ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНТРОЛЛЕР Российский патент 2025 года по МПК H02H3/12 H02H1/00 F25B49/00 

Предпосылки настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к электронному контроллеру, в частности, для холодильных машин. В частности, настоящий контроллер можно подсоединить к множеству нагрузок для их питания и он способен более эффективно, чем в известном уровне техники, определять наличие или отсутствие нагрузки и, по мере необходимости, оценивать их потребление по показателям потребляемой мощности и использованной энергии во время работы вышеупомянутой нагрузки. В частности, настоящее изобретение применимо к очень простым по конструкции контроллерам для систем низкой стоимости, в которых предоставление устройств для отслеживания работоспособности вышеупомянутого контроллера не обоснованно с учетом затрат. Более конкретно, такие контроллеры типично используются для управления работой фанкойлов или блоков периферийных теплообменников для установок кондиционирования воздуха для жилых или промышленных помещений. Более конкретно, такие контроллеры типично используются в устройствах, которые повсеместно известны как холодильные прилавки, холодильные шкафы, холодильные секции для бутылок, холодильные витрины для супермаркетов и фанкойлы.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

В настоящее время известно, как можно измерять напряжение электрической сети, к которой подключен электронный контроллер, чтобы обнаружить любые повышения или понижения напряжения, которые могут препятствовать правильной работе самого контроллера или подключенных к нему нагрузок, или отрицательно влиять на их работу.

Однако у известных в настоящее время контроллеров, в частности, для вышеупомянутых систем, отсутствует функция для обнаружения нагрузки или ее работы, так что когда во время эксплуатации требуется включить конкретную нагрузку, контроллер включает соответствующее реле подачи питания независимо от того, подключена ли фактически эта нагрузка к контроллеру или работает ли она.

Хотя в настоящее время известны устройства для обнаружения и отслеживания присутствия нагрузок, использование таких устройств экономически неоправданно для конкретного случая систем низкой стоимости, например, как упомянутых выше.

В этом контексте проблема, для решения которой предложено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности и безопасности посредством обеспечения возможности обнаружения присутствия и/или работы нагрузки, когда требуется ее активация.

Основной задачей настоящего изобретения является создание электронного контроллера, который способен решить вышеупомянутую проблему, с одновременным устранением недостатков, присущих описанным выше традиционным контроллерам.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

В связи с этой задачей предметом настоящего изобретения является создание электронного контроллера, который способен своевременно, до включения реле активации нагрузки, обнаружить, действительно ли нагрузка подключена к реле и/или работает ли она фактически, и при этом остается конструктивно простым и недорогим.

Другим предметом настоящего изобретения является создание электронного контроллера, который способен одновременно измерять энергию, переданную подключенным к нему нагрузкам во время их работы, и/или потребляемую ими мощность в зависимости от времени, чтобы можно было реализовать экономию энергии и применить алгоритмы оптимизации.

Другим предметом настоящего изобретения является создание электронного контроллера, который обладает простой конструкцией и легко монтируется и эксплуатируется.

Эта задача, так же как и другие задачи, и другие предметы изобретения, которые более подробно будут изложены ниже, решается с помощью электронного контроллера согласно пункту 1 приложенной формулы изобретения.

Подробные характеристики электронного контроллера согласно настоящему изобретению описаны в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание фигур

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения станут более понятными из описания предпочтительного, но неэксклюзивного, варианта осуществления электронного контроллера согласно изобретению, показанному с помощью не имеющего ограничительного характера примера с использованием приложенного набора фигур, в котором:

На фиг. 1 показана упрощенная схема электронного контроллера согласно настоящему изобретению;

На фиг. 2 и 3 показаны упрощенные схемы вариантов контроллера, показанного на фиг. 1;

На фиг. 4 и 5 показаны упрощенные схемы части контроллера, согласно настоящему изобретению, относящейся к устройству измерения тока.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

При использовании конкретных ссылок на вышеупомянутые фигуры, 10 обозначает полный электронный контроллер, который, согласно настоящему изобретению, в большинстве случаев содержит:

блок 11 питания, подключаемый к сети 12 подачи электрического напряжения питания;

по меньшей мере, один соединитель 13а, 13b, 13с, приспособленный для подключения к нагрузке 14а, 14b, 14с с целью подачи на нее питания;

микроконтроллер 15, подключенный к блоку 11 питания и, по меньшей мере, к одному соединителю 13а, 13b, 13с с целью подачи на последний напряжения питания регулируемым образом;

по меньшей мере, одно измерительное устройство 16а, 16b, 16с, выполненное с возможностью измерять ток, протекающий через соединитель 13а, 13b, 13с.

