ES2255238T3 - Metodo de ajuste de un ventilador continuo. - Google Patents

Abstract

Un método para ajustar la velocidad de un ventilador de un sistema de calentamiento y/o enfriamiento del tipo que incluye un termostato (10) que tiene un conmutador de control del modo (12), el cual tiene un estado de calentamiento asociado con una llamada de petición de calentamiento (204), un estado de enfriamiento asociado con una llamada de petición de enfriamiento (206) y un estado de desactivación, un conmutador de ventilador (14) que tiene un estado de activación y un estado de automático, un motor de ventilador (40, 40-1) que tiene al menos una velocidad de calentamiento y una velocidad de enfriamiento, y un controlador (30, 30-1) sensible al mencionado termostato para dar salida a una señal de selección de la velocidad para su utilización en el ajuste de la velocidad del mencionado motor del ventilador, caracterizado porque: programar el mencionado controlador para: (a) definir una pluralidad de distintos valores para la mencionada señal de selección de la velocidad; (b) definir una llamada de cambio de velocidad según los cambios predeterminados dependientes del tiempo en el estado del mencionado conmutador de ventilador (14); (c) muestrear el estado del mencionado conmutador de ventilador (14) para detectar la aparición de una llamada de cambio de la velocidad; y (d) cambiar el valor de la mencionada señal de selección de la velocidad, en caso de detectar una llamada de cambio de la velocidad.

Description

Método de ajuste de un ventilador continuo.

La presente invención está relacionada con los sistemas de calefacción, ventilación o acondicionamiento de aire (HVAC), y está dirigido particularmente a un método para ajustar la velocidad continua del ventilador de un sistema HVAC que utiliza un termostato estándar.

Los sistemas HVAC incluyen típicamente un aparato de calefacción, tal como un horno de aire caliente, y un aparato de refrigeración, tal como un acondicionador de aire, aunque puede utilizarse una bomba de calor, para proporcionar la calefacción o bien la refrigeración. Los sistemas HVAC incluyen también un ventilador de velocidades múltiples para hacer circular el aire a través de los aparato de calefacción y de refrigeración en el cerramiento a calentar o a enfriar. La operación del sistema HVAC como conjunto completo está controlada mediante un control combinado de horno o ventilador, el cual comprende típicamente una unidad de control programable que tiene un programa almacenado. En el curso del control de los aparatos de calefacción y refrigeración, esta unidad de control conmuta el ventilador a los estados de activación y desactivación y genera señales que provocan que el ventilador funcione a una velocidad que está determinada por su programa almacenado y mediante los ajustes que el usuario haya realizado en su termostato.

Un termostato estándar típico incluye dos conmutadores operables de forma manual, un conmutador selector del modo y un conmutador del ventilador. El conmutador del selector del modo es un conmutador de tres posiciones, el cual incluye un ajuste de "calor" que provoca que el sistema HVAC opere a su velocidad de calefacción, un ajuste de "frío" que provoca que el sistema HVAC opere a su velocidad de enfriamiento, y un ajuste de "desactivación". El conmutador del ventilador es un conmutador de dos posiciones, el cual incluye un ajuste de "ventilador activado" y un ajuste de "automático". Cuando el conmutador del ventilador se encuentra en su posición de "ventilador activado", el ventilador funciona continuamente, y proporciona ventilación al cerramiento. Cuando el conmutador del ventilador se encuentra en su posición de "automático", el ventilador funciona solo cuando exista una "llamada de calefacción" o una "llamada de refrigeración", y funciona a una de las velocidades solicitadas por la unidad de control. El número de dichas velocidades puede ser de dos, una para la calefacción y la otra para la refrigeración, o bien pueden ser tantas como seis, dependiendo del modelo del sistema HVAC que se esté uti-
lizando.

Con antelación a la presente invención, la velocidad a la cual operaba el ventilador cuando el conmutador del ventilador se encontraba en la posición de "ventilador activado" era para la velocidad de calefacción o para la refrigeración, y podía cambiarse en la unidad de control, pero no en el termostato. Esto es porque el conmutador del ventilador de un termostato estándar está conectado a la unidad de control solo mediante un hilo de salida único, y por tanto solo era aplicable o no a una corriente. Una forma de permitir al usuario el ajustar la velocidad continua del ventilador o soplador en el termostato es la descrita en la patente de los EE.UU. número 4146086 (de Hobbick y otros), que está concedida al mismo concesionario de la presente invención. Aunque el termostato descrito en la última patente permite al usuario el ajustar la velocidad continua del ventilador en el termostato, tiene el inconveniente de que requiere el uso de un termostato no estándar, el cual incluye un conmutador de ventilador de tres posiciones y un hilo adicional para seleccionar la velocidad continua adicional del ventilador. Puesto que la inclusión de un hilo adicional es impracticable en los sistemas HVAC que ya se encuentran instalados, los termostatos del último tipo podrían ser instalados solamente en estructuras en el momento de su construcción.

