ДЫМОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к пищевой промышленности, а именно к оборудованию для переработки пищевых продуктов, в частности, для использования при домашнем копчении овощей, рыбы, мяса, грибов и других пищевых продуктов путем их обработки дымом.
Из уровня техники известны дымогенераторы, оснащенные блоком управления. Однако все устройства управления являются несъемными и жестко закреплены с корпусом дымогенератора, а также обеспечиваются питанием от электросети. По назначению блоки управления в основном разделяются на предназначенные для контроля и регулирования температуры и/или влажности в коптильном шкафу, либо для управления потоком воздуха в эжектор, либо комбинированные, также в описании часто упомянуто наличие блока управления, но не раскрыта его роль в работе устройства.
Известно техническое решение по патенту RU №11963 U1 от 14.05.1999 г., A23B 4/00 (1995.01), в котором описано ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ РЕЖИМОВ В КОПТИЛЬНОЙ КАМЕРЕ, содержащее первый датчик, предназначенный для контроля температуры продукта, второй датчик, предназначенный для контроля влажности, третий датчик, предназначенный для контроля температуры воздуха, увлажнитель, нагреватель, предназначенные для установки в коптильной камере, блок нормирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, выходы которых подсоединены к входам шинами последовательно, блок индикации и клавиатуры, подключенный шиной обмена к микропроцессору, энергонезависимое запоминающее устройство, подключенное шиной обмена к микропроцессору, блок управления силовыми ключами, подсоединенный своими входами к выходам микропроцессора, блок силовых ключей, входы которого подсоединены к выходам блока управления силовыми ключами, а выходы - к управляющим входам увлажнителя и нагревателя, выходы первого, второго и третьего датчиков подсоединены ко входам блока нормирующих усилителей, отличающееся тем, что введены вентилятор и охладитель, предназначенный для установки на выходе дымогенератора, вентилятор выполнен регулируемым с возможностью обеспечения, по меньшей мере, двух скоростей его вращения и его управляющий вход подсоединен к одному из дополнительных выходов блока силовых ключей, управляющий вход охладителя подсоединен к другому из дополнительных выходов блока силовых ключей, микропроцессор выполнен с, по меньшей мере, двумя дополнительными выходами с возможностью выработки управляющих сигналов для управления охладителем и вентилятором, дополнительные выходы микропроцессора подсоединены соответственно к дополнительным входам блока управления силовыми ключами, дополнительные выходы которого подсоединены соответственно к дополнительным входам блока силовых ключей. Известное решение не является непосредственным аналогом, поскольку выполняет роль контролера и регулятора температуры и влажности в коптильном шкафу.
Известно техническое решение по патенту RU №111985 U1 от 07.07.2011 г., A23B 4/044 (2006.01), по которому УНИВЕРСАЛЬНАЯ КОПТИЛЬНО-СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая теплоизолированную и поделенную перегородками на отсеки камеру с загружаемыми тележками с обрабатываемым продуктом, образованные перегородками каналы для циркуляции теплоносителя, дымогенератор, размещенные перед входом в установку и в каналах для циркуляции теплоносителя подогреватели теплоносителя, включающий вытяжной и нагнетательный вентиляторы блок вентиляции, отличающаяся тем, что вытяжной и нагнетательный вентиляторы не связаны между собой трубопроводом, установленные в каналах подогреватели теплоносителя расположены в их верхней части и за ними установлены датчики измерения температуры, перед вытяжным вентилятором установлены датчики контроля относительной влажности теплоносителя. При этом датчики измерения температуры имеют вывод на блок управления, датчики контроля относительной влажности теплоносителя установлены на патрубке вытяжного вентилятора и имеют вывод на блок управления. Система приточно-вытяжной вентиляции значительно повышает рентабельность работы камеры и способствует получению качественной продукции.
Однако известное техническое решение также не является аналогом, поскольку имеет отличия назначения и конструкции - описанным устройством является энергоемкая промышленная установка, имеющая питание от сети. С точки зрения создания бытового компактного дымогенератора недостатком известных технических решений является зависимость питания от электросети, громоздкость блоков управления и вентиляции.
Наиболее близким по назначению и конструкции к заявляемому является техническое решение по патенту RU №188552 U1, СПК А23 В 4/052, опубликованное 06.04.2019 г., по которому ДЫМОГЕНЕРАТОР ЭЖЕКТОРНОГО ТИПА содержит корпус, внутри которого располагается угловой дымоход с прорезями, вверху корпус закрывается крышкой, а снизу - дном. Подача воздуха в эжектор при его работе обеспечивается аквариумным компрессором. Компрессор посредством шланга подключается к трубке подачи воздуха отстойника. На противоположной стороне от трубки подачи воздуха на отстойнике находится трубка выхода дыма из дымогенератора. Компрессор, подающий воздух через трубку, соединенную с входным патрубком воздуха, нагнетает воздух через шланг в трубку подачи воздуха, воздух, проходя через трубку, выходит в емкость отстойника и далее устремляется в трубку выхода дыма, увлекая за собой частицы дымовоздушной смеси из емкости отстойника.
