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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Steuern der
Innentemperatur eines Kleinkindabteils innerhalb eines Kleinkindbrutapparats
und insbesondere auf ein System, das die Temperatur der Luft an
zwei Orten im gesamten Heizsystem für den Kleinkindbrutapparat
erfasst, um die Temperatur im Kleinkindabteil zu bestimmen sowie um
weitere nützliche
Information bezüglich
des Betriebs des Heizsystems des Kleinkindbrutapparats zu ermitteln.
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Es
gibt natürlich
viele verschiedene Systeme zum Steuern der Temperatur innerhalb
eines Kleinkindabteils eines Kleinkindbrutapparats. Allgemein besteht
der Zweck solcher Systeme darin, eine genaue und zuverlässige Temperaturregelung
für das im
Kleinkindabteil angeordnete Kleinkind bereitzustellen. Allgemein
weist der Kleinkindbrutapparat ein Heizsystem auf, das einen Heizluftstrom
in das Kleinkindabteil zum Erwärmen
des Kleinkinds vorsieht. Die Temperatur und/oder der Warmluftstrom
wird genau reguliert, so dass die Innenraumbedingungen des Kleinkindabteils
die für
dieses bestimmte Kleinkind gewünschten
Bedingungen sind.
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Bei
der Durchführung
einer solchen Beheizung sind verschiedene Systeme in Benutzung oder wurden
veröffentlicht,
welche die Lufttemperatur innerhalb des Kleinkindabteils erfassen
und diese Temperatur als Eingabe für die Steuerung verwenden,
welche das Heizsystem betreibt. Andere Systeme können die Hauttemperatur des
Kleinkinds erfassen, entweder als Steuerungseingabe oder als eine Überwachungseingabe
sowie verschiedene Temperaturen innerhalb des Kleinkindabteils erfassen.
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Zum
Beispiel bezieht sich die
US
5,415,618 auf ein Verfahren zum Steuern der Betriebsparameter
eines Brutapparats. Mindestens zwei Temperatursensoren sind zum Überwachen
unterschiedlicher Temperaturzonen, z.B. der Hauptorgane, der Haut, der
Umgebung des Körpers
und der Umgebungstemperatur vorhanden, wobei ihre Ausgabe in einer
Datenverarbeitungseinheit analysiert wird und der Brutapparat eine
Steuerungseinheit zum Einstellen der Betriebsparameter aufweist.
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Die
DE 197 07 583 beschreibt
einen Kleinkindbrutapparat mit einer Kammer, in der Luft zirkulieren
kann. Ein erster Temperatursensor misst die Kammertemperatur und
ein zweiter Temperatursensor ist in einem entfernbaren Befeuchtungsbehälter angeordnet,
um die Wassertemperatur zu messen. Die Signale von diesen Sensoren
werden zum Steuern des Heizsystems verwendet.
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Allgemein
gibt es viele unterschiedliche Systeme und Orte zum Erfassen von
Temperaturen, die zum Steuern und/oder Überwachen der Bedingungen innerhalb
des Kleinkindabteils und zum Gewährleisten,
dass das Heizsystem innerhalb der erwarteten Parameter betrieben
wird, verwendet werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf einem System, das zwei Luftsensoren
zum Durchführen
der Steuerung und Überwachung
des Heizsystems verwendet, das die warme Luft in einem Kleinkindabteil liefert.
Ein Sensor ist am Einlass der Warmluft in das Kleinkindabteil und
der andere Sensor am Auslass der Luft aus dem Kleinkindabteil angeordnet.
In der bevorzugten Ausführungsform
weisen beide Luftsensoren doppelte Sensoren auf, das heißt es ist
dahingehend eine Redundanz eingebaut, dass sowohl am Einlass als
auch am Auslass des Kleinkindabteils jeweils zwei temperaturabhängige Widerstände vorhanden
sind.
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Durch
die Verwendung von Lufttemperatursensoren bei den zwei ausgewählten Standorten kann
die Lufttemperatur innerhalb des Kleinkindabteils leicht ermittelt
werden, jedoch kann auch noch zusätzliche Information aus der
Erfassung der Lufttemperaturen an diesen Orten abgeleitet werden.
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Zum
Beispiel kann man durch das Erfassen der Temperatur sowohl am Einlass
als auch am Auslass des Kleinkindabteils feststellen, ob das Heizsystem
richtig arbeitet, das heißt,
das System kann das Vorliegen eines Fehlers im Lüftersystem oder eines Fehlers
in der Heizung selbst erfassen.
