Увлажнитель воздуха

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к увлажнителям воздуха для создания искусственного микроклимата и кондиционирования воздуха для таких помещений как жилые площади, офисы, помещения для занятия физическими упражнениями и может быть использована для расширения физических, интеллектуальных и адаптационных возможностей организма.
Увлажнители воздуха широко известны в науке и техники и широко используются для повышения относительной влажности воздуха в помещении путем насыщения воздуха
Самыми известными увлажнителями являются генераторы горячего пара, конструкция которых предполагает  размещение внутри корпуса емкости с водой, находящейся в тепловом контакте с нагревательным элементом, испаряющим воду в емкости и направляющим пар через распылитель наружу корпуса в обрабатываемую комнату.
В настоящее время наблюдается тенденция расширения функциональных возможностей увлажнителей воздуха путем придания им дополнительных возможностей, в том числе за счет расширения функции управления.
Известен, например, увлажнитель воздуха, содержащий корпус, бак для воды, ультразвуковой преобразователь для генерации потока паров воды во внутреннем сосуде, отверстие в корпусе и диффузор с выходом паровой фазы, установленный на отверстие, содержит пористый вкладыш, пропитанный отдушкой, расположенный в диффузоре таким образом, чтобы пары воды поднимались вдоль вставки перед выпускным отверстием (патент CN1862128, 2006).
Известное устройство является компактным и автономным, но не предусматривает возможность регулирования влажности помещения.
Известен также увлажнитель воздуха, который  содержит внутри корпуса резервуар для воды, ультразвуковой преобразователь, создающий вибрацию в воде резервуара и генерирующий поток пара во внутренней камере, сообщающейся с отверстием в корпусе, а также диффузионную насадку, установленную на упомянутом отверстии  и содержащую отверстие  выхода пара, упомянутая насадка  содержит внутреннюю деталь  удлиненной формы, выполненную из пористого материала, который может быть пропитан летучим ароматическим веществом, с возможностью прохождения парового потока вдоль ее стенок, который затем попадает в упомянутое выходное отверстие (патент RU 2395755, 2007).
Известное устройство также не обеспечивает возможность регулирования влажности в помещении.
Известны также увлажнители, которые обладают системой, предотвращающей разбрызгивание жидкости. Например, известен увлажнитель воздуха, содержащий воздуховод, вентилятор, поддоны, заполненные водой, примыкающие к воздуховоду и сообщенные с ним при помощи щелей, поддоны расположены друг над другом и выполнены с отверстиями в бортиках, имеющими местное понижение и образующие с дном вышестоящего поддона щели для входа и выхода воздуха, при этом бортики одного  отверстия образуют воздуховод, а бортики другого отверстия образуют канал для слива воды, воздуховод закрыт снизу крышкой, имеющей отверстие с бортиками, а стенки поддонов  выполнены ступенчатыми и образуют корпус увлажнителя, щели для выхода воздуха снабжены брызгозащитными заслонками, вентилятор расположен над воздуховодом, увлажнитель снабжен емкостью для воды  (патент RU № 60683, 2007).
Известный увлажнитель имеют ограниченные функциональные возможности, т.к. отсутствует возможность регулирования влажности в помещении.
