Пристрій управління роботою нагрівального обладнання

Реферат: Пристрій управління роботою нагрівального обладнання містить корпус, усередині якого розташований мікропроцесорний контролер з пам'яттю, де зберігаються програми роботи нагрівального обладнання, програмні команди для керування блоком управління мікрокліматом шляхом генерації керуючих сигналів, які подають на силовий блок нагрівального обладнання, таймер, пов'язаний із контролером, систему датчиків, включаючи внутрішні та зовнішні датчики, засоби індикації, виконані у вигляді дисплею, та засоби управління. UA 101822 U (12) UA 101822 U UA 101822 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, що заявляється, належить до галузі кондиціювання та вентиляції повітря та може бути використана для управління роботою обладнання, зокрема нагрівальних пристроїв, в системах нагріву для створення слушних санітарно-гігієнічних умов в виробничих приміщеннях, приміщеннях різних закладів, установ тощо. Також корисна модель може використовуватися для управління рівнями характеристик штучного мікроклімату в приміщеннях, зокрема пристроїв управління температурою штучного мікроклімату по заздалегідь заданими критеріями, до яких належить наявність або відсутність людей у приміщенні, діапазони комфортності, що програмуються, час роботи нагрівального обладнання тощо. В існуючих системах управління температурою або мікрокліматом (зокрема в системах нагріву, вентиляції та кондиціювання повітря) для включення або виключення нагрівального обладнання, як правило, використовують термостати. Користувач задає необхідну температуру, так звану "контрольну точку", та у випадку, якщо температура у приміщенні відрізняється від заданої, включається нагрівальне обладнання, яке нагріває повітря у приміщенні до досягнення необхідної температури. При цьому звичайні термостати, які використовуються у закритих приміщеннях, є простими вимикачами електроживлення з датчиком для вимірювання температури в приміщені та пристроями, якими користувач задає необхідну температуру. Недоліком таких термостатів є те, що температура в приміщенні підтримується на заданій контрольній точці незалежно від того, чи присутні в приміщенні люди, внаслідок чого дуже збільшуються витрати, пов'язані з надлишком використання електроенергії. Деякі термостати для закритих приміщень використовують вбудовані таймери та можуть програмувати систему нагріву на різні контрольні точки, які задаються користувачем, для різного часу та на різні дні. Вони можуть забезпечувати роботу з врахуванням очікуваного знаходження людей у приміщенні, або з їх відсутністю. Недоліком такого підходу пов'язані із досить складним програмуванням роботи таких термостатів, а також з тим, що реальна присутність людей у приміщенні не завжди співпадає із закладеними в програму графіками роботи системи. Відомою є система управління для припливної камери з водяним обігрівом та регулюючим водяним вентилем (САУ-І), опублікована на сайті http://www.innovent.da.ru, яка містить мікропроцесорний управляючий контролер, до якого підключені датчики температури зовнішнього та припливного повітря, датчики стану механізмів відкриття дверей пройми, регулятор температури нагрівальних елементів (калорифера), пульт управління для переведення до ручного режиму роботи. Система забезпечує підтримання заданої температури припливного повітря та температури в приміщенні в автоматичному режимі. Недоліком зазначеного конструктивного рішення є обмежена кількість можливих режимів роботи, відсутність відображення процесу роботи нагрівальних елементів, неможливість оперативного керування як нагрівальними пристроями, так й електровентиляторами, відсутність засобів для визначення присутності або відсутності людей у приміщенні. Задачею корисної моделі, що заявляється, є розробка удосконаленого пристрою управління роботою нагрівального обладнання, яка враховує стан та ступінь наповненості людьми приміщення, що контролюється, та автоматично реагує на зміну умов в приміщенні та навколишньому середовищі, мінімізуючи при цьому споживання енергії з одночасним досягненням заздалегідь заданих умов комфортності, санітарних норм та інших критеріїв, які можуть бути визначені користувачем. Такий пристрій управління повинен враховувати різні настройки по забезпеченню комфортної температури у приміщенні, мати можливість гнучкого настроювання нагрівального обладнання, забезпечувати різні режими роботи нагрівального обладнання, включаючи автоматичний, ручний, автоматичний, примусовий, з додатковою візуалізацією вибраного режиму роботи, кількості нагрівальних елементів, що працюють, поточної швидкості