BRPI0915539B1

BRPI0915539B1 - Dispositivo sensor de temperatura para medir a temperatura ambiente em uma sala, compartimento e método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente

Info

Publication number: BRPI0915539B1
Application number: BRPI0915539-2A
Authority: BR
Inventors: James P. Wille
Original assignee: Siemens Industry, Inc.
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2019-07-09
Also published as: US20100020849A1; KR101613328B1; WO2010006003A1; CA2730080A1; CN102089637B; KR20110027762A; EP2318816A1; MX2011000270A; EP2318816B1; CA2730080C; US8197130B2; BRPI0915539A2; CN102089637A

Abstract

método e aparelho para ler com precisão a temperatura ambiente para um aparelho de sensor de ambiente a presente invenção refere-se a um dispositivo sensor de temperatura encerrado em um alojamento tendo pelo menos uma parede termicamente isolante e fenda usinada para isolar o dispositivo sensor de temperatura para assegurar uma leitura precisa de temperatura ambiente em uma sala .

Description

[001] Esta patente reivindica o benefício de prioridade sob 35 U.S.C.§119(e) do pedido de patente provisório U.S. N° de série 61/078.881 (2008P12615US), submetido em 8 de julho de 2008; o conteúdo do qual é incorporado por referência para todos os propósitos. Campo [002] A presente invenção, em geral, refere-se a dispositivos sensores de temperatura usados para medir a temperatura do ar ambiente em uma sala ou espaço particular. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um método e aparelho para ler com precisão tal temperatura ambiente para monitorar a temperatura ambiente para sistemas de controle de climatização de automatização predial. Antecedentes [003] Sistemas de controle de climatização de automatização predial que incluem sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) têm pelo menos um termostato para monitorar a temperatura de ar ambiente dentro de uma sala de um edifício para fornecer retorno no que diz respeito a se a temperatura do ar da sala precisa ser alterada para satisfazer um ponto predeterminado. O termostato está disposto tal que um elemento sensor de temperatura é alojado dentro de um compartimento para detectar a temperatura do ar que passa sobre, através, ou em contato com o compartimento. O sistema de controle de climatização de automatização predial pode então comparar esta temperatura do ar com o ponto predeterminado para determinar se a temperatura do ar da sala precisa ser mudada para satisfazer o ponto predeterminado.

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 4/15

2/6

Em geral, o elemento sensor de temperatura é interconectado com um circuito processador para realizar esta função. O elemento sensor de temperatura pode ser tanto indiretamente acoplado ou preso diretamente no circuito de processador que inclui uma pluralidade de elementos de interconexão (ou fios condutores). O circuito de processador é acoplado no alojamento e é encerrado no mesmo.

[004] Em adição ao dispositivo sensor de temperatura, existem outros componentes dentro do compartimento de montagem que geram calor. Devido à transferência de calor destes componentes, as leituras térmicas feitas no elemento sensor podem não ser precisas da temperatura ambiente. Portanto, podem existir diferenças substanciais entre a temperatura do ar medida pelo termostato e a temperatura do ar ambiente real da sala. Nesta situação, o sistema de controle de clima pode funcionar de modo ineficiente, porque a temperatura medida pelo termostato pode não ser a temperatura ambiente precisa da sala. Portanto, existe uma necessidade de um dispositivo e método para ler com precisão a temperatura ambiente de uma sala por um dispositivo sensor de temperatura.

Sumário da Invenção [005] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo sensor de temperatura para medir a temperatura ambiente em uma sala, compreendendo: um elemento sensor de temperatura afixado em uma placa de circuito impresso; um compartimento circundando o elemento sensor de temperatura; e uma pluralidade de fendas de ventilação para permitir que o ar à temperatura ambiente flua através de um canal do sensor para o elemento sensor de temperatura.

[006] É outro objetivo da invenção fornecer um método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente compreendendo as etapas de: fornecer um elemento sensor de temperatura afixado em uma placa de circuito impresso; fornecer um compartimento

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 5/15

3/6 alojando o elemento sensor de temperatura; isolar o elemento sensor de temperatura dos componentes de produção de calor com pelo menos uma parede termicamente isolante; e permitir que o ar ambiente flua livremente no compartimento usando fendas de ventilação.

