СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ УСТАНОВЛЕННОЙ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЭЛЕКТРОННОМ ТЕРМОСТАТЕ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОСТАТ Российский патент 2019 года по МПК G05D23/19 F24D19/10 

Настоящее изобретение относится к способу обеспечения визуальной индикации установленной комнатной температуры в электронном термостате и к соответствующему электронному термостату.

Настоящее изобретение, в частности, находит преимущественное, но не исключительное применение в вентильных блоках, примененных на радиаторах тепловых установок, к которым, не теряя при этом общей применимости, будет определенно относиться нижеследующее описание.

Радиаторы современной тепловой установки обычно обеспечены соответствующими вентильными блоками, при этом каждый из них содержит установленный на входе радиатора вентиль для регулировки потока теплопередающей текучей среды, которая циркулирует в радиаторе, электрический привод для управления вентилем и термостат для управления приводом. Термостат содержит датчик для измерения комнатной температуры. Наиболее современные термостаты являются электронными и включают в себя несколько кнопок для программирования, например, для установки требуемой температуры, и часто - жидкокристаллический дисплей для воспроизведения - посредством буквенно-цифровых символов - информации, относящейся к программированию и к состоянию вентильного блока. Такая информация включает в себя, например, измеренную термостатом температуру и установленную пользователем требуемую температуру.

Обычно впуск для теплопередающей текучей среды устроен в нижней части радиатора, и поэтому вентильный блок по необходимости установлен в положении, которое не позволяет легко считывать информацию с дисплея, делая трудным и установку термостата. Эта проблема обычно более серьезная для пользователей старшего возраста, которые испытывают трудности при сгибании ног и спины, а также с интерпретацией информации, показанной на буквенно-цифровом дисплее.

Вышеуказанные недостатки частично устранены использованием радиаторов, которые имеют впуск для теплопередающей текучей среды в своей верхней части. Это решение очевидно серьезно ограничивает пределы свободной установки радиаторов.

Целью настоящего изобретения является обеспечить термостат и соответствующий вентильный блок, которые были бы свободны от вышеуказанных недостатков и, в то же время, были бы легкими и дешевыми в производстве.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечены способ обеспечения визуальной индикации значения требуемой комнатной температуры для электронного термостата, электронный термостат и вентильный блок, как они определены в приложенных пунктах формулы изобретения.

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на сопроводительные чертежи, которые иллюстрируют неограничивающий вариант исполнения и в которых:

фиг. 1 показывает в соответствии с видом в перспективе вентильный блок, выполненный и работающий в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 показывает вентильный блок по фиг. 1 в соответствии с видом частичного сечения, выполненного вдоль продольной оси;

фиг. 3 показывает таблицу сохраненных данных на электронной панели вентильного блока по фиг. 2.

На фиг. 1 и фиг. 2 ссылочная позиция 1 в общем показывает вентильный блок в целом для радиатора (не показан) тепловой установки, причем упомянутый вентильный блок выполнен в соответствии с указаниями настоящего изобретения и работает в соответствии со способом по этому изобретению.

Со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2, вентильный блок 1 содержит чашеобразный корпус 2, выполняющий функцию защитного контейнера и определенный цилиндрическим участком 3 и скругленным дном 4; вентиль 5, который выполнен с возможностью установки на радиатор, чтобы регулировать поток теплопередающей текучей среды, циркулирующей в радиаторе, и который имеет головку 6 (см. фиг. 2), связанную с отверстием 7 (см. фиг. 2), образованным в дне 4; диск 8 из полупрозрачного материала, который по существу закрывает круговое отверстие 9 чашеобразного корпуса 2; и управляемую вручную ручку 10, расположенную над диском 8. На фиг. 1 видна только цилиндрическая боковая поверхность 11 диска 8.

