УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ НЕПОДВИЖНОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОУТЮГА Российский патент 1995 года по МПК H05B1/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам обеспечения пожаробезопасности подвижных устройств с нагревательными элементами и может использоваться в электроутюгах для формирования прерывистого звукового предупредительного сигнала и сигнала отключения нагревательного элемента от сети питания через заданной допустимое время неподвижного горизонтального или вертикального положения электроутюга.

Известно устройство сигнализации, используемое для электроутюга, содержащее сенсор положения, таймер, управляющий устройством переключения. Сенсор представляет собой инерционный переключатель, имеющий три электрода, два из которых замыкаются ртутным шариком в состоянии покоя, а два других при движении корпуса. Таймер состоит из резисторов и конденсатора и питается от сети через выпрямительный диод. Управляющее устройство состоит из газосветной лампы и фотосопротивления. При зарядке конденсатора таймера, которая происходит в состоянии покоя, засвечивается газосветная лампа. Фотосопротивление, освещаемое ею, изменяет свое сопротивление и срабатывает электромагнит, размыкающий свои контакты, через которые питается нагревательный элемент. Происходит отключение нагревательного элемента от сети, при этом электромагнит, якорь которого уравновешен двумя пружинами, работает в режиме зуммера, извещая об отключении нагревательного элемента [1]
Недостатком известного устройства сигнализации является
значительная нестабильность параметров таймера из-за необходимости получения значительной постоянной времени (30 с для отключения нагревательного элемента в горизонтальном положении и 5 8 мин в вертикальном) на простой RC-цепи. Для получения такой постоянной времени величины сопротивления и емкости должны быть значительными, что связано со значительными габаритами, весом и током утечки, а также большим разбросом параметров резисторов и конденсатора и его тока утечки. Эти недостатки увеличиваются из-за того, что элементы таймера подключаются прямо к сети питания, т.е. должны быть высоковольтными, что также снижает их стабильность;
наличие ртутного сенсора требует высокой герметичности и надежности изготовления, которые должны сохраняться длительное время эксплуатации;
механическое устройство переключения с двумя балансировочными пружинами требует тонкой настройки моментов пружин так, чтобы при срабатывании электромагнита контакты были надежно разомкнуты, а нижний контакт, притягиваясь к якорю, вибрировал как зуммер, не замыкая при этом контактную пару.

Надежность сохранения такого состояния в течение всего времени эксплуатации не может быть обеспечена из-за старения материала пружин и потери ими упругих свойств и изменения электромагнитной силы электромагнита;
наличие контактной пары, по которой протекает сильный ток (5 10 А) при напряжении 220 В, уравновешенной пружинами, действие которых должен преодолевать электромагнит, приводит к плавному (не релейному) размыканию контактной пары. Такое размыкание может сопровождаться электрической дугой и подгаром контактов, что в процессе эксплуатации приводит к нарушению проводимости контактов и создает возможность их сваривания, после чего устройство сигнализации перестает работать.

Таким образом к концу срока эксплуатации известное устройство имеет недостаточную надежность и низкую пожаробезопасность из-за того, что электромагнит может не разомкнуть контакты и устройство сигнализации не сможет сформировать звуковые сигналы зуммера и не отключит нагревательный элемент от сети питания.

Известно устройство предупредительной сигнализации с автоматическим отключением питания неподвижного в горизонтальном и вертикальном положении электроутюга, содержащее датчик температуры, задатчик температуры, компаратор, выход которого соединен с первым входом светодиодного индикатора, схему реле времени, содержащую ртутный выключатель датчик положения электроутюга и соединенную со схемой генерации импульсов, выходы которой соединены с индикатором и схемой включения термостатического выключателя, который состоит из симистора, нагревательного резистора и контактов выключения основного нагревательного элемента с кнопкой возврата, термобиметаллический регулятор температуры [2]
Нагревательный элемент электроутюга соединен последовательно с термобиметаллическим терморегулятором и контактами термостами термостатического выключателя, о наличии тока в этой цепи сигнализирует желтый светодиод.

Ртутный выключатель в зависимости от горизонтального или вертикального положения электроутюга изменяет постоянную времени реле времени, которое при неподвижном утюге через заданное время формирует выходной сигнал запуска генератора импульсов.

Генератор импульсов включает красный светодиод, мигание которого сигнализирует о состоянии неподвижности утюга, а также включает схему управления термостатическим выключателем. Импульсы тока нагревают нагревательный резистор термостатического выключателя, который через некоторое время после подачи сигнала светодиодом размыкает цепь основного нагревательного элемента. Нажатием кнопки возврата на термостатическом выключателе нагревательный элемент снова подключается к сети питания.