Breve Descrição dos Desenhos [007] A figura 1a) mostra uma vista em perspectiva de cima para baixo do alojamento de sensor ambiente com seus componentes externo e interno.

[008] A figura 1 b) mostra uma vista em perspectiva de baixo para cima do alojamento de sensor ambiente com seus componentes externo e interno.

[009] A figura 2 mostra uma vista lateral da cobertura superior do alojamento com as fendas de ventilação.

[0010] A figura 3 mostra outra vista lateral da cobertura superior do alojamento com fendas de ventilação.

[0011] A figura 4 mostra uma vista em seção transversal do canal de sensor no qual o ar ambiente flui através para atingir o elemento sensor de temperatura.

Descrição Detalhada [0012] Nas figuras 1a) e 1b), o compartimento 10 compreende a cobertura superior 20 e a base 30. A placa de circuito impresso 40 é alojada dentro do compartimento 10. A placa de circuito impresso 40 também compreende um painel de exibição 50, um cabeçote conector 60 para ligar a outros dispositivos no edifício, tomada de telefone 70 para conectar a um dispositivo de campo (isto é, um laptop) para informação imediata, até quatro comutadores táteis 75 e sensor de temperatura 90. Os componentes ativos da placa de circuito impresso 40 geram quase 1 watt de calor, portanto é importante separar este calor do sensor de temperatura 90. Tipicamente isto é obtido através de distância; quanto mais afastado está o sensor de temperatura 90 do calor interno da placa

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 6/15

4/6 de circuito impresso 40, menos afetada será a leitura de temperatura pelo calor interno fornecido pela placa de circuito impresso 40.

[0013] Na presente invenção, a distância é também empregada; no entanto barreiras condutoras e convectivas estão incluídas para aumentar ainda a precisão do sensor de temperatura 90. A cobertura superior 20 compreende parede superior termicamente isolante 100, e a base 30 compreende parede inferior termicamente isolante 200, cada uma moldada na cobertura superior 20 e na base 30, respectivamente, para impedir a transferência de calor convectivo dos componentes da placa de circuito impresso 40 através do ar para o sensor de temperatura 90. A placa de circuito impresso 40 também inclui uma fenda usinada 80 que localiza essencialmente o sensor de temperatura 90 em uma ilha. A fenda usinada 80 força o calor fornecido pelos componentes do placa de circuito impresso 40 a fluir em torno da fenda usinada 80 que aumenta a distância que o calor deve conduzir ao longo, desse modo limitando o calor transferido para o sensor. Isto limita as falsas leituras térmicas devido à transferência de calor condutor dos componentes da placa de circuito impresso 40 através do cobre na placa de circuito impresso 40. O calor é facilmente transferido através do cobre e da painel de circuito impresso 40 propriamente dita, no entanto, na presente invenção, o isolamento descrito acima não permite a condução de calor muito perto do sensor de temperatura 90.

[0014] Depois que a cobertura superior 20 e a base 30 são presas juntas, a parede superior termicamente isolante 100 e a parede inferior termicamente isolante 200 tocam as superfícies superior e inferior da placa de circuito impresso 40 de modo que o ar que circunda o sensor de temperatura 90 é completamente isolado do ar que circunda do resto da placa de circuito impresso 40. A fenda usinada 80 está dentro deste espaço isolado de modo que não existe problema de tolerância pelo fato de ter a cobertura superior 20, a base 30 e a fenda usinada 80 tendo

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 7/15

5/6 que se encontrar na mesma localização exata. Deve ser notado também, que uma ampla variedade de sensor de temperatura 90 pode ser usada na presente invenção.

