Сигнализатор температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K5/18 

(Л

СА 05 О5 00 00 О5

мометра, имеются три отверстия, в которых установлены светодиоды и фотодиод, подключенные к электрической схеме сигнализатора. Свечение свето- диода схемы сигнализирует, что температура ниже уровня, заданного задатчиком 6. Потухший светодиод сигнализирует о том, что термометрическая жидкость достигла указателя температуры задатчика 6, и что ключевой элемент схемы выключен. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля температур. Цель изобретения - повьшение надежности устр- ва и расширение его функциональных возможностей. Устр-во состоит из трубки 1 папочного термометра с резервуаром 2, по всей длине которого закреплена планка 4, которая является направляющей каретки 5, на которой закреплен задатчик 6. В полости, перпендикулярной оси палочного тер

1

Изобретение относится к устройствам контроля температур и может быть использовано для сигнализации об изменении температуры и ее поддержания на заданном уровне или заданных пределах

Цель изобретения - повьшение надежности и расширение функциональных возможностей сигнализатора температуры.

На фиг.1 изображен сигнализатор температуры с одним задатчиком, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема сигнализатора температуры с усилителем и блоком питания; на фиг. 4 и 5 - оптическая схема сигнализатора температуры, на которой показан ход луЧей света при двух положениях уровня термометрической жидкости.

Сигнализатор температуры (фиг.1 и 2) состоит из трубки 1 палочного термометра с резервуаром 2. Палоч- 1,ньй термометр закреплен на шкале 3, на которой по всей ее длине рично оси палочного термометра закреплена планка 4. Планка 4 является направляющей для каретки 5, которая установлена на планке 4 и имеет возможность перемещения вдоль нее со скольжением. На каретке закреплен за датчик 6, который снабжен канавкой, ширина и высота которой равны друг другу и равны диаметру трубки 1, которая с зазором размещается в указанной канавке.

Задачик 6 снабжен стрелкой 7, которая служит указателем температуры. Каретка 5 снабжена винтом - фиксатором 8 с головкой, при ввинчивании которого до упора с планкой 4 производится фиксация каретки 5, т.е. задатчика 6 в нужной позиции. В плоскости,- перпендикулярной к оси палоч

f

0

5

0

5

0

5 ного термометра и проходящей через стрелку 7 указателя температуры в корпусе задатчика, имеется три отверстия .

В первом отверстии, расположенном с одной стороны канавки, установлен светодиод 9, прилегающий рабочей поверхностью к трубке 1 палочного термометра.

От оси светодиода 9 под углом oi. 90 сверху и в центре канавки располагается второе отверстие 10, длиной t 1,5-Змми диаметром do (1.3 - 2) dg , где d g - диаметр отверстия трубки 1. К второму отверстию 10 прилегает рабочей поверхностью фотодиод 11, располагающийся соосно второму отверстию 10.в третьем отверстии. Фотодиод 11 и светодиод 9 через гибкие проводники 12 подключены к электрической схеме сигнализатора (фиг.З).

i...,.- Фотодиод катодом подключен к базе транзистора 13 и одновременно через резистор 14 - к шине положительного напряжения блока питания, а через конденсатор 15 - к нулевой шине блока питания. Эмиттер транзистора 13 через резистор 16 подключен к базе транзистора 17 с общим эмиттером. Коллектор транзистора 17 подключен к S - входу RS - триггера 18 и через инвертор 19 - к R - входу RS - триггера 18 .Одновременно коллектор транзистора 17 через резистор 20 подключен к шине положительного напряжения и через конденсатор 21 - к нулевой шине блока питания. Прямой и инверсньй выходы триггера 18 являются логическими выходами сигнализатора.

Прямой и инверсньй выход RS-триг- гера 18 через переключатель 22 подключен к базе транзистора 23 с общим коллектором, эмиттер которого через

резистор 24 и светодиод 25 подключен к базе транзистора 26. Коллекто .транзистора 26 является выходом преварительного ключевого усилителя дл подключения входа мощного ключевого элемента 27, к выходу которого можн подключить отопительную или холодил ную систему (не приведена).

Сигнализатор температуры можно питать как трансформаторным, так и бестрансформаторным источником 28 питания, как это показано на фиг. 3 К сети переменного тока подключены последовательно соединенные конденсаторы 29 и 30 зашунтированные резисторами 31 и 32, и двухполупериодный диодный мост 33. К выходу моста 33 подключен стабилитрон 34 и конденса- торньм фильтр 35. Катод стабилитрона является положительным полюсом источника питания - шиной положительного напряжения, а анод отрицательным полюсом - шиной нулевого потенциала. От указанных шин питается логическая микросхема высокоомным вхо- дом, на котором собран триггер 20 и инвертор 21.

Светодиод 9 подключен к шинам источника 28 питания через токоогра- ничивающий резистор 36 и закреплен в корпусе задатчика 6 винтом 37. Фотодиод 11 закреплен в корпусе задатчика 6 винтом 38.

Сигнализатор температуры работает следующим образом.

В первом состоянии сигнализатора температуры, когда термометрическая жидкость 39 в трубке 1 палочного термометра находится ниже стрелки 7 указателя температуры (фиг. 4), в трубке 1 палочного термометра образуется два ярко светящихся пятна. Первое пятно 40 располагается напротив светодиода 9 касательно поверхности трубки 1. Второе пятно 41 располагается на одной половине площади отверстия трубки 1. От светящихся пятен 40 и 41 лучи света рассеиваются в разные стороны, но на фиг.4 указьшаются только те лучи, которые могут попасть на фотодиод 11. Как видно на фиг.4 диаметр отверстия 10 и его длина f выбраны такими, что лучи 42 от светящего пятна 40, не попадают на фотодиод 11, а лучи 43 от светящего пятна 41 фактически пендикулярно попадают через отверстие 10 на фотодиод 11. При таком

состоянии, когда луч 43 светящегося пятна 41 попадает на фотодиод 11, последний проводит значительный ток и его сопротивление низкое.

