RU2799703C1 - Pasteurizer for breast milk and method for its use - Google Patents
Pasteurizer for breast milk and method for its use Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799703C1 RU2799703C1 RU2023111216A RU2023111216A RU2799703C1 RU 2799703 C1 RU2799703 C1 RU 2799703C1 RU 2023111216 A RU2023111216 A RU 2023111216A RU 2023111216 A RU2023111216 A RU 2023111216A RU 2799703 C1 RU2799703 C1 RU 2799703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- temperature
- microcontroller
- pasteurizer
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[001] Настоящее техническое решение в общем относится к вычислительной области техники, а в частности к способам и устройствам для дезинфекции или стерилизации посуды и пастеризации грудного молока.[001] This technical solution generally relates to the computing field of technology, and in particular to methods and devices for disinfecting or sterilizing dishes and pasteurizing breast milk.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
[002] Настоящее техническое решение относится к области пастеризации грудного молока и к устройствам, предназначенным для осуществления такого процесса.[002] This technical solution relates to the field of pasteurization of breast milk and devices designed to carry out such a process.
[003] Хотя мы уже давно знаем, как кормить новорожденных с помощью восстановленного синтетического молока, грудное молоко остается предпочтительным источником питания для младенцев из-за его питательной и иммунной ценности, с которой на сегодняшний день не может сравниться ни одно синтетическое молоко. Сегодня научным и медицинским сообществом признано, что грудное молоко обеспечивает определенную защиту, в частности, от рисков инфекции и аллергии. Исследования, проведенные на всех континентах мира, также продемонстрировали, что вскармливание грудных детей грудным молоком снижает заболеваемость и/или тяжесть таких патологий, как диарея, инфекции нижних дыхательных путей, отит или даже менингит, бактерии. [003] Although we have known for a long time how to feed newborns with reconstituted synthetic milk, breast milk remains the preferred source of nutrition for infants due to its nutritional and immune value that no other synthetic milk can match today. It is now recognized by the scientific and medical community that breast milk provides some protection, in particular against the risks of infection and allergies. Studies conducted on all continents of the world have also demonstrated that breastfeeding infants reduces the incidence and / or severity of pathologies such as diarrhea, lower respiratory tract infections, otitis or even meningitis, bacteria.
[004] Актуальной проблемой в настоящее время является развитие некротизирующего энтероколита у глубоконедоношенных детей. Подчеркнута превентивная роль грудного молока в отношении некротизирующего энтероколита, а также рассмотрено перспективное направление в выхаживании глубоконедоношенных детей посредством создания банков грудного молока. В настоящее время применяются банки молока, предназначенные для сбора, обработки и хранения грудного молока от матерей-доноров для вскармливания новорожденных, матери которых сами не могут кормить грудью или кормят недостаточно. Хранение грудного молока в течение 24 часов после сбора должно осуществляться при температуре не выше 4°C в стерилизованных контейнерах во избежание загрязнения. Однако без дальнейшей обработки собранное молоко можно употреблять только в течение 24 часов после сбора. В случае необходимости более длительного хранения, молоко должно подвергаться температурной обработке или заморозке в течение первых 24 часов. Обработка пастеризацией грудного молока после сбора уничтожает микроорганизмы, содержащиеся в молоке, или, по крайней мере, предотвращает их размножение, сохраняя при этом питательные свойства молока.[004] The current problem is the development of necrotizing enterocolitis in very preterm infants. The preventive role of breast milk in relation to necrotizing enterocolitis is emphasized, and a promising direction in nursing very premature babies through the creation of breast milk banks is considered. Currently, milk banks are used to collect, process and store breast milk from donor mothers for feeding newborns whose mothers are unable to breastfeed themselves or are underfeeding. Breastmilk should be kept below 4°C for 24 hours after collection in sterilized containers to avoid contamination. However, without further processing, the collected milk can only be consumed within 24 hours of collection. If longer storage is required, milk should be heated or frozen within the first 24 hours. The pasteurization treatment of breast milk after collection destroys the microorganisms contained in the milk, or at least prevents their reproduction, while maintaining the nutritional properties of the milk.
[005] Пастеризация грудного молока требует доведения до температуры +62,5°С в течение 30 мин, после чего молоко быстро охлаждается до температуры хранения 4°С. Эта температура и продолжительность воздействия должны точно соблюдаться, чтобы обеспечить уничтожение бактерий и болезнетворных агентов, содержащихся в молоке, с сохранением питательных и органолептических свойств молока.[005] Pasteurization of breast milk requires bringing to a temperature of +62.5°C for 30 minutes, after which the milk is rapidly cooled to a storage temperature of 4°C. This temperature and duration of exposure must be precisely observed in order to ensure that the bacteria and pathogens contained in the milk are destroyed, while maintaining the nutritional and organoleptic properties of the milk.
[006] В настоящее время известны две основные технологии, используемые для проведения пастеризации грудного молока. Первый состоит в традиционной пастеризации путем нагревания молока на водяной бане до температуры 62,5°C в течение 30 минут. Затем молоко охлаждают на водяной бане до комнатной температуры, а затем помещают в холодильник, чтобы довести его до 4°C. Затем охлаждение может длиться более часа. Второй метод пастеризации состоит из сухой импульсной воздушной пастеризации. Затем осуществляют нагрев молока, вдувая горячий воздух в камеру, чтобы довести ее до 62,5°С в течение 30 мин, затем проводят охлаждение в той же камере, вдувая холодный воздух. Так же, как и при методе на водяной бане, повышение температуры и охлаждение молока при методе пастеризации с принудительной подачей воздуха занимают значительные периоды времени, в большинстве случаев превышающие один час. Это длительное время охлаждения пастеризованного грудного молока до недавнего времени не считалось критически важным для надлежащего хранения молока и даже не регулировалось действующими стандартами здравоохранения. Однако после выводов многочисленных научных исследований, проведенных в отношении сохранения молока, в настоящее время считается важным для хорошего сохранения грудного молока и особенно его питательных свойств как можно быстрее охладить молоко до 4°C менее чем за час.[006] Currently, there are two main technologies used for pasteurization of breast milk. The first one consists in the traditional pasteurization by heating the milk in a water bath to a temperature of 62.5°C for 30 minutes. The milk is then cooled in a water bath to room temperature and then placed in a refrigerator to bring it to 4°C. Then cooling can last more than an hour. The second pasteurization method consists of dry pulsed air pasteurization. Then milk is heated by blowing hot air into the chamber to bring it to 62.5°C for 30 minutes, then cooling is carried out in the same chamber by blowing cold air. As with the water bath method, raising the temperature and cooling the milk in the forced air pasteurization method takes significant periods of time, in most cases exceeding one hour. This long cooling time for pasteurized breast milk was not considered critical to proper milk storage until recently, and was not even regulated by current health standards. However, following the conclusions of numerous scientific studies carried out in relation to milk preservation, it is now considered important for the good preservation of breast milk and especially its nutritional properties to cool the milk as quickly as possible to 4 ° C in less than an hour.
[007] Из уровня техники известен источник информации WO2004098659 «BABYCARE HEATING APPARATUS» (правообладатель: Cannon Rubber Limited, дата приоритета: 2004-11-18). В данном решении раскрывается нагревательное устройство для ухода за детьми, содержащее сосуд (2; 102) для воды и нагревательный элемент (15; 115) для нагрева воды, находящейся в сосуде, отличающийся тем, что датчик температуры (22; 42, 123) для определения повышения температуры, вызванного работой нагревательного элемента (15); и средство управления (25; 125) для управления подачей питания на нагревательный элемент (15; 115) в зависимости от выходного сигнала датчика (22; 42; 123) температуры и выполненное с возможностью обесточивания нагревательного элемента (15; 115), причем если изменение температуры, зафиксированное датчиком (22;42;123), соответствует заданному критерию. Устройство можно использовать в качестве стерилизатора или подогревателя бутылочек, и в нем используется показатель скорости нагревания во время работы, чтобы определить, правильно ли устройство заполнено водой.[007] The source of information WO2004098659 "BABYCARE HEATING APPARATUS" (copyright holder: Cannon Rubber Limited, priority date: 2004-11-18) is known from the prior art. This solution discloses a heating device for child care, containing a vessel (2; 102) for water and a heating element (15; 115) for heating the water in the vessel, characterized in that the temperature sensor (22; 42, 123) for determining the temperature increase caused by the operation of the heating element (15); and control means (25; 125) for controlling the power supply to the heating element (15; 115) depending on the output signal of the temperature sensor (22; 42; 123) and configured to de-energize the heating element (15; 115), moreover, if the change temperature, recorded by the sensor (22;42;123), corresponds to the specified criterion. The device can be used as a sterilizer or bottle warmer and uses the rate of heating during operation to determine if the device is properly filled with water.
СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF THE TECHNICAL SOLUTION
[008] Технической задачей или технической проблемой, решаемой в данном техническом решении, является осуществление устройства и способа для размораживания грудного молока и пастеризации.[008] The technical task or technical problem solved in this technical solution is the implementation of a device and method for defrosting breast milk and pasteurization.
[009] Техническим результатом, достигающимся при решении вышеуказанной технической проблемы, является точный контроль равномерного нагрева.[009] The technical result achieved by solving the above technical problem is precise control of uniform heating.
[0010] Указанный технический результат достигается благодаря компоновке электронного блока и датчиков, расположенных таким образом, чтобы обеспечивать точную передачу данных, а также за счет использования алюминиевого несъемного резервуара, который обеспечивает высокую теплопроводность, непосредственную передачу тепла от нагревательного элемента, равномерную передачу тепла нагреваемой среде и как следствие, контролируемый процесс изменения температуры. [0010] The specified technical result is achieved due to the layout of the electronic unit and sensors located in such a way as to ensure accurate data transmission, as well as through the use of an aluminum non-removable reservoir, which provides high thermal conductivity, direct heat transfer from the heating element, uniform heat transfer to the heated medium and as a consequence, a controlled temperature change process.
[0011] При поступлении тепла от внешней среды, превышающей температуру молока, при том, что тепло распределено равномерно по всей поверхности емкости с молоком (бутылочка помещена в воду), повышение температуры молока происходит от внешнего слоя к центру поступательно. Таким образом, когда внешний слой уже достиг жидкого состояния, следующий слой еще находится в закристаллизованном состоянии. Температура размороженного молока не может подвергаться температуре выше 20 градусов. Контролируемые время и температура режима размораживания позволяют контролировать и изменять параметры в режиме реального времени, в зависимости от снимаемых с датчиков параметров, обеспечивают равномерное размораживание и нагрев с сохранением свойств молока.[0011] When heat from the external environment exceeds the temperature of the milk, while the heat is distributed evenly over the entire surface of the milk container (the bottle is placed in water), the temperature of the milk rises progressively from the outer layer to the center. Thus, when the outer layer has already reached a liquid state, the next layer is still in a crystallized state. The temperature of defrosted milk cannot be exposed to temperatures above 20 degrees. Controlled time and temperature of the defrosting mode allow you to control and change the parameters in real time, depending on the parameters taken from the sensors, provide uniform defrosting and heating while maintaining the properties of milk.
[0012] Указанный технический результат достигается благодаря осуществлению пастеризатора для грудного молока, который включает корпус с крышкой, содержащей вентиляционное отверстие, обеспечивающее выход пара в процессе кипения воды, в котором располагаются:[0012] The specified technical result is achieved due to the implementation of a pasteurizer for breast milk, which includes a housing with a lid containing a vent that provides steam in the process of boiling water, in which are located:
i. нагревательный элемент;i. a heating element;
ii. несъемный резервуар, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, в который помещается съемный контейнер для емкостей;ii. a non-removable tank made of a material with high thermal conductivity, in which a removable container for containers is placed;
iii. съемный контейнер для емкостей, выполненный с возможностью вмещения емкостей с молоком для пастеризации; и iii. a removable container for containers, made with the possibility of accommodating containers with milk for pasteurization; And
iv. электронный блок, располагающийся в нижней части корпуса под несъемным резервуаром и содержащий iv. an electronic unit located in the lower part of the housing under a non-removable reservoir and containing
1. датчик температуры, выполненный с возможностью считывания температуры среды, в зависимости от показателя, и расчета напряжения, подаваемого на нагревательный элемент;1. a temperature sensor configured to read the temperature of the environment, depending on the indicator, and calculate the voltage applied to the heating element;
2. датчик уровня воды, выполненный с возможностью передачи на микроконтроллер сигнала отключения при превышении порогового значения. 2. water level sensor, configured to send a shutdown signal to the microcontroller when the threshold value is exceeded.
3. микроконтроллер, выполненный с возможностью управления нагревательным элементом посредством пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора.3. a microcontroller capable of controlling the heating element by means of a proportional-integral-derivative (PID) controller.
[0013] В некоторых вариантах реализации технического решения несъемный резервуар выполнен из материала, обеспечивающего теплопроводность выше 200 Вт/(м⋅К).[0013] In some embodiments of the technical solution, the non-removable reservoir is made of a material that provides thermal conductivity above 200 W/(m⋅K).
[0014] В некоторых вариантах реализации технического решения толщина стенки несъемного резервуара 2 мм и равномерна по всей площади.[0014] In some embodiments of the technical solution, the wall thickness of the non-removable reservoir is 2 mm and is uniform over the entire area.
[0015] В некоторых вариантах реализации технического решения контейнер выполнен из акрилонитрил бутадиен стирола ABS пластика.[0015] In some embodiments of the technical solution, the container is made of acrylonitrile butadiene styrene ABS plastic.
[0016] В некоторых вариантах реализации технического решения съемный контейнер для емкостей выполнен из полимерного материала, обладающего стойкостью к температуре до 100°C, имеющий отверстия, обеспечивающие проникновение воды из несъемного резервуара.[0016] In some embodiments of the technical solution, the removable container for containers is made of a polymeric material resistant to temperatures up to 100°C, having holes that allow water to penetrate from the non-removable reservoir.
[0017] В некоторых вариантах реализации технического решения датчик температуры и датчик уровня воды расположены на дне несъемного резервуара на одном уровне с нагревательным элементом на расстоянии не более 16 мм от нагревательного элемента. [0017] In some embodiments of the technical solution, the temperature sensor and the water level sensor are located at the bottom of the non-removable tank at the same level as the heating element at a distance of no more than 16 mm from the heating element.
[0018] В некоторых вариантах реализации технического решения датчик уровня воды имеет выход на внутреннюю поверхность несъемного резервуара и контактирует с водой внутри несъемного резервуара. [0018] In some embodiments of the technical solution, the water level sensor has an outlet on the inner surface of the non-removable reservoir and is in contact with water inside the non-removable reservoir.
[0019] В некоторых вариантах реализации технического решения датчик температуры располагается на внешней стороне несъемного резервуара. [0019] In some embodiments of the technical solution, the temperature sensor is located on the outside of the non-removable reservoir.
[0020] В некоторых вариантах реализации технического решения нагревательный элемент располагается по центру на дне съемного контейнера с наружной стороны. [0020] In some embodiments of the technical solution, the heating element is located centrally on the bottom of the removable container from the outside.
[0021] Также технический результат достигается благодаря осуществлению способа применения пастеризатора для грудного молока, который выполняется по меньшей мере одним вычислительным устройством и включает следующие шаги: [0021] Also, the technical result is achieved through the implementation of a method for using a pasteurizer for breast milk, which is performed by at least one computing device and includes the following steps:
i. получают посредством микроконтроллера от датчика температуры текущие значения температуры, а также от датчика уровня воды текущий уровень;i. receive by means of the microcontroller from the temperature sensor the current temperature values, as well as the current level from the water level sensor;
ii. сопоставляют текущее значение температуры, полученное на предыдущем шаге с заданным значением целевой температуры;ii. comparing the current temperature value obtained in the previous step with a given value of the target temperature;
iii. определяют посредством пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора напряжение и период времени подачи такого уровня напряжения на нагревательный элемент;iii. determining, by means of a proportional-integral-derivative (PID) controller, a voltage and a time period for supplying such a voltage level to the heating element;
iv. передают с микроконтроллера нагревательному элементу полученное на предыдущем шаге напряжение и период времени подачи такого уровня напряжения;iv. transmitting from the microcontroller to the heating element the voltage obtained at the previous step and the time period for supplying such a voltage level;
1. причем если датчик уровня воды передает на микроконтроллер сигнал отключения, микроконтроллер останавливает подачу сигнала о подаче напряжения на нагревательный элемент.1. Moreover, if the water level sensor sends a shutdown signal to the microcontroller, the microcontroller stops the signal that voltage is applied to the heating element.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0022] Признаки и преимущества настоящего технического решения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:[0022] The features and advantages of the present technical solution will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings, in which:
[0023] На Фиг. 1 показан общий вид в сборе, на котором отображены кнопки управления.[0023] In FIG. 1 shows a general view of the assembly, which displays the control buttons.
[0024] На Фиг. 2 показан вид сверху - вентиляционное отверстие.[0024] In FIG. 2 shows a top view of the vent.
[0025] На Фиг. 3 показан вариант реализации пастеризатора для грудного молока.[0025] In FIG. 3 shows an embodiment of a breast milk pasteurizer.