El documento US-5579209 expone una unidad de control remoto para un acondicionador de aire. La reivindicación 1 está caracterizada en esta exposición.

A la vista de lo anterior, se observará que con antelación a la presente invención ya existía la necesidad de un método para ajustar la velocidad del ventilador de marcha continua de los sistemas HVAC que estuvieran equipados solo con termostatos estándar.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para ajustar la velocidad de un ventilador según la reivindicación 1, En una realización preferida al menos se proporciona un método para ajustar la velocidad de un ventilador de marcha continua de los sistemas HVAC que estén equipados con termostatos estándar.

En general, el método de la presente invención comprende la programación (o re-programación) de la unidad de control combinado del horno o del ventilador para que busque los movimientos del conmutador del ventilador a partir de su posición o estado de "ventilador activado" hasta su posición o estado de "automático", y de vuelta otra vez, es decir, la conmutación del conmutador del ventilador, y para interpretar esas conmutaciones como peticiones para que la velocidad del ventilador pueda ser incrementada a la siguiente velocidad disponible. En los sistemas HVAC que tienen solamente una velocidad de calentamiento y una velocidad de enfriamiento, la primera mencionada conmutación provocará que el ventilador conmute desde su velocidad por defecto, usualmente la velocidad de calentamiento, a su velocidad de enfriamiento. Las primeras conmutaciones provocarán entonces que la velocidad del ventilador conmute de nuevo a su velocidad de calentamiento, y a continuación de nuevo a su velocidad de enfriamiento, y así sucesivamente alternando las conmutaciones del conmutador del ventilador. En los sistemas HVAC que tienen dos o más velocidades de calentamiento y un velocidad de enfriamiento, la velocidad por defecto puede ser la velocidad baja de calentamiento, en donde cada conmutación del conmutador del ventilador se interpretará como una llamada para un cambio de la velocidad adicional del conmutador del ventilador interpretada como una llamada para un cambio de la velocidad adicional, y provocando que la velocidad del ventilador se incremente a la siguiente velocidad más alta antes de alcanzar su velocidad máxima y retornando de nuevo a su valor por defecto. Más en general, el método de la invención puede ser utilizado en cualquier sistema de velocidades múltiples que tenga cualquier numero de velocidades, las cuales estén dadas mediante una tabla de consulta a la cual puede estar direccionada por medios de peticiones, las cuales pueden realizarse mediante el movimiento del conmutador del ventilador de un termostato estándar desviándose y volviendo de nuevo a su posición o estado de "activado".

De acuerdo con una característica importante de la presente invención, los movimientos del conmutador del ventilador que comprenden peticiones para los cambios en la velocidad del ventilador de marcha continua se distinguen de los movimientos del conmutador del ventilador que no comprenden dichas peticiones, por la exigencia de que el movimiento del conmutador del ventilador desde/hacia su posición de "activado" tenga lugar dentro de una ventana de tiempo que tenga una duración predeterminada, tal como de un segundo hasta tres segundos. El uso de esta ventana de tiempo es ventajoso porque asegura que el conmutador del ventilador pueda utilizarse de la forma usual durante los instantes en que no se utilice para solicitar cambios en la velocidad del ventilador de marcha continua.

De acuerdo con otra característica importante de la presente invención, los cambios en la velocidad del ventilador, una vez realizados, permanecen en vigencia hasta que se cambie otra vez, pero afectando a la velocidad del ventilador solo cuando el conmutador del ventilador se encuentre en su posición de "activado". Más en particular, los ajustes de la velocidad del ventilador hechos de acuerdo con la invención no tendrán efecto en las velocidades del ventilador que estén establecidas durante el calentamiento y el enfriamiento, y los cambios en la velocidad que estén asociados con la operación de los sistemas HVAC en sus modos de calentamiento y enfriamiento no tendrán efecto sobre la velocidad del ventilador seleccionada en el instante de su último ajuste. Así pues, el uso del método de la invención incrementa el número de velocidades del ventilador de marcha continua del sistema HVAC sin afectar por el contrario la operación normal del mismo.

En las realizaciones preferidas de la invención, el control combinado del horno o ventilador está dispuesto de forma que la velocidad del ventilador de marcha continua pueda ser ajustada cuando el conmutador de control del modo de operación se encuentre en cualquiera de sus posiciones de "calor", "frío" o "desactivado". Cuando el conmutador del control del modo se encuentra en las posiciones de "calor" o "frío", el control de la combinación de horno o ventilador está dispuesto de forma que la velocidad del ventilador de marcha continua pueda ajustarse todavía, en el supuesto que no se encuentre en vigencia las peticiones de calentamiento o enfriamiento mientras que se estén efectuando los ajustes. Se comprenderá que todas las mencionadas realizaciones, y equivalencias de las mismas, serían evidentes para los técnicos especializados en el arte, y encontrándose dentro de la contemplación de la presente invención.