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Als
ein weiteres Merkmal oder ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung kann der Brutapparat mit den Temperatursensoren am Einlass
und am Auslass des Kleinkindabteils betrieben werden, und eine solche
Anordnung der Sensoren kann die normale Verwendung eines Sicherungsthermostats überflüssig machen,
der normalerweise zum Abschalten der Brutapparatheizung bei einer
vorbestimmten Maximaltemperatur verwendet wird, und es kann sich
dadurch auch die Notwendigkeit der Verwendung von Luftflusssensoren
erübrigen,
die in herkömmlichen
Kleinkindbrutapparaten eingesetzt werden. Daher können bestimmte
Komponenten eines Kleinkindbrutapparats einfach weggelassen werden, ohne
dass dadurch die Sicherheit des Kleinkindbrutapparats gefährdet wäre.
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Diese
und andere Verbesserungen und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus folgenden der detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine seitliche Schnittdarstellung eines Kleinkindbrutapparates,
bei dem die vorliegende Erfindung eingebaut ist;
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2 ist
ein Schaltplan eines Temperatursensors, der zur Verwendung mit der
vorliegenden Erfindung angepasst ist; und
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3A–F sind
eine Reihe von Kurvendarstellungen, die verschiedene Bedingungen
der vorliegenden Erfindung bei ihrer Anwendung auf das System von 1 zeigen.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 ist
eine Schnittdarstellung eines Kleinkindbrutapparats 20,
der eine Basis 22, vorzugsweise aus einem steifen Baumaterial,
so zum Beispiel Aluminium oder Kunststoff, zum Beispiel Polycarbonat,
aufweist. Die Basis enthält
einen Großteil
des Funktionsmechanismus zum Betreiben des Kleinkindbrutapparats 20,
wie noch zu erläutern
ist. Der Brutapparat 20 kann im Grunde der gleiche sein,
der im US-Patent 4,936,824 (Koch et al.) gezeigt und beschrieben
ist, auf dessen Offenbarungsgehalt hier Bezug genommen wird.
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Eine
Haube 24 liegt über
der Basis 22 und schließt in sich ein Kleinkindabteil 26 ein.
Die Haube 24 ist aus einem transparenten Material, vorzugsweise
Plexiglas, und hat eine Zugangstür 28,
durch die das Pflegepersonal zum im Kleinkindabteil 26 befindlichen
Kleinkind Zugang haben kann. Die Zugangstür 28 kann zum Beispiel
mittels Stiften 30 oder anderer Schwenkmittel an der Basis 22 angelenkt
sein, wie zum Beispiel über
Klavierbänder.
Wie festzustellen ist, sind die Stifte 30 von der Basis
der Zugangstür 28 versetzt,
so dass das Schwenken dazu führt,
dass die Zugangstür
bei ihrer Öffnung
gegenüber
ihrer normalen Position versetzt ist, wie noch zu erläutern ist.
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Die
Haube 24 selbst kann auch an der Basis 22 an der
Rückseite
des Brutapparats 20 mittels einer solchen Schwenkeinrichtung 32 angelenkt
sein, so dass die gesamte Haube 24 geöffnet werden kann. Die Haube 24 kann
auch verschiedene andere Zugangsöffnungen,
wie zum Beispiel ein Handloch 34, aufweisen.
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Ein
Heizungsabteil 36 ist in der Basis 22 enthalten
und enthält
die Heizeinrichtung zum Heizen und Zirkulieren der aufgeheizten
Luft durch das Kleinkindabteil 26. Die Heizeinrichtung
kann eine herkömmliche
Heizeinrichtung 38 und einen Lüfter 40 umfassen,
der die Luft an der Heizeinrichtung 38 vorbeiführt, um
die Luft aufzuheizen, die dann in den verbleibenden Teil des Heizabteils 36 eintritt.
Ein Lüftermotor 42 mit
einem Kühllüfter 44 wird
zum Betreiben des Lüfters 40 eingesetzt.
Die Warmluft, die durch die Heizeinrichtung 38 aufgewärmt wird,
wird durch einen Lufteinlass 46 in das Kleinkindabteil 26 eingelassen,
und der Warmluftfluss zirkuliert auf diese Weise durch das Kleinkindabteil 26,
um das im Kleinkindabteil 26 befindliche Kleinkind zu wärmen. Schließlich tritt die
Heizluft etwas abgekühlt
durch den Luftauslass 48 wieder in das Heizabteil 36 in
der Basis 22 ein.
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Wie
nun zu sehen ist, sieht der Brutapparat 20 einen Heizluftstrom
vor, der von der Basis 22 durch den Lufteinlass 46 in
das Kleinkindabteil 26 eintritt und der dann durch das
Kleinkindabteil 26 zirkuliert und schließlich durch
den Luftauslass 48 wieder in die Basis 22 eintritt.
