专利名称：升温警告装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个温度敏感装置，尤其涉及这样一种装置，当在该装置中的一个可控硅检测到紧靠温度敏感装置的一个物体温度上升时，该敏感装置就进行警告。
已经有很多装置应用在有关电气安全装置领域中，如熔断器，回路断路器和回路保护器，它在一条主要电气线路中产生大电流时起作用，同样，有很多烟尘探测器，一旦产生烟尘时就能发出警告声。本发明包括一个小而价廉的半导体电路，它可放在一个物体，如一个电气开关，插座或插头旁边。当在该元件旁出现升温时，本发明就进行警告，因而使得火实或其它危险得到避免。
在已有的技术中就已使用过一些半导体材料的高温度阻抗系数，从而产生了依赖于温度的开关装置。例如在1967年9月19日颁发给奥维辛斯基的题为“热敏感控制系统”的美国专利3，343，004，揭示了一个包含一个与负载电阻串接的温度敏感半导体元件的电流控制装置。当出现温度升高时，半导体元件的阻塞电阻值下降，使得电流流入回路中。
同样，已有技术中有已报导了对温度的升高发出警告声的系统。其中代表性的例子包括，在1985年10月29日以“火灾检测系统”的题目颁发给基姆拉的美国专利4，550，313，它揭示一个通用的电路，当一个传感器的输出超过参考电压时，该电路利用一个比较器发出一警告信号，在1985年8月27日颁发给基姆拉的题为“火灾检测器”的美国专利4，538，137揭示了一种电路，在这电路中，传感器的输出电压触发一个稳压二极管和一个依次改变频率的可控硅，此时电容器放电。
在1982年2月9日以“烟囱火灾探测器”的题目颁发给丹尼斯的美国专利4，315，256，它揭示了一个温度传感电路，其中传感器包括一对连到与一警告器串接的可控硅的绝缘缠绕的导线，温度的升高熔化了导线的绝缘，使得导线相接触，从而接通了电路，在1973年4月17日以“利用配对的正极和负极系数热敏电阻的温度警报器”为题目颁发给Miyamoto等人的美国专利3，728，702，它揭示了利用串联连接的热敏电阻而产生一使施密特电路工作的信号。
已有技术没有揭示任何一种能在一个物体元件中出现危险温度时作出早期警告的电路。
因此，本发明的一个目的是提供一种简便的、价廉的在火灾发生前进行警告的升温警告装置。
本发明的另一目的是提供一种能应用到各种物体上的升温警告装置。
本发明的再一目的是提供一种装置，它能容易地校正以补偿附着物体的正常工作温度。
简单地说，本发明的一个较佳实施例包括一与警告元件串接的可控硅，一个第一电阻，一个第一二极管整流器和一对细线状保险元件。可控硅起到热传感器和开关的作用，它放得紧靠在要被保护的物体(如一个电气开关，插座口，插头或电路断路器)。第二和第三电阻与可控硅并联，以提供一参考电压，当可控硅的温度相对于周围温度来说超过一固定值时，可控硅的阈电压将降到基准电压以下，使得电流流过警告元件及第一电阻，因而触发了警告元件。特别是，接通可控硅的温度的上升要比被保护物体的通常工作温度高，但比能引起火灾的温度要低。所以，在火灾发生前就进行警告了。
第二二极管和第四电阻与第三电阻相并联以便起到环境温度的基准电压的作用。第一细导线保险元件放在电源的一端和可控硅之间。作为保险丝以防止升温警告装置的内部短路危险，同样，第二细导线被放在电源的另一端与可控硅之间。
本发明的一个优点在于该升温警告装置在火灾发生就前能由于升温而启动。
本发明的另一优点在于该装置的简单及其尺寸大小使之能被附着在各种各样的物体上。
本发明的另一优点在于它制造成本低廉。
本发明的再一优点在于该装置可方便地对附在其上的物体的通常操作温度较准而进行补偿。
本发明的这些及其它目的和优点对那些在本领域内的普通技术人员在阅读了结合附图进行描述的较佳实例的详细说明书以后将是无可置疑而显而易见的。
图1是根据本发明的一个升温警告装置的电路简图;
图2是图1所示电路中一些元件电压随温度变化的曲线图;
图3A是标准的120伏交流电插座的前视图;
图3B是图3A插座的后视图，表示连到插座的升温警告装置;
图4是本发明第一种变化例的电路框图;
图5是本发明第二种变化例的电路框图;
