用于控制熱調節(jié)裝置的設備及其使用方法
【專利摘要】描述了一種用于控制溫度調節(jié)裝置(3)的設備，其中，該設備包括：?傳感器(11)，該傳感器(11)被設置為能夠感測溫度調節(jié)裝置(3)附近的有效溫度，并且提交作為對所感測的有效溫度的指示的信號；?控制單元(13)，該控制單元(13)被設置為能夠接收來自傳感器(11)的作為對所感測的有效溫度的指示的信號，并且能夠基于所接收到的指示有效溫度的信號來控制至溫度調節(jié)裝置(3)的功率供應；以及?一個或多個能量源(12，15，16)，該一個或多個能量源(12，15，16)被設置為至少能夠驅動傳感器(11)、控制單元(13)以及溫度調節(jié)裝置，其中，傳感器(11)由自調節(jié)加熱器電纜構成。還描述了一種使用設備(1)的方法，該設備(1)用于控制根據(jù)本發(fā)明的溫度調節(jié)裝置(3)。
【專利說明】
用于控制熱調節(jié)裝置的設備及其使用方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制溫度調節(jié)裝置的設備。具體而言，本發(fā)明涉及一種設備，該設備包括:傳感器，該傳感器被設置為能夠感測溫度調節(jié)裝置附近的有效溫度，并且提交作為對所感測的有效溫度的指示的信號;控制單元，該控制單元被設置為能夠接收來自傳感器的作為對所感測的有效溫度的指示的信號，并且能夠基于接收到的指示有效溫度的信號來控制至溫度調節(jié)裝置的功率供應。
【背景技術】
[0002]自調節(jié)加熱器電纜(heatercable)被制造為使得流過加熱器電纜的電流量是環(huán)境溫度的函數(shù)。在這樣的自調節(jié)加熱器電纜中的電導體的部分具有與溫度成反比的熱導率。這意味著鄰接冷表面的自調節(jié)加熱器電纜可以傳導相對大的電流量，并且因而發(fā)射相對高的功率，然而，鄰接熱表面的相應的加熱器電纜傳導較小電流，并且因而發(fā)射較少功率。因此自調節(jié)加熱器電纜能夠被認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)域不結冰。這例如可以是在船舶上，盡管本發(fā)明不限于此。當在船舶甲板中或在船舶上的露天臺階中使用加熱器電纜時，加熱器電纜可以優(yōu)選地相對深地被布置，以使得加熱器電纜不與環(huán)境直接接觸。出于這個原因，自調節(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)，因而在時間段內比所需的能量多得多的能量可能用于進行加熱。而且，公知風會影響感測到的溫度并且尤其是暴露于風的區(qū)域相比于較少暴露于風的區(qū)域需要更多的加熱?？紤]到風力的傳感器可以包括機械地可移動的部件，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)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于改進或減少現(xiàn)有技術的缺點中的至少一個缺點，或者至少提供對現(xiàn)有技術的有用替代方案。
[0005]本目的通過下面的說明書以及所附權利要求中具體說明的特征來實現(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節(jié)裝置的設備，其中所述設備包括:
[0007]-傳感器，所述傳感器被設置為能夠感測溫度調節(jié)裝置附近的有效溫度，并且提交信號作為對所感測的有效溫度的指示；
[0008]-控制單元，所述控制單元被設置為能夠接收來自傳感器的作為對所感測的有效溫度的指示的信號，并且能夠基于所接收到的指示有效溫度的信號來控制至溫度調節(jié)裝置的功率供應;以及
[0009]-一個或多個能量源，所述一個或多個能量源被設置為至少能夠驅動傳感器、控制單元和溫度調節(jié)裝置，特點在于所述傳感器由自調節(jié)加熱器電纜構成。
[0010]自調節(jié)加熱器電纜能夠以簡單、高效和廉價的方式來感測有效溫度，而無需可移動部件并且不需要恒溫器和許多電子器件。高效感測溫度可以是實際溫度、風速和空氣濕度以及其它當?shù)貤l件的函數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的設備可以用于制冷以及加熱。因而溫度調節(jié)裝置可以是本領域技術人員公知的不同加熱設備或制冷設備。在一個實施例中，溫度調節(jié)裝置可以是加熱器電纜。隨后可能被用作溫度調節(jié)裝置的加熱器電纜將不會與自調節(jié)加熱器電纜相同，該自調節(jié)加熱器電纜被用作根據(jù)本發(fā)明的設備中的傳感器。
