УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛИСТОВЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ Российский патент 2009 года по МПК F24D13/00 G05D23/00 H05B3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству управления листовым нагревателем, которое можно использовать для различных листовых нагревателей, применяемых в нагревательных ковриках, нагревателях полов, нагревателях для плавления или предотвращения замерзания дороги или крыши. Такое устройство управления позволяет выполнять множество функций, таких как включение или выключение генерирования тепла листовым нагревателем и выбор времени разогрева или заданной температуры. Такое устройство управления обеспечивает возможность легкого и точного управления листовым нагревателем, обеспечивает простое функционирование, исключает неправильную работу и позволяет обеспечить высокоэффективный нагрев без значительных потерь энергии, в зависимости от окружающей температуры.

Уровень техники

До настоящего времени в качестве нагревателей для обогрева, плавления снега, выпавшего на дорогу или крышу, или предотвращении замерзания использовали нагреватели с нихромовым проводом или нагреватели на основе углерода. Для такого нагревателя требуется использовать схему управления температурой для поддержания определенной температуры нагрева. Такой контроллер, используемый для включения или отключения генерирования тепла нагревателем, обычно имеет собственный основной корпус контроллера, установленный на промежуточном участке выведенного от нагревателя провода, снабженного штепсельной розеткой. Кроме того, такой контроллер может содержать наборный коммутатор, предназначенный для включения генерирования тепла путем подачи тока в нагреватель, прекращения генерирования тепла путем разрыва цепи тока или для задания температуры, поддерживаемой нагревателем, в котором наборный коммутатор установлен с возможностью вращения на контроллере (например, смотри опубликованную заявку на японский патент №Н 11-241482).

В последнее время был разработан листовый нагреватель, имеющий характеристику с положительным температурным коэффициентом (ниже ПТК, РТС), для которого не требуется использовать схему управления. Характеристика ПТК определена следующим образом, когда температура нагревателя повышается до заданной температуры, определяемой при его изготовлении, электрическое сопротивление нагревателя повышается. Когда благодаря генерированию тепла при подаче тока температура такого нагревателя, имеющего характеристику ПТК, повышается до заданного значения, электрическое сопротивление нагревателя увеличивается благодаря характеристике ПТК, в результате чего происходит ограничение тока и поддерживается температура листового нагревателя, установленная как заданное значение температуры. То есть нагреватель, имеющий характеристику ПТК, имеет функцию самостоятельного контроля над температурой. Был предложен нагревательный коврик, в котором используется листовый нагреватель, имеющий характеристику ПТК (например, смотри опубликованную заявку на японскую полезную модель №S 61-126594).

При этом обычный контроллер, описанный в опубликованной заявке на японский патент №H 11-241482, можно использовать с нагревателем, в котором применяется нихромовый провод, или нагревателем на основе углерода только для включения генерирования тепла путем подачи тока в нагреватель, при вращении наборного коммутатора, для отключения подачи тока и для установки температуры, поддерживаемой нагревателем, в результате изменения сопротивления нагревателя.

Поэтому для изменения заданной температуры, в зависимости от условий, с помощью нагревателя каждый раз требуется вращать наборный коммутатор, что связано с необходимостью выполнения трудоемкой операции. Кроме того, поскольку нагрев происходит без учета окружающей температуры, создаются неудобства, такие как избыточный нагрев или недостаточный нагрев. При этом также получается низкая эффективность использования энергии для нагрева, что связано с существенным потреблением энергии. Помимо этого иногда нагреватель вырабатывает избыточное тепло, что может привести к ожогу кожи или пожару. Кроме того, для поддержания определенной температуры нагрева требуется использовать сложную схему управления, предназначенную для контроля над температурой.

Хотя обычный листовый нагреватель, имеющий характеристику ПТК, описанный в опубликованной заявке на японскую полезную модель №S 61-126594, имеет преимущество, состоящее в том, что в нем не требуется использовать схему управления для контроля над температурой, однако, для нагрева такого листового нагревателя требуется значительное время.

Когда, в зависимости от условий использования нагревателя, происходит значительное излучение тепла из нагреваемого объекта, или когда объект, который требуется быстро нагреть, теряет свое тепло в результате воздействия внешнего фактора, что приводит к снижению температуры нагреваемого объекта, количество генерируемого тепла становится недостаточным, поэтому в таком случае, необходимо поддерживать температуру объекта на определенном уровне или быстро восстанавливать температуру объекта до определенного значения. Для этого требуется разработать многофункциональный контроллер, который позволил бы быстро реагировать на такие условия.

Сущность изобретения

Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанной проблемы и создание устройства управления листовым нагревателем, которое можно использовать для листовых нагревателей разных типов, применяемых в нагревательных ковриках, нагревателях полов, нагревателях для плавления снега или предотвращения замерзания дороги или крыши. Устройство управления позволяет выполнять множество функций, таких как включение или выключение генерирования тепла листовым нагревателем и выбор времени разогрева или заданной температуры. Устройство управления позволяет легко и точно управлять листовым нагревателем, обеспечивает простое функционирование, исключает неправильную работу, позволяет обеспечить высокоэффективный нагрев и короткое время разогрева листового нагревателя без значительных потерь энергии, в зависимости от окружающей температуры.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение направлено на создание устройства управления листовым нагревателем, имеющего корпус в форме коробки, содержащего:

секцию дисплея;

секцию управления функциями, включающую многопозиционный переключатель дисплея, предназначенный для избирательного отображения каждого режима, таких как отображение времени, периода генерирования тепла листовым нагревателем и заданного значения температуры, в результате соответствующего нажимного воздействия на многопозиционный переключатель дисплея, переключатели высокого и низкого уровня, предназначенные для изменения и установки отображения времени для периода времени генерирования тепла листовым нагревателем и заданной температуры с определенной скоростью изменения этих значений при каждом нажимном воздействии на переключатели после включения режима в результате нажатия на многопозиционный переключатель дисплея, переключатель выбора, предназначенный для выбора соответствующих функциональных установок многопозиционного переключателя дисплея и переключателей высокого и низкого уровня, и выключатель работы, предназначенный для прекращения работы;

