УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНЫМ КОТЛОМ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована для управления работой электродного нагревательного котла автономной отопительной системы с целью автоматического поддержания заданной температуры в обогреваемом помещении.
Из уровня техники известен программный терморегулятор, содержащий блок питания, микропроцессор и силовой блок, при этом релейные выходы микропроцессора соединены с силовым блоком, выходы которого являются выходами терморегулятора, причем в устройство введены первый и второй цифровые термометры, энергонезависимое запоминающее устройство, блок звуковой сигнализации, блок задания режима, блок индикации режимов и блок цифровой индикации [RU 2148855, МПК G05D 23/00, 07.10.1998].
Известна система управления, предназначенная для управления отопительной системой помещения в соответствии с требуемой температурой внутри него, содержащая датчик для детектирования наружной температуры, датчик для детектирования обратной температуры среды теплоносителя, циркулирующей в системе распределения тепла с определенным расходом потока, контроллер, выполненный с возможностью определения требуемой тепловой мощности. [RU 2450313, МПК G05D 23/19, F24D 3/00, 06.02.2008].
В качестве прототипа выбрано устройство для повышения эффективности работы электродного котла, содержащее микроЭВМ и соединенные с ней источник питания, датчик температуры жидкости на входе в котел, а также датчики температуры на выходе из котла и/или температуры воздуха в помещении, буферное устройство управления цепями подключения котла, модуль индикации и ввода параметров, причем содержит цепь измерения потребляемого котлом тока и силовой ключ для управления циркуляционным насосом, при этом микроЭВМ предназначена для выдачи команды на силовой ключ для отключения циркуляционного насоса при температуре жидкости на входе в котел ниже заданного значения, выдачи команды на силовой ключ для включения циркуляционного насоса, когда значение потребляемого котлом тока сравняется с заданным, выдачи команды на силовой ключ для отключения циркуляционного насоса при уменьшении потребления котлом тока до нижнего порога, и повторения данного цикла до достижения температурой жидкости на входе в котел, и/или температурой жидкости на выходе из котла, и/или температурой воздуха в помещении соответствующих им максимальных заданных значений, а также дальнейшей выдачи команд на буферное устройство управления цепями подключения котла в соответствии с обработкой информации, снимаемой с упомянутых датчиков температуры [RU 2256302, МПК H05B 3/60, H05B 1/02, 04.12.2003].
Общим недостатком известных устройств является невозможность контроля величины проводимости раствора, используемого в качестве теплоносителя в электродном котле.
Техническая задача - расширение функциональных возможностей.
Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства управления электродным котлом за счет осуществления контроля величины проводимости раствора, используемого в качестве теплоносителя в электродном котле.
Контроль величины проводимости раствора позволяет пользователю отслеживать необходимость корректировки состава раствора с целью сохранения заданной мощности электродного котла.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем. Устройство управления электродным котлом содержит расположенные в корпусе микропроцессорный модуль управления и контроля, соединенный с датчиком тока, средством для ввода и вывода данных, при этом на корпусе и/или на печатной плате, расположенной внутри корпуса, расположены соединенные с микропроцессорным модулем управления и контроля, по крайней мере, четыре средства внешнего соединения в виде клемм или разъемов. В отличие от прототипа, устройство управления электродным котлом дополнительно содержит соединенный с микропроцессорным модулем управления и контроля датчик напряжения, предназначенный для измерения напряжения, подаваемого на электродный котел, при этом микропроцессорный модуль управления и контроля обеспечивает возможность вычисления значения проводимости раствора теплоносителя и вывода полученных результатов на графический дисплей средства для ввода и вывода данных.
Устройство управления электродным котлом может содержать, расположенную внутри корпуса печатную плату.
Средства внешнего соединения обеспечивают соединение микропроцессорного модуля управления и контроля с циркуляционным насосом с возможностью управления его работой, датчиком температуры подачи, датчиком температуры обратки, датчиком температуры воздуха в помещении.
Дополнительно на корпусе устройства управления электродным котлом и/или на печатной плате, расположенной внутри корпуса, расположено соединенное с микропроцессорным модулем управления и контроля средство внешнего соединения в виде клемм или разъема, предназначенное для соединения микропроцессорного модуля управления и контроля с биметаллическим датчиком перегрева.
Дополнительно на корпусе устройства управления электродным котлом и/или на печатной плате, расположенной внутри корпуса, расположено соединенное с микропроцессорным модулем управления и контроля средство внешнего соединения в виде клемм или разъема, предназначенное для соединения микропроцессорного модуля управления и контроля с датчиком давления теплоносителя.
