CAMPO DA INVENÇÃO

[001 ] Trata a presente solicitação de patente de invenção de um sistema que se ajusta automaticamente para economizar energia consumida pelas resistências empregadas para aquecimento de vidros utilizados em expositores comerciais refrigerados ou congelados, com possibilidade de programação do usuário quanto ao percentual de margem de economia, podendo também conter display opcional para visualização do percentual economizado, particularmente em expositores comerciais refrigerados ou congelados com vidros que possuam resistências para aquecimento, resistências essas responsáveis pelo não embaçamento dos vidros, fazendo uso de engenharia eletrónica.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Atualmente, os chamados expositores comerciais refrigerados ou congelados naturalmente apresentam efeitos de embaçamento dos vidros caso não utilizem dispositivos que aqueçam a superfície do vidro, como as resistências para esta finalidade, embaçamento este provocado particularmente em virtude do efeito da temperatura mais baixa empregada na conservação dos alimentos ou afins, dentro dos expositores.

[003] O documento CN20400691 -4, publicado em 30/06/2014, descreve um dispositivo de desembaçamento de vidro para um armário de congelamento. O dispositivo de desembaçamento de vidro compreende o compartimento de congelamento, uma base e um vidro, em que uma unidade de refrigeração está disposta na base; o dispositivo de desembaçamento de vidro para o armário de congelamento é caracterizado por um ventilador estar disposto no fundo de uma extremidade do armário de congelamento; uma chaminé de ar é formada na parede externa do gabinete de congelamento; o ventilador absorve o calor gerado pela unidade de refrigeração na base; o ar quente expelido de uma saída de ar na chaminé de ar é soprado para o vidro para desembaçamento. O dispositivo de desembaçamento de vidro para o gabinete de congelamento tem como vantagem o fato de que uma única camada de vidro é usada, o vidro é diretamente soprado usando um princípio de ar quente para que o vidro não tenha névoa, além disso, a energia é economizada, o custo é reduzido e a transparência do vidro também é melhorada.

[004] O documento US3832527, publicado em 18/12/1970, descreve uma placa de vidro de desembaçamento que inclui um elemento de aquecimento elétrico, feito de películas condutoras ou tiras de resistência elétrica para aquecer eletricamente a placa de vidro, e um sensor que tem um par de eletrodos dispostos em paralelo com uma folga adequada e que são montados à superfície da placa de vidro, para controlar automaticamente a aplicação de calor à placa de vidro, dependendo da nebulosidade ou visibilidade da mesma.

[005] O documento US20140302329A1 , publicado em 09/10/2014, descreve artigos cujas formas de realização podem ser, por exemplo, clarabóias, janelas de veículos ou pára-brisas, unidades IG, unidades VIG, portas de refrigeradores/congeladores e/ou semelhantes. Mais particularmente, compreende: um revestimento suportado por um substrato de vidro, em que o revestimento compreende as seguintes camadas de películas finas afastando-se do substrato de vidro, com a seguinte disposição: uma camada compreendendo oxinitreto de silício; uma camada condutora transparente compreendendo óxido de estanho índio; uma camada de contato inclusiva de silício; em que o revestimento é disposto numa superfície exterior do substrato de vidro, de tal modo que o revestimento é para ser exposto a um ambiente externo, e o revestimento tem uma emissividade hemisférica inferior a 0,23 e uma resistência de folha inferior a 30 ohms/quadrado.