первое средство детектирования, подключенное для детектирования температуры, обеспечиваемой листовым нагревателем;

ЦПУ средства управления, предназначенное для записи и расчета информации, с которым соединено первое средство детектирования;

средство таймера, которое подключено к ЦПУ средства управления, предназначенное для установки периода времени генерирования тепла листовым нагревателем;

второе средство детектирования, предназначенное для детектирования окружающей температуры вокруг местоположения установки листового нагревателя;

средство выключателя, предназначенное для включения-выключения подачи тока (то есть подачи электроэнергии) в листовый нагреватель в соответствии с окружающей температурой, детектируемой вторым средством детектирования; и

схему питания, предназначенную для подачи тока в листовый нагреватель, в соответствии с действием включения-выключения средства выключателя,

в котором величину подаваемого тока от схемы питания в листовый нагреватель регулируют в соответствии с окружающей температурой, в результате чего обеспечивается управление температурой листового нагревателя с поддержанием ее на уровне целевой температуры с помощью ЦПУ средства управления.

Предпочтительно, действием по включению-выключению средства выключателя управляют с помощью ЦПУ средства управления на основе информации, детектируемой первым средством детектирования и/или вторым средством детектирования.

Предпочтительно, средство выключателя управляет величиной подачи тока от схемы питания с помощью ЦПУ средства управления путем ступенчатого изменения периода времени подачи тока за единицу времени, в зависимости от степени повышения температуры, когда температура, детектируемая первым средством детектирования, приближается к заданному значению температуры.

Предпочтительно, средство выключателя управляет количеством подаваемого тока от схемы питания с помощью ЦПУ средства управления, на основе окружающей температуры, детектируемой вторым средством детектирования.

Предпочтительно, средство выключателя представляет собой твердотельное реле, действием включения-отключения которого управляют с помощью ЦПУ средства управления.

Предпочтительно, с помощью многопозиционного переключателя дисплея выбирают режим отображения на части отображения выбора режима работы секции дисплея, после чего воздействуют на переключатель выбора, что позволяет обеспечить быстрый разогрев листового нагревателя при вырабатывании им тепла.

Предпочтительно, первое средство детектирования состоит из множества термопар.

Предпочтительно, второе средство детектирования представляет собой датчик температуры, такой как термистор, термопара или термометр.

Предпочтительно, секция дисплея представляет собой дисплей, сформированный из органического электролюминесцентного материала.

Устройство управления листовым нагревателем в соответствии с настоящим изобретением можно использовать с листовыми нагревателями различных типов, предназначенными для применения в нагревательных ковриках, нагревателях полов, нагревателях, предназначенных для плавления снега или предотвращения замерзания дороги или крыши. Устройство управления позволяет выполнять множество функций, таких как включение или отключения генерирования тепла листовым нагревателем и выбор времени разогрева или заданной температуры. Устройство управления обеспечивает возможность легкого и точного управления листовым нагревателем, обеспечивает простое функционирование, исключает неправильную работу, позволяет обеспечить высокоэффективный нагрев без значительных потерь энергии, в зависимости от окружающей температуры, и обеспечивает малое время разогрева листового нагревателя.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показана блок-схема, изображающая первый предпочтительный вариант выполнения устройства управления листовым нагревателем, в соответствии с настоящим изобретением;

на фигуре 2 показан вид спереди, представляющий внешний вид устройства управления;

на фигуре 3 показана схема, иллюстрирующая выполнение операций по установке времени включения листового нагревателя;

на фигуре 4 изображена схема, иллюстрирующая последовательность выполнения операций по установке времени отключения листового нагревателя;

на фигуре 5 показана схема, иллюстрирующая выполнение операций по установке заданной температуры листового нагревателя;

на фигуре 6 представлена схема, иллюстрирующая выполнение операций по быстрому разогреву листового нагревателя;

на фигуре 7 показана иллюстрация, представляющая уровень 0 (нулевой) показаний уровня, соответствующих количеству подаваемого тока, в зависимости от заданной температуры листового нагревателя;

на фигуре 8 представлена иллюстрация, изображающая уровень 1;

на фигуре 9 представлена иллюстрация, изображающая уровень 2;

на фигуре 10 представлена иллюстрация, изображающая уровень 3;

на фигуре 11 представлена иллюстрация, изображающая уровень 4;

на фигуре 12 изображена блок-схема, иллюстрирующая второй предпочтительный вариант выполнения, в котором устройство управления листовым нагревателем в соответствии с настоящим изобретением применяется для подогрева дороги;

на фигуре 13 показан вид в плане, иллюстрирующий пример конструкции; и

на фигуре 14 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий третий, предпочтительный вариант выполнения, в котором устройство управления листовым нагревателем в соответствии с настоящим изобретением используется с устройством, предназначенным для плавления снега или предотвращения замерзания крыши.

