СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ПРИБОРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕГО РАССТОЯНИЯ ДО ПРЕПЯТСТВИЯ НАГРЕВАНИЯ И СВЯЗАННЫЙ С НИМ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
METHOD OF REGULATING THE HEATING DEVICE DEPENDING ON ITS DISTANCE TO THE OBSTACLE OF HEATING AND THE RELATED HEATING DEVICE CONNECTED WITH IT

Настоящее изобретение относится к способу регулирования нагревательных приборов, в том числе, помимо прочего, нагревательных приборов теплового излучения и конвективных нагревательных приборов, в частности, к способу регулирования нагревательного прибора в зависимости от его расстояния до потребителя, с целью повышения условий комфорта человека в помещении и минимизации рисков в целях его безопасности, а также к связанному с ним нагревательному прибору.
Регулирование мощности излучения нагревательного прибора при тепловом излучении, называемом «радиационным» - это вопрос, хорошо известный специалистам в данной области техники. Данный факт следует из заявки на европейский патент ЕР 0264355 А1, где датчик регулирования излучения не является непосредственным датчиком излучения, но датчиком окружающей температуры, который позволяет косвенным образом измерять излучение, регулировать нагревательный прибор, основываясь на разнице между полученным значением измеренной температуры и заданными значениями желаемой температуры. При этом вышеупомянутый датчик не встроен в нагревательный прибор, что тем самым вызывает вопрос о его установке вне нагревательного прибора. Однако данный нагревательный прибор не позволяет измерять расстояние от человека, находящегося в помещении, до нагревательного прибора и, следовательно, не позволяет регулировать мощность излучения в зависимости от измеренного расстояния с целью повышения условий комфорта человека в помещении, для получения постоянной мощности излучения, независимо от его расстояния до нагревательного прибора. Кроме того, данный способ регулирования не позволяет отключать питание нагревательного прибора с целью минимизации рисков, если человек или предмет находятся в непосредственной близости от прибора.
Некоторые радиационные нагревательные приборы оборудованы, тем не менее, датчиками отсутствия/присутствия, но данные датчики отсутствия/присутствия не предназначены для измерения расстояния, на котором находятся факторы для обнаружения, и, следовательно, не в состоянии различить возможность присутствия на дальнем расстоянии, требующую нагрева для достижения условий комфорта, от возможности присутствия в непосредственной близости, требующей отключения нагревательного прибора в целях безопасности. Таким образом, если, например, перед радиационным нагревательным прибором в непосредственной близости находится мебель, детектор отсутствия/присутствия нагревательного прибора обнаружит постоянное присутствие этой мебели, но не подберет адаптированный режим нагрева, что может привести к повреждениям тех мебельных поверхностей, которые находятся ближе всего к радиационному нагревательному прибору.
Заявка на европейский патент ЕР 0785493 А1 раскрывает способ достижения температуры персонального комфорта в помещении и устройство для осуществления указанного способа, включающего измерение температуры в непосредственной близости от радиационного устройства, избегая прямого теплового влияния радиационного устройства, определение расстояния между человеком и радиационным устройством и обеспечение мощности излучения радиационного устройства, необходимой для человека, на основе измеренной температуры и измеренного расстояния. Между тем, это радиационное устройство используется как дополнение к нагревательному прибору и только лишь в целях быстрого достижения температуры условий комфорта, рассчитанного теплопритока радиационного устройства, избегая прямого влияния радиационного устройства, исходя исключительно из условий, вытекающих только из температуры стен и нагревательного прибора. Нагревательный прибор в состоянии обеспечить тепловой комфорт человека, но только, по меньшей мере, через десять минут, в связи с его низкой реакционной способностью. Следовательно, такой способ не позволяет напрямую измерить мощность, излучаемую радиационным устройством, для быстрого обеспечения условий теплового комфорта пользователя с помощью единственного радиационного устройства. Кроме того, данный способ не позволяет отключить радиационное устройство для минимизации рисков в целях безопасности человека, если человек или предмет находятся в непосредственной близости от него. Более того, этот способ не позволяет определить неподвижный объект пользователя, если этот неподвижный объект находится между радиационным устройством и пользователем, что приводит к неэффективному регулированию.