Недостатком известного устройства является:
неэффективная светодиодная схема сигнализации неподвижного состояния утюга в виде мигания красного светодиода, которая не может привлечь внимание пользователя, если оно не направлено на работу с электроутюгом;
сложность регулировки времени отключения неподвижного электроутюга, которое состоит из постоянной времени реле времени и тепловой постоянной времени термостатического выключателя, для которого должны быть предусмотрены механические регулировки;
низкая точность формирования временных интервалов допустимого неподвижного состояния электроутюга и их временная нестабильность из-за отсутствия стабилизации параметров реле времени, образованного простой RC-цепью, в связи с чем устройство имеет недостаточную пожаробезопасность, особенно к концу срока эксплуатации;
необходимость постоянного перевода электроутюга в вертикальное положение, так как контакты ртутного датчика положения замыкаются и переводят реле времени на постоянную времени, 8 мин только в вертикальном положении электроутюга;
наличие ручной механической кнопки возврата термостатического выключателя в положение включения нагревательного элемента снижает надежность устройства, а наличие механически включаемых контактов в силовой цепи нагревательного элемента приводит к их подгару и возникновению между ними дуги, что дополнительно снижает надежность устройства.

Наиболее близким является устройство сигнализации неподвижного состояния электроутюга, содержащее датчик движения и положения, соединенный через преобразователь сигналов датчика с времязадающим устройством, первый и второй компараторы, устройство отключения нагревательного элемента, последовательно соединенное с нагревательным элементом и источником питания [3]
Этому устройству присущи следующие недостатки: включение и выключение нагревательного элемента производится контактами электромеханического реле, что снижает эксплуатационную надежность устройства и, сокращает срок службы электроутюга и увеличивает пожароопасность схемы; наличие ртутного датчика движения и положения, к которому предъявляются особые требования по его герметичности; неэффективность светодиодной сигнализации неподвижного состояния электроутюга, низкая точность заданной температуры в рабочем режиме.

Предлагаемое изобретение решает задачу формирования через заданное время прерывистых звуковых сигналов неподвижного состояния электроутюга в горизонтальном и вертикальном положении с отключением нагревательного элемента.

Технический результат, достигаемый предлагаемым устройством заключается
в повышении точности формирования допустимых временных интервалов неподвижного состояния электроутюга в горизонтальной и вертикальной плоскостях за счет использования времязадающего устройства, интегрирующего стабилизированное напряжение источника опорных напряжений;
в повышении точности фиксации допустимых временных интервалов неподвижного горизонтального и вертикального состояния электроутюга за счет подключения к выходу времязадающего устройства двух компараторов, на вторые входы которых поданы точные опорные напряжения с источника опорных напряжений;
в повышении пожарной безопасности за счет формирования эффективной предупредительной сигнализации о неподвижном состоянии электроутюга с отключением нагревательного элемента при точном формировании временных интервалов сигнализации и отключения за счет стабильности параметров устройства в процессе длительной эксплуатации;
в улучшении потребительских свойств электроутюга (комфортности, удобства пользования, стабильности параметров) за счет активной формы сигнализации в виде прерывистых звуковых сигналов, сохраняющихся все время подключения электроутюга к сети питания;
в упрощении эксплуатации устройства и повышении его надежности за счет использования электронно-механического датчика движения и положения, не связанного с рукой пользователя.

Технический результат предлагаемого устройства достигается тем, что в устройство сигнализации неподвижного состояния электроутюга, содержащее преобразователь сигналов датчика, соединенный с времязадающим устройством, компаратор, генератор звуковой частоты, соединенный со звуковым сигнализатором, устройство отключения нагревательного элемента, соединенное с нагревательным элементом и источником питания, введены датчик движения и положения, второй компаратор, элемент ИЛИ, генератор стробирующих сигналов, выход которого подключен к генератору звуковой частоты, выход датчика движения и положения через преобразователь сигналов датчика соединен с третьим входом второго компаратора, первые входы первого и второго компараторов соединены с выходом времязадающего устройства, вторые их входы подключены к выходам источника опорных напряжений, третий выход которого подключен ко второму входу времязадающего устройства, выходы обоих компараторов через элемент ИЛИ соединены со входами генератора стробирующих сигналов и устройства отключения нагревательного элемента.