Дополнительно микропроцессорный модуль управления и контроля снабжен энергонезависимыми часами, предназначенными для установки алгоритма работы циркуляционного насоса и электродного котла в зависимости от времени суток и дня недели.
Устройство управления электродным котлом выполнено с возможностью подключения к внешнему вычислительному устройству, например, типа ПЭВМ для дистанционного управления включением/выключением электродного котла и обмена с ним информацией. Таким образом, на корпусе устройства управления электродным котлом и/или на печатной плате, расположенной внутри корпуса, может быть расположено соединенное с микропроцессорным модулем управления и контроля средство внешнего соединения в виде клемм или разъема, предназначенное для соединения микропроцессорного модуля управления и контроля с внешним вычислительным устройством.
Средство для ввода и вывода данных содержит графический дисплей, клавиши управления и световой индикатор, соединенные с микропроцессорным модулем управления и контроля.
Заявляемое устройство поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид системы отопления с электродным котлом, в состав которой входит устройство управления электродным котлом.
Фиг. 2 - устройство управления электродным котлом в разобранном виде.
Устройство управления электродным котлом содержит микропроцессорный модуль управления и контроля 1, соединенный с датчиком тока 2, предназначенным для измерения тока, проходящего через силовой ключ 3. Причем устройство управления электродным котлом дополнительно содержит соединенный с микропроцессорным модулем управления и контроля 1 датчик напряжения 4, предназначенный для измерения напряжения, подаваемого на электродный котел 5, при этом микропроцессорный модуль управления и контроля 1 служит для сбора и обработки поступающих данных об измеряемых параметрах, в частности, вычисления проводимости раствора теплоносителя и выдачи полученных результатов, выводимых на графический дисплей 6 средства для ввода и вывода данных (не обозначен на чертежах), подключенный к микропроцессорному модулю управления и контроля 1.
Устройство управления электродным котлом соединено с циркуляционным насосом 7 с помощью клемм 8 с возможностью управления работой циркуляционного насоса 7. Устройство управления электродным котлом соединено с датчиком температуры подачи 9, датчиком температуры обратки 10, датчиком температуры воздуха в помещении 11 с помощью клемм 12, расположенных на печатной плате 13. Печатная плата 13 расположена внутри корпуса (не обозначен на чертежах) устройства управления электродным котлом. На печатной плате расположены микропроцессорный модуль управления и контроля 1, датчик тока 2, датчик напряжения 4.
Настройка параметров работы устройства управления электродным котлом осуществляется по одному из датчиков, выбранному пользователем датчику температуры обратки 10 или датчику температуры воздуха в помещении 11. Работа заявляемого устройства по датчику температуры подачи 9 осуществляется только в предаварийном режиме, в случае отказа датчика температуры обратки 10 и датчика температуры воздуха в помещении 11.
К микропроцессорному модулю управления и контроля 1 подключен установленный на корпусе электродного котла 6 биметаллический датчик перегрева 14 через клеммы 12.
К микропроцессорному модулю управления и контроля 1 с помощью клемм 12 подключен датчик давления теплоносителя 15, служащий для регистрации давления теплоносителя.
Микропроцессорный модуль управления и контроля 1 снабжен энергонезависимыми часами (не показаны на чертежах), предназначенными для установки алгоритма работы циркуляционного насоса и электродного котла в зависимости от времени суток и дня недели.
Устройство управления электродным котлом выполнено с возможностью подключения к внешнему вычислительному устройству 16 типа ПЭВМ с помощью клемм 12, обеспечивающего дистанционное управление включением/выключением электродного котла 5 и обмена с ним информацией.
Устройство управления электродным котлом содержит силовой ключ 3, размещенный на стороне 17 корпуса (не обозначен на чертежах). Микропроцессорный модуль управления и контроля 1 размещен на печатной плате 13, которая жестко закреплена между двумя сторонами 18, 19 корпуса (не обозначен на чертежах). Корпус выполнен из шести металлических пластин, жестко соединенных между собой, причем стороны 18 и 19 имеют большую длину, чем стороны 17, 20-22. К корпусу прикреплен наборный радиатор (не обозначен на чертежах) так, что выдающиеся части боковых сторон 18 и 19, сторона 17 и присоединенные к ней с внешней стороны дополнительные металлические пластины 23, образуют наборный радиатор (не обозначен на чертежах), предназначенный для охлаждения силового ключа 3. Количество устанавливаемых пластин 23 наборного радиатора (не обозначен на чертежах) зависит от количества и мощности силового ключа 4 для конкретного типа электродного котла 5. Пластины 23 наборного радиатора (не обозначен на чертежах) расположены таким образом, чтобы при установке устройства управления электродным котлом на одну из стен (не показана на чертежах) помещения образуется естественная тяга воздуха между стороной 17 и стеной, которая значительно улучшает конвекцию воздуха для отвода излишек тепла с пластин 23 наборного радиатора (не обозначен на чертежах).
