Пороговый сигнализатор температуры

(51)5 С 01 К 7/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОтНРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ 15(56) Авторское свидетельство СССР У 1394061, кл, С 01 К 3/06, 1985.Шило В,Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы, - М.: Радио и связь, 1982, с, 84, 85.(54) ЛОРОГОВЫИ СИГНАЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения температуры и сигналиэацин о достижении ею заданного значения, н предназначено для нспользо" вання, главным образом, в быту прн приготовлении пищи илн при других процессах, связанных с нагревом, Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов путем упрощения сигнализатора н повышения точности нэмерення, Для этого в сигналиэа 2тор температуры, содержащий генератор1 прямоугольных импульсов; включающий в себя два компаратора 2, 3, делитель 4 напряжения, триггер 5 с двумявходами, управляемый компараторамн2, 3, электронный ключ 8, а такжевремяэадающую цепочку 9 н нэмерительную цепь с эадатчиком 11, терморезистором 10 и источником 15 питания,введен диод 12, включенный между общей точкой 13 соединения термореэнстора 10 н задатчика 11 с одной стороны н общим входом 14 компараторов2, 3 с другой стороны, Включениедиода 12 по предлагаемой схеме позволяет устранить зависимость режимовработы компараторов от эначення напряжения источника питания, так какчувствительность схемы будет определяться параметрами компараторов, иисключить применение дополнительного компаратора н делителя напряженияв измерительной цепи. 1 э.п. ф-лы,2 нл, 1672935Иэооретение относится к измерительной технике, а именно к приборамдля измеррения температуры и сигнализации о достижении ею пороговогозначения, н предназначено для применения в быту при приготовлении пищиипи при других процессах, связанныхс нагревом,Известен сигнализатор температуры, предназначенный для подачи сигнала о достижении порогового значения температуры, содержащий задатчик температуры, нуль-орган, электронный ключ, генератор импульсов,В-триггер и исполнительный орган,Недостатками данного сигналиэатора, препятствующими применению егов быту, являются повышенные значенияэнергопотребления и габаритов, обусловленные необходимостью примененияотдельного генератора импульсов.Наиболее близким к предлагаемомусигналиэатору является известный сигналиэатор температуры, выполненный 25на базе стандартного интегральноготаймера.Сигнализатор содержит генераторпрямоугольных импульсов, включающийв себя два компаратора, делитель напряжения, состоящий иэ трех последовательно включенных резисторов, времяэадающую цепочку, выполненную ввиде конденсатора и двух последовательно включенных резисторов, К общейточке соединения резисторов времяэадающей цепочки подключены объединенные между собой неинвертирующий входпервого и инвентирующий вход второгокомпараторов, Вход сброса триггера,входящего в состав импульсного генератора, соединен с выходом первогокомпаратора, а вход установки - свыходом второго компаратора. К неинвертирующему выходу триггера подключен один иэ входов усилителя мощности, второй вход которого связан с инвертирующим входом триггера и входомэлектронного ключа, к выходу которого подключен излучатель звука. Изме 50рительная цепь сигналиэатора, включающая эадатчик и терморезистор, подключена к общему с импульсным генератором источнику питания,Недостатком известного сигнализатора является малая надежность, обу 55словленная 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 - диода, 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 разом.В исходном состоянии (при температуре контролируемой среды ниже чем определено уставкой задатчика) ток заряда конденсатора С проходит от плюса источника 15 питания через резисторы (КЗ, КЗ ) 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 1 О 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 11 от время- задающей 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 1 О 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 кана 55 лов), дополнительные разделительные диоды 21 и 22 и резистор 23. Остальные элементы такие же, как и в одноканальном сигнализаторе. зя горя; на фиг. 2 - схема включенияяряллельных цепочек,Сигнялизятор (фиг. 1) содержитгенератор 1, включающий в себя верх 5ний 2 и нижний 3 компараторы, делитель 4 опорного напряжения (К 4, К 5,К 6), КЯ-триггер 5, управляемый этими компараторами, усилитель 6 мощности, сигнальное устройство 7 (элект Оромагнитный или пьеэокерамическийизлучатель звука), транзисторный ключ8, времяэадающую КС-цепочку 9 (КЗ1КЗ , С), термореэистор 10, эадатчик11 температуры - переменный резистор 15К 2 со шкалой, отградуированной в градусах Цельсия.