通过润湿电流的ECS设备可靠性的制作方法

本申请要求2020年2月19日提交的美国临时专利申请62/978,749的权益，该专利申请全文以引用方式并入本文。

本公开涉及飞行器环境控制系统(ecs)。

背景技术：

机电式开关受到积聚在电触点上的膜电阻的影响。膜电阻可例如通过电触点表面上的氧化或通过使触点在围绕电触点的干燥和潮湿条件之间交替的环境中循环工作而引起。

技术实现要素：

一般来讲，本公开描述了用于增加机电式开关的润湿电流的技术。在一个示例应用中，飞行器可包括用于控制飞行器内部的温度的一个或多个阀。阀可包括一个或多个阀位置开关以指示某些阀位置，例如完全打开、完全关闭、百分之五十打开等。在一些示例中，阀位置开关可以接收不足以穿透开关触点以及连接器或通向开关触点的接线端子上的氧化或其他污染的电流。本公开的技术在开关触点闭合时提供附加润湿电流以改善阀位置开关的可靠性。在一些示例中，模数转换器电路可被配置为向开关(诸如阀位置开关、连接器或通向开关触点的写入端子)提供附加润湿电流。

在一个示例中，本公开描述了一种系统，该系统包括：开关，该开关包括机电式开关触点；处理电路，该处理电路被配置为向该开关提供第一电流；电流驱动器电路，该电流驱动器电路被配置为向该开关提供第二电流，其中该开关接收第一电流和第二电流的组合，并且其中该处理电路被配置为检测该开关的位置。

在另一个示例中，本公开描述了模数转换器(adc)电路，该adc电路包括：模拟输入端子，该模拟输入端子被配置为从传感器接收信号；电流驱动器输出端子，该电流驱动器输出端子连接到开关，其中该开关包括机电式开关触点；电流驱动器电路，该电流驱动器电路被配置为在电流驱动器输出端子处提供第一电流，其中该开关被配置为组合第一电流和第二电流，使得所组合的第一电流和第二电流为开关提供润湿电流。

在另一个示例中，本公开描述了一种用于向开关提供润湿电流的方法，该方法包括：由开关接收机械输入，其中该机械输入使得开关的机电式触点闭合；由该开关接收来自控制器电路的第一电流；由该开关接收来自模数转换器(adc)电路的第二电流，其中所组合的第一电流和第二电流向该开关的机电式触点提供润湿电流。

本公开的一个或多个示例的细节在以下附图和说明书中阐述。本公开的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书中显而易见。

附图说明

图1是示出根据本公开的一种或多种技术的包括用于向开关提供附加润湿电流的电路的示例系统的框图。

图2是示出根据本公开的一种或多种技术的示例飞行器环境控制系统的概念图，该飞行器环境控制系统包括用于向一个或多个阀位置开关提供附加润湿电流的电路。

图3是示出根据本公开的一种或多种技术的包括接收附加润湿电流的位置开关的阀的概念图。

图4是示出本公开的系统的示例操作的流程图。

具体实施方式

本公开描述了用于增加飞行器的环境控制系统(ecs)设备中的机电式开关的润湿电流的技术。在一个示例应用中，飞行器可包括用于控制飞行器内部的温度的一个或多个阀。阀可包括一个或多个阀位置开关以指示某些阀位置，例如完全打开、完全关闭、百分之五十打开等。在一些示例中，阀位置开关可以接收不足以穿透开关触点的氧化或其他污染的电流。本公开的技术在开关触点闭合时提供附加润湿电流以改善阀位置开关的可靠性。在一些示例中，模数转换器电路可被配置为向开关诸如阀位置开关提供附加润湿电流。

当通过触点发送的电流大于润湿电流时，电触点可有效地工作。润湿电流是施加到触点以在触点处穿透表面膜电阻的最小电流。例如，一些机电式继电器可规定最小负载，使得负载将汲取至少最小电流以穿透膜电阻。图1是示出根据本公开的一种或多种技术的包括用于向开关提供附加润湿电流的电路的示例系统的框图。系统100可在多种应用中提供改善的开关可靠性。

