用于确定流体流路的状况的系统和方法与流程

本公开主要涉及确定流体流路的状况的领域，更具体的涉及，确定在流体流路中存在限制物(restriction)。

背景技术：

通常，需要对流体流路的状况进行检测，例如过滤器、管道或导管安装。为了控制经流体流路移动的流体的压力和/或流量，而确定流体流路状况的这种能力是有益的，并且能够对要求维修的时间进行预估。对某些风扇的类型来说，不可能从电机在其正常操作点处操作时的电机操作参数来确定流体流路的状况，例如流体流路中是否存在限制物。相反的，这种系统需要在流体流路中安装的额外的传感器，例如压力传感器或流量传感器，因而增加了整体系统的成本。

技术实现要素：

在一个方面中，提供一种电机控制器。所述电机控制器被配置为与电机耦接，所述电机与风扇耦接。所述电机控制器包括与存储器耦接的处理器，并被配置为在第一操作模式中操作所述电机，在所述第一操作模式中，所述电机按照第一方向以第一速度旋转所述风扇，使得流体从流体流路的入口移动到所述流体流路的出口。所述电机控制器进一步被配置为在限制物检测模式中操作所述电机，在所述限制物检测模式中，所述电机按照与所述第一方向相反的第二方向旋转所述风扇，在所述电机按照所述第二方向旋转所述风扇时确定与所述电机关联的扭矩，确定所述扭矩不在所述存储器中存储的预定阈值范围之内，响应于确定所述扭矩不在所述预定阈值 范围之内，确定在所述流体流路中存在限制物。

在另一方面中，提供一种用于确定流体流路状况的方法。所述方法由电机控制器来实施，所述电机控制器被配置为与电机耦接。所述电机与风扇耦接。所述电机控制器包括与存储器耦接的处理器，并被配置为在第一操作模式中操作所述电机，在所述第一操作模式中，所述电机按照第一方向以第一速度旋转所述风扇，使得流体从所述流体流路的入口移动到所述流体流路的出口。所述方法包括通过所述电机控制器，在限制物检测模式中操作所述电机，在所述限制物检测模式中，所述电机按照与所述第一方向相反的第二方向旋转所述风扇。所述方法此外包括通过所述电机控制器，在所述电机按照所述第二方向旋转所述风扇时确定与所述电机关联的扭矩。此外，所述方法包括通过所述电机控制器，确定所述扭矩不在所述存储器中存储的预定阈值范围之内。进一步的，所述方法包括通过所述电机控制器，响应于确定所述扭矩不在所述预定阈值范围之内，确定在所述流体流路中存在限制物。

在另一方面中，提供一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储在其上的处理器可执行的指令。所述指令由电机控制器来执行，所述电机控制器被配置为与电机耦接，所述电机与风扇耦接。所述电机控制器包括与存储器耦接的处理器，并被配置为在第一操作模式中操作所述电机，在所述第一操作模式中，所述电机以按照第一方向以第一速度旋转所述风扇，使得流体从流体流路的入口移动到所述流体流路的出口。在通过所述电机控制器执行时，所述指令使得所述电机控制器在限制物检测模式中操作所述电机，在所述限制物检测模式中，所述电机以第二速度旋转所述风扇，在所述电机以所述第二速度旋转所述风扇时确定与所述电机关联的扭矩，确定所述扭矩不在所述存储器中存储的预定阈值范围之内，以及，响应于确定所述扭矩不在所述预定阈值范围之内，确定在所述流体流路中存在限制物。

附图说明

图1是示例系统的方块图，其包括耦接至电机的电机控制器，该电机使得流体经由流体流路而移动。

图2是示例计算装置的方块图，其包括在图1的系统中。

图3是在图1所示的电机控制器的存储器中存储的数据的框图。

图4是由电机控制器所执行方法的流程图，用于确定图1所示的流体流路中存在限制物。

具体实施方式

这里描述的系统和方法，使得电机控制器能够基于与电机控制器耦接的电机的操作参数，检测流路中限制物的存在和严重程度，而不是依赖于压力传感器或流量传感器来检测流体流路中限制物的存在。更具体的，电机控制器在限制物检测模式中操作所述电机，在限制物检测模式中，电机将与电机耦接的风扇的旋转进行反转，并且，电机控制器从由电机拔出(drawn)的电流，来确定通过流体流路的流体流量被限制超出预定阈值量。作为响应，电机控制器使得用户界面部件指示需要执行维修和/或需要替换或清洁流体流路中的过滤器。