Известно устройство для управления уровнями характеристик искусственного микроклимата в помещении, содержащее интерфейс, связанный с блоком управления микроклиматом, включающим, во-первых, контроллер с памятью, в которой хранятся программные команды для управления работой блока управления микроклиматом путем генерирования управляющих сигналов, таймер, связанный с контроллером, для синхронизации событий, относящихся к управлению искусственным микроклиматом и включающих генерирование управляющих сигналов и прием сигналов, представляющих собой уровни характеристик в помещении,  устройство ввода, связанное с контроллером, для ввода по меньшей мере одной из заданных контрольных точек,  датчик характеристики искусственного микроклимата, связанный с контроллером, для выдачи в любое заданное время сигнала, представляющего собой уровень характеристики в помещении, датчик наличия людей, связанный с контроллером, для посылки управляющего сигнала на контроллер, в памяти контроллера также хранятся данные о зависимости дрейфа и управления, о заданной контрольной точке, представляющей собой заданный уровень характеристики, о заданных максимальном и минимальном диапазонах вблизи контрольной точки и о заданном максимальном времени восстановления, а по управляющему сигналу от датчика наличия людей при отсутствии в помещении людей осуществляется дрейф уровня характеристики в направлении к уровню характеристики окружающей среды в соседней с помещением области, а при наличии в помещении людей осуществляется смещение уровня характеристики в помещении в направлении от уровня указанной характеристики окружающей среды, при этом в программные команды заложено разрешение дрейфа только в пределах максимального диапазона, когда в помещении нет людей, а затем в случае появления людей - активизация управляемого смещения уровня характеристики в помещении в сторону заданного уровня характеристики в пределах минимального диапазона вблизи контрольной точки, причем максимальный диапазон ограничен так, чтобы для блока управления микроклиматом величина времени управления, необходимого для смещения уровня характеристики микроклимата в помещении от максимального диапазона до заданного уровня, не превышала заданное максимальное время восстановления (патент RU 2141081, 1999).
Известное управляемое устройство относится к сложной системе кондиционирования воздуха, включающее блок нагрева, блок воздушного кондиционирования, вентиляционный блок, увлажнитель и осушитель, дегазафикационный блок, обеспечивает возможность управления уровнем влажности и температурой в помещении, т.е. пригоден для использования для занятий спортом. Вместе с тем, известное устройство обладает значительными габаритными размерами, малодоступно для значительной части потребителей, т.к. требуют значительных затрат на установку и обслуживание в процессе эксплуатации.
Известен испарительный увлажнитель, содержащий размещенный в корпусе резервуар для воды, блок для поглощения воды из упомянутого резервуара для воды; блок вентилятора, расположенный в корпусе вентилятора и выполненный так, чтобы заставлять воздушный поток перемещаться через упомянутый блок поглощения воды, который содержит тампон, тампонодержатель для закрепления упомянутого тампона и поплавок, расположенный в упомянутом тампонодержателе для связывания с уровнем воды в упомянутом резервуаре для воды, блок вентилятора содержит электродвигатель и привод для приведения в действие упомянутого электродвигателя, упомянутый корпус вентилятора содержит блок верхней крышки, в котором образовано по меньшей мере одно кольцеобразное выпускное отверстие для воздуха на внешнем участке рядом с периферией упомянутого блока верхней крышки; причем упомянутый увлажнитель дополнительно содержит блок пользовательского интерфейса, установленный на упомянутом блоке верхней крышки и окруженный упомянутым кольцеобразным выпускным отверстием для воздуха, содержит датчик влажности для измерения влажности наружного воздуха за пределами упомянутого увлажнителя расположен на наружном корпусе испарительного увлажнителя таким образом, что он отделен и не является препятствием для только что увлажненного выходящего воздуха, дополнительно содержит блок программного управления дополнительно приспособлен для автоматического приведения в действие блока вентилятора, когда измеренная влажность наружного воздуха ниже, чем заданная влажность [заявка WO 2014/001952, 2014].
Известный увлажнитель может эксплуатироваться в жилых помещениях, в том числе с возможностью регулирования комфортных условий посредством блока программного управления. Вместе с тем, известный увлажнитель не является автономным, т.е. имеет ограниченные возможности изменения местоположения, что ограничивает его использование.
Наиболее близким к предлагаемому является ультразвуковой увлажнитель, состоящий из емкости с рабочей жидкостью, дополнительных емкостей, датчиков уровня жидкости, клапанов, блока питания, микроконтроллера, блока управления, генератора электрических колебаний, ультразвукового излучателя, системы предотвращения разбрызгивания, блока сигнализации, жидкостно-кристаллического дисплея и вывода в кувеза, система предотвращения разбрызгивания содержит блок для предотвращения потери жидкости (уловитель капель) (патент UA85905,2013).
