CS258063B1

CS258063B1 - Apparatus for measuring thermal properties in the garment intermediate

Info

Publication number: CS258063B1
Application number: CS858640A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Markes; Jaroslav Holec
Original assignee: Rudolf Markes; Jaroslav Holec
Priority date: 1985-11-28
Filing date: 1985-11-28
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS864085A1

Abstract

Reěení Be týká měření tepelných vlastností v oděvní mezivratvě, to je v obvykle plynné vretvě mezi jednotlivými částmi oděvu, popřípadě mezi vnitřní částí oděvu a tělem. Podstata řeěenx spočívá v tom, že odporové čidlo teploty je přímo nebo prostřednictvím elektricky vodivýoh částí mechanicky spojeno s nejméně jednou částí z elektrického izolantu, tvořící popřípadě ještě s elektricky vodivými částmi nádobu nebo klec a alespoň dvěma volnými stěnami nebo otvory. Odporová čidlo teploty je umístěno v takto vytvořené kleci a je elektricky spojeno s převodníkem elektrického odporu na napětí, který je elektricky spojen e nejméně jedním indikačním obvodem,Solution Be relates to the measurement of thermal properties in the clothing interstitial space, that is, in a usually gaseous space between individual parts of the clothing, or between the inner part of the clothing and the body. The essence of the solution lies in the fact that the resistance temperature sensor is directly or through electrically conductive parts mechanically connected to at least one part of the electrical insulator, optionally forming a container or cage with the electrically conductive parts and at least two free walls or openings. The resistance temperature sensor is placed in the cage thus formed and is electrically connected to a converter of electrical resistance to voltage, which is electrically connected to at least one indication circuit,

Description

Vynález řeší/měření 'tepelných vlastností v oděvní mezivrstvě, to je v obvykle plynné vrstvě mezi jednotlivými částmi oděvu, případně mezi vnitřní částí oděvu a tělem·The invention solves / measures the thermal properties in the garment interlayer, i.e. in a usually gaseous layer between the individual garments or between the inner garment and the body.

Cílem měření v oděvní mezivrstvě je hodnocení mikroklimatu, které se v ní při nošení oděvu vytváří a které také podmiňuje subjektivní pocity člověka, jeho náladu a pracovní schopnost· Známé zařízení pro měření tepelných vlastností v oděvní mezivrstvě slouží ke zjišťování teploty· Jde o teploměry s termočlánky a odporovými čidly, která mají časovou konstantu řádu desítek sekund a vyšší· Další tepelné vlastnosti nejsou měřeny·The aim of the measurement in the garment interlayer is to evaluate the microclimate that is created when the garment is worn and which also determines the subjective feelings of the man, his mood and working ability · The known device for measuring the thermal properties in the garment interlayer serves to detect temperature · thermometers with thermocouples and resistance sensors having a time constant of the order of tens of seconds or more · Other thermal properties are not measured ·

Nevýhody známých zařízení pro měření tepelných vlastností v oděvní mezivrstvě jsou odstraněny v zařízení podle >The disadvantages of known devices for measuring thermal properties in the garment interlayer are eliminated in the device according to >

vynálezu, jehož podstatou je, že odporové čidlo teploty je přímo nebo prostřednictvím elektricky vodivých částí mechanicky spojeno s elektricky nevodivou částí nebo částmi, tvořící nebo tvořícími, případně ještě spolu s elektricky vodivými částmi, nádobu nebo klec s alespoň dvěma volnými stěnami nebo otvory, v níž je odporové čidlo teploty umístěno®The object of the invention is that the resistance temperature sensor is mechanically connected, directly or via electrically conductive parts, to the electrically non-conductive part or parts forming or forming, possibly together with the electrically conductive parts, a container or cage with at least two free walls or openings. where the resistance temperature sensor is located®

Přívody Čidla .nebo elektricky vodivé části s nimi spojené mohou být provedeny jako dráty, pásky nebo jehly, sloužící k upevnění na píděné textilii pomocí konektoru, nasunutého na ně s druhé strany plošné textilie a zajišťujícího elektrické spojení o převodníkem·The sensor leads or the electrically conductive parts connected thereto may be in the form of wires, tapes or needles for fixing to the fabric to be attached by means of a connector slid onto them from the other side of the fabric and providing electrical connection to the transducer.