图1是由参考号10表示的，是组成本发明的升温警告装置的一个电路简图。装置10包括一传感器14，它放在紧靠着被保护物体18处，如一电气开关、插座、输出端、插头或电路断路器，这些不属于本发明的部分。一般，传感器14和装置10的其它元件隔开一距离“d”，在正常情况下，物体18处于正常温度或环境温度下，一个警告元件20，一个联接部件21，一个电阻24，一个二极管26和一个保险丝28串接在传感器14和一电源32的一端31之间，在较佳实施例中，传感器14包括一个含有一个阳极38，一控制极40和一个阴极42的可控硅34半导体控制的整流器。警告元件20可以是任何一种警告部件，例如音响部件，也就是如喇叭、蜂呜器和警报器，或一种显示部件，如闪光灯。另外，几种不同警告元件可互相串接以便同时产生几种警告信号，电源32不是本发明的部分，它通常是110伏交流电源。保险丝43串接在阴极42和电源32的另一端44之间。保险丝28和43可以是一根金属丝，当流过装置10的电流过大时它就烧断。联接部件21可以是一继电器线圈或光学联接件，它是本发明的任选部件。
节点46在第一电阻24和第一二极管26之间，节点48在阴极42和第二保险丝43之间。一个电压分配基准电源49串接在支点46和48之间，在较佳实施例中，电压分配基准电源49包括串接在节点46和48之间的电阻50和电阻52。节点54在电阻50和52之间。导线56接在节点54和控制极40之间。节点58位于导线56上，节点60位于节点48和阴极42之间。一个环境温度基准源62串接在节点58和60之间。在较佳实施例中，环境温度基准源62包括串接在节点58和60之间的二极管64和电阻66。二根导线68和70分别将保险丝28和43连到电源32。导线71将传感器14连到警告元件20，导线72将传感器14连到节点60，不可燃的罩壳73包着装置10的电路元件。
图2表示随温度变化在装置10中的各个电路元件的电压响应曲线图，直线74代表随温度变化可控硅34的阈电压变化，直线76代表随温度升高在一设定电流值下二极管64的正向压降，点划线78是当电阻66和二极管65串接时线76的变化。电阻50和52的特性曲线是水平线80，曲线82表示在一设定温度时流过二极管64的电流与二极管正向压降的关系。点P在线74和80的相交处，固定温度T1是对应于P处的温度。线74和76是平行的(即有相同的斜率)，因此，在不同电压值时以线74和76间测得的许多温度差ΔTs都是相等的。相反，线74和76不平行的，那么在不同电压值时在线74和76间测得的许多温度差ΔTs是不相等的。
图3A表示一标准电源插座84，如一个110伏或220伏插座。一对电源接线端86(仅画出一个)放在电源插座84的一侧，作为插座84的电源进线装置，图3B表示升温警告装置10的典型用法，在图3B中，装置10安装到图3A所画的插座84的后侧。因此，插座84相等于图1中所示的物体18，导线68和70分别连到电源接线端86中的一个，由此得到装置10的电源。装置10的最大元件是警告元件20，即如图3B所示的直径为D、高度为h的圆柱形蜂呜器87。一般，直径D大约为1英寸，高度h约为十分之二英寸(0.2英寸)。一突出部分88从蜂呜器87突出并位于接线端86中的一个端子附近，装置10的其它元件可方便地放在蜂呜器87外壳的里面。蜂呜器87的外壳起不可燃的罩壳73的作用。
图4是本发明的另一实施例，它表示由参考号90代表的一个高温警告装置。与装置10的元件相同的装置90的元件由同样的数字符号但加“′”来表示。
在装置90中热敏电阻92代替了装置10的电阻52。在这种结构中，热敏电阻92为热传感器，电阻92将放在被保护物体18′的附近。导线93将电阻92连到节点54′，导线94将电阻92连到节点48′。开关95代替装置10的传感器14。开关95可以是可控硅34，或它可以是不同的电路元件如一个可控硅或一对晶体管。
图5是本发明另一变化例，它表示由参考号96代表的多个传感器的升温警告装置。装置96与装置10相同的元件由相同数字符号但加“″”来表示。
在图5中，多个传感器14″并联连接以代替图1所示的单个传感器14。如当传感器14″包括一个可控硅时，多个控制极40″连到导线56″。
参见图1，装置10的动作描述如下。二极管26将来自电源32的交流电变成半波电压而供给装置10。电阻50和52作为电压分配基准电源49。(注电阻50和52可由任何合适的电压分配基准装置代替，例如和一个半导体元件如一个二极管串联连接一个的电阻。)装置10位于紧靠被保护物体18的需要温控的地方。对距离d进行选择，以便当传感器14能反应物体18的温度时环境基准温源62保持在环境温度上。如果要这样的话，增加导线71和72以及控制极40导线的长度，以便将传感器放在外壳73的外面、需要进行温控的特殊的地方。在正常受热的情况下，由于节点48和54间的电压低于可控硅34的阈电压，电流不会流过传感器14。然而，当被保护物体18和传感器14的温度升高时，可控硅34的阈电压降低了，当它降到低于电阻52两端基准电压时，电流将流过传感器14，它便使警告元件20动作。当警告元件20动作时，电阻24限制电流。在选择装置10的元件值时，这些值选择得足以使警告元件20动作的温度的上升比引起被保护物体18或与它相连的结构失火的温度低。因此，警告元件20在火灾发生前动作。
