ДАТЧИК ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ, СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ Российский патент 2018 года по МПК G01N25/56 G01K13/02 

Область техники

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к устройствам и способам для измерения относительной влажности, более конкретно к датчику относительной влажности, способу измерения относительной влажности и системе измерения относительной влажности.

Предшествующий уровень техники

Известны различные регуляторы температуры, такие как, например, цифровой регулятор температуры SF-122B (ЭкоЮнит, см. Руководство пользователя, URL: http://www.ecounit.ru/public/catalog/files/217_sf-122b-rus.pdf) или 2-ступенчатый цифровой регулятор JBT-2 (ALRE, см. Каталог продукции 2013-2014, URL: http://www.alre.de/fileadmin/alre/downloads/alre_Catalogue_2013_2014_RUS.pdf). Известны различные контроллеры температуры, такие как, например, контроллеры комнатной температуры с недельной программой серии RDE10 (SIEMENS, см. Building Technologies - HVAC-продукция - Контроллеры комнатной температуры, 25.02.2005 URL: http://www.ventstroy.ru/upload/files/volcano/ventstroy_RDE10.pdf), программируемый логический контроллер «PIXEL» (Segnetics, см. Руководство по эксплуатации SGN.312005.05P3, 2009, URL: http://dl.segnetics.com/PRODUCTS/Pixel/manual/Manual_Pixel_rev3.28.pdf), контроллеры датчиков температуры, в частности 4-зонный контроллер IPT4-KNX (EVIKA, Руководство пользователя 1.1.1.1, 10.06.2013, URL: http://evika.ru/wp-content/uploads/document/IPT4-KNX/EVIKA_IPT4-KNX_Manual.pdf), контроллеры ЕКС 101, 102, 201, 301 (Danfoss, Техническое описание RC.8A.E4.50, 2004, URL: http://holodko.ru/Danfoss/Danfos%20EKC%20101%20201%20301.pdf; Руководство пользователя RS8DY350, 07.2005, URL: http://veq.ru/files/equipment/controller-foodboxlift.pdf), контроллер температуры ESM-9910 96 х 96 1/4 DIN (ЕМKО, Instruction Manual. ENG ESM-9910 02 V05, 07.2013, URL: http://poligon.info/PDF/EMKO/esm9910.pdf), различные контроллеры температуры серии ТС4 (Autonics, Manual, URL: http://download.autonics.com/upload/data/1420684175_TC4_EN_EP-KE-03-0320F_20141111.pdf), а также различные микропроцессорные блоки управления, в частности микропроцессорный блок управления ТРМ33 (ОВЕН, Руководство пользователя ЕАС РРС-ВР-01-1-000222, URL: http://www.owen.ru/uploads/re_trm33_sh7_1548.pdf). Данные устройства в общем случае предназначены для измерения температуры, демонстрирования текущей температуры и ее изменения. Однако данные устройства не предназначены для измерения относительной влажности, демонстрирования текущей относительной влажности и ее изменения.

Известно техническое решение, описанное в патентном документе US 4911357 А (SFHBAURA ELECTRONICS COMPANY L), 27.03.1990 (Д1). Известное техническое решение представляет собой контроллер влажности, использующий абсолютную влажность. В известном контроллере влажности в секции измерения влажности в качестве датчика влажности использован термистор или иное термочувствительное устройство, причем в качестве датчика влажности это устройство используется в нагретом состоянии, а электрический сигнал влажности получают в виде функции абсолютной влажности, пропорциональной содержанию воды в атмосфере при постоянной температуре и влажности за счет использования изменения термической проводимости влажного воздуха.

Данное техническое решение не позволяет использовать секцию измерения влажности в качестве самостоятельного устройства и не обеспечивает расширения функциональных возможностей измерителей температуры, кроме того, данное техническое решение не предназначено для использования без термочувствительного устройства.

Данное техническое решение может быть выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа) заявленного технического решения.

Конструкция заявленного датчика относительной влажности, способ измерения относительной влажности и система измерения относительной влажности предложены автором впервые.

Раскрытие изобретения

В связи с вышесказанным, целью настоящего изобретения является создание такого датчика влажности, который мог бы быть использован в известных измерителях температуры для расширения функциональных возможностей измерителей температуры и обеспечения возможности измерения относительной влажности измерителями температуры.