[0015] As figuras 2 e 3 mostram fendas de ventilação 300 localizadas em torno da cobertura de topo 30. As fendas de ventilação compreendem fendas de entrada 400 e fendas de saída 500 para permitir que o ar ambiente flua através do compartimento 10 e através do sensor de temperatura 90. O canal de sensor 600 (mostrado na figura 4) inclui a trajetória do ar ambiente que entra nas fendas de entrada 400 e sai através das fendas de saída 500. O ar se move para dento e para fora do canal de sensor 600 por meio de convecção natural. A convecção natural é o movimento do ar devido ao gradiente de temperatura causado pelos componentes internos que geram calor. O ar quente sobe, portanto, o calor gerado pelos componentes causa um fluxo ascendente de ar através dos componentes e também para cima e ao longo da parede da sala. Este fluxo de ar retirará o ar ambiente não aquecido de baixo do compartimento 10 para entrar na cobertura superior 20 nas fendas de entrada 400 e naturalmente fluir para cima. A parede superior termicamente isolante inclinada 45° 100 e a parede inferior termicamente isolada 200 direcionam o ar para fluir para cima e para fora do lado da cobertura superior 20. Embora o sensor de temperatura 90 esteja completamente isolado de outros componentes internos dentro do compartimento 10, ele é ventilado fortemente para permitir que o ar ambiente passe livremente através do canal de sensor. O ângulo de 45° da fenda usinada 80 e paredes termicamente isolantes superior e inferior 100 e 200 respectivamente permitem que o ar ambiente flua mais facilmente através do canal de sensor. As fendas de ventilação 300 exigem uma abertura cumulativa bastante larga para permitir que o ar naturalmente convectivo se mova livremente para dentro e para fora do canal de sensor 600.

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 8/15

6/6 [0016] A figura 4 mostra uma vista em seção transversal do canal de sensor 600. Como mencionado acima, o canal de sensor 600 representa a trajetória de ar que entra através das fendas de entrada 400 e então sai através das fendas de saída 500 fluindo sobre o sensor de temperatura 90.

[0017] Enquanto a descrição precedente e desenhos representem as modalidades preferidas da presente invenção, será evidente para aqueles versados na técnica que várias mudanças e modificações podem ser feitas na mesma sem se afastar do verdadeiro espírito e escopo da presente invenção.

Claims

1. Dispositivo sensor de temperatura para medir a temperatura ambiente em uma sala, compreendendo:

um elemento sensor de temperatura (90) afixado em uma placa de circuito impresso (40);

um compartimento (10) que circunda o elemento sensor de temperatura (90); e uma pluralidade de fendas de ventilação (300) para permitir que um ar em temperatura ambiente flua através de um canal de sensor através do elemento sensor de temperatura (90), sendo que o compartimento (10) compreende uma cobertura superior (20) e uma base (30), presas juntas, alojando o elemento sensor de temperatura (90), e caracterizado pelo fato de que a cobertura superior (20) compreende uma parede superior termicamente isolante (100) moldada na cobertura superior (20).

2. Dispositivo sensor de temperatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma fenda usinada (80) aumenta uma trajetória condutora de um ar aquecido antes de atingir o elemento sensor de temperatura (90).

3. Compartimento, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a base (30) compreende uma parede inferior termicamente isolante (200) moldada na base (30).

4. Método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente, compreendendo as etapas de:

fornecer um elemento sensor de temperatura (90) afixado em uma placa de circuito impresso (40);

fornecer um compartimento (10) alojando o elemento sensor de temperatura (90);

permitir que o ar ambiente flua livremente no compartimento (10) usando fendas de ventilação (300),

Petição 870190014255, de 12/02/2019, pág. 10/15

2/2 caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda a etapa de:

isolar o elemento sensor de temperatura (90) de componentes do circuito impresso com pelo menos uma parede termicamente isolante (100, 200).

5. Método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o compartimento (10) compreende uma cobertura superior (20) e uma base (30), presas juntas, alojando o elemento sensor de temperatura (90).

6. Método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a cobertura superior (20) compreende uma parede superior termicamente isolante (100) moldada na cobertura superior (20).

7. Método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a base (30) compreende uma parede inferior termicamente isolante (200) moldada na base (30).

8. Método para ler com precisão a temperatura para um aparelho sensor de ambiente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma fenda usinada (80) aumenta a trajetória condutora de um ar aquecido antes de atingir o elemento sensor de temperatura (90).