在一个实施方式中，描述了一种计算机程序，且该程序具体实现在计算机可读介质上。在示例的实施方式中，在独立的计算装置上执行该计算机程序。该计算机程序是灵活的，并且设计为在各种不同的环境下操作而不折衷任何主要功能。在一些实施例中，该系统包括在多个计算装置之间分布的多个部件。一个或多个部件可以是具体实现在计算机可读介质中的计算机可执行指令的形式。该系统和方法并不限于这里描述的具体的实施例。另外，每个系统的部件和每个方法均能够独立的且与这里描述的其它部件和方法分开来实施。每个部件和方法还能够与其它组件包和方法进行组合使用。

如这里所使用的，以单数叙述及前面附加词“一”或“一种”的元件或步骤应当理解为，不排除复数个元件或步骤，除非明确的指出这种排除。此外，对本公开的“示例的实施方式”或“一个实施方式”参考引用并不 意图解释为排除也包含所叙述的特征的附加实施方式的存在。

图1是示例系统100的方块图，该系统包括耦接至电机106的电机控制器104，该电机使得流体(未示出)经由流体流路114而移动。电机控制器104可通信的耦接到用户界面部件102，该用户界面部件通过输入装置110接收用户的选择，并且通过输出装置112将信息输出给用户，正如这里更详细的描述的。在一些实施方式中，用户界面部件102合并在电机控制器104中。此外，在一些实施方式中，电机控制器104合并在电机106中。电机106，例如是电动机，通过轴107耦接到风扇120。更具体的，电机106使轴107进行旋转以驱动负载108。在某些实施方式中，负载108包括流体流路114，其包括入口116、过滤器118、风扇120以及出口122。由于电机106使得轴107进行旋转，风扇120将流体(未示出)移动进入入口116，经过过滤器118，经由出口122移动出。一些实施方式不包括轴107，电机106直接耦接到风扇120。在一些实施方式中，系统100包括阀门或挡板(damper)，由此改变系统的限制物。这些阀门或挡板可偶尔改变，足以被限制物检测模式中电机106的定时(日常)操作而检测到。在一些实施方式中，阀门或挡板中的改变操作为用于电机106转换到限制物检测模式中的触发器。在一些实施方式方式中，该流体是空气。在其它实施方式中，该流体是水。因此，在一些实施方式中，系统100是空气移动系统，例如加热、通风和空气调节系统(HVAC)，而在其它实施方式中，系统100是例如在水池或温泉疗养池中的水泵。在至少一些实施方式中，风扇120相对于流过流体流路114的流体的方向按照特定的方向被弯曲，例如，轴向或后向。换句话说，在至少一些实施方式中，风扇120朝向入口被弯曲。

用户界面部件102向电机控制器104传输包括选择128的选择信号126。选择128包括，例如，(i)初始化(例如，通电)电机控制器104和电机106的选择，(ii)使得电机控制器104和电机106不活动(例如，断电)的选择，(iii)在第一操作模式操作电机106的选择，在该第一操作模式中，如上所述，流体经由流体流路从入口116移动到出口122，(iv)在限制物检 测模式中操作电机控制器104和电机106的选择，以确定流体流路114的状况，更具体的是确定是否存在限制物，例如在过滤器118中存在限制物124(例如，阻塞)，或者(v)用于在限制物检测模式中周期性操作的计划表的选择。

电机控制器104向电机106传输包括命令136的命令信号134。例如，在至少一些实施方式中，命令信号134包括以按照第一方向(例如，将流体从入口116移动至出口122)以第一速度来操作的命令136。在其它实施方式中，命令信号134包括按照第二方向(例如，将流体从出口122移动至入口116)以第二速度来操作的命令136。在一些实施方式中，第二速度与第一速度相等。在一些实施方式中，命令信号134此外包括由电机106以所命令的速度和方向旋转风扇120所需要的电功率。