Otros objetos, características y ventajas de la presente invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción y dibujos, en los cuales:

la figura 1 es un diagrama de bloques y cableado de una realización de un aparato adecuado para realizar el método de la invención;

la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra la aplicación del método de la invención a un sistema HVAC que incluye un horno de dos etapas con un ventilador PSC;

la figura 2A es una tabla que muestra los estados que caracterizan la operación de un horno controlado de acuerdo con el diagrama de flujo de la figura 2;

la figura 3 es un diagrama de bloques de una segunda realización de un aparato adecuado para su utilización en la realización del método de la invención;

la figura 4 es un diagrama de flujo que muestra la aplicación del método de la invención en un sistema HVAC que incluye un horno con un ventilador de velocidad variable; y

la figura 4A es una tabla que muestra los estados que caracterizan la operación de los distintos modelos de hornos que pueden estar controlados de acuerdo con el diagrama de flujo de la figura 4.

Con referencia a la figura 1 se muestra un diagrama de bloques y cableado de dicha parte de un sistema HVAC a modo de ejemplo, el cual está incluido directamente en la realización del método de la invención. El resto del sistema HVAC, es decir, las partes del mismo que no estén relacionadas directamente con la realización de la presente invención, tal como las unidades de calentamiento y enfriamiento y sus válvulas asociadas, conductos, etc., han sido omitidas en aras de la claridad de exposición.

La parte del sistema HVAC expuesto en la figura 1 incluye un termostato 10 el cual está conectado a través de un conjunto convencional de hilos 20 a la unidad de control combinada del horno o ventilador 30 de un sistema HVAC. El termostato 10 es un tipo convencional e incluye un conmutador 12 de control de múltiples posiciones ( cuyos contactos no son visibles en la figura 1) que tiene una palanca operativa 12A que permite al usuario seleccionar la operación en un modo de calentamiento ("calor"), un modo de enfriamiento ("frío") o un modo de "desactivado". El termostato 10 incluye también un conmutador 14 del ventilados de dos posiciones, que tiene una palanca operativa 14A que permite al usuario conmutar el ventilador entre la operación en un modo de ventilador de marcha continua ("ventilador activado") hasta un modo intermitente o activado/desactivado ("automático"). Debido a que los termostatos del tipo mencionado son bien conocidos, no se expondrá la operación de los mismos con detalle en el presente
documento.

Aunque las palabras "ventilador activado" y "automático" aparecen ambas en la cara superior del termostato, los estados que representan no son independientes entre sí desde el punto de vista eléctrico. Esto se debe a que el estado "automático" indica realmente la ausencia del estado de "ventilador activado". En otras palabras, el estado de "automático" se establece tan pronto como termina la señal eléctrica asociada con el estado de "ventilador activado", se mueva o no la palanca 14A en todo el recorrido hasta la posición marcada con "automático". Se comprenderá por tanto que las palabras y frases correspondientes a "automático", "ventilador desactivado", y términos de un significado similar son equivalentes e intercambiables entre sí, y que las referencias a la posición o estado de "automático" abarcan cualquier posición del conmutador en donde no se solicite la operación continua del ventilador. Se comprenderá también que aunque la siguiente descripción está encuadrada en los términos de movimientos del conmutador del ventilador desde/hacia la posición o estado de "ventilador activado" o "activado", los movimientos del conmutador del ventilador desde/hacia la posición o estado de "automático" podrán ser utilizados también, y que dichos movimientos son equivalente para los fines de la presente invención.

La unidad de control 30, la cual puede estar situada a una considerable distancia del termostato 10, está conectada en una relación del control de la velocidad a un motor 40 del ventilador a través de un circuito 50 de control de un relé adecuado, y a sus conjuntos asociados de contactos, indicados aquí por la designación colectiva 60. En respuesta a las señales recibidas desde el termostato 10, la unidad combinada de horno y ventilador 30 genera señales de selección de la velocidad, las cuales accionan combinaciones apropiadas de contactos del conjunto de contactos 60, haciendo que el motor del ventilador 40 controle un ventilador (no mostrado) a la velocidad deseada, y estableciendo el caudal deseado del flujo de aire a través del sistema HVAC al cerramiento a calentar o enfriar.

El número de distintas velocidades posibles para el motor 40 del ventilador, y en consecuencia del número de distintos caudales de flujo de aire a través del sistema HVAC hacia el cerramiento, dependerá usualmente de la forma en la que uno o más devanados del motor 40 se encuentren arrollados. En la figura 1, estas distinta velocidades están establecidas mediante el suministro del devanado del ventilador con una pluralidad de tomas, tales como 40A, 40B y 40C que conectan a las distintos números de espiras, y aplicando energía eléctrica de control en forma seleccionable a la toma que esté asociada con la velocidad deseada. El numero de dichas velocidades variará según el tipo de horno y de aplicación en aplicación, y puede ser de dos hasta cinco o incluso más. Tal como se expondrá más adelante en su totalidad, el método de la invención puede ser utilizado en cualquier sistema que tenga dos o más velocidades.

