Спосіб і пристрій для регулювання подачі потужності

Реферат: Спосіб регулювання подачі потужності, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача, включає етапи регулювання (101, 108-112), етапи налагодження (102-107, 117124, 126, 128) і етапи коригування (125, 127, 129, 130, 132) параметрів або заданих величин регулювання в залежності від виконуваного налагодження. Пристрій для регулювання подачі потужності переважно має мікроконтролер. UA 100556 C2 (12) UA 100556 C2 UA 100556 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до способу регулювання подачі потужності, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача. Винахід також належить до пристрою для регулювання подачі потужності, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача. Винахід, зокрема, використовується для забезпечення регулювання температури електричного накопичувального водонагрівача, зокрема, шляхом пристосування споживання електроенергії водонагрівачем до його конкретного застосування. Для регулювання електричного водонагрівача, використовують регулювальні термостати, які впливають на подачу потужності, для виконання циклу живлення в межах двох режимів: перший режим відповідає низькій температурі водонагрівача, а інший режим відповідає високій температурі або припиненню роботи водонагрівача. Переважно термостати, використовувані для регулювання електричних водонагрівачів, забезпечують також електробезпеку, приводячи в дію термовимикач при перевищенні наперед встановленої температури. Задана температура водонагрівача може регулюватися користувачем, який може оперувати регулювальним коліщатком, або керувальною електронікою, яка реагує на інформацію про температуру. З одного боку, відомо, що механічні термостати, які головним чином працюють задовільно, не дозволяють точне регулювання заданої температури. З іншого боку, відомо, що електронні термостати, які також працюють задовільно, дозволяють програмування подачі потужності і допускають краще регулювання заданої температури. Першою задачею винаходу є надання можливості зменшення споживання енергії електричним накопичувальним водонагрівачем, змінюючи режим регулювання і змінюючи параметри подачі потужності до нього. Другою задачею винаходу є надання нового способу регулювання подачі потужності до електричного водонагрівача, який відповідає новим правилам теплопостачання, включаючи зменшення споживання енергії електричними водонагрівачами. Третьою задачею винаходу є надання нового пристрою для регулювання нагріву електричного накопичувального водонагрівача, економічно вигідного у виробництві і простого у встановленні і використанні. Четвертою задачею винаходу є поєднання в одному надійному і компактному пристрої механічного захисту та електронного регулювання. Об'єктом винаходу є спосіб регулювання подачі потужності, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача, який включає етапи регулювання, етапи налагодження і етапи коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від виконуваного налагодження. Згідно з іншими альтернативними характеристиками винаходу: етапи регулювання відповідають часовому циклу, незалежному від часового циклу етапів налагодження і етапів коригування. етапи регулювання, етапи налагодження і етапи коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від виконуваного налагодження відповідають одному й тому ж часовому циклу. Етапи налагодження виконуються у часовому інтервалі опитування вимірювальних каналів. Також об'єктом винаходу є пристрій для регулювання подачі потужності, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача, який має засоби регулювання, засоби налагодження і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від виконуваного налагодження. Згідно з іншими альтернативними характеристиками винаходу: Пристрій має програмований мікроконтролер, який містить програму для виконання етапів способу згідно з винаходом. Пристрій має механічний засіб термічної безпеки, підключений між джерелом електроживлення та блоком, який містить засоби регулювання, засоби налагодження і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від виконуваного налагодження. Блок, який містить засоби регулювання, засоби налагодження і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання, являє собою електронну картку, оснащену принаймні системою, яка генерує вісь часу часового циклу. Пристрій має запам'ятовуючий засіб для зберігання параметрів або заданих величин регулювання до і після можливого коригування в залежності від виконуваного налагодження. 