Тепловая пушка для поддержания заданной температуры в помещении Российский патент 2024 года по МПК F24H3/04 

Изобретение относится к воздухонагревателям с принудительной циркуляцией воздуха при прямом контакте воздуха с нагревающей средой, в частности с электронагревающим элементом, и может быть использовано для поддержания заданной температуры в закрытом помещении в зимний период.

Из уровня техники известен тепловентилятор (RU2201557C2, МПК F24H 3/04, опубл. 27.03.2003), содержащий корпус, снабженный сетчатым входом и выходом, вентилятором, электронагревателями с элементами крепления, блоком управления и терморегулятором, причем тепловентилятор снабжен последовательно расположенными внутри корпуса и соединенными между собой рамами, одна из которых с закрепленным на ней вентилятором расположена вблизи входа, а другая, в которой установлены электронагреватели, расположена вблизи выхода.

Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции электронагревателей тепловентилятора, выполненных в виде пакета, набранного из параллельно расположенных одна над другой плоских прямоугольных керамических пластин, при этом одна из поверхностей каждой из упомянутых пластин покрыта керамическим композиционным резистивным слоем, состоящим из изолирующей и проводящей фаз.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан тепловой вентилятор (RU2124168C1, МПК F24H 3/04, F24F 9/00, опубл. 27.12.1998), содержащий цилиндрический корпус, установленное на валу привода рабочее колесо вентилятора, сетчатые вход и выход, выполненные в виде торцевой цилиндрической крышки, теплоэлектронагреватели с элементами крепления и блок управления. При этом тепловой вентилятор снабжен терморегулирующим устройством для включения и выключения теплоэлектронагревателей в зависимости от температуры окружающей среды, при этом терморегулирующее устройство и блок управления выполнены выносными.

Недостатком известного технического решения является отсутствие в конструкции теплового вентилятора средств автоматики, позволяющих плавно изменять температуру теплоэлектронагревателей и скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры окружающей среды, что снижает энергоэффективность нагревательного прибора. Кроме того, блок управления тепловым вентилятором не содержит модулей беспроводной связи, что не позволяет управлять тепловым вентилятором удаленно.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является возможность поддержания с помощью нагревательного прибора заданной температуры в помещении.

Указанная задача решена тем, что тепловая пушка для поддержания заданной температуры в помещении содержит цилиндрический корпус с закрепленными на его боковых поверхностях стойками, закрытый с одной стороны торцовой сетчатой выходной крышкой и установленным в корпусе электродвигателем, на валу ротора которого установлен вентилятор. При этом в корпусе установлен первый, второй и третий электронагреватели и также датчик температуры устройства. К силовым входам электродвигателя, а также к электронагревателям подключены силовые выходы блока управления, при этом к его измерительным входам подключены датчик температуры устройства и дополнительный датчик температуры внешней среды.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой вышей совокупностью признаков устройства, является возможность автоматического регулирования температуры в помещении, за счет применения в конструкции тепловой пушки электронагревателей, температурных датчиков обратной связи, а также Bluetooth-модуля, обеспечивающего возможность удаленной настройки параметров работы устройства.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид тепловой пушки в изометрической проекции; на фиг. 2 приведена принципиальная схема включения нагревателей и вентилятора в электрическую сеть; на фиг. 3 представлена структурная схема блока управления тепловой пушки.

Тепловая пушка имеет следующую конструкцию.

Основой тепловой пушки является цилиндрический корпус 1 с закрепленными на его боковых поверхностях стойками 2, закрытый с одной стороны торцовой сетчатой выходной крышкой 3 и установленным в корпусе 1 электродвигателем 4, на валу ротора которого установлен вентилятор 5. При этом в корпусе 1 установлен первый 6, второй 7 и третий 8 электронагреватель, а также датчик температуры устройства 9.

К силовым входам электродвигателя 4, а также к нагревателям 6, 7, 8 подключены силовые выходы 10 блока управления, при этом к его измерительным входам 11, 12 подключены датчик температуры устройства 9 и дополнительный датчик температуры внешней среды 13.

Блок управления выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро 14, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 15, SRAM-памятью данных 16, универсальным асинхронным приемопередатчиком USART 17, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в шестнадцатиразрядный GPIO-порт ввода-вывода 18, и модулем подключения SD-карты 19. Универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART 17 подключен к Bluetooth-модулю 20, первые три младших линии шестнадцатиразрядного GPIO-порта ввода-вывода подключены через силовые выходы, выполненные на основе тиристорных ключей, подключены к входу первого, второго, третьего 6, 7, 8 электронагревателей, совмещенных с переключателями SA1 и входу электродвигателя вентилятора 5, выходы датчика температуры устройства 9, совмещенные с терморегулятором SK2, и датчика температуры внешней среды 13 подключены через операционные усилители к многоканальному аналого-цифровому преобразователю ADC (Analog to Digital Converter) 21 микроконтроллера, а к модулю подключения SD-карты 19 может быть подключено устройство для чтения карт памяти (Card Reader), в которое установлена и электрически соединена с модулем SD-карта 22.