Несомненно, что компрессор, отвечающий за подачу воздуха, является существенным модулем, обеспечивающим работу дымогенератора. Однако недостатками известной конструкции дымогенератора являются следующие:
1. Всегда требуется наличие сети 220 В, что полностью исключает его работу в автономном режиме.
2. Опасность поражения электрическим током, так как копчение всегда производится на открытом воздухе и существует вероятность выпадения атмосферных осадков.
3. Наличие присоединительного шланга.
4. Большинство моделей компрессоров не имеет функции регулировки скорости подачи воздуха.
Технической задачей заявляемой полезной модели является разработка новой конструкции дымогенератора с блоком управления, заменяющим аквариумный компрессор, компактным, быстросъемным, обеспеченным автономной работой от аккумулятора, то есть не привязанным к сети электропитания, лишенной таким образом недостатков уже известных из уровня техники решений аналогичного назначения.
Техническая задача решается конструкцией дымогенератора, содержащего блок управления, который в отличие от прототипа, оснащенного аквариумным компрессором, является автономным (питание осуществляется от аккумулятора), и быстросъемным благодаря быстросъемному соединению блока управления к корпусу дымогенератора, в частности к трубе подачи воздуха. Для этого предлагается конструкция дымогенератора с блоком управления, оснащенным электрической схемой с возможностью регулировки скорости подачи воздуха в эжектор, содержащим аккумулятор (например, марки 18650), оснащенным быстросъемным креплением блока управления (например, пневмофтинг), к корпусу дымогенератора конкретно к трубе подачи воздуха.
Возможность регулировки скорости в заявляемой конструкции дымогенератора обеспечивается электрической схемой блока управления. Регулирование скорости вращения вентилятора (FAN), подключенного к разъему X7, осуществляется изменением напряжения. Диапазон допустимых напряжений для 12 вольтового вентилятора 3..12 В. из них выбрано 10 ступеней регулирования: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, соответствующих(по количеству) светодиодной шкале пользовательского интерфейса. Все алгоритмы работы реализованы в программном обеспечении (прошивке) микроконтроллера.
Технический результат - повышение безопасности и удобства эксплуатации и обслуживания дымогенератора.
Технический результат достигается за счет конструкции дымогенератора, содержащего блок управления с возможностью подачи воздуха в эжектор, отличающийся встроенным в блок управления аккумулятором с возможностью подзарядки во время работы, быстросъемным соединением блока управления с корпусом дымогенератора через трубу подачи воздуха, при этом блок управления оснащен электрической схемой с возможностью регулировки скорости подачи воздуха в эжектор.
Как частный случай, для быстросъемного соединения блока управления с корпусом дымогенератора через трубу подачи воздуха использован пневмофитинг.
Другой частный случай, когда блок управления оснащен электрической схемой с возможностью десятиступенчатой регулировки скорости подачи воздуха в эжектор.
Еще частный случай, когда для зарядки аккумулятора блока управления установлен разъем microUSB.
Сущность технического решения поясняется изображениями на фиг. 1, 2.
Фиг. 1. Блок управления дымогенератора.
Фиг. 2. Электрическая схема блока управления дымогенератора.
Где 1 - корпус;
2 - пленочная клавиатура;
3 - кнопка увеличения скорости вращения вентилятора;
4 - кнопка вкл/выкл блока управления. уровень заряда аккумулятора;
5 - кнопка уменьшения скорости вращения вентилятора;
6 - разъем microUSB;
7 - индикатор скорости вращения вентилятора и уровня заряда аккумулятора:
8 - быстросъемное соединение;
9 - труба подачи воздуха в корпус дымогенератора;
10 - корпус дымогенератора.
Пример осуществления
Дымогенератор 10 содержит блок управления 1 с возможностью подачи воздуха в эжектор через трубу подачи воздуха 9. Блок управления содержит корпус 1 на который наклеена пленочная клавиатура 2. На клавиатуре выполнены прожимные кнопки: кнопка 3 увеличивает скорость вращения вентилятора, кнопка 4 позволяет включить/выключить блок управления или посмотреть заряд аккумулятора, кнопка 5 уменьшает скорость вращения вентилятора. Скорость вращения вентилятора и уровень заряда отображается на индикаторе 7. Внутри корпуса 1 смонтированы плата управления, вентилятор и аккумулятор (на фиг.1 не показаны). Зарядка аккумулятора осуществляется с помощью разъема microUSB 6. Блок 1 крепится к корпусу дымогенератора 10 к трубе подачи воздуха 9 за счет быстросъемного соединения 8 (пневмофитинга).