електровентиляторів тощо. Поставлена технічна задача вирішується за допомогою пристрою управління роботою нагрівального обладнання, який містить мікропроцесорний контролер з пам'яттю, у якій зберігаються програми роботи нагрівального обладнання, програмні команди для керування блоком управління мікрокліматом шляхом генерації керуючих сигналів, які подають на силовий блок нагрівального обладнання, таймер, пов'язаний із контролером, систему датчиків, включаючи внутрішні та зовнішні датчики, засоби індикації виконані у вигляді дисплею, засоби управління. Доцільно до системи датчиків включати датчик визначення наявності людей у приміщенні, датчик визначення відсутності людей у приміщенні, датчик зовнішніх дверей виконаний у вигляді розмикального контакту, датчик температури в приміщенні, датчик температури повітря зовні тощо. Доцільно засоби управління пристрою реалізовувати у вигляді засобів ручного 1 UA 101822 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 управління та/або засобів віддаленого управління. Засоби ручного управління можуть бути реалізовані наприклад у вигляді кнопок, сенсорів або будь-яким іншим придатним способом. Засоби віддаленого управління, наприклад, блок прийому сигналів з мобільного телефону або інший подібний блок, дозволять встановлювати окремі режими роботи та здійснювати віддалене управління роботою нагрівального обладнання. Доцільно пристрій управління обладнувати додатковими засобами підсвічування, наприклад сукупністю світлодіодів або стрічкою, що містить світлодіоди, які розміщують по зовнішньому периметру пристрою. З точки зору винахідників, найбільш привабливим варіантом виглядає використання сукупності дискретних світлодіодів RGB. Підсвічування пристрою різними кольорами може використовуватися як контрольне світло та/або надавати візуальну інформацію щодо поточного режиму роботи нагрівального обладнання. Наприклад, синє світло - автоматичний режим роботи, зелене світло - напівавтоматичний режим роботи, червоне світло - примусовий режим роботи, або будь-яка інша кольорова візуалізація режимів роботи нагрівального обладнання. Також може бути реалізована імітація швидкості обертання електровентиляторів відповідною зміною яскравості світлодіодів та/або автоматичне регулювання яскравості підсвічування. Усі ці основні та додаткові функції доступні користувачу через відповідне меню, доступ до якого, як правило, захищений спеціальним паролем, для запобігання несанкціонованої зміни настроювань. Система датчиків може включати внутрішні датчики, розташовані у корпусі пристрою управління, а також зовнішні датчики зв'язані із пристроєм управління за допомогою дротового та/або бездротового зв'язку. Наприклад, доцільно датчик температури усередині приміщення розміщувати у корпусі пристрою управління. Так само у корпусі пристрою управління можуть бути розміщені датчики визначення наявності або відсутності людей у приміщенні. У цьому випадку внутрішні датчики для отримання від них достовірної інформації мають додатковий захист від інших блоків та елементів пристрою управління. Засоби індикації пристрою управління виконано у вигляді дисплею, наприклад рідкокристалічного дисплею, LED-дисплею, OLED-дисплею, сенсорного дисплею тощо, а засоби управління можуть бути реалізовані у вигляді міні-клавіатури, окремих кнопок, сенсорних кнопок, енкодерів тощо. Додатково пристрій управління звукогенеруючим пристроєм для подання звукових сигналів, що супроводжують роботу нагрівального обладнання. Мікропроцесорний контролер в залежності від отриманої від системи датчиків інформації обирає оптимальний режим роботи або виконує закладений алгоритм роботи. Вбудований таймер допомагає вмикати або вимикати нагрівальне обладнання через заздалегідь визначений проміжок часу. Нагрівальне обладнання може складатися як з окремих нагрівальних приборів, наприклад конвекторів, радіаторів, повітряно-теплових завіс тощо, так й з сукупності нагрівальних приборів. Кожний нагрівальний прибор, як правило, містить нагрівальний елемент або декілька нагрівальних елементів та електровентилятори для примусового подання нагрітого повітря до приміщення. Електровентилятори, як правило, виконані у вигляді тангенціальних електровентиляторів. Нагрівальні елементи можуть бути виконані у вигляді електричних нагрівачів, наприклад трубчастих електричних нагрівачів, реброваних трубчастих електричних нагрівачів тощо, або нагрівачів з водяним теплоносієм виконаних у вигляді окремого теплообмінника або модульного теплообмінника, що складається з сукупності паралельно або послідовно, або паралельно-послідовно з'єднаних теплообмінників. Для ефективного управління