Техническим результатом настоящего изобретения является, в частности, расширение функциональных возможностей известных измерителей температуры за счет использования в них датчика относительной влажности, выполненного с возможностью присваивания значениям сопротивления, соответствующим значениям неотрицательной температуры, значений относительной влажности.

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к датчику относительной влажности, способу измерения относительной влажности с использованием упомянутого датчика относительной влажности и системе измерения относительной влажности, содержащей упомянутый датчик относительной влажности.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 в общем виде изображена система измерителя, содержащего датчик температуры и датчик влажности.

На фиг. 2 в общем виде изображена система измерения температуры с помощью датчика относительной влажности.

На фиг. 3 в общем виде изображена схема заявленного датчика относительной влажности.

На фиг. 4 в общем виде изображена последовательность этапов заявленного способа измерения относительной влажности.

Варианты осуществления изобретения

Определения

Термин «измеритель температуры» означает любой известный из уровня техники измеритель температуры, изначально предназначенный только для измерения температуры путем и не предназначенный для измерения влажности. Более конкретно, термин «измеритель температуры» означает любой измеритель температуры, выполненный с возможностью измерять неотрицательную температуру.

Термин «чувствительный элемент» означает любой известный из уровня техники чувствительный элемент, предназначенный для измерения значения относительной влажности и предоставления аналогового сигнала, соответствующего измеренному значению относительной влажности. Вместе с тем, в рамках настоящего изобретения аналоговый сигнал на выходе чувствительного элемента подлежит преобразованию в цифровой сигнал. Для этой цели чувствительный элемент при этом может как содержать аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), так и подавать измеренное аналоговое значение влажности на вход АЦП, посредством которого будет осуществлено преобразование аналогового сигнала в цифровой.

Термин «измерение значения относительной влажности» означает любое измерение относительной влажности, вне зависимости от того, измеряется ли относительная влажность газа или вещества в другом агрегатном состоянии, при котором значение относительной влажности первоначально получают в аналоговом виде, предпочтительно в виде электрического сопротивления.

В одном аспекте осуществления настоящее изобретение относится к датчику относительной влажности, содержащему, по меньшей мере, чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерять значение относительной влажности, преобразовывать упомянутое значение относительной влажности в цифровой сигнал, соответствующий значению относительной влажности, и подавать на вход микроконтроллера упомянутый цифровой сигнал; микроконтроллер, выполненный с возможностью принимать от упомянутого чувствительного элемента упомянутый цифровой сигнал и преобразовывать упомянутый цифровой сигнал в значение сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов; присваивать каждому упомянутому значению сопротивления значение относительной влажности, причем упомянутое значение относительной влажности соответствует значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов; и подавать упомянутое значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, на вход измерителя температуры, причем упомянутый измеритель температуры выполнен с возможностью демонстрировать значение неотрицательной температуры.

В другом аспекте осуществления настоящее изобретение относится к способу измерения относительной влажности, содержащему, по меньшей мере, этапы, на которых считывают показания чувствительного элемента датчика относительной влажности; преобразовывают упомянутые показания чувствительного элемента в цифровой сигнал; обрабатывают упомянутый цифровой сигнал с помощью микроконтроллера для преобразования упомянутого цифрового сигнала в цифровой сигнал, соответствующий значению сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов; посредством упомянутого микроконтроллера присваивают каждому значению сопротивления, соответствующему значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов, значение относительной влажности, соответствующее значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов; демонстрируют на шкале температуры блока индикации измерителя температуры значение относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов.

В другом аспекте осуществления настоящее изобретение относится к системе измерения относительной влажности с помощью измерителя температуры, содержащей, по меньшей мере, описанный выше датчик относительной влажности и измеритель температуры, выполненный с возможностью демонстрировать значение неотрицательной температуры, и дополнительно выполненный с возможностью принимать значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, от микроконтроллера упомянутого датчика относительной влажности и демонстрировать на шкале неотрицательной температуры значение относительной влажности.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

На фиг. 1 в общем виде изображена система 100 измерителя, содержащего датчик температуры и датчик влажности. Такие известные измерители, как правило, содержат датчик 101 температуры, контроллер 102 температуры, датчик 103 влажности, контроллер 104 влажности и блок 105 индикации. Датчики 101, 103, как уже упоминалось выше, содержат соответствующие чувствительные элементы для измерения соответственно температуры или влажности. Контроллеры 102, 104 обеспечивают присвоение цифровым сигналам, полученным соответственно с датчиков 101, 103, значений температуры или влажности. Блок 105 индикации предназначен для обработки сигналов, полученных от контроллеров и демонстрирования показателей температуры или влажности в удобном для пользователя виде.

