專利名稱:時(shí)間消逝指示器的制作方法
本發(fā)明涉及用于指示一段預(yù)定時(shí)間間隔的終止的電控裝置。這一段時(shí)間間隔可以是連續(xù)的、無間斷，也可以是一系列等間距或不等間距的不連續(xù)時(shí)間間隔的集合。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可用來指示材料的存貯壽命的終止或接近終止(例如金焊線)，這種材料在制造后的一段相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)衰變。也可用此裝置指示是否該對(duì)需要定期校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)的電子儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)。然而，根據(jù)本發(fā)明的裝置特別適合于在質(zhì)量保證方面對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)。
本發(fā)明提供了一種用來指示一段預(yù)定時(shí)間間隔的消逝的電控裝置。此裝置包括一個(gè)指示器元件，當(dāng)加在此元件上的電位差大于一特定值時(shí)，它能從一種狀態(tài)變至另一種狀態(tài)，并且當(dāng)加在其上的電位差等于或小于此特定值時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)到第一種狀態(tài);還包括一個(gè)具有控制裝置的電路，此控制裝置將加在指示器元件上的電位差作為時(shí)間的函數(shù)來控制。
在實(shí)際應(yīng)用中，加在指示器元件上的電位差在時(shí)間間隔的開始大于特定值，因此指示器元件從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變成第二狀態(tài)，在時(shí)間間隔的末尾，電位差小于或等于特定值，則元件恢復(fù)到第一狀態(tài)來指示這段時(shí)間間隔的消逝。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種指示預(yù)定時(shí)間間隔消逝的方法，它包括將一電位差加在一指示器元件上，當(dāng)此電壓大于一特定值時(shí)，指示器元件從第一狀態(tài)變至第二狀態(tài)，當(dāng)加在其上的電位差小于或等于此特定值時(shí)，指示器元件自動(dòng)恢復(fù)到第一狀態(tài)，此電位差被作為時(shí)間的函數(shù)加以控制。
加在指示器元件上的電位差最好由一已知容量的電流源提供，這就意味著此電流源將在一已知的時(shí)間間隔內(nèi)提供一個(gè)已知電流(在基本不變的電位差的情況下)，在此時(shí)間間隔的末尾或稍后一點(diǎn)，此電流源放完或?qū)嶋H上放完。當(dāng)電位差已減小到小于或等于前面所定義的特定值時(shí)，此電流源實(shí)際上放完。
這種已知電流的電流源可以是任何適合的電池或電池組，比如一個(gè)或多個(gè)氧化銀電池。這些電池在放電期間具有相對(duì)恒定的電池，并且當(dāng)接近完全放電的情況時(shí)，電壓迅速下降。
指示器元件是一種具有很高電阻的器件，通常其電阻不小于500KΩ，當(dāng)加在其上的電位差(比如通過適當(dāng)?shù)亩它c(diǎn))大于一特定值時(shí)，此元件從第一狀態(tài)變至第二狀態(tài)，當(dāng)加在其上的電位差小于或等于特定值時(shí)，此元件自動(dòng)恢復(fù)到第一狀態(tài)。
指示器元件可以是任何適用的電控器件。特別適用的是一種光閘(Optical Shutter)，它包括或包含一個(gè)電致變色顯示器件或一片液晶材料，在液晶的情況下，此材料可與一振蕩器相連或有一振蕩器固定在其上或嵌入其中。在一種狀態(tài)下，光閘是透明的，在另一種狀態(tài)下，光閘是不透明的。
加在指示器元件上的電位差最好作為時(shí)間的函數(shù)由電路來控制，此電路具有控制其中電流的大小的裝置。
電路中控制電流大小的裝置可以是一旁路電阻器，它與指示器器件并聯(lián)，或者是一電流控制電路，它適于結(jié)合在根據(jù)本發(fā)明的裝置的電路中。
為了能指示由一系列不連續(xù)的時(shí)間間隔的集合構(gòu)成的預(yù)定時(shí)間間隔的消逝，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的裝置所作的改進(jìn)中包括提供在每一時(shí)間間隔的末尾將電流減小到很低值(如果有意義)的裝置，此裝置而后在下一個(gè)時(shí)間間隔的開始將電流恢復(fù)到原始值或?qū)嶋H上恢復(fù)到原始值，而在任何情況下，加在指示器元件上的電位差基本不受影響。
