Увлажнитель воздуха

Полезная модель относится к электротехнике для создания искусственного микроклимата и кондиционирования воздуха, а именно к увлажнителям воздуха для таких помещений как жилые площади, офисы, дачные домики, бытовки строительно-монтажных организаций и может быть использована для профилактики различных заболеваний, повышения устойчивости организма к неблагоприятным факторами среды, а также расширения физических, интеллектуальных и адаптационных возможностей организма.
Известны испарительные увлажнители воздуха, например, по заявкам  US20150020805A1; US 20160010881; WO 2017/007293;CN 205229383, 2016; KR 10-1574079, 2015; US 2015/0153052, 2015.
Конструкция известных испарительных увлажнителей направлена на расширение функциональных возможностей. Вместе с тем, ни один из известных испарительных увлажнителей не обладает функцией отслеживания присутствия человека в помещении и автоматического включения и выключения.
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 является компактным и предназначен для установки на горизонтальные поверхности, обеспечивает надежную и эффективную работу, но имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. отсутствует функция регулирования влажности в помещении в зависимости от присутствия человека в помещении.
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 выбран ультразвуковой увлажнитель, предназначенный для размещения на горизонтальных поверхностях, 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 эффективным,  содержит органы управления, но имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. отсутствует функция регулирования влажности помещения в зависимости от присутствия  человека в помещении.
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 автоматическое регулирование в зависимости от присутствия человека в помещении.
Техническая проблема – узкий арсенал многофункциональных автономных компактных управляемых увлажнителей воздуха, имеющих функцию создания требуемой влажности в помещениях различного типа в зависимости от присутствия и движения человека в помещении.
Технический результат – расширение функциональных возможностей автономных компактных увлажнителей за счет обеспечения возможности регулирования заданной влажности в помещении в зависимости от присутствия и движения в нем человека.
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 модуля с датчиком движения человека в помещении.
Датчик движения человека в помещении, например, представленный пироэлектрическим инфракрасным датчиком движения PIR (HC-SR501) с линзой улавливает инфракрасное излучение, излучаемое человеком, имеющей определенную длину волн, излучаемую организмом человека, преобразуя сигнал в слабый электрический заряд. Датчик движения человека в помещении помещен в собственный корпус, в который встроена призма, закрывающая линзу от повреждения и загрязнений и обеспечивающая оптическое рассеивание для объемного охвата помещения. Призма выполнена из пластика. Корпус с призмой и встроенным датчиком движения человека в помещении с линзой, представляет собой съемный модуль с разъемом для подключения к встроенному в увлажнитель USB-порту. С датчика движения человека в помещении посредством разъема, подключенного к USB-порту, электрические сигналы подаются на электронную плату блока управления увлажнителя, где микроконтроллер осуществляет управление режимами работы увлажнителя на основании полученных сигналов от датчика движения.
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 датчика движения человека в помещении. 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.
При отсоединенном модуле датчика движения человека в помещении, 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.
Электрическое соединение представлено схемой питания, реализованной электропроводящими проводами, электрическими контактами, токопроводящими дорожками на печатной плате и иными известными элементами электрических схем.
Блок управления содержит электронную плату с радиоэлементами, микроконтроллер или микропроцессор, дополнительно может содержать гигростат и информационный дисплей.
Микроконтроллер, размещенный в блоке управления, программируется для создания пользовательского интерфейса, который отображается на информационном дисплее. Информационный дисплей имеет сегментированные знакоместа, где отображаются таймер и иная пользовательская информация. Реализация заданных пользовательских режимов осуществляется с помощью программного кода, записанного в микроконтроллер.
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.
Само по себе использование датчиков движения человека в помещениях широко применяется в системах видеонаблюдения. Известно также использование встроенных датчиков наличия людей в сложных бытовых приборах, в том числе в кондиционерах для управления искусственным микроклиматом в помещении, например, по патенту RU 2141081, 1999. В доступных источниках информации не обнаружено сведений о конструкциях автономных испарительных увлажнителей воздуха, обладающих подключаемой функцией управления уровнем влажности путем подключения модуля датчика движения человека в помещении.
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 следующими чертежами, но не ограничивается ими:
Фиг. 1- схематично показано заявляемый увлажнитель воздуха;
Фиг. 2- схематично показан модуль датчика движения человека в помещении в корпусе с разъемом;
Фиг. 3 –  показан фрагмент встроенной в корпус увлажнителя печатной платы USB -порта с USB- разъемом и соединенного с ним модуля датчика движения человека в помещении, а также примера с  отсоединенным  модулем датчика движения человека в помещении;
Фиг.4 – показан внешний вид увлажнителя и резиновой шторки без подключенного модуля датчика движения человека в помещении;
Фиг.5 - показана схема определения присутствия человека в помещении;
Фиг.6 - 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 модуля 31 датчика движения человека в помещении с разъемом 33, призмой 34, размещенной перед линзой датчика движения 35, закрепленного на плате 36, имеющей электрический контакт с разъемом 33(Фиг.2). Разъем 33 выполнен с возможностью соединения с USB-разъемом 30 печатной платы 29.
USB-разъем 30 снабжен эластичной шторкой 32, выполненной из резины (Фиг.4).
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.6) 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. Индикация интенсивности испарения отображается на информационном дисплее 12 в знакоместе 25. Указанная индикация загорается, если в помещении необходимо поднять относительную влажность до заданного значения и/или срабатывания датчика движения 35. 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.
При подключении модуля 31 датчика движения человека в помещении посредством соединения разъема 33 с USB-разъемом 30 и включении  увлажнителя в заданном режиме, датчик движения 35 определяет присутствие и движение человека в помещении (Фиг.5).
Если в течении 30 минут после последнего движения, датчиком движения 35 не обнаружено никаких движений, программируемый микроконтроллер 10 блока управления 8 посылает команду на  переход увлажнителя в режим ожидания. Если датчик движения 35 снова в течение последующих 60 минут выявит движение в помещении, то блок управления 8 обеспечивает включение увлажнителя  в том режиме, в котором он работал до перехода в режим ожидания. Если движение будет выявлено после 60 минут после перехода в режим ожидания, то блок управления 8 запускает увлажнитель в  режиме АВТО.
Печатная плата 29 с USB-разъемом 30, в который устанавливается модуль 31 датчика движения человека в помещении, его разъем 33 через USB-разъем 30 электрически взаимодействует с блоком управления 8 увлажнителя воздуха через электрическую контактную группу (Фиг.3) с электроподводом (не показаны). Сигнал с  датчика движения 35 передается на программируемый микроконтроллер 10 электронной платы 9, обеспечивая режим управления с учетом присутствия и движения человека в помещении.
Использование заявляемого увлажнителя воздуха расширяет ассортимент компактных автономных приборов, обладающих возможностью регулирования заданной влажности в помещении в зависимости от присутствия и движения в нем человека.