Подробное описание изобретения

Ниже подробно описаны предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Как показано на фигуре 1 и 2, устройство С управления, которое используют для листового нагревателя 3, в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения включает в корпусе 5 в форме коробки:

секцию 2 дисплея;

секцию 1 управления функциями, включающую многопозиционный переключатель с SW1, дисплей, который предназначен для избирательного отображения каждого режима, таких как отображение времени, периода генерирования тепла листовым нагревателем 3 и заданной температуры, в результате соответствующего нажимного воздействия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, переключатель SW2 высокого уровня и переключатель SW3 низкого уровня, предназначенные для изменения и установки отображения времени для периода времени генерирования тепла и установки температуры листового нагревателя 3 с определенной скоростью изменения этих значений при нажимном воздействии на переключатели после включения режима в результате нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, переключатель SW4 выбора, предназначенный для выбора соответствующих функциональных установок переключателей SW1, SW2 и SW3, и выключатель SW5 работы, предназначенный для прекращения работы;

первое средство 4 детектирования, подключенное для детектирования температуры листового нагревателя 3;

ЦПУ средства управления, предназначенное для записи и расчета информации, с которым соединено первое средство 4 детектирования;

средство Т таймера, которое подключено к ЦПУ средства управления, предназначенное для установки периода времени генерирования тепла листовым нагревателем 3;

второе средство 6 детектирования, предназначенное для детектирования окружающей температуры вокруг местоположения установки листового нагревателя 3;

средство 7 выключателя, предназначенное для отключения подачи тока в листовый нагреватель 3 в соответствии с окружающей температурой, детектируемой с помощью второго средства 6 детектирования; и

схему 8 питания, предназначенную для подачи тока в листовый нагреватель 3 при его включении, в соответствии с действием включения-выключения средства 7 выключателя,

в котором количество тока, подаваемого от схемы питания в листовый нагреватель 3, регулируют в соответствии с окружающей температурой, в результате чего обеспечивается управление температурой листового нагревателя 3 с поддержанием ее на уровне целевой температуры с помощью ЦПУ средства управления.

Секция 2 дисплея сформирована с использованием, например, органических электролюминесцентных индикаторов. Когда секция 2 дисплея сформирована с использованием органических электролюминесцентных индикаторов, обеспечивается ясная, простая и надежная возможность видеть содержание, отображаемое в каждой части дисплея (описаны ниже) секции 2 дисплея, даже когда секцию 2 дисплея рассматривают под углом в условиях низкой температуры (например, при -50°С).

Если секция 2 дисплея сформирована на основе органических электролюминесцентных индикаторов, может быть обеспечена экономия энергии, когда секцию 2 дисплея не используют, поскольку органический электролюминесцентный элемент отключается, когда его не используют.

Как показано на фигуре 2, в секции 2 дисплея сформированы часть 2А отображения времени, предназначенная для отображения времени или периода времени генерирования тепла листовым нагревателем 3 с помощью функции средства Т таймера; часть 2В отображения заданной температуры, предназначенная для установки заданной температуры листового нагревателя 3; часть 2С отображения комнатной температуры, предназначенная для отображения окружающей температуры, например комнатной температуры, детектируемой с помощью второго средства 6 детектирования; часть 2D отображения выбора режима работы, которая при мерцании отображает такие режимы, как "установка включения", "установка отключения" и "установка быстрого разогрева", которые обеспечивают быстрое генерирование тепла листовым нагревателем 3 благодаря подаче тока в листовый нагреватель 3 для достижения требуемой температуры нагрева, в результате нажимного воздействия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея; часть 2Е отображения текущей установки, предназначенная для отображения текущей установки, установленной в режимах "установки включения", "установки отключения" и "установки быстрого разогрева", которые определяются в части 2D отображения выбора режима работы; часть 2F отображения уровня, предназначенная для снижения потребления энергии в результате многократного включения-выключения подачи тока при разделении единицы времени, например одной секунды, на требуемое количество периодов, когда температура, полученная с помощью листового нагревателя 3, отображаемая в части 2В отображения заданной температуры, приближается к заданному уровню температуры; часть 2G отображения символа уровня, предназначенную для отображения символа "уровень", при этом часть 2G отображения символа уровня расположена рядом с частью 2F отображения уровня; часть 2Н отображения уровня электрической мощности, в которой отображается текущая "величина потребляемой электрической мощности" в ваттах (Вт); и часть 2I отображения суммарного потребления электроэнергии, предназначенная для отображения текущего значения "суммарного количества электроэнергии" в киловатт-часах (кВт·час). В результате нажатия на каждый переключатель, такой как многопозиционный переключатель SW1 дисплея и так далее в определенной последовательности, включается каждый режим, описанный выше, в результате чего отображается содержание выбранных установок.

Для каждого содержания отображения "установки включения", "установки отключения" и "установки быстрого разогрева", которые отображаются с мерцанием в части 2D отображения выбора режима работы, через определенный период времени, например 20 секунд, мерцание прекращается и сохраняется отображение этого содержания до тех пор, пока в результате нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея не будет произведен выбор следующего содержания установки.

В части 2F отображения уровня отображается уровень, соответствующий величине потребляемого тока, в зависимости от заданной температуры листового нагревателя 3, и это отображение уровня представляет собой критерий для снижения потребления энергии благодаря исключению бесполезного расходования энергии.

Например, когда заданная температура (то есть целевая температура) листового нагревателя 3 установлена на 37°С, единицу времени (то есть одну секунду) делят на требуемое количество частей для определения пяти уровней, включающих уровень 0, уровень 1, уровень 2, уровень 3 и уровень 4, причем в каждом из этих уровней величина подаваемого тока отличается от другого.

Как показано на фигуре 7, при уровне 0, когда температура, детектируемая первым средством 4 детектирования, равна 38°С, что выше, чем 37°С, на 1°С, подачу тока устанавливают в положение ВЫКЛЮЧЕНО в течение всего периода одна секунда, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 не выполняют в течение всего периода одна секунда, что исключает повышение температуры выше заданного уровня (37°С) и обеспечивает снижение потребления энергии благодаря отключению подачи электроэнергии, которая иначе была бы израсходована бесполезно.

Как показано на фигуре 8, при уровне 1, когда температура, детектируемая первым средством 4 детектирования, приближается к 37°С (заданный уровень температуры), подачу тока включают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,6 секунд и после этого устанавливают в режим ВЫКЛЮЧЕНО в течение последующего периода 0,4 секунды, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 выполняют в течение первых 0,6 секунд, и после этого ток в листовый нагреватель 3 не подают в течение последних 0,4 секунд.

