Пороговый сигнализатор температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения температуры и сигнализации о достижении ею заданного значения, и предназначено для использования, главным образом, в быту при приготовлении пищи или при других процессах, связанных с нагревом. Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов путем упрощения сигнализатора и повышение точности измерения. Для этого в сигнализатор температуры, содержащий генератор 1 прямоугольных импульсов, включающий в себя два компаратора 2, 3, делитель 4 напряжения, триггер 5 с двумя входами, управляемый компараторами 2, 3, электронный ключ 8, а также времязадающую цепочку 9 и измерительную цепь с задатчиком 11, терморезистором 10 и источником 15 питания, введен диод 12, включенный между общей точкой 13 соединения терморезистора 10 и задатчика 11 с одной стороны и общим входом 14 компараторов 2, 3 с другой стороны. Включение диода 12 по предлагаемой схеме позволяет устранить зависимость режимов работы компараторов от значения напряжения источника питания, так как чувствительность схемы будет определяться параметрами компараторов, и исключить применение дополнительного компаратора и делителя напряжения в измерительной цепи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (lO (ill щ) G 01 I< 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Я IlATEHTV 15 (21) 4793109/10 (22) 09.01. 90 (46) 23. 08. 91. Бюл. Ф 31 (75) В.В.Плотников и В. Б.Свищев (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1394061, кл. С 01 К 3/06, 1985.

Шило В.Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. — M.:

Радио и связь, 1982, с. 84, 85. (54) ЛОРОГОВЫИ СИГНАЛИЗАТОР ТЕИПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения температуры и сигнализации о достижении ею заданного значения, и предназначено для использования, главным образом, в быту при приготовлении пищи или при других процессах, связанных с нагревом, Цель изобретения — повышение надежности и уменьшение габаритов путем упрощения сигнализатора н повышения точности измерения, Для этого в сигналиэа2 тор температуры, содержащий генеРатоР прямоугольных импульсов, включаю щий в себя два компаратора 2, 3, делитель 4 напряжения, триггер 5 с двумя входами, управляемый компараторами

2, 3, электронный ключ 8, а также времяэадающую цепочку 9 и измерительную цепь с эадатчиком 11, терморезистором 10 и источником 15 питания, введен диод 12, включенный между общей точкой 13 соединения термореэистора 10 и задатчика 11 с одной стороны и общим входом 14 компараторов

2, 3 с другой стороны. Включение диода 12 по предлагаемой схеме позволяет устранить зависимость режимов работы компараторов от значения напряжения источника питания, так как чувствительность схемы будет определяться параметрами компараторов, и исключить применение дополнительного компаратора и делителя напряжения в измерительной цепи. 1 э.п. ф-лы, 2 ил, 1672935

Иэооретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измеррения температуры и сигнализации О достижении ею порогового значения, н предназначено для применения в быту при приготовлении пищи ипи при других процессах, связанных с нагревом.

Известен сигнализатор температуры, предназначенный для подачи сигнала о достижении порогового значения температуры, содержащий задатчик температуры, нуль-орган, электронный ключ, генератор импульсов, D-триггер и исполнительный орган.

Недостатками данного сигналиэатора, препятствующими применению его в быту, являются повышенные значения энергопотребления и габаритов, обусловленные необходимостью применения отдельного генератора импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому сигналиэатору является известный сигналиэатор температуры, выполненный 35 на базе стандартного интегрального таймера.

Сигнализатор содержит генератор прямоугольных импульсов, включающий в себя два компаратора, делитель напряжения, состоящий иэ трех последовательно включенных резисторов, времяэадающую цепочку, выполненную в виде конденсатора и двух последовательнО Включенных резистОрОв, К Общей точке соединения резисторов времяэадающей цепочки подключены объединенные между собой неинвертирующий вход первого и инвентирующий вход второго компараторов. Вход сброса триггера, 40 входящего в состав импульсного генератора, соединен с выходом первого компаратора, а вход установки — с выходом второго компаратора. К неинвертирующему выходу триггера подклю- 45 чен один иэ входов усилителя мощности, второй вход которого связан с инвертирующим входом триггера и входом электронного ключа, к выходу которого подключен излучатель звука. Изме50 рительная цепь сигналиэатора, включающая эадатчик и терморезистор, подключена к общему с импульсным генератором источнику питания, Недостатком известного сигнализатора является малая надежность, обу55 словленная повышенной чувствительностью к уровню напряжения источника питания и окружающей температуре, а также повышенные габариты из-эа наличия дополнительного компаратора, выполненного на транзисторе и трех резисторах.

Цель изобретения — повышение надежности сигнализатора и уменьшение его габаритов путем упрощения сигнализатора и повышения точности измерения за счет устранения дополнительного компаратора и делителя напряжения в измерительной цепи.

Для этого сигнализатор снабжен диодом, подключенным своим катодом к общей точке соединения терморезистора и задатчика, а анодом — к объединенным входам компараторов и общей точке соединения резистора и конденсатора времязадающей цепочки.