Существенными признаками предлагаемого устройства, отличительными от прототипа, являются
источник опорных напряжений соединен со вторым входом времязадающего устройства и вторыми входами первого и второго компараторов;
второй компаратор, соединен с выходами времязадающего устройства и источника опорных напряжений;
наличие у первого компаратора третьего входа блокировки, соединенного с датчиком движения и положения через преобразователь сигналов датчика;
элемент ИЛИ, соединен с выходами первого и второго компараторов и входами генератора стробирующих сигналов и устройства отключения нагревательного элемента;
генератор стробирующих сигналов соединен со входом генератора звуковой частоты;
датчик движения и положения соединен через преобразователь сигналов датчика с первым входом времязадающего устройства;
связь выхода времязадающего устройства с первыми входами первого и второго компараторов.

Времязадающее устройство, формирующее на выходе линейное во времени напряжение в результате временного интегрирования стабилизированного опорного напряжения (уставки) с выхода источника опорных напряжений, выдает это напряжение на первые входы первого и второго компараторов, на входе которых происходит сравнение его с соответствующим напряжением уставки от источника опорных напряжений, определяющим заданное время срабатывания первого или второго компаратора.

Так, первый компаратор, определяющий допустимое время горизонтального неподвижного состояния электроутюга, срабатывает, например, через 30 с, а второй компаратор, определяющий допустимое время вертикального неподвижного состояния электроутюга, срабатывает, например, через 5 мин.

Наличие в устройстве времязадающего устройства на основе интегратора опорного напряжения позволяет точно сформировать предельные временные интервалы допустимого неподвижного состояния электроутюга, а сравнение выходного напряжения интегратора на входах компараторов с опорным напряжением от точного источника опорных напряжений позволяет точно фиксировать время допустимого неподвижного состояния электроутюга в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что повышает пожаробезопасность электроутюга с предлагаемым устройством.

Соединение выхода преобразователя сигналов датчика с блокирующим входом первого компаратора, выхода времязадающего устройства с первыми входами двух компараторов, на вторые входы которых подается разное опорное напряжение от источника опорных напряжений, позволяет использовать один датчик движения и положения для отключения нагревательного элемента в горизонтальном и вертикальном неподвижном положении электроутюга.

Компараторы через элемент ИЛИ запускают генератор стробирующих сигналов, формирующий периодические импульсы, во время действия которых запускается генератор звуковой частоты, подключенный к звуковому сигнализатору, формирующему прерывистые звуковые сигналы.

Эти сигналы активно привлекают внимание пользователя к оставленному электроутюгу, что повышает пожаробезопасность электроутюга.

Одновременно выходной сигнал с элемента ИЛИ поступает на вход устройства отключения нагревательного элемента, которое, получив сигнал от сработавшего компаратора, отключает нагревательный элемент от источника питания.

Звуковая сигнализация с отключением нагревательного элемента через точное заданное время, обеспечиваемое источником опорных напряжений, времязадающим интегрирующим блоком, компараторами и их связями обеспечивает высокую пожаробезопасность и стабильность параметров устройства при длительной эксплуатации.

Активная форма сигнализации с отключением нагревательного элемента за разные промежутки времени (в горизонтальном положении, например, через 30 с, а в вертикальном через 5 мин) и возможность продолжения использования электроутюга без дополнительных нажатий кнопок или включения/выключения питания, что обеспечивается соединением датчика движения и положения через преобразователь сигналов датчика с времязадающим устройством и управляющим входом первого компаратора, повышает комфортность и удобство пользования электроутюгом.

В частном случае выполнения устройства по п. 2 формулы изобретения технический результат, достигаемый предлагаемым устройством заключается
в повышении чувствительности устройства к ускорению в горизонтальной плоскости за счет свободного перемещения шарика на гладком вогнутом основании без препятствующих элементов (впадин, контактов и т.п.);
в расширении функциональных возможностей, заключающихся в задании необходимой величины чувствительности к ускорению изменением массы шарика;
получении аксиально-симметричной характеристики устройства к ускорению в горизонтальной плоскости за счет симметричной вогнутой сегментообразной поверхности дня замкнутой полости, что обеспечивает использование устройства при возвратно-поступательных движениях в любом направлении в горизонтальной плоскости, в частности, для электроутюга при глажении боковыми движениями;
в упрощении конструкции устройства за счет отсутствия в датчике электрических контактов и механических частей, требующих балансировки;
в повышении надежности и долговечности устройства за счет новой конструкции датчика движения и положения с бесконтактным устройством преобразования, не содержащим контактных и пружинных элементов.

Технический результат предлагаемого устройства, в частном случае выполнения по п. 2 формулы изобретения достигается тем, что датчик движения и положения имеет корпус с крышкой, образующий внутреннюю замкнутую полость, имеющую в корпусе вогнутое сегментообразное дно с отверстием в нижней точке дна, в которое установлен светоизлучатель преобразователя сигналов датчика излучающей поверхностью в сторону внутренней полости, на дне которой установлена светопрозрачная прокладка, на которой свободно расположен светонепроницаемый шарик, имеющий диаметр больше диаметра отверстия в корпусе, в крышке датчика выполнено отверстие, соосное с отверстием в корпусе датчика, в котором установлен фотоприемник преобразователя сигналов датчика.

