专利名称：带有安装板的建筑物自动化系统的输入/输出模块的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于建筑物自动化系统的输入/输出装置。
背景技术：
建筑物自动化系统包括对于各种建筑物运作提供自动监控和控制的系统。常规建筑物自动化系统包括加热、通风和空气调节(HVAC)系统、安全系统以及防火系统。虽然各种建筑物自动化系统用于不同目的，不过许多系统均普遍使用广泛分布的进行感测、控制和物理(即致动器)操作的装置。例如，HVAC系统通常包括遍布建筑物或场地的温度传感器并且还包括遍布建筑物的通风风间。HVAC系统运转通风风间来基于在不同空间内进行的温度测量来增加或减小流向这些空间的被调节空气(冷却或加热的)的流动。HVAC系统通常还包括许多散布的控制装置，其基于控制信号接收局部传感器信号并且向局部风间提供控制信号。通常的HVAC系统可以包括位于遍布建筑物的成百个控制器、致动器和传感器。安全系统和防火系统具有类似建筑构造。大多数建筑物自动化系统包括通信网络，各种装置(例如控制器)能够通过该通信网络通信。建筑物系统通常还包括一个或更多个工作站或其他接入装置，从而技术员或建筑物管理者可以监控由各种传感器所探测到的建筑物内的情况，并且命令装置并/或为控制器定义设定点(例如所需房间温度等)。在公知的建筑构造中，单个传感器和致动器装置不总是直接连接到建筑物自动化系统通信网络。为此，传感器和致动器装置通常包括相对简单的模拟或数字输入和输出，并且不包括可能需要作为数据网络上的可寻址装置来运作的混杂电路。为了适应这些装置， 建筑物自动化系统通常为所谓的现场控制面板内的控制器装置提供网络连接。这些现场控制面板除控制器外还包括模拟和/或数字I/O电路从而与非网络工作的传感器和致动器进行交互。虽然控制器装置通常使用I/O电路来进行局部控制，不过控制现场面板电路同样可以提供经由I/O端口对于接收自传感器的数据进行更广的建筑物网络访问，并且经由I/ 0端口对致动器进行更广的建筑物网络访问。因此，现场控制面板可以用作一种数据网络和各种传感器和致动器硬件之间的接口。不过，在一些情况下，传感器和/或致动器可能位于距离最近的现场控制面板相当远的距离处。在这种情况下，本领域公知的是提供连接到传感器和致动器的输入/输入模块，不过不具有完全现场面板能力。这样的输入/输出模块用作建筑物网络和末端装置 (传感器和致动器)之间的接口。输入/输出模块从传感器接收传感器数据并且使得传感器数据经由建筑物网络被传输到其他装置。类似地，输入/输出模块可以从建筑物网络接收命令数据并且针对连接的传感器和/或致动器产生对应的输出。这样的输入/输出模块具有各种形状和定制安装方法。
所有建筑物自动化系统的问题在于与给系统布线相关的成本。因为系统使用遍布整个建筑物的装置，所以布线的材料和安装成本可能是非常显著的。已经提出使用无线传感器和致动器，并且其有希望作为一种解决方案。不过，在建筑物自动化系统中大规模地完全省去有线传感器貌似不是能马上实现的。因此，总是需要在不实施无线解决方案的情况下减少与给建筑物自动化系统布线相关的成本。
发明内容
本发明通过提供一种输入/输出模块来解决上述需要以及其他需要，该输入/输出模块可以被安装于标准电接线箱，例如用于安装灯开关和电插座所用的类型。在第一实施例中，用于建筑物自动化系统的输入/输出模块包括安装板、电路板和盖。安装板具有被定位成与标准电接线箱的紧固件插槽对齐的至少两个紧固件插槽。安装板还包括至少两个开口，每个开口的尺寸被制成接收从中通过的一条或更多条电线。电路板支撑被构造成在建筑物网络上通信的接口电路。电路板还包括装置输入终端和装置输出终端。接口电路被构造成提供在建筑物网络和被连接到输入和输出终端的装置之间的接口。电路板被构造成被安装于安装板。盖的尺寸被制成装配在安装板和电路板之上。通过参考下述具体描述和附图，本领域的普通技术人员将更加显而易见到上述特征和优点以及其他特征和优点。
图1示出了根据本发明实施例的示例性输入/输出模块以及其可以安装于的标准电接线箱的分解立体图2示出了图1的输入/输出模块的安装板的第一侧面的第一立体图； 图3示出了图1的输入/输出模块的安装板的第二侧面的第一立体图； 图4示出了图2和图3的安装板的第二侧面的平面图5示出了图1的输入/输出模块的安装板和电路板的立体图，其中电线连接到至少一些布线终端；