Микроконтроллер 15 подключен к измерительному устройству 16а, 16b, 16с, 16d, и выполнен с возможностью снижать до нуля вышеупомянутое напряжение питания, если после подачи вышеупомянутого напряжения питания измерительное устройство 16а, 16b, 16d не обнаружит ток, протекающий через соединитель 13а, 13b, 13с.

Таким образом, контроллер 10 способен обнаружить, потребляет ли нагрузка 14а, 14b, 14с ток через соответствующий соединитель 13а, 13b, 13с, а именно, подключена ли нагрузка 14а, 14b, 14с к соединителю 13а, 13b, 13с, или нет.

Соединитель может содержать реле 113а, 113b, 113с или состоять из них, реле подключены к микроконтроллеру 15 таким образом, чтобы срабатывать после получения команды для питания соответствующей нагрузки 14а, 14b, 14с.

С помощью измерения величины потребляемого тока также можно обнаружить, работает ли нагрузка в ожидаемых условиях.

Для этой цели в предпочтительном варианте микроконтроллер 15 будет выполнен с возможностью или запрограммирован для сравнения заранее определенных значений управления, предпочтительно настроенных в зависимости от отслеживаемой нагрузки, с величиной тока, потребляемого вышеупомянутой нагрузкой 14а, 14b, 14с через соответствующий соединитель 13а, 13b, 13с.

На приложенных фигурах с помощью не имеющего ограничительного характера примера показаны схемы контроллера 10, у которого имеются три нагрузки 14а, 14b, 14с, подключенные к трем соответствующим соединителям 13а, 13b, 13с, и одно или четыре измерительных устройства 16а, 16b, 16с, 16d.

Как станет понятно из предоставленного здесь описания настоящего изобретения, оно будет, с учетом соответствующих изменений, применимо также к контроллерам, оснащенным только одним соединителем, который может быть подключен к единственной нагрузке, или оснащенным множеством соединителей, число которых больше трех, которые могут быть подключены к соответствующим нагрузкам.

Если это специально не указано, настоящее описание будет иметь широкий объем и будет ссылаться, по мере совместимости, как на схемы, показанные на приложенных фигурах, так и на другие альтернативные схемы, не показанные здесь.

Каждое измерительное устройство 16а, 16b, 16с может также быть выполнено с возможностью измерения также электрического напряжения на соединителе (соединителях) 13а, 13b, 13с.

Микроконтроллер 15 может быть выполнен с возможностью обработки сигнала тока и сигнала напряжения, которые он во время работы принимает от измерительного устройства 16а, 16b, 16с, для того, чтобы оценить мощность и/или энергию, потребляемую нагрузкой 14а, 14b, 14с, подключенной к соединителю (соединителям) 13а, 13b, 13с.

Понятно, что в случае, когда контроллер содержит множество измерительных устройств 16b, 16с, 16d, то все или только некоторые из них могут быть выполнены с возможностью измерения электрического напряжения на соединителе (соединителях) 13а, 13b, 13с, к которым они подключены.

Таким образом, контроллер 10 способен оценить энергию и/или мощность, потребляемую соответствующей нагрузкой 14а, 14b, 14с во время работы последней.

Это позволяет применить алгоритмы оптимизации потребляемой энергии.

По меньшей мере, одно измерительное устройство 16а, 16b, 16с и 16d может быть подключено к блоку 11 питания для того, чтобы измерять напряжение в сети 12 электрического питания.

Если, согласно конкретным требованиям реализации настоящего изобретения, контроллер 10 содержит только одно измерительное устройство 16d, оно может быть подключено к блоку 11 питания для того, чтобы измерять напряжение в сети 12 подачи электрического питания, и может быть настроено для этой цели.

Однако, если контроллер 10 содержит множество измерительных устройств 16а, 16b, 16с и 16d, в предпочтительном варианте только одно выбранное из них измерительное устройство 16d будет подключено к блоку 11 питания для того, чтобы измерять напряжение в сети 12 подачи электрического питания, и может быть настроено для этой цели, как показано на фиг. 2 с помощью не имеющего ограничительного характера примера, или вспомогательное измерительное устройство 16d может быть предоставлено и настроено для измерения только напряжения в сети 12 подачи электрического питания, и для этой цели оно подключено к блоку 11 питания и к микроконтроллеру для того, чтобы послать ему сигнал об измерении вышеуказанного напряжения, как показано с помощью примера на фигурах 1 и 3.

В общем случае, как уже упоминалось, контроллер 10 может содержать множество соединителей 13а, 13b, 13с, причем каждый из них приспособлен для подключения к собственной нагрузке 14а, 14b, 14с из множества нагрузок.