Как показано на фигуре 9, при уровне 2, когда температура, детектируемая первым средством детектирования 4, равна 36°С, что ниже, чем заданная температура 37°С, на 1°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,7 секунд и после этого устанавливают в режим ВЫКЛЮЧЕНО в течение последних 0,3 секунд.

Как показано на фигуре 10, при уровне 3, когда температура, детектируемая первым средством 4 детектирования равна 35°С, что ниже, чем заданное значение температуры 37°С, на 2°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,8 секунд и после этого устанавливают в режим ВЫКЛЮЧЕНО для последних 0,2 секунд.

Как показано на фигуре 11, при уровне 4, когда температура, детектируемая первым средством 4 детектирования, равна 34°С, что на 3°С ниже, чем заданная температура 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО для первых 0,9 секунд и после этого в режим ВЫКЛЮЧЕНО для последнего периода 0,1 секунды.

Когда температура, детектируемая первым средством 4 детектирования, равна 33°С, что значительно ниже, чем заданная температура 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение всего периода одна секунда, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 выполняют в течение всей одной секунды, в результате чего обеспечивается возможность достаточного нагрева листового нагревателя 3.

Таким образом, единицу времени (то есть одну секунду) делят на требуемые участки, соответствующие описанным выше пяти уровням, при этом режимы ВКЛЮЧЕНИЯ и ВЫКЛЮЧЕНИЯ подачи тока многократно повторяют, в результате чего обеспечивается эффективная подача тока в листовый нагреватель 3 и снижение потребления энергии благодаря исключению бесполезного потребления электроэнергии.

При соответствующем включении режима в результате нажимного воздействия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея текущее значение "потребляемой электрической мощности" отображается в Вт (ваттах) в части 2Н отображения уровня электрической мощности. Количество знаков (цифр) на дисплее может быть установлено произвольно и может составлять, например, 8 цифр.

При включении соответствующего режима путем нажимного воздействия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея текущее значение "суммарного количества электроэнергии" отображается в кВт часах в части 21 отображения суммарного потребления электроэнергии. Количество знаков (цифр) на дисплее может быть установлено произвольно и может составлять, например, 7 цифр. При этом минимальная отображаемая единица может составлять 0,1 кВт/час. Время включения суммирования представляет собой момент установки режима ВКЛЮЧЕНО. Операцию сброса выполняют путем нажимного воздействия на переключатель SW4 выбора.

Установку времени и периода времени генерирования тепла листовым нагревателем 3, которые отображаются в части 2А отображения времени, выполняют следующим образом. Вначале нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, в результате чего включается мерцание "установки включения" в части 2D отображения выбора режима работы. Затем, путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня, цифры, обозначающие часы, которые отображаются в части 2А отображения времени, увеличивают при каждом нажатии на единицу, и путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня, цифры, обозначающие минуты, которые отображаются в части 2А отображения времени, увеличивают при каждом нажатии на единицу. То есть, когда нажимают на переключатель SW3 низкого уровня, цифры, обозначающие часы, изменяются в следующей последовательности "1"→"2"→---→"23"→"00", и когда нажимают на переключатель SW2 высокого уровня, цифры, обозначающие минуты, изменяются в следующем порядке "1"→"2"→----→"59"→"00". После установки требуемого времени и периода генерирования тепла листовым нагревателем 3, как описано выше, нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего заканчивается операция по установке времени включения (то есть времени выполнения режима ВКЛЮЧЕНО) генерирования тепла листового нагревателя 3.

Установку времени окончания генерирования тепла листового нагревателя 3 выполняют следующим образом. Вначале нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея для отображения "установки отключения" в части 2D отображения выбора режима работы, которая начинает мерцать.

Затем путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня отображают цифры, обозначающие часы, в части 2А отображения времени, путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня отображают цифры минут в части 2А отображения времени. Наконец, нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего заканчивается операция по установке времени отключения (то есть времени выполнения режима ВЫКЛЮЧЕНО) генерирования тепла листового нагревателя 3.

Операцию по установке заданной температуры для листового нагревателя 3 в части 2В отображения заданной температуры выполняют следующим образом. Вначале, при переключении режима путем нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, с мерцанием в части 2В отображения заданной температуры отображается, например, значение "30°С", в качестве стандартной температуры листового нагревателя 3.

Затем это цифровое значение уменьшают каждый раз на 1°С от величины стандартной температуры, используемой в качестве исходного значения, при нажатии на переключатель SW3 низкого уровня, и это цифровое значение увеличивают каждый раз на 1°С от величины стандартной температуры, используемой в качестве исходного значения, при нажатии на переключатель SW2 высокого уровня. После этого нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего операция установки заданной температуры листового нагревателя 3 заканчивается.

Операцию по быстрому наращиванию температуры листового нагревателя 3 до требуемой температуры выполняют следующим образом. Вначале, путем включения режима при нажатии на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, в части 2D отображения выбора режима работы отображают режим "установки быстрого разогрева". Затем нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок переключателя, в результате чего выполняется операция по быстрому нарастанию генерирования тепла листовым нагревателем 3.

Операцию коррекции, которую требуется выполнять, когда время, отображаемое в части 2А отображения времени, отстает или опережает текущее время, производят следующим образом. Вначале при нажатии на многопозиционный переключатель SW1 дисплея включают режим "времени", при этом цифры, обозначающие время, отображаются с мерцанием. Затем путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня 12 изменяют цифры, обозначающие часы, в последовательности "1"→"2"→----→"23"→"00", выполняя, таким образом, коррекцию отстающего или опережающего представления времени, или путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня изменяют цифры, обозначающие минуты, в последовательности "1"→"2"→---→"59"→"00", в результате чего выполняют коррекцию отстающего или опережающего представления времени. Наконец, нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего новое скорректированное значение времени отображается в части 2А отображения времени, то есть заканчивается режим коррекции времени.