Настоящее изобретение направлено на исправление недостатков предшествующего технического уровня путем разработки способа регулирования нагревательного прибора в зависимости от его расстояния до потребителя, такого как пользователь или неподвижный объект. Вышеупомянутый способ позволяет переключать нагревательный прибор в режим безопасной работы, если измеренное расстояние между ближайшим препятствием и нагревательным прибором меньше или равно порогу безопасности, а также позволяет обновить заданные значения мощности излучения на основании измеренного расстояния до ближайшего препятствия или, в случае необходимости, до ближайшего пользователя, если измеренное расстояние до ближайшего препятствия превышает указанный порог безопасности, что, таким образом, позволяет улучшить условия комфорта в помещении и минимизировать риски в целях безопасности человека. Кроме того, данный способ позволяет измерять мощность излучения нагревательного прибора теплового излучения, для быстрого обеспечения условий теплового комфорта человека в помещении при помощи единственного нагревательного устройства.
Настоящее изобретение относится к нагревательному прибору, включающему датчик расстояния и модуль регулирования, разработанные для осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Таким образом, объектом данного изобретения, является способ регулирования нагревательного прибора в зависимости от его расстояния до пользователя. Нагревательный прибор включает в себя блок нагрева и модуль регулирования, соединенный с датчиком мощности излучения при помощи блока нагрева и с датчиком расстояния. Модуль регулирования предназначен для сравнения мощности излучения, измеренной при помощи датчика мощности излучения, с предписанными значениями мощности излучения, а затем для отправки заданных значений мощности излучения блоку нагрева нагревательного прибора, в соответствии с результатом сравнения, и отличается тем, что данный способ включает:
- обнаружение с помощью датчика расстояния до всех пользователей, находящихся в зоне обнаружения датчика расстояния;
- измерение расстояния с помощью датчика от ближайшего пользователя до нагревательного прибора;
- сравнение измеренного расстояния до ближайшего препятствия или пользователя с предварительно определенным порогом безопасности, после чего:
- если измеренное расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно указанному порогу безопасности, обновление с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться, до заданных значений мощности излучения разработанной системы безопасности, и
- если измеренное расстояние до ближайшего препятствия больше указанного порога безопасности:
- определение препятствия: является ли, по меньшей мере, одно из обнаруженных препятствий пользователем;
- если ни одно из обнаруженных препятствий не является пользователем, сохранение с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться;
- если, как минимум, одно из обнаруженных препятствий является пользователем, измерение расстояния с помощью датчика расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора; и
- измерение мощности излучения с помощью датчика мощности излучения и обновление с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться, в зависимости от мощности излучения и измеренного расстояния до ближайшего пользователя, согласно первому закону преобразования, таким образом, чтобы пользователь, находящийся ближе всего к нагревательному прибору, получал постоянную мощность излучения, соответствующую заданным значениям мощности излучения, независимо от его расстояния до нагревательного прибора.
Таким образом, способ регулирования нагревательного прибора в зависимости от его расстояния до препятствия позволяет повысить условия комфорта человека в помещении и минимизировать риски в целях его безопасности.
Препятствием может являться, например, неподвижный объект или движущийся либо неподвижный пользователь.
Блок нагрева может быть радиационного или конвективного нагрева, например, в нагревающий элемент или теплопередающая поверхность, причем этот список не является ограничительным.
Под термином «зона обнаружения» датчика понимается пространство, в котором датчик может обнаружить событие.
Этот способ регулирования осуществляется преимущественно в режиме реального времени, но может выполняться также и периодически, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Данный способ регулирования позволяет предоставить комфортные условия жизни человека с точки зрения термодинамики. Способ теплопередачи с помощью излучения имеет ряд преимуществ:
- с точки зрения потребления энергии, так как в отличие от других способов передачи, радиационная мощность не требует среднего звена между нагревательным прибором и человеком для распространения, следовательно, нет необходимости нагревать все помещение; и
- с точки зрения регулирования, так как речь идет о самом реактивном режиме передачи, следовательно, позволяющем быстрое и точное регулирование.
Таким образом, нагревательный прибор может перейти в режим безопасной работы, если измеренное расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно порогу безопасности. Вышеупомянутое измеренное расстояние, может представлять собой, например, расстояние до пользователя, находящегося непосредственно перед нагревательным прибором, либо расстояние до препятствия, такого как предмет мебели или штора, что позволяет исключить риск ожогов пользователя или карбонизации объектов.