Обращаясь конкретно к фиг. 2, вентильный блок 1 внутри чашеобразного корпуса 2 содержит привод 12, который кинематически связан с валом 5а вентиля 5, чтобы управлять последним, и, предпочтительно, образованный шаговым мотором; электронный термостат 13 для измерения комнатной температуры и управления приводом 12, так чтобы - полностью или частично - открывать или закрывать вентиль 5, и затем - управлять потоком теплопередающей текучей среды в радиаторе - так, чтобы измеренная комнатная температура соответствовала требуемой комнатной температуре; и две 1,5 - вольтовые "пальчиковые" батарейки 14, из которых на фиг. 2 видна только одна, - для подачи питания на привод 12 термостата 13.

Электронный термостат 13 содержит электронную схему, разделенную на по меньшей мере две электронные платы, а именно, - первую, обозначенную ссылочной позицией 15 и показанную пунктирной линией, которая установлена параллельно продольной оси 3а цилиндрического участка 3, и вторую, обозначенную ссылочной позицией 16, которая расположена поперечно оси 3а в соответствии с круговым отверстием 9; датчик 17 комнатной температуры, который образован, например, термистором с отрицательным температурным коэффициентом, установленным на плате 16; кодирующее устройство 18, которое установлено на плате 16, вал 19 которого коаксиален оси 3а, так что при этом один конец 19а вала 19 проходит сквозь центральное отверстие 20 диска 8 и выступает из него, чтобы войти с натягом в центральное глухое отверстие 21 ручки 10; и два RGB-светодиода 22, которые установлены на плате 16 в диаметрально противоположных положениях по отношению к оси 3а (на фиг. 2 показан только один светодиод 22) так, чтобы освещать первую сторону 23 диска 8.

Сторона 23 диска 8 имеет кольцевой выступ 24, предназначенный для механического сцепления с краем кругового отверстия 9. Ручка 10 имеет круговую форму, чтобы закрывать противолежащую ей сторону 25 диска 8, оставляя незакрытой боковую цилиндрическую сторону 11 диска 8, которая является прилегающей к выступу 24. Диаметр боковой поверхности 11 и внешний диаметр ручки 10 по существу совпадают с внешним диаметром чашеобразного корпуса 2 в соответствии с круговым отверстием 9. Во время работы свет, испущенный RGB-светодиодами 22, входит в диск 8 через сторону 23 и диффузно распространяется внутри диска. Снаружи вентильного блока 1 видна только часть света, выходящая из боковой поверхности 11.

Кодирующее устройство 18 управляется вручную посредством ручки 10, получая, таким образом, команды пользователя на установку требуемой комнатной температуры. Кроме того, кодирующее устройство 18 содержит кнопку (не показана), которая управляется приложением осевого давления к валу 19, то есть оказанием давления на ручку 10, и которая обеспечивает ввод требуемой температуры.

Каждый из RGB-светодиодов 22 является светодиодом известного типа, а именно, он содержит три элементарных монохромных светодиода красного, зеленого и синего цветов и четыре вывода, а именно, общий вывод и три вывода питания, связанные с этими тремя элементарными светодиодами.

Электронная плата 15 содержит микроконтроллер и соответствующую память (не показана), должным образом сконфигурированную для того, чтобы устанавливать требуемую величину комнатной температуры Tset как функцию от требуемого изменения комнатной температуры Δtset, которую устанавливают вращением ручки 10, и для того чтобы управлять RGB-светодиодами 22, так чтобы они выдавали соответствующие световые сигналы, имеющие цвет, связанный с требуемым значением комнатной температуры Tset. Кроме того, микроконтроллер сконфигурирован для выдачи сигнала управления на привод 12 как функции результата сравнения измеренных величин температуры и требуемого значения комнатной температуры Tset.

В частности, установленная на плате 15 память хранит таблицу, связывающую множество значений температуры с соответствующим множеством триад цветовых процентных соотношений в соответствии с известной аддитивной цветовой RGB-моделью (красный-зеленый-синий). Фиг. 3 показывает пример такой таблицы, в которой значения Т температуры выражены в кельвинах. В примере по фиг. 3 есть значения температурного диапазона между минимальным значением Tmin, равным 291К, и максимальным значением Tmax, равным 297К, и поэтому они подходят для регулировки требуемой температуры тепловой установки, которая использует радиаторы.