[0026] На Фиг. 4 показан вариант реализации несъемного резервуара, расположение датчиков и нагревательного элемента.[0026] In FIG. 4 shows an embodiment of a non-removable tank, the location of the sensors and the heating element.
[0027] На Фиг. 5 показано схематичное изображение реализации механизма работы пастеризатора для грудного молока.[0027] In FIG. 5 shows a schematic representation of the implementation of the mechanism of operation of the pasteurizer for breast milk.
[0028] На Фиг. 6 показан пример реализации функции метода пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора (ПИД).[0028] In FIG. 6 shows an example implementation of the Proportional-Integral-Derivative (PID) method function.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE TECHNICAL SOLUTION
[0029] Ниже будут подробно рассмотрены термины и их определения, используемые в описании технического решения.[0029] Below will be discussed in detail the terms and their definitions used in the description of the technical solution.
[0030] В данном техническом решении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, четко определенную последовательность операций (действий, инструкций), смарт-контракты.[0030] In this technical solution, a system means a computer system, a computer (electronic computer), CNC (numerical control), PLC (programmable logic controller), computerized control systems and any other devices capable of performing a given, well-defined sequence operations (actions, instructions), smart contracts.
[0031] Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы), смарт-контракт, виртуальная машина Ethereum (EVM) или подобное. Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические приводы.[0031] A command processing device refers to an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) executing machine instructions (programs), a smart contract, an Ethereum virtual machine (EVM), or the like. An instruction processing device reads and executes machine instructions (programs) from one or more data storage devices. The role of a storage device can be, but not limited to, hard disk drives (HDD), flash memory, ROM (read only memory), solid state drives (SSD), optical drives.
[0032] Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.[0032] A program is a sequence of instructions intended to be executed by a computer control device or command processing device.
[0033] Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор - компонент в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе - интегралу сигнала рассогласования, третье - производной сигнала рассогласования.[0033] A proportional-integral-derivative (PID) controller is a component in a feedback control loop. It is used in automatic control systems to generate a control signal in order to obtain the required accuracy and quality of the transient process. The PID controller generates a control signal that is the sum of three terms, the first of which is proportional to the difference between the input signal and the feedback signal (error signal), the second - to the integral of the error signal, the third - to the derivative of the error signal.
[0034] Пастеризация - процесс уничтожения вегетативных форм микроорганизмов (кроме термофильных) в жидких средах, пищевых продуктах путём однократного и непродолжительного их нагрева до температур ниже 100°C.[0034] Pasteurization is the process of destroying vegetative forms of microorganisms (except thermophilic ones) in liquid media, food products by heating them once and briefly to temperatures below 100°C.
[0035] В данном решении раскрывается устройство, обеспечивающее контролируемый высокоточный температурный режим для размораживания, нагревания жидких сред в емкостях, в частности грудного молока. [0035] This solution discloses a device that provides a controlled high-precision temperature regime for defrosting, heating liquid media in containers, in particular breast milk.
[0036] Также будет раскрыт алгоритм работы устройства, который может быть реализован при помощи датчиков.[0036] A device operation algorithm will also be disclosed, which can be implemented using sensors.
[0037] Алгоритм реализован посредством пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора. Алгоритм при пид-регулирования использует показатели, получаемые с датчиков для управления мощностью, передаваемой микроконтроллерами элементам конструкции. [0037] The algorithm is implemented by means of a proportional-integral-derivative (PID) controller. The algorithm for Pid control uses the data obtained from the sensors to control the power transmitted by the microcontrollers to the structural elements.
[0038] Данное портативное электрическое устройство состоит из корпуса, крышки, несъемного резервуара, съемного контейнера для емкостей, причем фунционально и конструктивно выполненного заранее для устройства, и электронного блока. Все элементы устройства находятся в корпусе и жесткой конструктивной связи.[0038] This portable electrical device consists of a body, a lid, a non-removable reservoir, a removable container for containers, and functionally and structurally made in advance for the device, and an electronic unit. All elements of the device are in the housing and rigid constructive connection.
[0039] Устройство работает от сети переменного тока и предварительно заполняется водой вручную. В некоторых вариантах реализации устройство может работать от съёмного аккумулятора. Также вода в устройство может подаваться дистанционно на основании сигнала по беспроводному передачи данных, например, с мобильного устройства связи пользователя.[0039] The device operates on AC power and is manually pre-filled with water. In some embodiments, the device may be powered by a removable battery. Also, water can be supplied to the device remotely based on a wireless data transmission signal, for example, from a user's mobile communication device.
[0040] Несъемный резервуар может быть выполнен из материала, обеспечивающего теплопроводность выше 200 Вт/(м⋅К). В конкретном примере реализации используется в качестве материала алюминий, теплопроводность которого 203,5 Вт/(м⋅К). Несъемный резервуар содержит окно уровня воды с указателями уровня. В некоторых вариантах реализации толщина стенки несъемного резервуара может быть 2 мм и равномерна по всей площади. [0040] The non-removable reservoir may be made of a material providing thermal conductivity above 200 W/(m⋅K). In a specific implementation example, aluminum is used as the material, the thermal conductivity of which is 203.5 W/(m⋅K). The non-removable tank contains a water level window with level indicators. In some embodiments, the wall thickness of the non-removable reservoir may be 2 mm and uniform over the entire area.
[0041] Емкости, заполненные грудным молоком, помещаются в съемный контейнер, после чего контейнер помещается в несъемный резервуар. [0041] Containers filled with breast milk are placed in a removable container, after which the container is placed in a non-removable container.
[0042] Контейнер представляет собой элемент, выполненный из полимерного материала, обладающего стойкостью к температуре до 100°C, имеющий отверстия, обеспечивающие свободное проникновение воды из несъемного резервуара. В некоторых вариантах реализации контейнер может быть выполнен из акрилонитрил бутадиен стирола (ABS пластика). Контейнер может быть выполнен из другого материала, обладающего температурной стойкостью от 100°С, механической прочностью и устойчивостью к химическим воздействиям, не ограничиваясь.[0042] The container is an element made of a polymeric material that is resistant to temperatures up to 100°C, having holes that ensure the free penetration of water from a non-removable reservoir. In some embodiments, the container may be made of acrylonitrile butadiene styrene (ABS plastic). The container may be made of other material having temperature resistance from 100°C, mechanical strength and chemical resistance, without being limited.
[0043] Альтернативные варианты реализации контейнера могут быть из следующих материалов: [0043] Alternative container implementations may be of the following materials:
• полиэфирэфиркетон, PEEK;• polyetheretherketone, PEEK;
• поликарбонат, PC;• polycarbonate, PC;
• полиэфиримид, PEI.• polyetherimide, PEI.
[0044] Ниже показаны в Таблице 1 некоторые характеристики материалов контейнера.[0044] Table 1 below shows some characteristics of container materials.
[0045] Таким образом, при помещении контейнера с емкостями, в которых находится молоко для пастеризации, в заполненный водой несъемный резервуар, емкости оказываются помещенными в воду.[0045] Thus, when a container with containers containing milk for pasteurization is placed in a non-removable container filled with water, the containers are placed in water.
[0046] В корпусе расположен электронный блок со встроенным программным обеспечением, управляющим техническим процессом запуска нагрева, контроля нагрева, остановки нагрева, причем все процессы управляются микроконтроллером и набором датчиков данного электронного блока.[0046] The housing contains an electronic unit with built-in software that controls the technical process of starting heating, controlling heating, stopping heating, and all processes are controlled by a microcontroller and a set of sensors of this electronic unit.
[0047] Электронный блок расположен в нижней части корпуса под несъемным резервуаром (закреплен на нем) и содержит датчик температуры, а также датчик уровня воды. [0047] The electronic unit is located in the lower part of the housing under the non-removable tank (fixed on it) and contains a temperature sensor, as well as a water level sensor.
[0048] Датчики расположены на дне несъемного резервуара на одном уровне с нагревательным элементом, на расстоянии не более 16 мм от нагревательного элемента. Датчики расположены таким образом, что датчик уровня воды имеет выход на внутреннюю поверхность несъемного резервуара и контактирует с водой внутри резервуара. Датчик температуры располагается на внешней стороне несъемного резервуара.[0048] The sensors are located at the bottom of the non-removable tank at the same level as the heating element, at a distance of no more than 16 mm from the heating element. The sensors are located in such a way that the water level sensor has an exit to the inner surface of the non-removable tank and is in contact with the water inside the tank. The temperature sensor is located on the outside of the non-removable tank.
