СВЕТОПРОЗРАЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ЗАКРЫВАНИЯ ПРОЕМА В ЗДАНИИ С ДАТЧИКАМИ И ПОДСВЕЧИВАЕМОЙ ШКАЛОЙ

Полезная модель относится к области светопрозрачных оконных рам, дверных полотен и т.п. элементов для закрывания проемов в здании (окон, дверей, витрин, витражей и т.п.).
Известна полезная модель №13314 «Оконный блок с метеостанцией» (МПК Е06 В7/00, опубл. 10.10.2013), представляющая собой оконный блок с метеостанцией, содержащий метеостанцию, выполненную в виде блока с плоскими боковыми сторонами и с функцией преобразования сигналов датчиков по крайне мере наружной температуры и температуры внутри помещения и демонстрации на дисплее их показаний в цифровой форме, солнечную батарею и панель управления, размещенную на раме оконного блока с выводом органов управления внутрь помещения, датчики наружной температуры и температуры внутри помещения расположены соответственно на раме оконного блока снаружи и внутри помещения, при этом мини-метеостанция размещена в камере оконного блока между оконными стеклами с расположением дисплея в направлении внутрь помещения, провода соединения датчиков температуры и органов управления панели управления с контроллером мини-метеостанции пропущены через раму оконного блока и идут вдоль нее, а солнечная батарея связана электрически с шиной питания мини-метеостанции (патент RU №133184 G01K 1/14, опубл. 10.10.2013).
Недостатками данной полезной модели являются невозможность ремонта метеостанции, солнечных батарей без повреждения оконного блока, неразличимость показаний датчиков, отображаемых на экране дисплея с расстояния более 1 метра, уменьшение светопроницаемой площади окна из-за размещения миниметеостанции в камере оконного блока между стеклами.
Известна полезная модель «Оконный блок с подсветкой», который содержит раму и стеклопакет с дистанционной рамкой между соседними листами из оптически прозрачного материала по меньшей мере на одном из которых на участке с изображением, выполненным способом, предусматривающим изменение показателя преломления материала листа, создана область свечения при помощи, по меньшей мере, одного источника света, прикрепленного напротив торца этого листа к поверхности створки или рамы. В качестве источника света используются светодиоды (патент RU №111573 Е06 B7/00, опубл. 20.12.2011).
Данная полезная модель, как наиболее близкое техническое решение, принимается за прототип для заявленной полезной модели.
Недостатками прототипа являются его ограниченные функциональные возможности и неоптимальное энергопотребление, поскольку количество потребляемой электроэнергии не связано с интенсивностью освещения снаружи помещения.
Техническое решение по заявляемой полезной модели направлено на достижение следующего технического результата: расширение функциональных возможностей прототипа с одновременной оптимизацией энергопотребления. Достижение иных технических результатов будет показано далее в описании.
Светопрозрачный элемент в заявленной полезной модели может быть выполнен в виде оконного блока или в виде дверного блока с по меньшей мере одним листом стеклопакета в виде оптически прозрачного материала, на котором выполнена область свечения. Область свечения представляет собой участок с изображением (рисунок, надпись, графическое штриховое и/или растровое изображение и т.п.), выполненным любым из ниже перечисленных способов, характеризующихся изменением показателя преломления материала листа: пескоструйной и/или дробеструйной обработкой, химическим травлением, методом гидроабразивной резки, лазерной и/или механической гравировки. Источники света различных цветов расположены с торца листа оптически прозрачного материала и каждый из них обеспечивает освещение участка листа без рассеивания света на всю его площадь.
Также для достижения указанного технического результата светопрозрачный элемент для закрывания проема в здании снабжен не менее чем одним датчиком температуры, влажности, датчиком атмосферного давления и датчиком уровня освещенности, который реагирует на изменение интенсивности внешнего или внутреннего освещения. При этом данные с датчика уровня освещенности поступают на вход блока управления включением источников света и обеспечивают яркость свечения источников в зависимости от показаний датчика.
