УВЛАЖНИТЕЛЬ И СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВОДЫ В УВЛАЖНИТЕЛЕ
HUMIDIFIER AND METHOD OF CONTROL OF WATER LEVEL IN HUMIDIFIER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к увлажнителю и, в частности, к более простому и эффективному увлажнителю и способу контроля уровня воды в увлажнителе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Увлажнители широко используются в бытовой среде. Как известно, увлажнитель может использоваться для обеспечения соответствующего уровня влажности, что может быть необходимым для некоторых видов мебели и/или устройств, и что позволяет людям чувствовать себя комфортно.
Вместе с тем имеется и то, что может быть улучшено. Например, уровень воды в увлажнителе должен быть достаточным, и выше соответствующего уровня, когда увлажнитель работает. Если будет недостаточно воды в увлажнителе, то функция увлажнения перестанет выполняться и подаваемое энергопитание будет потрачено впустую. Более неблагоприятно то, что непрерывное нагревание в случае увлажнителя с низким уровнем воды привносит потенциальный риск, например, опасность возгорания. Чтобы этого избежать, пользователь должен часто наблюдать уровень воды. Одно из решений заключается в том, чтобы хранить больше воды в резервуаре увлажнителя, но это приводит к тому, что размер увлажнителя и, следовательно, стоимость его изготовления, увеличиваются. Таким образом, имеется возрастающая потребность в автоматическом контроле уровня воды увлажнителя.
В технике предшествующего уровня известен увлажнитель, в котором плавающий поплавок в комбинации с герконовым переключателем (магнитное взаимодействие) используется для детектирования состояния с низким уровнем воды. Магнит прикрепляется к плавающему поплавку на заданном уровне воды, сохраняемой в водном резервуаре. Когда вода оказывается ниже упомянутого заданного уровня, плавающий поплавок и связанный магнит также будут находиться ниже, чем заданный уровень, и поэтому вызывать срабатывание герконового переключателя. Однако, такой увлажнитель трудно чистить, поскольку плавающий поплавок и переключатель должны быть размещены в нижней части резервуара и, таким образом, пользователь не может чистить нижнее пространство.
Во-вторых, его точность не очень высока. Когда герконовый переключатель находится вне пределов срабатывания, то может все еще быть относительно высокий уровень воды, остающейся вследствие имеющегося допустимого отклонения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В связи с недостатками техники предшествующего уровня, настоящее изобретение ориентировано на предоставление простого устройства и способа для автоматического контроля уровня воды в увлажнителе.
Настоящее изобретение основано на понимании того, что температура на выпуске увлажнителя оказывается эффективно пониженной, когда воздух ниже по потоку переносит достаточно холодного водяного пара через выпуск. То есть, для нормальной работы в увлажнителе имеется все же достаточно воды. С другой стороны, когда увлажнитель израсходовал воду, то воздух, проходящий ниже по потоку через выпуск, переносит менее холодный водяной пар и, поэтому, температура на выпуске не существенно падает. Таким образом, воды в увлажнителе оказывается недостаточно, и фактический уровень воды слишком низок.
В соответствии с первым объектом изобретения, предоставляется увлажнитель, содержащий:
блок контроля уровня воды, который содержит: датчик температуры для детектирования температуры на выпуске увлажнителя и для создания сигналов температуры, указывающих его температуру при заданной частоте; и процессор для определения уровня воды в увлажнителе в соответствии с сигналами температуры. Измеряя температуру на выпуске, увлажнитель может определить, понижена ли температура эффективно водяным паром, проходящим через выпуск, когда увлажнитель работает, тем самым, определяя, достаточно ли имеется воды в увлажнителе. По сравнению с герконовым переключателем техники предшествующего уровня, увлажнитель в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения более прост по конструкции и имеет более высокую точность.
В варианте реализации увлажнителя, датчик температуры устанавливается для детектирования сигналов температуры на первой заданной частоте в течение первого рабочего периода времени, и первая заданная частота выборки изменяется приблизительно от каждых 3 секунд до одного раза за каждые 15 секунд, предпочтительно - за каждые 7 секунд. Первый рабочий период времени - от включения до первой временной точки работы увлажнителя.