[0012]在一個實施例中，自調節(jié)加熱器電纜、傳感器可以被設置在包封件中，其在提供機械保護的同時確保與周圍環(huán)境良好的接觸。包封件例如可以是有孔的容器。
[0013]在一個實施例中，所述設備可以還包括一個或多個信號轉換器，所述信號轉換器被設置為能夠轉換來自傳感器的所感測的信號。來自自調節(jié)加熱器電纜的輸出信號不必與理論計算的信號成正比，因此可能需要適合的信號處理算法。所述信號轉換器可以是所謂的脈寬調制器，PWM。本領域技術人員公知PffM的目的在于獲得在這種情況下到所述溫度調節(jié)裝置的大致連續(xù)、穩(wěn)定的輸入。經(jīng)脈寬調制的信號可以進一步被發(fā)送到接通或關斷至溫度調節(jié)裝置的能量源的開關，例如繼電器，例如半導體繼電器。開關的百分比形式的接通時間(所謂的占空比)由來自傳感器的輸出信號決定，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)明的設備的船舶。
[0015]另外，描述了一種包括根據(jù)本發(fā)明的設備的平臺。
[0016]還描述了一種包括根據(jù)本發(fā)明的設備的直升機甲板。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的多個設備可以用在所述船舶、平臺或直升機甲板上，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節(jié)加熱器電纜用作借助于控制溫度調節(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]-借助于傳感器來感測所述溫度調節(jié)裝置附近的有效溫度；
[0021 ]-借助于所述傳感器來提交作為對所感測的有效溫度的指示的信號；
[0022]-借助于控制單元來接收來自所述傳感器的作為對所感測的有效溫度的指示的所述信號；
[0023]-借助于所述控制單元來操控至所述溫度調節(jié)裝置的功率供應;以及
[0024]-借助于一個或多個能量源來驅動所述傳感器、所述控制單元和所述溫度調節(jié)裝置，特點在于借助于傳感器來感測有效溫度的步驟包括借助于自調節(jié)加熱器電纜來感測有效溫度。
[0025]在一個實施例中，如果從自調節(jié)加熱器電纜發(fā)射的信號被校正，以使得從自調節(jié)加熱器電纜汲取的給定電流對應于到溫度調節(jié)裝置的給定輸入，則這將是有利的。校正可以是本領域公知的，但是可以取決于使用的區(qū)域和位置。這將使得使用開環(huán)成為可能，即，不要求測量值的反送(reversal)以完成對溫度調節(jié)裝置的控制。在一個替代性實施例中，可以在閉環(huán)下完成調節(jié)，即借助于測量值的反送。如本領域技術人員公知的，后者例如可以借助于PID調節(jié)器來執(zhí)行。
[0026]在一個實施例中，所述方法還可以包括借助于所述控制單元來控制開關，以使得所述溫度調節(jié)裝置的來自一個或多個能量源中的一個能量源的功率供應被關斷或接通。這可以通過并入控制單元中的調節(jié)算法來完成，以使得可以如上所述在開環(huán)下完成此控制。由于減少了對測量值的發(fā)送器和信號電纜的需要，開環(huán)方案可以節(jié)省可觀的成本。
【附圖說明】
[0027]下面描述了附圖中示出的優(yōu)選實施例的示例，其中:
[0028]圖1示意性地并簡化地示出了根據(jù)本發(fā)明的設備。
【具體實施方式】
[0029]下文中，附圖標記I表示根據(jù)本發(fā)明的設備。在下文中提及的不同單元之間用于傳輸電力和/或通信信號的電纜被示出為附圖中的單元之間的直線。電纜對于本領域技術人員是公知的，本文將不再進一步描述。本領域技術人員也熟知兩個不同單元之間的通信可以是無線方式的事實。自調節(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、風和潮濕條件下的同時，包封件5提供了對自調節(jié)加熱器電纜11的機械保護。能量源12連接至自調節(jié)加熱器電纜11。能量源12供應恒定電壓。如上所述，流過自調節(jié)加熱器電纜11的電流量被有效的環(huán)境溫度所調節(jié)。因而，從能量源12汲取的功率將提供對自調節(jié)加熱器電纜11中熱損耗的測量，并且因此是對有效溫度的間接測量。從能量源12汲取的信號/功率被讀取并被發(fā)送至信號處理單元17。在示出的示例中，信號處理單元17將從自調節(jié)加熱器電纜11發(fā)射的信號轉換為控制單元13可讀取的信號?？