нагрівальним обладнанням з водяним теплоносієм, вони повинні бути обладнані терморегуляторами з електричним керуванням. Наведене нижче креслення, як і опис прикладів конкретної реалізації пристрою управління роботою нагрівального обладнання, наведені лише для ілюстрації заявленої корисної моделі і не обмежують обсяг прав, визначений формулою корисної моделі: Креслення - загальна схема пристрою управління роботою нагрівального обладнання. Пристрій управління роботою нагрівального обладнання 1 містить корпус 2, усередині якого розміщені мікропроцесорний контролер з пам'яттю (не показаний), у якій зберігаються програми роботи нагрівального обладнання, програмні команди для керування блоком управління мікрокліматом шляхом генерації керуючих сигналів, які подають на силовий блок нагрівального обладнання (не показаний), таймер 3, пов'язаний із контролером, систему датчиків 4, включаючи внутрішні та зовнішні датчики, засоби індикації виконані у вигляді дисплею 5, засоби управління 6. Система датчиків може включати датчик визначення наявності людей у приміщенні 7, датчик визначення відсутності людей у приміщенні 8, датчик зовнішніх дверей виконаний у вигляді розмикального контакту 9, датчик температури в приміщенні 10, датчик температури 2 UA 101822 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повітря зовні 11 тощо. Засоби управління 6 пристрою 1 можуть реалізовані у вигляді засобів ручного управління та/або засобів віддаленого управління. Пристрій управління роботою нагрівального обладнання 1 може бути оснащений додатковими засобами підсвічування 12, наприклад сукупності дискретних світлодіодів RGB, яке може використовуватися як контрольне світло та/або візуалізація поточного режиму роботи нагрівального обладнання. Система датчиків 4 може включати внутрішні датчики, розташовані у корпусі пристрою управління, наприклад датчик температури у приміщенні 10, а також зовнішні датчики 7, 8, 9, 11, зв'язані із пристроєм управління за допомогою дротового та/або бездротового зв'язку. Засоби індикації пристрою управління виконано у вигляді дисплею 5, наприклад рідкокристалічного дисплею, LED-дисплею, OLED-дисплею, сенсорного дисплею тощо, а засоби управління 6 можуть бути реалізовані у вигляді міні-клавіатури, окремих кнопок, сенсорних кнопок, енкодерів тощо. Пристрій, що заявляється, працює наступним чином. Основною задачею нагрівального обладнання є створення та підтримання комфортного мікроклімату в приміщенні, активізація роботи при потраплянні холодного повітря до приміщення та мінімізація витрат на підтримування заданого температурного режиму в приміщенні. Також важливим фактором, який враховується при створенні комфортного мікроклімату, є наявність або відсутність людей у приміщенні. Як вже зазначалося вище, нагрівальне обладнання може бути окремим або комплексним та складатися з декількох нагрівальних пристроїв, в яких як нагрівальний елемент використовуються електронагрівальні елементи або нагрівальні елементи з водяним теплоносієм. Усе нагрівальне обладнання, включаючи електровентилятори, підключено до силового блока (не показаний), який отримує управляючі сигнали, що генерує пристрій управління. Логіка роботи пристрою управління роботою нагрівального обладнання на створення теплового бар'єру холодному повітрю, яке може потрапляти до приміщення зовні, та підтримання комфортного мікроклімату у приміщенні. Чим нижче температура на вулиці, тим більше холодного повітря може потрапити до приміщення. Зниження температури повітря у приміщенні викликає застосування у роботі окремих або усіх нагрівальних елементів. Прикладі. Для створення та підтримання постійного температурного режиму у приміщенні передбачений, так званий, примусовий режим роботи, при якому працюють усі електронагрівальні елементи та електровентилятори або їх частина, незалежно від інформації, яка надходить до мікропроцесорного контролера від системи датчиків 4. Виключенням можуть бути тільки покази датчика температури у приміщенні 10, який, у випадку перевищення встановленої температури, надсилає відповідний сигнал до мікропроцесорного контролера, який, відповідно, генерує сигнал силовому блоку для зменшення інтенсивності роботи нагрівальних елементів та/або електровентиляторів. Примусовий режим роботи може тривати не більш, ніж 8 годин. Час початку примусового режиму може бути встановлений або відкладений за допомогою таймера 3. Активна робота електронагрівальних елементів відображається на дисплеї 5, а кожну годину за допомогою звукогенеруючого пристрою подається звуковий сигнал. Контроль за виконанням примусового режиму покладається цілком на мікропроцесорний