当电机106以所命令的速度和方向操作时，电机106传输包括反馈140的反馈信号138。反馈140包括关于电机106的速度的信息，以及由电机106以该速度操作所使用的电流(后文称做“电流”)。更具体的，在一些实施方式中，该速度是在预定时间周期(例如，1分钟)之内，电机106的(即，电机106中所包括的转子的)旋转(revolutions)数量。在一些实施方式中，电机106包括霍尔效应传感器(未示出)，其检测电机106之内的循环(cycles)，例如极性的改变。在一些实施方式中，由霍尔传感器检测到的两个循环对应于一次旋转。如上所述，反馈140此外包括关于由电机106以该速度操作所使用的电流的信息。电机控制器104将该电流与预定值相乘，以确定由电机106在该速度处所使用的扭矩。对于一些风扇，例如前向弯曲的风扇，当前向弯曲的风扇将流体从入口移动至出口(前向的方向)时，随着流体流路114中的压力增加，由电机106输出的扭矩也增加。

如果流体流路114被限制，例如通过过滤器118中的阻塞124，流体流路114中的压力比其未被限制时更大，且与电机106相关联的电流和扭矩也比其未被限制时更大。在其它实施例中，流体流路114中限制物增大的结果是导致所述扭矩降低。然而，对于后向弯曲的风扇(例如，风扇120) 来说，当流体流路114中出现限制物并且风扇120在朝前向的方向中操作(例如，将流体从入口116移动至出口122)时，电流和扭矩不会增大。反而是，为了检测限制物124的出现和严重程度，电机控制器104在限制物检测模式中操作电机106。在限制物检测模式中，电机106按照与前向的方向相反的第二方向(“反向的方向”)操作。换句话说，电机106对风扇120进行旋转，以使得风扇120将流体从出口122移动到入口116。当按照反向的方向操作时，响应于在流体流路114中增加的压力，电机的电流和扭矩增大。电机控制器104将该扭矩和/或电流与预定的阈值范围进行比较，以确定该扭矩和/或电流是否大于或小于(即，不在范围之内)该预定的阈值范围。如果该扭矩和/或电流不在预定的阈值范围之内，那么电机控制器104确定在流体流路114中存在限制物(例如，限制物124)。电机控制器104将包括输出132的输出信号130传输给用户界面部件102。例如，如果电机控制器104确定在流体流路中存在限制物124和/或该限制物124具有预定的大小或严重程度，那么，电机控制器104传输包括输出132的输出信号130，该输出132指示限制物存在，指示必须实施维修，和/或指示过滤器118应当被改变或被清理。

图2是示例性计算装置200的方块图。计算装置200的至少一些部件包括在这里所述的其它装置的实施方式中，例如，用户界面部件102和电机控制器104。计算装置200包括处理器205，用于执行指令。在一些实施方式中，可执行的指令储存在存储区域210。处理器205可包括一个或多个处理单元(例如，在多核的配置中)。存储区域210是允许对例如可执行指令和/或其它数据等信息进行存储和检索的任意装置。存储区域210可包括一个或多个计算机可读介质。

在一些实施方式中，计算装置200也包括至少一个介质输出部件215，用于向用户201展示信息。介质输出部件215是能够向用户201传输信息的任意部件。输出装置112(图1中示出的)是介质输出部件215的示例。在一些实施方式中，介质输出部件215包括输出适配器，例如视频适配器和/或音频适配器。输出适配器可操作的耦接到处理器205，且可操作的耦 接到输出装置，例如显示装置(如，液晶显示器(LCD)，一个或多个发光二极管(LED)，有机发光二极管(OLED)显示器，阴极射线管(CRT)，或“电子墨水”显示器)，或者音频输出装置(如，扬声器或头戴式耳机)。

在一些实施方式中，计算装置200包括输入装置220，用于从用户201接收输入。输入装置110(图1中示出的)是输入装置220的示例。输入装置220可包括，例如一个或多个按钮、键盘、触敏面板(如，触摸板或触摸屏)、和/或麦克风。单个部件如触摸屏可以用作为介质输出部件215的输出装置和输入装置220。

