度的每个和在验证温度所需的时间将随着使用的环境室的类型和特性变化，但是时间可以在大约1.0小时到大约2.0小时的范围内。执行校准程序和将结果存储在SHC 10中所需的时间可以是大约10分钟。因此，用于校准和验证所需的时间大部分用于使SHC 10到达和稳定在两个校准温度和在验证温度。例如，以已知的方式单独校准和验证25个SHC 10所需的时间大约为79小时。

因此，希望的是，提供一种用于同时校准多个过热控制器内的压力传感器的改进的方法和设备。

技术实现要素：

本发明涉及用于同时校准和/或测试多个过热控制器内的压力传感器的改进的方法和设备。在一个实施例中，校准多个过热控制器的方法包括将多个过热控制器附接至歧管组件、将歧管组件包围在环境室内、以及同时校准多个过热控制器中的每个内的压力传感器。

在第二实施例中，歧管组件被配置为校准和测试一个或多个过热控制器，并且包括歧管框架。歧管具有多个流体管道，并且被安装到歧管框架。多个过热控制器接头被安装到流体管道，每个过热控制器接头被配置为使过热控制器附接至其上。

在另一实施例中，压力校准台被配置为校准和测试多个过热控制器，并且包括环境室、计算机、加压气源和电源。第一数据采集模块在其中具有压力计，并且第二数据采集模块被连接到环境室内的温度传感器。空气调节器包括过滤器，并且安装在加压气源和第一数据采集模块之间。歧管组件被配置为安装在环境室内，并且包括歧管框架和歧管，使得多个流体管道被安装到歧管框架并且连接到加压气源。气体线路连接器被附接至歧管的入口端部，并且被配置为附接至加压气源，并且压力换能器被附接至歧管的出口端部，并且被配置为检测或测量歧管的流体管道内的气压。多个过热控制器接头被安装到流体管道，并且每个过热控制器接头被配置为使过热控制器附接至其上。每个过热控制器接头是阳性接头，具有安装在其开口端部处外表面周围的O形环，并且O形环限定过热控制器接头和过热控制器的流体入口构件的密封表面之间的流体紧密密封。

通过参考附图阅读优选实施例的以下详细描述，本发明的各个方面将对于本领域技术人员变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的改进的歧管组件的透视图。

图2是图1中示出的歧管组件的部分的放大透视图。

图3是图1和2中示出的歧管组件的部分的截面正视图，示出了附接至改进的过热控制器接头的过热控制器。

图4是示出了具有两个图1所示的歧管组件的压力校准台的框图。

图5是已知的普遍过热控制器的透视图。

图6是图5所示的已知的普遍过热控制器的剖视图。

图7是示出了根据本发明的改进的压力校准和验证方法的图。

图8是示出了图7所示的改进的压力校准和验证方法的最终功能测试部分的图。

具体实施方式

现在参考附图，图1到3示出了改进的歧管组件50的基本结构，该歧管组件被配置为同时校准、验证和/或测试在多个过热控制器(SHC)10内的压力传感器或换能器。SHC 10可以是任意希望的SHC，如图5和6所示的SHC 10、美国专利No.9,140,613中公开的SHC的任意一个实施例、其它SHC、其它压力传感器或具有压力传感器作为其构件的其它装置。

歧管组件50包括具有安装表面56的歧管框架54。歧管58被附接至安装表面56，并且包括多个流体管道60。每个流体管道60具有第一端部60a和第二端部60b，并且流体管道60通过在它们的第二端部60b处的连接流体管道62彼此连接。流体管道60通过任意希望的器件附接至安装表面56，如通过多个基本上U形的安装支架64。一个或多个电连接器65，如50针扁平带状电缆连接器，可以安装到歧管框架54。在示出的实施例中，每个歧管组件具有五个电连接器65。可替代地，每个歧管组件可以具有任意希望数量的电连接器65。电连接器65将歧管组件50电连接到将在下面描述的一个或多个电源96(见图4)。

多个开口67通过歧管框架54的安装表面56形成。每个开口67限定用于连接到每个SHC 10的电线(未示出)、计算机电缆(未示出)等的通道。

在示出的实施例中，流体管道60由铜形成。可替代地，流体管道60可以由任意希望的材料形成，如不锈钢和其它金属、合金以及复合材料。示出的流体管道60可以基本上是管状的，并且具有约为5/8英寸(约为1.58cm)的直径。可替代地，流体管道60可以具有任意希望的直径，如小于约5/8英寸(约1.58cm)、在约5/8英寸(约1.58cm)到约3/4英寸(约1.9cm)之间，以及大于约3/4英寸(约1.9cm)的直径。示出的歧管框架54由铝形成。可替代地，歧管框架54可以由任意希望的材料形成，如黄铜、铜、不锈钢和其它金属、合金以及复合材料。