При нагреве коврика комнатную температуру детектируют с помощью второго средства 6 детектирования, и сигнал комнатной температуры поступает в ЦПУ средства управления. Детектируемую температуру отображают с точностью до 1°С в части 2С отображения комнатной температуры. Второе средство 6 детектирования может быть представлено датчиком температуры, термопарой или термометром.

Органический электролюминесцентный материал, который используют в качестве дисплея в секции 2 дисплея, представляет собой, например, трис-(8-гидрохинолинолат) алюминия, полифениленвинилен (PPV), полиэтилентерефталат (PAT), поли-3-алкилтиофен (PAT), поли-9,9-диалкилфлуорен (PDAF), полиметиновый пигмент, полициклическое ароматическое соединение, такое как антрацен, оксадиазол, гетероароматические соединения, молекула порфирина, ксантеновый пигмент, стилбензольные соединения, различные комплексные соединения металлов и соединения металлов, и обычно материал, излучающий синим цветом, такой как DPVBi, PESB, EM2, Spiro-TAD, Zn(BOX)₂ и Spiro-8ϕ, материал, излучающий зеленым цветом, такой как Bebq₂, Aiq₂ и Tb(асас)₂, а также материал, излучающий красным цветом, такой как Rubrene, Eu(TTFA)₃Phen, DCM и ВРРС, а также PPV, ROPPV, MEHPPV, CNPPV, PAT, PEDOT, РСНТ, РОРТ, PDAF, ROPPP, F-PPP, теплопроводный полимерный материал на основе полифениленвинилена, используемый в качестве электролюминесцентного (ЭЛ, EL) материала, полимерный материал на основе политиофена, используемый в качестве ЭЛ материала, полимерный материал на основе полифлуорена, используемый в качестве ЭЛ материала, полимерный материал на основе полисилана и полимерный материал на основе кремния.

Что касается листового нагревателя 3, электропроводные материалы, состоящие из графита и сажи, вместе с небольшим количеством окисла металла или карбида смешивают с распределительной средой на основе синтетической смолы, состоящей из смолы на основе фтора, и после этого формуют путем формования с экструзией, с использованием экструдера (не показан на чертеже), в результате чего формируется листовой нагреватель 3. Сформированный таким образом листовый нагреватель 3 имеет хорошие электрические характеристики, например быстрое увеличение температуры до целевого значения, при нажатии в секции 1 управления функциями, короткое время разогрева до требуемого значения температуры, для нагрева, например коврика, и хороший отклик, а также хорошую стойкость к холоду, химическую стойкость, устойчивость к износу, устойчивость к ударам и хорошие механические характеристики благодаря сильному сцеплению с сажей, используемой в качестве электропроводного материала.

В качестве первого средства 4 детектирования используют, например термопару, которая детектирует выделение тепла листовым нагревателем 3, сигнал который подают в ЦПУ средства управления через усилитель A1.

В качестве второго средства 6 детектирования используют датчик температуры, такой как термистор, термопару или термометр. Его сигнал подают в ЦПУ средства управления через усилитель А2.

Корпус 5 имеет форму коробки и может быть выполнен тонким и компактным, например благодаря использованию пластических синтетических смол. При использовании для нагревательного коврика или для нагрева полов устройство С управления листовым нагревателем 3 в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения используют после установки корпуса 5 устройства С управления на стене комнаты с помощью болтов или клея или устанавливают на поверхности пола. При использовании для нагрева дороги, например для плавления снега, выпавшего на дорогу, или предотвращения ее замерзания благодаря установке листового нагревателя в полотно дороги устройство С управления в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения используют при размещении его обочине дороги. При использовании для плавления снега, выпавшего на крышу, например для плавления снега или предотвращения замерзания при установке на крышу, корпус 5 устанавливают в соответствующем месте внутри помещения. При этом можно использовать одно общее устройство С управления, предназначенное для использования с листовым нагревателем 3, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения.

Средство 7 выключателя переводят в режим ВКЛЮЧЕНО или ВЫКЛЮЧЕНО с помощью схемы 9 привода, которая управляется с помощью ЦПУ средства управления, в зависимости от высокой или низкой окружающей температуры, детектируемой с помощью второго средства 6 детектирования. В соответствии с режимом ВКЛЮЧЕНО и ВЫКЛЮЧЕНО средства 7 выключателя, регулируют величину тока, подаваемого от схемы 8 питания в листовый нагреватель 3, в соответствии с окружающей температурой, в результате чего выполняют управление температурой листового нагревателя 3 для достижения целевой температуры. В качестве средства 7 выключателя, например, можно использовать, например, твердотельное реле (ТТР, SSR). Также можно использовать электромагнитное реле или полупроводниковый элемент при условии, что они выполняют функцию ВКЛЮЧЕНИЯ-ВЫКЛЮЧЕНИЯ.

На фигуре 1 позицией A3 обозначен усилитель, и буквой L обозначена лампа дисплея режимов работы.

Ниже описан порядок работы и пример использования устройства С управления в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, построенным так, как описано выше.

При выполнении нагрева коврика или подогрева пола листовый нагреватель 3 выделяет тепло в результате нажатия на различные переключатели, установленные в секции 1 управления функциями, в соответствующей последовательности для использования.

Ниже поясняется порядок выполнения операций при включении различных режимов работы и переключателей.

