СХЕМА ИНДИКАТОРА УТЕЧКИ ТЕПЛА

Заявленная схема относится к области приборостроения, в частности к термочувствительным элементам. И может использоваться в приборах, предназначенных для индикации утечки тепла в ограждающих поверхностях зданий и сооружений.
Из уровня техники известны следующие технические решения: «Цифровой терморезисторный термометр». Суть изобретения заключается в том, что за счет коррекции и компенсации нелинейности датчиков с различными температурными характеристиками, повышается точность измерения температуры. Согласно Авторскому свидетельству (№1352250, МПК G01K 7/22, опубл. 15.11.1987) изобретение относится к термометрии и может быть использовано для полевых температурных исследований в геокриологии и геотермии. Цифровой терморезисторный термометр содержит датчики температуры, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и микропроцессор, входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, блока памяти и блока управления, а выход соединен с блоком индикации. С целью повышения точности измерения, в терморезисторный термометр введены блок коррекции, блок ввода коэффициентов и переключатель датчиков, вход которого соединен с датчиками температуры, а выходы - с входом аналого-цифрового преобразователя с адресным входом блока памяти, информационный вход которого подсоединен к выходу блока ввода коэффициентов, при этом входы блока коррекции соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и блока управления, а выход подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя.
Недостатком данного технического решения является сложность его исполнения.
Наиболее близким техническим решением является «Детектор утечки тепла», устройство и принципиальная схема, которого представлены на информационном портале по электронике «Радио Лоцман»: http://www.rlocman.ru/shem/shematics.html?di=55982 (см. Дополнительные материалы для пояснения).
Схема высокочувствительного детектора утечки тепла представляет собой компаратор температур, отслеживающий небольшие изменения окружающей среды (±0,1°C), это позволяет с высокой вероятностью отслеживать сквозняки в дверях и окнах, приводящие к потере тепла. Терморезистор 2 включен в одно из плеч термочувствительного моста, состоящего из переменного резистора 1, терморезистора 2 и двух постоянных резисторов 3,4. Микросхема 7, включенная в диагональ чувствительного мостового детектора 1, 2, 3, 4, через входной резистор 5, выполняет роль усилителя сигнала разбалансировки термочувствительного мостового детектора 1, 2, 3, 4.
Резистор 6 включен в цепь отрицательной обратной связи для стабилизации коэффициента усиления.
Опорное напряжение на вход компаратора состоящего из микросхем 11, 12 подается с делителя напряжения, состоящего из элементов 9, 10 и переменного резистора 8. Величина этого напряжения устанавливается переменным резистором 8, который определяет чувствительность детектора утечки тепла.
Светодиоды 13, 14 (красный и зеленый) являются индикаторами повышения или понижения температуры. Резистор 15 защищает светодиоды от попадания на них высокого напряжения.
Конденсатор 16 выполняет роль фильтра.
Схема питается напряжением 9-12 В.
Перед началом измерения мостовой детектор необходимо сбалансировать подстроечным резистором 1,чтобы оба светодиода были включены.
С помощью резистора 8 устанавливается чувствительность «детектора утечки тепла». Наибольшая чувствительность достигается при минимальных значениях резистора 8.
Недостатками известной схемы является ее сложность.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции теплоизмерительного прибора, повышение экономичности его производства и использования, а так же точная реакция прибора на изменение температуры на конкретном отрезке пространства. Поставленная задача решается благодаря принципиальной схеме высокочувствительного «индикатора утечки тепла». А именно за счет встраивания в электронную схему термочувствительной цепочки и микроконтроллера.
Сущностью заявленной полезной модели является то, что в схему индикатора утечки тепла включена термочувствительная цепочка, состоящая из линейного термочувствительного резистора и полупроводникового термистора с отрицательным TKR (Температурный коэффициент сопротивления). Индикация утечки тепла при этом осуществляется за счет чувствительности термистора к снижению сопротивления.
Схема индикатора утечки тепла поясняется графической частью: на фиг. 1 представлена принципиальная схема индикатора утечки тепла.
Схема представлена: выключателем (1), конденсатором (2), переменным резистором термочувствительной цепочки (3), полупроводниковым термистором с отрицательной ТКК. (4), красным светодиодом (5), зеленым светодиодом (6), ограничительным резистором прохождения тока (7), ограничительным резистором прохождения тока (8), микроконтроллером PIC16F628A (9), переменным резистором опорного напряжения(Ю), резистором (11).
Схема индикатора утечки тепла работает следующим образом.
Питание схемы осуществляется от гальванической батареи, напряжением 4.5 В. При включенном выключателе 1 в схему поступает ток. Конденсатор 2 выполняет функцию фильтра. Переменным резистором опорного напряжения 10 устанавливается опорное напряжение, определяющее чувствительность схемы индикатора, и поступающее на вход RA2 микроконтроллера 9. Термочувствительная цепочка, состоящая из переменного резистора термочувствительной цепочки 3 и полупроводникового термистора 4 балансируется таким образом, что загораются оба светодиода и красный 5 и зеленый 6.
При внесении термочувствительной цепочки в зону пониженной температуры сопротивление полупроводникового термистора 4 увеличивается, на входе RA1 напряжение падает, вследствие чего красный светодиод 5 загорается, а зеленый светодиод 6 гаснет. При попадании термочувствительной цепочки в среду с повышенной температурой, сопротивление термистора 4 уменьшается и на вход RA1 начинает поступать большее напряжение. В результате загорается зеленый светодиод 6 и гаснет красный светодиод 5.
Ограничительные резисторы прохождения тока 7 и 8 ограничивают прохождение тока через светодиоды 5 и 6.
Принятые технические решения обеспечивают реакцию схемы индикатора утечки тепла на небольшие изменения окружающей среды (±0,1C), что позволяет с высокой точностью отслеживать сквозняки в дверях и окнах, приводящие к потере тепла.
Благодаря микроконтроллеру PIC16F628A, выбранному при построении компаратора, может использоваться как внешний, так и внутренний источник опорного напряжения. Применение схемы с внешним источником тепла позволяет изменять чувствительность схемы индикатора, поэтому решено было выбрать для представленной полезной модели именно этот вариант схемы.
Таким образом, задача по упрощению конструкции индикатора утечки тепла, повышению экономичности его производства и использования, а так же уточнению реакции прибора на изменение температуры на конкретном отрезке пространства осуществлена.
На фигуре цифрами обозначены:
1 - переменный резистор;
2 - терморезистор;
3 - постоянный резистор в плечах термочувствительного моста;
4 - постоянный резистор в плечах термочувствительного моста;
5 - входной резистор операционного усилителя;
6 - резистор в цепи обратной связи операционного усилителя;
7 - операционный усилитель;
8 - переменный резистор установки чувствительности компаратора;
9 - постоянный резистор в цепи делителя напряжения;
10 - постоянный резистор в цепи делителя напряжения;
11 - операционный усилитель компаратора;
12 - операционный усилитель компаратора;
13 -  светодиод красный;
14 - светодиод красный;
15 - резистор ограничивающий ток через светодиоды;
16 - конденсатор;
17 - выключатель;
18 - источник питания 9-12 В.