[006] Portanto, muitas soluções têm sido buscadas no sentido de eliminar o embaçamento provocado por baixas temperaturas; no entanto, as soluções são normalmente exóticas e pouco práticas, como o uso de ventilador e chaminé no documento CN20400691 -4. No documento US3832527 são utilizadas resistências elétricas, com a função única de manter o vidro aquecido, o que difere da invenção, que tem como principal elemento de controle a umidade relativa do ar, e, opcionalmente, a temperatura, através do processo controlado de dimerização. No documento US20140302329A1 , as películas assentadas sobre o substrato de vidro possuem características de composição próprias destacadas no pedido, diferindo da presente invenção que propõe um meio inovador de controle da temperatura a partir de parâmetros diferenciados. Neste pedido, não antecipado em nenhum dos documentos do estado da técnica, onde resistências aplicadas ao vidro mantêm este último aquecido e não deixam embaçar, porém essas resistências possuem consumo relativamente alto (podendo girar em torno de 250W para uma única porta de refrigerador). A presente invenção visa reduzir o consumo desse sistema, de acordo com a umidade relativa do ar e opcionalmente, também com a temperatura, empregando um sistema inovador, via solução da engenharia eletrónica, onde, ainda colabora de forma substancial com a economia de energia elétrica, fundamental nos dias atuais.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[007] É, portanto, objetivo da invenção propor um sistema que se ajusta de forma automática, visando economizar a energia consumida pelas resistências elétricas, aplicadas nos vidros de expositores comerciais refrigerados ou congelados.

[008] Outro objetivo da invenção é permitir ao usuário a programação quanto ao percentual de margem de economia.

[009] Outra possibilidade, e que pode ser considerada como um objetivo da invenção consiste na colocação de um display para visualização do percentual economizado.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[010] O sistema, segundo a presente invenção, possui como diferencial, em relação ao estado da técnica, possibilitar a economia de consumo de energia automaticamente, podendo incluir display ou outros dispositivos visuais para avisar ao usuário o percentual economizado, umidade relativa do ar e também a temperatura, particularmente voltado este sistema à utilização em expositores refrigerados ou congelados que utilizam resistências para aquecimento dos vidros, de modo a evitar a condensação de umidade do ar ambiente na superfície externa do vidro do expositor, com “ajuste fino” que pode ser configurado pelo próprio usuário, de maneira a manter a máxima eficácia do sistema, levando-se em consideração diversos fatores que poderiam eventualmente interferir na eficiência do sistema, como, por exemplo, a temperatura interna que determinado expositor precisa manter, a espessura e dimensão do vidro, a potência da resistência, a temperatura ambiente, a circulação do ar/ventilação, entre outras. DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[01 1 ] A invenção será, a seguir, descrita em sua realização preferencial, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representadas:

FIGURA 1 : Mostra o fluxograma de realização da presente invenção, com seus componentes essenciais;

FIGURA 2: Mostra o fluxograma de realização da presente invenção, gerando maior detalhamento do circuito com microcontrolador;

FIGURA 3: Mostra o fluxograma de realização da presente invenção, gerando maior detalhamento do microcontrolador programado;

FIGURA 4: Mostra a rotina do software segundo a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[012] O SISTEMA E MÉTODO AUTOMÁTICO PARA ECONOMIA DE ENERGIA DE ACORDO COM CONDIÇÕES AMBIENTES E OUTROS PARÂMETROS TÉCNICOS PARA SER UTILIZADO EM SISTEMAS COM RESISTÊNCIAS PARA AQUECIMENTO DE VIDROS DE EXPOSITORES COMERCIAIS REFRIGERADOS OU CONGELADOS, objeto desta solicitação de patente de invenção, compreende um sistema que se auto-ajusta (automaticamente), de acordo com as condições ambientes, particularmente para economizar energia consumida pelas resistências (1 ) que aquecem os vidros dos expositores comerciais congelados ou refrigerados, resistências (1 ) estas que possuem a finalidade de não deixar embaçar o vidro de tais expositores, pois mantém o vidro aquecido em temperaturas adequadas para evitar que se atinja o“ponto de orvalho” (condensação da umidade presente no ar) na superfície externa do vidro, uma vez que, sem tal resistência (1 ), o vidro ficaria em temperaturas mais frias que a do ambiente, motivando a condensação e, consequentemente, “embaçando” o vidro e atrapalhando a visualização dos produtos à venda dentro dos expositores.