在图1的示例中，系统100包括控制器102、模数转换器(adc)电路104和开关108。adc104可被配置为接收一个或多个模拟信号、感测输入112。在一些示例中，系统100可包括ecs的部件，这些部件可向结构和载具诸如飞行器提供空气供应、热控制、湿度控制、加压控制等。在一些示例中，感测输入112可包括来自监测飞行器的环境控制系统的性能的一个或多个传感器的模拟信号输入。

开关108可包括一个或多个电触点，这些电触点在本公开中也可被称为机电式开关触点。当打开时，没有电流可流过开关108。当闭合时，电流可流过开关108。然而，开关108的电触点可受到膜电阻的影响。当从打开位置移动到闭合位置时，如果电流低于润湿电流量值，则膜电阻可防止电流流过。润湿电流在本公开中被定义为足以穿透电触点上的膜电阻以允许电流流过开关108的电流的量值。足以穿透膜电阻的电流的量值可随时间而改变。例如，在第一时间，开关108的电触点可仅具有少量的膜电阻。在稍后的时间，即使对于由耐氧化、耐腐蚀和耐污染的合金制成的电触点，膜电阻也可增加。因此，足以被视为润湿电流的电流的量值可随时间而改变。在一些示例中，开关108可被额定用于在大多数情况下被确定为穿透膜氧化的润湿电流的量值。润湿电流的额定量值可被称为开关108的推荐润湿电流。

控制器102可被配置为向开关108提供第一电流ia120。在一些示例中，ia120的量值可小于开关108的润湿电流。控制器102可执行其他操作，诸如控制环境控制系统的一个或多个功能。控制器102可包括处理电路，该处理电路包括一个或多个处理器、电压驱动器和电流驱动器、传感器输入端和其他特征部。

控制器102中的处理器的示例可包括下列各项的任何一者或多者：微控制器(mcu)(例如单个集成电路上的计算机，该单个集成电路包含处理器内核、存储器和可编程输入/输出外围设备)、微处理器(μp)(例如单个集成电路(ic)上的中央处理单元(cpu))、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、片上系统(soc)或等效的离散或集成逻辑电路。处理器可以是集成电路，即，集成处理电路，并且集成处理电路可被实现为固定硬件处理电路、可编程处理电路和/或固定处理电路和可编程处理电路两者的组合。因此，如本文所用，术语“处理电路”、“处理器”或“控制器”可以指前述结构中的任何一者或多者或可操作以执行本文所述技术的任何其他结构。

adc104可接收一个或多个模拟信号，该模拟信号可包括来自传感器(诸如位置传感器、温度传感器、压力传感器、光传感器等)的信号。在一些示例中，adc104可以操作地耦接到控制器102。在其他示例中，adc104可耦接到系统100内的其他处理电路(图1中未示出)。在其他示例中，adc104可包括内部处理电路，诸如一个或多个处理器(图1中未示出)。在一些示例中，adc104还可包括一个或多个经调节的电压输出(图1中未示出)。adc104还可包括电流驱动器电路，该电流驱动器电路被配置为向开关108提供第二电流ib122。经调节的电压输出中的一者或多者可被配置作为电流驱动器电路从处理电路接收控制输入。在一些示例中，adc104可向节点(例如，求和点106)提供ib122。开关108可从求和点106接收ia120和ib122的组合。adc104可被配置为提供一定量值的电流ib122，使得电流ia ib124的组合量值可至少足以穿透开关108的电触点上的膜电阻。在一些示例中，ia ib124的量值可等于或大于开关108的推荐润湿电流。使用adc104提供附加电流可具有优于其他技术的优点，因为使用现有电路而不是包括附加部件或电路来提供电流。当与其他技术相比时，使用现有电路可降低复杂性、提高可靠性并降低成本。

图2是示出根据本公开的一种或多种技术的示例飞行器环境控制系统(ecs)的概念图，该飞行器ecs包括用于向一个或多个阀位置感测开关提供附加润湿电流的电路。除非另有说明，否则ecs控制器202、adc204和感测输入212是上面关于图1描述的控制器102、adc104和感测输入112的示例，并且可以具有类似的功能和特性。

