(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rz eczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21 ) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (13) B1 (51) IntCl7 G01W 1/17 G01K 3/00 G01N 25/62 (54)Elektroniczny katatermometr (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 03/00 (73) Uprawniony z patentu: Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG, Katowice, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/04 (72) Twórcy wynalazku: Andrzej Michalunio, Chorzów, PL PL B1 (57)1. Elektroniczny katatermometr zawierający element termoczuły owinięty tkaniną, znamienny tym, że złożony jest z elementu termoczułego w postaci scalonego regulowanego źródła prądowego (1), które połączone jest elektrycznie z układem elektronicznym (2) przymocowane jest do jego obudowy, natomiast nad scalonym źródłem prądowym (1) usytuowany jest układ zwilżający umieszczony jednym końcem w tkaninie (3), zaś drugim końcem w dnie zbiornika wody (7), przy czym układ elektroniczny (2) złożony jest z odpowiednio połączonych ze scalonym źródłem prądowym (1) rezystorów (R1, R2, R3), wzmacniacza (W) i mikroprocesora (M), którego jedno wyjście połączone jest z kluczem (4) zamykającym obwód elektryczny poprzez rezystory (R2 albo R3), a drugie wyjście włączone jest do urządzeń wyjściowych. Fig. 2

2 Elektroniczny katatermometr Zastrzeżenia patentowe 1. Elektroniczny katatermometr zawierający element termoczuły owinięty tkaniną, znamienny tym, że złożony jest z elementu termoczułego w postaci scalonego regulowanego źródła prądowego (1), które połączone jest elektrycznie z układem elektronicznym (2) i przymocowane jest do jego obudowy, natomiast nad scalonym źródłem prądowym (1) usytuowany jest układ zwilżający umieszczony jednym końcem w tkaninie (3), zaś drugim końcem w dnie zbiornika wody (7), przy czym układ elektroniczny (2) złożony jest z odpowiednio połączonych ze scalonym źródłem prądowym (1) rezystorów (R1, R2, R3), wzmacniacza (W) i mikroprocesora (M), którego jedno wyjście połączone jest z kluczem (4) zamykającym obwód elektryczny poprzez rezystory (R2 albo R3), a drugie wyjście włączone jest do urządzeń wyjściowych. 2. Elektroniczny katatermometr według zastrz. 1, znamienny tym, że układ zwilżający jest w postaci rurki (6) z zamontowanym na niej elektrozaworem (5), który jest połączony z innym wyjściem mikroprocesora (M). 3. Elektroniczny katatermometr według zastrz. 1, znamienny tym, że układ zwilżający jest w postaci kapilarny (8) bezpośrednio połączonej ze zbiornikiem wody (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny katatermometr przeznaczony do pomiaru natężenia chłodzenia organizmu ludzkiego w warunkach dyskomfortu cieplnego, zwłaszcza w przodkach górniczych klimatycznie trudnych. Opracowaniem optymalnych metod określania dopuszczalnego klimatu, a więc zapewnienia koniecznego komfortu pracy w kopalni, zajmowało się i zajmuje nadal wielu badaczy tak fizjologów, socjologów jak i techników. Określając warunki klimatyczne bierze się pod uwagę przemiany metaboliczne, czyli wynikające z przemiany materii spowodowanej pracą człowieka. Istotnym czynnikiem zapewniającym komfort pracy jest pomiar natężenia chłodzenia ciała ludzkiego wywołanego wspólnym działaniem temperatury, wilgotności i prędkości przepływu powietrza, do pomiaru którego służy katatermometr. Znanym i stosowanym katatermometrem opisanym w książce pt: Warunki klimatyczne w kopalniach głębokich autorstwa J.Wacławik, J. Cygankiewicz, J.Knechtel wyd. Biblioteka Szkoły Eksloatacji Podziemnej - Kraków 1995 str , jest zwykły termometr alkoholowy o rozszerzonej u góry rurce kapilarnej z oznaczonymi temperaturami 35 C i 38 C. W celu określenia intensywności chłodzenia ciała człowieka przez otoczenie, należy określić czas opadania słupka alkoholu między tymi temperaturami. Przed wykonaniem pomiaru przyrząd należy podgrzać w wodzie o temperaturze C, znajdującej się w termosie, doprowadzając poziom alkoholu do około 1/3 wysokości górnego rozszerzenia kapilary. Następnie katatermometr wiesza się w miejscu pomiaru i mierzy się czas opadania słupka alkoholu między kreskami 38 C i 35 C. Średnia wartość tych temperatur wynosi 36,5 C i jest równa normalnej temperaturze ciała ludzkiego. W celu uwzględnienia ochłodzenia spowodowanego parowaniem, zbiorniczek z alkoholem owija się zwilżonym w wodzie i dokładnie wyciśniętym muślinem. Obniżenie temperatury następuje na skutek wymiany ciepła przez konwekcję, promieniowanie oraz przewodnictwo cieplne. W oparciu o zmierzony czas i znaną stałą katatermometru oblicza się natężenie chłodzenia wyrażone w takastopniach. Pomiarów dokonuje się dla suchego i mokrego katatermometru. Wadą znanego rozwiązania jest konieczność dostarczenia na miejsce pomiaru termosu z ciepłą wodą dla podgrzania zbiornika alkoholu w termometrze. Wykonanie pomiaru wymaga zaangażowania przeszkolonego pracownika, przez co pomiar jest wykonywany okresowo. Wadą jest także niemożność automatycznego przesyłu wyniku