В неподвижном горизонтальном положении шарик занимает на светопроводящей прокладке нижнюю точку дна корпуса и перекрывает световой поток от светоизлучателя к фотоприемнику. Преобразователь сигналов датчика формирует на выходе низкий потенциал.

В неподвижном вертикальном положении шарик останавливается на боковой поверхности замкнутой полости и на выходе преобразователя формируется высокий потенциал.

Потенциал (низкий или высокий) с выхода преобразователя сигналов датчика обеспечивает работу времязадающего устройства в режиме интегрирования.

При наличии ускорения в горизонтальной плоскости в любом направлении шарик смещается с нижней точки дна и открывает путь световому потоку. Так как поверхность светопроводящей прокладки гладкая, не имеет отверстия или мешающих движению шарика контактных элементов, то шарик не западает в лунку и в связи с этим датчик имеет высокую чувствительность к ускорению возвратно-поступательного движения.

Так как шарик в предлагаемом датчике не связан с необходимостью изготовления его из металла, то чувствительность к ускорению может быть значительно увеличена и может меняться в широких пределах выбором материала шарика и изменением его массы.

При возвратно-поступательных движениях в любом направлении в горизонтальной плоскости шарик катается относительно центра дна, пересекая световой поток светоизлучателя, и на выходе преобразователя формируются импульсы перехода потенциала с высокого уровня на низкий и наоборот.

Каждый импульс возвращает выходное напряжение времязадающего устройства в начальное состояние, и напряжение на его выходе не доходит до напряжения сравнения первого и второго компараторов.

Отсутствие в датчике движения и положения и в преобразователе сигналов датчика контактных и пружинных механических элементов упрощает конструкцию, повышает надежность и долговечность устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 пример выполнения источника опорных напряжений; на фиг. 4 пример выполнения времязадающего устройства; на фиг. 5 пример выполнения датчика движения и положения; на фиг. 6 пример выполнения преобразователя сигналов датчика; на фиг. 7 пример выполнения первого компаратора; на фиг. 8 пример выполнения генератора стробирующих сигналов и генератора звуковой частоты; на фиг. 9 пример выполнения устройства отключения нагревательного элемента.

Устройство содержит (см. фиг. 1) источник опорных напряжений 1, времязадающее устройство 2, датчик движения и положения 3, преобразователь сигналов датчика 4, первый 5 и второй 6 компараторы, элемент ИЛИ 7, генератор стробирующих сигналов 8, генератор звуковой частоты 9, звуковой сигнализатор 10, устройство отключения нагревательного элемента 11, нагревательный элемент 12, источник питания 13.

На временной диаграмме (см. фиг. 2) обозначено: выходное напряжение U_п источника питания 13 а, выход преобразователя сигналов датчика 4 б, выход времязадающего блока 2 в, выход компаратора 5 г, выход компаратора 6 д, выход элемента ИЛИ е, выход генератора стробирующих сигналов 8 ж, выход генератора звуковой частоты 9 з, напряжение на нагревательном элементе 12 u.

Источник опорных напряжений 1 (см. фиг. 3) содержит стабилизатор переменного напряжения, состоящий из балластного конденсатора 1.1, стабилитрона 1.2, диода 1.3, конденсатора фильтра 1.4, делителя на резисторах 1.5, 1.6, корректирующего конденсатора 1.7, операционного усилителя 1.8 и делителя опорных напряжений на резисторах 1.9, 1.10, 1.11.

Времязадающее устройство 2 содержит (см. фиг. 4) входной делитель на резисторах 2.1, 2.2, резисторы 2.3.2.6, операционный усилитель 2.7, ключевой транзистор 2.8, конденсатор интегратора 2.9, разделительный конденсатор 2.10, диод 2.11.

Датчик движения и положения 3 (см. фиг. 5) содержит корпус 3.1 с вогнутым дном 3.2, замкнутый объем 3.5, отверстие 3.6 для фотоприемника 4.2, шарик 3.7, светопроводящую прокладку 3.8, боковую поверхность 3.9.

Преобразователь сигналов датчика 4 (см. фиг. 6) содержит светоизлучатель 4.1, фотоприемник 4.2, резисторы 4.3, 4.4, инвертор 4.5.

Компаратор 5 (см. фиг. 7) содержит диод 5.1, резистор 5.2, операционный усилитель 5.3.