La unidad 30 de control de la combinación de horno y ventilador utiliza un único circuito integrado o "chip" o microprocesador 32, el cual es de un tipo convencional. El microcontrolador 32, por ejemplo, incluye un procesador central (CPU) 34, una memoria de solo lectura (ROM) 36 para almacenar un programa de control de calentamiento y/o enfriamiento para el sistema HVAC como un conjunto, y una memoria de lectura/escritura (RAM) 38 para almacenar información intercambiable tal como los códigos de fallos, calor bajo cronometrado, calor alto cronometrado, velocidad del ventilador de marcha continua y cualesquiera otros datos relacionados con el control. Las tablas, incluyendo las tablas de consulta que definen los estados operativos permitidos para el sistema HVAC, pueden almacenarse en la memoria ROM 36 o RAM 38 o en ambas. La CPU 30, la memoria ROM 36 y la memoria RAM 38 están conectadas preferiblemente entre sí y a los puertos de E/S del microcontrolador 32 a través de un bus de datos y de control adecuado 39. Debido a que es bien conocida la operación de los microcontroladores para los técnicos especializados en el arte, la operación interna del microcontrolador 32 se expondrá aquí solo hasta una extensión necesaria para distinguir su programa almacenado con respecto a los correspondientes a los sistemas HVAC de los tipos que son conocidos
en el arte.

Con antelación a la presente invención, el programa almacenado de una unidad combinada de control del horno y el ventilador tal como la unidad de control 30 de la figura 1, se diseñó para recibir datos de un termostato asociado o bien lo que podría ser sobre la base de la independencia en el tiempo o bien insensible al tiempo. Lo expuesto tiene el significado de que la unidad de control fue programada para aplicar un valor significativo de niveles de voltaje o corriente, y en las transiciones entre dichos niveles de voltaje y corriente, pero no aplicar un valor significativo en las relaciones temporales entre las transiciones entre dichos niveles. Como resultado de ello, la cantidad de información que puede ser controlada que podría recibir del termostato asociado era, como máximo, igual al numero de conductores que conectaban el controlador al termostato.

De acuerdo con la presente invención, la unidad de control combinado de horno y ventilador de un sistema convencional HVAC está programada (o reprogramada) para responder a los datos de su termostato asociado en un instante dependiente o sobre una base sensible al tiempo, incrementando así la cantidad de información introducida por el usuario, la cual puede ser recibida del termostato asociado sin incrementar el numero de conductores que le conectan a dicho termostato. Mas en particular, la unidad de control construida de acuerdo con la invención está programada (o reprogramada) para que responda no solo a los estados de "activado" y "automático" del conmutador del ventilador 14, sino que detecte también y que responda a la aparición de una relación temporal predeterminada de las transiciones entre estos estados. La unidad de control está programada también para interpretar la aparición de estas relaciones temporales conforme el usuario inicie peticiones para los cambios en la velocidad del ventilador de marcha continua, y para cambiar la última velocidad de una forma que sea compatible con el número de distintas velocidades a las cuales sea capaz de operar el sistema HVAC. Se observará por tanto que el sistema HVAC que esté equipado con una unidad de control que esté programada de acuerdo con el método de la invención permitirá al usuario cambiar la velocidad del ventilador de marcha continua de su sistema a su voluntad, sin tener que cambiar ni su termostato o el numero de conductores que conecten dicho termostato al resto del sistema HVAC o conmutar eléctricamente las tomas de velocidades asociadas del motor 40.

Pueden aplicarse ejemplos de la forma de aplicación de la invención para complementar un control seleccionable por el usuario sobre la velocidad del ventilador de marcha continua de los sistemas HVAC que tengan dos o más velocidades, que se expondrán a continuación con referencia a los diagramas de flujo de las figuras 2 y 3 y sus tablas asociadas de velocidades y estados. De éstas, el diagrama de flujo de la figura 2 muestra la aplicación de la invención a un sistema HVAC que tiene un horno de una o dos etapas con un ventilador PSC, y la figura 3 muestra la aplicación de la invención a un sistema HVAC que tiene un horno con un ventilador de velocidad variable. Tal como se expondrá más en su totalidad más adelante, la realización de la figura 2 es una realización en la cual puede ajustarse la velocidad del ventilador de marcha continua cuando el conmutador selector 12 no se encuentre en su posición de "desactivado".