刂茊卧?3和信號處理單元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被設置并被校正，以將來自信號處理單元17的接收到的信號轉換為用于控制溫度調節(jié)裝置3的輸出信號。在示出的示例中，信號處理單元17將來自能量源12的信號轉換為電壓信號，例如在O至5V的區(qū)間內?；谠诳刂茊卧?3中讀取的電壓，借助于被集成在控制單元13中的信號變換器19將讀取的電壓信號轉換為脈寬調制信號，如上所述。脈寬調制信號控制開關14，在這里示意性地示出為機械式繼電器，該繼電器調節(jié)從能量源15到溫度調節(jié)裝置3的能量供應。脈寬調制信號中的脈沖峰值，對應于開關14的接通時間，反之，脈沖谷對應于關斷時間。脈寬調制信號的接通時間，或所謂的占空比，取決于來自控制單元13的輸入信號的電壓電平。在所述電壓區(qū)間內超過設定的上限值的電壓電平將給出100%接通時間，而在所述電壓區(qū)間內低于下限的電壓電平將給出0%的接通時間。所述上限與下限之間的電壓電平給出部分的接通時間和部分的關斷時間。
【主權項】
1.一種用于控制溫度調節(jié)裝置(3)的設備(I)，其中，所述設備(I)包括: -傳感器(11)，所述傳感器(11)被設置為能夠感測所述溫度調節(jié)裝置(3)附近的有效溫度，并且提交作為對所感測的有效溫度的指示的信號； -控制單元(13)，所述控制單元(13)被設置為能夠接收來自所述傳感器(11)的作為對所感測的有效溫度的指示的所述信號，并且能夠基于接收到的指示有效溫度的信號來控制至所述溫度調節(jié)裝置(3)的功率供應；以及 -一個或多個能量源(12，15，16)，所述一個或多個能量源(12，15，16)被設置為至少能夠驅動所述傳感器(11)、所述控制單元(13)以及所述溫度調節(jié)裝置(3); 所述設備(I)的特征在于，所述傳感器(11)由自調節(jié)加熱器電纜構成。2.根據(jù)權利要求1所述的設備(I)，其中，所述設備(I)還包括一個或多個信號轉換器(17，19)，所述一個或多個信號轉換器(17，19)被設置為能夠轉換來自所述傳感測(11)的所感測的信號。3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備(I)，其中，所述設備(I)還包括開關(14)，其中所述開關(14)適于能夠由所述控制單元(13)控制，并且其中，所述開關(14)適于能夠關斷和接通從所述一個或多個能量源(15)中的至少一個能量源(15)至所述溫度調節(jié)裝置(3)的所述功率供應。4.根據(jù)權利要求1、2或3中任一項所述的設備(I)，其中，所述溫度調節(jié)裝置(3)是加熱器電纜。5.一種包括根據(jù)前述權利要求中任一項所述的設備(I)的船舶。6.—種包括根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的設備(I)的平臺。7.—種包括根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的設備(I)的直升機甲板。8.自調節(jié)加熱器電纜作為控制溫度調節(jié)裝置(3)時用于有效溫度的傳感器(11)的用途。9.一種用于控制溫度調節(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)來感測所述溫度調節(jié)裝置(3)附近的有效溫度； -借助于所述傳感器(11)來提交作為對所感測的有效溫度的指示的信號； -借助于控制單元(13)來接收來自所述傳感器(11)的作為對所感測的有效溫度的指示的所述信號； -借助于所述控制單元(13)來操控至所述溫度調節(jié)裝置(3)的功率供應；以及-借助于一個或多個能量源(12，15，16)來驅動所述傳感器(11)、所述控制單元(13)以及所述溫度調節(jié)裝置(3)， 所述方法的特征在于，借助于傳感器(II)來感測有效溫度的步驟包括借助于自調節(jié)加熱器電纜來感測有效溫度。10.根據(jù)權利要求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)來控制開關(14)，以使得所述溫度調節(jié)裝置(3)的來自所述一個或多個能量源(15)中的一個能量源(15)的所述功率供應被關斷或接通。
【文檔編號】H05B3/56GK105940764SQ201480063836
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年10月29日
【發(fā)明人】K·A·貝格哈根
【申請人】特蘭貝里股份有限公司