На фиг. 2 в качестве примера, но не ограничения, в общем виде изображена система измерения температуры с помощью датчика относительной влажности. Общеизвестные системы измерения температуры представляют собой известные измерители температуры, не содержащие датчиков относительной влажности и изначально не предназначенные для измерения относительной влажности. Заявленная система 200 измерения относительной влажности содержит датчик 201 относительной влажности, примерная не ограничивающая схема которого изображена на фиг. 3, необязательно содержит датчик 202 температуры, микроконтроллер 203, являющийся общим для обоих датчиков 201, 202, и измеритель 204 температуры. Датчик 201 относительной влажности, как это показано на фиг. 3, содержит, по меньшей мере, чувствительный элемент 2011, выполненный с возможностью измерять значение относительной влажности, преобразовывать упомянутое значение относительной влажности в цифровой сигнал, соответствующий значению относительной влажности, и подавать на вход микроконтроллера 2014 упомянутый цифровой сигнал. Измерение может быть осуществлено, в частности, посредством схемы измерения 2012, которая может быть реализована как в составе чувствительного элемента, так и вне его конструктивного исполнения. Преобразование измеренного значения относительной влажности в цифровой сигнал при этом может осуществляться, в частности, посредством АЦП 2013, который может как входить в состав чувствительного элемента 2011, так и быть реализованным вне конструктивного исполнения чувствительного элемента 2011. В свою очередь, микроконтроллер 2014 может быть конструктивно выполнен как в самом датчике 201 относительной влажности, так и вне его и быть включенным в состав системы 200 измерения относительной влажности посредством самостоятельного устройства (в частности, в виде микроконтроллера 203), либо в составе измерителя 204 температуры. Микроконтроллер 2014 (203) при этом выполнен с возможностью принимать (в том числе, посредством АЦП 2013) от упомянутого чувствительного элемента 2011 упомянутый цифровой сигнал и преобразовывать упомянутый цифровой сигнал в значение сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов. После этого микроконтроллером 2014 (203) каждому упомянутому значению сопротивления присваивается значение относительной влажности, причем упомянутое значение относительной влажности соответствует значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов. Присваивание значений сопротивления осуществляется, в частности, посредством нормирующего преобразователя 2015, который в свою очередь может быть конструктивно выполнен либо в виде отдельного конструктивного элемента в составе датчика 201 относительной влажности, либо быть включенным в состав микроконтроллера 2014 (203). Нормирующий преобразователь при этом может представлять собой, в качестве примера, но не ограничения, резистивную матрицу. После этого сигнал на выходе микроконтроллера 2014 (203), представляющий собой значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, подается на вход измерителя 204 температуры, где демонстрируется посредством блока индикации в удобном для пользователя виде на шкале температуры. Соответственно измеритель 204 температуры содержит блок индикации, обладающий шкалой температуры, на которой изначально возможно отображение неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов или в любом диапазоне, входящем в диапазон от 0 до 100 градусов. После получения от упомянутого микроконтроллера 2014 (203) значения сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, на этой же или на дополнительной шкале вместо значения температуры будет демонстрироваться значение относительной влажности. Питание элементов заявленного датчика осуществляется посредством блока питания 2016. Элементы датчика 201 относительной влажности при этом могут быть как разнесены в пространстве, так и реализованы в едином корпусе.

Соответственно на фиг. 4 в качестве примера, но не ограничения, в общем виде изображена последовательность этапов заявленного способа измерения относительной влажности. Способ 300 измерения относительной влажности с помощью измерителя температуры содержит, по меньшей мере, следующие этапы. Этап 301 считывания показаний чувствительного элемента, на котором считывают показания чувствительного элемента относительной влажности. Этап 302 преобразования, на котором считанные показания чувствительного элемента преобразовывают в цифровой сигнал. Этап 303 обработки считанных показаний, на котором обрабатывают упомянутые преобразованные показания с помощью микроконтроллера для преобразования упомянутых показаний в цифровой сигнал, соответствующий значению сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов. Этап 304 присвоения, на котором каждому значению сопротивления, соответствующему значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов, посредством упомянутого микроконтроллера присваивается значение относительной влажности, соответствующее значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов. Этап 305 демонстрирования, на котором на шкале температуры демонстрируют значение относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов.