Con referencia primeramente a la realización de las figuras 2 y 2A, la operación comienza conforme el sistema se energetiza primeramente (bloque 200) y se inicializa una variable FT de control de trabajo o de bucle a un valor de 0. Después de tener lugar lo anterior, la unidad de control 30 comprueba la aparición de una llamada de llamada de calentamiento (bloque 204) o de enfriamiento (bloque 206) y si estuviera presente esta llamada, hacer que se dirija a una subrutina de calentamiento 205 o a una subrutina de enfriamiento 207 para atender a dicha llamada. En caso de que no esté presente ninguna llamada de llamada, el control pasa al bloque 210, y se introduce la parte del diagrama de flujo que esté asociado con el ajuste de la velocidad del ventilador de marcha continua de acuerdo con la invención. Debido a que el servicio de las llamadas de llamada de calentamiento o enfriamiento se lleva a cabo de una forma conocida para los técnicos especializados en el arte, no se expondrá el servicio de estas llamadas con detalle en el presente documento.

Se observará que en caso de que no esté presente ninguna llamada de llamada de calentamiento o de enfriamiento en la realización de la figura 2, no importará si esto corresponde a una verdad lógica, porque el conmutador de modo 12 se encuentre en su posición de "desactivado", o porque el conmutador de modo 12 se encuentre en su posición de "calor" o de "frío", y que la temperatura del cerramiento se encuentre dentro de los limites aceptables. Estas formas alternativas de alcanzar el bloque 210 proporcionan la base de dos realizaciones distintas de la invención. En la realización preferida, mostrada en la figura 2, la unidad de control avanzará al bloque 210 sin tener en cuenta a cual de las alternativas antes mencionada pueda
referirse.

Si al encontrar el bloque 210, la unidad de control localiza que el conmutador del ventilador 14 no está en su posición de "activado" de marcha continua, retrocederá de nuevo a los bloques 204 y 206 para comprobar la aparición de nuevas llamadas de llamada para el calentamiento o enfriamiento, y dirigiéndose entonces al bloque 210 para comprobar una llamada que haya tenido lugar recientemente para la operación del ventilador de marcha continua. La unidad de control puede reciclar a través del bucle que incluye los bloques 204, 206 y 210 muchas veces hasta que encuentre el conmutador del ventilador 14 en su posición de "activado" y dejando que avance a los bloques 212 y 214. Al encontrar los bloques 212 y 214, la unidad de control se dirigirá para establecer la combinación de los estados de los relés solicitados por el valor entonces en curso de la variable de control FR (bloque 212), en este caso 0, y energetizar el relé de habilitación BE del ventilador de la figura 1 (bloque 214). Tal como se muestra en la tabla de la figura 2A, la combinación de los estados de los relés que corresponda a FR = 0 es el que dejará los contactos 60A y 60B del conjunto de contactos 60 en sus estados no energetizados (normalmente cerrados). Como resultado de ello, se suministrará alimentación eléctrica a la toma 40C del ventilador 40, provocando que el último opere a su velocidad más baja. Así pues, bajo la condición de inicio asumida, la velocidad operativa de marcha continua del ventilador será igual a su velocidad por defecto, o velocidad operativa más baja. En los sistemas de dos etapas, ésta será la velocidad de bajo calor.

Después de haber establecido la condición anteriormente descrita, la unidad de control combinada del horno o ventilador se dirige al bloque 216, lo cual provoca de nuevo el determinar si el conmutador del ventilador se encuentra en su posición de "activado". En caso afirmativo, la unidad de control comprueba la aparición de una llamada de calentamiento o enfriamiento (bloques 218 y 220) y en caso de estar presentes alguna de las mismas, se hace que atienda dicha llamada. Si no obstante la unidad de control encuentra que el conmutador del ventilador se encuentra en su estado de "automático" o "desactivado", existirá la posibilidad de que el usuario se encuentre inicializando una llamada para un cambio en la velocidad continua del ventilador. Para determinar si es este el caso, el controlador se dirige a un bucle de temporización que incluye los bloques 222 a 234. En este bucle la unidad de control inicializa un temporizador (bloque 222), y comprueba si el conmutador del ventilador se encuentra en su posición de "activado" (bloque 224). En caso negativo, la unidad de control recicla a través del bucle que incluye los bloques 232 y 234, que conjuntamente comprueban el tiempo T_{D} de "retardo de desactivación" de la unidad de control, hasta que la unidad de control detecte que el conmutador del ventilador haya sido retornado a su posición de "activado" o bien que el temporizador exceda a T_{D}. Si el temporizador excede a T_{D} la unidad de control es dirigida al bloque 236 en donde el ventilador vuelve al estado de "desactivado" y procediendo entonces de retorno al bloque 204. Si el temporizador no excede a T_{D}, la unidad de control es dirigida de nuevo al bloque 224 por los bloques de "retardo de desactivación" 232 y 234, y si el conmutador del ventilador ha retornado a su posición de "activado", los bloques 226-230 determinan si el tiempo que el conmutador del ventilador no estuvo en su posición de "activado" se encontraba dentro de los límites, o de la ventana de tiempo, en que la unidad de control es programada para interpretar como una llamada de cambio de la velocidad continua del ventilador.