计算装置200也可包括通信接口225，其可通信的耦接到另外的装置232，例如用户界面部件102、电机控制器104、电机106或另外的装置。在一些实施方式中，通信接口225被配置为使能通过短范围无线通信协议的通信，例如近场通信(NFC)、蓝牙^TM或Z波^TM，使能通过依照IEEE(电气和电子工程师协会)802.11标准(即，WiFi)执行的无线局域网络(WLAN)的通信，和/或使能通过移动电话(即，蜂窝)网络(如，全球移动通信系统(GSM)、3G、4G)或其它移动数据网络(如，微波存取全球互通(WIMAX))，或有线连接(即，一个或多个用于传输电信号的导体)的通信。在一些实施方式中，通信接口225包括，例如，一个或多个用于向另外的装置232和/或从另外的装置传输电信号和/或功率的导体。此外，计算装置200也可包括功率电子设备230，其例如可与处理器205及电机106耦接。

图3是电机控制器104的存储器(例如，存储器210)中存储的数据300的框图。数据300包括与第一操作模式302关联的设置。更具体的，数据300包括第一速度304和第一方向306，用于在第一操作模式302中操作电机106。第一方向306是朝前的方向，意味着，该方向使得风扇120必须被旋转以使流体从入口116移动向出口122的方向。此外，数据300包括与限制物检测模式308相关联的设置。更具体的，数据300包括第二速度310和第二方向312，用于在限制物检测模式308中操作电机106。第二方向312是反向的方向，意味着，该方向使得风扇120必须被旋转以使 流体从出口122移动至入口116。在一些实施方式中，第二速度310与第一速度304相等。在其它实施方式中，第二速度310与第一速度304不同。进一步，在一些实施方式中，一个或多个第一速度304与第二速度310是速度范围。数据300此外包括扭矩值的预定阈值范围314，电机控制器将其与电机的扭矩值进行比较，用来检测流体流路114中限制物(如，限制物124)的出现以及严重程度。此外，数据300包括计划表316，当电机控制器104在限制物检测模式308中操作电机106时，其限定了间隔或日期以及时间。计划表316可通过制造商预先编程进电机控制器104中，或者由用户(如，用户210)通过用户界面部件102进行输入。此外，数据300包括转换因子318，电机控制器将转换因子与电流(即，在反馈140中所指示的)相乘，用来确定当以给定速度(如，第二速度310)旋转风扇120时由电机106产生的扭矩。

图4是由电机控制器104所执行的方法400的流程图，用于确定流体流路114中存在限制物。最初，电机控制器104在限制物检测模式(如，限制物检测模式308)中操作402电机106，在该限制物检测模式中，电机106按照与第一方向306相反的第二方向312旋转风扇120。更具体的，第二方向312是风扇120必须被旋转以使流体从出口122移动至入口116的方向。此外，电机控制器104在电机106按照第二方向312旋转风扇120时确定404与电机106关联的扭矩。进一步，电机控制器104确定406该扭矩不在存储器(如，存储器210)所存储的预定阈值范围(如，阈值范围314)之内(如，大于或小于)。此外，响应于确定的该扭矩不在预定阈值范围314内，电机控制器104确定408与电机106相关联的流体流路(如，流体流路114)中存在限制物(如，限制物124)。