[Операция установки времени включения (режим ВКЛЮЧЕНО) генерирования тепла]

Установку времени и периода генерирования тепла листового нагревателя 3, которая отображается в части 2А отображения времени, выполняют следующим образом. Как показано на фигуре 3, вначале нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея для отображения "установки включения" в части 2D отображения выбора режима работы так, что она отображается с мерцанием. Затем при нажатии на переключатель SW3 низкого уровня производят увеличение четырех цифр на единицу при каждом нажатии, которые отображаются в части 2А отображения времени, и при нажатии на переключатель SW2 высокого уровня цифры, обозначающие минуты, увеличивают на единицу при каждом нажатии, которые отображаются в части 2А отображения времени. То есть, когда нажимают на переключатель SW3 низкого уровня, цифры, обозначающие часы, изменяются в последовательности "1"→"2"→----→"23"→"00", и когда нажимают на переключатель SW2 высокого уровня, цифры, обозначающие минуты, изменяются в последовательности "1"→"2"→-----→"59"→"00". После установки требуемого времени и периода генерирования тепла листовым нагревателем 3, как описано выше, нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, после чего операция по установке времени включения (то есть времени режима ВКЛЮЧЕНО) генерирования тепла листовым нагревателем 3 заканчивается.

[Операция установки времени окончания (ВЫКЛЮЧЕНИЯ) генерирования тепла]

Установку времени окончания генерирования тепла листовым нагревателем 3 выполняют следующим образом. Как показано на фигуре 4, вначале нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея для отображения "установки отключения" в части 2D отображения выбора режима работы так, что она отображается с мерцанием.

После этого при нажатии на переключатель SW3 низкого уровня цифры, обозначающие часы, отображаются в части 2А отображения времени, и при нажатии на переключатель SW2 высокого уровня цифры, обозначающие минуты, отображаются в части 2А отображения времени. Наконец, нажимают переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, после чего операция по установке времени окончания (то есть времени режима ВЫКЛЮЧЕНО) генерирования тепла листового нагревателя 3 заканчивается.

[Операция установки заданной температуры листового нагревателя]

Операцию установки заданной температуры листового нагревателя 3 в части 2В отображения заданной температуры выполняют следующим образом. Как показано на фигуре 5, вначале, в результате переключения режима, путем нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея отображается, например, "30°С", в режиме мерцания в части 2В отображения заданной температуры в качестве стандартной температуры для листового нагревателя 3.

Затем эти цифры уменьшают на 1°С от стандартного значения температуры путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня, и увеличивают на 1°С от стандартной температуры путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня.

После этого нажимают на переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего операция по установке заданной температуры листового нагревателя 3 заканчивается.

При выполнении описанной выше операции переключения, когда осуществляется нагрев в результате генерирования тепла листовым нагревателем 3, с использованием устройства С управления, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения, например, с помощью коврика для обеспечения нагрева помещения для встреч, представляющего собой комнату с двенадцатью ковриками, в которой размещаются двадцать человек в период времени от 10:00 до 13:30, как показано на фигуре 3, вначале нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея так, что он отображает в режиме мерцания "установку включения" в части 2D отображения выбора режима работы. Затем, при нажиме на переключатель SW3 низкого уровня, цифры, обозначающие часы, увеличивают на единицу при каждом нажатии и отображают в части 2А отображения времени, и путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня, цифры, обозначающие минуты, увеличивают на единицу при каждом нажатии и отображают в части 2А отображения времени, устанавливая, таким образом, текущее время и время включения вырабатывания тепла листовым нагревателем 3 в части 2А отображения времени 2А, с последующим выбором времени включения (то есть времени режима ВКЛЮЧЕНО) вырабатывания тепла листовым нагревателем 3, равным 10:00, путем нажатия на переключатель SW4 выбора.

Затем, как показано на фигуре 4, нажимают на многопозиционный переключатель SW1 дисплея для отображения в режиме мерцания "установки отключения" в части 2D отображения выбора режима работы, затем путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня и переключатель SW2 высокого уровня устанавливают текущее время и время окончания генерирования тепла листовым нагревателем 3 в части 2А отображения времени, и затем делают выбор времени окончания (то есть времени режима ВЫКЛЮЧЕНО) генерирования тепла листовым нагревателем 3, равного 13:30, путем нажатия на переключатель SW4 выбора.

После этого, как показано на фигуре 5, в результате переключения режима путем нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея части 2В отображения заданной температуры отображается в режиме мерцания, например, значение "30°С", в качестве стандартной температуры для листового нагревателя 3, затем путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня и переключатель SW2 высокого уровня значение "37°С" отображается в качестве заданной температуры в части 2В отображения заданной температуры, и после этого, путем нажатия на переключатель SW4 выбора, заданную температуру для листового нагревателя 3 устанавливают, равной 37°С, для нагрева коврика в результате генерирования тепла листовым нагревателем 3.

[Операция по быстрому наращиванию температуры листового нагревателя]

Для выполнения операции быстрого разогрева для повышения температуры листового нагревателя 3 до требуемого уровня температуры, как показано на фигуре 6, вначале, путем переключения режима, в результате нажатия на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, отображают режим "установка быстрого разогрева" в части 2D отображения выбора режима работы. После этого, когда нажимают переключатель SW4 выбора, для выбора соответствующих функциональных установок переключателя, листовый нагреватель 3, который сформирован путем смешивания электропроводных материалов, состоящих из графита и сажи, и небольшого количества окисла металла или карбида со средой распределения на основе синтетической смолы, состоящей из смолы на основе фтора, как описано выше, вырабатывает тепло в соответствии с командой управления, поступающей от ЦПУ средства управления, в результате чего температура быстро повышается до уровня приблизительно 55°С, и затем температуру поддерживают на уровне 55°С в течение приблизительно пяти минут, выполняя, таким образом, за короткое время операцию по быстрому наращиванию температуры с помощью листового нагревателя 3, благодаря достаточному нагреву листового нагревателя 3.

Поскольку листовый нагреватель 3 в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения сформирован путем смешивания электропроводных материалов, состоящих из графита и сажи, и небольшого количества окисла металла или карбида со средой распределения на основе синтетической смолы, состоящей из смолы на основе фтора, с последующей его экструзией, сформированный таким образом листовый нагреватель 3 имеет хорошие электрические характеристики, обеспечивающие быстрое повышение температуры до целевого значения, короткое время разогрева до требуемого значения температуры, и хороший отклик, а также хорошую стойкость к условиям холода, химическую стойкость, стойкость к износу, стойкость к ударам и хорошую механическую характеристику благодаря сильной связи с сажей, используемой в качестве электропроводного материала.