Генератор стробирующих сигналов (см. фиг. 8) содержит инвертор 8.1, элемент ИЛИ 8.2, резистор 8.4, инвертор 8.3, конденсатор 8.5.

Генератор звуковой частоты 9 содержит (см. фиг. 8) элемент ИЛИ 9.1, инвертор 9,2, резистор 9.3, конденсатор 9.4.

Устройство отключения нагревательного элемента 11 (см. фиг. 9) содержит нуль-орган 11.1, логический блок 11.9, состоящий из инвертора 11.2 и элемента ИЛИ 11.3, транзисторы разной проводимости 11.4, 11.5, дифференцирующую цепочку 11.6, 11.7, тиристор 11.8.

Источник опорных напряжений 1 предназначен для формирования высокостабильного постоянного напряжения для измерительной цепи интегратора времязадающего устройства 2 и соединен с его вторым входом и для формирования стабилизированных опорных напряжений на вторых входах компараторов 5, 6, с которыми последовательно сравнивается выходное напряжение интегратора устройства 2.

Источник опорных напряжений 1 может быть выполнен, например, по схеме фиг. 3.

Источник 1 имеет стабилизатор переменного напряжения на конденсаторе 1.1 и стабилитроне 1.2, выпрямитель 1.3, емкостный фильтр 1.4, входной делитель на резисторах 1.4, 1.5 и сглаживающем конденсаторе 1.7, операционный усилитель 1.8 для развязки выходного напряжения.

Выход усилителя 1.8 подключен к последовательно соединенным резисторам 1.9, 1.10, 1.11, с которых снимаются опорные напряжения, поступающие на вторые входы компараторов 5, 6 (выходы 1, 2), и напряжение на вход 2 времязадающего устройства 2 (выход 3).

Времязадающее устройство 2 предназначено для формирования линейно изменяющегося напряжения, величина которого пропорциональна времени, и соединено с первыми входами первого и второго компараторов 5, 6 и с выходом источника опорных напряжений 1.

Времязадающее устройство 2 может быть выполнено, например, по схеме фиг. 4 на основе линейного интегратора на операционном усилителе 2.7 с большой постоянной времени, определяемой конденсатором 2.9. В режиме интегрирования усилитель 2.7 работает при закрытом ключевом транзисторе 2.8. При открытом и насыщенном транзисторе 2.8 усилитель 2.7 работает в режиме инвертирующего операционного усилителя с единичным коэффициентом усиления.

Транзистор 2.8 закрыт, когда на вход 1 подан нулевой или единичный потенциал, т.е. когда датчик 3 находится в горизонтальном или вертикальном неподвижном положении, так как потенциал на входе 1 не пропускается разделительным конденсатором 2.10.

Тогда напряжение на выходе усилителя 2.7 изменяется от начального значения U_нач в сторону уменьшения относительно общей шины по линейному закону.

Импульсы на входе 1, которые поступают на вход 1 при движении электроутюга, дифференцируются RC-цепью 2.10, 2.6 и включают транзистор 2.8, восстанавливая на выходе интегратора (выход усилителя 2.7) начальное напряжение U_нач. На вход 2 устройства 2 подается стабилизированное постоянное напряжение от источника опорных напряжений 1, которое на делителе опорного напряжения на резисторах 2.1, 2.2 создает на входе операционного усилителя 2.7 интегрируемую разность потенциалов. Дифференцирующий конденсатор 2.10, диод 2.11 и резисторы 2.4.4.6 служат для включения транзистора 2.8.

Датчик движения и положения 3 предназначен для определения состояния электроутюга и формирования светового сигнала неподвижного горизонтального или вертикального положения электроутюга и наличия его движения и соединен со входом преобразователя сигналов датчика 4.

Датчик движения и положения 3 может быть выполнен как показано на фиг. 5.

Датчик 3 имеет корпус 3.1 с полостью, имеющей сегментообразное вогнутое дно 3.2. В нижней точке дна 3.2 выполнено отверстие 3.3, в которое установлен светоизлучатель 4.1 преобразователя 4, например светоизлучающий диод типа АЛ341 излучающей частью в сторону замкнутого объема 3.5. Корпус 3.1 закрыт крышкой 3.4, имеющей внутреннюю полость, которая вместе с внутренней полостью корпуса 3.1 образует замкнутую полость 3.5, предназначенную для свободного размещения шарика 3.7.

Шарик 3.7 имеет диаметр больше диаметра отверстия 3.3 в корпусе для перекрытия светового потока светоизлучателя 4.1.

Крышка 3.4 имеет отверстие 3.6, соосное с отверстием 3.3, в которое установлен фотоприемник 4.2 преобразователя 4, предназначенный для приема светового излучения от светоизлучателя 4.1 и преобразования его в электрический сигнал.

В горизонтальном неподвижном положении датчика 3 шарик 3.7 занимает на светопроводящей прокладке 3.8 нижнее положение, соответствующее осевой линии отверстия 3.3, перекрывая световой поток от светоизлучателя 4.1 к фотоприемнику 4.2.

В вертикальном неподвижном положении датчика 3 шарик 3.7 скатывается на боковую поверхность 3.9 замкнутой полости 3.5 и световой поток от светоизлучателя 4.1 попадает на фотоприемник 4.2.

При возвратно-поступательном движении датчика 3 в любом горизонтальном направлении шарик катается вокруг положения равновесия, пересекая световой поток светоизлучателя 4.1.

Корпус 3.1 и крышка 3.4 датчика 3 могут быть выполнены из металла или пластмассы и иметь внешнюю форму, как в виде цилиндра, так и любую другую.

На дне 3.2 корпуса 3.1 установлена светопрозрачная прокладка 3.8, выполненная, например, из формующейся полимерной пленки. Прокладка 3.8 перекрывает отверстие 3.3 и обеспечивает гладкую ровную поверхность дна для шарика 3.7 без углубления в центре дна. Такое выполнение дна повышает чувствительность датчика к ускорению, так как шарик не имеет препятствий для движения ни в виде углублений на дне, ни в виде противодействующей пружины, как это имеет место в известных устройствах.

Преобразователь сигналов датчика 4 предназначен для преобразования светового потока от светоизлучателя 4.1, управляемого шариком 3.7, в электрические сигналы на выходе.

Преобразователь сигналов датчика может быть выполнен, например, по схеме фиг. 6. Светоизлучатель 4.1 выполнен в виде светодиода с задающим ток резистором 4.3. Фотоприемник 4.2 выполнен из фототранзистора, например, типа ФТ-1К с нагрузочным резистором 4.4, к коллектору фототранзистора 4.2 подключен формирующий инвертор 4.5. При неподвижном горизонтальном положении электроутюга, когда шарик 3.7 находится в нижней точке дна на прокладке 3.8 и перекрывает световой поток светоизлучателя 3.1, фотоприемник 4.2 не получает света, его сопротивление велико и на выходе преобразователя 4 образуется нулевой сигнал.

При неподвижном вертикальном положении электроутюга, когда шарик 3.7 находится на боковой поверхности замкнутой полости 3.5, светоизлучатель 4.1 освещает фотоприемник 4.2, его выходное сопротивление мало, и на выходе преобразователя 4 через инвертор 4.5 образуется единичный сигнал.

Компараторы 5, 6, вторые входы которых соединены с выходами источника опорных напряжений 1, предназначены для сравнения величины выходного напряжения времязадающего устройства 2 с опорным напряжением, поступающим с соответствующего выхода источника 1.

Компаратор 5, формирующий сигнал предельного времени нахождения электроутюга в горизонтальном неподвижном состоянии, соединен третьим входом с выходом преобразователя 4. Компаратор 5, имеющий вход 3 блокировки сравнения напряжений на первом и втором входах, может быть выполнен, например, по схеме фиг. 7.

При горизонтальном положении электроутюга с выхода преобразователя 4 поступает на вход 3 компаратора 5 низкий потенциал (нулевой сигнал), диод 5.1 закрыт и не влияет на сравнение напряжений на входах 1, 2 компаратора 5.

При неподвижном вертикальном положении электроутюга с выхода преобразователя 4 на вход 3 компаратора 5 поступает высокий потенциал (единичный сигнал), открывает диод 5.1 и попадает на инвертирующий вход собственно компаратора 5.3. На его выходе образуется низкий потенциал независимо от величин напряжений на входах 1 и 2. Этим передается управление на компаратор 6.

При снижении напряжения на первом входе компаратора 5, соединенном с выходом времязадающего устройства 2, до величины опорного напряжения на его втором входе, поступающего с источника опорных напряжений 1, компаратор 5 формирует на выходе высокий уровень, являющийся сигналом того, что электроутюг находится в горизонтальном неподвижном положении заданное время интегрирования.

Компаратор 6 предназначен для формирования сигнала предельного нахождения электроутюга в неподвижном вертикальном состоянии.

Компаратор 6 срабатывает при дальнейшем снижении выходного напряжения интегратора времязадающего устройства 2.

Схема компаратора 6 аналогична схеме компаратора 5 с исключением диода 5.1.

Выходы компараторов 5, 6 соединены со входами элементов ИЛИ 7, который предназначен для передачи сигнала включения компаратора 5 или 6 на вход генератора стробирующих сигналов 8 и вход устройства отключения нагревательного элемента 11 и соединен с их входами.