在一些实施方式中，电机控制器104在限制物检测模式308中以第一速度304操作电机106。更具体的，在这种实施方式中，第一速度304与第二速度310相等。在一些实施例中，电机控制器104向用户界面部件102传输在流体流路114中已经检测到了限制物(如，限制物124)的指示(如，输出信号130中的输出132)。一些实施方式中，电机控制器104从用户 界面部件102接收信号(如，选择信号126)以激活限制物检测模式308，以及电机控制器104响应于接收该信号(如，选择信号126)而在限制物检测模式308中操作电机106。在一些实施例中，在电机控制器104初始化阶段期间，例如在被激活时或者接收功率时，电机控制器104在限制物检测模式308中操作电机106。在一些实施方式中，电机控制器104从用户界面部件102接收信号(如，选择信号126)使电机106停止。电机控制器104响应于从用户界面部件102接收该信号(如，选择信号126)，在限制物检测模式308中操作电机106，并且在限制物检测模式308中操作电机106之后，使电机106停止。例如，电机控制器104在限制物检测模式308中操作电机106预定的时间段(如，30秒)。在一些实施方式中，电机控制器104在存储器(如，存储器210)中为限制物检测模式存储计划表(如，计划表316)，并且根据该计划表(如，计划表316)在限制物检测模式308中操作电机106。在一些实施方式中，电机控制器104通过对电流(如，反馈140中呈现的)进行感测来确定扭矩，电机106使用该电流以按照第二方向312以第一速度(如，第一速度304)来操作风扇120，并且电机控制器104将该电流乘以预定的转换因子(如，转换因子318)。

在一些实施方式中，通过在正常操作点之外对电机106进行操作，电机控制器104使得电机106操作在限制物检测模式308中。例如，在一些实施方式中，第二速度与第一速度304不同(即，更大或更小)，且电机106按照第一方向306以第二速度310操作，而不是按照第二方向312操作电机106。

这里所述的方法和系统可以使用计算机编程或工程技术来实现，该计算机编程或工程技术包括计算机软件、固件、硬件或任意组合或其子集，其中技术效果至少包括以下之一：(a)在限制物检测模式中操作电机，在该限制物检测模式中，电机按照与第一方向相反的第二方向旋转风扇；(b)在电机按照第二方向旋转风扇时确定与该电机关联的扭矩；(c)确定该扭矩不在存储器所存储的预定阈值范围之内；以及，(d)响应于确定的该扭矩不在预定阈值范围内，确定与该电机相关联的流体流路中存在限制物。

如这里使用的术语处理器指的是中央处理单元、微处理器、微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路，以及其它任意电路或能够执行这里所述功能的处理器。

如这里使用的术语“软件”和“固件”是可互换的，且包括任何存储在存储器中用于由处理器205执行的计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、以及非易失RAM(NVRAM)存储器。上述存储器的类型仅仅是举例，因此不作为对计算机程序存储可使用的存储器类型的限制。

如根据前述的说明可以理解的是，本公开前面讨论的实施例可以使用计算机程序或工程技术来实现，该计算机程序或工程技术包括计算机软件、固件、硬件或其任意组合或者其子集。根据本公开所讨论的实施例，具有计算机可读和/或计算机可执行指令的任意的这些产生的计算机程序，可以在一个或多个计算机可读介质中被实现或提供，可借此生产计算机程序产品，即，制造物品。这些计算机程序(同样已知作为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，且能够在高级程序和/或面向对象的编程语言，和/或在汇编/机器语言中实施。如这里使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”以及“多个计算机可读介质”指的是任意的计算机程序产品、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，其用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据，其包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。然而，“机器可读介质”、“计算机可读介质”以及“多个计算机可读介质”不包括瞬时信号(即，它们是“非瞬时的”)。术语“机器可读信号”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任意信号。

与在流体流路中检测和特征化限制物的已知的系统和方法相比，这里描述的系统和方法使得电机控制器，对于向远离流动的通常方向弯曲的风扇来说，能够检测流体流路中限制物的存在和严重程度，而不需要压力或流量传感器。据此，该系统的整体成本能够被降低，且不会消除检测和特征化流体流路中的限制物的能力。

这里描述了与用于与电机控制器数据通讯的系统和方法的示例性实施例。本文描述的系统和方法不限于这里所述的具体实施例，而是，该系统的部件和/或方法的步骤可以与这里所述的其它部件和/或步骤独立的且分开的使用。

该撰写的说明书使用示例给本公开提供细节，包括最佳的模式，还使得本领域技术人员能够实施该公开，包括形成和使用任何装置或系统，以及执行任何合并的方法。本公开的专利保护范围由权利要求书所限定，可以包括对本领域技术人员来说想到的其它示例。这些其它示例，如果其不具有不同于本权利要求文字语言的结构部件，或者，如果其包括与本权利要求文字语言没有实质差异的等价结构部件，则也意图在本权利要求的范围之内。