При наличии в заявленном устройстве одного датчика температуры он располагается снаружи помещения, при наличии двух датчиков температуры второй располагается внутри помещения. Аналогично и датчики влажности - при наличии одного датчика он располагается снаружи помещения, второй датчик влажности располагается внутри помещения.
При этом в заявленной полезной модели часть выполненного пескоструйным или аналогичным методом рисунка на листе оптически прозрачного материала выполняется в виде температурной шкалы с цифрами, соответствующими показаниям термометра, а часть рисунка, предназначенная для шкалы для индикации показаний датчиков атмосферного давления и датчиков влажности, может быть выполнена как в виде цифр, так и в виде пиктограмм. Соответствующие части рисунка могут располагаться друг над другом на одной прямой, могут располагаться на прямых, перпендикулярных или параллельных друг другу.
В качестве источников света в заявленной полезной модели используются элементы, позволяющие достигать направленного свечения. Источники света могут быть выполнены в виде светодиодов. Также возможно выполнение источников света в виде ламп накаливания, газоразрядных ламп, лазеров - каждое из перечисленных средств обладает своими недостатками: газоразрядные лампы дороги, сложны в монтаже и эксплуатации; у ламп накаливания низкая надежность и большие размеры; лазеры имеют ряд серьезных ограничений в работе. В связи с перечисленными недостатками на сегодняшний день оптимальным средством для использования в составе устройства являются светодиоды, поскольку при должной эффективности они имеют длительный срок службы, относительно дешевы, легко включаются и выключаются, обладают компактными размерами и в системе их питания отсутствуют высоковольтные элементы.
Источники света располагаются на гибкой ленте, плате либо монтируются иным образом при помощи средств, обеспечивающих поступление управляющего сигнала (включение/выключение, изменение яркости сведения) на источник света и позволяющих направить свечение в ограниченный сектор оптически прозрачного материала с нанесенным на него рисунком. Источники света располагаются в торце листа оптически прозрачного материала и могут монтироваться на створке или на раме элемента, предназначенного для закрывания проема в здании.
Шкала информации выполнена на оптически прозрачном материале и содержит изображения в виде цифр или в виде цифр и пиктограмм, необходимых для отображения данных, поступающих с подключенных к устройству датчиков с помощью направленных источников света. Цифровая шкала, как и пиктограммы, может быть выполнена в любом графическом виде, позволяющем интуитивно воспринимать информацию человеком. Допускается незначительное свечение соседних рисунков значений на шкале информации.
При этом самым простым решением является размещение всех трех шкал (по одной для каждого измеряемого параметра) с одной общей осью по вертикали (одна над другой) или горизонтали. При индикации в заявленной полезной модели только двух измеряемых параметров (в частном случае температуры и атмосферного давления) шкалы также могут располагаться на светопрозрачном элементе перпендикулярно друг другу.
Под рабочими режимами понимаются режимы использования источников света в блоке источников света и соответствующего отображения информации.
В сервисном режиме (режим, при котором индицируется работоспособность устройства) при включении устройства в электрическую сеть задействуются все источники света, что позволяет пользователю оценить их работоспособность.
В точечном режиме для каждого измеряемого параметра включается только один источник света, положение которого соответствует значению параметра, отображаемого на шкале.
В линейном режиме задействуется не только источник света, положение которого соответствует значению параметра, отображаемого на шкале, но и те источники света, которые соответствуют меньшим значениям измеряемого параметра.
Выбор точечного или линейного режима производится пользователем исходя из личных предпочтений и удобства считывания информации с ближнего или дальнего расстояния.
Количество источников света в устройстве может быть различным. Источники света позволяют в зависимости от данных, полученных блоком управления от датчиков, а также в зависимости от режима работы устройства, заданного кнопкой переключения, и заданного алгоритма отображать информацию на шкале информации, соответствующую полученным данным, что достигается за счет соответствующего расположения источников света по отношению к делению шкалы или к пиктограмме.