контролер. Приклад 2. Для створення оптимального мікроклімату у приміщенні передбачений автоматичний режим роботи, при якому мікропроцесорний блок пристрою управління 1 отримує та аналізує інформацію від системи датчиків 4, та, відповідно до отриманих даних, генерує відповідні управляючі сигнали для силового блока, який вибирає необхідну кількість нагрівальних елементів та електровентиляторів, регулюючи при цьому швидкість електровентиляторів. Наприклад, при відкритті зовнішніх дверей (спрацьовує розмикальний контакт 9) та потраплянні до приміщення холодного повітря в залежності від поточної температури приміщення (інформацію надає датчик температури в приміщенні 10) силовий блок може включати різну кількість нагрівальних елементів в залежності від закладених в пам'ять пристрою управління 1 алгоритмів роботи. Так само, на інтенсивність роботи нагрівального обладнання впливає кількість людей, що знаходяться в приміщенні (інформація від датчиків 7 та 8). Збільшення або зменшення кількості людей в приміщенні у порівнянні із закладеними в пам'ять "стандартними" значеннями, викликають зменшення або збільшення інтенсивності роботи нагрівального обладнання. Автоматичним режимом роботи пристрою також управляє мікропроцесорний контролер. При цьому режимі, можливо використання засобів підсвічування 12, які різними 3 UA 101822 U 5 10 15 20 кольорами підсвічування відображають рівень навантаження нагрівальних елементів, наприклад синій колір - мінімальне навантаження, зелений колір - мале навантаження, жовтий колір - середнє навантаження, червоний колір - максимальне навантаження. Приклад 3. Також можливий напівавтоматичний режим роботи нагрівального обладнання, при якому можливе ручне включення окремих нагрівальних елементів та електровентиляторів, з можливістю їх відключення за допомогою засобів управління б. У цьому режимі також можливе примусове (без відкриття зовнішніх дверей) включення нагрівальних елементів шляхом натискання та утримання відповідної кнопки або вибору відповідного положення енкодера. Час відключення нагрівальних елементів після натискання відповідної кнопки також може бути різним, наприклад в діапазоні від 30 секунд до 10 хвилин, та встановлюється при програмуванні роботи нагрівального обладнання. На дисплеї 5 відображається активна робота усіх нагрівальних елементів. Цей режим включає ручне управління та роботу мікропроцесорного контролера. Пристрій управління роботою нагрівального обладнання за корисною моделлю, що заявляється, враховує стан та ступінь наповненості людьми приміщення, що контролюється, та автоматично реагує на зміну умов в приміщенні та навколишньому середовищі, мінімізуючи при цьому споживання енергії з одночасним досягненням заздалегідь заданих умов комфортності, санітарних норм та інших критеріїв, які можуть бути визначені користувачем. Такий пристрій управління дозволяє забезпечити комфортну температуру у приміщенні, має можливість гнучкого настроювання нагрівального обладнання, забезпечує різні режими роботи нагрівального обладнання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Пристрій управління роботою нагрівального обладнання, що містить корпус, усередині якого розташований мікропроцесорний контролер з пам'яттю, де зберігаються програми роботи нагрівального обладнання, програмні команди для керування блоком управління мікрокліматом шляхом генерації керуючих сигналів, які подають на силовий блок нагрівального обладнання, таймер, пов'язаний із контролером, систему датчиків, включаючи внутрішні та зовнішні датчики, засоби індикації, виконані у вигляді дисплею, та засоби управління. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що система датчиків включає датчик визначення наявності людей у приміщенні, датчик визначення відсутності людей у приміщенні, датчик зовнішніх дверей, виконаний у вигляді розмикального контакту, датчик температури в приміщенні, датчик температури повітря зовні тощо. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що окремі датчики можуть бути розміщені в корпусі пристрою. 4. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що засоби управління реалізовано у вигляді засобів ручного управління та/або засобів віддаленого управління. 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що засоби ручного управління вибрані з групи, що включає кнопки, сенсори, енкодер тощо. 6. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що засоби підсвічування реалізовано у вигляді сукупності світлодіодів або стрічки, що містить світлодіоди, які вмонтовані або розміщені по зовнішньому периметру корпусу. 4 UA 101822 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5