系统200示出了环境控制系统的简化图，其中省略了许多细节以简化本公开的技术的描述。在一些示例中，可将从推进引擎压缩机提取的引气供应到一个或多个空调“包”221。空气可在空气循环机器(图2中未示出)中被进一步压缩、冷却、膨胀等，以产生供应到飞行器内部的低温调节空气。从飞行器240的内部再循环的空气223可与冷包出口空气组合。飞行器240还可包括一个或多个出流阀(图2中未示出)，该一个或多个出流阀可自动调节飞行器压力壳到周围环境的出气的流动，以保持期望的舱压力、驾驶舱压力和货物区域压力。在本公开中，飞行器舱可指飞行器的任何内部部分，包括驾驶舱(亦称飞行甲板或控制中心)、货物区域、乘客区域等。在图2的示例中，系统200包括具有ecs控制器202、adc204、引气源220、空调包221、一个或多个温度控制阀tcv222、一个或多个调整空气阀tav226-232的飞行器240。tcv222包括被配置为从ecs控制器202以及adc204接收电流的一个或多个阀位置开关242。在图2的示例中，tav226-232各自也分别包括一个或多个阀位置开关244-252。阀位置开关244-252还可被配置成从ecs控制器202以及adc204接收电流。然而，在图2中未示出ecs控制器202以及adc204和阀位置开关244-252之间的连接，以简化和精简附图。

温度控制阀tcv222是包221的一部分，并且可被配置为计量包221内的热空气243的量以控制混合空气247的出口温度。tcv222中的阀的位置可控制经加热空气243的量以控制来自tcv222的空气的温度。在本公开中，温度控制阀也可被称为空气流量控制阀或空气流量阀。

ecs控制器202可以向tcv222以及tav224-232发送信号以控制每个阀的位置。ecs控制器202可以控制每个阀的位置以控制待与冷空气245混合的经加热空气243的量。在一些示例中，ecs控制器202可以基于从一个或多个传感器(诸如温度传感器)接收的信号来控制每个阀的位置。

tcv222的一个或多个阀位置开关242可根据阀的位置打开或闭合。例如，当tcv222的阀完全闭合时，第一阀位置开关可闭合，例如，防止所有热空气243与包221内的冷空气245混合。当tcv222的阀完全打开时，第二阀位置开关可闭合。如上文关于图1所述，ecs控制器202可以向阀位置开关242供应电流，在一些示例中，该电流可以不大于阀位置开关242的润湿电流。adc204可向阀位置开关242提供第二电流，当与来自ecs控制器202的电流组合时，该第二电流大于阀位置开关242的润湿电流。ecs控制器202可以检测电流是否流过阀位置开关242中的一者。ecs控制器202可以基于电流是流过第一开关还是流过第二开关来检测阀的位置。

由adc204提供的增加的电流可确保在开关闭合时电流流过开关，并且因此可改善tcv222的可靠性。例如，当ecs控制器202驱动tcv222使得阀应该完全闭合时，则ecs控制器202可以预期检测到阀位置开关242的第一阀位置开关是闭合的，其中电流流过第一阀位置开关。来自adc204的经添加的电流可确保电流在预期时流过开关，并且ecs控制器202可靠地检测tcv222的阀的预期位置。

调整空气阀tav224是可被配置为调节飞行器内部上的指定区的温度的温度控制阀。例如，tav224可与区203相关联，该区在飞行器240的示例中是驾驶舱。在一些示例中，tav224可调节待与从tcv222接收的空气混合的引气220的量以控制区203的温度。tav224的阀位置开关244可以从ecs控制器202以及adc204两者接收电流，并且可以如上针对tcv222的阀位置开关242(图2中未示出)所述那样操作。

类似地，tav226-232可接收引气220以经由歧管(图2中未示出以简化附图)调节飞行器240内的相应区。阀位置开关246-252可从ecs控制器202以及adc204(图2中未示出)两者接收电流，并且可如上文针对tcv222的阀位置开关242所述那样操作。在一些示例中，第二adc或第三adc可向阀位置开关246-252(图2中未示出)中的一者或多者供应附加电流。另外，尽管在图2的示例中示出，但在一些示例中，tav226-232可经由歧管从tcv222接收混合空气247。在图2的示例中，tav226与区205相关联，tav228与区206相关联，tav230与区208相关联，并且tav232与区210相关联。tav226可包括阀位置开关246，tav228可包括阀位置开关248，tav230可包括阀位置开关250，并且tav232可包括阀位置开关252。