歧管58包括第一或入口端部66和第二或出口端部68。入口端部66包括附接至其上的气体线路连接器70。连接器70被配置为附接至加压气源88(见图4)，如将被引入到歧管58的氮气或干燥和过滤的空气。压力换能器72被附接至歧管58的出口端部68，并且可以被配置为以已知的方式感测和测量歧管58的流体管道60内的气压。

多个改进的SHC连接器或接头74被安装到歧管58的流体管道60。要校准和验证的每个SHC 10可以被附接至接头74的一个上。如图1所示，歧管组件50包括五个流体管道60，并且每个流体管道60具有五个接头74。因此，歧管组件50被配置为同时校准多达25个SHC 10。可替代地，歧管组件50可以配置有任意希望数量的接头74。接头74的数量可以限制于因素如流体管道60的组合长度和供给通过其中的加压气体的能力，以及将在下面描述的SHC 10将在其中校准、验证和/或测试的环境室94的尺寸。

虽然25个SHC 10可以附接至歧管58的接头74，但是将理解到的是，任意希望数量的SHC 10可以附接至歧管58，如一个SHC 10到25个SHC 10之间。

当以已知的方式在常规的HVAC-R系统(未示出)中使用时，SHC 10可以借助金属对金属密封附接至HVAC-R系统中的连接器。这样的金属对金属密封在本领域中是常规的，并且设置为在SHC 10的寿命内放置制冷剂泄露。然而，SHC 10和校准或测试设备之间这样的金属对金属接触可能不希望地损害SHC 10的密封表面20。

因此，在示出的歧管组件50中，每个接头74被配置为阳性接头，其包括位于在接头74的开口端部74a附近形成的环槽78内的O形环76。有利地，接头74的O形环76提供接头74和每个附接的SHC 10的流体入口构件18内的密封表面20之间的流体紧密密封，而不引起对SHC密封表面20的损害。此外，在接头74上O形环76的使用还通过减小接头74上的由于SHC 10过度地从其上附接和分离造成的磨损来延长歧管组件50的寿命。

通过使用歧管组件50来校准和验证25个SHC 10，校准和验证25个SHC 10所需的总时间约为14.5小时，包括在下面描述的两个校准温度T1和T2的每个花的时间和两个校准温度T1和T2的每个之间的等待时间。这对于单独校准和验证25个SHC 10所需的大约79小时来说是显著的进步。

如果需要，两个或更多个歧管组件50可以连接到一起，因此允许50个或更多个的SHC 10同时校准和验证。将理解到的是，可以连接到一起的歧管组件50的数量可能限制于因素如SHC 10将在其中校准和验证的环境室的尺寸以及将希望体积的加压空气供给到连接的歧管组件50的能力。

参考图4，示出了作为压力校准(PCAL)台80构件的两个歧管组件50。如果需要，额外的歧管组件50可以如所示的在附图标记50a处增加到PCAL台80。如图4所示，PCAL台80可以包括连接到其中具有数字压力计(未示出)的第一数据采集模块86的计算机82和相关的监测器。加压气源88可以设置为供给加压气体到歧管组件50。第一数据采集模块86还可以电连接到每个歧管组件50的每个SHC 10。计算机82可以连接到第二数据采集模块90。第二数据采集模块90还可以连接到SHC 10将在其中校准、验证和/或测试的环境室内的热电偶92或其它温度传感器。PCAL台80还可以包括安装在加压气源88和第一数据采集模块86之间的空气调节器和过滤器98、中心继电器控制板(未示出)和一个或多个电源96。

在操作中，要校准和验证的每个SHC 10可以在一个或多个歧管组件50上附接至改进的接头74。然后，可以将歧管组件50包围在环境室94内，并且可以开始如图7所示的PCAL和验证方法。

在本文描述和示出的改进的PCAL和验证方法中，多达25个SHC 10可以附接至歧管组件50上的25个接头74。一个或多个歧管组件50，每个具有附接至其上的25个SHC 10，可以安装在环境室94内，并且连接到PCAL台80的各个构件，包括加压气源88、电源96和图4中示出的各个其它构件。然后，环境室94可以被关闭和密封。

在图7中所示的改进的PCAL和验证方法的第一步骤中，环境室94内的温度稳定在第一温度T1，该第一温度例如可以是约-38℃。当环境室94内的温度稳定在第一温度T1时，加压气体可以在第一压力P1被引入到歧管组件50中，该第一压力例如可以是约60psi。可以读取压力传感器如集成压力和温度传感器22的压力传感器部分24的输出信号。如果SHC 10未能在第一温度T1和第一压力P1校准，那么失败可以被记录。如果SHC 10成功在第一温度T1和第一压力P1校准，那么成功也可以被记录。