Der Warmluftfluss gibt daher während
seines Weges durch das Kleinkindabteil 26 einen Teil seiner
Wärme ab
und ist daher, wenn er durch den Luftauslass 48 hindurchtritt,
im Vergleich zu seiner Temperatur, wenn er über den Lufteinlass 46 in
das Kleinkindabteil 26 eintritt, etwas abgekühlt.
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Ein
Temperatursensor 50 ist im Lufteinlass 46 oder
in dessen unmittelbarer Nähe
und ein weiterer Temperatursensor 52 im Luftauslass 48 oder
in dessen unmittelbarer Nähe
angeordnet. Die Sensoren selbst können herkömmliche temperaturabhängige Widerstände sein,
welche die Funktion des Messens der Temperatur der Luft haben, während sie durch
den Einlass 46 in das Kleinkindabteil 26 eintritt, und
wieder, während
sie durch den Auslass 48 aus dem Kleinkindabteil 26 austritt.
Die Temperaturdifferenz stellt daher eine Anzeige der vom Warmluftstrom
im Kleinkindabteil 26 zum Erwärmen des Kleinkinds abgegebenen
Wärme dar.
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In 2 ist
im Zusammenhang mit 1 ein Schaltplan eines Temperatursensors 54 gezeigt,
der mit der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Der Temperatursensor 54 kann
entweder als einer oder beide der Temperatursensoren 50 und 52 von 1 eingesetzt
werden und umfasst ein Paar temperaturabhängige Widerstände 56,
die in einem Mantel 58 eines Materials mit guter Wärmeleitfähigkeit
enthalten sind. Der Temperatursensor 54 hat daher im Grunde
eine eingebaute Redundanz, das heißt, beim Ausfallen eines der
beiden temperaturabhängigen
Widerstände 56 kann
der andere temperaturabhängige
Widerstand innerhalb des Mantels 58 zum Erfassen der entsprechenden Temperatur
verwendet werden. Geeignete Verdrahtungen 60 werden zum
Verbinden der temperaturabhängigen
Widerstände 56 mit
anderen Teilen der Steuervorrichtung verwendet, insbesondere mit
einer Zentraleinheit (CPU) 62, welche von den Thermistoren 56 die
Signale emp fängt,
welche die erfasste Temperatur anzeigen, in diesem Fall im Lufteinlass 46 und
im Luftauslass 58 des in 1 gezeigten Brutapparats 20.
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Da
die Temperaturen auf diese Weise am Lufteinlass 46 und
am Luftauslass 48 erfasst werden, kann die CPU 62 in
einfacher Weise die Lufttemperatur innerhalb des Kleinkindabteils 26 berechnen
und bestimmen, ohne dass man auf einen im Kleinkindabteil 26 befindlichen
Temperatursensor für
die tatsächliche
Lufttemperatur zurückgreifen
muss, und kann diese abgeleitete Temperatur zum Ansteuern einer
Heizungssteuerung 64 zum Bereitstellen einer Steuerung
für die
Heizung 38 und/oder zum Steuern der Drehzahl des Lüfters 40 zum
Liefern der gewünschten
Wärmemenge
an das Kleinkindabteil 26 verwenden.
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Als
ein weiteres Merkmal können,
während die
Lufttemperatursensoren zum Erfassen der Temperatur des in das Kleinkindabteil 26 eintretenden und
aus dem Kleinkindabteil 26 austretenden Luft angeordnet
sind, verschiedene Parameter bezüglich der
Gesamtintegrität
des Heizsystems festgestellt werden, und wenn die Integrität nicht
nach den Wünschen
des Benutzers oder nach dem System selbst ist, kann die CPU 62 die
Fehler im Heizsystem feststellen und die Aufmerksamkeit des Benutzers
mittels eines Alarms 66 erregen, der hörbar und/oder sichtbar sein
kann, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, dass im Heizsystem
etwas nicht richtig funktioniert.
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Als
Beispiel des Fehlererfassungssystems sind in den 3A–F verschiedene
Kurven gezeigt, welche die Arbeit des Brutapparats 20 aufgrund
der Erfassung der Temperaturen im Lufteinlass 46 und im Luftauslass 48 zeigen.
In jedem dieser Beispiele können
die verschiedenen Kurven durch die CPU 62 erfasst werden
und entsprechende Nachrichten durch den Alarm 66 geliefert
werden, wenn der bestimmte Fehler identifiziert ist. Alternativ
dazu kann die CPU 62 lediglich im Speicher die antizipierten
Kurven der Arbeit des Brutapparats enthalten und ein Alarm immer
dann gegeben werden, wenn die Temperaturkurven von der Norm abweichen.