1 UA 100556 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій має засоби інтерфейсу користувача і принаймні один засіб вимірювання температури, з'єднаний із засобом регулювання, із засобами налагодження і засобами коригування параметрів або заданих величин регулювання. Винахід стане краще зрозумілим завдяки опису, який надається у вигляді необмежувального прикладу з посиланням на додані креслення, на яких: Фіг. 1 представляє блок-схему, яка зображає етапи способу регулювання подачі потужності згідно з винаходом; Фіг. 2 схематично представляє пристрій для подачі потужності згідно з винаходом, придатний до виконання етапів описаного способу з посиланням на фігуру 1. На Фіг. 1, спосіб регулювання подачі потужності починається з етапу 100 ініціалізації змінних параметрів, використовуваних на подальших етапах способу згідно з винаходом. На етапі 101 виконують вимірювання температури води, яка міститься в електричному водонагрівачі, за допомогою засобу вимірювання температури, наприклад за допомогою температурного датчика типу CTN. На етапі 102 виконують тест для порівняння кількості виконуваних циклів з наперед встановленим часовим періодом, наприклад трьома тижнями. У випадку, коли кількість циклів перевищує наперед встановлений часовий період, то здійснюють перехід на етап 103 повторного встановлення кількості циклів рівною 1. У випадку, коли кількість циклів менша наперед встановленого часового періоду, то здійснюють перехід на етап 104, який відповідає новому тесту. На етапі 104, здійснюють тест для порівняння кількості циклів з іншим наперед встановленим часовим періодом, наприклад одним тижнем. У випадку перевищення іншого наперед встановленого часового періоду, здійснюють перехід на етап 105 для встановлення змінної величини етапу налагодження рівною 1. У випадку, коли кількість циклів менша за інший наперед встановлений часовий період, здійснюють перехід на етап 106 тестування значення змінної величини запуску і змінної величини стану так само як змінної величини попереднього стану. Якщо змінна величина запуску і змінна величина стану дорівнюють 0, тоді як змінна величина попереднього стану дорівнює 1, то здійснюють перехід на етап 107 стирання пам'яті, встановлення змінної величини запуску рівною 1 і встановлення кількості циклів рівною 1. Якщо змінна величина запуску не дорівнює 0 або якщо змінна величина стану не дорівнює 0, або якщо змінна величина попереднього стану не дорівнює 1, то здійснюють перехід безпосередньо на етап 108 ділення кількості циклів на 5 для обмеження кількості збереження інформації в запам'ятовуючому засобі. На етапі 109 перевіряють, чи ділиться змінна величина циклів на 5. У випадку, коли змінна величина циклів ділиться на 5, то здійснюють перехід на етап 106 реєстрації значення температури в запам'ятовуючому засобі замість значення попередньої температури. Внаслідок чого, реєструється тільки одна величина на 5 виконаних вимірювань температури, що дозволяє використовувати запам'ятовуючий засіб з малим об'ємом пам'яті. Якщо кількість циклів не ділиться на 5, то переходять на етап 111 тестування. На етапі 111 перевіряють, чи виконується умова зсуву і чи значення виміряної температури менше за задану величину, зменшену на значення різниці, або чи значення температури менше за задану величину під час подачі потужності до водонагрівача. У випадку, коли результат перевірки є позитивним, то здійснюють перехід на етап 112 початку подачі потужності і встановлюють змінну величну стану рівною 1. У випадку, коли результат перевірки етапу 111 є негативним, то здійснюють перехід на етап 115. Після етапу 112 нагрівання і встановлення змінної величини стану рівною 1, на етапі 113 перевіряють, чи попередній стан відповідав фазі початку подачі потужності. Якщо попередній етап відповідав подачі потужності, то здійснюють перехід на етап 114 або збільшують величину тривалості нагрівання на інкремент. Далі на етапі 115 перевіряють, чи значення температури перевищує задану величину. У випадку, коли значення температури перевищує задану величину, то здійснюють перехід на етап 116, на якому припиняють живлення і встановлюють змінну величну стану рівною 0. Якщо значення температури не перевищує задану величину, то здійснюють перехід на етап 120 оновлення інформації запам'ятовуючого засобу. Після припинення живлення на етапі 116, на етапі 117 перевіряють, чи активувався попередній стан живлення і чи змінна величина попереднього стану дорівнювала 1. У випадку, коли результат перевірки етапу 117 є позитивним, то здійснюють перехід на етап 118, на якому в запам'ятовуючому засобі реєструють номер циклу і реальну тривалість нагрівання. Далі переходять на етап 119, на якому повторно встановлюють тривалість нагрівання рівню 0. 