Помимо данного аспекта безопасности, измерение расстояния также позволяет регулировать мощность, излучаемую нагревательным прибором. Действительно, при радиационной мощности, излучаемой в равной степени, мощность излучения, полученная человеком в помещении, зависит от расстояния, на котором человек находится по отношению к нагревательному прибору. Возможность уменьшить излучаемую мощность, если пользователь приближается к нагревательному прибору, или, наоборот, увеличить ее, если тот от него удаляется, обеспечивает для пользователя максимально возможные тепловые условия в помещении, где установлен нагревательный прибор.
Нагревательный прибор может, следовательно, обновить заданные значения мощности излучения в зависимости от измеренного расстояния, если измеренное расстояние больше порога безопасности, что позволяет, таким образом, улучшить условия комфорта человека в помещении, который в этом случае получает постоянную мощность излучения независимо от его расстояния до нагревательного прибора.
Кроме того, данный способ позволяет прямое измерение мощности излучения нагревательного прибора теплового излучения для быстрого обеспечения тепловых условий комфорта пользователя при помощи единственного нагревательного прибора.
Предписанные условия мощности излучения соответствуют мощности, которую пользователь желает получить, независимо от его расстояния до нагревательного прибора. Заданные значения мощности излучения являются командой, которую модуль регулирования посылает нагревательному прибору, в зависимости от измеренного расстояния и от измеренной излучающей мощности, чтобы в качестве мощности пользователь воспринимал мощность, соответствующую предписанным условиям мощности излучения.
Если неподвижный объект находится между устройством нагрева и пользователем, измерение расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора позволяет учитывать для регулирования нагревательного прибора расстояние до ближайшего пользователя, а не до неподвижного препятствия, с целью эффективного регулирования нагревательного прибора и обеспечения оптимального комфорта пользователя, избегая при этом любого риска карбонизации препятствия, находящегося между нагревательным прибором и пользователем: при этом мощность будет максимальной, выше которой появляется риск карбонизации препятствия, находящегося между нагревательным прибором и пользователем.
Предметом настоящего изобретения также является способ регулирования нагревательного прибора теплового излучения в зависимости от его расстояния до препятствия. Нагревательный прибор включает в себя блок нагрева и модуль регулирования, соединенный с датчиком мощности излучения при помощи средства нагрева и с датчиком расстояния. Модуль регулирования предназначен для сравнения мощности излучения, измеренной при помощи датчика мощности излучения, с предписанными значениями мощности излучения, а затем для отправки заданных значений мощности излучения блоку нагрева нагревательного прибора, в соответствии с результатом сравнения, и отличается тем, что данный способ включает:
- измерение расстояния с помощью датчика расстояния от ближайшего препятствия до нагревательного прибора;
- сравнение измеренного расстояния до ближайшего препятствия с предварительно определенным порогом безопасности, затем:
- если измеренное расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно указанному порогу безопасности, обновление с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться, до заданных значений мощности излучения разработанной системы безопасности.
Таким образом, нагревательный прибор может перейти в режим безопасной работы, если измеренное расстояние от ближайшего препятствия до нагревательного прибора меньше или равно порогу безопасности. Вышеупомянутое измеренное расстояние может представлять собой, например, расстояние до пользователя, находящегося непосредственно перед нагревательным прибором либо расстояние до препятствия, такого как предмет мебели или штора, что позволяет исключить риск ожогов пользователя или карбонизации объектов.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, определением препятствия, то есть, определением, является ли, как минимум, одно из обнаруженных препятствий пользователем, и если это так, то измерение расстояния при помощи датчика расстояния до ближайшего к нагревательному прибору пользователя включает:
- вертикальное сканирование при помощи датчика расстояния помещения, в котором установлен нагревательный прибор, с целью измерения расстояния при постоянном угловом положении;
- исключение измерения расстояния до пола и потолка помещения, в котором установлен нагревательный прибор;
- сравнение каждого измерения расстояния из числа оставшихся измерений расстояния, по меньшей мере, с измерением соответствующего предыдущего расстояния, в том же угловом положении, с целью измерения расстояния, соответствующего расстоянию, по меньшей мере, до одного движущегося пользователя; и
- определение расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора согласно измерению расстояния, соответствующего расстоянию, по меньшей мере, до одного определенного движущегося пользователя.