Устройство работает следующим образом. Блок управления 1 с полностью заряженным аккумулятором присоединяют к корпусу дымогенератора 10 к трубе подачи воздуха 9 с помощью быстросъемного соединения 8. Для включения удерживают кнопку 4 не менее 2 секунд. Кнопкой 3 увеличивают скорость вращения вентилятора до максимальной и разжигают дымогенератор. Через 1-3 минуты убавляют скорость вращения вентилятора до уровня скорости, при которой подается необходимое количество дыма (зависит от влажности щепы и размера коптильной камеры).
Автономность работы дымогенератора по сравнению с прототипом обеспечивается работой от аккумулятора, встроенного внутрь блока управления 1. При необходимости (при копчении в течение нескольких суток) возможна работа от Power Bank или других источников энергии. Также реализована возможность зарядки аккумулятора прямо во время работы блока через разъем microUSB 6. Зарядка может происходить параллельно с работой вентилятора.
По сравнению с прототипом изменено крепление блока управления 1 к корпусу дымогенератора 10 (к трубе подачи воздуха 9). Известны случаи срыва шланга, подключенного к трубе подачи воздуха у прототипа и как следствие остановка процесса копчения. Так как процесс холодного копчения очень длительный, то пользователи часто оставляют дымогенератор без присмотра (например на ночь) и в таком случае невозможно определить в какое время процесс готовки остановился. В заявляемой конструкции используется быстросъемное соединение пневмофитинг 8, которое надежно фиксирует между собой блок управления 1 и трубу подачи воздуха 9 корпуса дымогенератора 10.
Вновь разработана точная десятиступенчатая регулировка подачи воздуха в эжектор дымогенератора, а для удобства пользователя сделан индикатор, отображающий текущую скорость вращения вентилятора.
Заданное напряжение - напряжение, которое необходимо удерживать на вентиляторе, соответствующее текущему выбранному пользователем положению на светодиодной шкале. Для удержания заданного напряжения в прошивке реализована следующая последовательность работы:
1) измерение напряжения в точке Vout_sns (при помощи встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя) (в данном случае цепь R2 R5 выполняет роль делителя напряжения и согласует уровни сигналов);
2) принятие решения о необходимости увеличения/уменьшения напряжения. (решение принимается исходя из разницы заданного и выходного напряжения, а так же временных характеристик изменения выходного напряжения) (использован частный случай PID регулирования с D-составляющей равной 0, для компенсации емкости сглаживающих конденсаторов C3 C4, так же динамическую компенсацию выполняет I-составляющая);
3) с выводов микроконтроллера на точки STEPUP_ON и STEPUP_PWM подаются широтно-импульсно-модулированные сигналы. Если (см.пункт 2) было принято решение о необходимости увеличения выходного напряжения, то ширина импульсов на STEPUP_ON увеличивается. Если ширина импульсов на STEPUP_ON достигла максимальной величины то увеличивается ширина импульсов на STEPUP_PWM. Если необходимо уменьшать выходное напряжение, то ширина импульсов на STEPUP_PWM уменьшается. если ширина импульсов на STEPUP_PWM достигла минимальной величины то уменьшается ширина импульсов на STEPUP_ON;
4) возврат алгоритма на п. 1. При этом цепь VT1 VD2 L1 - реализация STEP-DOWN (импульсного понижающего регулятора напряжения); цепь L1 VT2 VD1 - реализация STEP-UP (импульсного повышающего регулятора напряжения). Таким образом диапазон выходного напряжения (3..12 В) обеспечивается при любом рабочем значении напряжения на аккумуляторе (напряжение на аккумуляторе 4,2..3 В, в зависимости от уровня заряда), а резисторы R1 R3 R4 выполняют согласование уровней сигнала с микроконтроллером.
Таким образом, заявляемая конструкция обеспечивает автономность работы дымогенератора от сети за счет аккумулятора, встроенного в корпус блока управления, что повышает безопасность и удобство эксплуатации устройства. Быстросъемное соединение блока с корпусом дымогенератора обеспечивает удобство и безопасность обслуживания дымогенератора после эксплуатации - мыть, чистить, дезинфицировать, не подвергая действию влаги блок управления. Возможность регулировки скорости подачи воздуха в эжектор повышает удобство эксплуатации дымогенератора.