Неинвертирующий вход комаратора2 и инвертирующий вход компаратора3 объединены между собой и соединеныс общей точкой 14 времязадающей цепочки 9, состоящей из последовательновключенных резисторов КЗ, КЗ и конденсатора С. КС-цепь выводом резистора соединена с плюсом источника питания, а выводом конденсатора - с егоминусом. Общая точка соединения резисторов КЗ и КЗ соединена с выходом электронного ключа 8,К-вход (вход сброся) триггера 5 30соединен с выходом компаратора 2, аБ-вход (вход установки) - с выходомкомпаратора 3. Усилитель 6 мощностиимеет два входа, один иэ которых соединен с неинвертирукщим входом триггера, а другой - с инвертирующим выходом этого триггера и с входом электронного ключа. Излучатель звукавключен между выходом усилителя 6 иминусом источника 15 питания,Измерительная цепь эадатчика 11и терморезистор 1 О подключен к источнику питания параллельно времяэадающей цепочке и импульсному генератору 1. Диод 12 включен своим катодом между общей точкой 13 соединениятерморезистора 10 и задатчика 11 температуры с одной стороны и анодом сдругой стороны с общим входом 14 компараторов. 50 Резистор 23 включен между точкойсоединения 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 об 1672935При понижении температуры терморепсторд 10 ци установленного эадатчиком 11 значения вновь созпдются условия при которых нерхций компдрд 55 тор 2 переключаться це может и генерация прекрдщатся.Многоканальный сигндлизатор 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 нремяэаддющей 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 нремязадающей 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. 25При 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 верхцего компаратора и устройство переходит н 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 обходимы для устранения взаимного влияния параллельных цепей терморезисторзадатчик, что обеспечивает независимость работы каждой измерительной цепи, Включение диода 12 по предлагаемой схеме позволяет управлять работойверхнего компардтора, 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 может55 быть осуществлено на основе современнои технологии с использованием стандартных интегральных блоков. Применеци сигндлиэдторд по воляет существенцо коцомить топливо и э.пектроэцергию н быту,При вьполцении сигналцэдтора темпердтуры на основе серийцого интегрального таймера типа КР 100 Ь В И 1он может обеспечить рдзрешающую споособность до 0,2 С н диапазоне темпеоратур 0-100 С. При этом гистерезис неопревышает 0,1-0,2 С, что обеспечивает достаточно высокую стабильностьработы сигцдлиздтора,При питании от источника постоянного тока напряжением 9 В сигналиэатор на основе указанного интегрального таймера потребляет ток порядка4-5 мА в отсутствии генерации и до7-8 мА при выдаче звукового сигнала(при использовании пьеэокерамического звонка ЗП).При необходимости нд выходе сигналиэатора может быть включен звуковой излучатель мощности до 1,5 Вт,так как данный тип интегрального таймера способен отдавать в нагрузкуток до 200 мА.Испытания опытных образцов сигцализатора подтвердили его высокую стабильность в работе,Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я1. Пороговый сигнализатор температуры, содержащий генератор прямоугольных импульсов, включающий в себя два компаратора, делитель напряжения, выполненный в ниде трех последовательно включенных резисторов, время- задающую 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 в с выходом второго компаратора, усилитель мощности с днумя 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 щ и й с я тем, что, с це9 1672935 олью повышения надежности и уменьше- увеличения числа каналов измерения, ния габаритов путем упрощения сиг- сигналиэатор содержит параллельные налиэатора и повышения точности изме- цепочки термореэистор - эадатчик рения, он снабжен диодом, подключен- числу каналов дополнительные Разде 5ным своим катодом к общей точке сое- лительные диоды также по числу канадинения термореэистора и эадатчика, лов и резистор, включенный между точа аноДом - к объединенным входам ком- кой соединения всех катодов диодов параторов и общей точке соединения И ннусом источника питания, при резистора и конденсатора времязадаю О том аноды дополнительных Разделитель щей цепочки. ных диодов соединены с соответствую 2. Сигналиэатор по и. 1, о т л и- и общими точками терморезисторов ч а ю щ и й с я тем, что, с целью и эадатчиков параллельных цепочек увеличения объема измерений путем термореэистор - задатчик. Составитель В.ПлотниковРедактор Н.Тупица Техред М.дидык Еоррек;Самборска Заказ 2848 Тираж 375 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ри Г113035, Москва, Ж по изобретениям и открытиям п