Генератор 8 предназначен для формирования стробирующих импульсов запуска и управления генератором звуковой частоты 9 и соединен с его входом.

Генератор стробирующих сигналов 8 может быть выполнен по схеме фиг. 8 и представляет собой генератор прямоугольных импульсов, при единичном уровне сигнала на выходе разрешающий работу генератора звуковой частоты 9. Таким образом выходной сигнал генератора 9 представляет собой пачки импульсов звуковой частоты.

Выход генератора 9 соединен со звуковым сигнализатором 10, в качестве которого может быть использован пьезоэлектрический генератор звука.

Устройство отключения нагревательного элемента 11 предназначено для
выключения нагревательного элемента при неподвижном горизонтальном или вертикальном положении электроутюга при поступлении единичного сигнала на вход 1 устройства 11;
включения нагревательного элемента при поступлении нулевого сигнала на вход 1 устройства 11, т.е. при движении электроутюга.

Второй и третий входы устройства отключения 11 соединены с нагревательным элементом 12 и источником питания 13.

Устройство отключения нагревательного элемента 11 может быть выполнено, например, по схеме фиг. 9 и содержит нуль-орган 11.1, логический элемент 11.9, состоящий из инвертора 11.2 и элемента ИЛИ 11.3, двух транзисторов разной проводимости 11.4, 11.5, дифференцирующей цепи, состоящей из конденсатора 11,6 и резистора 11.7, симистор 11.8 в качестве исполнительного элемента.

Логический элемент 11.9 имеет следующую диаграмму истинности: Вх.2 Вх.1 0 1 0 0 0 1 1 0
Из диаграммы следует, что при нулевом сигнале на входе 1 выходной сигнал логического элемента (выход элемента 11.3) синфазен с сигналом на входе 2 и этим обеспечивается его работа от нуль-органа 11.1 от импульсов, поступающих на вход 2. При единичном сигнале на входе 1, т.е. при неподвижном электроутюге на выходе логического элемента устанавливается нулевой сигнал независимо от сигналов на входе 2, который поступает на базы транзисторов 11.4, 11.5. Транзистор 11.4 включается, конденсатор 11.6 заряжается за время переходного процесса и отключает управляющий электрод симистора 11.8.

При нулевом сигнале на входе 1, т.е. при движущемся электроутюге, импульсы, поступающие с выхода нуль-органа 11.1, положительным фронтом включают транзистор 11.4, а отрицательным фронтом транзистор 11.5. Конденсатор 11.6 дифференцирует фронты выходных импульсов транзисторов и формирует на управляющем электроде симистора 11.8 короткие импульсы включения симистора.

Симистор 11.8, катодом соединенный с первым выводом нагревательного элемента 12, второй вывод которого соединен с первым полюсом источника питания 13, а анодом со вторым полюсом источника 13, предназначен для включения напряжения источника питания 13 к нагревательному элементу 12 при движении электроутюга и для выключения нагревательного элемента 12 после допустимого времени неподвижного состояния.

Симистор 11.8 включается импульсом на управляющем электроде в моменты перехода сетевого напряжения питания через нуль и нарастающим напряжением полуволны сетевого напряжения по аноду симистора при каждом полупериоде сетевого напряжения. Включенный симистор представляет собой малое сопротивление току, и нагревательный элемент 12 оказывается подключен к источнику питания и нагревается.

Выключенный симистор представляет собой большое сопротивление и не пропускает ток, нагревательный элемент 12 таким образом отключается от источника питания.

Нуль-орган 11.1 входами подключен к источнику питания 13, выходом ко второму входу ключевого элемента 11.9 и предназначен для формирования прямоугольных импульсов с крутыми фронтами в моменты перехода переменного напряжения источника питания через нулевой потенциал. По фронтам этих импульсов формируются короткие импульсы включения симистора 11.8.

Устройство сигнализации неподвижного состояния электроутюга работает следующим образом.

При включении напряжения питания при вертикальном положении электроутюга датчик 3 на выходе преобразователя 4 формирует высокий потенциал, который по фронту устанавливает времязадающее устройство 2 в начальное состояние, и интегратор начинает интегрировать постоянное напряжение уставки, поступающее на вход 2 с источника опорных напряжений 1.

На выходах компараторов 5 и 6 нулевые потенциалы. Звуковой сигнализатор не формирует сигнал, а нулевой потенциал на первом входе устройства 11 обеспечивает его работу в режиме включения нагревательного элемента 12.