Далее, память на плате 15 хранит максимальное изменение температуры ΔТ, равное разности между максимальным значением Tmax и минимальным значением Tmin, а также максимальное угловое перемещение R вала 19 кодирующего устройства 18 в соответствии с этим максимальным изменением температуры ΔТ. Например, перемещение R равно 19 рад, то есть это равно приблизительно трем полным оборотам ручки 10. Таким образом, угловое перемещение α, выполненное пользователем ручкой 10 и воспринятое кодирующим устройством 18, является представлением требуемого изменения температуры Δtset.

Микроконтроллер платы 15 сконфигурирован с возможностью вычисления изменения температуры Δtset в соответствии со следующей формулой:

Δtset=α * ΔТ/R

Микроконтроллер платы 15 сконфигурирован с возможностью определения требуемого значения температуры Tset как функции требуемого изменения температуры Δtset и ранее установленного значения температуры. В частности, требуемое изменения температуры Δtset суммируется с ранее установленным значением температуры, при этом, если сумма превышает максимальное значение Tmax, тогда требуемое значение температуры Tset устанавливают на максимальное значение Tmax; если сумма меньше чем минимальное значение Tmin, тогда требуемое значение температуры Tset устанавливают на минимальное значение Tmin, а в противном случае, то есть, если сумма заключена между минимальным значением Tmin и максимальным значением Tmax, требуемое значение температуры Tset устанавливают на эту сумму.

Микроконтроллер платы 15 сконфигурирован с возможностью устанавливать требуемую триаду цветовых процентных соотношений посредством интерполяции, например, линейной интерполяции триад цветовых процентных соотношений таблицы по фиг. 3 с использованием в качестве входных данных требуемого значения температуры Tset. Микроконтроллер запитывает два RGB-светодиода 22 в зависимости от требуемой триады цветовых процентных соотношений. В частности, эти три элементарных RGB-светодиода запитывают в соответствии с сигналами напряжения с широтно-импульсной модуляцией (PWM), при этом каждый из них имеет коэффициент заполнения, соответствующий процентному соотношению требуемой триады цветовых процентных соотношений.

Во время работы микроконтроллер сохраняет последнее требуемое значение температуры, которая была установлена. Когда пользователь нажимает ручку 10, микроконтроллер активизирует функцию установки требуемой температуры, а именно, включает RGB-светодиоды 22, запитывая их как функцию требуемой триады цветовых процентных соотношений, соответствующей значению ранее необходимой температуры, и определяет какое-либо угловое перемещение ручки 10. Угловое перемещение α ручки 10 преобразуется в требуемое изменение температуры Δtset, которое используется, чтобы вычислить новое требуемое значение температуры Tset, исходя из ранее установленного требуемого значения температуры. Угловое перемещение α считается положительным, если оно производится по часовой стрелке. Новое требуемое значение температуры Tset сохраняется.

Затем устанавливают новую требуемую триаду цветовых процентных соотношений как функцию нового требуемого значения температуры Tset, а RGB-светодиоды 22 запитывают на основе новой требуемой триады цветовых процентных соотношений. По прошествии некоторого времени при отсутствии движения ручки 10, например, 20 секунд, микроконтроллер отключает функцию установки требуемой температуры.

В соответствии со следующим объектом изобретения обеспечен электронный термостат, который по существу содержит те же самые компоненты 14-22, которые описаны ранее, но отделен от привода 12 и вентиля 5 и поэтому не расположен в чашеобразном корпусе 2 вентильного блока 1, а управляет приводом 12 посредством проводного или беспроводного интерфейса. Такой электронный термостат содержит контейнер (не показан), в котором расположены компоненты 14-22, и который может быть укреплен на стенке комнаты; он имеет круговое отверстие, соединенное с полупрозрачным диском 8, и включает в себя ручку 10, связанную с кодирующим устройством 18 таким же образом, что и описанный выше со ссылкой на фиг. 2. Таким образом, термостат может быть установлен также в другой комнате, чем та, в которой находится вентильный блок 1.