[013] O sistema é composto por um sensor de umidade (2), uma fonte de alimentação (3) (interna ou externa), um circuito com microcontrolador (4) devidamente programado e um driver PWM (5) de dimerização, a ser utilizado para dimerizar resistências (1 ) alimentadas com tensão AC ou em tensões DC, além de um botão para “ajuste fino” (6). Ao microcontrolador (10) estão, opcionalmente, conectados sensores de temperatura (7) (interno, externo ou superfície do vidro). [014] A placa de controle do circuito com microcontrolador (4) contém um regulador de tensão e filtro (9), um microcontrolador programado (10) e um acoplador óptico (1 1 ), este acoplado ao driver PWM (5) de dimerização.

[015] O microcontrolador programado (10) contempla um ou mais pinos programados para recebimento de dados, que são lidos pelo bloco de leitura de dados (12), recebendo as informações do sensor de umidade (2) e/ou sensores de temperatura (7), dito bloco de leitura de dados (12) envia informações ao bloco de processamento de dados e cálculos (13) para conversão de porcentagem de saída (PWM), de acordo com os dados recebidos dos mencionados sensores. O bloco de processamento de dados e cálculos (13) recebe ainda a entrada do bloco de alteração de variáveis de cálculo para conversão PWM (14), bloco este que é acionado através de uma interrupção gerada pelo botão de “ajuste fino” (6), alterando as variáveis de cálculo. Do bloco de processamento de dados e cálculos (13) está prevista a saída para o bloco de saída de dados (15) (informação de status de saída PWM e de dados obtidos pelos sensores), que segue para o display digital (8). O sinal PWM segue do bloco de processamento de dados e cálculos (13) para o acoplador óptico (1 1 ).

[016] O sensor de temperatura (7) envia a informação para o circuito com microcontrolador (4) que está presente na placa de controle que, por sua vez, realiza a leitura dessa informação e envia o percentual de dimerização mais adequado para a saída PWM, de modo a dimerizar adequadamente a carga da resistência (1 ), economizando energia.

[017] Parâmetros como: projeto, dimensão do vidro, espessura e outros, podem determinar a necessidade, ou recomendação, de mais de um sensor de temperatura (7) por expositor.

[018] Segundo o sistema da invenção, a fonte de alimentação (3) (interna ou externa) alimenta todos os dispositivos integrados. O sensor de umidade (2) relativa do ar envia a informação da umidade presente no ar do ambiente, onde está o expositor, para o microcontrolador (10) que está na placa de controle.

[019] O microcontrolador programado (10), de acordo com sua programação, envia um sinal de saída PWM (modulação por largura de pulso) para o driver PWM (5) de dimerização, dimerizando assim a carga na resistência (1 ), ou seja, reduzindo percentualmente o consumo da resistência (1 ), de acordo com a leitura do sensor de umidade (2).

[020] Quanto maior a umidade do ar no ambiente, menor a economia de energia, pois mais facilmente ocorrerá a condensação. Quanto menor a umidade relativa do ar, maior a economia de energia, pois, quanto menos umidade no ar, menor o nível de condensação, consequentemente não necessitando de tanto consumo para evitar o embaçamento do vidro, de modo que o sistema realize a dimerização percentual da saída, não permitindo que o consumo da resistência (1 ), para evitar o embaçamento quando a umidade relativa do ar estiver acima de 90%, por exemplo, seja o mesmo para quando a umidade relativa do ar estiver abaixo de 40%, faixas estas tecnicamente consideradas extremas.

[021 ] Conforme dito anteriormente, opcionalmente podem estar conectados ao microcontrolador (10) dois sensores de temperatura (7), além de possuir o sistema um display digital (8) ou outro dispositivo de indicação luminosa/visual, para informar ao usuário o percentual economizado, assim como a umidade relativa do ar e a(s) temperatura(s).