Известное устройство является компактным и содержит элементы управления. Вместе с тем, элементы управления не обеспечивают регулирование влажности в помещении, в том числе путем удаленного доступа.
Как видно из представленного описания уровня техники, известно значительное количество различных видов увлажнителей воздуха, однако среди них нет автономных устройств, которые бы при минимальных массово габаритных размерах обеспечивали бы создание заданной влажности в помещении с возможностью ее регулирования, в том числе посредством удаленного управления.
Техническая проблема – узкий арсенал автономных компактных управляемых увлажнителей воздуха, пригодных для создания требуемой влажности в помещениях различного типа посредством удаленного управления.
Технический результат – расширение ассортимента автономных компактных увлажнителей, обладающих возможностью их удаленного управления.
Поставленная задача решается тем, что заявляется увлажнитель воздуха, содержащий корпус, внутри которого размещены резервуар для воды, преобразователь, создающий вибрацию в воде и генерирующий поток водяной пыли во внутренней камере, сообщающейся с распылителем, установленным на выходе из  корпуса, вентилятор для принудительного перемещения потока воздуха, входящего через отверстие для забора воздуха, размещенного в нижней части корпуса, блок управления, содержащий электронную плату с радиоэлементами, микроконтроллер, которые электрически соединены друг с другом и с блоком питания, на поверхности корпуса размещена панель управления с органами управления, которые электрически соединены с блоком управления, при этом  в корпусе выполнено гнездо для размещения  USB-порта и печатной платы, электрически соединенные друг с другом, печатная плата обращена в полость корпуса, электрически взаимодействует с блоком управления и снабжена разъемом, выполненным с возможностью подключения устройства удаленного доступа.
Гнездо для размещения USB-порта выполнено предпочтительно на торцевой крышке корпуса и может быть снабжено защитной шторкой, выполненной например, из резины. Печатная плата USB-порта механически закреплена в гнезде, например, при помощи саморезов,  и снабжена разъемом, выходы которого выведены в направлении резиновой шторки. Разъем предпочтительно выполнен в виде USB разъема для подключения модуля периферийного устройства удаленного доступа. Питание печатной платы с USB разъемом осуществляется от блока питания. Печатная плата с USB разъемом снабжена электрическими контактами для обеспечения возможности электрического соединения с блоком управления.
В качестве периферийного устройства удаленного доступа предпочтительно используют известные для этих целей модули Wi-Fi для подключения Wi-Fi приемник-передатчик и управления заявляемого увлажнителя удаленно через WEB страницу или программу ЭВМ, установленную на мобильном телефоне.
При отсоединенном Wi-Fi модуле, резиновая шторка закрывает USB разъем, исключая возможность попадания посторонних предметов и брызг воды на печатную плату с USB разъемом.
В качестве преобразователя заявляемый увлажнитель воздуха предпочтительно содержит  ультразвуковой преобразователь, позволяющий получать водяную пыль, представляющую собой мелкодисперсные капельки воды.
Блок управления содержит электронную плату с радиоэлементами, микроконтроллер или микропроцессор, дополнительно может содержать гигростат и информационный дисплей.
Панель управления с органами управления может содержать окно для информационного дисплея.
Вблизи отверстия для забора воздуха размещены элементы контроля температуры и влажности, взаимодействующие с потоком входящего воздуха. Указанные элементы контроля могут быть представлены термометром и гигрометром, выполненными с возможностью передачи данных на микроконтроллер блока управления.
Для дополнительной индикации режимов работы в корпусе может быть установлен источник света, который выполнен с возможностью выполнять команды на генерацию света через заданные периоды времени, соответствующие заданным режимам работы.
Блок управления размещен внутри корпуса и подключен к электросети посредством блока питания и шнура питания.
