Куртка с автоматизированной электронной системой контроля внутренней температуры

Полезная модель относится к области электричества и удовлетворения жизненных потребностей человека устройствам. Устройство состоит из куртки, в которую вшиты нагревательные элементы, на которых располагаются датчики температуры, гибкий сетчатый аккумуляторный блок, встроена ЭВМ, управление устройством происходит через сенсорный дисплей. Техническим результатом является автоматизация распределения и контроля внутренней температуры, уменьшение энергозатрат, увеличение комфорта при использовании человеком.

1.1 Область техники, к которой относиться полезная модель.

Полезная модель относится к области электричества и удовлетворения жизненных потребностей человека, устройствам

1.2. Уровень техники

Заявителям известны сведения об устройствах с применением систем нагрева:

- «Electrically-heated garment». Патент на полезную модель US 1691472 S

- «Electrically-heated garment». Патент на полезную модель US 1691472 A

- «Electrically heated flying suit». Патент на полезную модель US 2329766 A

- «Heated garment with temperature control». Патент на полезную модель US 6049062 А

- «Multi-functional garment System». Патент на полезную модель US 5148002 A

- «Controllably heated clothing». Патент на полезную модель US 4404460 A

- «Heated garment». Патент на полезную модель US 3999037 A

- «Electrically heated garment». Патент на полезную модель US 3084241 А К недостаткам вышеперечисленных полезных моделей относятся:

- выносной блок аккумуляторов;

- металлические нагревательные элементы;

- отсутствие автоматизированного контроля и управления нагревом;

- высокий уровень энергопотребления;

- невозможность стирки с использованием воды;

- отсутствие комфорта при использовании из-за выпирающих,

- угловатых аккумуляторных блоков и устройств для управления нагревом.

1.3 Раскрытие полезной модели

Технический результат, который достигается при использовании заявленной полезной модели, состоит в быстром начальном нагреве и в то же время плавном (без перегрева) выходом на наружную температуру.

Чертеж 1 - «Гибкая сетка аккумулятора»

Чертеж 2 - «Нагревательный элемент»

Чертеж 3 - «Расположение гибкой сетки аккумуляторных элементов»

Чертеж 4 - «Основные узлы устройства»

1 - гибкий корпус с использованием плотной резины или гибкого пластика;

2 - гибкий металлический проводник;

3 - аккумуляторные ячейки LiFePO4, соединенные параллельно между собой;

4 - контроллер заряда/разряда аккумуляторных ячеек;

5 - гибкое неметаллическое крепление с каналом для прокладки проводов;

6 - углеродное волокно;

7 - силовой провод;

8 - провод датчика температуры;

9 - датчик температуры;

10 - гибкая сетка аккумуляторных элементов;

11 - сенсорный дисплей и ЭВМ;

12 - кнопка включения/выключения устройства;

13 - датчик температуры;

14 - нагревательный элемент;

Нагревательный элемент имеет прямоугольную форму с сетчатой структурой внутри периметра, выполнен из гибкого волокнистого углеродного материала. Каждая ячейка сетки выполнена в виде правильного шестиугольника. Электрическое сопротивление одного нагревательного элемента составляет 5 Ом. Ширина одного нагревательного элемента 30 см, высота 15 см, толщина 0,5 мм. Нагревательный элемент с двух сторон имеет гибкие медные площадки шириной 3 мм и толщиной 0,2 мм, от которых отходят два силовых медных провода, расположенные по диагонали друг от друга на противоположных медных площадках, диаметром 1 мм в гибкой обмотке.

Гибкие медные площадки и места контакта силовых проводов герметизированы. Нагревательные элементы располагаются во внутренних слоях куртки в следующих зонах: карманы для рук, воротник, спина, плечи, предплечья.