利用包括二极管64和电阻66的环境温度基准源62，使电阻50和52两端的基准电压作为被保护物体18的环境温度的一个系数。换句话说，利用环境温度基准源62使得装置10在物体18的温度超过环境温度一定温度差时进行警告。随电阻52的阻值变化，如图2所示的温度T的值也发生变化。这就提供了设定装置10所允许的环境温度的方法。电阻52的阻值越低，由装置10所允许的又不使警告元件20动作的环境温度就越高。应该注意到，环境温度基准源62可以装置10中除去，结果警告元件20在一由电阻52设定的固定温度下动作。
图2进一步描述了在装置10中各种电路元件的作用。水平线80代表由电阻50和52确定的固定基准电压。基准电压不受温度变化影响，只要电阻52两端的基准电压比可控硅34的阀电压要小，警告元件20就不会动作。反之，直线74表示可控硅34的阈电压随温度变化的情况。对于标准半导体来讲，这变化是2.5mv/℃。如线76所表示的，二极管64随温度变化的特性曲线与可控硅34几乎一样，因此，线74和76是平行的、线74和76平行的结果是当温度从被保护物体18的环境温度或正常温度上升到固定值ΔTs时，警告元件20将动作。线78表示包括二极管64和电阻66的环境温度基准源62用在图1中的情况。线74和78不平行，因此警告元件在出现非常量温度上升ΔTx时将动作。线78的斜率可通过改变电阻66的阻值而变化。所以，调节电阻66的值，警告元件20可设定在由电阻52所确定的环境温度以上不同的温度增量下启动，因此，装置10可在这三种情况中进行说明，第一，如环境温度基准源62不用，一超过固定温度T1，装置10就产生一警告信号。第二，如环境温度基准源62包括二极管64但不包括电阻66，装置10在物体18的环境温度上面一个恒定温差ΔTs时产生一警告信号。第三，当环境温度基准源62包括二极管64和电阻66两者时，装置10在物体18的环境温度上面一个可变的温差ΔTx时就产生警告信号。
在图1中，不可燃外壳73包住了除从外壳73伸出以便和电源32相连的部分导线68和70以外的装置10的所有电路元件。对距离d进行选择以便当装置的其它电路元件，尤其是环境温度基准源62保持在装置10的环境时，传感器14将探测到在物体18内一个所选择位置处的温升。如外壳73包括不良热导体如塑料，则距离d就可小到几个毫米。然后装置10以及传感器14就放在物体18附近或要进行温控的物体18内的某一点附近。如在物体18上出现温度升高，就由传感器14探测到这温度的升高。由于传感器14和基准源62间相隔距离d及外壳73是不良导体，在环境温度基准源62处是探测不出这温度升高的。另外，通过增加导线71和72及控制极40导线的长度可将传感器14放到外壳73外面，以放到被保护物体18的附近。警告元件20也可放到外壳73的外面以便于对警告元件20进行观察。
在某些应用中，当探测到危险情况时，希望利用装置10自动地切断被保护装置18。这可通过用连接元件21去开启一可切断被保护物体18的开关(图中没画出)来完成。当在装置10中存在电流时，警告元件20动作，连接元件21也动作。
在图3A和3B中，插座84是标准110伏或220伏交流电源插座。在插座中出现异常热量时，警告装置10就起动，在火灾发生前发出警告信号。传感器14放在突出部分88的里面以增加环境温度基准源62和传感器14间距d(见图1)。突出部分88放在需要温控的插座84里面的电源接线端86的附近。以下的任何一种情况都会在接线端86中引起异常热量，如在插座84中没连接好、有过大的电流，或短路等。装置10的其它设置包括安置于靠近交流电源插座、断路器，在有轮设备如火车或汽车的轮轴，或靠近可能出现异常温度情况的其它元件。
当温度在半导体元件的最高温度限以上时，采用如图4所示的装置90，在这图中，通过增加导线93和94的长度把热敏电阻92放在外壳73的外面、物体18的附近。因此，只有将电阻92暴露在异常温度区域中，开关95的半导体元件才免遭破坏。当温度升高时，热敏电阻92阻值增加，当电阻92两端电压超过电压控制开关95的阈电压时，电流就流过开关95并使警告元件20启动。
图5所示的装置96通过在每个要监视的装置附近放置一个传感器14″来同时监视几个要保护的装置。例如装置96可用于多极断路器。可通过增加导线71″和72″以及控制极40″导线长度将传感器14″放到外壳73″的外面。