Кроме того, в упомянутом варианте реализации увлажнителя, процессор устанавливается для: определения уровня воды в увлажнителе посредством вычисления наклона кривой снижения температуры из ряда последовательных температурных сигналов и сравнения его с заданным наклоном снижения температуры в течение первого рабочего периода времени. Например, процессор определяет, находится ли наклон кривой снижения температуры, полученный из последовательных выбранных температурных сигналов, предпочтительно 5 последовательных выбранных температурных сигналов в первом рабочем периоде времени, в пределах, например, 0,15-0,45°C на 45 секунд; и если это так, то идентифицирует, что в увлажнителе имеется достаточно воды, или, если нет, идентифицирует, что в увлажнителе имеется недостаточно воды.
В другом варианте реализации увлажнителя, датчик температуры устанавливается для детектирования температурного сигнала на второй заданной частоте в течение второго рабочего периода времени, и вторая заданная частота выборки находится в пределах приблизительно однажды на каждые 15-50 секунд, предпочтительно - на каждые 30 секунд; второй рабочий период времени наступает после первой временной точки работы увлажнителя. Кроме того, в увлажнителе, средство процессора устанавливается для: определения уровня воды в увлажнителе, вычисляя наклон кривой снижения температуры из ряда последовательных температурных сигналов и сравнивая его с заданным наклоном снижения температуры, в течение первого рабочего периода времени. Например, процессор определяет, находится ли наклон кривой повышения температуры в пределах, например, 0,05-0,35°C на 30 секунд, из последовательных выбранных температурных сигналов, предпочтительно 10 последовательных выбранных температурных сигналов во втором рабочем периоде времени; и если это так, то идентифицирует, что нет достаточного уровня воды в увлажнителе, или, если нет, идентифицирует, что имеется достаточный уровень воды в увлажнителе.
Кроме того, в увлажнителе в соответствии с вариантом реализации изобретения, первый период времени работы увлажнителя продолжается приблизительно 3-10 минут, предпочтительно - 5 минут.
В другом варианте реализации увлажнителя, блок контроля уровня воды дополнительно содержит блок сигнализации, который создает сигнал, указывающий, что увлажнитель должен быть заполнен водой, после команды от процессора об определении того, что в увлажнителе нет достаточного уровня воды.
В другом варианте реализации увлажнителя, процессор устанавливается для создания команды выключения устройства увлажнителя после определения того, что в увлажнителе нет достаточного уровня воды.
В соответствии со вторым объектом изобретения, предоставляется способ контроля уровня воды в увлажнителе, причем способ содержит этапы: детектирования температуры на выпуске увлажнителя и создания температурных сигналов, указывающих его температуру; и определения уровня воды в увлажнителе процессором в соответствии с созданными сигналами температуры.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации способа изобретения, способ дополнительно содержит этап осуществления выборки температурных сигналов на первой заданной частоте в течение первого рабочего периода времени, первого рабочего периода времени, длящегося от включения до первой временной точки работы увлажнителя, и причем этап определения содержит: определение уровня воды в увлажнителе посредством вычисления наклона кривой снижения температуры из ряда последовательных температурных сигналов и сравнения его с заданным наклоном снижения температуры, в течение первого рабочего периода времени. Например, когда заданный наклон кривой снижения температуры показан последовательными сигналами температуры, предпочтительно 5-тью последовательными температурными сигналами, в течение первого рабочего периода времени, то может быть определено, что уровень воды является высоким или соответствующим; если нет может быть определено, что уровень воды является низким или недостаточным, или нулевым. Кроме того, первая заданная частота выборки находится в пределах приблизительно одного раза на каждые 3-15 секунд, предпочтительно на каждые 7 секунд.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом реализации способа изобретения, способ дополнительно содержит этап осуществления выборки температурных сигналов на второй заданной частоте в течение второго рабочего периода времени, второго рабочего периода времени, длящегося после первой временной точки работы увлажнителя; и причем этап определения содержит: определение уровня воды в увлажнителе посредством вычисления наклона кривой повышения температуры из ряда последовательных температурных сигналов, и сравнения его с заданным наклоном повышения температуры, в течение второго рабочего периода времени. Например, когда заданный наклон кривой повышения температуры показан последовательными сигналами температуры, предпочтительно 10-тью последовательными температурными сигналами, в течение второго рабочего периода времени, то может быть определено, что уровень воды является низким или несоответствующим, или нулевым. Кроме того, вторая заданная частота находится в пределах частоты выборки, составляющей приблизительно один раз на каждые 15-50 секунд, предпочтительно - на каждые 30 секунд.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом реализации способа изобретения, способ дополнительно содержит этап: когда уровень воды увлажнителя определен как низкий или несоответствующий, или нулевой, указывая на то, что увлажнитель должен быть заполнен водой и/или увлажнитель должен быть выключен.