Как описано выше, когда заданная температура при генерировании тепла листовым нагревателем 3, установлена на уровне 37°С и выполняется генерирование тепла, значение температуры детектируют с помощью термопары, используемой в качестве первого средства 4 детектирования, которое установлено на листовом нагревателе 3. Комнатную температуру отображают через 1°С в части 2С отображения комнатной температуры секции 2 дисплея.

Когда температура, детектируемая с помощью термопары, приближается к заданному значению температуры, например 37°С, твердотельное реле (ТТР), используемое в качестве средства 7 переключения, выполняет действие "ВКЛЮЧЕНИЯ-ВЫКЛЮЧЕНИЯ" подачи тока в листовый нагреватель 3 с помощью схемы 9 привода, управляемой ЦПУ средства управления. То есть период времени подачи тока за единицу времени t, например за одну секунду, изменяют ступенчато через 1°С по мере приближения к заданному значению температуры, что позволяет исключить возможную бесполезную подачу тока, то есть обеспечить экономию электроэнергии.

Например, одну секунду делят на требуемое количество частей с тем, чтобы получить пять уровней, включающих уровень 0, уровень 1, уровень 2, уровень 3 и уровень 4, в которых каждый уровень подачи тока отличатся друг от друга.

Как показано на фигуре 7, на уровне 0, когда температура, детектируемая термопарой, равна 38°С, что на 1°С выше, чем 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВЫКЛЮЧЕНО в течение всей секунды, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 не выполняют в течение всего периода одна секунда.

Как показано на фигуре 8, на уровне 1, когда температура приближается к 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,6 секунд и после этого устанавливают в режим ВЫКЛЮЧЕНО для последних 0,4 секунды, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 выполняют в течение первых 0,6 секунд, и после этого подачу тока в листовый нагреватель 3 отключают в течение последних 0,4 секунды.

Как показано на фигуре 9, на уровне 2, когда температура равна 36°С, что на 1°С ниже, чем заданное значение температуры 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,7 секунд и после этого в режим ВЫКЛЮЧЕНО в течение последних 0,3 секунд.

Как показано на фигуре 10, на уровне 3, когда температура равна 35°С, что на 2°С ниже, чем заданное значение температуры 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,8 секунд и после этого устанавливают режим ВЫКЛЮЧЕНО для последних 0,2 секунд.

Как показано на фигуре 11, на уровне 4, когда температура равна 34°С, что на 3°С ниже, чем заданное значение температуры 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение первых 0,9 секунд и после этого в режим ВЫКЛЮЧЕНО в течение последних 0,1 секунды.

Когда температура равна 33°С, что намного ниже, чем заданное значение температуры 37°С, подачу тока устанавливают в режим ВКЛЮЧЕНО в течение всей секунды, то есть подачу тока в листовый нагреватель 3 выполняют в течение всей одной секунды, в результате чего обеспечивается достаточный нагрев листового нагревателя 3.

Таким образом, одну секунду делят на требуемое количество частей, соответствующих пяти уровням, описанным выше, при этом поочередно выполняют подачу тока в режимах ВКЛЮЧЕНО и ВЫКЛЮЧЕНО, в результате чего обеспечивается эффективная подача тока в листовый нагреватель 3 и снижается потребление энергии благодаря исключению бесполезного потребления электроэнергии.

В части 2F отображения уровня выполняется отображение, соответствующее разделению одной секунды на пять уровней, включающих уровень 0 - уровень 4, как описано выше.

Поскольку окружающая температура рядом с местом, где выполняют нагрев коврика с использованием листового нагревателя 3, детектируется с помощью второго средства 6 детектирования, например в виде датчика температуры, такого как термистор, термопара или термометр, когда его сигнал поступает в ЦПУ средства управления ТТР, используемый в качестве средства 7 переключателя, подключенного к ЦПУ средства управления, выполняется "ВКЛЮЧЕНИЕ-ВЫКЛЮЧЕНИЕ" подачи тока к листовому нагревателю 3 с помощью схемы 9 привода, управляемой ЦПУ средства управления, в соответствии с окружающей температурой, определяемой вторым средством 6 детектирования, в результате чего количество тока, подаваемого от схемы 8 питания в листовый нагреватель 3, регулируют в соответствии с окружающей температурой, что обеспечивает возможность управления температурой при использовании листового нагревателя 3, которая должна поддерживаться на уровне целевой температуры.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением обеспечивается нагрев с экономией энергии, например нагрев коврика с экономией энергии, с учетом различных условий окружающей температуры.

[Операция коррекции, отставания или опережения времени]

Операцию коррекции, требуемую, когда время, отображаемое в части 2А отображения времени, отстает или опережает текущее время, выполняют следующим образом. Вначале, при нажиме на многопозиционный переключатель SW1 дисплея, производят переключение режима в режим "время", при этом цифры, обозначающие время, отображаются с мерцанием. Затем, путем нажатия на переключатель SW3 низкого уровня, изменяют цифры, обозначающие часы, в последовательности "1"→"2"→-----→"23"→"00", в результате чего выполняют коррекцию отставания или опережения времени, и затем путем нажатия на переключатель SW2 высокого уровня изменяют цифры, обозначающие минуты, в последовательности "1"→"2"→-----→"59"→"00", в результате чего выполняют коррекцию отставания или опережения времени. Наконец, нажимают на переключатель SW4 выбора для выбора соответствующих функциональных установок каждого переключателя, в результате чего скорректированное таким образом время может отображаться в части 2А отображения времени, то есть операция коррекции будет выполнена.

На фигурах 12 и 13 представлен второй предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения.