當(dāng)與指示器元件并聯(lián)一個(gè)旁路電阻器作為控制電路中電流幅度的裝置時(shí)，在每一時(shí)間間隔的末尾此電阻器可以完全斷開，而在下一時(shí)間間隔的開始再接合上。
根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括一個(gè)傳感器和一個(gè)相應(yīng)的閂鎖電路。此裝置既可指示一預(yù)定的時(shí)間間隔的消逝又可指示某些物理狀況變得高于或低于一預(yù)定限度，因此，它可以指示在預(yù)定的時(shí)間間隔過去以前一種已移動(dòng)過的儀器需要重校準(zhǔn)。
商業(yè)和貿(mào)易中所用的衡器經(jīng)過一段時(shí)間或移動(dòng)之后需要重校對(duì)。包括一個(gè)檢測移動(dòng)的傳感器的裝置可以安裝的衡器上，這樣指示器元件將指示在一段預(yù)定的時(shí)間之后或移動(dòng)之后衡器需要調(diào)整。
傳感器用來測量或檢測物理狀況，比如移動(dòng)，加速度，溫度，壓力，溫度，電磁輻射，磁場，電場，α粒子，β粒子，液體流動(dòng)或者液面的水平或者某些液體或氣體的存在。當(dāng)要檢測的物理狀況是移動(dòng)時(shí)，傳感器可是一水銀傾斜開關(guān)，它既可以是常斷的，又可以是常接的。當(dāng)開關(guān)從斷開變成接通時(shí)，相應(yīng)的閂鎖電路將工作，加在指示器元件上的電位差將減小或中止，這樣指示器元件就回到第一狀態(tài)，閂鎖電路可以是以最簡單的形式將電流源兩端短路的裝置。
如果傳感器有連續(xù)輸出，如熱敏電阻，裝置中應(yīng)包括一比較器。比較器將傳感器的輸出與一預(yù)定值比較，當(dāng)傳感器的輸出達(dá)到預(yù)定值或適當(dāng)高于或低于預(yù)定值時(shí)，相應(yīng)的閂鎖電路將工作，并且指示器將回到第一狀態(tài)。
上面描述的裝置可用來指示某種材料的存貯壽命，這種材料經(jīng)過一定的時(shí)間后變壞。這種材料如果置于高溫或高濕度下也可能變壞。包括一個(gè)由電路連接的電流源(和一個(gè)帶有傳感器和相應(yīng)的閂鎖電路的指示器的元件相連接)的裝置可以用來指示器述材料達(dá)到其存貯壽命的終點(diǎn)，其中電路包括一個(gè)控制加在指示器元件上的電位差的裝置(電阻器)。如果傳感器是溫度測量傳感器，當(dāng)材料已處于一高于規(guī)定限度的溫度下時(shí)，裝置也可指示需要將此材料移開。一些化學(xué)制品和藥品就屬于保存在一定條件下(如電冰箱)具有一定的存貯壽命的材料，當(dāng)溫度升高時(shí)，它們會(huì)很快變質(zhì)。
下而參照附圖舉例說明本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖1是突出光閘和相應(yīng)電路的指示器第一實(shí)施方案的示意圖。
圖2是適合于圖1電路的電池的放電特性，圖3是圖1所示實(shí)施方案的原理圖，圖4是具有光閘，相應(yīng)的電路，兩種狀態(tài)檢測器和閂鎖電路的器件的第二實(shí)施方案的原理圖，圖5是帶有檢測器(有連續(xù)輸出)和比較器的器件的第二實(shí)施方案的原理圖，圖6是圖4所示第二實(shí)施方案的原理圖。
參看圖1，它給出了特別適于指示測量儀器(比如熱電偶)的重校準(zhǔn)時(shí)間的裝置，其中，一個(gè)氧化銀電池1通過開并2與30-100HZ振蕩器4的具有高輸入阻抗的輸入端3相連，振蕩器的輸出端5與作為光閘的液晶片7的輸入端6相連。光閘的輸入電阻至少為500KΩ。串聯(lián)的電阻器9和10與振蕩器4的輸入端3并聯(lián)。最后，在光閘的下面是一個(gè)帶字符“重校準(zhǔn)”的卡片8或其它(最好用熒光墨水)的合適的材料。
此裝置是用來指示一預(yù)定時(shí)間間隔的消逝的，從而指示出儀器(比如熱電偶)需要重校準(zhǔn)的時(shí)間，實(shí)際上，當(dāng)使用儀器時(shí)開關(guān)2和10閉合，電池1開始通過旁路電阻器9放電。它通過振蕩器4的輸入電路部分放電，但電流泄漏比較起來非常小。當(dāng)用這種方法供能時(shí)，振蕩器4將一低頻(30-100HZ)振蕩(交流)電壓從輸出端5加到光閘7上。
光閘的液晶材料有一個(gè)“第一狀態(tài)”，在此狀態(tài)時(shí)，它是透明的，以及一個(gè)“第二狀態(tài)”在此狀態(tài)時(shí)，它是不透明的(或基本不透明)。在開關(guān)2關(guān)上時(shí)(假設(shè)電池1不放電)，液晶材料轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)并變?yōu)椴煌该?，使得無法讀字符“重校準(zhǔn)”。