Б другом состоянии сигнализатора, когда термометрическая жидкость 39 (фиг.5) независимо от ее прозрачности находится вьше стрелки 7 указате0 ля температуры, светящееся пятно 41 и, следовательно, луч 43 практически полностью исчезает, в результате чего в цепи фотодиода 11 ток значительно уменьшается, а его сопротив5 ление становится высоким.

Определение величин d, , и ot подлежит расчету и проверяется экспе- ментами.

При указанном первом состоянии

0 сигнализатора температуры, когда термометрическая жидкость 39 находится нижне уровня указателя температуры 7, фотодиод 11 проводит значитепьный ток, его сопротивление низкое и поло5 жительное напряжение, поступающее через резистор 14 на базу транзистора 13, минимально, вследствие чего транзистор 13 закрыт. Поэтому через резистор 16 и база-эмиттерный пере-

0 ход транзистора 17 ток не проходит, последний закрыт, на его коллекторе высокий уровень напряжения - логическая 1, которая подается на S - вход RS - триггера 18 и через инвертор 19 устанавливает триггер 18 в нуль. В зависимости от поставленной задачи (включение отопительной системы или включение холодильной системы) переключатель 22 устанавливают

0 в первом случае в нижнее положение (как это показано на фиг.З) и соответственно в верхнее положение при втором случае.

В данном случае логическая 1 с

g инверсного выхода триггера 18 через контакт переключателя 22 открывает транзистор 23, через резистор 24, светодиод 25 и база-эмиттерньй переход выходного транзистора 26 прохоO дит ток и последний открыт, светодиод 25 светится, а мощный ключевой элемент 27 включен и подключает, например, вышеуказанную отопительную систему. Свечение светодиода 25 сигg нализирует, что температура ниже уровня заданного задатчиком 6.

По мере нарастания температуры, когда термометрическая жидкость 39 устанавливается вблизи уровня стрел5

10

20

51366886

ки 7 указателя температуры, ток фото- диода 11 начинает уменьшаться, в

общей цепи депителя, резистора 14 и фотодиода 11 ток также начинает уменьшаться в связи с увеличением сопротивления фотодиода 11. Вследствие этого на базе и, следовательно, на эмиттере транзистора 13 нарастает положительньй потенциал, через резистор 16 и база-эмиттерньм переход транзистора 17 проходит,ток, в результате чего последний открывается. При открывании транзистора 17 на его коллекторе напряжение начинает форсированно падать (в связи со значительным усилением) и при достижении определенного уровня, ближе к логическому О, триггер 18 лавинно-мгновенно перебрасывается в единичное состояние. При этом на инверсном выходе триггера 20 логический О, транзистор 23 закрыт, через резистор 24,,светодиод 25 и база-эмиттерньш переход, транзистора 26 ток не проходит, вследствие чего последний закрыт и светодиод 25 не светится. Следовательно, потухший светодиод 25 сигнализирует о том, что термометрическая жидкость достигла указателя температуры 7 задатчи- ка 6 и ключевой элемент 27 выключен, В сигнализаторе температу ры можно использовать практически любой па- лочньй термометр с любой термометрической жидкостью независимо от ее светопрозрачности, при этом на одном палочном термоме;тре можно разместить несколько задатчикор, устанавливаемых на нужные позиции (разные iем- пературы срабатывания),

к о с э ч п т с м к ля 15 с

к ки т в т п о м

25 ля

о д л

30 л г п р

ч ск тр тр ч к п т п эм

35

40

Формула изобретения

1, Сигнализатор температуры, содержащий резервуар и капиллярную трубку, заполненные термометрической жидкостью, шкальную пластину, задат- чик температуры, вьтолненный в виде каретки со стрелочным указателем, размеще.нный на шкальной пластине с возможностью перемещения вдоль капиллярной трубки, которая установлена во внутренней канавке корпуса ка

ретки с зазором, источник света и фотоприемник, размещенные на каретке в плоскости, перпендикулярной к оси капиллярной трубки, и оптически связанные через нее между собой, электрическую релейную схему, включенную на выходе фотоприемника, блок питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в корпусе каретки в плоскости, перпендикулярной к оси капиллярной трубки, выполнены три отвер- стия, причем в первом отверстии,ось

0

которого проходит через центр канавки, совпадающий с осью капиллярной трубки, установлен источник света, в качестве которого использован светодиод, прилегающий своей рабочей поверхностью к капиллярной трубке, ось второго отверстия с диаметром do (bS - 2} dj,, где d - диаметр внутреннего отверстия капил5 лярной трубки, перпендикулярна к

оси.первого отверстия и также проходит через центр канавки и ось капиллярной трубки, а в третьем отверстии, соосном с вторым отверстием, установ0 лен фотоприемник, в качестве которого использован фотодиод, приемная поверхность которого обращена к второму отверстию.

5 второй резистор подключен к базе вто- iporo транзистора с общим эмиттером, коллектор которого подключен к S - входу RS - триггера и через инвертор- к R - входу RS - триггера, третий

0 резистор включен между положительной шиной блока питания и коллектором второго транзистора, между эмиттером которого и его коллектором включен . второй конденсатор.

5

0

(Ouz.Z

Фие.3

s

Фг/е.4

Фаг. 5