Индикатор температуры

 

Использование: в качестве датчика для визуальной индикации и сигнализации о достижении объектом заданной температуры. Сущность изобретения: индикатор содержит п закапсулированных жидкокристаллических термочувствительных элементов (ТЧЭ) на основе неориентированны нематиков, закрытых защитной пленкой. Каждый из ТЧЭ размещен между двумя поляроидными пленками и снабжен электродами, подключенными к входам соответствующего блока измерения импеданса, соединенного с дешифратором. На поверхности одной из поляроидных пленок каждого ТЧЭ нанесено светоотражающее покрытие, контактирующее с защитной пленкой, которое может являться электродом. ТЧЭ размещены напротив прорезей в виде цифровых символов, выполненных в теплоизолирующей прокладке, контактирующей с подложкой из оптически прозрачного материала.2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК., ЯЛ,:, 1774194 А1 (я)я G 01 К 11/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

tl -"-« -:ЯЗНМ

ПРИ ГКНТ СССР

- . - -Е 0 а

-:" - 4д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с (21) 4858029/10 (22) 07,08.90 (46) 07.11.92. Бюл. ¹ 41 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им, В,И,Ленина (72) В,Д.Телегин, И.Н.Рудой, В.С,Безбородов, А.З.Абдулин и В,В,Нижников (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1647287, кл. G 01 К 11/16, 1989. (54) ИНДИКАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Использование: в качестве датчика для визуальной индикации и сигнализации о достижении объектом заданной температуры.

Сущность изобретения: индикатор содержит п закапсулированных жидкокристаллиИзобретение относится к области термометрии и может быть использовано для контроля за достижением заданной температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резул ьтату я вля ется инди катар температуры, содержащий и изготовленных на основе неориентированных нематиков закапсулированных жидкокристаллических термочувствительных элементов, закрытых защитной пленкой и расположенных напротив щелевых прорезей в виде буквенных или цифровых символом, выполненных в теплоизолирующей прокладке, контактирующей с подло>ккой из оптически прозрачного материала, причем каждый термочувствительный элемент снабжен двумя поляроидными пленками со скрещенными осями поляризаческих термочувствительных элементов (ТЧЭ) на основе неориентированных нематиков, закрытых защитной пленкой. Каждый из ТЧЭ размещен между двумя поляроидными пленками и снабжен электродами, подключенными к входам соответствующего блока измерения импеданса, соединенного с дешифратором. На поверхности одной из поляроидных пленок каждого ТЧЭ нанесено светоотражающее покрытие, контактирующее с защитной пленкой, которое может являться электродом. ТЧЭ размещены напротив прорезей в виде цифровых символов, выполненных B теплоизолирующей прокладке, контактирующей с подложкой из оптически прозрачного материала, 2 з.п.ф-лы, 3 ил. ции, размещенными по обе стороны термочувствительного элемента, и светоотражающим покрытием, нанесенным на, 4 поверхность одной из поляраидных пленок 4 и контактирующим с защитной пленкой. ф», Недостатком известного индикатора яв- а ляются ограниченные эксплуатационные ) возможности. Во многих случаях температу- р ра контролируемого объекта, к примеру, биологического, не должна превышать заданного значения, что требует постоянного визуального контроля со стороны оператора за показаниями индикатора, размещаемого к тому же зачастую на плохо просматриваемых поверхностях объекта, выбор которых определяется в первую очередь параметрами самого объекта, а не исходя из соображений удобства считывания показаний индикатора, что резко сужает его

1774194

25 область применения, В ряде случаев — при нагреве анизотропных, либо многослойных объектов с участками различной теплопроводности необходим постоянный контроль температурного поля о нескольких точках объекта, что при использовании нескольких индикаторов лишь обостряет вышеописанную ситуацию.

Целью изобретения является повышение эффективности за счет обеспечения преобразования температуры в электрический сигнал.

Поставленная цель достигается тем, что в известный индикатор температуры, дополнительно введены и блоков измерения импеданса и дешифратор, а каждый из термочувствительных элементов снабжен электродами, расположенными по обе его стороны и подключенными ко входам соответствующего блока измерения импеданса, выход которого совместно с выходами остальных блоков соединен со входом дешифратора. В качестве одного из электродов каждого термочувствительного элемента может быть использовано светоотра>кающее покрытие, а также защитная пленка.