Таким образом, эти этапы позволяют надлежащее функционирование регулирования в случае наличия неподвижного препятствия между нагревательным прибором и пользователем, сравнение каждого измерения расстояния с одним или несколькими предыдущими соответствующими измерениями расстояния, позволяющее отобрать соответствующие измерения расстояния для регулирования, не принимая в расчет расстояния, которые не изменяются во времени, такие как расстояния до пола, потолка и недвижимых объектов.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, датчиком мощности излучения является температурный датчик, расположенный на блоке нагрева нагревательного прибора; измерение мощности излучения состоит в том, чтобы измерить температуру блока нагрева в месте расположения температурного датчика, затем рассчитать среднюю температуру блока нагрева согласно второму закону преобразования.
С практической точки зрения, контроль мощности излучения радиационного нагревательного прибора, сводится к контролю средней температуры его блока нагрева.
Исходя из того, что температурный датчик расположен в определенном месте на блоке нагрева, средняя температура блока нагрева должна рассчитываться на основании температуры, измеренной температурным датчиком согласно второму закону преобразования, которая, кроме того, зависит от материала и размеров блока нагрева.
Таким образом, мощность излучения нагревательного прибора может быть определена путем расчета средней температуры блока нагрева согласно второму закону преобразования.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, если измеренное расстояние до ближайшего препятствия больше указанного порога безопасности, модуль регулирования определяет, согласно первому закону преобразования, в зависимости от измеренного расстояния до ближайшего пользователя, среднюю температуру, которая должна быть достигнута блоком нагрева, и:
если определенная средняя температура, которая должна быть достигнута, больше рассчитанной средней температуры блока нагрева, отправляет заданные значения (уставки) мощности для включения блока нагрева;
если определенная средняя температура, которая должна быть достигнута, меньше или равна рассчитанной средней температуре блока нагрева, отправляет заданные значения мощности для отключения блока нагрева.
Таким образом, средняя температура, которая должна быть достигнута, определяется модулем регулирования, преимущественно в режиме реального времени, в зависимости от расстояния, измеренного при помощи датчика расстояния, согласно первому закону преобразования.
Кроме того, средняя температура, которая должна быть достигнута, достигается при помощи блока нагрева при включении/отключении блока нагрева, в соответствии с результатом сравнения между рассчитанной средней температурой и определенной средней температурой, которая должна быть достигнута.
Таким образом, условия комфорта пользователя улучшаются, пользователь получает постоянную мощность излучения независимо от его расстояния до нагревательного прибора.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, заданными значениями мощности излучения предопределенной системы безопасности являются заданные значения отключения блока нагрева нагревательного прибора.
Таким образом, если пользователь или предмет находятся слишком близко к нагревательному прибору, блок нагрева нагревательного прибора отключается в целях предотвращения рисков ожога пользователя или карбонизации предмета.
Предметом настоящего изобретения является, кроме того, нагревательный прибор, включающий блок нагрева и модуль регулирования, соединенный с датчиком мощности излучения при помощи блока нагрева. Модуль регулирования предназначен для сравнения мощности излучения, измеренной при помощи датчика мощности излучения, с предписанными значениями мощности излучения, а затем для отправки заданных значений мощности, которая должна излучаться, блоку нагрева нагревательного прибора, в соответствии с результатом сравнения, и отличается тем, что он дополнительно включает датчик расстояния, соединенный с модулем регулирования; датчик расстояния и модуль регулирования разработаны для осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Таким образом, датчик расстояния позволяет измерять расстояние от ближайшего препятствия до нагревательного прибора, а модуль регулирования либо переключает нагревательный прибор в режим безопасной работы, если ближайшее препятствие находится слишком близко к нагревательному прибору, либо обновляет заданные значения мощности, которая должна излучаться, в зависимости от измеренного расстояния до ближайшего пользователя, если ближайшее препятствие достаточно удалено от нагревательного прибора, что улучшает условия комфорта пользователя и минимизирует риски с целью его безопасности.
Кроме того, если неподвижный объект находится между нагревательным прибором и, по меньшей мере, одним пользователем, измерение расстояния до ближайшего пользователя позволяет регулировать нагревательный прибор в зависимости от измеренного расстояния до ближайшего пользователя, а не до неподвижного препятствия, что, таким образом, улучшает условия комфорта пользователя.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, блок нагрева включает в себя, по меньшей мере, один из блоков нагрева, радиационный или конвективный.
В случае наличия блока только конвективного нагрева, способ изобретения применяется к теплу, излучаемому блоком конвективного нагрева.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, блоком нагрева является блок радиационного нагрева, имеющий теплопередающую, преимущественно металлическую, поверхность.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, датчиком расстояния может быть один или несколько из перечисленных датчиков: инфракрасный датчик расстояния, ультразвуковой датчик расстояния, датчик расстояния лазерного сканирования или микроволновый датчик расстояния.
Таким образом, каждый из этих датчиков может измерить расстояние от ближайшего препятствия до нагревательного прибора, а в случае необходимости, - расстояние от ближайшего пользователя до нагревательного прибора.
Кроме того, каждый из этих датчиков также способен осуществить вертикальное сканирование помещения, в котором установлен нагревательный прибор, с целью измерения расстояния при постоянном угловом положении.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, модуль регулирования приводится в действие в цифровом режиме, с помощью вычислительного устройства, содержащего память или подключенного к памяти.
Следовательно, обновление заданных значений мощности, которая должна излучаться, может быть либо рассчитано в режиме реального времени с помощью цифрового вычислительного устройства, либо быть выбрано с помощью того же цифрового вычислительного устройства в таблице поиска, которая хранится в памяти; первый и второй законы преобразования хранятся в памяти.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, модуль регулирования представляет собой контроллер, содержащий одно из следующих устройств: процессор, микропроцессор, микроконтроллер, процессор цифровых сигналов (DSP) либо программируемый логический компонент типа программируемой матрицы (FPGA), либо компонент специфического применения (ASIC) и память.
Следует отметить, что предпочтение отдается регулятору PID (пропорциональный - интегральный - дифференциальный).
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, датчик расстояния встроен в нагревательный прибор.
Датчик расстояния располагается главным образом в нижней части радиационного нагревательного прибора; радиационные нагревательные приборы обычно устанавливаются выше, чем конвенционные нагревательные приборы.
В соответствии с конкретным существенным признаком изобретения, датчик мощности излучения встроен в нагревательный прибор.
Датчик мощности излучения представляет собой преимущественно температурный датчик, расположенный на блоке нагрева нагревательного прибора; таким температурным датчиком может являться, например, терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом (CTN), платиновый датчик в 100 Ом (РТ100) или термоэлемент.
Для лучшей иллюстрации предмета настоящего изобретения приведем ниже, в качестве примеров, в частности, два предпочтительных варианта осуществления, со ссылкой на прилагаемые схемы.
На этих схемах:
Фиг. 1: блок-схема нагревательного прибора теплового излучения согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2: блок-схема последовательности способа регулирования нагревательного прибора теплового излучении в зависимости от его расстояния до препятствия;
Фиг. 3: блок-схема проведения этапа продолжения обработки способа регулирования в соответствии с фиг. 2, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 4: блок-схема проведения этапа продолжения обработки способа регулирования в соответствии с фиг.2, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 представлен нагревательный прибор 1 теплового излучения согласно настоящему изобретению.
Несмотря на то, что способ осуществления был описан для радиационного нагревательного прибора, настоящее изобретение этим не ограничено и применимо в равной степени к конвективному нагревательному прибору; таким образом, изобретение может быть применимо к части, излучаемой конвективным нагревательным прибором.
Нагревательный прибор 1 включает блок нагрева 2, модуль регулирования 3 и датчик мощности излучения 4, излучаемой блоком нагрева 2.
Блок нагрева 2 может являться нагревающим элементом или теплопередающей, преимущественно металлической, поверхностью.
Модуль регулирования 3 приводится в действие в цифровом режиме, с помощью вычислительного устройства, содержащего память или подключенного к памяти.
Модуль регулирования 3, как правило, представляет собой контроллер, содержащий одно из следующих устройств: процессор, микропроцессор, микроконтроллер, процессор цифровых сигналов (DSP) либо программируемый логический компонент типа программируемой матрицы (FPGA), либо компонент специфического применения (ASIC) и память; предпочтение отдается регулятору PID (пропорциональный - интегральный - дифференциальный).
Модуль регулирования 3 разработан для сравнения мощности излучения, измеренной при помощи датчика мощности излучения 4, с предписанными значениями мощности, которая должна излучаться, а затем для отправки заданных значений мощности, которая должна излучаться, блоку нагрева 2 нагревательного прибора 1, в соответствии с результатом сравнения.