图6示出了被置于图1的输入/输出模块的电路板上的接口电路的示意图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明实施例的示例性输入/输出模块10以及标准电接线箱90 的分解立体图，其中输入/输出模块10能够安装于标准电接线箱90。输入/输出(I/O)模块10包括安装板12、电路板14和盖16。图2、图3和图4示出了安装板12的其他视图，并且图5示出了图1的输入/输出模块的安装板12和电路板14的立体图，其中电线120连接到至少一些布线终端。在整个说明书中参考各个示图。电接线箱90是给民用、商用和工业建筑物布线所用的标准接线箱，并且通常关联于建筑物内电气系统的使用。例如，电接线箱是美国建筑物布线中通常使用的标准四英寸见方的接线箱。接线箱90是具有后壁92和四个侧壁94的开口金属或塑料箱的形式。每个侧壁均包括多个开口 96以便电线穿入和穿出接线箱90。接线箱90还包括由接线箱94 的两个侧面94所限定的角隅内的螺钉凸台(screw boss) 98以及被置于另两个侧面94的对置角隅上的未示出的第二螺钉凸台。螺钉凸台98从侧壁94的上边缘的水平向下沿接线箱90的至少部分深度延伸。电接线箱90具有大体由后壁92限定的长度1和宽度w以及由侧壁94限定的深度d。大体而言，长度1和宽度w是大约95mm至100mm。虽然会存在电接线箱90的一些变型，不过螺钉凸台98和对置螺钉凸台的位置由标准限定。此外，如下面将讨论的，I/O模块10可以与未示出的由其他国家标准所限定的另一个电接线箱结合使用。这种其他电接线箱例如由IEC 60634所限定。安装板12包括具有第一侧20 (参见图1和图2)和第二侧22 (参见图3和图4) 的板状支撑结构18。安装板12具有四个紧固件插槽对、26、观、30，其成对对置地定位成与标准电接线箱的紧固件插槽对齐，换言之，接近近似IOOmm χ IOOmm方形的对置角隅。因此，例如，紧固件插槽M和观对齐于接线箱90的螺钉凸台98和未示出的对置螺钉凸台。 此外，如果I/O模块10或接线箱90旋转九十度，则紧固件插槽沈和30将对齐于螺钉凸台 98和对置螺钉凸台。在任一情况下，紧固件插槽对、26、观和30被定位成使得当成对对置的插槽对、26、观和30对齐于螺钉凸台98和对置螺钉凸台时板状支撑结构18基本上至少延伸到接线箱90的侧壁96。如图2所示，紧固件插槽M包括通孔32，其被限定为对角地朝向支撑结构18中心定向的椭圆。紧固件插槽M还包括围绕通孔32的突台结构34。每个紧固件插槽沈、28 和30均具有基本相同的结构。通孔32以及相应突台结构34的椭圆形状和取向允许接线箱90的紧固件插槽98的构造具有误差余量。因此，安装板10被构造成适应具有广泛容差范围的标准接线箱构造。安装板12还包括至少两个开口，并且在这个实施例中是四个开口 36、38、40和42， 其被限定成贯通支撑结构18。四个开口 36、38、40和42中的每一个的尺寸均被制成接收从中贯穿的多条电线和/或电缆。在这个实施例中，每个开口 36、38、40和42均是矩形形状， (同样参见图3、图4)。再次参见图1的实施例，电路板14是其尺寸被大体构造成适配到接线箱90的长度和宽度内的电路板。换言之，电路板14具有小于1的长度和小于w的宽度。电路板14 支撑接口电路100，如图6示意性示出。接口电路100包括多个输入和输出(I/O)终端102、 通信终端104、处理电路106、功率调节电路108、多个指示器110和功率输入终端112。I/O终端102包括数字输入终端、数字输出终端、模拟输入终端和模拟输出终端。 处理电路106包括可编程处理器以及被构造成与I/O终端102电交互的其他电路。这样的电路是本领域公知的。不同类型的I/O终端102允许I/O模块10在不同应用中的灵活使用。通信终端104被构造成连接未示出的通信网络，例如建筑物控制网络。功率输入终端112被构造成联接电源，例如M伏AC建筑物供电导线。功率调节电路108被构造成为处理电路106和接口电路100中需要功率的任意其他电路产生已调整的DC偏压。处理电路106通过软件或固件被构造成响应来自通信网络针对与连接到I/O终端102的物理装置(未示出)相关的数据的请求。例如，处理电路106可以接收针对来自传感器的温度数据的请求，其中该传感器未示出且连接到输入终端102之一。处理电路106 还被构造成读取输入终端102处的电压，该电压代表了传感器所感测到的电压。处理电路 106还被构造成产生数据信息，该数据信息包括代表所测温度的信息，该数据信息具有适当