In einem solchen Fall würde
das Alarmsystem nicht versuchen, den spezifischen Fehler zu identifizieren,
sondern würde
lediglich einen Alarmzustand anzeigen. Als eine weitere Alternative
könnten
natürlich
die verschiedenen Kurven und die sie durch verschiedene Fehler repräsentierenden
Daten mittels eines standardmäßigen neuronalen
Netzsystems der CPU 62 unter Einsatz eines Trainings vermittelt
worden sein, und der spezifische Fehler dem Benutzer angezeigt werden.
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Bei
den spezifischen Kurven der 3A–F, die
die Temperatur in der Abhängigkeit
von der Zeit anzeigen, repräsentiert
die Kurve von 3A den normalen Start und den
Betrieb des Brutapparats 20. In allen 3A–3F zeigt
die Kurve "a" eine Kurve der Temperatur
an, die am Lufteinlass 46 erfasst wurde, das heißt, die
durch den Temperatursensor 52 erfasste Temperatur, und
die mit "b" bezeichnete Kurve
ist eine Kurve der Temperatur am Luftauslass 48, die durch
den Temperatursensor 52 erfasst wird. So ist zu sehen,
dass ein normaler Temperaturanstieg in 3A bei
der Luft im Lufteinlass 46 auftritt, die bei einer höheren Temperatur
ist als die aus dem Kleinkindabteil 26 durch den Luftauslass 48 austretende Luft,
wie auch zu erwarten ist.
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Bei 3B wird
jedoch durch die beiden Temperatursensoren 50 und 52 ein
abnormaler Zustand erfasst. In 3B wäre der hier
dargestellte Zustand, wenn der Lüfter 40 nicht
arbeiten würde, und,
wie zu sehen ist, sind die Temperaturen im Lufteinlass 46 und
im Luftauslass 48 ungefähr
die gleichen, da kein Luftstrom durch den Brutapparat 20 durch
den Betrieb des Lüfters 40 gedrückt wird.
Natürlich
würde nach
Erfassen eines solchen Fehlers der Alarm 66 dem Benutzer
unmittelbar eine solche Fehlerbedingung mitteilen, so dass eine
entsprechende Aktion eingeleitet werden kann.
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In 3C wird
ein Zustand erfasst, dass der Brutapparat einen stabilen Betriebszustand
erreicht hat und dann sich die Heizeinrichtung immer weiter erhitzte,
während
der Lüfter
nicht lief. Wie zu sehen ist, zeigen beide Temperatursensoren 50 und 52 sowohl
im Lufteinlass 46 als auch im Luftauslass 48 eine
schnell ansteigende Temperatur an. Der Zustand würde natürlich einen sofortigen Alarm 66 auslösen und
kann auch ein vollständiges
Abschalten des Brutapparats 20 bewirken.
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Als
nächstes
zeigen die Kurven in 3D einen Zustand einer offenen
Tür oder
eines offenen Handlochs an, während
dessen die Temperatur im Lufteinlass 46 ansteigt, jedoch
die Temperatur im Luftauslass 48 diesem Temperaturanstieg
nicht folgt, was anzeigt, dass die warme Luft aus dem Kleinkindabteil 26 entweicht.
In einem solchen Fall kann die Verwendung der zwei Tempera tursensoren 50 und 52 den
Zustand erfassen und kann den Benutzer entsprechend darauf aufmerksam
machen, um anzuzeigen, dass eine Öffnung vorliegt und Wärme in die umgebende
Atmosphäre
entweicht.
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In 3E ist
der Zustand gezeigt, bei dem der Lüfter 40 in der Rückwärtsrichtung
läuft,
so dass die Temperatur am Luftauslass 48 auf eine höhere Temperatur
als am Lufteinlass 46 ansteigt. Wieder besteht ein Fehlerzustand,
der durch die bestimmte Anordnung der Temperatursensoren bei der
vorliegenden Erfindung erfasst wird.
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Schließlich ist
in 3F ein Zustand gezeigt, bei dem der Brutapparat 20 einen
stabilen Betriebszustand erreicht hat und dann sich die Heizeinrichtung
immer weiter erhitzte, so dass die Temperatur sowohl beim Lufteinlass 46 als
auch beim Luftauslass 48 ständig ansteigt, wenn auch mit
einer geringeren Rate, als wenn der Lüfter auch deaktiviert worden
wäre, wie
das beim Zustand von 3C der Fall ist.
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Bei
diesen verschiedenen Beispielen erlaubt eine Anordnung der Temperatursensoren
im Lufteinlass und im Luftauslass eines Kleinkindbrutapparats dem
gesamten System, eine Steuerung des Heizsystems vorzusehen, und
hat gleichzeitig den Vorteil, dass durch einen Vergleich der an
diesen Standorten erfassten Temperaturen verschiedene Fehlerbedingungen
erkannt werden können.