En caso de no reconocer ninguna cambio, no se realizara cambio alguno en la variable de control FR, y el control retornará a los bloques 216-220 para esperar la aparición de llamadas para el calentamiento o enfriamiento, o cambios adicionales en la posición del conmutador del ventilador. Si se reconoce una llamada para un cambio, la unidad de control se dirige al bloque 240, el cual provoca que la variable FR se incremente a su siguiente valor mayor, en este caso 1. A continuación, si el valor de FR no ha alcanzado su valor máximo (bloque 242), en este caso 3, la unidad de control se dirige al bloque 244, que provoca que se establezca contacto con el conjunto 60, con dicha combinación de contactos cerrados que son llamados por la tabla de la figura 2A cuando FR = 1. Tal como se muestra en la figura 2A, esta combinación es aquella en la que el estado de los contactos 60A no ha cambiado, pero en cual se cambia el estado de los contactos 60B. Bajo estas condiciones, el relé de habilitación de ventilador BE se des-energetiza brevemente antes de que se cierren los contactos 60B. A continuación, el relé de habilitación del ventilador BE se re-energetiza suministrando energía eléctrica de CA a la toma 40B del motor del ventilador, haciendo que funcione a la siguiente velocidad disponible más alta, en este caso a su velocidad de calentamiento. En los sistemas de dos etapas esta es la velocidad alta de calentamiento. La des-energetización breve del relé BE de habilitación del ventilador es durante algunos pocos milisegundos, y esto se realiza para mejorar la fiabilidad de los contactos del relé 60A y 60B para evitar que las múltiples tomas del motor puedan ser energetizadas simultáneamente.

En el caso de que bajo la condición antes descrita un usuario fuera a desplazar el conmutador del ventilador de forma que la unidad de control esté programada para reconocer como llamada durante un cambio en la velocidad del ventilador, el valor de la variable FR de control sería incrementado de nuevo, haciendo que FR alcanzara su tercer valor máximo de 2. Bajo esta condición, la unidad de control establecería dicha combinación de contactos cerrados que estarían asociados con FR = 2 en la figura 2A, es decir, la combinación que provocara la aplicación de energía eléctrica de CA a la toma 40A. Como resultado de ello, el motor del ventilador 40 operará a su velocidad más alta, es decir a su velocidad de enfriamiento.

Una vez que el ventilador esté operando a su velocidad más alta, no obstante, el movimiento del conmutador del ventilador para que realice un tercer cambio adicional de la velocidad del ventilador llevará a los bloques 242 y 246 a ponerse en acción, y provocar que la variable FR retorne a su valor original por defecto de 0. Esto tiene lugar porque cuando la variable FR se incrementa a 3, llega a un valor que es mayor que el numero de distintas velocidades a las cuales puede funcionar el motor del ventilador (teniendo en cuenta que FR = 0 es para una de las tres velocidades operativas a las cuales puede funcionar el motor del ventilador del presente ejemplo), y por tanto cumple con la condición impuesta por el bloque 242. Con el cumplimiento de esta condición dirige la unidad de control al bloque 246, el cual fuerza a FR = 0, y provocando por tanto que el ventilador retorne a su ajuste original de baja velocidad. Este reajuste o retorno de la variable de control a su valor original después de haber tomado un número de distintos valores que es igual al número de velocidades a las cuales puede funcionar el motor del ventilador de las realizaciones preferidas de la invención. Esta característica, que puede denominarse en ocasiones a partir de ahora como la función "envolvente", se incluye en las realizaciones preferidas porque asegura que el usuario pueda comenzar con cualquier velocidad del ventilador que encuentre por si mismo y cambiar la velocidad a cualquier velocidad del ventilador que pueda seleccionar, mediante la sencilla manipulación del conmutador del ventilador a través de una secuencia de posiciones dependiente del tiempo predeterminado.

A la vista de lo expuesto anteriormente, se observará que el método de la invención permite a un usuario el hacer que el ventilador de un sistema HVAC pueda operar en cualquiera de las velocidades continuas a las cuales el motor del ventilador es capaz de operar, pudiendo hacerlo de forma que no se precisen cambios en el sistema HVAC distintos a los cambios en la programación de la unidad de control, y que no interfiera con la operación del sistema en sus modos de calentamiento o enfriamiento. Tal como se observará a partir de los ejemplos adicionales que se describirán, el método de la invención puede ser utilizado con cualquier sistema de calentamiento y/o enfriamiento sin tener en cuenta el numero de sus velocidades operativas, en el supuesto de que el sistema tenga un motor de ventilador que sea capaz de funcionar a dos o más velocidades.