[0049] Нагревательный элемент располагается по центру на дне съемного контейнера с наружной стороны, то есть не находится в воде. Крышка имеет вентиляционное отверстие, обеспечивающее выход пара в процессе кипения воды.[0049] The heating element is located centrally on the bottom of the removable container from the outside, that is, it is not in the water. The lid has a vent that allows steam to escape when the water boils.
[0050] Нагревательный элемент представляет собой элемент, выполненный из поликристаллической керамики на основе титаната бария (BaTiO3) и характеризующийся чувствительностью к температуре по технологии PTC (англ. «Positive temperature coefficient»).[0050] The heating element is a barium titanate (BaTiO3) polycrystalline ceramic element with PTC (Positive temperature coefficient) temperature sensitivity.
[0051] Технология заключается в том, что PTC электрическое сопротивление нелинейно зависит от температуры нагрева. При подключении к сети переменного тока и подаче напряжения, после достижения температуры максимального сопротивления (температуры Кюри), обусловленной составом керамики, сопротивление элемента многократно увеличивается, ограничивая протекающий ток и дальнейший рост температуры, таким образом предотвращая возможность перегрева системы. [0051] The technology lies in the fact that the PTC electrical resistance is non-linearly dependent on the heating temperature. When connected to the AC mains and energized, after reaching the maximum resistance temperature (Curie temperature) due to the composition of the ceramic, the resistance of the element increases many times over, limiting the flow of current and further temperature rise, thus preventing the possibility of overheating of the system.
[0052] Нагревательный элемент состоит из контактного нагревательного элемента PTC, закрепленного в алюминиевый корпус, где алюминиевый корпус имеет отверстия на поверхности наружного профиля для установки, что обеспечивает точную фиксацию и оптимальную теплопередачу. Нагревательный элемент контактирует с электронным блоком устройства посредством контактов, напаянных на микроконтроллер. [0052] The heating element consists of a PTC contact heating element mounted in an aluminum housing, where the aluminum housing has holes on the surface of the outer profile for installation, which ensures precise fixation and optimal heat transfer. The heating element is in contact with the electronic unit of the device through contacts soldered to the microcontroller.
[0053] Размер и форма нагревательного элемента, и могут быть любой формы: плоской, объемной; квадратной, круглой, треугольной и т.д. Это в значительной степени определяется размерами прибора, внутри которого он должен помещаться, и площадью, на которой он должен производить тепло. [0053] The size and shape of the heating element, and can be of any shape: flat, bulky; square, round, triangular, etc. This is largely determined by the size of the appliance it has to fit inside and the area over which it has to produce heat.
[0054] В одном из вариантов исполнения нагревательный элемент представляет собой пластину квадратной или прямоугольной формы со стороной квадрата от 10 до 16 см. Мощность нагревательного элемента может быть 58 - 100 Вт.[0054] In one embodiment, the heating element is a square or rectangular plate with a square side of 10 to 16 cm. The power of the heating element can be 58 to 100 watts.
[0055] Управление нагревательным элементом реализовано посредством пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора, представляющего собой электронный компонент, расположенный на электронной плате управляющего электронного блока, включающий встроенный управляющий алгоритм. ПИД - регулятор использует показатели, получаемые от датчиков (температуры и уровня жидкости) для управления мощностью, передаваемой микроконтроллером элементам конструкции. [0055] The heating element is controlled by a proportional-integral-derivative (PID) controller, which is an electronic component located on the electronic board of the control electronic unit, including a built-in control algorithm. The PID controller uses the indicators obtained from sensors (temperature and liquid level) to control the power transmitted by the microcontroller to the structural elements.
[0056] Микроконтроллер, запрограммирован таким образом, чтобы, получая от датчика температуры значения (y(t)), как показано на Фиг. 6, сопоставлять это значение с заданным значением требуемой температуры этой переменной (r(t)), установленным программно, и адаптировать алгоритм таким образом, чтобы получать требуемое исходное значение, адаптировать передаваемое нагревательному элементу напряжение и период времени подачи такого уровня напряжения (u (t) ), обеспечивая равномерное достижение искомого значения температуры. [0056] The microcontroller is programmed so that, upon receiving the values (y(t)) from the temperature sensor, as shown in FIG. 6, compare this value with the set value of the required temperature of this variable (r(t)) set by the software, and adapt the algorithm in such a way as to obtain the required initial value, adapt the voltage transmitted to the heating element and the time period for applying this voltage level (u (t ) ), ensuring a uniform achievement of the desired temperature value.
[0057] Алгоритм может быть реализован при помощи датчика температуры.[0057] The algorithm may be implemented using a temperature sensor.
[0058] Функция реализации метода пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулирования показана ниже.[0058] The implementation function of the proportional-integral-derivative (PID) control method is shown below.
[0059] Данные параметры задаются в алгоритме заранее или могут быть установлены, например, посредством использования искусственной нейронной сети.[0059] These parameters are predetermined in the algorithm or may be set, for example, through the use of an artificial neural network.
[0060] Параметры функции ПИД-регулятора показаны ниже:[0060] The PID function parameters are shown below:
a. r(t) целевая температура °С - температура, заранее заданная программой;a. r(t) target temperature °C - temperature pre-set by the program;
b. P =Kp Коэфф. пропорционального воздействия;b. P =Kp Coeff. proportional impact;
c. D = Kd Коэфф. дифференциального воздействия;c. D = Kd differential impact;
d. I = Ki Коэфф. интегрального воздействия, находящийся в зависимости от запрограммированных массы, теплоёмкости.d. I = Ki integral impact, depending on the programmed mass, heat capacity.
[0061] Результатом реализации функции является значение управляющего u(t) сигнала воздействия, передаваемого микроконтроллером электронного блока на нагревательный элемент и общий коэффициент усиления аналогового сигнала. В конкретном примере реализации коэффициент равен 1.[0061] The result of the implementation of the function is the value of the control signal u(t) of the action signal transmitted by the microcontroller of the electronic unit to the heating element and the overall gain of the analog signal. In a specific implementation example, the coefficient is 1.
[0062] Схематичное изображение функции показано на Фиг. 6.[0062] A schematic representation of the function is shown in FIG. 6.
где Where
r(t) - целевая температура заданная программно, которую необходимо достичь; r(t) - target temperature set by software, which must be achieved;
e (t) - разница между r(t) и y(t) (ошибка);e (t) - difference between r(t) and y(t) (error);
u (t) - рассчитанная сила сигнала воздействия на нагревательный элемент; u (t) - the calculated signal strength of the impact on the heating element;
y (t) - данные, полученные от датчика температуры;y (t) - data received from the temperature sensor;
Process - измерение температуры датчиком температуры. Process - temperature measurement by a temperature sensor.
[0063] Полученные данные вновь поступают на микроконтроллер, запуская новый цикл расчета функции и сравнения r(t) и y(t).[0063] The received data is again fed to the microcontroller, starting a new cycle of calculating the function and comparing r(t) and y(t).
[0064] Модель формулы включает следующие параметры:[0064] The formula model includes the following parameters:
a. коэффициент (Кf) инерционности нагреваемого тела (масса, теплоёмкость элементов системы);a. coefficient (Kf) of the inertia of the heated body (mass, heat capacity of the system elements);
b. температура окружающей среды °С;b. ambient temperature °С;
c. начальная температура °С.c. initial temperature °C.
[0065] Благодаря применению технологии пид-регулятора, алгоритм способен адаптировать работу устройства в зависимости от параметров среды.[0065] Through the use of PID controller technology, the algorithm is able to adapt the operation of the device depending on the parameters of the environment.
[0066] Датчик температуры считывает температуру среды (воды), в зависимости от показателя, а микроконтроллер рассчитывает напряжение, подаваемое на нагревательный элемент. [0066] The temperature sensor reads the temperature of the medium (water), depending on the indicator, and the microcontroller calculates the voltage applied to the heating element.
[0067] В одном варианте реализации при непредусмотренном открытии крышки контейнера в ходе цикла происходит охлаждение среды. Датчик считывает изменение температуры и адаптирует параметры напряжения в алгоритме пид-регулирования.[0067] In one embodiment, when the container lid is opened inadvertently during the cycle, the environment is cooled. The sensor reads the change in temperature and adapts the voltage parameters in the PID control algorithm.
[0068] В другом варианте реализации несъёмный резервуар заполнен водой, причем температура у которой ниже, чем минимально установленная допустимая температура. Датчик считывает температуру и адаптирует параметры напряжения и время подачи заданного напряжения.[0068] In another embodiment, the non-removable reservoir is filled with water, the temperature of which is lower than the minimum temperature allowed. The sensor reads the temperature and adapts the voltage parameters and the time of applying the specified voltage.
