CN105940764A - 用于控制热调节装置的设备及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于控制温度调节装置(3)的设备，其中，该设备包括：‑传感器(11)，该传感器(11)被设置为能够感测温度调节装置(3)附近的有效温度，并且提交作为对所感测的有效温度的指示的信号；‑控制单元(13)，该控制单元(13)被设置为能够接收来自传感器(11)的作为对所感测的有效温度的指示的信号，并且能够基于所接收到的指示有效温度的信号来控制至温度调节装置(3)的功率供应；以及‑一个或多个能量源(12，15，16)，该一个或多个能量源(12，15，16)被设置为至少能够驱动传感器(11)、控制单元(13)以及温度调节装置，其中，传感器(11)由自调节加热器电缆构成。还描述了一种使用设备(1)的方法，该设备(1)用于控制根据本发明的温度调节装置(3)。

Description

用于控制热调节装置的设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制温度调节装置的设备。具体而言，本发明涉及一种设备，该设备包括：传感器，该传感器被设置为能够感测温度调节装置附近的有效温度，并且提交作为对所感测的有效温度的指示的信号；控制单元，该控制单元被设置为能够接收来自传感器的作为对所感测的有效温度的指示的信号，并且能够基于接收到的指示有效温度的信号来控制至温度调节装置的功率供应。
背景技术
自调节加热器电缆(heater cable)被制造为使得流过加热器电缆的电流量是环境温度的函数。在这样的自调节加热器电缆中的电导体的部分具有与温度成反比的热导率。这意味着邻接冷表面的自调节加热器电缆可以传导相对大的电流量，并且因而发射相对高的功率，然而，邻接热表面的相应的加热器电缆传导较小电流，并且因而发射较少功率。因此自调节加热器电缆能够被认为是他们本身的恒温器。
用于室外的加热器电缆在特别暴露的条件下可能需要大量的功率，以便保持期望区域不结冰。这例如可以是在船舶上，尽管本发明不限于此。当在船舶甲板中或在船舶上的露天台阶中使用加热器电缆时，加热器电缆可以优选地相对深地被布置，以使得加热器电缆不与环境直接接触。出于这个原因，自调节加热器电缆可能不用于直接控制到加热器电缆的输入(admission)，因而在时间段内比所需的能量多得多的能量可能用于进行加热。而且，公知风会影响感测到的温度并且尤其是暴露于风的区域相比于较少暴露于风的区域需要更多的加热。考虑到风力的传感器可以包括机械地可移动的部件，并且因此在恶劣的天气条件下特别暴露在外地装配有该传感器。
发明内容
本发明的目的在于改进或减少现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者至少提供对现有技术的有用替代方案。
本目的通过下面的说明书以及所附权利要求中具体说明的特征来实现。
更具体而言，本发明的第一方面涉及用于控制温度调节装置的设备，其中所述设备包括：
-传感器，所述传感器被设置为能够感测温度调节装置附近的有效温度，并且提交信号作为对所感测的有效温度的指示；
-控制单元，所述控制单元被设置为能够接收来自传感器的作为对所感测的有效温度的指示的信号，并且能够基于所接收到的指示有效温度的信号来控制至温度调节装置的功率供应；以及
-一个或多个能量源，所述一个或多个能量源被设置为至少能够驱动传感器、控制单元和温度调节装置，特点在于所述传感器由自调节加热器电缆构成。
自调节加热器电缆能够以简单、高效和廉价的方式来感测有效温度，而无需可移动部件并且不需要恒温器和许多电子器件。高效感测温度可以是实际温度、风速和空气湿度以及其它当地条件的函数。
根据本发明的设备可以用于制冷以及加热。因而温度调节装置可以是本领域技术人员公知的不同加热设备或制冷设备。在一个实施例中，温度调节装置可以是加热器电缆。随后可能被用作温度调节装置的加热器电缆将不会与自调节加热器电缆相同，该自调节加热器电缆被用作根据本发明的设备中的传感器。
在一个实施例中，自调节加热器电缆、传感器可以被设置在包封件中，其在提供机械保护的同时确保与周围环境良好的接触。包封件例如可以是有孔的容器。
在一个实施例中，所述设备可以还包括一个或多个信号转换器，所述信号转换器被设置为能够转换来自传感器的所感测的信号。来自自调节加热器电缆的输出信号不必与理论计算的信号成正比，因此可能需要适合的信号处理算法。所述信号转换器可以是所谓的脉宽调制器，PWM。本领域技术人员公知PWM的目的在于获得在这种情况下到所述温度调节装置的大致连续、稳定的输入。经脉宽调制的信号可以进一步被发送到接通或关断至温度调节装置的能量源的开关，例如继电器，例如半导体继电器。开关的百分比形式的接通时间(所谓的占空比)由来自传感器的输出信号决定，并且因此需要改变温度，这可以是加热或制冷。
描述了一种包括根据本发明的设备的船舶。
另外，描述了一种包括根据本发明的设备的平台。
还描述了一种包括根据本发明的设备的直升机甲板。
根据本发明的多个设备可以用在所述船舶、平台或直升机甲板上，以便使局部的、优化的加热成为可能。
本发明的第二方面涉及将自调节加热器电缆用作借助于控制温度调节装置的有效温度的传感器。
本发明的第三方面涉及一种用于控制温度调节装置的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-借助于传感器来感测所述温度调节装置附近的有效温度；
-借助于所述传感器来提交作为对所感测的有效温度的指示的信号；
-借助于控制单元来接收来自所述传感器的作为对所感测的有效温度的指示的所述信号；
-借助于所述控制单元来操控至所述温度调节装置的功率供应；以及
-借助于一个或多个能量源来驱动所述传感器、所述控制单元和所述温度调节装置，特点在于借助于传感器来感测有效温度的步骤包括借助于自调节加热器电缆来感测有效温度。
在一个实施例中，如果从自调节加热器电缆发射的信号被校正，以使得从自调节加热器电缆汲取的给定电流对应于到温度调节装置的给定输入，则这将是有利的。校正可以是本领域公知的，但是可以取决于使用的区域和位置。这将使得使用开环成为可能，即，不要求测量值的反送(reversal)以完成对温度调节装置的控制。在一个替代性实施例中，可以在闭环下完成调节，即借助于测量值的反送。如本领域技术人员公知的，后者例如可以借助于PID调节器来执行。
在一个实施例中，所述方法还可以包括借助于所述控制单元来控制开关，以使得所述温度调节装置的来自一个或多个能量源中的一个能量源的功率供应被关断或接通。这可以通过并入控制单元中的调节算法来完成，以使得可以如上所述在开环下完成此控制。由于减少了对测量值的发送器和信号电缆的需要，开环方案可以节省可观的成本。
附图说明
下面描述了附图中示出的优选实施例的示例，其中：
图1示意性地并简化地示出了根据本发明的设备。
具体实施方式
下文中，附图标记1表示根据本发明的设备。在下文中提及的不同单元之间用于传输电力和/或通信信号的电缆被示出为附图中的单元之间的直线。电缆对于本领域技术人员是公知的，本文将不再进一步描述。本领域技术人员也熟知两个不同单元之间的通信可以是无线方式的事实。自调节加热器电缆形式的传感器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。在加热器电缆暴露于环境温度、风和潮湿条件下的同时，包封件5提供了对自调节加热器电缆11的机械保护。能量源12连接至自调节加热器电缆11。能量源12供应恒定电压。如上所述，流过自调节加热器电缆11的电流量被有效的环境温度所调节。因而，从能量源12汲取的功率将提供对自调节加热器电缆11中热损耗的测量，并且因此是对有效温度的间接测量。从能量源12汲取的信号/功率被读取并被发送至信号处理单元17。在示出的示例中，信号处理单元17将从自调节加热器电缆11发射的信号转换为控制单元13可读取的信号。控制单元13和信号处理单元17均连接到能量源16。典型地为PLC、微控制器等的控制单元13被设置并被校正，以将来自信号处理单元17的接收到的信号转换为用于控制温度调节装置3的输出信号。在示出的示例中，信号处理单元17将来自能量源12的信号转换为电压信号，例如在0至5V的区间内。基于在控制单元13中读取的电压，借助于被集成在控制单元13中的信号变换器19将读取的电压信号转换为脉宽调制信号，如上所述。脉宽调制信号控制开关14，在这里示意性地示出为机械式继电器，该继电器调节从能量源15到温度调节装置3的能量供应。脉宽调制信号中的脉冲峰值，对应于开关14的接通时间，反之，脉冲谷对应于关断时间。脉宽调制信号的接通时间，或所谓的占空比，取决于来自控制单元13的输入信号的电压电平。在所述电压区间内超过设定的上限值的电压电平将给出100％接通时间，而在所述电压区间内低于下限的电压电平将给出0％的接通时间。所述上限与下限之间的电压电平给出部分的接通时间和部分的关断时间。