Zapojení podle vynálezu umožňuje při použití vhodného odporového čidla teploty nejen měřit teplotu a časovou konstantou řédu jednotek sekund, ale zjišťovat také tepelný odpor okolí čidla, rychlost proudění v oděvní mezivrstvě a případně také efektivní tepelnou kapacitu okolí čidla, což jaou údaje, umožňující posoudit některé stránky funkce oděru při jeho nošení. Zařízení může být pomocí polohy otvorů nebo volných stěn nádoby či klece vytvořeno jako selektivní vůči proudění žádaného směru. Přitom je čidlo chráněno proti poškození plošnou textilií oděvu. Lze měřit v mezivrstvě o tlouětce několik milimetrů a je vytvořena možnost jednoduché mechanické a současně elektrické montáže. Strojní část zařízení je jednoduše zhotovitelná. To platí i o elektronických obvodech, u nichž lze při aplikaci mikroelektronických prvků, jako mikropočítačů a podobně, očekávat malou pracnost a cenuoThe wiring according to the invention allows not only to measure the temperature and time constant of the unit of seconds when using a suitable resistance temperature sensor, but also to determine the thermal resistance of the sensor surroundings, the flow velocity in the garment interlayer and possibly the effective thermal capacity of the sensor surroundings. function of abrasion when worn. By means of the position of the openings or the free walls of the container or cage, the device can be designed to be selective in the direction of flow. In doing so, the sensor is protected against damage to the garment fabric. It can be measured in an interlayer of a thickness of several millimeters and the possibility of simple mechanical and at the same time electrical assembly. The machine part of the device is easy to manufacture. This also applies to electronic circuits, where the use of microelectronic elements such as microcomputers and the like can be expected to require little labor and cost.

Odporové čidlo teploty je elektricky spojeno s obvodem, tvořeným převodníkem elektrického odporu čidla na napětí, vykazující definovanou, výhodně lineární závislost na teplotě a na tepelném odporu a/nebo případně dalších tepelných vlastnostech okolí čidla a kde je tento převodník přímo nebo přes procesor elektricky spojen s jedním nebo více indikačními obvody.The resistance temperature sensor is electrically connected to a circuit formed by a voltage-to-voltage transducer transducer having a defined, preferably linear dependence on temperature and thermal resistance and / or possibly other thermal properties of the sensor surroundings and where the transducer is electrically connected directly or via the processor to one or more indicator circuits.

Převodník elektrického odporu na napětí může být přepínačem, popřípadě multiplexerem, připojen k více než jednomu odporovému čidlu teploty, přičemž přepínač je spojen s procesorem s analogově-číslicovým převodníkem. Převodník elektrického odporu na napětí je navíc spojen s procesorem s analogově-číslicovým převodníkem přes analogový multiplexer. V alternativním provedení může být více převodníků přímo nebo přes procesor spojeno s jedním nebo více indikačními obvody.The voltage-to-voltage converter may be connected to more than one resistance temperature sensor by a switch or multiplexer, the switch being connected to an analog-to-digital converter. In addition, the voltage-to-voltage converter is coupled to an analog-to-digital converter via an analog multiplexer. In an alternative embodiment, multiple converters may be coupled directly or via a processor to one or more indicator circuits.

Zařízení podle vynálezu je dále vysvětleno na příkladech při popisu obrázků, kde obr. 1 značí schematické provedení jedné varianty zařízení a obr. 2 obměnu zařízení z obr. 1.The device according to the invention is further explained by way of example in the description of the figures, in which Fig. 1 shows a schematic embodiment of one variant of the device and Fig. 2 shows a modification of the device of Fig. 1.

- 3 Odporové čidlo 1 teploty (obr. 1) je umístěno v kleci, jejíž čtyři stěny jsou otevřené, a je prostřednictvím elektricky vodivých částí 2 spojeno β převodníkem 2 elektrického odporu na napětí, na který jsou připojeny dva indikační obvody 6. Elektricky vodivé části 2 jsou odděleny částmi 2 z elektrického izolantu. Podle obr· 2 je z části 2 z elektrického izolantu vytvořena klec, v níž je umístěno odporové čidlo 1 teploty. Stěnou klece procházejí elektricky vodivé části 2, které jsou zakončeny konektory £, umístěnými na opačné straně textilie. Elektricky vodivé části 2 procházejí současně měřenou textilií. Mezi převodník 2 & indikační obvod 6 je vřazen procesor 2·- 3 Resistance temperature sensor 1 (Fig. 1) is placed in a cage whose four walls are open and is connected by means of electrically conductive parts 2 to a voltage resistance β transducer 2, to which two indicator circuits 6 are connected. 2 are separated by parts 2 of the electrical insulator. Referring to FIG. 2, a cage is formed from part 2 of an electrical insulator in which a temperature resistance sensor 1 is located. Electrically conductive portions 2 terminate through the wall of the cage, terminated by connectors 4 located on the opposite side of the fabric. The electrically conductive parts 2 pass through the simultaneously measured fabric. A processor 2 is interposed between the converter 2 & the indicator circuit 6.

Příklad 1.Example 1.