當(dāng)開關(guān)10閉合時(shí)(開關(guān)2也處于閉合)，電池1通過旁路電阻器9放電，經(jīng)過一段時(shí)間(這段時(shí)間取決于電阻器9的值，電池的型號(hào)和環(huán)境溫度(程度較小))后放完或?qū)嶋H上放完。
電池1和電阻器9這樣選擇，從“接通”(相當(dāng)于儀器開始工作)到電池放完或?qū)嶋H上放完這段時(shí)間(這時(shí)光閘的液晶材料變成第一狀態(tài)即透明，并可見字符“重校準(zhǔn)”)相應(yīng)于儀器的校準(zhǔn)周期，在此周期的末尾，儀器需要重校準(zhǔn)。此周期的長短取決于儀器的性質(zhì)和做什么用。這里假設(shè)儀器是連續(xù)使用的，或是處于一已知的可預(yù)測的使用范圍內(nèi)。
電池1在電壓接近耗盡時(shí)應(yīng)具有快速衰退的特性(即直到放完或?qū)嶋H上放完)，而且在耗盡之前的放電過程中最好有一相應(yīng)對(duì)恒定的電壓。這種電池的放電特性如圖2所示。
一種適用的電池是D350型杜蘭塞爾(DuRAcEJl)(一種注冊商標(biāo))電池，其標(biāo)稱電壓為1.5V，標(biāo)稱容量為100毫安時(shí)(MAh)。在非常接近壽命的末尾，即開始快速下降至零(如圖2所示)之前，電壓保持基本穩(wěn)定。如果需要圖1裝置指示，比如，1000小時(shí)的時(shí)間消逝，電阻器R需要 (1.5×1000)/100 ＝15KΩ。1000小時(shí)是鉑/銠化鉑熱電偶需要重校準(zhǔn)之前的典型壽命(此熱電偶連續(xù)工作于1000℃)。
如果儀器不連續(xù)地工作，在每段時(shí)間的開始，開關(guān)10應(yīng)閉合，在每段時(shí)間的末尾打開，這一過程重復(fù)，直到電池1放完或?qū)嶋H放完，這時(shí)通過光閘可以看見“重校準(zhǔn)”。
如果連續(xù)使用儀器，當(dāng)然就可以省去開關(guān)10。此外，也可以省去開關(guān)2以便防止電池或電池組在使用中意外斷開。在這種情況下，在使用儀器時(shí)只簡單地將電池或電池組與電路連接就可啟用圖1的裝置。
圖3中也給出了此裝置的第一實(shí)施方案的原理圖。它包括一個(gè)電池11，此電池與振蕩器門13的輸入端相連，振蕩器13的輸出端與光閘14的輸入端相連。電阻器12與振蕩器并聯(lián)。
參照?qǐng)D4，此裝置包括電池11，電阻器12，振蕩器13，光閘14，傳感器15和閂鎖電路16。傳感器15與電阻器12并聯(lián)，其中傳感器的一個(gè)輸出端通過閂鎖電路16與振蕩器門13的一個(gè)輸入端相連。合適的傳感器有兩種狀態(tài)，接通或斷開，比如水銀傾斜開關(guān)。這樣一種傳感器一般處于斷開位置，直到所測量的物理狀態(tài)(比如移動(dòng))導(dǎo)致它轉(zhuǎn)變?yōu)榻油ㄎ恢?。而后，閂鎖電路16將開始工作，加在光閘14兩端的電位差將減小，從而引起光閘14恢復(fù)第一狀態(tài)。
參照?qǐng)D5，此裝置與第二實(shí)施方案相似，而且可以使用連續(xù)輸出的傳感器。比較器門連在傳感器和自鎖電路之間。比較器門使傳感器15的輸出可以與一預(yù)定值比較，這樣當(dāng)傳感器15所測量的物理狀態(tài)導(dǎo)致傳感器15的輸出達(dá)到預(yù)定值時(shí)，閂鎖電路16開始工作。傳感器15可以測量溫度，壓力，濕度，電磁輻射，磁場，電場，α粒子，β粒子，液流或液體水平或某種特殊液體或化合物的存在。
圖6給出了本發(fā)明的第二實(shí)施方案的電路圖。電池21與振蕩器門23A，23B，23C，23D，23E，23F相連，振蕩器門與光閘24相連。電阻器22與電池21的兩端跨接。傳感器25A與電阻器22并聯(lián)。閂鎖電路包括26A，26B，26C，26D，電阻器25B和26D的值選擇成使自鎖電路26A，26B，26C，26D和傳感器25A的功耗最小。
門26A和26B是“或非”門，是4001B型四重二輸入器件的1/4(1/4of a guad 2-ipnt device type 400 1B)。門23A，23B，和23C是“異或”門，是4070B型四重二輸入器件的1/4(1/4of a guad 2-input device type 4070B)。
當(dāng)然，沒有必要按上面描述的方式排列根據(jù)本發(fā)明的裝置。例如可以使用一個(gè)光閘，當(dāng)儀器使用時(shí)，它“打開”(透明)，當(dāng)電池放完或?qū)嶋H放完時(shí)，它閉合。在這種情況下，當(dāng)光閘打開時(shí)，可見的字符可以是“在工作”或“可工作”或其它類似字符。
據(jù)據(jù)本發(fā)明的裝置還可用于許多領(lǐng)域，不只是指示器校準(zhǔn)周期的終結(jié)。所顯示的字符可以是“重調(diào)”，“存貯壽命終止”，“替換”等。