Сравнение заявляемого устройства с известным позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
Заявляемое устройство может быть изготовлено из известных материалов с помощью известных технологий и известных конструктивных элементов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Заявляемое устройство иллюстрируется:
Фиг. 1- схематично показан заявляемый увлажнитель воздуха:
Фиг.2 – показан общий вид увлажнителя, к которому присоединен Wi-Fi модуль и принцип соединения между собой Wi-Fi  модуля и увлажнителя
Фиг.3 – показана печатная плата с разъемом на примере соединенного Wi-Fi  модуля  и отсоединенного  Wi-Fi  модуля;
Фиг.4 – показан внешний вид увлажнителя и резиновой шторки без модуля Wi-Fi;
Фиг.5 - схематично показана панель управления с информационным дисплеем.
Заявляемый увлажнитель воздуха (Фиг.1) основан на принципе принудительного испарения и содержит размещенные в корпусе 1 резервуар 2 для водной фазы, в качестве которой залита вода, ультразвуковой преобразователь 3, создающий вибрацию в водной фазе, находящейся в резервуаре 2 и генерирующий поток водяной пыли во внутренней камере парообразования 4, сообщающейся с распылителем 5, установленным на выходе из  корпуса 1, вентилятор 6, установленный в нижней части корпуса и обеспечивающий принудительное перемещение потока воздуха, поступившего через отверстие для забора воздуха, размещенное в нижней части корпуса, поддон 7. Во фронтальной части корпуса 1 размещен блок управления 8, содержащий электронную плату 9 с программируемым микроконтроллером 10, радиоэлементами 11, кварцевым резонатором 18, гигростатом 19 и информационным дисплеем 12. Электрическое соединение обеспечивается электрическими проводами 15 от блока питания 16. На лицевой стороне корпуса размещена панель управления 13 с окнами для информационного дисплея 12 и органами управления 14, выполненными в виде кнопок. В поддоне 7 и на дне корпуса 1 размещен источник света, в качестве которого используют разноцветные светодиоды 17. В нижней части корпуса 1 в отверстии для забора воздуха расположены термометр 20 и гигрометр 21. В торцевой крышке корпуса выполнено гнездо 28, в котором механически посредством саморезов (не показаны) закреплена печатная плата 29, имеющая электрические контакты для электрической связи с блоком управления 8 и USB-разъем 30 для подключения WiFi модуля 31. USB-разъем 30 снабжен эластичной шторкой 32, выполненной из резины.
Заявляемое устройство в обычном режиме работает следующим образом. Вода из резервуара 2 для водной фазы поступает в поддон 7, где  ультразвуковой преобразователь 3 посредством высокочастотных колебаний ультразвуковой мембраны разбивает воду на мельчайшие частицы, образуя пар. Вентилятор 6 нагнетает  воздух из помещения через отверстие для забора воздуха во внутреннюю  камеру парообразования 4. Воздух, обогащенный водяным паром, через распылитель 5 выдувается увлажненным обратно в помещение.
Термометр 20, в качестве которого используют полупроводниковый элемент (термистор), в зависимости от температуры воздуха изменяет электрическое сопротивление, на основании показаний которого программируемый микроконтроллер 10 определяет температуру входящего из помещения потока воздуха. На основании данных, передаваемых термометром 20 на программируемый микроконтроллер 10, последний определяет температуру воздуха в помещении, по заданной программе вычисляет уровень оптимальной влажности воздуха и отправляет команду на гигростат 19.
Гигрометр 21 за счет изменения электрической емкости в зависимости от изменения относительной влажности в помещении изменяет свою емкость, на основании этой емкости программируемый микроконтроллер 10 определяет текущую относительную влажность в помещении и передает эти данные в гигростат 19. Гигростат 19 на основе полученных данных о температуре воздуха и относительной влажности в помещении и полученных данных о необходимой оптимальной относительной влажности регулирует интенсивность работы ультразвукового преобразователя 3, либо прекращает ее.