6的通信网络协议格式。处理电路106还被构造成导致所述数据信息经由通信网络终端104 在网络上的通信。处理电路106可以包括或被连接到地址设定装置，例如DIP开关，其为模块10定义了网络地址。处理电路106还通过软件或固件被构造成将命令传达到I/O终端102，在此接收来自通信网络上的控制器或处理器的命令。例如，处理电路106可以接收在通信网络终端104 上的数据信息，该数据信息包括用于操作被连接到输出102之一的致动器的命令。致动器可以适当地是用于水间或通风风间的致动器。处理电路106被构造成产生致动器所需格式的命令，并且将所产生的命令提供给适当输出终端102。因此，处理电路106运作作为连接到通信终端104的通信网络与连接到I/O终端 102的物理装置之间的接口。在一些实施例中，处理电路106还可以被构造成执行控制操作。例如，处理电路106可以被构造成基于接收自一个或更多个输入102的温度或其他传感器信息来命令被连接到输出终端102之一的致动器。在这种情况下，处理电路106将执行控制算法，例如PID控制算法，来根据(来自通信终端104的)设定点基于(来自输入102 的)处理信号产生(用于输出102的)控制信号。再次参考图1并且同样参考图2和图5，电路板14被构造成使用安装板12的物理特征被安装到安装板12上。具体而言，安装板12包括被置于接近支撑结构18的第一端 18a的L形过盈特征44。每个L形特征44均包括从支撑结构18向上延伸的轴46以及接近轴46的顶部的向内延伸物48。向内延伸物48朝向支撑结构18的第二侧18b延伸，以便向内延伸物和轴46接收并保持电路板14的第一边缘。此外，固位倒钩50被置于接近支撑结构18的第二端18b。每个固位倒钩50均包括轴52和成角度倒钩元件M。轴52从支撑结构18向上延伸并且倒钩元件M朝向支撑结构18的第一侧18a延伸。倒钩元件M向下成角度，这有助于电路板14的卡合安装。固位倒钩50保持电路板14的第二边缘。因此，L形特征44和固位倒钩50保持电路板14使其避免沿支撑结构18的第一侧 18a和支撑结构18的第二侧18b的方向向外运动以及从支撑结构18向上运动。支撑结构 18还包括框架立柱或肋板56，其禁止沿与从第一侧18a和第二侧18b的方向正交的方向的运动。因此，特征44、50和56被构造成接收并保持处于图5所示位置的电路板14。在这个实施例中，电路板14在被安装时不会叠覆于紧固件插槽对、26、观和30。这样的构造允许安装板12在接线箱90内以及电路板14在安装板12内的灵活安装次序。换言之，安装者可以在将安装板12安装到接线箱12内之前容易地安装电路板14，或者反之亦可。此外，在这个实施例中，电路板14也没有完全叠覆于任意开口 36、38、40和42。这样的构造通过限制电线弯曲的数量而有利于布线，并且允许在安装电路板14之前或之后连接电线120 (参见图5)。参考盖16，该盖16包括顶板86和多个侧面板88。每个侧面板88的端部均被置于与安装板12的边缘相邻。在通常使用I/O模块10时，安装者布设电线120使其通过接线箱90的开口 96连接到I/O模块10。在许多情况下，电线120将被建筑电工布设到接线箱90并且通过开口 96。之后，在后续时刻，另一安装者布设电线120使其通过安装板12的适当开口 36、38、40 和42并且将电线连接到通信终端104和I/O终端106中的适当终端。之后，安装者将电路板14附接到安装板12。为此，安装者将电路板14的第一边缘放置到向内延伸物48下方并且抵靠过盈特征44的轴46，并且通常对齐于肋板/立柱特征56之间的电路板44。之后， 安装者将第二端推过倒钩50直到第二端通过倒钩元件M从而在倒钩元件M下方卡扣就位。