В приведенном выше описании в качестве примера используется подогрев коврика. Однако устройство управления в соответствии с настоящим изобретением также можно использовать для подогрева дороги, то есть для плавления снега, выпавшего на дорогу, или для предотвращения замерзания дороги.

При этом требуемое количество датчиков 4' снега, используемых в качестве первого средства 4 детектирования, размещают на поверхности дороги 20, например на поверхности 21 мощеной дороги, в которой используется листовый нагреватель 3, через определенное расстояние, и эти датчики 4' снега подключены к ЦПУ средства управления устройств С управления, расположенных в соответствующих положениях.

Когда внешняя температура, детектируемая вторым средством 6 детектирования, будет ниже, чем 3°С, причем это значение используют как стандартную температуру, и стандартная температура поверхности 21 мощеной дороги будет определена с помощью датчиков 4' снега, используемых в качестве первого средства 4 детектирования, на уровне стандартной температуры 3°С, включают подачу тока в листовый нагреватель 3 под управлением ЦПУ средства управления и поддерживают его для выделения тепла листовым нагревателем 3 для плавления снега, выпавшего на дорогу 20, и исключения замерзания дороги 20.

Даже если второе средство 6 детектирования не определяет, что внешняя температура ниже, чем требуемая температура, например 3°С, когда датчик 4' снега, используемый в качестве первого средства 4 детектирования, определяет, что температура поверхности 21 мощеной дороги 20 становится ниже, чем 3°С, подачу тока в листовый нагреватель 3 включают и поддерживают для выделения тепла листовым нагревателем 3 для плавления снега, выпавшего на дорогу 20, и предотвращения замерзания поверхности дороги.

ЦПУ средства управления каждого устройства С управления содержит порт 22 передачи данных, который подключен к главному компьютеру (не показан на чертеже), расположенному в удаленном месте, через линию 23 передачи данных, что обеспечивает возможность отслеживания на расстоянии и возможность активного центрального управления.

На фигуре 14 показан третий предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения.

В третьем предпочтительном варианте выполнения устройство С управления в соответствии с настоящим изобретением используют для плавления снега, выпавшего на крышу 30.

Когда наружная температура, детектируемая вторым средством 6 детектирования, которое подключено к средству управления устройства С управления, расположенному в соответствующем положении, становится ниже, чем требуемая температура, например 3°С, включают подачу тока в листовый нагреватель 3 и поддерживают так, что обеспечивается выделение тепла листовым нагревателем 3, в результате чего снег, выпавший на крышу 30, плавится, и предотвращается замерзание крыши 30.

Даже если второе средство 6 детектирования не определяет, что внешняя температура стала ниже, чем требуемая температура, например 3°С, когда первое средство 4 детектирования определяет, что температура крыши 30, на которой установлен листовый нагреватель 3, становится ниже 3°С, подачу тока в листовый нагреватель 3 включают и поддерживают с тем, чтобы листовой нагреватель 3 выделял тепло для плавления снега, выпавшего на крышу 30, и для исключения замерзания крыши 30.

Изобретение относится к устройству управления листовым нагревателем, которое можно использовать для различных листовых нагревателей, применяемых в нагревательных ковриках, нагревателях полов, нагревателях для плавления или предотвращения замерзания дороги или крыши. Устройство содержит дисплей, ЦПУ средства управления, датчики температуры, связанные с листовым нагревателем, таймер и схему питания, предназначенную для подачи тока в листовый нагреватель, в соответствии с действием включения-выключения средства выключателя, в котором величину подаваемого тока от схемы питания в листовый нагреватель регулируют в соответствии с окружающей температурой, в результате чего обеспечивается управление температурой листового нагревателя с поддержанием ее на уровне заданной температуры с помощью ЦПУ средства управления. Устройство управления позволяет выполнять множество функций, таких как включение или выключение генерирования тепла листовым нагревателем и выбор времени разогрева или заданной температуры. Технический результат - возможность легкого и точного управления листовым нагревателем, простое функционирование, что позволяет обеспечить высокоэффективный нагрев без значительных потерь энергии, в зависимости от окружающей температуры. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство управления листовым нагревателем, имеющее корпус в форме коробки, содержащее секцию дисплея;

секцию управления функциями, включающую многопозиционный переключатель дисплея, предназначенный для избирательного отображения каждого режима работы, таких, как отображение времени, периода генерирования тепла листовым нагревателем и заданного значения температуры, в результате соответствующего нажимного воздействия на многопозиционный переключатель дисплея, переключатели высокого и низкого уровней, предназначенные для изменения и установки отображения времени для периода времени генерирования тепла листовым нагревателем и заданной температуры с определенной скоростью изменения этих значений при каждом нажимном воздействии на переключатели после включения режима в результате нажатия на многопозиционный переключатель дисплея, переключатель выбора, предназначенный для выбора соответствующих функциональных установок многопозиционного переключателя дисплея и переключателей высокого и низкого уровней, и выключатель работы, предназначенный для прекращения работы;

первое средство детектирования, подключенное для детектирования температуры, обеспечиваемой листовым нагревателем; ЦПУ средства управления, предназначенное для записи и расчета информации, с которым соединено первое средство детектирования; средство таймера, которое подключено к ЦПУ средства управления, предназначенное для установки периода времени генерирования тепла листовым нагревателем; второе средство детектирования, предназначенное для детектирования окружающей температуры вокруг местоположения установки листового нагревателя;

средство выключателя, предназначенное для включения-выключения подачи тока в листовый нагреватель в соответствии с окружающей температурой, детектируемой вторым средством детектирования; и схему питания, предназначенную для подачи тока в листовый нагреватель в соответствии с действием включения-выключения средства выключателя, в котором величину подаваемого тока от схемы питания в листовый нагреватель регулируют в соответствии с окружающей температурой, в результате чего обеспечивается управление температурой листового нагревателя с поддержанием ее на уровне заданной температуры с помощью ЦПУ средства управления.