Кварцевый резонатор 18 представляет собой элемент интегральной схемы прибора, задающий тактовую частоту работы микроконтроллера. При подаче напряжения на электроды кварцевый резонатор 18 за счет пьезоэлектрического эффекта создает электрический сигнал с заданной тактовой частотой, который является несущей для микроконтроллера (несущая тактовая частота). Программируемый микроконтроллер 10 на основе несущей тактовой частоты кварцевого резонатора 18 имеет возможность определять реальное время и на этом эффекте заданный режим продолжается 60 минут. После запуска данного режима программируемый микроконтроллер 10 начинает отсчет времени и выводит на информационный дисплей 12 количество минут, оставшихся до конца работы заданного режима (обратный отсчет времени).
В качестве примера приводим пример задания настроек (Фиг.5) заявляемого увлажнителя воздуха и управления режимами его работы.
Для начала работы увлажнителя в заданном режиме необходимо включить устройство и задать этот режим посредством нажатия на панели управления 13 на соответствующий орган управления 14, выполненный в виде набора кнопок (Фиг.5). Нажатием на кнопку 22 устройство включается, а нажатием на кнопку 23, включается заданный режим. На информационном дисплее 12 в соответствующем знакоместе 24 отображается  индикация заданного режима работы, например, режим «спорт». Индикация интенсивности испарения отображается на информационном дисплее 12 в знакоместе 25. Указанная индикация загорается, если в помещении необходимо поднять относительную влажность до заданного значения. Индикация знакомест осуществляется автоматически включением светодиодов 17, которые обеспечивают освещение, например, синим светом. Светодиоды 17 индицируют режим работы для занятий активными видами спорта и горят до момента окончания работы в заданном режиме. Длительность заданного режима работы отображается в таймере 26 информационного дисплея 12, а температура отображается в знакоместах температуры 27 информационного дисплея 12.
Управление увлажнителем в случае удаленного нахождения потребителя (Фиг.2- Фиг.4) осуществляется с периферийного устройства с использованием домашнего Wi-Fi- роутера, откуда управляющий сигнал поступает в WiFi модуль 31. Управление со смартфона или планшетного компьютера, работающего под операционными системами IoS или Android, осуществляется с помощью приложения с графическим интерфейсом. Wi-Fi модуль 31 увлажнителя воздуха устанавливает соединение с сервером, используя интернет, на котором установлена серверная часть приложения. Мобильное приложение так же устанавливает соединение с сервером, используя интернет. Серверная часть приложения осуществляет синхронизацию конкретного увлажнителя воздуха с конкретным мобильным приложением, на основании учетных записей пользователей.
Печатная плата 29 с USB-разъемом 30, в который устанавливается Wi-Fi модуль 31, электрически взаимодействует с блоком управления 8 увлажнителя воздуха через электрическую контактную группу (Фиг.3) с электроподводом (не показаны). Сигнал Wi-Fi модуля 31 передается на программируемый микроконтроллер 10 электронной платы 9. Приоритетность исполнения сигналов с панели управления 13 и с Wi-Fi модуля 31 распределяется следующим образом - при подаче дистанционного и ручного сигнала, команда на исполнение выдается в отношении того сигнала, который поступил последним. Через серийный порт осуществляется  управление всеми параметрами  увлажнителя воздуха, чтение показаний  радиоэлементов, размещенных на электронной плате 9 и кодов ошибок. Данные  отправляются с программируемого микроконтроллера 10 электронной платы 9 на  сервер и принимаются с сервера через  Wi-Fi модуль 31. По сигналу с сервера, с электронной платы 9 блока управления 8 увлажнителя воздуха выдаются новые команды на выставление дистанционно заданных режимов работы.
Использование заявляемого увлажнителя расширяет ассортимент компактных автономных приборов, пригодных для управления в ручном режиме и в режиме удаленного доступа.