Наряду с визуальной сигнализацией о достижении объектом заданной температуры в предлагаемом индикаторе одновременно в цифровой либо аналоговой форме выдается информация о температуре объекта, благодаря чему обеспечивается возможность принятия оперативчых мер, позволяющих, к примеру, при нагреве (размораживании) биологических объектов исключить недопустимый перегрев и предотвратить порчу и гибель этих объектов.

На фиг.1 изображен предлагаемый индикатор, разрез; на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — схема включения электрических элементов индикатора.

Индикатор температуры содер>кит подложку 1 из оптически прозрачного материала (например, стекла), теплоизолирующую прокладку 2 со щелевыми прорезями 3 .в виде буквенных или цифровых символов, образующих "oKHB", пленочные закапсулированные жицкокристаллические термочувствительные элементы 4. температура фазового перехода нематической жидкий кристалл-изотропная жидкость каждого из которых соответствует определенному цифровому или буквенному символу и которые размещены между поляроидными пленками 5 и б со скрещенными осями поляризации и снаб>кены электродами 7 и 8, расположенными по обе стороны термочувствительного элемента 4 на непросматриваемых через щелевые прорези 3 участках и выполненными, к примеру, из тонких поло30

55 сок токопроводящей резины, светоотражащее покрытие 9, в качестве которого может служить прикрепленный к поляроидной пленке 6 по размеру "окна" кусочек алюминиевой фольги, фиксируемый с помощью липкой защитной пленки 10, обеспечивающей наряду с защитными функциями и механическое соединение составных частей индикатора. Электроды 7 и 8 каждого из термочувствительных элементов 4 подключены ко входам блока 11 измерения импеданса, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора.

В качестве нижнего электрода 7 каждого из термочувствительных элементов 4 может быть использовано светоотражающее покрытие 9, а также защитная пленка, выполненная, например, из липкой металлизированной аппликации. В последнем случае нижние электроды всех термочувствительных элементов соединены электрически между собой, что в ряде случаев упрощает как конструкцию механической части индикатора, TBK и подключение его электрических элементов.

Щелевые прорези 3 образуют воздушный зазор, выполняющий роль дополнительного термосопротивления. Толщина теплоизолиру!ющей прокладки 2 должна быть такой, чтобы в воздушном зазоре прорезей 3 отсутствовала конвекция воздуха между подложкой 1 и поляроидной пленкой

Устройство работает следующим образом.

Индикатор температуры прикладывается к исследуемой поверхности со стороны защитной пленки 10, В исходном состоянии, когда температура поверхности контролируемого обьекта меньше нижнего предела заданного диапазона температур, все термочувствительные элементы 4 находятся в нематической фазе, обладающей анизотропными свойствами (т,н, двулучепреломлением формы), благодаря чему падающий на оптически прозрачную подложку 1 свет проходит через поляроидную пленку 5, термочувствительный двулучепреломляющий элемент 4, поляроидную пленку 6, отражается от светоотражающего покрытия 9 и, будучи в общем случае эллиптически поляризованным, проходит в обратном направлении через элементы 6, 4 и 5, обуславливая засвечивание всех цифровых или буквенных символов, причем цвет поверхности теплоизолирующей прокладки 2 выбирается таким, чтобы при высвечивании символов последние были неразличимы на фоне поверхности прокладки 2. Двулучепреломление формы в большинстве

1774194

55 неориентированных нематиков начинает проявляться при толщине слоя более 20 мкм, обуславливая прохождение через термочувствительный элемент практически всех спектральных составляющих падающего света, и в этих условиях поверхность прокладки 2 должна быть белого света.

При нагреве контролируемой поверхности и повышении ее температуры, к примеру, до нижнего предела заданного диапазона, в соответствующем термочувствительном элемен е 4 происходит резкий фазовый переход нематический жидкий кристалл-изотропная жидкость, в результате чего условия прохождения света через поляроидную пленку 6 в любом направлении исчезают и соответствующей символ, например, "32" затемняется, становясь хорошо различимым на светлом фоне поверхности прокладки 2.