之后，安装者对齐安装板12，以便成对对置的紧固件插槽对、26、观和30中的一对对齐于接线箱90的凸台98和对置凸台(图1中未示出)。一旦对齐，则安装者通过将紧固件(例如紧固件99)插入通过对齐的插槽和凸台(例如插槽M和凸台98)从而将安装板 12附接到接线箱。在已经安装好安装板12后，盖16被置于安装板12上并经由附加紧固件 (例如紧固件17)附连。在上述实施例中，I/O模块10还包括任选的屏障58，其从安装板12的第二侧22 延伸到接线箱12的内部中。具体而言，有利的是将屏障安装在接线箱内的不同类型导体之间。屏障可以根据需要提供在低压和高压导体间的隔离。如图1所示，屏障58构造成大体矩形板状结构且该结构具有两个校准特征60和L形固位元件62。因此，安装板12包括用于接收校准特征60的槽64和用于接收固位元件62的槽66。安装板12还包括两个平行肋板68，这两个平行肋板68被构造成接收屏障58的边缘的一部分并且以摩擦配合的方式保持边缘。屏障58被构造成大体延伸通过接线箱90的宽度w和/或长度1，从而将接线箱 90的内部划分为两个基本物理隔离的隔间。图1-5的实施例中示出的另一任选特征是针对标准欧洲类型接线箱的改造。为此，安装板12还包括两个附加紧固件插槽70、72，其置于支撑结构18上处于适应欧洲电接线箱的布线标准IEC 60634的位置。大体而言，紧固件插槽70被置于沿长度1的维度近似处于安装板12的中点且沿宽度w的维度在距离安装板12的一侧近似四分之一宽度处。类似地，紧固件插槽72被置于沿长度1的维度近似处于安装板12的中点且沿宽度w的维度在距离安装板12的另一侧近似四分之一宽度处。紧固件插槽70具有椭圆形通孔和环绕凸台，且椭圆的较长维度平行于长度1的维度。类似地，紧固件插槽72具有椭圆形通孔和环绕凸台。不过，插槽72的椭圆的较长维度平行于宽度w的维度延伸。图1-5的实施例的另一特征是安装板12的开口 36、38、40和42的可扩张性。具体而言，如图3和图4所示，存在与每个开口 36、38、40和42相邻的相应冲片(punch tab) 74、76、78和80。例如，冲片36包括板82和连接物84。板82稍小于开口 36的宽度并且小于开口 36长度的一半(大约三分之一长度)。板82被置于开口的一端并且经由连接物84 联接到支撑结构18。连接物84被构造成保持板82在支撑结构上就位，不过也限定了允许强制去除板82的薄弱点。支撑结构18被成形为使得当通过连接物84的失效而强制去除板82时，开口 36的有效尺寸增加了近似板82的尺寸。冲片76、78和80具有基本相同构造。在必须增加开口 36、38、40和42的尺寸的情况下冲片74、76、78和80提供了附加灵活性来实现这种增加。此外，在不必须增加的情况下，冲片74、76、78和80有效地覆盖了会通达到危险电导体的开口区域。还应该意识到紧固件开口 M、26、30和32可以包括如图3所示的冲片，如果且当使用各开口时则可以强制去除该冲片。因此，上述实施例包括了在灵活性、兼容性和安装简便性方面的许多特征和优点，其可以减小建筑物控制系统中的布线成本。许多实施例的一种特征是能够使用标准电接线箱作为连接点，这与典型的建筑物自动化系统安装是不同的。这种特征有助于分离墙壁布线工作和I/O模块布线工作。另一特征是将I/O模块的至少一些实施例适应不同接线箱类型和容差。 应该意识到上述实施例仅是示例性的，并且本领域的普通技术人员可以容易地得到其自身的包括本发明原理且落入本发明精神和范围内的实施方式和改型。
权利要求
1.一种用于建筑物自动化系统的输入/输出模块，包括安装板，其具有被定位成与标准电接线箱的紧固件插槽对齐的至少两个紧固件插槽， 所述安装板还包括至少两个开口，每个开口的尺寸被制成接收从中通过的一条或更多条电线.一入 ，支撑接口电路并且包括至少一个装置输入终端和一个装置输出终端的电路板，该接口电路被构造成在建筑物网络上通信，所述接口电路被构造成提供建筑物网络和与所述输入和/或输出终端连接的一个或更多个装置之间的接口，所述电路板被构造成被安装于所述安装板；盖，该盖的尺寸被制成装配在所述安装板和电路板上。