Кроме того, нагревательный прибор 1 включает в себя датчик расстояния 5.
Нагревательный прибор 1 также имеет пользовательский интерфейс 6, позволяющий пользователю ввести предписанные значения мощности для излучения на нагревательном приборе 1; предписанные значения мощности, которая должна излучаться, соответствуют мощности, которую пользователь желает получить, независимо от расстояния до нагревательного прибора 1.
Необходимо отметить, что пользовательский интерфейс 6 может отсутствовать в нагревательном приборе 1. В данном случае предписанные значения мощности, которая должна излучаться, либо предопределены, либо отрегулированы модулем централизованного управления, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Модуль регулирования 3 и датчик расстояния 5 предназначены для осуществления способа регулирования нагревательного прибора 1 в зависимости от его расстояния до препятствия. Вышеупомянутый способ регулирования будет описан более подробно при рассмотрении фиг. 2.
В данном конкретном варианте предпочтительным датчиком расстояния 5 является ультразвуковой датчик расстояния.
Следует отметить, что датчиком расстояния 5 может быть один или несколько из перечисленных датчиков: инфракрасный датчик расстояния, ультразвуковой датчик расстояния, датчик расстояния лазерного сканирования или микроволновый датчик расстояния, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Датчиком мощности излучения 4, как правило, является температурный датчик, который встроен в нагревательный прибор 1. Температурный датчик расположен на блоке нагревания 2 нагревательного прибора 1.
Датчик расстояния 5 встроен в нагревательный прибор 1, но может также находиться рядом с нагревательным прибором 1, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Датчик расстояния 5 преимущественно расположен в нижней части нагревательного прибора 1. Радиационные нагревательные приборы обычно установлены выше, чем конвекционные нагревательные приборы.
Изучив фиг. 2, можно увидеть, что на нем представлен способ регулирования нагревательного прибора 1 в зависимости от его расстояния до препятствия.
Способ регулирования нагревательного прибора 1 теплового излучении в зависимости от его расстояния до препятствия включает следующие этапы:
- измерение расстояния S1 с помощью датчика расстояния 5 от ближайшего препятствия до нагревательного прибора 1;
- сравнение S2 с помощью модуля регулирования 3 измеренного расстояния до ближайшего препятствия с предварительно определенным порогом безопасности, затем:
- если измеренное расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно указанному порогу безопасности, обновление S3 с помощью модуля регулирования 3 заданных значений мощности, которая должна излучаться, до заданных значений мощности излучения предопределенной системы безопасности, и
- если измеренное расстояние до ближайшего препятствия больше указанного порога безопасности, продолжение обработки S4 (этот этап будет более подробно описан при рассмотрении фиг. 3 и 4).
Следует отметить, что способ регулирования дополнительно включает в себя предварительный этап обнаружения с помощью датчика расстояния 5 всех объектов, находящихся в зоне обнаружения датчика расстояния 5. Данный предварительный этап выполняется перед всеми этапами, описанными выше.
Заданные значения мощности излучения предопределенной системы безопасности могут, например, соответствовать команде отключения питания нагревательного прибора 1 с помощью блока нагрева 2, или переходу к заданным значениям предопределенной минимальной мощности.
Таким образом, нагревательный прибор 1 может перейти в режим безопасной работы, если измеренное расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно порогу безопасности. Вышеупомянутое измеренное расстояние, может представлять собой, например, расстояние до пользователя, находящегося непосредственно перед нагревательным прибором, либо расстояние до препятствия, такого как предмет мебели или штора, что позволяет исключить риск ожогов пользователя или карбонизации объектов, тем самым сводя к минимуму риски для одного или нескольких пользователей помещения.
Этот способ регулирования осуществляется преимущественно в режиме реального времени, то есть непрерывно, но может выполняться также и периодически, то есть дискретным образом, например, через определенные промежутки времени, через одну или несколько секунд или через одну или несколько минут, не выходя за рамки настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлен этап продолжения обработки S4 способа регулирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Этап продолжения обработки S4 способа регулирования согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя следующие этапы:
- определение препятствия: является ли, по меньшей мере, одно из обнаруженных объектов пользователем; и
- если ни одно из обнаруженных объектов не является пользователем, сохранение с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться (этап не представлен);
- если, как минимум, один из обнаруженных объектов является пользователем, измерение расстояния с помощью датчика расстояния 5 от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1; и
- измерение S5 с помощью датчика мощности излучения 4, мощности, излучаемой блоком нагрева 2; и
- обновление с помощью модуля регулирования 3 заданных значений мощности излучения, для блока нагрева 2 нагревательного прибора 1, согласно первому закону преобразования, в зависимости от измеренного расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1.