На основании изобретения, по меньшей мере, достигаются некоторые преимущества, а именно, конструкция увлажнителя оказывается более простой и надежной, и стоимость производства такого увлажнителя снижается, поскольку устраняется необходимость в дорогостоящем и сложном герконовом переключателе.
Эти и другие объекты изобретения будут очевидны из приведенных ниже вариантов реализации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты реализации изобретения описываются ниже посредством только примера в связи с сопровождающими схематическими чертежами, на которых соответствующие символические обозначения указывают на соответствующие части, и на которых:
Фиг. 1a схематично изображает график кривой, на котором температура отложена в зависимости от времени на выпуске во время начальной фазы работы увлажнителя, что показывает принцип работы блока контроля воды по изобретению;
Фиг. 1b - схематичное изображение графика кривой, на котором температура отложена в зависимости от времени на выпуске во время конечной фазы работы увлажнителя, что показывает принцип работы блока контроля воды по изобретению;
Фиг. 2 - схематичное изображение блок-схемы конструкции увлажнителя в соответствии с вариантом реализации изобретения;
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций во время начальной фазы работы увлажнителя в соответствии с примерным вариантом реализации;
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций во время фазы нормального контроля работы увлажнителя, в соответствии с примерным вариантом реализации;
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций контроля уровня воды для увлажнителя в соответствии с другим вариантом реализации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
На Фиг. 1 показан принцип работы блока контроля воды по изобретению. На Фиг. 1a схематично показана кривая графика, на котором температура отложена в зависимости от времени на выпуске во время начальной фазы работы увлажнителя, и на Фиг. 1b схематично показана кривая графика, на котором температура отложена в зависимости от времени на выпуске во время конечной фазы работы увлажнителя. Из Фиг. 1 можно видеть, что когда увлажнитель не находится в работе, температура при выпуске равна окружающей температуре. Окружающая температура дома, или в рабочем окружении, устанавливается приблизительно как 18-26°C, предпочтительно 24°C. Однако, после того, как увлажнитель включен, он выпускает водяной пар из выпуска, чтобы повысить влажность среды. Обычно, температура водяного пара бывает ниже окружающей температуры. Холодный водяной пар, проходящий через выпуск, значительно изменяет окружающую температуру. Это показано на Фиг. 1a как непрерывно уменьшающийся наклон, который уменьшается от окружающей температуры до некоторой определенной температуры. Аналогично, когда вода израсходована, то нет никакого холодного водяного пара проходящего через выпуск и температура на выпуске непрерывно растет до окружающей температуры. Это показано на Фиг. 1b как непрерывно увеличивающийся наклон.