2.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述开口被构造成当所述电路板被安装到所述安装板时每个开口的至少一部分在由所述安装板的主表面所限定的平面内延伸超过所述电路板的至少一个边缘。
3.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述电路板支撑多个输入装置终端和多个输出装置终端。
4.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述开口被构造成使得每个开口被置于与所述电路板上包括所述输入和/或输出终端中的至少一个的部位相邻。
5.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述安装板具有第一表面和第二表面， 并且其中所述电路板被构造成安装在所述第一表面上或上方，并且其中所述第二表面面对所述标准电接线箱的内部。
6.根据权利要求5所述的输入/输出模块，还包括屏障元件，该屏障元件被构造成被所述安装板接收并且沿背离所述第二表面的方向延伸，所述屏障元件被至少部分地置于所述至少两个开口中的两个开口之间。
7.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述盖包括顶板和多个侧面板，并且其中每个所述侧面板的端部被置于与所述安装板的边缘相邻。
8.根据权利要求1所述的输入/输出模块，其中所述至少两个紧固件插槽包括被设置成限定正方形的角隅的四个紧固件插槽。
9.根据权利要求1所述的输入/输出模块，还包括被定位成与第二标准电接线箱的紧固件插槽对齐的附加紧固件插槽，所述第二标准电接线箱的所述紧固件插槽的构造不同于所述标准电接线箱的所述紧固件插槽的构造。
10.根据权利要求1所述的输入/输出模块，还包括被置于与所述至少两个开口中的第一开口相邻的冲片，所述冲片包括被构造成扩大所述第一开口的可移除板。
11.根据权利要求4所述的输入/输出模块，其中所述开口被构造成当所述电路板被安装于所述安装板时每个开口的至少一部分在由所述安装板的主要表面限定的平面内延伸超过所述电路板的至少一个边缘。
12.根据权利要求11所述的输入/输出模块，其中所述安装板具有第一表面和第二表面，并且其中所述电路板被构造成安装在所述第一表面上或上方，并且其中所述第二表面面对所述标准电接线箱的内部。
13.根据权利要求12所述的输入/输出模块，还包括屏障元件，该屏障元件被构造成被所述安装板接收并且沿背离所述第二表面的方向延伸，所述屏障元件被至少部分地置于所述至少两个开口中的两个开口之间。
14.根据权利要求13所述的输入/输出模块，其中所述至少两个紧固件插槽包括被设置成限定正方形的角隅的四个紧固件插槽。
15.根据权利要求14所述的输入/输出模块，还包括被定位成与第二标准电接线箱的紧固件插槽对齐的附加紧固件插槽，所述第二标准电接线箱的所述紧固件插槽的构造不同于所述标准电接线箱的所述紧固件插槽的构造。
16.根据权利要求15所述的输入/输出模块，还包括被置于与所述至少两个开口中的第一开口相邻的冲片，所述冲片包括被构造成扩大所述第一开口的可移除板。
全文摘要
用于建筑物自动化系统的输入/输出模块包括安装板(12)、电路板(14)和盖(16)。所述安装板具有被定位成与标准电接线箱(90)的紧固件插槽(98)对齐的至少两个紧固件插槽(24-30)。所述安装板还包括至少两个开口(36-42)，每个开口的尺寸被制成接收从中通过的一条或更多条电线。所述电路板支撑接口电路，该接口电路被构造成在建筑物网络上通信。所述电路板还包括装置输入终端和装置输出终端。所述接口电路被构造成提供在建筑物网络和与所述输入和输出终端连接的装置之间的接口。所述电路板被构造成被安装于所述安装板。所述盖的尺寸被制成适配在所述安装板和电路板上。
文档编号H05K5/00GK102197716SQ200980141844
公开日2011年9月21日 申请日期2009年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者J·F·王, M·B·斯特罗泽夫斯基, S·R·哈米尔顿, Y·张 申请人:西门子工业公司