На каждый нагреватель имеется отдельный силовой ключ, который может быть открыт или закрыт, и полупроводниковый датчик температуры с цифровым интерфейсом I2C, подключенные напрямую к микропроцессору. Все датчики объединены в сеть (4 провода), что упрощает разводку электрических соединений. Датчики температуры располагаются во внутренних слоях куртки в следующих зонах: карманы для рук, воротник, спина, плечи, предплечья. Ключи управляются при помощи широтноимпульсной модуляции (ШИМ) от специального модуля ШИМ, который входит в состав микропроцессора (ЭВМ). Количество тока (энергии в единицу времени), подаваемое на каждый нагревательный элемент, динамически регулируется процессором в зависимости от разности температур: желаемая и фактическая. Чем ближе фактическая температура к желаемой, тем меньше энергии подается на нагревательный элемент: таким образом достигается быстрый начальный нагрев и в то же время плавный (без перегрева) выход на нужную температуру.

Процессор считывает показания каждого из датчиков температуры, сравнивает эти показания с тем, к чему стремимся (желаемая температура) и вырабатывает соответствующие сигналы управления каждым ключом. Сенсорный дисплей TFT типа расположен в зоне левого предплечья и используется человеком для выбора зон нагрева, желаемой температуры нагрева и интенсивности нагрева. Сенсорный дисплей подключен к ЭВМ. Сенсорный дисплей герметизирован. В правом нижнем углу куртки располагается тактовая кнопка включения/выключения ЭВМ. Тактовая кнопка включения/выключения ЭВМ подключена к ЭВМ.

Гибкий сетчатый аккумуляторный блок соединен с ЭВМ, имеет прямоугольную форму. Ширина гибкого сетчатого аккумуляторного блока 40 см, высота 50 см, толщина 2,4 мм. Тип аккумуляторных ячеек: LiFePO4. Аккумуляторные ячейки имеют цилиндрическую форму размером: высота:2 мм, диаметр:3 мм. Напряжение одной аккумуляторной ячейки составляет 3,7 Вольта, емкость одной аккумуляторной ячейки составляет 5 mAh. Аккумуляторные ячейки соединены между собой параллельно двумя гибкими медными проводами в виде замкнутых колец, одно из которых соединяет положительный полюс аккумуляторных ячеек, другой соединяет отрицательный полюс аккумуляторных ячеек, в группу из шести аккумуляторных ячеек, общее количество восемьсот групп. Группы из шести аккумуляторных ячеек соединены в две большие группы параллельно гибкими медными проводами, содержащие по четыреста групп, состоящие из шести аккумуляторных ячеек. Две большие группы соединены последовательно гибкими медными проводами.

Контроль заряда и разряда гибкого сетчатого аккумуляторного блок выполняет контроллер заряда-разряда (РСМ). Напряжение гибкого сетчатого аккумуляторного блока составляет 7,4 Вольта, емкость гибкого сетчатого аккумуляторного блока составляет 12000 mAh. Весь гибкий сетчатый аккумуляторный блок герметизирован. Это позволяет вшить гибкий сетчатый аккумуляторный блок в слои устройства, что позволяет сделать его неощущаемым для человека. Герметичное покрытие каждого из элементов электронной конструкции позволяет использовать воду для чистки устройства.

1. Куртка, содержащая во внутренних слоях нагревательные элементы и автоматизированную электронную систему контроля внутренней температуры с ЭВМ, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены из волокнистого углеродного материала и расположены во внутренних слоях куртки, на каждом нагревательном элементе располагаются электроизолированные датчики температуры, которые подключены к автоматизированной электронной системе контроля внутренней температуры с ЭВМ, ЭВМ выполнена с возможностью управления устройством широтно-импульсной модуляции от сенсорного дисплея, расположенного на левом рукаве в области предплечья, и источник питания электроэнергией, выполненный в виде гибкого сетчатого аккумуляторного блока, который расположен во внутренних слоях куртки.

2. Куртка по п. 1, отличающаяся тем, что все электронные компоненты, расположенные во внутренних слоях куртки, имеют герметичную оболочку.