[0069] В еще одном варианте реализации в несъёмный резервуар помещены емкости с содержимым в состоянии льда. Лед, имея температуру ниже температуры воды в несъемном резервуаре, забирая энергию из среды (воды) несъемного резервуара, охлаждает среду. В данном случае, датчик считывает снижение температуры и адаптирует подачу напряжения, подает больше напряжения на нагревательный элемент, для достижения заданной температуры.[0069] In yet another embodiment, containers with contents in a state of ice are placed in a non-removable reservoir. Ice, having a temperature below the temperature of water in a non-removable reservoir, by taking energy from the medium (water) of the non-removable reservoir, cools the medium. In this case, the sensor reads the decrease in temperature and adapts the voltage supply, supplying more voltage to the heating element to reach the set temperature.
[0070] Функция отключения при выкипании воды работает следующим образом.[0070] The water boil off function works as follows.
[0071] Устройство снабжено датчиком уровня воды, расположенным на дне несъемного резервуара.[0071] The device is equipped with a water level sensor located at the bottom of a non-removable tank.
[0072] Датчик уровня воды представляет собой датчик, основанный на принципе кондуктивного измерения и оснащен электродами, расположенными напротив друг друга. На электроды подается напряжение переменного тока, за счет чего в среде создается ток. [0072] The water level sensor is a sensor based on the principle of conductive measurement and is equipped with electrodes located opposite each other. An alternating current voltage is applied to the electrodes, due to which a current is created in the medium.
[0073] Датчик контактирует с электронным блоком устройства посредством контактов, напаянных на микроконтроллер. Микроконтроллер измеряет уровень напряжения на выходе аналогового датчика температуры.[0073] The sensor is in contact with the electronic unit of the device through contacts soldered to the microcontroller. The microcontroller measures the voltage level at the output of the analog temperature sensor.
[0074] Алгоритмом датчика запрограммировано пороговое значение проводимости. [0074] A conductivity threshold has been programmed into the sensor algorithm.
[0075] При выявлении значения, отличного от порогового значения, датчик передает на микроконтроллер цифровой сигнал двух видов, например: сигнал «1» -0 Вольт, сигнал «2» - 3 Вольт, где сигнал «1» означает отключение подачи напряжения «НЕТ», а сигнал «2» - «ДА», что означает отсутствие команды действий для микроконтроллера, и продолжение работы в текущем режиме.[0075] When a value other than the threshold value is detected, the sensor transmits a digital signal of two types to the microcontroller, for example: signal "1" - 0 Volts, signal "2" - 3 Volts, where the signal "1" means turning off the voltage supply "NO ", and the signal "2" - "YES", which means the absence of an action command for the microcontroller, and the continuation of work in the current mode.
[0076] Алгоритм реализован таким образом, что датчик уровня воды передает на микроконтроллер сигнал отключения. Микроконтроллер останавливает подачу сигнала о подаче напряжения на нагревательный элемент. Процесс нагрева останавливается.[0076] The algorithm is implemented in such a way that the water level sensor sends a shutdown signal to the microcontroller. The microcontroller stops signaling that voltage is applied to the heating element. The heating process stops.
[0077] При отсутствии контакта с водой, микроконтроллер получает от датчика сигнал, отличный от текущего. При получении сигнала, отличного от текущего, микроконтроллер передает на сигнал о прекращении подачи напряжения к управлению нагревательным элементом. Процесс нагрева останавливается. [0077] In the absence of contact with water, the microcontroller receives a signal from the sensor that is different from the current one. Upon receipt of a signal different from the current one, the microcontroller sends a signal to stop the supply of voltage to the control of the heating element. The heating process stops.
[0078] Микроконтроллер подает сигнал для оповещения пользователя о возникновении ошибки, например, в виде индикации на устройстве или по беспроводному протоколу передачи данных направляет сигнал на устройство связи пользователя. [0078] The microcontroller sends a signal to notify the user about the occurrence of an error, for example, in the form of an indication on the device or sends a signal to the user's communication device via a wireless data transfer protocol.
[0079] Сигнал может быть реализован посредством звукового/светового сигнала.[0079] The signal may be implemented by means of a sound/light signal.
[0080] Выкипание воды возможно, так как устройство включает вентиляционное отверстие в крышке корпуса, обеспечивающее выход пара с целью нормализации давления в несъемном резервуаре и равномерное распределение температуры в несъемном резервуаре. Пар выходит на протяжении всего цикла нагрева. [0080] Boiling off of water is possible because the device includes a vent in the cover of the housing, allowing steam to escape in order to normalize the pressure in the non-removable reservoir and evenly distribute the temperature in the non-removable reservoir. Steam is released throughout the entire heating cycle.
[0081] Ниже подробно раскрывается режим «Нагрев».[0081] The "Heating" mode is described below in detail.
[0082] Микроконтроллером создается стабильное напряжение для достижения по экспоненте температуры воды 30-35 °С. Выдерживание в течение 5 мин.[0082] A microcontroller generates a stable voltage to achieve an exponential water temperature of 30-35°C. Keeping for 5 min.
[0083] Далее снижение температуры градуируется в зависимости от запрограммированного объема помещенных емкостей. Происходит равномерное снижение подаваемого напряжения, в результате чего температура снижается. Верхний слой содержимого емкости размораживается при первичном достижении показателя в 30 °C на дисплее после размораживания, верхний оттаявший слой начнет нагреваться, что может сформировать инкубационную среду для развития микроорганизмов.[0083] Further, the decrease in temperature is graduated depending on the programmed volume of the placed containers. There is a uniform decrease in the applied voltage, as a result of which the temperature decreases. The top layer of the contents of the container is defrosted when it first reaches 30 °C on the display after defrosting, the top thawed layer will begin to heat up, which can form an incubation environment for the development of microorganisms.
[0084] Для того чтобы избежать перегревания верхнего размороженного слоя жидкости в емкости, температура снижается и следующий (внутренний) слой льда оттаивает уже при сниженной температуре, предотвращая перегревание внешнего слоя. Так достигается плавное размораживание.[0084] In order to avoid overheating of the upper thawed layer of liquid in the container, the temperature decreases and the next (inner) layer of ice thaws already at a reduced temperature, preventing overheating of the outer layer. In this way, smooth defrosting is achieved.
[0085] Температура содержимого в емкостях рассчитывается математически. [0085] The temperature of the contents in the containers is calculated mathematically.
[0086] Точность определения температуры обеспечена высокой теплопроводностью материала выполнения несъемного резервуара, так как температура передается непосредственно от нагревательного элемента к несъемному резервуару и равномерно распределяется по всей площади несъемного резервуара и передается нагреваемой среде (воде), следовательно распределена равномерно по всей площади несъемного резервуара и нагреваемой среды. [0086] The accuracy of temperature determination is ensured by the high thermal conductivity of the non-removable reservoir material, since the temperature is transferred directly from the heating element to the non-removable reservoir and is evenly distributed over the entire area of the non-removable reservoir and is transferred to the heated medium (water), therefore it is distributed evenly over the entire area of the non-removable reservoir and heated environment.
[0087] После достижения максимальной температуры (35°С) программа запускает пошаговое снижение температуры и выдержку на заданной температуре в течение заданного периода времени.[0087] After reaching the maximum temperature (35°C), the program starts a step-by-step decrease in temperature and exposure at a given temperature for a given period of time.
[0088] Режим «размораживание» включает несколько режимов в зависимости от объема жидкости в емкостях (бутылочках с молоком). Загружаемый объем задается при помощи кнопки управления. Алгоритм просчитывает шаг снижения температуры в зависимости от объема жидкости в контейнерах/ бутылочках 60-90 мл., 120-150 мл., 180-210 мл (или 190-250). В зависимости от установленного режима, программа рассчитывает шаг температуры и шаг времени. [0088] The "defrost" mode includes several modes depending on the volume of liquid in containers (bottles with milk). The loading volume is set using the control button. The algorithm calculates the temperature reduction step depending on the volume of liquid in containers/bottles 60-90 ml, 120-150 ml, 180-210 ml (or 190-250). Depending on the set mode, the program calculates the temperature step and the time step.
[0089] Температура содержимого бутылочек не измеряется, а приравнивается к запрограммированной средней искомой температуре.[0089] The temperature of the contents of the bottles is not measured, but equated to the programmed average target temperature.
[0090] По мере приближения к искомой температуре, алгоритм уменьшает шаг изменения температуры (подачи напряжения от микроконтроллера на нагревательный элемент, для обеспечения точности достижения заданной температуры. Температура изменяется медленнее по мере приближения к искомой температуре для того, чтобы точно обеспечить показатель.[0090] As the desired temperature is approached, the algorithm reduces the temperature change step (supplying voltage from the microcontroller to the heating element, to ensure the accuracy of reaching the set temperature. The temperature changes more slowly as it approaches the desired temperature in order to accurately provide an indicator.