3 pomiaru do kopalnianych urządzeń rejestrujących jak również wynik pomiaru nie może być archiwizowany. Celem wynalazku jest taki katatermometr, który umożliwiałby automatyczne przesłanie wyników pomiaru do urządzeń sterujących i rejestrujących oraz ich archiwizowanie. Cele te udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, elektronicznego katatermometru. Elektroniczny katatermometr, według wynalazku, złożony jest z elementu termoczułego w postaci regulowanego scalonego źródła prądowego owiniętego tkaniną, które połączone jest z układem elektronicznym i przymocowane jest do jego obudowy. Nad tym źródłem usytuowany jest układ zwilżający umieszczony jednym końcem w tkaninie, zaś drugim końcem w dnie zbiornika wody. Korzystnie jest jeśli układ zwilżający jest w postaci rurki z zamontowanym na niej elektrozaworem. Również korzystnie jest jeśli układ zwilżający jest w postaci kapilary bezpośrednio połączonej ze zbiornikiem wody. Układ elektroniczny katatermometru złożony jest z odpowiednio połączonych, ze scalonym źródłem prądowym trzech, rezystorów, wzmacniacza i mikroprocesora, którego jedno wyjście połączone jest z kluczem zamykającym obwód elektryczny kolejno poprzez dwa z tych rezystorów, a drugie wyjście włączone jest do urządzeń wyjściowych. Trzecie wyjście mikroprocesora jest korzystnie połączone z elektrozaworem. Zaletą nowego katatermometru jest bezobsługowa praca oraz jest nią automatyczny przesył wyników pomiaru do urządzeń rejestrujących, wizualizujących i archiwizujących. Konstrukcja nowego katatermometru może spełniać wymagania iskrobezpieczeństwa. Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia schematycznie widok katatermometru zawierającego elektrozawór z rurką fig. 1b - zawierającego kapilarę, oraz fig. 2 - schemat blokowy układu elektronicznego katatermometru. Elektroniczny katatermometr składa się ze scalonego regulowanego źródła prądowego 1 z nałożoną tkaniną 3, w której jednym końcem umieszczona jest rurka 6, której drugi koniec umieszczony jest w dnie zbiornika 7. Na rurce 6 zamontowany jest elektrozawór 5. Scalone źródło prądowe 1 połączone jest elektrycznie z układem elektronicznym 2 i przymocowane jest do jego obudowy. Scalone źródło prądowe 1 połączone jest do napięcia zasilającego Uz z rezystorem szeregowym R 1. Napięcie z rezystora R1 podawane jest poprzez wzmacniacz W na układ mikroprocesora M. Rezystory R2, R3 umożliwiają zmianę prądu płynącego przez scalone źródło prądowe 1. Przełączenia rezystorów R2, R3 dokonuje się przy pomocy klucza 4, który sterowany jest mikroprocesorem M. Mikroprocesor M steruje ponadto elektrozaworem 5 oraz jest połączony z urządzeniami wyjściowymi WY. Na fig. 1b w tkaninie 3 jednym końcem umieszczona jest kapilara 8, której drugi koniec umieszczony jest w dnie zbiornika 7. Nawilżanie tkaniny 3 wodą ze zbiornika 7, odbywa się poprzez rurkę 6 albo kapilarę 8. Zwilżanie w sposób ciągły dokonywane jest poprzez kapilarę 8, natomiast dozowanie wody płynącej przez rurkę 6 następuje przez otwieranie elektrozaworu 5, sterowanego mikroprocesorem M. W pracy katatermometru wyróżnia się dwa cykle. W cyklu pierwszym duży prąd przepływający przez scalone źródło prądowe 1 poprzez rezystor R2, podgrzewa go do żądanej temperatury. W cyklu drugim przez to źródło 1 poprzez rezystor R3 przepływa mały prąd, którego zmiany zależą od temperatury tego źródła. Czas spadku temperatury scalonego źródła prądowego od 38 C do 35 C jest mierzony przez układ elektroniczny 2. Dla pomiarów termometrem mokrym scalone źródło prądowe 1 otoczone tkaniną 3 jest nawilżane samoczynnie ze zbiornika wody 7. Wyjście mikroprocesora M przyłączone jest do miernika wyskalowanego w katastopniach oraz do centralnego systemu rejestracji i przetwarzania danych. Przedmiot wynalazku może znaleźć zastosowanie w warunkach klimatycznie trudnych występujących w przemyśle hutniczym czy przemyśle stoczniowym.

4 Fig. 1a

5 Fig. 1b

6 Fig. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.