Увеличение объемов измерения может быть достигнуто путем увеличения числа каналов измерения, для чего сигнализатор снабжен параллельными цепочками термореэистор — задатчик по числу каналов и дополнительными разделительными диодами также по числу каналов и резистором, включенным между общей точкой соединения всех диодов и минусом источника питания, при этом аноды дополнительных разделительных диодов соединены с соответствующими общими точками терморезисторов и эадатчиков параллельных цепочек термореэистор — задатчик.

Предлагаемый сигналиэатор отличается наличием нового элемента — дио да, включенного между общей точкой эадатчика и термореэистора с одной стороны и общим входом компараторов с другой стороны. Новым является также и включение параллельных цепочек задатчик — терморезистор с дополнительными разделительными диодами и резистором.

Указанные отличительные особенности сигнализатора обеспечивают его качественную работу беэ использования дополнительного компаратора и делителя напряжения в измерительной цепи, что существенно упрощает его устройство, а следовательно, уменьшает габариты, снижает чувствительность к уровню напряжения источника питания, позволяет одновременно производить контроль температуры нескольких объектов или в разных точках контролируемой среды.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого сигнали1672935

Резистор 23 включен между точкой соединения катодов всех диодов и минусом источника питания, при этом аноды дополнительных разделительных диодов 21 и 22 соединены с соответствующими общими точками термореэисторов и эадатчиков параллельных цепочек термореэистор — задятчик.

Сигналиэатор работает следующим образом.

В исходном состоянии (при температуре контролируемой среды ниже„ чем определено уставкой задатчика) ток заряда конденсатора С проходит от плюса источника 15 питания через резисторы (R3, R3 ) времяэадающей цепочки 9, диод 12, эадатчик 11 к общему приводу 16.

Параметры элементов схемы выбраны таким образом, что напряжение на конденсаторе С не может превысить 2/3 напряжения источника 15 питания (уровень срабатывания верхнего компаратора 2). В этом случае генерация отсутствует.

При повышении температуры терморезистора 1О до установленного задатчиком 11 значения сопротивление терморезистора уменьшает таким образом, что напряжение в общей точке 13 достигает значения 2/3 напряжения источника питания, конденсатор С заряжается до уровня срабатывания верхнего компаратора 2, г.ри этом переключается триггер 5 и открывается транзисторный ключ 8, с помощью которого начинается процесс разряда конденсатора С времязадающей цепочки 9, диод 12 запирается и отключает цепь датчика 10 и задатчика,1 от времязадающей цепочки 9. При разряде конденсатора С до напряжения ниже уровня срабатывания нижнего компаратора

3 (1/3 напряжения источника питания) компяратор 3 вызывает обратное переключение триггера 5, при этом запирается ключ 8 и возобновляется процесс заряда конденсатора С. Устройство переходит в режим непрерывной генерации звукового сигнала. Цепь датчика 10 и задатчика 11 не влияет на работу генератора, пока напряжение в точке 13 остается выше 2/3 напряжения источника 15 питания, так как при разряде конденсатора С через ключ 8 диод 12 каждый раэ запирается и отключает эту цепь от времязадающей цепочки 9.

Многоканальный сигнализатор температуры (фиг. 2) содержит параллельные цепочки термореэистор — задатчик

17-18 и 19-20 (пример для двух кана55 лов), дополнительные разделительные диоды 21 и 22 и резистор 23. Остальные элементы такие же, как и в одноKaHQJlhHoM сигнализаторе. зя горя; на фиг. 2 — схема включения

t яряллельных цепочек.

Сигнялизятор (фиг. 1) содержит генератор 1, включающий в себя верх5 ний 2 и нижний 3 компараторы, делитель 4 опорного напряжения (К4, R5, R6), RS-триггер 5, управляемый этими компараторами, усилитель 6 мощности, сигнальное устройство 7 (электромагнитный или пьеэокерамический излучатель звука), транзисторный ключ

8, времяэадающую RC-цепочку 9 (R3

Ф

R3, С), термореэистор 10, эадатчик

11 температуры — переменный резистор 15

R2 co oH, oT JJ H o HHoA гРадусах Цельсия.

Неинвертирующий вход ком".аратора

2 и инвертирующий вход компаратора

3 объединены между собой и соединены с общей точкой 14 времязадающей цепочки 9, состоящей из последовательно включенных резисторов R3, КЗ и конденсатора С. RC-цепь выводом резистора соединена с плюсом источника питания, а выводом конденсатора — с его минусом. Общая точка соединения резисторов R3 и R3 соединена с выходом электронного ключа 8.