[0091] Время достижения размораживания заданного объема рассчитано при помощи математической модели и запрограммировано в устройстве. Исходя из расчета, что теплопроводность молока при 20°С равна 0,5 Вт/(м×К). Теплопроводность молока увеличивается с повышением температуры и незначительно. Таким образом по формуле рассчитана мощность, которая должна быть установлена для повышения температуры объема воды, содержащейся в несъемном резервуаре, в течение заданного времени, и является результатом двух расчетов: расчет мощности для повышения температуры жидкости (Pch) и расчет теплопотерь (Pth).[0091] The time to reach a defrost of a given volume is calculated using a mathematical model and programmed into the device. Based on the calculation that the thermal conductivity of milk at 20°C is 0.5 W/(m×K). The thermal conductivity of milk increases with increasing temperature and slightly. Thus, the formula calculates the power that must be set to raise the temperature of the volume of water contained in the non-removable tank within a given time, and is the result of two calculations: the calculation of the power to increase the temperature of the liquid (Pch) and the calculation of heat loss (Pth).
[0092] Пример реализации формулы показан ниже.[0092] An example implementation of the formula is shown below.
- Тепловая мощность: Pch (кВт);- Thermal power: Pch (kW);
- Вес жидкости: M (мл) ;- Liquid weight: M (ml) ;
- Удельная теплоемкость жидкости: Cp (ккал/кг×°C) ;- Specific heat capacity of the liquid: Cp (kcal/kg×°C) ;
- Начальная температура: t1 (°C) ;- Initial temperature: t1 (°C) ;
- Необходимая конечная температура: t2 (°C) ;- Required final temperature: t2 (°C) ;
- Время нагрева: T (ч) ;- Heating time: T (h) ;
- 1,2: Коэффициент запаса, связанный с нашими производственными допусками и изменениями в напряжении сети питания.- 1.2: A safety factor related to our manufacturing tolerances and variations in mains voltage.
Pch = (M × Cp × (t2 - t1) × 1,2) ÷ (860 × T)Pch = (M × Cp × (t2 - t1) × 1.2) ÷ (860 × T)
[0093] Пример реализации температурных диапазонов при режиме «размораживание» показан в Таблице 2.[0093] An example of the implementation of temperature ranges in the "defrost" mode is shown in Table 2.
[0094] Ниже будет подробно раскрыт режим «Пастеризация».[0094] The "Pasteurization" mode will be described in detail below.
[0095] Программно режим возможен только при температуре среды (воды) не ниже + 30-36°С.[0095] Program mode is possible only at a temperature of the medium (water) not lower than + 30-36°C.
[0096] Данный режим обеспечивает контролируемое равномерное достижение температуры пастеризации 62,5 - 63°С. Время достижения 4 минуты. Выдерживание режима в течение 30 минут обеспечивает пастеризацию, позволяющую сохранить химические свойства молока.[0096] This mode provides a controlled uniform achievement of the pasteurization temperature of 62.5 - 63°C. Time to reach 4 minutes. Maintaining the regime for 30 minutes provides pasteurization, which allows you to save the chemical properties of milk.
[0097] Для реализации алгоритма управления режима «пастеризация» микроконтроллером устанавливается постоянная неизменяемая величина u (t), контролирующая постоянство управляющего u(t) сигнала воздействия, передаваемого микроконтроллером на нагревательный элемент[0097] To implement the control algorithm for the "pasteurization" mode, the microcontroller sets a constant unchanging value u (t), which controls the constancy of the control signal u (t) of the impact signal transmitted by the microcontroller to the heating element
[0098] Далее раскрывается режим «обработка/дезинфекция посуды».[0098] Next, the "treatment/disinfection of dishes" mode is disclosed.
[0099] Несъемный резервуар заполняется до нижнего уровня воды для предотвращения протекания воды, при активном кипении воды и образовании пара. Контейнер с емкостями (пустыми) помещается в несъемный резервуар. Производится нагревание воды до состояния пара (100 °С). Текучим паром производится стерилизация - обработка посуды. [0099] The non-removable reservoir is filled to the bottom water level to prevent water from leaking when water is actively boiling and steam is generated. The container with containers (empty) is placed in a non-removable tank. Water is heated to a state of steam (100 ° C). Flowing steam is used for sterilization - processing of dishes.
[00100] Реализация этого режима выполнена посредством:[00100] The implementation of this mode is done by:
a. датчика температуры (контроль температуры);a. temperature sensor (temperature control);
b. вентиляционного отверстия в крышке корпуса (выход пара, нормализация давления);b. ventilation hole in the housing cover (steam outlet, pressure normalization);
c. датчика уровня воды (остановка подачи напряжения при выкипании).c. water level sensor (stopping the voltage supply when boiling).
[00101] Компактность данного устройства ускоряет проведение процедуры, так как устройство работает с меньшим объемом материала, и не требует подключения к источнику воды. [00101] The compactness of this device speeds up the procedure, since the device works with a smaller volume of material, and does not require connection to a water source.
[00102] Также решение позволяет более точно распределять температуры и более точно влиять на содержимое емкости, так как физически сокращено расстояние между датчиком и емкостью. Нагревательный элемент находится непосредственно под алюминиевым несъемным резервуаром.[00102] Also, the solution allows you to more accurately distribute temperatures and more accurately influence the contents of the container, since the distance between the sensor and the container is physically reduced. The heating element is located directly under the aluminum non-removable tank.
[00103] Теплопередача осуществляется в средах: вода - алюминий - датчик. Датчик более точно считывает температуру воды и колебаний температуры воды. В результате получают меньшую погрешность и большую точность.[00103] Heat transfer occurs in media: water - aluminum - sensor. The sensor more accurately reads the water temperature and water temperature fluctuations. The result is less error and greater accuracy.
[00104] Также данное техническое решение сокращает время проведения процедуры и достижения результата за счет потребности в меньшем объеме энергии и времени.[00104] Also, this technical solution reduces the time of the procedure and the achievement of results due to the need for less energy and time.
[00105] Техническое решение может быть реализовано следующим образом.[00105] The technical solution can be implemented as follows.
[00106] Пользователь нажимает на кнопку включения, после чего кнопки замыкают контакт - микроконтроллер получает сигнал старта, запускает нагрев - передает на датчик температуры, датчик меряет температуру - передает обратно в микроконтроллер - микроконтроллер считает и передает сигнал нагрева на нагревательный элемент. Нагревательный элемент греет, датчик температуры измеряет температуру и передает ее на микроконтроллер, и так пока нужная температура не будет достигнута.[00106] The user presses the power button, after which the buttons close the contact - the microcontroller receives a start signal, starts heating - transmits to the temperature sensor, the sensor measures the temperature - transmits back to the microcontroller - the microcontroller reads and transmits the heating signal to the heating element. The heating element heats up, the temperature sensor measures the temperature and transmits it to the microcontroller, and so on until the desired temperature is reached.
[00107] Посредством программного управления задается режим работы и требуемая температура нагрева. [00107] By means of software control, the operating mode and the desired heating temperature are set.
[00108] Управляющим интерфейсом являются кнопки, как показано на Фиг. 1. Каждая из кнопок может соответствовать одному режиму, или одна кнопка может выполнять функцию запуска нескольких режимов, путем повторного нажатия. [00108] The control interface is buttons as shown in FIG. 1. Each of the buttons can correspond to one mode, or one button can perform the function of starting several modes by repeatedly pressing.
[00109] В системе взаимодействия электронного компонента кнопки, представленного на плате как контакт, и основной электронной платой, включающей встречный элемент для контакта, например лепестковые штыри. При замыкании контакта ПИД микроконтроллера происходит прерывание постоянного напряжения до 5 В. Прерывание напряжения является сигналом, запрограммированным в микроконтроллере как сигнал определенного действия, например, начала цикла или остановки. [00109] In the interaction system of the electronic component of the button, represented on the board as a contact, and the main electronic board, including a counter element for the contact, such as spade pins. Closing the microcontroller's PID contact causes a DC interruption of up to 5V. A voltage interruption is a signal programmed into the microcontroller to signal a specific action, such as start a cycle or stop.