Дальнейший нагрев контролируемой поверхности приводит к затемнению последующих символов, причем последний из этих символов и соответствует у величине измеряемой температуре поверхности объекта, в то время как динамика высвечивания символов позволяет визуально контролировать значения температуры контролируемой поверхности на этапе подхода к заданной величине, Фазовый переход нематический жидкий кристалл-иэотропная жидкость в термочувствительном элементе 4 при дости>кении соответствующей температуры приводит не только к качественному изменению поля ризационно-оптических свойств элемента 4, но и одновременно обуславливает резкое изменение импеданса (емкости, проводимости, тангенса угла потерь, сопротивления переменному току и т.п.). этого элемента, регистрируемого с помощью блока 11 измерения импеданса (см, фиг.3), К примеру, для 4-пентилфенилового эфира анисовой кислоты перепад по емкости либо тангенсу угла потерь в точке фазового перехода НЖК иэотропная жидкость (42 С) составляет не r1енее 20; для неориентированного слоя толщиной 20-30 ммкм и без особых затруднений регистрируется с помощью простой мостовой схемы, являющейся входной измерительной цепью блока 11 измерения импеданса, На электроды 7 и 8, включенные в измерительную ветвь мостовой сх ы. при этом подается измерительный низкочастотный сигнал (100

Гц — 10 кГц). уровень которого ле>кит значительно ниже порога ориентации НЖК, не превышая, к примеру, 40 мВ,эфф.

С многоразрядного выхода блока 11 измерения импеданса снимается комбинация

35 электрических сигналов, однозначно соответствующая температуре контролируемой поверхности исследуемого объекта. С помощью дешифратора 12 данная комбинация преобразуется в сигнал, поступающий

HB исполнительное устройс Во для подачи сигнала аварии при угрозе недопустимого превышения температуры обьекта, для огключения режима нагрева и включения режима охлаждения и т,д, При охлаждении контролируемого объекта и падении его температуры ниже заданного значения в соответствующем термочувствительном элементе 4 происходит обратный фазовый переход изотропная жидкость — нематический жидкий кристалл, обуславливающий не только просветление символа и изменение показаний индикатора, но и соответствующее изменение импеданса, что приводит к изменению комбинации электрических сигналов на выходе блока (11) и, соответственно, сигнала на выходе блока (12), т.е. к изменению команды, подаваемой на то или иное исполнительное устройство (на чертеже не показано).

При контроле температуры неметаллических поверхностей в качестве нижнего электрода 7 может быть использовано сВВтоотра>кающее покрытие 9 или ззщитная пленка 10, выполненная, например, иэ липкой металлиэированной аппликации, что no380ляет упрос, ить технологию изготовления индикатора.

Предлагаемый индикатор может работать как в чисто пассивном режиме с только визуальной сигнализацией о достижении заданной температуры, так и дополнительно в качестве датчика температуры, включаемого s цепь регулирования температуры или используемого для аварийной сигнализации.

Формула изобретения

1. Индикатор температуры, соде р>кащий и закрытых защитной пленкой закапсулированных жидкокристалличе -ки, термочувствительных элементов на основе неориентированных нематиков, каждый из которых размещен между двумя поляроидными пленками со скрещенными осями поляризации, напротив щелевы;; прорезей в виде буквенных или цифровых символов, выполненных в теппоиэолирующей прокладке, контактиру|ощей с подложкой из оптически прозрачного материала, при этом на поверхность одной иэ паляроидных пленок каждого термочувствительного элемента нанесено светаотра>кающее покрытие, контактиругощее с защитной пленкой, о тл и ч а а щи и с ятем, что, с целью повыше1774194

2,Z к итйцп ИИЩ

УГЩ}0ЦИЩ

Составитель Н. Соловьева

Редактор C. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Заказ 3920 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния эффективности путем обеспечения и реобразования температуры в электрический сигнал, в него введены и блоков измерения импеданса и дешифратор, а термочувствительные элементы размещены между вве- 5 денными электродами, подключенными к входам соответствующих блоков измерения импеданса, к объединенным выходам которых подключен дешифратор.

2, Индикатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что одним иэ электродов каждого термочувствительного элемента является светоотражающее покрытие.

3, Индикатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что одним иэ электродов каждого термочувствительного элемента является защитная пленка,