Источники света подобраны по цвету и расположены таким образом, чтобы обеспечить на шкале индикацию измеряемых параметров в разном цвете: так, значения некомфортных температур («холод») отображаются синим цветом, температура в комфортной зоне («тепло») индицируется зеленым цветом, а высокие температуры («жарко») - красным цветом. Аналогично в цветовых диапазонах, цветом индицирующих комфортность или некомфортность значения индицируемого параметра, могут отображаться на шкале значения влажности и атмосферного давления.
Индикация значений измеряемых параметров разным цветом, индикация параметров в линейном режиме позволяют увеличить в помещении расстояние, с которого потребитель может с достаточной степенью достоверности считывать значения измеряемых параметров.
Заявленная полезная модель иллюстрируется графическими материалами - фигура 1 и фигура 2.
На фигуре 1 представлена блок-схема полезной модели, где приняты следующие обозначения:
1 - датчик температуры снаружи помещения
2 - датчик температуры внутри помещения
3 - датчик атмосферного давления
4 - датчик освещенности
5 - датчик влажности снаружи помещения
6 - датчик влажности внутри помещения
7 - блок управления
8 - контроллер беспроводной передачи данных
9 - кнопка переключения
10 - блок источников света
11 - шкала информации
На фигуре 2 приведен пример выполнения шкалы информации 11 в цифровом виде для отображения температуры снаружи помещения и в виде пиктограмм для отображения атмосферного давления.
Работа заявленной полезной модели осуществляется следующим образом (описание работы приведено на примере ее выполнения с блоком источников света на основе светодиодов).
Диапазон индикации температуры подобран с шагом 5 градусов цельсия и входит в диапазон от -30 до +30 градусов цельсия. Для ускорения процесса получения информации и ее обработки, а также для наглядности ее представления используются цветные светодиоды:
- от «-30» и до «-5» - условно некомфортная зона уровня погоды, индицируемая свечением синих светодиодов;
- «0» - индицируется свечением белого светодиода;
- от «+5» до «+15» - условно комфортная зона уровня погоды, индицируемая свечением зеленых светодиодов;
- от «+20» до «+30» - условно некомфортная зона уровня погоды, индицируемая свечением красных светодиодов.
Диапазоны могут быть изменены в зависимости от климатической зоны, в которой используется заявленная полезная модель, от выбора другого шага значений на шкале и от используемых цветов. Индикация атмосферного давления выбрана из диапазона Шторм-Дождь-Ветер-Переменно-Ясно-Сушь-Великая Сушь и также позволяет ускорить процесс получения информации и ее обработки, а также сделать наглядным ее представление:
Шторм - менее 7100 мм ртутного столба
Дождь - диапазон от 710 до 730 мм ртутного столба
Ветер - диапазон от 730 до 740 мм ртутного столба
Переменно - диапазон от 740 до 760 мм ртутного столба
Ясно - диапазон от 760 до 775 мм ртутного столба
Сушь - диапазон от 775 до 790 мм ртутного столба
Великая сушь - выше 790 мм ртутного столба
Диапазоны могут быть изменены в зависимости от выбора используемых интервалов и используемых для индикации цветов светодиодов.
При индикации трех состояний атмосферного давления в виде пиктограмм диапазоны будут выглядеть так:
- дождь - до 735 мм ртутного столба, индицируется свечением синих светодиодов;
- переменно - диапазон от 735 до 760 мм ртутного столба, индицируется свечением белых светодиодов;
- ясно - диапазон от 760 мм ртутного столба и выше, индицируется свечением желтых светодиодов.
Включение, отключение, а также смена рабочих режимов устройства происходит при помощи кнопки переключения 9, а также по командам, поступающим с внешних устройств через контроллер беспроводной передачи данных 8 на блок управления 7. При работе в ручном режиме с кнопкой 9 включение/отключение и смена режимов регулируются длительностью нажатия кнопки переключения 9. При поступлении команд через контроллер 8 задаваемый режим определяется соответствующей кодировкой командного сигнала.