В качестве микроконтроллера может быть, например, применена микросхема LPC2478 (Single-chip 16-bit/32-bit micro; 512 kB flash, Ethernet, CAN, LCD, USB 2.0 device/host/OTG, external memory interface // LPC2478 URL: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/LPC2478.pdf), основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 180 МГц. В качестве Bluetooth-модуля может быть использована сборка HC-05 (Bluetooth модуль HC-05 // 3DiY URL: https://3d-diy.ru/wiki/arduino-moduli/bluetooth-modul-hc-05/).

Тепловая пушка работает следующим образом.

Первоначально тепловую пушку устанавливают в помещении на стойках 2, и настраивают связь с удаленной системой управления посредством Bluetooth-модуля 20.

При включении тепловой пушки блок управления на основе управляющей программы, хранящейся в во FLASH-памяти программ микроконтроллера, используя в качестве буфера SRAM-память данных, опрашивает датчики 9 и 13 и, в зависимости от температуры внешней среды, управляет нагревателями и вентилятором 5, 6, 7, 8 в режиме выполнения альтернативной функции линий GPIO-порта как программно-аппаратный ШИМ-модулятор. Микроконтроллер при этом регулирует мощность силовых устройств тепловой пушки в зависимости от данных температуры датчика температуры устройства 9 и датчика температуры внешней среды 13.

Настройки предельных значений температуры устройства и температуры внешней среды могут быть предварительно заданы и сохранены на SD-карте 22 устройства, а также перепрограммированы во время его работы посредством передачи управляющих команд через Bluetooth-модуль 20 устройства.

Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке тепловая пушка является высокотехнологичным устройством, обеспечивающим поддержание постоянной температуры в помещении, например на складе, за счет применения в ее конструкции программно-аппаратного регулятора температуры, снабженного как устройствами для принудительного нагрева, включающими электронагреватели и вентилятор, так и датчики температуры, позволяющими в реальном режиме времени измерять и контролировать температуру окружающей среды.

Изобретение относится к воздухонагревателям с принудительной циркуляцией воздуха при прямом контакте воздуха с нагревающей средой, в частности с электронагревающим элементом, и может быть использовано для поддержания заданной температуры в закрытом помещении в зимний период. Технической задачей изобретения, совпадающей с положительным результатом от его применения, является возможность поддержания с помощью нагревательного прибора заданной температуры в помещении. Тепловая пушка содержит цилиндрический корпус с закрепленными на его боковых поверхностях стойками, закрытый с одной стороны торцовой сетчатой выходной крышкой, и установленным в корпусе электродвигателем, на валу ротора которого установлен вентилятор. При этом в корпусе установлен первый, второй и третий электронагреватель и также датчик температуры устройства. К силовым входам электродвигателя, а также к электронагревателям подключены силовые выходы блока управления, при этом к его измерительным входам подключены датчик температуры устройства и дополнительный датчик температуры внешней среды. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тепловая пушка для поддержания заданной температуры в помещении, содержащая корпус с закрепленными на его боковых поверхностях стойками, закрытый с одной стороны торцовой сетчатой выходной крышкой, и установленным в корпусе электродвигателем, на валу ротора которого установлен вентилятор; в корпусе установлен первый, второй и третий электронагреватели и датчик температуры устройства; к силовым входам электродвигателя, а также к электронагревателям подключены силовые выходы блока управления, при этом к его измерительным входам подключены датчик температуры устройства и дополнительный датчик температуры внешней среды, отличающаяся тем, что блок управления выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, универсальным асинхронным приемопередатчиком USART, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в шестнадцатиразрядный GPIO-порт ввода-вывода, и модулем подключения SD-карты; универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART подключен к Bluetooth-модулю, первые три младшие линии шестнадцатиразрядного GPIO-порта ввода-вывода подключены через силовые выходы к входам электронагревателей и входу электродвигателя вентилятора, выходы датчика температуры устройства и датчика температуры внешней среды подключены через операционные усилители к многоканальному аналого-цифровому преобразователю микроконтроллера, а к модулю подключения SD-карты подключено устройство для чтения карт памяти, в которое установлена и электрически соединена с модулем SD-карта.

2. Тепловая пушка по п.1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен с возможностью опроса датчиков и управления нагревателями и вентилятором как программно-аппаратный ШИМ-модулятор.

3. Тепловая пушка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве микроконтроллера применена микросхема LPC2478, основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S.

4. Тепловая пушка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве Bluetooth-модуля использована сборка HC-05.