此外，指示器元件可以不是光閘，而是其上刻有兩種信息的元件。當(dāng)加在其上的電位差不存在時(shí)，一種信息是可見的，當(dāng)在其上加電位差(直流或交流)時(shí)，可見另一種信息。第二種信息可加到第一種信息上或代替第一種信息。
一般說來，根據(jù)本發(fā)明的裝置特別適用于質(zhì)量保證領(lǐng)域和需要定期維護(hù)儀器的地方。對(duì)于需要檢查的軍用儀器和精密的實(shí)驗(yàn)室儀器也是很有價(jià)值的。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)是電池或蓄電池出現(xiàn)故障時(shí)，也具有與在測量周期的末尾電池放完或?qū)嶋H放完時(shí)一樣的效果。換句話說，如果電池或電池組出現(xiàn)故障，該裝置將示出(過早地)字符“重校準(zhǔn)”或“重調(diào)”等。
權(quán)利要求
1.用于指示一段預(yù)定時(shí)間間隔消逝的電控裝置，包括一個(gè)指示器元件和一具有控制裝置的電路；當(dāng)加在指示器元件上的電位差大于一特定值時(shí)，指示器元件從第一狀態(tài)變至第二狀態(tài)，當(dāng)加在其上的電壓小于或等于特定值時(shí)，指示器元件自動(dòng)回到第一狀態(tài)，控制裝置將加在指示器元件上的電位差作為時(shí)間的函數(shù)加以控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1.的裝置，其中，有一電流在電路中流動(dòng)，加在指示器元件上的電位差作為時(shí)間的函數(shù)由控制電流大小的裝置來控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的裝置，其中控制電流大小的裝置是一旁路電阻器。
4.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求
的裝置，其中，指示器元件是一個(gè)光閘。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的裝置其中光閘是一個(gè)電致變色顯示器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的裝置，其中，光閘是一片液晶材料。
7.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)項(xiàng)的裝置，其中，電路進(jìn)一步包括一個(gè)檢測物理狀態(tài)的傳感器和一個(gè)閂鎖電路，傳感器控制閂鎖電路的工作以減小電位差并引起指示器元件在預(yù)定時(shí)間終結(jié)之前恢復(fù)到第一狀態(tài)。
8.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求
的裝置，其中，加在顯示器元件上的電位差由已知容量的電流源提供。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7的裝置，其中已知容量的電流源至少是一個(gè)電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的裝置，其中電池是氧化銀電池。
11.指示一段預(yù)定時(shí)間間隔的消逝的方法包括將一電位差加在一指示器元件上，當(dāng)此電位差大于一特定值時(shí)，指示器元件從第一狀態(tài)變至第二狀態(tài)，當(dāng)此電位差小于或等于特定值時(shí)，指示器元件從第二狀自動(dòng)恢復(fù)到第一狀態(tài)，加在指示器元件上的電位差被作為時(shí)間的函數(shù)來控制。
專利摘要
指示一段預(yù)定時(shí)間間隔的消逝的裝置包括指示器元件(7)。當(dāng)在其上加電位差時(shí)，它從第一狀態(tài)變到第二狀態(tài)，當(dāng)此電位差降到低于某給定值時(shí)，又恢復(fù)到第一狀態(tài)；一具有旁路電阻器(9)的電路，此旁路電阻將加在指示器元件(7)上的電位差作為時(shí)間的函數(shù)來控制。一電池(1)可提供此電位差。經(jīng)過一段時(shí)間，電池(1)將通過旁路電阻器(9)放電，加在指示器元件(7)上的電位差將減小，使之改變狀態(tài)，而后可見字符(8)，這表明此時(shí)間間隔終結(jié)。
文檔編號(hào)G04G11/00GK85106791SQ85106791
公開日1987年3月25日 申請(qǐng)日期1985年9月7日
發(fā)明者羅賓·安德拉斯·本尼迪克 申請(qǐng)人:約翰森·馬瑟公共有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan