用于控制熱調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備及其使用方法
【專(zhuān)利摘要】描述了一種用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括：?傳感器(11)，該傳感器(11)被設(shè)置為能夠感測(cè)溫度調(diào)節(jié)裝置(3)附近的有效溫度，并且提交作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)；?控制單元(13)，該控制單元(13)被設(shè)置為能夠接收來(lái)自傳感器(11)的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)，并且能夠基于所接收到的指示有效溫度的信號(hào)來(lái)控制至溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的功率供應(yīng)；以及?一個(gè)或多個(gè)能量源(12，15，16)，該一個(gè)或多個(gè)能量源(12，15，16)被設(shè)置為至少能夠驅(qū)動(dòng)傳感器(11)、控制單元(13)以及溫度調(diào)節(jié)裝置，其中，傳感器(11)由自調(diào)節(jié)加熱器電纜構(gòu)成。還描述了一種使用設(shè)備(1)的方法，該設(shè)備(1)用于控制根據(jù)本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置(3)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于控制熱調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及一種設(shè)備，該設(shè)備包括:傳感器，該傳感器被設(shè)置為能夠感測(cè)溫度調(diào)節(jié)裝置附近的有效溫度，并且提交作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào);控制單元，該控制單元被設(shè)置為能夠接收來(lái)自傳感器的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)，并且能夠基于接收到的指示有效溫度的信號(hào)來(lái)控制至溫度調(diào)節(jié)裝置的功率供應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自調(diào)節(jié)加熱器電纜(heatercable)被制造為使得流過(guò)加熱器電纜的電流量是環(huán)境溫度的函數(shù)。在這樣的自調(diào)節(jié)加熱器電纜中的電導(dǎo)體的部分具有與溫度成反比的熱導(dǎo)率。這意味著鄰接冷表面的自調(diào)節(jié)加熱器電纜可以傳導(dǎo)相對(duì)大的電流量，并且因而發(fā)射相對(duì)高的功率，然而，鄰接熱表面的相應(yīng)的加熱器電纜傳導(dǎo)較小電流，并且因而發(fā)射較少功率。因此自調(diào)節(jié)加熱器電纜能夠被認(rèn)為是他們本身的恒溫器。
[0003]用于室外的加熱器電纜在特別暴露的條件下可能需要大量的功率，以便保持期望區(qū)域不結(jié)冰。這例如可以是在船舶上，盡管本發(fā)明不限于此。當(dāng)在船舶甲板中或在船舶上的露天臺(tái)階中使用加熱器電纜時(shí)，加熱器電纜可以?xún)?yōu)選地相對(duì)深地被布置，以使得加熱器電纜不與環(huán)境直接接觸。出于這個(gè)原因，自調(diào)節(jié)加熱器電纜可能不用于直接控制到加熱器電纜的輸入(admiss1n)，因而在時(shí)間段內(nèi)比所需的能量多得多的能量可能用于進(jìn)行加熱。而且，公知風(fēng)會(huì)影響感測(cè)到的溫度并且尤其是暴露于風(fēng)的區(qū)域相比于較少暴露于風(fēng)的區(qū)域需要更多的加熱。考慮到風(fēng)力的傳感器可以包括機(jī)械地可移動(dòng)的部件，并且因此在惡劣的天氣條件下特別暴露在外地裝配有該傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于改進(jìn)或減少現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或者至少提供對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有用替代方案。
[0005]本目的通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)以及所附權(quán)利要求中具體說(shuō)明的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0006]更具體而言，本發(fā)明的第一方面涉及用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括:
[0007]-傳感器，所述傳感器被設(shè)置為能夠感測(cè)溫度調(diào)節(jié)裝置附近的有效溫度，并且提交信號(hào)作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示；
[0008]-控制單元，所述控制單元被設(shè)置為能夠接收來(lái)自傳感器的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)，并且能夠基于所接收到的指示有效溫度的信號(hào)來(lái)控制至溫度調(diào)節(jié)裝置的功率供應(yīng);以及
[0009]-一個(gè)或多個(gè)能量源，所述一個(gè)或多個(gè)能量源被設(shè)置為至少能夠驅(qū)動(dòng)傳感器、控制單元和溫度調(diào)節(jié)裝置，特點(diǎn)在于所述傳感器由自調(diào)節(jié)加熱器電纜構(gòu)成。
[0010]自調(diào)節(jié)加熱器電纜能夠以簡(jiǎn)單、高效和廉價(jià)的方式來(lái)感測(cè)有效溫度，而無(wú)需可移動(dòng)部件并且不需要恒溫器和許多電子器件。高效感測(cè)溫度可以是實(shí)際溫度、風(fēng)速和空氣濕度以及其它當(dāng)?shù)貤l件的函數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以用于制冷以及加熱。因而溫度調(diào)節(jié)裝置可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的不同加熱設(shè)備或制冷設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度調(diào)節(jié)裝置可以是加熱器電纜。隨后可能被用作溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱器電纜將不會(huì)與自調(diào)節(jié)加熱器電纜相同，該自調(diào)節(jié)加熱器電纜被用作根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的傳感器。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，自調(diào)節(jié)加熱器電纜、傳感器可以被設(shè)置在包封件中，其在提供機(jī)械保護(hù)的同時(shí)確保與周?chē)h(huán)境良好的接觸。