图3是示出根据本公开的一种或多种技术的包括接收附加润湿电流的位置开关的阀的概念图。系统300是上面关于图1和图2所述的系统100和200的示例。ecs控制器302、adc304、开关306和开关308以及tcv322是图2中描绘的ecs控制器202、adc204、阀位置开关242和tcv222的示例。

如上文关于图1所述，ecs控制器302可被配置为向开关308提供电流ia320。在一些示例中，ia320的量值可小于开关308的润湿电流。adc304可包括被配置为向开关308提供电流ib322的电流驱动器电路。adc304可被配置为提供一定量值的电流ib322，使得电流ia ib324的组合量值可等于或大于开关308的推荐润湿电流。

类似地，ecs控制器302可被配置为向开关306供应电流ix330。ix330的量值可小于开关306的润湿电流。adc304的电流驱动器电路可向开关306提供电流iy332，使得电流ix iy334的组合量值可等于或大于开关306的推荐润湿电流。

在图3的示例中，开关308可被配置为在tcv322的蝶形阀处于完全闭合或接近闭合位置时激活或闭合，这防止经加热空气342穿过tcv322。换句话讲，开关308可从tcv322接收机械输入。当tcv322的蝶形阀处于完全闭合或接近闭合位置时，机械输入可使得开关308的机电式触点闭合。在一些示例中，开关308可经由机械连杆接收机械输入。

类似地，开关306可被配置为基于机械输入在tcv322的蝶形阀处于完全打开或接近打开位置时激活。当供应至开关308或开关306的电流的量值小于开关的相应润湿电流时，开关在闭合时可不允许电流流动。由adc304供应的附加电流可确保每个相应的开关接收足够的润湿电流，从而提高tcv322的位置感测的可靠性。

在一个或多个示例中，上述功能可以在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。例如，图1和图2的各种部件诸如控制器102、ecs控制器202和adc104可以在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。如果以软件实施，则可将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质传输，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括对应于有形介质诸如数据存储介质的计算机可读存储介质，或者包括例如根据通信协议促进计算机程序从一个地方传输到另一个地方的任何介质的通信介质。这样，计算机可读介质通常可对应于：(1)非暂态的有形计算机可读存储介质，或者(2)通信介质诸如信号或载波。数据存储介质可以是可以由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以检索用于实现本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

术语“非暂态”可以指示存储介质不体现在载波或传播信号中。在某些示例中，非暂态存储介质可以存储可随时间变化的数据(例如，在ram或高速缓存中)。

以举例而非限制的方式，此类计算机可读存储介质可包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦可编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器、硬盘、光盘rom(cd-rom)、软盘、盒式磁带、磁介质、光学介质或其他计算机可读介质。在一些示例中，制品可包括一个或多个计算机可读存储介质。

而且，任何连接都被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或无线技术诸如红外线、无线电和微波从网站、服务器或其他远程源传输指令，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl或无线技术诸如红外线、无线电和微波都包含在介质的定义中。然而，应该理解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他暂态介质，而是针对非暂态有形存储介质。上述的组合也应该包括在计算机可读介质的范围内。

可以由一个或多个处理器诸如一个或多个dsp、通用微处理器、asic、fpga或其他等效集成或离散逻辑电路执行指令。因此，如本文所使用的术语“处理器”诸如ecs控制器202可以指前述结构中的任一者或适用于实施本文所描述的技术的任何其他结构。而且，这些技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。

本公开的技术可以在各种装置或设备(包括集成电路(ic)或ic组(例如，芯片组))中实现。在本公开中描述了各种部件、模块或单元，以强调被配置为执行所公开的技术的设备的功能方面，但是不一定需要通过不同的硬件单元来实现。相反，如上所述，各种单元可组合在硬件单元中或者由结合合适的软件和/或固件的互操作硬件单元(包括如上所述的一个或多个处理器)的集合提供。

已描述了本公开的各种示例。这些实施例和其他实施例在以下权利要求的范围内。