Si el sistema con el cual se utiliza la presente invención incluye solo dos velocidades, es decir, una velocidad de calentamiento y la velocidad de enfriamiento, puede ser adaptado para su utilización con la invención mediante la modificación del circuito de la figura 1, para eliminar uno de los conjuntos de los contactos del relé, es decir, el conjunto de contactos 60B, mediante la modificación del diagrama de flujo de la figura 2 para ajustar el valor máximo de FR igual a 2, y mediante la modificación de la tabla de consulta o estado de la figura 2A, para eliminar uno de sus tres estados. Puesto que la operación de dicho sistema simplificado es la misma que la descrita en relación con las realizaciones de las figuras 1 y 2, excepto para su menor número de velocidades, esta realización no se mostrará aquí ni tampoco más detalles adicionales.

Si por el contrario el sistema con que el se utilice la invención incluye más de tres velocidades, podrá ser adaptado para utilizarlo con la invención mediante la modificación del circuito de la figura 1 para añadir uno o más conjuntos de contactos de relés, mediante la modificación del diagrama de flujo de la figura 2, para ajustar el valor máximo de FT igual a un numero mayor que tres, y mediante la modificación de la tabla de consulta o de estados de la figura 2, para incluir un numero incrementado de estados. Puesto que la operación de este sistema más complejo es la misma que la descrita en relación con las relaciones de la figura 1 y 2, excepto para un número grande de velocidades, este sistema más complejo no se mostrará o se describirá adicionalmente en este documento.

Para los sistemas que utilicen un motor de ventilador de velocidad variable, la invención puede ser realizada utilizando un circuito de control de motor de velocidad variable, el cual esté diseñado para controlar el motor para cualquier flujo de aire de una pluralidad de flujos de aire seleccionables electrónicamente distintos. Un ejemplo de dichos sistema se describirá a continuación con referencia a las figuras 3, 4 y 4A.

Con referencia a la figura 3, se muestra un diagrama de bloques de una parte de un horno, el cual está adaptado para su operación con un número relativamente grande de flujos de aire distintos, tal como ocho, aunque no existe en principio un límite superior del número de flujos de aire que puedan ser suministrados. Los ejemplos de los distintos flujos de aire a los cuales puedan operar los distintos modelos de hornos con ventiladores de velocidad variable se encuentran incluidos en la figura 4A. Como en el caso de la figura 1, la figura 3 muestra solo dicha parte del sistema de control HVAC que está relacionada con la práctica de la presente invención. El diagrama de bloques de la figura 3 es similar en general al de la figura 1, correspondiente a las partes que están numeradas de forma igual, excepto para la adición del sufijo "-1". Una diferencia principal es que el sistema de control de la figura 3 incluye un control del motor del soplador de velocidad variable 60-1 en lugar de los conjuntos de contactos de relés 60. El ventilador 40-1 y el control del motor 60-1 pueden estar incluidos en un único módulo 70 que se denomina comúnmente como un Control y Motor Integrados o ICM. Finalmente, el sistema de control de la figura 3 incluye una unidad de control 30-1 que incluye la memoria ROM 36-1, la cual tiene almacenado un programa que está adaptado para que acomode el número mayor de flujos de aire a los que pueda operar el motor del ventilador. Puesto que exceptuando los que se describirá en relación con el diagrama de flujo de la figura 4, la operación de un sistema del tipo mostrado en la figura 3 es ya conocida para los técnicos especializados en el arte, no se describirá con detalle en este
documento.

Con referencia a la figura 4, se muestra el diagrama de flujo para un programa almacenado del tipo que sea adecuado para su utilización en la realización del método de la invención con un sistema del tipo mostrado en la figura 3. Este diagrama de flujo de la figura 4 es generalmente similar al mostrado en la figura 2, estando numerados de forma similar las etapas correspondientes, excepto para el hecho de que todos los números comienzan con el 4, en lugar de hacerlo con el número 2. Debido a que las diferencias entre los diagramas de flujo de las figuras 2 y 4 son pocas, se expondrán específicamente aquí solo lo concerniente al diagrama de flujo de la figura 4 que sea diferente de la figura 2.

Una diferencia entre los diagramas de flujo de las figuras 2 y 4 es que el último incluye un bloque 402 que hace que la unidad de control 30-1 no configure únicamente la variable de control del ventilador (denominado como "FS" en la figura 4) a un valor inicial adecuado, tal como 0, que esté asociado con la velocidad más bajo de calentamiento, sino que determina también el numero del modelo de horno con el cual se esté utilizando. La determinación del número de modelo del horno en este punto es deseable porque permite que la unidad de control 30-1 designada pueda utilizarse, sin cambios, en hornos con una diversidad de tipos distintos. Compatible con este fin, la tabla de consulta que se utiliza por el diagrama de flujo de la figura 3 incluye una pluralidad de tablas de consulta de modelos, etiquetados del 1 al 6 en la figura 4, uno para cada modelo distinto con el que pueda utilizarse la unidad del controlador 30-1.