Средство для ввода и вывода данных содержит графический дисплей 7, клавиши управления 24 и световой индикатор 25, соединенные с микропроцессорным модулем управления и контроля 1 и расположенные на печатной плате 13.
Электродный котел 5 снабжен нагревательными элементами (не показаны на чертежах).
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.
Первоначально устройство управления электродным котлом подключают к циркуляционному насосу 7, электродному котлу 5 и к внешнему вычислительному устройству 16.
Оператор с помощью клавиш управления 24 задает необходимые значения параметров для датчика температуры подачи 9, датчика температуры обратки 10 и датчика температуры воздуха в помещении 11, проводит выбор датчика, по которому будет производиться регулировка работы электродного котла 5, настраивает и устанавливает текущее время энергонезависимых часов, вариант алгоритма работы циркуляционного насоса 7 и температурные графики электродного котла 5.
При включении устройства управления электродным котлом через блок питания (не показан на чертежах) микропроцессорный модуль управления и контроля 1 проводит автоматический тест устройства для проверки конфигурации системы отопления, наличия в системе датчиков, наличия силового напряжения, а также проводит контроль за исправностью составных частей устройства управления электродным котлом 5 и подключенных устройств системы отопления. Результаты теста выводятся в буквенно-цифровом виде на графический дисплей 6 и соответствующим цветом на светодиодном индикаторе 25.
При успешном проведении теста (отсутствие критических ошибок), от микропроцессорного модуля управления и контроля 1 подаются сигналы включения силового ключа 3, в результате чего в нагрузку (нагревательные элементы) электродного котла 5 подается питающее напряжение. Одновременно датчик температуры подачи 9, датчик температуры обратки 10 и датчик температуры воздуха в помещении 11 считывают показания температур и оправляют данные в микропроцессорный модуль управления и контроля 1. В зависимости от значения температуры, регистрируемого с помощью выбранного пользователем датчика в качестве датчика регулировки работы электродного котла 5, микропроцессорный модуль управления и контроля 1 корректирует мощность, подаваемую в нагрузку. Датчик тока 2 осуществляет измерение значения тока, проходящего через силовой ключ 3, датчик напряжения 4 производит измерение напряжения, подаваемого на электродный котел 5. Микропроцессорный модуль управления и контроля 1 постоянно считывает значения датчиков тока 2 и датчика напряжения 4 и производит расчет проводимости раствора теплоносителя, значение которой выводит на графический дисплей 6.
В случае возникновения неисправности устройство управления электродным котлом оповещает пользователя об этом с помощью графического дисплея 6 и светового индикатора 25.
При достижении критического значения температуры теплоносителя микропроцессорный модуль управления и контроля 1 по показаниям датчика температуры подачи 9 или датчика температуры обратки 10 отключает нагрузку от сети питания.
В случае одновременного отказа датчика температуры подачи 9 и датчика температуры обратки 10, при достижении температуры теплоносителя критического значения, срабатывает биметаллический датчик перегрева 14, сигнал от которого поступает в микропроцессорный модуль управления и контроля 1, который, в свою очередь, отключает нагрузку от сети питания.
Датчик давления 4 выдает на микропроцессорный модуль управления и контроля 1 сигнал, пропорциональный давлению теплоносителя в системе отопления. Микропроцессорный модуль управления и контроля 1 следит за величиной давления и выдает пользователю сообщения с помощью графического дисплея 6 и светового индикатора 25 о выходе ее за рамки допустимого, что позволяет своевременно определить утечку теплоносителя или засорение системы отопления. При понижении или повышении давления до критического значения микропроцессорный модуль управления и контроля 1 отключает нагрузку от сети питания.
Сигнал от внешнего вычислительного устройства 16, поступая в микропроцессорный модуль управления и контроля 1, позволяет включать или выключать систему отопления.
В наборном радиаторе (не обозначен на чертежах) естественным путем образуется тяга воздуха между стороной 17 корпуса и стеной помещения (не показана на чертежах), которая значительно улучшает конвекцию воздуха для отвода излишек тепла с пластин 23 наборного радиатора (не обозначен на чертежах), предназначенного для охлаждения силового ключа 3.