2 UA 100556 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На етапі 120 оновлюють інформацію запам'ятовуючого засобу і переходять на етап 121, який відповідає початковому тесту, на якому перевіряють, чи змінна величина фази запуску дорівнює 1 і чи змінна величина фази налагодження дорівнює 0. У випадку, коли результат перевірки етапу 121 є позитивним, то здійснюють перехід на етап 101 після збільшення на інкремент з періодичністю, наприклад, одна хвилина. У випадку, коли результат перевірки етапу 121 є негативним, то здійснюють перехід на етап 122, який відповідає обрахунку трьох формул. Перша формула обраховується сумуванням витраченої енергії (або витраченої потужності) протягом першого тижня налагодження. Друга формула обраховується лінійним сумуванням витраченої енергії протягом другого тижня налагодження. Третя формула обраховується лінійним сумуванням витраченої енергії протягом третього тижня налагодження. Далі на етапі 123 максимальна величина одержується серед трьох величин, обрахованих на етапі 122. На етапі 124 порівнюють величину, одержану на етапі 123, з першою пороговою величиною для виявлення тривалої експлуатації електричного водонагрівача. Якщо порівняння на етапі 124 виявляє тривалу експлуатацію електричного водонагрівача, то здійснюють перехід на етап 125. Якщо порівняння, виконане на етапі 124, не виявляє тривалої експлуатації, то здійснюють перехід на етап 126 порівняння з пороговою величиною при нормальному режимі експлуатації. Якщо порівняння на етапі 126 виявляє нетривалу експлуатацію, то здійснюють перехід на етап 128 перевірки нетривалої експлуатації. Якщо результат перевірки на етапі 128 є позитивним, то здійснюють перехід на етап 129. Якщо результат перевірки на етапі 128 є негативним, то здійснюють перехід на етап 130. На етапі 125 заданій змінній величині присвоюють значення високої температури і наперед встановлене значення різниці, які перешкоджають появі будь-якого зсуву або затримці у живленні водонагрівача. На етапі 127 заданій змінній величині присвоюють задане середнє значення, менше за задане середнє значення з етапу 125, також присвоюють змінній величині різниці значення різниці і дозволяють зсув або затримку у живленні водонагрівача. На етапі 129 заданій змінній величині присвоюють мале значення температури і змінній величині різниці присвоюють наперед встановлене значення різниці, дозволяючи зсув або затримку у живленні. Також, завдяки винаходу, присвоєння конкретних заданих значень і дозвіл або заборона зсуву або затримки у живленні дозволяє адаптувати регулювання електричного водонагрівача до ефективного використання його. Етапи налагодження, які включають, наприклад, етапи 102-107 і 117-124, і 126 та 128, а також етапи коригування 125, 127 і 129, також дозволяють адаптувати параметри або задані величини регулювання до налагодження, здійснюваного для експлуатації електричного водонагрівача. Винахід також дозволяє автоматично адаптувати роботу водонагрівача до вимог його користувача у такий спосіб, щоб економити значну кількість енергії, усуваючи непотрібні періоди та інтенсивності нагрівання. Якщо результат тестування на етапі 128 є негативним і якщо здійснюють перехід на етап 130, то на етапі 130 присвоюють заданій змінній величині мале задане значення, наприклад мінімальне значення температури, дозволене для гарячої промивальної води. Також переходять на етап 131 або перевіряють різницю між попередньою температурою і теперішньою температурою для порівняння з найкращим значенням різниці. Якщо результат порівняння на етапі 131 є позитивним, то повторно переходять на етапі 101. Якщо результат порівняння на етапі 131 є негативним, то заданій змінній величині присвоюють значення нормальної температури етапу 127, змінній різниці присвоюють значення нормальної різниці етапу 127, усуваючи зсув або дозвіл на затримку у живленні. Потім переходять на етап 101. Для електричного водонагрівача потужністю 1500 Вт важливі задані робочі величини при температурі 70°, задана нормальна робоча величина при температурі 59°, мала робоча величина при температурі 56° і мінімальна робоча величина при температурі 50° головним чином дають задовільний результат. Часовий інтервал, який відповідає тимчасовому опитуванню вимірювальних каналів і запам'ятовуванню певної кількості величин, переважно вибирається рівним порядку декількох годин, наприклад 4 або 6 годин. На Фігурі 2 представлений пристрій для регулювання подачі потужності згідно з винаходом. 3 UA 100556 C2 5 10 15 20 25 30 35 Пристрій призначений для живлення нагрівального елемента R електричного водонагрівача, який детально не показаний. Пристрій може мати блок, який складається з механічного засобу 1 термічної безпеки і електронної картки 2. Цей блок живиться за допомогою електромережі 3 і з'єднаний з нагрівальним елементом R за допомогою: механічного та електричного засобу, наприклад елемента типу Faston (зареєстрована торговельна марка), або електричного засобу, наприклад проводового з'єднання, і іншого механічного засобу, наприклад окремої кріпильної ніжки. Електронна картка 2 містить мікроконтролер 5, оснащений системою, яка генерує вісь часу 6 або лічильник, і живиться системою, яка знижує напругу 7. Мікроконтролер 5 контролює вимикання або вмикання реле 8 подачі потужності нагрівального елемента R водонагрівача. Мікроконтролер 5 з'єднаний із засобом 11 вимірювання температури, наприклад з температурним датчиком