Otras diferencias entre los diagramas de flujo de las figuras 2 y 4 son que el diagrama de flujo de la figura 4 no incluye un bloque que se corresponda con el bloque 244 de la figura 2, y que incluye los bloques 412 y 414 que difieren de los bloques correspondientes más cercanos, 212 y 214, de la figura 2. Las diferencias entre estos bloques reflejan el hecho de que el sistema de la figura 3 efectúa cambios en el flujo de aire del ventilador mediante cambios en el valor numérico de la señal de especificación de los pies cúbicos por minuto (cfm) que se aplica al control de la velocidad variable 60-1, y no haciendo cambios en la señal de control del relé que se aplica al controlador del relé 50. Puesto que ambas señales tiene el efecto de cambiar el flujo de aire y/o la velocidad del ventilador de acuerdo con las peticiones de cambio de la velocidad que realiza el usuario mediante la manipulación del conmutador del ventilador y termostato, son equivalentes para los fines de la presente invención. Debido a su equivalencia, las dos señales pueden denominarse apropiadamente como "señales de selección de la velocidad ".

Excepto para las diferencias antes mencionadas, y los distintos números de velocidades que pueden manipular, los programas representados en los diagramas de flujo de las figuras 2 y 4 operan de la misma forma para incrementar sus variables de control respectivas en cada instante en que el usuario manipula su conmutador del ventilador de la forma en que su controlador está programado para reconocer una llamada de cambio de la velocidad. Puesto que estas peticiones son reconocidas, la variable de control provoca que la señal de selección de la velocidad cambie con respecto a su valor en curso hasta el siguiente valor adyacente, y así sucesivamente, hasta que haya reciclado a través de todos los valores disponibles y que retorne a su valor original de acuerdo con la función de envolvente anteriormente descrita. Debido a esta similaridad de la operación, el diagrama de flujo de la figura 4 no se describirá adicionalmente aquí.

Claims (7)

1. Un método para ajustar la velocidad de un ventilador de un sistema de calentamiento y/o enfriamiento del tipo que incluye un termostato (10) que tiene un conmutador de control del modo (12), el cual tiene un estado de calentamiento asociado con una llamada de petición de calentamiento (204), un estado de enfriamiento asociado con una llamada de petición de enfriamiento (206) y un estado de desactivación, un conmutador de ventilador (14) que tiene un estado de activación y un estado de automático, un motor de ventilador (40, 40-1) que tiene al menos una velocidad de calentamiento y una velocidad de enfriamiento, y un controlador (30, 30-1) sensible al mencionado termostato para dar salida a una señal de selección de la velocidad para su utilización en el ajuste de la velocidad del mencionado motor del ventilador, caracterizado porque:

programar el mencionado controlador para:

(a) definir una pluralidad de distintos valores para la mencionada señal de selección de la velocidad;

(b) definir una llamada de cambio de velocidad según los cambios predeterminados dependientes del tiempo en el estado del mencionado conmutador de ventila- dor (14);

(c) muestrear el estado del mencionado conmutador de ventilador (14) para detectar la aparición de una llamada de cambio de la velocidad; y

(d) cambiar el valor de la mencionada señal de selección de la velocidad, en caso de detectar una llamada de cambio de la velocidad.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además la programación del mencionado controlador (30, 30-1) para actuar sobre la llamada de cambio de la velocidad cuando el mencionado conmutador (12) de control de modo que se encuentre en su estado de desactivado, o cuando el mencionado conmutador (12) de control de modo que no se encuentre en el mencionado estado de desactivado y no exista una llamada para calentamiento (204) ni una llamada para enfriamiento (206).

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el cual el usuario introduce una llamada de cambio de la velocidad mediante el cambio del estado del mencionado conmutador (14) del ventilador desde/hacia el mencionado estado de activado dentro de una cantidad de tiempo predeterminada.

4. El método de la reivindicación 1, 2 ó 3, en el cual la mencionada señal de selección de velocidad tiene un valor por defecto que corresponde a la mencionada velocidad de calentamiento o a la velocidad de enfriamiento, o al menos a otra velocidad independiente.

5. El método de cualquier reivindicación anterior, en el cual unos valores distintos de los mencionados valores de señal de selección de velocidad se establecen con referencia a una tabla de consulta que tiene una pluralidad de direcciones, y en el cual la detección de las peticiones de cambio de la velocidad da lugar a incrementos de las direcciones en las cuales se direcciona la tabla de consulta mencio-
nada.

6. El método de la cualquier reivindicación anterior, en el cual la mencionada señal de selección de velocidad tiene una pluralidad de distintos valores que incluyen al menos un valor más bajo y un valor más alto, y en el cual el mencionado controlador está dispuesto para conmutar entre dichos valores más alto y más bajo, si la mencionada señal de selección de velocidad tiene uno de los mencionados valores más bajo y más alto, respectivamente, cuando se detecte una llamada de cambio de la velocidad.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la mencionada señal de selección de la velocidad tiene al menos dos valores, y se incrementa desde un valor al siguiente valor adyacente cuando se detecta una llamada de cambio de la velocidad.