На Фиг. 2 схематично показана блок-схема конструкции увлажнителя 20 в соответствии с вариантом реализации изобретения. Увлажнитель 20 содержит блок 21 контроля уровня воды, который устанавливается, чтобы контролировать уровень воды в увлажнителе 20, а также обычные элементы увлажнителя, как известно из техники предшествующего уровня, например, элемент корпуса, впуск, выпуск, и так далее. Кроме того, блок 21 контроля уровня воды в увлажнителе в соответствии с изобретением содержит датчик 22 температуры, который размещается у выпуска, или, по меньшей мере, вблизи выпуска увлажнителя, и который устанавливается для детектирования температуры у выпуска и создания соответствующих сигналов, указывающих температуру на выпуске, в то время как увлажнитель работает. Блок 21 контроля уровня воды также содержит процессор 23, который конфигурируется так, чтобы определять уровень воды в увлажнителе при помощи сигналов, указывающих температуру. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что могут быть некоторые другие элементы в блоке контроля уровня воды и в увлажнителе, например, электрические соединения, электрическая монтажная схема.
Дополнительно техническое содержание увлажнителя в соответствии с изобретением рассматривается посредством нижеследующих примеров.
Пример 1
Исходя из описанных выше конструкций увлажнителя, блок 21 контроля уровня воды увлажнителя, в соответствии с вариантом реализации изобретения, также содержит схему выборки 24, которая сконфигурирована для выборки сигналов, созданных температурным датчиком 22, и для индикации его температуры с определенной частотой. В частности, схема выборки может быть элементом, отделенным от температурного датчика блока контроля уровня воды. Он, таким образом, соединяется с температурным датчиком 22 для приема от него сигналов, и соединяется с процессором 23, чтобы послать на него выбранные сигналы. Как альтернатива, схема выборки может быть частью температурного датчика 22. То есть функция схемы выборки может быть объединена с температурным датчиком 22. Кроме того, как альтернатива, схема выборки может быть частью процессора 23. То есть функция схемы выборки может быть объединена в процессоре.
Для упрощения описания, как пример используется отдельная схема выборки, чтобы объяснить соответствующее техническое содержание, но фактически схема выборки в температурном датчике или процессоре, или в других элементах, имеет подобные же функции и параметры работы.
Датчик 22 температуры, схема выборки 24 и процессор 23, как отмечено выше, конфигурируются для совместной работы, так, чтобы осуществить такие механизмы, как проиллюстрировано ниже и показано на Фиг. 3.
На этапе 310, датчик 22 температуры непрерывно регистрирует и измеряет температуру на выпуске во время работы увлажнителя и, поэтому, создает сигналы, представляющие температуры на выпуске. Как должно быть ясно, могут быть несколько видов известных температурных датчиков в технике предшествующего уровня, например, резистивный датчик температуры, когда электрическое сопротивление зависит от температуры и, таким образом, коррелирует с температурой. Иначе говоря, значения сопротивления могут использоваться для отображения температуры.
На этапе 320, сигналы температуры, созданные температурным датчиком 22, посылаются на процессор 23 с первой частотой в течение начальной фазы работы увлажнителя. Начальная фаза работы увлажнителя - это период времени от начала работы увлажнителя до заданной временной точки, например, после того, как он уже работал в течение больше, чем 5 минут. Первая частота относится к осуществлению выборки сигналов каждые 3-15 секунд, предпочтительно - приблизительно каждые 7 секунд. Фактически, первая частота может иметь другие соответствующие значения, в зависимости от конструктивных ограничений, которые должны быть ясны специалисту в данной области техники. И первая временная точка также может быть другой временной точкой, в зависимости от конкретных конструктивных соображений.
На этапе 330, процессор 23 обрабатывает выбранные сигналы температуры и указывает температуру у выпуска. В течение начальной фазы работы увлажнителя, процессор конфигурируется для определения наклона изменений температуры из ряда последовательных температурных сигналов, например, из 5-ти последовательных сигналов. В частности, процессор 23 дополнительно конфигурируется для определения того, достигает ли по существу скорость снижения температуры заданного значения, что означает, что водяной пар эффективно понижает температуру на выпуске, и это косвенно указывает на то, что в увлажнителе имеется все еще достаточно воды. Процессор вычисляет наклон кривой снижения температуры из выбранных сигналов и сравнивает его с заданным значением, или диапазоном значений, который может быть задан пользователем.