Использование заявленного датчика относительной влажности в составе системы измерения относительной влажности или совместно с известными из уровня техники измерителями температуры позволяет существенным образом расширить функциональные возможности известных измерителей температуры. Благодаря использованию заявленного датчика относительной влажности известные измерители температуры могут быть использованы для измерения относительной влажности, при этом конструкция известных измерителей температуры существенным образом не изменяется.

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к устройствам и способам для измерения относительной влажности, более конкретно к датчику относительной влажности, способу измерения относительной влажности и системе измерения относительной влажности. Датчик относительной влажности содержит, по меньшей мере, чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерять значение относительной влажности, преобразовывать упомянутое значение относительной влажности в цифровой сигнал, соответствующий значению относительной влажности, и подавать на вход микроконтроллера упомянутый цифровой сигнал, микроконтроллер, выполненный с возможностью принимать от упомянутого чувствительного элемента упомянутый цифровой сигнал и преобразовывать упомянутый цифровой сигнал в значение сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов, присваивать каждому упомянутому значению сопротивления значение относительной влажности, причем упомянутое значение относительной влажности соответствует значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов; и подавать упомянутое значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, на вход измерителя температуры, причем упомянутый измеритель температуры выполнен с возможностью демонстрировать значение неотрицательной температуры. Технический результат – расширение функциональных возможностей устройства. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Датчик относительной влажности, содержащий, по меньшей мере:

чувствительный элемент, выполненный с возможностью измерять значение относительной влажности, преобразовывать упомянутое значение относительной влажности в цифровой сигнал, соответствующий значению относительной влажности, и подавать на вход микроконтроллера упомянутый цифровой сигнал;

микроконтроллер, выполненный с возможностью принимать от упомянутого чувствительного элемента упомянутый цифровой сигнал и преобразовывать упомянутый цифровой сигнал в значение сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов; присваивать каждому упомянутому значению сопротивления значение относительной влажности, причем упомянутое значение относительной влажности соответствует значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов; и подавать упомянутое значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, на вход измерителя температуры, причем упомянутый измеритель температуры выполнен с возможностью демонстрировать значение неотрицательной температуры.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый микроконтроллер осуществляет присвоение упомянутому значению сопротивления упомянутого значения относительной влажности посредством нормирующего преобразователя.

3. Датчик по п. 2, отличающийся тем, что упомянутый микроконтроллер содержит нормирующий преобразователь.

4. Датчик по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит нормирующий преобразователь.

5. Датчик по любому из пп. 2, 3 или 4, отличающийся тем, что нормирующий преобразователь представляет собой резистивную матрицу.

6. Способ измерения относительной влажности, содержащий, по меньшей мере, этапы, на которых:

считывают показания чувствительного элемента датчика относительной влажности;

преобразовывают упомянутые показания чувствительного элемента в цифровой сигнал;

обрабатывают упомянутый цифровой сигнал с помощью микроконтроллера для преобразования упомянутого цифрового сигнала в цифровой сигнал, соответствующий

значению сопротивления, причем упомянутое значение сопротивления соответствует значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов;

посредством упомянутого микроконтроллера присваивают каждому значению сопротивления, соответствующему значению неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов, значение относительной влажности, соответствующее значению относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов;

демонстрируют на шкале температуры блока индикации измерителя температуры значение относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что присвоение упомянутым значениям сопротивления, соответствующим значениям неотрицательной температуры в диапазоне от 0 до 100 градусов, значений относительной влажности, соответствующих значениям относительной влажности в диапазоне от 0 до 100 процентов, осуществляется посредством нормирующего преобразователя.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что нормирующий преобразователь представляет собой резистивную матрицу.

9. Система измерения относительной влажности с помощью измерителя температуры, содержащая, по меньшей мере:

датчик относительной влажности по любому из пп. 1-5; и

измеритель температуры, выполненный с возможностью демонстрировать значение неотрицательной температуры и дополнительно выполненный с возможностью принимать значение сопротивления, которому присвоено значение относительной влажности, от микроконтроллера упомянутого датчика относительной влажности и демонстрировать на шкале неотрицательной температуры значение относительной влажности.