типу CTN (центральний вимірювальний вузол), і може також з'єднуватися з відображальним екраном 9, з інтерфейсом 10. Мікроконтролер 5 придатний до виявлення неполадок і до надсилання сигналів помилки у наступних випадках: відсутність нагрівання, перегрів, нагрівання без води або відсутність зв'язку з температурним датчиком 11. Інтерфейс 10 користувача може включати регулювальне коліщатко 12 і засіб вибору 13 для виконання або припинення виконання способу згідно з винаходом, дозволяючи виконання або припиняючи виконання етапів налагодження і коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від здійснюваного налагодження. У випадку, коли спосіб згідно з винаходом не реалізовується вибором користувача, який маніпулює засобом вибору 13, пристрій співставний з пристроєм регулювання попереднього рівня техніки, який не забезпечує ефективне використання електричного водонагрівача. У випадку, коли надають можливість виконувати спосіб згідно з винаходом, послідовність етапів блок-схеми, ідентична або подібна до послідовності етапів з фігури 1, дозволяє досягати значних економій, зокрема у випадку використання середніх величин або менших величин. Винахід описується з посиланням на особливий варіант виконання, який жодним чином не обмежує його, проте, на противагу цьому, охоплює усі модифікації форм виконання і усі варіанти виконання, які потрапляють в його рамки. Винахід, зокрема, може виконуватися непрограмованими засобами, наприклад провідниковим логічним пристроєм. Однак, перевага надається використанню мікроконтролера у випадку, коли він є більш економним, передбачаючи запис в мікроконтролері програми, яка виконує етапи способу регулювання згідно з винаходом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб регулювання подачі електроенергії, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача, який включає етапи (101, 108-116) регулювання, етапи навчання (102-107, 117124, 126, 128) і етапи коригування (125, 127, 129, 130, 132) параметрів або заданих величин регулювання в залежності від навчання, яке відбулося, при цьому на згаданих етапах (101, 108116) регулювання вимірюють температуру води, яка міститься в електричному водонагрівачі, проводять тест для порівняння кількості виконуваних циклів з наперед встановленим часовим періодом, проводять тест для порівняння кількості циклів з іншим наперед встановленим часовим періодом, і змінній величині запуску та змінній величині стану присвоюють значення, при цьому на згаданих етапах навчання (102-107, 117-124, 126, 128) змінній величині навчання присвоюють значення і збільшують на інкремент, і підраховують витрачену енергію або витрачену потужність і порівнюють для виявлення використання електричного водонагрівача, при цьому на згаданих етапах (125, 127, 129, 130, 132) коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від навчання, яке відбулося, заданій змінній величині присвоюють значення температури, наперед встановленій диференціальній величині присвоюють значення диференціальної змінної і дозволяють або ні зсув або затримку у подачі електроенергії до водонагрівача, який відрізняється тим, що етапи навчання (122, 123) виконують в часовому інтервалі опитування вимірювальних каналів. 2. Пристрій для регулювання подачі електроенергії, зокрема до електричного накопичувального водонагрівача, який містить засоби регулювання, засоби навчання і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від навчання, яке відбулося, і містить програмований мікроконтролер (5), який містить програму для виконання етапів способу за п. 1, при цьому згаданий пристрій містить блок, який складається з механічного засобу (1) 4 UA 100556 C2 5 10 термічної безпеки і з блока (2), який має засоби регулювання, засоби навчання і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання в залежності від навчання, яке відбулося, який відрізняється тим, що блок (2), який має засоби регулювання, засоби навчання і засоби коригування параметрів або заданих величин регулювання, являє собою електронну картку, яка має принаймні систему (5), здатну генерувати вісь часу часового циклу, при цьому пристрій має запам'ятовуючий засіб для зберігання параметрів або заданих величин регулювання до і після можливого коригування в залежності від навчання, яке відбулося, і при цьому пристрій має засоби (10) інтерфейсу користувача і принаймні один засіб (11) вимірювання температури, з'єднаний із засобами регулювання, із засобами навчання і із засобами коригування параметрів або заданих величин регулювання. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що здатен з'єднуватися з нагрівальним елементом за допомогою системи механічного і електричного з'єднання. 4. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що здатен з'єднуватися з нагрівальним елементом за допомогою тільки системи електричного з'єднання. 5 UA 100556 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6