Хотя изобретение описано выше с конкретной ссылкой на совершенно определенный вариант исполнения, его не следует рассматривать ограниченным этим вариантом исполнения, поскольку все те изменения, модификации или упрощения, которые были бы очевидны специалисту в данной области, находятся в рамках его объема, как, например такие:

- вместо RGB-светодиодов 22 установлены лампы накаливания с соответствующими цветовыми линзами, соединенные в оптический смеситель;

- вместо поворотной ручки 10 установлен ползунок, соединенный с подвижным контактом линейного потенциометра для ввода требуемой температуры, при этом линейное перемещение ползунка, а затем изменение сигнала, выдаваемого упомянутым потенциометром, является указателем требуемого изменения температуры;

- вместо диска 8 - полупрозрачный элемент, имеющий удлиненную форму; и

- таблица включает в себя множество различных значений температуры, пригодных для ввода требуемой температуры установки охлаждения воздуха, использующей "вентиляторные доводчики", то есть, тип теплообменников, отличных от радиаторов.

Основным преимуществом вышеописанного вентильного блока 1 является обеспечение незамедлительной визуальной индикации требуемого значения температуры, которое было введено. Следовательно, регулировка вентильного блока 1 становится более легкой для пользователей любой возрастной группы. Более того, вентильный блок 1 можно устанавливать более свободно, не беспокоясь о том, чтобы поместить его там, где он хорошо виден пользователю.

Способ обеспечения визуальной индикации требуемого значения комнатной температуры (Tset) предназначен для использования в электронном термостате (13), в котором память, связанная с микроконтроллером, хранит таблицу, связывающую множество значений температуры с соответствующим множеством триад цветовых процентных соотношений в соответствии с цветовой RGB-моделью. Микроконтроллер определяет требуемую триаду цветовых процентных соотношений посредством интерполяции триад цветовых процентных соотношений упомянутой таблицы с использованием в качестве входных данных требуемого значения температуры (Tset) и запитывает RGB-источник (22) света термостата (13) как функцию требуемой триады цветовых процентных соотношений с тем, чтобы создать световой сигнал, имеющий цвет, который соотнесен с требуемым значением температуры (Tset). Облегчается регулировка термостата. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обеспечения визуальной индикации требуемого значения комнатной температуры (Тset) для электронного термостата (13), причем способ содержит этапы, на которых:

- сохраняют таблицу, связывающую множество значений температуры с соответствующим множеством триад цветовых процентных соотношений в соответствии с цветовой RGB-моделью;

- устанавливают требуемое изменение температуры (Δtset) с помощью средств (10, 18) приема команд пользователя;

- определяют упомянутое требуемое значение температуры (Tset) в зависимости от требуемого изменения температуры (Δtset) и ранее установленного значения температуры;

- определяют требуемую триаду цветовых процентных соотношений посредством интерполяции триад цветовых процентных соотношений упомянутой таблицы с использованием требуемого значения температуры (Тset) в качестве входных данных; и

- запитывают по меньшей мере один RGB-источник света в зависимости от требуемой триады цветовых процентных соотношений с тем, чтобы создать световой сигнал, имеющий цвет, который соотнесен с требуемым значением температуры (Tset).

2. Способ по п. 1, в котором упомянутый RGB-источник света содержит RGB-светодиод (22), имеющий три элементарных монохромных светодиода, которые запитываются соответственными сигналами напряжения с широтно-импульсной модуляцией (PWM), причем каждый из них имеет коэффициент заполнения, соответствующий соответственному процентному соотношению упомянутой требуемой триады цветовых процентных соотношений.

3. Способ по п. 1, в котором упомянутое множество значений температуры изменяется от минимального значения (Tmin) до максимального значения (Tmах); причем этап определения упомянутого требуемого значения температуры (Tset) содержит:

- алгебраическое суммирование упомянутого требуемого изменения температуры (Δtset) с упомянутым ранее установленным значением температуры, и

- установку требуемого значения температуры (Tset) на максимальное значение (Tmах), если сумма превышает максимальное значение (Tmах);

- установку требуемого значения температуры (Tset) на минимальное значение (Tmin), если сумма меньше, чем минимальное значение (Tmin); и, в противном случае,

- установку требуемого значения температуры (Tset) на упомянутую сумму, если сумма заключена между минимальным значением (Tmin) и максимальным значением (Tmах).