在改进的PCAL和验证方法的第二步骤中，并且当环境室94稳定在第一温度T1时，加压气体可以在第二压力P2被引入到歧管组件50中，该第二压力例如可以是约200psi。可以再次读取压力传感器部分24的输出信号。如果SHC 10未能在第一温度T1和第二压力P2校准，那么失败可以被记录。如果SHC 10成功在第一温度T1和第二压力P2校准，那么成功也可以被记录。

在改进的PCAL和验证方法的第三步骤中，环境室94内的温度稳定在第二温度T2，该第二温度例如可以是约40℃。当环境室94内的温度稳定在第二温度T2时，加压气体可以在第一压力P1被引入到歧管组件50中。可以读取压力传感器部分24的输出信号。如果SHC 10未能在第二温度T2和第一压力P1校准，那么失败可以被记录。如果SHC 10成功在第二温度T2和第一压力P1校准，那么成功也可以被记录。

在改进的PCAL和验证方法的第四步骤中，并且当环境室94稳定在第二温度T2，加压气体可以在第二压力P2被引入到歧管组件50中。可以再次读取压力传感器部分24的输出信号。如果SHC 10未能在第二温度T2和第二压力P2校准，那么失败可以被记录。如果SHC 10成功在第二温度T2和第二压力P2校准，那么成功也可以被记录。

如图8中所示和下面详细地描述，验证校准的最终功能测试然后可以在附接至歧管组件50的SHC 10上进行。

除了上述的温度和压力，第一温度T1可以是任意希望的温度，如在约-40℃到约0℃的范围内，并且第二温度T2可以是任意希望的温度，如在约25℃到约125℃的范围内。类似地，第一压力P1可以是任意希望的压力，如在约0psi到约80psi的范围内，并且第二压力P2可以是任意希望的压力，如在约20psi到约700psi的范围内。

温度T1和T2可以基于SHC 10将在其中使用的系统的操作温度决定。类似地，压力P1和P2可以基于SHC 10将在其中使用的系统的操作压力决定。希望的温度T1和T2可以保持在约+/-1.5℃的范围，并且希望的压力P1和P2可以保持在约+/-2psi的范围内。在第一和第二温度T1和T2的每个在第一和第二压力P1和P2完成PCAL步骤后，歧管组件50可以从环境室94移除，并且允许稳定在室温，即在约20℃到约26℃的范围内。在开始最终功能测试之前，预定的测试数据，如温度、压力、测试的持续时间、歧管组件50的识别号码和PCAL台80的识别号码可以输入到PCAL台80的计算机82中。

在最终功能测试的第一步骤中，操作者可以输入动态测试数据到PCAL台80的计算机82中，该动态测试数据包括但不限于操作者的姓名或其它标识、要测试的SHC 10的数量和每个SHC 10的标识信息，如制造日期和批号。然后，操作者可以在PCAL台80上进行系统测试。例如，操作者可以进行通信检查和压力检查。如果PCAL台80未能通过系统测试，那么SHC 10的最终功能测试可以结束。可以通过显示在监视器84上的失败消息通知操作者失败的系统测试。可替代地，可以通过其它方法，如视觉信号或声音信号通知操作者系统测试的失败。

然后可以在每个SHC 10上一次一个地进行最终功能测试的第二和第三步骤。在最终功能测试的第二步骤，可以从正在测试的SHC 10内的过热处理器30读取时间戳和标识信息。标识信号可以包括固件版本、序列号、生产的识别号码和PCB 28的识别号码。

在最终功能测试的第三步骤中，可以检查SHC 10的功能测试参数并且记录结果。这样的功能参数包括但不限于内部DC和AC电压、通信水平、热敏电阻值、压力精度、过零时间、阀电阻和阀占空比控制。在第三步骤中每个测试参数的检查可以在多个压力进行。例如，第三步骤可以在六个压力的每个进行。多个压力的数量和值可以基于对正在测试的SHC 10的希望的精度水平决定。

在第一SHC 10上完成第三步骤后，记录测试结果，并且然后计算机82可以在第二SHC 10上进行第二和第三步骤。继续这个方法直到最终功能测试在附接至每个歧管组件50的所有SHC 10上进行。

本发明的操作的原则和模式已在其优选实施例中解释和说明。然而，必须理解的是本发明可以在具体解释和说明以外实现而不脱离其精神或范围。