包封件例如可以是有孔的容器。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備可以還包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器被設(shè)置為能夠轉(zhuǎn)換來(lái)自傳感器的所感測(cè)的信號(hào)。來(lái)自自調(diào)節(jié)加熱器電纜的輸出信號(hào)不必與理論計(jì)算的信號(hào)成正比，因此可能需要適合的信號(hào)處理算法。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器可以是所謂的脈寬調(diào)制器，PWM。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知PffM的目的在于獲得在這種情況下到所述溫度調(diào)節(jié)裝置的大致連續(xù)、穩(wěn)定的輸入。經(jīng)脈寬調(diào)制的信號(hào)可以進(jìn)一步被發(fā)送到接通或關(guān)斷至溫度調(diào)節(jié)裝置的能量源的開(kāi)關(guān)，例如繼電器，例如半導(dǎo)體繼電器。開(kāi)關(guān)的百分比形式的接通時(shí)間(所謂的占空比)由來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)決定，并且因此需要改變溫度，這可以是加熱或制冷。
[0014]描述了一種包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的船舶。
[0015]另外，描述了一種包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的平臺(tái)。
[0016]還描述了一種包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的直升機(jī)甲板。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)設(shè)備可以用在所述船舶、平臺(tái)或直升機(jī)甲板上，以便使局部的、優(yōu)化的加熱成為可能。
[0018]本發(fā)明的第二方面涉及將自調(diào)節(jié)加熱器電纜用作借助于控制溫度調(diào)節(jié)裝置的有效溫度的傳感器。
[0019]本發(fā)明的第三方面涉及一種用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置的方法，其中所述方法包括以下步驟:
[0020]-借助于傳感器來(lái)感測(cè)所述溫度調(diào)節(jié)裝置附近的有效溫度；
[0021 ]-借助于所述傳感器來(lái)提交作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)；
[0022]-借助于控制單元來(lái)接收來(lái)自所述傳感器的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的所述信號(hào)；
[0023]-借助于所述控制單元來(lái)操控至所述溫度調(diào)節(jié)裝置的功率供應(yīng);以及
[0024]-借助于一個(gè)或多個(gè)能量源來(lái)驅(qū)動(dòng)所述傳感器、所述控制單元和所述溫度調(diào)節(jié)裝置，特點(diǎn)在于借助于傳感器來(lái)感測(cè)有效溫度的步驟包括借助于自調(diào)節(jié)加熱器電纜來(lái)感測(cè)有效溫度。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，如果從自調(diào)節(jié)加熱器電纜發(fā)射的信號(hào)被校正，以使得從自調(diào)節(jié)加熱器電纜汲取的給定電流對(duì)應(yīng)于到溫度調(diào)節(jié)裝置的給定輸入，則這將是有利的。校正可以是本領(lǐng)域公知的，但是可以取決于使用的區(qū)域和位置。這將使得使用開(kāi)環(huán)成為可能，即，不要求測(cè)量值的反送(reversal)以完成對(duì)溫度調(diào)節(jié)裝置的控制。在一個(gè)替代性實(shí)施例中，可以在閉環(huán)下完成調(diào)節(jié)，即借助于測(cè)量值的反送。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，后者例如可以借助于PID調(diào)節(jié)器來(lái)執(zhí)行。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還可以包括借助于所述控制單元來(lái)控制開(kāi)關(guān)，以使得所述溫度調(diào)節(jié)裝置的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能量源中的一個(gè)能量源的功率供應(yīng)被關(guān)斷或接通。這可以通過(guò)并入控制單元中的調(diào)節(jié)算法來(lái)完成，以使得可以如上所述在開(kāi)環(huán)下完成此控制。由于減少了對(duì)測(cè)量值的發(fā)送器和信號(hào)電纜的需要，開(kāi)環(huán)方案可以節(jié)省可觀的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0027]下面描述了附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例的示例，其中:
[0028]圖1示意性地并簡(jiǎn)化地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下文中，附圖標(biāo)記I表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。在下文中提及的不同單元之間用于傳輸電力和/或通信信號(hào)的電纜被示出為附圖中的單元之間的直線。電纜對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，本文將不再進(jìn)一步描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員也熟知兩個(gè)不同單元之間的通信可以是無(wú)線方式的事實(shí)。自調(diào)節(jié)加熱器電纜形式的傳感器11被布置在有孔包封件5中。包封件5可以被放置在未示出的船舶上的甲板上。在加熱器電纜暴露于環(huán)境溫度、風(fēng)和潮濕條件下的同時(shí)，包封件5提供了對(duì)自調(diào)節(jié)加熱器電纜11的機(jī)械保護(hù)。能量源12連接至自調(diào)節(jié)加熱器電纜11。能量源12供應(yīng)恒定電壓。如上所述，流過(guò)自調(diào)節(jié)加熱器電纜11的電流量被有效的環(huán)境溫度所調(diào)節(jié)。因而，從能量源12汲取的功率將提供對(duì)自調(diào)節(jié)加熱器電纜11中熱損耗的測(cè)量，并且因此是對(duì)有效溫度的間接測(cè)量。從能量源12汲取的信號(hào)/功率被讀取并被發(fā)送至信號(hào)處理單元17。在示出的示例中，信號(hào)處理單元17將從自調(diào)節(jié)加熱器電纜11發(fā)射的信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制單元13可讀取的信號(hào)?？