4. Способ по п. 1, в котором упомянутые средства (10, 18) приема команд пользователя содержат электромеханическое средство (18) преобразователя, в котором предусмотрен подвижный элемент (19) управления, который может управляться вручную для приема линейного или углового перемещения (α), а упомянутое множество значений температуры изменяется от минимального значения (Tmin) до максимального значения (Tmах); при этом способ содержит:

- сохранение максимального изменения температуры (ΔT), которое равно разности между максимальным значением (Tmах) и минимальным значением (Tmin);

- сохранение максимального линейного или углового перемещения (R) элемента (19) управления, соответствующего упомянутому максимальному изменению температуры (ΔT);

причем установка требуемого изменения температуры (Δtset) содержит:

- определение требуемого изменения температуры (Δtset) в зависимости от произведения принятого перемещения (α) на отношение упомянутого максимального изменения температуры (ΔT) к максимальному перемещению (R).

5. Электронный термостат, содержащий средства (10, 18) приема команд пользователя для установки требуемого изменения температуры (Δtset), средство отображения и средство управления и обработки, выполненное с возможностью устанавливать требуемое значение температуры (Tset) в зависимости от требуемого изменения температуры (Δtset) и управлять средством отображения с тем, чтобы обеспечить визуальную индикацию установленного требуемого значения температуры (Tset); причем термостат (13) отличается тем, что упомянутое средство отображения содержит по меньшей мере один RGB-источник света, а также тем, что упомянутое средство управления и обработки содержит память и выполнено с возможностью реализации способа по п. 1.

6. Термостат по п. 5, содержащий контейнер (2), в котором размещены, по меньшей мере, упомянутое средство отображения и упомянутое средство управления и обработки, а также полупрозрачный диск (8), который связан с круговым отверстием (9) контейнера (2), причем упомянутый RGB-источник света расположен в соответствии с упомянутым круговым отверстием (9) под полупрозрачным диском (8), упомянутое средство (10, 18) приема команд пользователя содержит кодирующее устройство (18), вал (19) которого имеет конец (19а), который выступает из центрального отверстия (20) полупрозрачного диска (8), и поворотную ручку (10), которая механически связана с упомянутым концом (19а) вала (19) кодирующего устройства (18) так, что кодирующее устройство (18) может создавать сигнал, указывающий требуемое изменение температуры (Δtset) в зависимости от углового перемещения (α), приложенного к ручке (10).

7. Термостат по п. 6, в котором упомянутый RGB-источник света содержит RGB-светодиод (22).

8. Термостат по п. 6, в котором первая сторона (23) упомянутого полупрозрачного диска (8) содержит кольцевой выступ (24), предназначенный для сцепления с упомянутым круговым отверстием (9), а упомянутая ручка (10) имеет круговую форму, такую что она закрывает противолежащую ей сторону (25) полупрозрачного диска (8) и оставляет незакрытой боковую цилиндрическую поверхность (11) полупрозрачного диска (8).

9. Термостат по п. 8, в котором упомянутый контейнер содержит чашеобразный корпус (2) с круговой симметрией, а упомянутое круговое отверстие (9) совпадает с отверстием чашеобразного корпуса (2), причем упомянутая боковая цилиндрическая поверхность (11) является прилегающей к упомянутому кольцевому выступу (24), диаметр боковой цилиндрической поверхности (11) и внешний диаметр упомянутой ручки (10), по существу, равны внешнему диаметру чашеобразного корпуса (2) в соответствии с круговым отверстием (9).

10. Вентильный блок для теплообменника, причем вентильный блок (1) содержит вентиль (5), который подходит для установки на теплообменник так, чтобы регулировать поток теплопередающей жидкости, протекающей через теплообменник, привод (11) для управления вентилем (5) и термостат (13) для управления приводом (11), причем вентильный блок (1) отличается тем, что термостат является термостатом типа, заявленного в п. 5.