В конкретном примере, если наклон, указывающий снижение температуры во времени достигает диапазона 0,15-0,45°C на 45 секунд в начальной фазе, то можно сделать заключение, что уровень воды в увлажнителе все еще достаточен. Иначе говоря, уровень воды идентифицируется как "высокий" или "достаточный". И напротив, если наклон кривой снижения температуры не достигает диапазона 0,15-0,45°C на 45 секунд в начальной фазе, то можно сделать заключение, что воды в увлажнителе имеется недостаточно. Иначе говоря, уровень воды идентифицируется как "низкий" или "недостаточный". Следует отметить, что другие диапазоны также могут быть представительными для описания соответствующих технических объектов и содержания, учитывая обстоятельства, например, температуру, температуру воды, и так далее.
На этапе 340, когда процессор 23 определяет, что вода в увлажнителе ниже соответствующего уровня, он может выдать команду выключения увлажнителя, чтобы сохранить мощность или избежать перегрева. Как альтернатива, или дополнительно, процессор 23 также может выдать предупреждение, чтобы сообщить пользователю, что увлажнитель должен быть заполнен водой как можно скорее. Например, процессор может послать сигнал тревоги, чтобы привлечь внимание пользователя, или воспроизвести записанный текст, чтобы сообщить, что в увлажнителе имеется недостаточно воды.
Пример 2
Блок 21 контроля уровня воды увлажнителя, в соответствии с другим вариантом реализации изобретения, также содержит схему выборки 24, которая конфигурируется для выборки сигналов температуры, созданных температурным датчиком 22 и указывает температуру на выпуске, как упомянуто выше, с определенной частотой. Как и в примере 1, схема выборки 24 может быть отдельным элементом блока контроля уровня воды. Он соединяется с температурным датчиком 22 для приема сигналов от него и соединяется с процессором 23, чтобы послать на него выбранные сигналы. Как альтернатива, схема выборки 24 может быть внутренним элементом температурного датчика 22. То есть, датчик 22 температуры может содержать такую схему выборки и включать в себя функцию упомянутой схемы выборки. Кроме того, как альтернатива, схема выборки 24 может быть внутренним элементом блока процессора. То есть, процессор 23 может также содержать такую схему выборки или включать в себя функцию упомянутой схемы выборки 24.
Если специально иначе не отмечено, компоненты, показанные в примере 2, будут теми же самыми или подобными таковым для примера 1. Датчик 22 температуры, схема выборки 24 и процессор 23, как отмечено выше, конфигурируются для совместной работы, чтобы осуществить такие механизмы, как отмечено ниже, и показано на Фиг. 4.
На Фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций в течение фазы нормального контроля работы увлажнителя в соответствии с примерным вариантом реализации. На этапе 410, датчик 22 температуры регистрирует и измеряет температуру во время работы увлажнителя, и создает сигналы температуры, отображающие температуру на выпуске увлажнителя.
На этапе 420, сигналы температуры, созданные температурным датчиком 22, посылаются на процессор со второй частотой в фазе нормального контроля работы увлажнителя. Фаза нормального контроля представляет собой период с конца начальной фазы до конца работы увлажнителя. Вторая частота относится к осуществлению выборки сигналов каждые 15-50 секунд, предпочтительно каждые 30 секунд. Фактически, вторая частота также может иметь другие соответствующие значения в случае других конструктивных ограничений. Вообще говоря, первая частота, как отмечено выше, больше, чем вторая частота, поскольку определение уровня воды в начальной фазе более важно, чем в фазе нормального контроля. Но это не безусловно необходимо для всех конфигураций.
На этапе 430, в течение фазы нормального контроля работы увлажнителя, процессор 23 конфигурируется для определения наклона изменения температуры из ряда последовательных выбранных температурных сигналов, например, из 10-ти последовательных сигналов. В частности, процессор 23 конфигурируется для определения того, достигает ли скорость повышения температуры существенного значения, что означает, что водяной пар не может эффективно понизить температуру, и это косвенно указывает на то, что в увлажнителе остается недостаточно воды. Процессор вычисляет наклон кривой повышения температуры из выбранных сигналов и сравнивает его с заданным значением, или диапазоном значений, который может быть задан пользователем.