Claims (10)

1.一种用于控制温度调节装置(3)的设备(1)，其中，所述设备(1)包括：
-传感器(11)，所述传感器(11)被设置为能够感测所述温度调节装置(3)附近的有效温度，并且提交作为对所感测的有效温度的指示的信号；
-控制单元(13)，所述控制单元(13)被设置为能够接收来自所述传感器(11)的作为对所感测的有效温度的指示的所述信号，并且能够基于接收到的指示有效温度的信号来控制至所述温度调节装置(3)的功率供应；以及
-一个或多个能量源(12，15，16)，所述一个或多个能量源(12，15，16)被设置为至少能够驱动所述传感器(11)、所述控制单元(13)以及所述温度调节装置(3)；
所述设备(1)的特征在于，所述传感器(11)由自调节加热器电缆构成。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述设备(1)还包括一个或多个信号转换器(17，19)，所述一个或多个信号转换器(17，19)被设置为能够转换来自所述传感测(11)的所感测的信号。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中，所述设备(1)还包括开关(14)，其中所述开关(14)适于能够由所述控制单元(13)控制，并且其中，所述开关(14)适于能够关断和接通从所述一个或多个能量源(15)中的至少一个能量源(15)至所述温度调节装置(3)的所述功率供应。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的设备(1)，其中，所述温度调节装置(3)是加热器电缆。
5.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)的船舶。
6.一种包括根据权利要求1-4中任一项所述的设备(1)的平台。
7.一种包括根据权利要求1-4中任一项所述的设备(1)的直升机甲板。
8.自调节加热器电缆作为控制温度调节装置(3)时用于有效温度的传感器(11)的用途。
9.一种用于控制温度调节装置(3)方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-借助于传感器(11)来感测所述温度调节装置(3)附近的有效温度；
-借助于所述传感器(11)来提交作为对所感测的有效温度的指示的信号；
-借助于控制单元(13)来接收来自所述传感器(11)的作为对所感测的有效温度的指示的所述信号；
-借助于所述控制单元(13)来操控至所述温度调节装置(3)的功率供应；以及
-借助于一个或多个能量源(12，15，16)来驱动所述传感器(11)、所述控制单元(13)以及所述温度调节装置(3)，
所述方法的特征在于，借助于传感器(11)来感测有效温度的步骤包括借助于自调节加热器电缆来感测有效温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括借助于所述控制单元(13)来控制开关(14)，以使得所述温度调节装置(3)的来自所述一个或多个能量源(15)中的一个能量源(15)的所述功率供应被关断或接通。
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