刂茊卧?3和信號(hào)處理單元17均連接到能量源16。典型地為PLC、微控制器等的控制單元13被設(shè)置并被校正，以將來(lái)自信號(hào)處理單元17的接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置3的輸出信號(hào)。在示出的示例中，信號(hào)處理單元17將來(lái)自能量源12的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，例如在O至5V的區(qū)間內(nèi)。基于在控制單元13中讀取的電壓，借助于被集成在控制單元13中的信號(hào)變換器19將讀取的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào)，如上所述。脈寬調(diào)制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)14，在這里示意性地示出為機(jī)械式繼電器，該繼電器調(diào)節(jié)從能量源15到溫度調(diào)節(jié)裝置3的能量供應(yīng)。脈寬調(diào)制信號(hào)中的脈沖峰值，對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)14的接通時(shí)間，反之，脈沖谷對(duì)應(yīng)于關(guān)斷時(shí)間。脈寬調(diào)制信號(hào)的接通時(shí)間，或所謂的占空比，取決于來(lái)自控制單元13的輸入信號(hào)的電壓電平。在所述電壓區(qū)間內(nèi)超過(guò)設(shè)定的上限值的電壓電平將給出100%接通時(shí)間，而在所述電壓區(qū)間內(nèi)低于下限的電壓電平將給出0%的接通時(shí)間。所述上限與下限之間的電壓電平給出部分的接通時(shí)間和部分的關(guān)斷時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的設(shè)備(I)，其中，所述設(shè)備(I)包括: -傳感器(11)，所述傳感器(11)被設(shè)置為能夠感測(cè)所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)附近的有效溫度，并且提交作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)； -控制單元(13)，所述控制單元(13)被設(shè)置為能夠接收來(lái)自所述傳感器(11)的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的所述信號(hào)，并且能夠基于接收到的指示有效溫度的信號(hào)來(lái)控制至所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的功率供應(yīng)；以及 -一個(gè)或多個(gè)能量源(12，15，16)，所述一個(gè)或多個(gè)能量源(12，15，16)被設(shè)置為至少能夠驅(qū)動(dòng)所述傳感器(11)、所述控制單元(13)以及所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3); 所述設(shè)備(I)的特征在于，所述傳感器(11)由自調(diào)節(jié)加熱器電纜構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(I)，其中，所述設(shè)備(I)還包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器(17，19)，所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器(17，19)被設(shè)置為能夠轉(zhuǎn)換來(lái)自所述傳感測(cè)(11)的所感測(cè)的信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(I)，其中，所述設(shè)備(I)還包括開(kāi)關(guān)(14)，其中所述開(kāi)關(guān)(14)適于能夠由所述控制單元(13)控制，并且其中，所述開(kāi)關(guān)(14)適于能夠關(guān)斷和接通從所述一個(gè)或多個(gè)能量源(15)中的至少一個(gè)能量源(15)至所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的所述功率供應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其中，所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)是加熱器電纜。5.一種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)的船舶。6.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)的平臺(tái)。7.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)的直升機(jī)甲板。8.自調(diào)節(jié)加熱器電纜作為控制溫度調(diào)節(jié)裝置(3)時(shí)用于有效溫度的傳感器(11)的用途。9.一種用于控制溫度調(diào)節(jié)裝置(3)方法，其中，所述方法包括以下步驟: -借助于傳感器(11)來(lái)感測(cè)所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)附近的有效溫度； -借助于所述傳感器(11)來(lái)提交作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的信號(hào)； -借助于控制單元(13)來(lái)接收來(lái)自所述傳感器(11)的作為對(duì)所感測(cè)的有效溫度的指示的所述信號(hào)； -借助于所述控制單元(13)來(lái)操控至所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的功率供應(yīng)；以及-借助于一個(gè)或多個(gè)能量源(12，15，16)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述傳感器(11)、所述控制單元(13)以及所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)， 所述方法的特征在于，借助于傳感器(II)來(lái)感測(cè)有效溫度的步驟包括借助于自調(diào)節(jié)加熱器電纜來(lái)感測(cè)有效溫度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述方法還包括借助于所述控制單元(13)來(lái)控制開(kāi)關(guān)(14)，以使得所述溫度調(diào)節(jié)裝置(3)的來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)能量源(15)中的一個(gè)能量源(15)的所述功率供應(yīng)被關(guān)斷或接通。
【文檔編號(hào)】H05B3/56GK105940764SQ201480063836
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日
【發(fā)明人】K·A·貝格哈根
【申請(qǐng)人】特蘭貝里股份有限公司