[00110] На несъемном резервуаре расположен датчик температуры. В данном варианте исполнения применен аналоговый датчик, выполненный по технологии NTC (англ. «Negative temperature coefficient»), датчик отрицательного температурного коэффициента. Таким образом, при повышении температуры электрическое сопротивление датчика уменьшается (отрицательный коэффициент), а при понижении температуры электрическое сопротивление датчика увеличивается. [00110] A temperature sensor is located on the non-removable reservoir. In this embodiment, an analog sensor is used, made using NTC technology (Negative temperature coefficient), a negative temperature coefficient sensor. Thus, as the temperature rises, the electrical resistance of the sensor decreases (negative coefficient), and as the temperature decreases, the electrical resistance of the sensor increases.
[00111] Датчик контактирует с электронным блоком устройства посредством контактов, напаянных на микроконтроллер. Микроконтроллер измеряет уровень напряжения на выходе аналогового датчика температуры.[00111] The sensor is in contact with the electronic unit of the device through contacts soldered to the microcontroller. The microcontroller measures the voltage level at the output of the analog temperature sensor.
[00112] Микроконтроллер считывает полученный от датчика температуры сигнал и запускает алгоритм ПИД-регулирования, где в качестве входных данных используется показатель заданной температуры Y (t).[00112] The microcontroller reads the signal received from the temperature sensor and runs the PID control algorithm, where the input temperature is Y (t).
[00113] Микроконтроллер управляет сигналом питания нагревательного элемента в зависимости от температуры датчика. [00113] The microcontroller controls the power signal of the heating element depending on the temperature of the sensor.
[00114] Микроконтроллер посредством алгоритма ПИД регулирования рассчитывает значение управляющего сигнала u(t), необходимого для передачи нагревательному элементу для достижения заданного значения температуры. [00114] The microcontroller, through the PID control algorithm, calculates the value of the control signal u(t) required to transmit to the heating element to achieve the set temperature value.
[00115] Сигнал управления u(t) представляет собой сигнал широтно-импульсная модуляции частоты до 3 kHz.[00115] The control signal u(t) is a pulse width modulated frequency signal up to 3 kHz.
[00116] Посредством алгоритма ШИМ микроконтроллер генерирует сигнал управления и контролирует мощность, передаваемую на нагревательный элемент, поступающую от сети переменного тока в 220 В.[00116] Through the PWM algorithm, the microcontroller generates a control signal and controls the power transmitted to the heating element from the 220 V AC mains.
[00117] Нагревательный оснащен схемой управления нагрузкой, выполненной на основе симистора. В данной реализации, предусмотрен лимит нагрузки до 300 Вт. Таким образом нагревательный элемент получает питание от микроконтроллера через схему управления нагрузкой, что обеспечивает контроль верхнего предела нагрузки и обеспечивает защиту от перегревания нагревательного элемента. [00117] The heater is equipped with a load control circuit based on a triac. In this implementation, a load limit of up to 300 watts is provided. Thus, the heating element receives power from the microcontroller through the load control circuit, which provides control of the upper limit of the load and provides protection against overheating of the heating element.
[00118] Все блоки, используемые в устройстве, могут быть реализованы с помощью электронных компонент, используемых для создания цифровых интегральных схем, что очевидно для специалиста в данном уровне техники. Не ограничиваясь, могут использоваться микросхемы, логика работы которых определяется при изготовлении, или программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), логика работы которых задаётся посредством программирования. Для программирования используются программаторы и отладочные среды, позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры: Verilog, VHDL, AHDL и др. Альтернативой ПЛИС могут быть программируемые логические контроллеры (ПЛК), базовые матричные кристаллы (БМК), требующие заводского производственного процесса для программирования; ASIC - специализированные заказные большие интегральные схемы (БИС), которые при мелкосерийном и единичном производстве существенно дороже.[00118] All blocks used in the device can be implemented using electronic components used to create digital integrated circuits, which is obvious to a person skilled in the art. Without limitation, microcircuits, the logic of which is determined during manufacture, or programmable logic integrated circuits (FPGA), the logic of which is set by programming, can be used. Programmers and debugging environments are used for programming, allowing you to set the desired structure of a digital device in the form of a circuit diagram or a program in special hardware description languages: Verilog, VHDL, AHDL, etc. An alternative to FPGAs can be programmable logic controllers (PLCs), basic matrix crystals ( BMK), requiring a factory production process for programming; ASIC - specialized custom-made large integrated circuits (LSI), which are significantly more expensive for small-scale and single-piece production.
[00119] Обычно, сама микросхема ПЛИС микроконтроллера состоит из следующих компонент:[00119] Typically, the microcontroller FPGA chip itself consists of the following components:
• конфигурируемых логических блоков, реализующих требуемую логическую функцию;• configurable logical blocks that implement the required logical function;
• программируемых электронных связей между конфигурируемыми логическими блоками;• programmable electronic links between configurable logic blocks;
• программируемых блоков ввода/вывода, обеспечивающих связь внешнего вывода микросхемы с внутренней логикой.• programmable input/output blocks that provide communication between the external output of the microcircuit and the internal logic.
[00120] Также блоки могут быть реализованы с помощью постоянных запоминающих устройств.[00120] Blocks may also be implemented using read-only memories.
[00121] Таким образом, реализация всех используемых блоков достигается стандартными средствами, базирующимися на классических принципах реализации основ вычислительной техники.[00121] Thus, the implementation of all used blocks is achieved by standard means based on the classical principles of implementing the fundamentals of computer technology.
[00122] Как будет понятно специалисту в данной области техники, аспекты настоящего технического решения могут быть выполнены в виде системы, способа или компьютерного программного продукта. Соответственно, различные аспекты настоящего технического решения могут быть реализованы исключительно как аппаратное обеспечение, как программное обеспечение (включая прикладное программное обеспечение и так далее) или как вариант осуществления, сочетающий в себе программные и аппаратные аспекты, которые в общем случае могут упоминаться как «модуль», «устройство» или «архитектура». Кроме того, аспекты настоящего технического решения могут принимать форму компьютерного программного продукта, реализованного на одном или нескольких машиночитаемых носителях, имеющих машиночитаемый программный код, который на них реализован.[00122] As will be appreciated by one of skill in the art, aspects of the present technical solution may be implemented as a system, method, or computer program product. Accordingly, various aspects of the present technical solution may be implemented solely as hardware, as software (including application software, etc.), or as an embodiment combining software and hardware aspects, which may be generally referred to as a "module" , "device" or "architecture". In addition, aspects of the present technical solution may take the form of a computer program product implemented on one or more computer-readable media having computer-readable program code embodied thereon.
[00123] Также может быть использована любая комбинация одного или нескольких машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель хранилища может представлять собой, без ограничений, электронную, магнитную, оптическую, электромагнитную, инфракрасную или полупроводниковую систему, аппарат, устройство или любую подходящую их комбинацию. Конкретнее, примеры (неисчерпывающий список) машиночитаемого носителя хранилища включают в себя: электрическое соединение с помощью одного или нескольких проводов, портативную компьютерную дискету; жесткий диск, оперативную память (ОЗУ), постоянную память (ПЗУ), стираемую программируемую постоянную память (EPROM или Flash-память), оптоволоконное соединение, постоянную память на компакт-диске (CD-ROM), оптическое устройство хранения, магнитное устройство хранения или любую комбинацию вышеперечисленного. В контексте настоящего описания, машиночитаемый носитель хранилища может представлять собой любой гибкий носитель данных, который может содержать или хранить программу для использования самой системой, устройством, аппаратом или в соединении с ними.[00123] Any combination of one or more computer-readable media can also be used. The computer-readable storage medium can be, without limitation, an electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor system, apparatus, device, or any suitable combination thereof. More specifically, examples (non-exhaustive list) of a computer-readable storage medium include: an electrical connection using one or more wires, a portable computer diskette; hard disk, random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM or Flash memory), fiber optic connection, compact disc read only memory (CD-ROM), optical storage device, magnetic storage device or any combination of the above. As used herein, a computer-readable storage medium can be any flexible storage medium that can contain or store a program for use by or in connection with a system, device, apparatus.
[00124] Программный код, встроенный в машиночитаемый носитель, может быть передан с помощью любого носителя, включая, без ограничений, беспроводную, проводную, оптоволоконную, инфракрасную и любую другую подходящую сеть или комбинацию вышеперечисленного.[00124] The program code embedded in a computer-readable medium may be transmitted using any medium, including, without limitation, wireless, wired, fiber optic, infrared, and any other suitable network or combination of the foregoing.