Этот этап продолжения обработки S4 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения выполняется преимущественно в режиме реального времени, но может выполняться также и периодически, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Обновление заданных значений мощности излучения, которое должно излучаться, может быть либо рассчитано в режиме реального времени с помощью цифрового вычислительного устройства модуля регулирования 3, так как первый закон преобразования хранится в памяти модуля регулирования 3, либо быть выбрано с помощью того же цифрового вычислительного устройства в таблице поиска, которая хранится в вышеупомянутой памяти.
Таким образом, ближайший объект, или, в соответствующем случае, пользователь, находящийся ближе всего к нагревательному прибору 1, получает в виде излучения постоянную мощность независимо от его расстояния до нагревательного прибора 1, что позволяет улучшить условия теплового комфорта пользователя.
Кроме того, этот способ позволяет напрямую измерить мощность, излучаемую нагревательным прибором 1, для быстрого обеспечения условий теплового комфорта пользователя с помощью единственного нагревательного прибора 1.
Возможность уменьшить излучаемую мощность, если пользователь приближается к нагревательному прибору 1, или, наоборот, увеличить ее, если тот от него удаляется, обеспечивает для пользователя максимально возможные тепловые условия в помещении, где установлен нагревательный прибор 1.
Более того, если неподвижный объект находится между нагревательным прибором 1 и, по меньшей мере, одним пользователем, измерение расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1 позволяет учитывать для регулирования нагревательного прибора 1 измеренное расстояние до ближайшего пользователя, а не до неподвижного препятствия, что способствует достижению условий оптимального комфорта пользователя.
При изучении фиг. 4, можно увидеть, что на нем представлен этап продолжения обработки S4 способа регулирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
С практической точки зрения, контроль мощности излучения радиационного нагревательного прибора, сводится к контролю средней температуры его блока нагрева 2.
Таким образом, в этом втором варианте осуществления настоящего изобретения, исходя из того, что датчиком мощности излучения 4 является температурный датчик, расположенный в определенном месте на блоке нагрева 2, средняя температура блока нагрева 2 должна рассчитываться на основании температуры, измеренной температурным датчиком согласно второму закону преобразования, которая, кроме того, зависит от материала и размеров блока нагрева 2.
Этап продолжения обработки S4 способа регулирования согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения включает следующие этапы:
- определение препятствия: является ли, по меньшей мере, одно из обнаруженных объектов пользователем; и
- если ни один из обнаруженных препятствий не является пользователем, сохранение с помощью модуля регулирования заданных значений мощности, которая должна излучаться (этап не представлен);
- если, как минимум, одно из обнаруженных препятствий является пользователем, измерение расстояния с помощью датчика расстояния 5 от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1;
- определение S50 с помощью модуля регулирования 3 средней температуры блока нагрева 2, которая должна быть достигнута, в зависимости от измеренного расстояния до ближайшего пользователя и предписанным значениям мощности, которая должна излучаться согласно первому закону преобразования;
- измерение S60 с помощью температурного датчика температуры блока нагрева 2 в места расположения температурного датчика и расчет с помощью модуля регулирования 3 средней температуры блока нагрева 2 согласно второму закону преобразования;
- сравнение S70 с помощью модуля регулирования 3 рассчитанной средней температуры с определенной средней температурой, которая должна быть достигнута, затем:
- если определенная средняя температура, которая должна быть достигнута, больше рассчитанной средней температуры, отправка S81 блоку нагрева 2 с помощью модуля регулирования 3 заданных значений мощности для включения нагревательного прибора 1; и
- если определенная средняя температура, которая должна быть достигнута, меньше или равна рассчитанной средней температуре, отправка S82 блоку нагрева 2 с помощью модуля регулирования 3 заданных значений мощности для выключения нагревательного прибора 1.