[022] Deste modo, o sistema permite ainda que sejam utilizados dois sensores de temperatura (7) além do sensor de umidade (2), onde um sensor de temperatura (7) é instalado dentro do expositor e o outro é instalado fora do referido expositor. Nesta variação construtiva, os sensores de temperatura (7) também se comunicam com o microcontrolador (10), enviando os dados de temperatura interna e externa. Dados esses que serão comparados e processados pelo microcontrolador programado (10), junto com os dados do sensor de umidade (2) relativa do ar, para enviar à saída PWM o percentual adequado de dimerização, levando-se em conta, além da umidade relativa do ar, o fato de que, quanto mais próximas estiverem as temperaturas externa e interna do expositor, menor a necessidade de aquecimento do vidro (menor o consumo necessário da resistência (1 )) para evitar o embaçamento, podendo apresentar em tempo real no display digital (8), ou outro opcional, a temperatura interna, temperatura externa, umidade relativa do ar e percentual economizado naquele momento.

[023] Em uma variante construtiva, o sistema permite utilizar, ao invés de dois sensores de temperatura (7), apenas um sensor de temperatura (7) fixado no vidro na parte externa do expositor, de modo a medir a temperatura na superfície externa do vidro. Esse sensor de temperatura (7) possui uma face com isolante térmico para impedir a medição da temperatura externa (do ambiente) e o outro lado sem isolante térmico, lado este que fica encostado no vidro, para que somente a temperatura da superfície do vidro seja medida.

[024] O sensor de temperatura (7) envia informação para o microcontrolador programado (10) que está presente na placa de controle que, por sua vez, realiza a leitura dessa informação e envia o percentual de dimerização mais adequado para a saída PWM, de modo a dimerizar adequadamente a carga na resistência (1 ), economizando energia.

[025] O sistema também permite que o usuário faça um ajuste do percentual de margem de economia, ou seja, um“ajuste fino” (6), com a máxima economia de energia possível de acordo com os parâmetros do próprio expositor (temperatura interna do expositor, espessura do vidro, tamanho do vidro, potência da resistência nele instalada, etc.) e do local onde o expositor estará instalado (ventilação/circulação de ar, temperatura, etc.). Dessa forma, o sistema possibilita que esse ajuste seja efetuado pelo próprio usuário, através de botão do tipo pulsante ou mesmo do tipo rotativo.

[026] A Figura 4 mostra o software segundo a invenção, onde se pode verificar o programa principal (16) e a rotina de interrupção (17), as quais se comunicam em duas vias. O programa principal (16) inclui um módulo (18) de leitura dos dados do(s) sensor(es), atribuindo esse(s) dado(s) à(s) sua(s) respectiva(s) variável(eis), enviando comando para o módulo (19) que faz a leitura da variável “ajuste” na memória EPROM, passando ao módulo (20) que realiza os cálculos conforme fórmulas já programadas, baseados em todas as variáveis, sendo o módulo (20) sucedido pelo módulo (21 ) que envia resultado em percentual PWM para a saída PWM, ao passo que o módulo (22) envia as informações para o display digital (8) ou outros dispositivos de sinalização visual (leds, por exemplo); do módulo (22) retorna ao módulo (18).

[027] A rotina de interrupção (17) possui um módulo (23) de“interrupção no botão de ajuste detectada” (sinal de interrupção detectado), o qual se liga ao módulo (24) que altera a variável“ajuste” para o cálculo de conversão PWM, seguido do módulo (25) que grava a variável“ajuste” na memória EEPROM, ao passo que o módulo (26) retorna para o programa principal (16). [028] Vale ressaltar, ainda, que o consumo de tais resistências (1 ) é consideravelmente alto, podendo, por exemplo, chegar próximo de 1.000 W em um expositor refrigerado/congelado de apenas quatro portas. O sistema proposto visa economia de forma automática, que pode variar normalmente entre 15% e 85% de economia de energia.

[029] Assim, a invenção se refere a um sistema bastante simples, de baixo custo e que elimina a necessidade de utilização de computadores ou outros sistemas mais complexos e de custos elevados. Ainda, em função do seu baixo custo, viabiliza a aplicação em expositores dos mais simples até os mais robustos e caros, sempre economizando energia.