При движении электроутюга перепады напряжения на выходе датчика 3 с высокого потенциала на низкий и наоборот (см. фиг. 2, график б) сбрасывают интегратор времязадающего устройства 2 в начальное состояние (см. фиг. 2, график в), и его выходное напряжение во время движения остается больше напряжения уставки, поступающего на вход компаратора 5 с выхода 2 блока 1. Компаратор 5, а также компаратор 6 не срабатывают, и на входах элемента ИЛИ 7 не формируются сигналы (см. фиг. 2, график е).

При неподвижном горизонтальном положении электроутюга времязадающее устройство 2, интегрируя напряжение с выхода 1 источника опорных напряжений, через 30 с сформирует на своем выходе постоянное напряжение, которое сравняется с напряжением уставки на выходе 2 источника 1 (см. фиг. 2, график в).

Компаратор 5 сработает, и его высокий выходной потенциал (см. фиг. 2, график г) через элемент ИЛИ 7 (см. фиг. 2, график е) запустит генератор стробирующих сигналов 8, который формирует периодические импульсы низкой частоты (см. фиг. 2, график ж). В течение единичного потенциала этих импульсов запускается генератор звуковой частоты 9 (см. фиг. 2, график з) и запустит звуковой сигнализатор 10, который формирует прерывистые звуковые сигналы (см. фиг. 2, график з).

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 7 (см. фиг. 2, график е) поступает на первый вход устройства отключения нагревательного элемента 11, которое своим исполнительным элементом (симистором 11.8) отключит нагревательный элемент 12 от источника питания 13.

При неподвижном вертикальном положении электроутюга времязадающее устройство 2, интегрируя напряжение с выхода источника опорных напряжений 1 через 5 мин сформирует на своем выходе постоянное напряжение, которое сравняется с опорным напряжением на выходе 2 блока 1. Компаратор 6 сработает (компаратор 5 блокирован по входу 3), и его выходной потенциал через элемент ИЛИ 7 (см. фиг. 2, график е) запустит генераторы 8, 9 и звуковой сигнализатор 10 на формирование прерывистых звуковых сигналов.

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 7 поступает на вход 1 устройства отключения нагревательного элемента 11, который разрывает цепь питания нагревательного элемента 12 от источника питания 13 и отключает нагревательный элемент аналогично горизонтальному неподвижному положению электроутюга.

Сущность изобретения: устройство содержит преобразователь сигналов датчика, соединенный с времязадающим устройством, компаратор, генератор звуковой частоты, соединенный со звуковым сигнализатором, устройство отключения нагревательного элемента, соединенное с нагревательным элементом и источником питания и вновь введенные датчик движения и положения, второй компаратор, источник опорных напряжений, элемент ИЛИ и генератор стробирующих сигналов, соединенный с генератором звуковой частоты, а также связи вновь введенных блоков между собой и с известными блоками. Технический результат изобретения заключается в повышении точности формирования временных интервалов допустимого неподвижного состояния электроутюга и улучшении эффективности звуковой сигнализации, обеспечивающих повышение пожаробезопасности, а также в упрощении эксплуатации и улучшении потребительских свойств электроутюга. 2 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. УСТРОЙСТВО СИГНАЛИЗАЦИИ НЕПОДВИЖНОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОУТЮГА, содержащее датчик движения и положения, соединенный через преобразователь сигналов датчика с времязадающим устройством, первый и второй компараторы, устройство отключения нагревательного элемента, последовательно соединенное с нагревательным элементом и источником питания, отличающееся тем, что в него введены источник опорных напряжений, элемент ИЛИ, последовательно соединенные генератор стробирующих сигналов, генератор звуковой частоты и звуковой сигнализатор, выход датчика движения и положения через преобразователь сигналов датчика соединен с третьим входом первого компаратора, первые входы первого и второго компараторов соединены с выходом времязадающего устройства, вторые их входы подключены к второму и третьему выходам источника опорных напряжений, первый выход которого соединен с вторым входом времязадающего устройства, выходы обоих компараторов через элемент ИЛИ соединены с входами генератора стробирующих сигналов и устройства отключения нагревательного элемента. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик движения и положения содержит корпус с крышкой, образующие внутреннюю замкнутую полость, имеющую в корпусе вогнутое сегментообразное дно с отверстием в нижней точке, в которое установлен светоизлучатель преобразователя сигналов датчика излучающей поверхностью в сторону замкнутой полости, на дне которой установлена светопрозрачная прокладка, на которой свободно расположен светонепроницаемый шарик, имеющий диаметр больше диаметра отверстия в корпусе, в крышке выполнено отверстие, соосное с отверстием в корпусе, в котором установлен фотоприемник преобразователя сигналов датчика.