Этот этап продолжения обработки S4 в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения выполняется преимущественно в режиме реального времени, но может выполняться также и периодически, не выходя за рамки настоящего изобретения.
Средняя температура, которая должна быть достигнута, может быть либо рассчитана в режиме реального времени с помощью цифрового вычислительного устройства модуля регулирования 3, так как первый закон преобразования хранится в памяти модуля регулирования 3, либо быть выбрана с помощью того же цифрового вычислительного устройства в таблице поиска, которая хранится в вышеупомянутой памяти.
Средняя температура блока нагрева 2 может быть либо рассчитана в режиме реального времени с помощью модуля регулирования 3, так как второй закон преобразования хранится в памяти модуля регулирования 3, либо быть выбрана с помощью модуля регулирования 3 в таблице поиска, которая хранится в памяти модуля регулирования 3.
Для примера, первый закон преобразования, определенный после испытаний на опытном образце, является следующим:
средняя, которая должна быть достигнута
2
2
T=7,594[°C/м]×d+14,474[°C/м]×d+29,892[°C],
средняя, которая должна быть достигнута
где T является температурой, которая должна быть достигнута (в градусах Цельсия), a d является расстоянием, измеренным при помощи датчика расстояния (в метрах).
Для примера, второй закон преобразования, определенный после испытаний на опытном образце, является следующим:
средняя, которая должна быть достигнута
3
3
2
2
T= -10,69[°C/V]×U+55,649[°C/V]×U+110,86[°C/V]×U+120,57 [°C],
средняя, которая должна быть достигнута
где T является температурой, которая должна быть достигнута (в градусах Цельсия), a U является напряжением, поступающим от температурного датчика в зависимости от измеренной температуры (в Вольтах).
Определение препятствия, то есть, определение, является ли, как минимум, одно из обнаруженных препятствий пользователем, и если это так, то измерение расстояния при помощи датчика расстояния 5 от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1 включает следующие этапы:
- вертикальное сканирование при помощи датчика расстояния 5 помещения, в котором установлен нагревательный прибор 1, с целью измерения расстояния при постоянном угловом положении;
- исключение измерения расстояния до пола и потолка помещения, в котором установлен нагревательный прибор 1;
- сравнение каждого измерения расстояния из числа оставшихся измерений расстояния, по меньшей мере, с измерением соответствующего предыдущего расстояния, с целью измерения расстояния, соответствующего расстоянию, по меньшей мере, до одного движущегося пользователя; и
- определение расстояния от ближайшего пользователя до нагревательного прибора 1 согласно измерению расстояния, соответствующего расстоянию, по меньшей мере, до одного определенного движущегося пользователя.
Сравнение измерений расстояния в различные периоды времени позволяет отобрать соответствующие измерения расстояния для регулирования, то есть расстояния, относящиеся к одному движущемуся в настоящее время или находившемуся в движении ранее пользователю, не принимая в расчет расстояния, которые не изменяются во времени, такие как, расстояния до пола, потолка и до недвижимых объектов, находящихся между нагревательным прибором 1 и пользователем.
Если недвижимые объекты находились на полу, вертикальное сканирование помещения с помощью датчика расстояния 5 позволяло обнаружить пользователя, высота которого, как правило, больше высоты недвижимых объектов.
Чтобы нагревательный прибор 1 мог отличить пол и потолок от других измерений расстояния, он должен знать расстояние между датчиком расстояния 5 и полом, а также расстояние между датчиком расстояния 5 и потолком. Эти расстояния могут быть предоставлены нагревательному прибору 1 вручную (например, через человеко-машинный интерфейс) во время установки или могут быть измерены нагревательным прибором 1 во время его установки при особом цикле регулировки нагревательного прибора 1 в помещении, в котором он был установлен. Таким образом, нагревательный прибор 1 способен исключить измерения расстояния соответствующие расстоянию до пола и потолка из всех измерений расстояния при постоянном угловом положении.
При каждом цикле измерения расстояния нагревательный прибор 1 сохраняет измерения расстояния в памяти для их сравнения с последующими измерениями расстояния в следующем цикле. Таким образом, после нескольких циклов нагревательный прибор 1 будет способен отличить неподвижный объект движущегося пользователя путем сравнения с записанными результатами измерений после нескольких циклов, что позволит регулировать нагревательный прибор 1 максимально приближенно к потребностям пользователя с целью улучшения условий его комфорта.