虽然根据较佳实施例已对本发明进行了描述，但应理解到，并不应局限在所述内容范围中。毫无疑问，那些本领域内的熟练技术人员在阅读上述所描述的内容后将会对其进行各种不同的变化和改进。因此，我们的意图在于附属权项应被认为包括了所有属于本发明的实质范围的变化和改进的内容。
权利要求
1.一种升温警告装置包括一个探测温度变化的第一装置，一个发出警告用的并和探测温度变化的第一装置相连的警告装置，当测到预定值温度变化时，该警告装置就发出警告指示；及与探测温度变化的第一装置相连的，并能提供对应于所述预定值的基准电压的一个电压分配基准装置。
2.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于警告装置包括一个音响信号发射装置。
3.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于警告装置包括一可见信号发射装置。
4.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于电压分配基准装置至少包括两个电阻。
5.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于电压分配基准装置包括与一半导体元件串接的一个电阻。
6.如权利要求5所述的升温警告装置，其特征在于半导体元件包括一个二极管。
7.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于探测温度变化的第一装置包括一个可控硅。
8.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于电压分配基准装置包括一个温度敏感元件，以使基准电压是环境温度的一个函数。
9.如权利要求8所述的升温警告装置，其特征在于温度敏感元件包括一个二极管。
10.如权利要求9所述的升温警告装置，其特征在于还包括至少一个与该二极管串接的电阻。
11.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于它还包括一种将半波电压脉冲供给探测温度变化的装置的装置。
12.如权利要求11所述的升温警告装置，其特征在于提供半波电压脉冲的装置包括一个二极管整流器。
13.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于还包括一种保护所述警告装置使之避免过量电流流过的装置。
14.如权利要求13所述的升温警告装置，其特征在于保护所述警告装置避免过大电流流过的装置至少包括一根与产生警告的装置串接的细导线。
15.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于还包括一个与探测温度变化的第一装置并联连接的探测温度变化的第二装置。
16.如权利要求15所述的升温警告装置，其特征在于探测温度变化的第二装置包括一个可控硅。
17.如权利要求1所述的升温警告装置，其特征在于还包括一个使警告装置与免受高温损坏的一个被保护物体相耦合的装置。
18.如权利要求17所述的升温警告装置，其特征在于耦合装置包括一个与产生警告的装置串接的光学耦合元件。
19.如权利要求17所述的升温警告装置，其特征在于耦合装置包括一个与产生警告的装置串接的继电器线圈。
20.一种升温警告装置，包括一个探测温度变化的热敏电阻;一个与该热敏电阻并联的电流开关装置;一个与电流开关装置串接的产生警告的警告装置;至少一个与热敏电阻串接的电阻;及当电阻的温度超过一定值时电流流过该开关装置。
21.如权利要求20所述的升温警告装置，其特征在于该电流开关装置包括一个可控硅。
22.如权利要求20所述的升温警告装置，其特征在于该电流开关装置包括至少一个晶体管。
23.如权利要求20所述的升温警告装置，其特征在于警告装置包括一个可见信号发送二极管。
全文摘要
本发明提供了一种保护物体免受高温或火灾危害的升温警告装置，包括与一个基准电压源并接的可控硅。音响或可见光警告装置和该可控硅串接，当可控硅温度超过一个特定值时，可控硅导通，警告装置动作，一个二极管和一个电阻串接后与可控硅的控制极并联连接，而使基准电压成为被保护装置的环境温度的函数，与可控硅串接的一个二极管通过交流电源和二根细保险丝给升温警告装置供电，使警告装置免于过流。
文档编号G08B7/08GK1047154SQ89103249
公开日1990年11月21日 申请日期1989年5月12日 优先权日1989年5月12日
发明者莱斯特C·刘 申请人:莱斯特C·刘