[00125] Компьютерный программный код для выполнения операций для шагов настоящего технического решения может быть написан на любом языке программирования или комбинаций языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, например Python, R, Java, Smalltalk, С++ и так далее, и обычные процедурные языки программирования, например язык программирования «С» или аналогичные языки программирования. Программный код может выполняться на компьютере пользователя полностью, частично, или же как отдельный пакет программного обеспечения, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере, или же полностью на удаленном компьютере. В последнем случае, удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя через сеть любого типа, включая локальную сеть (LAN), глобальную сеть (WAN) или соединение с внешним компьютером (например, через Интернет с помощью Интернет-провайдеров).[00125] The computer program code for performing the operations for the steps of the present technical solution may be written in any programming language or combinations of programming languages, including an object-oriented programming language such as Python, R, Java, Smalltalk, C++, and so on, and conventional procedural programming languages, such as the "C" programming language or similar programming languages. The program code may be executed in whole, in part, on the user's computer, or as a separate software package, in part on the user's computer and in part on a remote computer, or entirely on a remote computer. In the latter case, the remote computer may be connected to the user's computer via any type of network, including a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a connection to an external computer (eg, via the Internet via ISPs).
[00126] Аспекты настоящего технического решения были описаны подробно со ссылкой на блок-схемы и/или диаграммы способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами осуществления настоящего технического решения. Следует иметь в виду, что каждый блок из блок-схемы и/или диаграмм, а также комбинации блоков из блок-схемы и/или диаграмм, могут быть реализованы компьютерными программными инструкциями. Эти компьютерные программные инструкции могут быть предоставлены процессору компьютера общего назначения, компьютера специального назначения или другому устройству обработки данных для создания процедуры, таким образом, чтобы инструкции, выполняемые процессором компьютера или другим программируемым устройством обработки данных, создавали средства для реализации функций/действий, указанных в блоке или блоках блок-схемы и/или диаграммы.[00126] Aspects of the present technical solution have been described in detail with reference to block diagrams and/or diagrams of methods, devices (systems), and computer program products in accordance with embodiments of the present technical solution. It should be appreciated that each block from the block diagram and/or diagrams, as well as combinations of blocks from the block diagram and/or diagrams, may be implemented by computer program instructions. These computer program instructions may be provided to the processor of a general purpose computer, a special purpose computer, or other data processing device to create a procedure, such that the instructions executed by the computer processor or other programmable data processing device create the means to implement the functions/actions specified in block or blocks of a flowchart and/or diagram.
[00127] Эти компьютерные программные инструкции также могут храниться на машиночитаемом носителе, который может управлять компьютером, отличным от программируемого устройства обработки данных или отличным от устройств, которые функционируют конкретным образом, таким образом, что инструкции, хранящиеся на машиночитаемом носителе, создают устройство, включающее инструкции, которые осуществляют функции/действия, указанные в блоке блок-схемы и/или диаграммы.[00127] These computer program instructions may also be stored on a computer-readable medium that can control a computer other than a programmable data processing device or other than devices that operate in a particular manner such that the instructions stored on the computer-readable medium create a device including instructions that perform the functions/actions indicated in the block diagram and/or diagram.
Claims (14)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2799703C1 true RU2799703C1 (en) | 2023-07-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117413897A (en) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 山东农圣恒昌农业科技有限公司 | Composite vegetable juice fermented beverage and production method thereof |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971453A (en) * | 1957-04-12 | 1961-02-14 | Sanitary Mfg Company Of Pittsb | Milk treating system with deaerator |
| WO2006104312A1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Daewoo Electronics Corporation | Multi-functional child care storage |
| FR2972902A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-28 | Hsc | Device, useful for pasteurization of breast milk using water bath, comprises water bath tub to receive and contain receptacle containing breast milk, filling unit, draining unit, heating and cooling units and adjusting and controlling unit |
| US8826810B1 (en) * | 2009-11-06 | 2014-09-09 | Blake Norelius | Portable milk pasteurizer/homogenizer and associated method |
| CN203952285U (en) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 黑龙江大三源乳品机械有限公司 | A kind of steam direct injection dairy products sterilizing unit |
| RU2015126762A (en) * | 2012-12-18 | 2017-01-25 | Караг Аг | DEVICE AND METHOD FOR PASTERIZATION OF BREAST MILK |
| US20180092371A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-05 | Micaela Langille Collins | Pasteurization for small containers using a phase change material |
| WO2021009764A1 (en) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization (Aro) (Volcani Center) | Method of inducing bacterial heat sensitivity |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971453A (en) * | 1957-04-12 | 1961-02-14 | Sanitary Mfg Company Of Pittsb | Milk treating system with deaerator |
| WO2006104312A1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Daewoo Electronics Corporation | Multi-functional child care storage |
| US8826810B1 (en) * | 2009-11-06 | 2014-09-09 | Blake Norelius | Portable milk pasteurizer/homogenizer and associated method |
| FR2972902A1 (en) * | 2011-03-24 | 2012-09-28 | Hsc | Device, useful for pasteurization of breast milk using water bath, comprises water bath tub to receive and contain receptacle containing breast milk, filling unit, draining unit, heating and cooling units and adjusting and controlling unit |
| RU2015126762A (en) * | 2012-12-18 | 2017-01-25 | Караг Аг | DEVICE AND METHOD FOR PASTERIZATION OF BREAST MILK |
| CN203952285U (en) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 黑龙江大三源乳品机械有限公司 | A kind of steam direct injection dairy products sterilizing unit |
| US20180092371A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-05 | Micaela Langille Collins | Pasteurization for small containers using a phase change material |
| WO2021009764A1 (en) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | The State Of Israel, Ministry Of Agriculture & Rural Development, Agricultural Research Organization (Aro) (Volcani Center) | Method of inducing bacterial heat sensitivity |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Водный пастеризатор грудного молока PAS 10002". Помещено на сайт в Интернет: https://bioline.ru/catalog/materinstvo-i-detstvo/avtomaticheskie-pasterizatory/vodnyj-pasterizator-grudnogo-moloka-pas-10002 02.07.2022 дата размещения подтверждена по адресу Интернет-архива: https://web.archive.org/web/20220702195729/https://bioline.ru/catalog/materinstvo-i-detstvo/avtomaticheskie-pasterizatory/vodnyj-pasterizator-grudnogo-moloka-pas-10002. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ ПАСТЕРИЗАТОР ГРУДНОГО МОЛОКА / ДЛЯ БАНКОВ МОЛОКА. Помещено на сайт в Интернет: https://www.medicalexpo.ru/prod/medicare-colgate/product-118716-805309.html 11.03.2019 дата размещения подтверждена по адресу Интернет-архива: https://web.archive.org/web/20190311123919/https://www.medicalexpo.ru/prod/medicare-colgate/product-118716-805309.html. Пастеризатор/подогреватель MP-98. Помещено на сайт в Интернет: https://rus-medteh.ru/pasterizatorpodogrevatel-mp-98/ 05.12.2022 дата размещения подтверждена по адресу Интернет-архива: https://web.arch * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117413897A (en) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 山东农圣恒昌农业科技有限公司 | Composite vegetable juice fermented beverage and production method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5180896A (en) | System and method for in-line heating of medical fluid | |
| AU2016200887B2 (en) | Breastmilk handling apparatus particularly useful for warming of breastmilk containers such as bottles and syringes | |
| US20080199164A1 (en) | Babycare Heating Apparatus | |
| CN106470709A (en) | Sterilizing cabinet for clothes | |
| RU2799703C1 (en) | Pasteurizer for breast milk and method for its use | |
| KR20200120486A (en) | Smart disinfection method and disinfection container | |
| US20200061230A1 (en) | Sterilization system and method | |
| KR20190016850A (en) | BREASTMILK Pasteurization SYSTEM | |
| CN113693449B (en) | Control method of cooking appliance, cooking appliance and computer readable storage medium | |
| KR20180068689A (en) | Electric pot with feeding bottle disinfection function | |
| WO2019171083A1 (en) | Method and apparatus for dispensing sterilised and cooled water | |
| WO2003072147A2 (en) | Steam steriliser | |
| BE1023015B1 (en) | Heated mattress | |
| KR200432412Y1 (en) | Powdered milk mixing device with periodic sterilization function | |
| CN108185795A (en) | Heating vessel and its ultraviolet light generating assembly control method | |
| KR20190055579A (en) | BREASTMILK Pasteurization DEVICE AND APPARATUS THEREWITH | |
| KR102290330B1 (en) | Breastmilk pasteurization device and system in using same | |
| CN211454393U (en) | Dry heating device | |
| CN111685597A (en) | Water dispenser and control method thereof | |
| CN208693035U (en) | A kind of multifunctional milk warmer | |
| RU2706354C1 (en) | Device for defrosting blood components | |
| CN210119718U (en) | Medical iodophor heating thermostat | |
| JPH04250414A (en) | Boiling disinfector for soft contact lens | |
| JPH078544A (en) | Sterilization tank for medical products | |
| KR960010402B1 (en) | Method of sterilising a nursing bottle with microwave oven |