R-вход (вход сброся) триггера 5 соединен с выходом компаратора 2, а

S âõîä (вход установки) — с выходом компаратора 3. Усилитель 6 мощности имеет два входа, один иэ которых соединен с неинвертирукщим входом триггера, а другой — с инвертирующим выходом этого триггера и с входом электронного ключа. Излучатель звука включен между выходом усилителя 6 и минусом источника 15 питания, Измерительная цепь эадатчика 11 и терморезистор 10 подключен к источнику питания параллельно времяэадающей цепочке и импульсному генератору 1. Диод 12 включен своим като- 45 дом между общей точкой 13 соединения терморезистора 10 и задатчика 11 температуры с одной стороны и анодом с другой стороны с общим входом 14 компараторов. 50

1672935

При понижении температуры терморе>псторл 10 ни; установленного эадатчиком 11 значения вновь создаются условия при которых верхний комплрлf

5 тор 2 переключаться не может и генерация прекрлща«тся.

Многоканальный сигнализатор работает следующим образом. В исходном состоянии, когда температура в каждой контролируемой точке ниже, чем определено уставкой соответствующего задатчика, ток заряда конденсатора С проходит от плюса источника питания через резисторы времяэадлющей цепочки 15

9, диод 12 и резистор 23. Диоды 21 и

22 при этом заперты, а диод 12 открыт.

Величина сопротивления резистора

23 должна быть меньше удвоенной суммы сопротивлений времязадающей цепочки

9. При этом условии напряжение в точке 14 при заряде конденсатора С не может превысить уровень напряжения срабатывания верхнего компаратора и генерация колебаний отсутствует. 25

При повышении температуры хотя бы одного иэ датчиков, например датчика

17, до значения, установленного соответствующим эадатчиком .18, открывается диод 21, напряжение в точке 13 30 достигает значения 2/3 напряжения питания, конденсатор С заряжается до уровня срабатывания верхнего компаратора и устройство переходит в режим непрерывной генерации, При понижении температуры, в результате изменения сопротивления термореэистора 17, генерация, как и при работе одноканального сигнализатора, прекращается.

Разделительные диоды 21 и 22 не- 40 обходимы для устранения взаимного влияния параллельных цепей терморезисторзадатчик, что обеспечивает Heýàâèñèмость работы каждой измерительной цепи. Включение диода 12 по предлагае- 45 мой схеме позволяет управлять работой верхнего компарлтора, а следовательно, и режимом работы генератора 1. При этом чувствительность схемы определяется в основном параметрами компаратора 2 и мало зависит от напряжения источника питания.

Массовое производство предлагаемого сигнализатора температуры может

55 быть осуществлено на основе современнои технологии с использованием стандартных интегральных блоков. Применени« сигнллиэаторл позволяет существенно кономить т<>пливо и электроэнергию в быту.

При выполнении сигналиэлтора температуры на основе серийного интегрального таймера типа KP 100Ü В И 1 он может обеспечить разрешающую споо, собность до 0,2 С в диапазоне темпео ратур 0-100 С. При этом гистерезис не о превышает 0,1-0,2 С, что обеспечивает достаточно высокую стабильность работы сигнллизатора.

При питании от источника постоянного тока напряжением 9В сигналиэатор на основе указанного интегрального таймера потребляет ток порядка

4-5 мА в отсутствии генерации и до

7-8 мА при выдаче звукового сигнала (при использовании пьеэокерамического звонка ЗП-3).

При необходимости нл выходе сигналиэатора может быть включен звуковой излучатель мощности до 1,5 Вт, так как данный тип интегрального таймера способен отдавать в нагрузку ток до 200 мА.

Испытания опытных образцов сигнализатора подтвердили его высокую стлбильность в работе.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

1. Пороговый сигнализатор температуры, содержащий генератор прямоугольных импульсов, включающий в себя два компаратора, делитель напряжения, выполненный в виде трех последовательно включенных резисторов, времязадающую цепочку, состоящую из конденсатора и двух последовательно включенных резисторов, к общей точке соединения которых подключены объединенные между собой неинвертирующий вход первого и инвертирующий вход второго компараторов, триггер, вход сброса которого соединен с выходом первого компаратора, а вход установки — с выходом второго компаратора, усилитель мощности с двумя входами, один иэ которых соединен с неинвертирующим выходом триггера, а второй— с инвертирующим входом этого триггера и входом электронного ключа, к выходу которого подключен излучатель звука, и измерительную цепь, включающую эадатчик и термореэистор, подключенную к общему с импульсным генератором источнику питания, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це1б

Фиа 2

Составитель В.Плотников

Техред М.Дидык Корректор М.Самборская

Редактор Н.Тупица

Заказ 2848 Тирах 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.укгород, ул. Гагарина,101

9 1672935 10 лью повышения надежности и уменьше- увеличения числа каналов измерения ния габаритов путем упрощения сигсигналиэатор содерллт параллельные точности изме цепочки термореэис гор эадатчик Ilo числу каналов дополнительные разде5 лительные диоды такие по числу канадинения термореэистора и эадатчика, лов и резистор, включенный мелду точкой соединения всех катодов диодов соединения И минусом источника питания, при ремязадаю 1О этом аноды дополнительных разделительщей цепочки. ных диодов соединены с соответствуюСигналиэатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью и эадатчиков параллельных цепочек увеличения объема измерений путем термореэистор — задатчик.