Как показано с помощью примера на фиг. 3, измерительное устройство 16а может быть только единственным и подключенным только к единственному соединителю 13а из вышеупомянутого множества, в предпочтительном варианте к соединителю 13а для подачи напряжения питания на компрессор холодильной машины.

Таким образом, возможно предусмотреть измерительные устройства 16а, 16b или 16с, которые подключены только к соединителям 13а, 13b, 13с, предназначенным для больших нагрузок, как это имеет место в случае компрессора холодильной машины, или это может быть вентилятор для принудительного конвективного теплообмена в испарителях и/или конденсаторах холодильных машин.

В альтернативном варианте, как показано в качестве примера на фиг 1, контроллер 10 может содержать множество измерительных устройств 16а, 16b, 16с, каждое из которых подключено к одному соединителю 13а, 13b, 13с из вышеупомянутого множество соединителей, так что будет возможно отслеживать каждый из них.

Согласно другому варианту контроллер 10, все еще попадающий в объем правовой охраны приложенных пунктов формулы изобретения, может содержать только одно измерительное устройство 16d, которое будет одновременно подключено к каждому соединителю 13а, 13b, 13с из вышеупомянутого множество соединителей, для измерения величины тока, по меньшей мере, в одном из них, как показано в качестве примера на фиг. 3.

В общем случае, измерительное устройство 16а, 16b, 16с может, например, быть выполнено с возможностью измерения тока с помощью шунтового резистора 17, подключенного к микроконтроллеру 15.

В этом случае ток может быть измерен путем измерения и последующей надлежащей обработки, например, с помощью усилителя 18, падения напряжения на выводах шунтового резистора 17.

Это решение является простым и недорогим, оно не подвержено влиянию внешних электромагнитных полей, но оно не обеспечивает гальванической изоляции сети и сигнала и вызывает рассеяние мощности на шунтовом резисторе 17; поэтому оно предпочтительно, когда измеряемые токи низкие, а именно, лежат в диапазоне приблизительно между 5 А и 10 А, когда стоимость продукта критически важна, а гальваническая изоляция не является обязательной.

Согласно альтернативному варианту, измерительное устройство 16а, 16b, 16с может, например, быть выполнено с возможностью измерения тока с помощью интегральной схемы 19 датчика Холла, подключенной к микроконтроллеру 15.

В этом случае величина тока может быть измерена с помощью эффекта Холла, то есть электромагнитного взаимодействия внутри интегральной схемы 19 датчика Холла.

Это решение является более дорогим, сложным, и оно менее защищено от воздействия внешних электромагнитных полей по сравнению с предыдущим решением, но оно обеспечивает гальваническую изоляцию сети и сигнала, является более точным и позволяет измерять большие токи с очень низким рассеянием мощности; таким образом, оно является предпочтительным, если требуется высокая точность измерений, обязательна гальваническая изоляция силовых цепей и логики, и измеряются большие токи, т.е. больше, чем примерно 10 А. Разработанное изобретение, таким образом, может быть подвержено многочисленным модификациям и изменениям, все из которых попадают в объем правовой охраны приложенных пунктов формулы изобретения.

Более того, все части могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.

На практике используемые материалы, а также ассоциированные формы и размеры, могут быть изменены в зависимости от конкретных требований и имеющегося уровня техники.

Хотя характеристики конструкции и технологии, упомянутые в последующих пунктах формулы изобретения, снабжены справочными номерами или символами, эти справочные номера или символы были назначены с единственной целью упрощения понимания вышеупомянутых пунктов формулы изобретения и, следовательно, они никаким образом не ограничивают интерпретацию каждого элемента, который они идентифицируют, исключительно для примера, упомянутыми выше справочными номерами или символами.

Изобретение относится к электронному контроллеру для холодильных машин. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности при подключенной нагрузке. Технический результат достигается тем, что контроллер содержит блок питания, соединитель для подключения к нагрузке, микроконтроллер, подключенный к блоку питания и соединителю, регулирующий подачу напряжения питания на соединитель, и измерительное устройство для измерения тока, протекающий через соединитель и напряжение на соединителе. Соединитель содержит реле, подключенные к микроконтроллеру, срабатывающие после получения команд для питания нагрузки. Микроконтроллер подключен к измерительному устройству и выполнен с возможностью снижать напряжение питания до нуля, если после подачи вышеупомянутого напряжения питания измерительное устройство не обнаружит ток, протекающий через соединитель. Микроконтроллер обрабатывает сигналы тока и напряжения, принимаемые от измерительного устройства, для оценки мощности или энергии, потребляемой нагрузкой, и сравнивает заранее определенные значения управления, в зависимости от отслеживаемой нагрузки, с величиной тока, потребляемого нагрузкой, чтобы определить, работает ли нагрузка в ожидаемых условиях. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электронный контроллер холодильной машины, содержащий:

блок (11) питания, подключаемый к сети (12) подачи электрического напряжения питания;

по меньшей мере, один соединитель (13a, 13b, 13c), приспособленный для подключения к нагрузке (14a, 14b, 14c) с целью подачи на нее питания;

микроконтроллер (15), подключенный к вышеупомянутому блоку (11) питания и, по меньшей мере, к одному соединителю (13a, 13b, 13c) с целью подачи на последний напряжения питания регулируемым образом;

по меньшей мере, одно измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d), выполненное с возможностью измерять ток, протекающий через вышеупомянутый соединитель (13a, 13b, 13c);

причем соединитель (13a, 13b, 13c) содержит реле (113a, 113b, 113c) или состоит из них, реле подключены к микроконтроллеру (15) таким образом, чтобы срабатывать после получения команды для питания соответствующей нагрузки (14a, 14b, 14c);

при этом вышеупомянутый микроконтроллер (15) подключен к вышеупомянутому измерительному устройству (16a, 16b, 16c, 16d) и выполнен с возможностью снижать напряжение питания до нуля, если после подачи вышеупомянутого напряжения питания вышеупомянутое измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d) не обнаружит ток, протекающий через вышеупомянутый соединитель (13a, 13b, 13c);

при этом вышеупомянутое измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d) выполнено с возможностью также измерять электрическое напряжение, по меньшей мере, на одном вышеупомянутом соединителе (13a, 13b, 13c), и вышеупомянутый микроконтроллер (15) выполнен с возможностью обрабатывать сигнал тока и сигнал напряжения, которые он во время работы принимает от вышеупомянутого измерительного устройства (16a, 16b, 16c, 16d), для того, чтобы оценить мощность и/или энергию, потребляемую нагрузкой (14a, 14b, 14c), подключенной к вышеупомянутому, по меньшей мере, одному соединителю (13a, 13b, 13c);

причем микроконтроллер (15) выполнен с возможностью или запрограммирован для сравнения заранее определенных значений управления, в зависимости от отслеживаемой нагрузки, с величиной тока, потребляемого вышеупомянутой нагрузкой (14a, 14b, 14c) через соответствующий соединитель (13a, 13b, 13c), для обнаружения того, работает ли нагрузка в ожидаемых условиях.

2. Контроллер по п. 1, отличающийся тем, что вышеупомянутое измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d) подключено к вышеупомянутому блоку (11) питания для того, чтобы измерять напряжение в вышеупомянутой сети 12 электрического питания.

3. Контроллер по одному из предыдущих пунктов, содержащий, по меньшей мере, один соединитель из множества вышеупомянутых соединителей (13a, 13b, 13c), причем каждый из них приспособлен для подключения к собственной нагрузке (14a, 14b, 14c) из множества нагрузок.

4. Контроллер по п. 3, отличающийся тем, что вышеупомянутое измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d) подключено только к единственному соединителю (13a, 13b, 13c) из вышеупомянутого множества, в предпочтительном варианте к соединителю (13a, 13b, 13c), для подачи напряжения питания на компрессор холодильной машины.

5. Контроллер по п. 3, содержащий, по меньшей мере, одно из множества вышеупомянутых измерительных устройств (16a, 16b, 16c, 16d), причем каждое из них подключено к единственному соединителю (13a, 13b, 13c) из вышеупомянутого множества соединителей.

6. Контроллер по п. 3, содержащий только одно из множества вышеупомянутых измерительных устройств (16a, 16b, 16c, 16d), подключенное к каждому соединителю (13a, 13b, 13c) из вышеупомянутого множества соединителей для того, чтобы измерять величину тока, по меньшей мере, в одном из вышеупомянутых соединителей.

7. Контроллер по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно из вышеупомянутых измерительных устройств (16a, 16b, 16c, 16d) содержит шунтовый резистор (17), и оно выполнено с возможностью измерять величину тока с помощью вышеупомянутого шунтового резистора (17).

8. Контроллер по п. 7, отличающийся тем, что вышеупомянутое измерительное устройство (16a, 16b, 16c, 16d) содержит усилитель (18), подключенный к вышеупомянутому шунтовому резистору (17), и оно выполнено с возможностью усилить сигнал напряжения, измеренный на выводах вышеупомянутого шунтового резистора (17).

9. Контроллер по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно из вышеупомянутых измерительных устройств (16a, 16b, 16c, 16d) содержит интегральную схему (19) датчика Холла.