В сервисном режиме (режим, при котором индицируется работоспособность устройства) в блоке источников света 10 задействуются все источники света: включение устройства в электрическую сеть (происходит с помощью адаптера питания, не показанного на блок-схеме устройства) сопровождается световой индикацией на шкале информации 11, получаемой с помощью направленных на нее источников света блока 10.
В процессе работы устройства блок управления 7 периодически собирает информацию с подключенных к нему датчиков температуры 1, 2, атмосферного давления 3, освещенности 4 и влажности 5, 6. В блоке управления 7 формируется выходной сигнал, поступающий в блок источников света 10, по которому в блоке 10 включается один или несколько источников света на соответствующих шкалах или участках шкалы в зависимости от измеряемых параметров и их значений и в соответствии с установленным кнопкой 9 режимом работы (точечным или линейным).
Датчик температуры 1 измеряет температуру снаружи помещения. Получаемая информация поступает в блок управления 7, который в зависимости от полученных данных включает в точечном режиме светодиоды, соответствующие информации о температуре, а в линейном режиме включает также все светодиоды, высвечивающие на шкале заданное количество источников света в блоке 10, которые отображаются на шкале информации 11. При уменьшении или увеличении температуры количество включаемых источников света в блоке 10 меняется и отображается на шкале информации 11 соответственно заданному алгоритму.
Датчик атмосферного давления 3 измеряет величину атмосферного давления, информация о которой поступает в блок управления 7. В зависимости от полученных данных (например, значение 720 мм ртутного столба) блок управления 7 включает определенные источники света в блоке 10, которые отображают на шкале информации 11 соответствующие значения в виде соответствующей пиктограммы согласно заданному алгоритму.
Датчик освещенности 4 измеряет величину освещенности, информация о которой поступает на блок управления 7, который в зависимости от полученных данных регулирует яркость свечения источников света в блоке 10, таким образом, что в темное время светодиоды горят менее ярко, чем в светлое время. Данная возможность позволяет добиться значительного уменьшения энергопотребления устройства. В частности, проведенные испытания заявленной полезной модели с источниками света в виде светодиодов показали снижение необходимого энергопотребления в темное время суток с 1,5 Вт до 0,45 Вт, что делает устройство значительно экономичнее. При этом энергопотребление зависит от используемых электронных элементов (светодиоды, резисторы, микроконтроллеры) и продолжительности светового дня, в связи с чем точные параметры энергопотребления устройства указать невозможно.
Датчики влажности 5, 6 измеряют величину влажности снаружи и внутри помещения, информация от которых поступает на блок управления 7.
Контроллер беспроводной передачи данных 8 получает данные от блока управления 7 о значениях, полученных со всех датчиков 1-6, подключенных к блоку управления 7, и по запросу передает эти данные на внешние устройства (смартфоны, сервера БД, облачные хранилища) для обработки и хранения. Также с помощью контроллера беспроводной передачи информации 8 пользователь с помощью внешних устройств может управлять включением, отключением, изменением режима работы устройства, передавая необходимые команды в блок управления 7.
Описанное выполнение полезной модели обеспечивает возможность создания оконной или дверной конструкции с интегрированным термометром и барометром, при этом показания термометра и датчика атмосферного давления интерпретируются системой управления и высвечиваются непосредственно на оптически прозрачном материале и яркость свечения зависит от текущего внешнего освещения, что делает показания термометра читаемыми как в дневное, так и в ночное время. Данные с датчика освещенности 4 используются для поддержания заданного уровня освещенности нанесенных на шкалу информации 11 делений, пиктограмм, соответствующих значениям измеряемых параметров. Учет текущего значения освещенности обеспечивает экономию энергопотребления источников света.
Кроме того, применение источников света различных цветов помогает считывать показания датчиков, ориентируясь только на цвет отметки с расстояния, не позволяющего человеку прочесть цифровое значение.
Заявленная полезная модель может быть реализована при помощи существующих технических средств: источников света, интегральных микросхем, вычислительной и измерительной техники, мобильных средств связи.