В конкретном примере, например, если наклон кривой повышения температуры достигает диапазона 0,05-0,35°C на 30 секунд в фазе нормального контроля, то можно сделать заключение, что в увлажнителе имеется недостаточно воды. Иначе говоря, уровень воды оказывается ниже определенного порога. И напротив, если наклон кривой повышения температуры не достигает диапазона 0,05-0,35°C на 30 секунд в фазе нормального контроля, то можно сделать заключение, что в увлажнителе имеется все еще достаточно воды. Иначе говоря, уровень воды оказывается выше порога безопасности, и идентифицируется как "высокий" или "достаточный". Затем, блок 21 контроля уровня воды продолжает контролировать температуру на выпуске. Следует отметить, что другие возможные диапазоны также могут быть представительными для описания соответствующей технической концепции и содержания, когда учитываются температура, температура воды, и другие обстоятельства.
На этапе 440, когда процессор 23 определяет, что вода в увлажнителе находится на не достаточном уровне, например, на "низком" уровне, или аппарат "пустой", тогда он выдает команду на блок питания для выключения увлажнителя, чтобы сохранить мощность и/или избежать перегрева. Как альтернатива, или дополнительно, процессор 23 может выдать предупреждение, что увлажнитель должен быть заполнен водой как можно скорее.
Хотя пример 1 и пример 2 описаны отдельно, технические механизмы могут быть рассмотрены вместе, хотя они могут работать и так, как описано выше (?). То есть, увлажнитель в соответствии с изобретением может контролировать его уровень воды и в начальной фазе и в фазе нормального контроля, таким образом, как описано выше.
Пример 3
Относительно блока контроля уровня воды 21 увлажнителя, в соответствии с другим вариантом реализации изобретения, датчик 22 температуры может быть установлен для детектирования и создания сигналов температуры с определенной частотой. В этом примере, сам датчик температуры может регистрировать температуру с перерывами с первой или второй частотой, которая может быть запрограммирована и отрегулирована. Таким образом, датчик температуры может объединять и датчик температуры, и функцию схемы выборки в одном элементе. То есть, этапы детектирования и отсчета, как отмечено в предыдущих примерах 1 и 2, могут быть заменены этапом прерывного детектирования температуры с варьирующейся частотой и созданием прерывных температурных сигналов. Таким образом, этапы 310, 320 в примере 1 могут быть объединены как единственный этап 510, или, аналогично, этапы 410, 420 также могут быть объединены как единственный этап 510, как показано на Фиг. 5. И другие этапы, 530 и 540, оказываются почти таким же, как и таковые в примерах 1 и 2, что должно быть легко понято специалистами в данной области техники.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и приведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные, или примерные, и не ограничительные; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами реализации. Другие вариации раскрытых вариантов реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации сформулированного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия, и приложенной формулы. Кроме того, в блоке контроля уровня воды может иметься A/D преобразователь, чтобы преобразовать аналоговые сигналы температуры в цифровые сигналы. Или иначе, сам датчик температуры может выполнять функцию оцифровки. Кроме того, процессор может быть общим микропроцессором, запрограммированным программным обеспечением, или он может быть в виде аппаратных средств, встроенного программного обеспечения. Кроме того, предполагается, что вода в увлажнителе должна быть относительно холодной водой, то есть иметь домашнюю температуру, но не горячей водой. Температура воды может влиять на заданные значения наклона или соответствующие диапазоны.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты реализации иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут спроектировать много альтернативных вариантов реализации, не отступая от объема притязаний приложенной формулы. В пунктах формулы использование глагола "содержать" и его спряжений не исключает наличие других элементов или этапов, и выражения в единственном числе, относящиеся к элементу, не исключают наличия множества таких элементов. То, что определенные положения приведены во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не означает того, что комбинация этих положений не может быть использована для получения преимущества. Любые символьные обозначения в пунктах формулы не следует рассматривать как ограничение объема притязаний.