Zařízení je schematicky znázorněno v řezu na obr. 1. Odporové čidlo 1 teploty je provedeno jako perličkový termistor o průměru perličky 0,3 mm. Ten je přívody spojen β elektricky vodivými částmi 2, tvořenými měděnou vrstvou na povrchu oboustranně plátovaného skelného laminátu a dvojicemi ocelových drátů, k této vrstvě měkce připéjených, k nimž je elektricky připojen převodník % elektrického odporu čidla 1 na napětí, úměrné teplotě a tepelnému odporu okolí čidla 1. £ převodníku 2 jsou připojeny dva indikační obvody 6, tvořené voltmetry. Elektricky vodivé části 2 tvoří spolu s částmi 2 z elektrického izolantu, tvořenými hranolky skelného laminátu, klec otevřenou ze Čtyř stran. Průřez klece je 3 x 3 mm a délka přes elektricky izolující části je 12 mm.The device is schematically shown in section in FIG. 1. The temperature sensor 1 is designed as a bead thermistor with a bead diameter of 0.3 mm. It is connected by leads β electrically conductive parts 2, consisting of a copper layer on the surface of double-clad glass laminate and pairs of steel wires, to this layer softly connected to which is connected electrically sensor% electrical resistance of sensor 1 to voltage, proportional to temperature In the sensor 2 of the converter 2, two indication circuits 6 formed by voltmeters are connected. The electrically conductive portions 2 together with the electrical insulating portions 2 formed by the glass laminate chips form a cage open from the Four Sides. The cage cross-section is 3 x 3 mm and the length over the electrically insulating parts is 12 mm.

Při funkci zařízení jsou obě napětí, získávaná v převodníku 2» indikována voltmetry. £ dispozici jsou současně údaje o teplotě a tepelném odporu okolí čidla 1, charakterizující tepelné poměry v oděvní mezivrstvě, v níž je strojní část zařízení, skládající se z čidla 1, elektricity vodivých částí 2 a z částí 2 ^z elektrického izolantu, umístěna.In the operation of the device, both voltages obtained in the converter 2 are indicated by voltmeters. At the same time, temperature and thermal resistance data of the vicinity of the sensor 1 are provided, characterizing the thermal conditions in the garment interlayer in which the machine part of the device consisting of the sensor 1, the electricity of the conductive parts 2 and the parts 2 ^{of the} electrical insulator.

- 4 Příklad 2.- 4 Example 2.

Zařízení je v řezu schematicky znázorněno na obr· 2· Odporové čidlo JL teploty, představovaná plátkem polykryatalického křemíku o rozměrech 0,05 x 0,5 x 3 mm, je za své axiálně umístěné přívody připojeno k elektricky vodivým částem 2, zalisováným do části 2 ² elektrického izolantu, provedené jako válcová nádobka o průměru 4 mm se dvěma protilehlými obdélníkovými otvory· Elektricky vodivé části 2 mají tvar zahnutých jehel a procházejí plodnou textilií, tvořící jednu ze stěn oděvní mezivrstvy· Na druhé straně této plošné textilie jsou elektricky vodivé části 2 upevněny pomoci konektorů £, elektricky spojených β převodníkem £ elektrického odporu čidla 1 na dvě napětí, z nichž jedno je stoupající konkávní funkci teploty a druhé stoupající konkávní funkcí tepelného odporu okolí čidla 1. Převodník £ je · přes procesor 2 s analogově číslicovým převodníkem spojen s indikačním obvodem 6, tvořeným obrazovkovým displejem·The device is shown schematically in cross-section in FIG. 2 · A resistance temperature sensor 11, represented by a 0.05 x 0.5 x 3 mm sheet of polycrystalline silicon, is connected to its electrically conductive parts 2 pressed into the part 2 behind its axially positioned leads. ^{2 of the} electrical insulator, formed as a cylindrical container with a diameter of 4 mm, with two opposing rectangular openings · The electrically conductive parts 2 have the shape of curved needles and pass through a fertile fabric forming one of the walls of the clothing interlayer by means of connectors 5 connected electrically by a sensor 1 of the electrical resistance of sensor 1 to two voltages, one of which is an increasing concave temperature function and the other an increasing concave function of the thermal resistance of sensor 1. circuit 6, screen display ·

Při funkci zařízeni jsou tepelné poměry v čidle 1 teploty ovlivňovány jen prouděním ovzduší ve směru otvorů nádoby· Napětí odpovídající teplotě je v procesoru 2 převedeno do číslicové formy, v té je signál linearizován a vyveden do indikačního obvodu 6. Napětí odpovídající tepelnému odporu je v procesoru 2 P° převedení do číslicové formy a linearizaci přepočteno na údaj rychlosti proudění podle vztahu, odpovídajícího Ringově rovnici v » (A · S“¹ - B)² , kde v S je rychlost proudění je tepelný odpor (1)When operating the device, the temperature conditions in the temperature sensor 1 are influenced only by the air flow in the direction of the vessel openings. · The voltage corresponding to the temperature in the processor 2 is converted into digital form. 2 P ° digitalization and linearization recalculated to the flow velocity according to the relation corresponding to the Ring equation in »(A · S“ ¹ - B) ² , where in S the flow velocity is the thermal resistance (1)

A, B jsou konstanty·A, B are constants ·

Údaj rychlosti proudění je také k dispozici v indikačním obvodu 6·Flow rate data is also available in the indicator circuit 6 ·

- 5 Zařízení provádí měření obou veličin jednou za sekundu, rychlost proudění je při hodnotách větších než 0,01 Μοβ*¹zjišiována a relativní chybou menší než 2 % a to při teplotě 0 aí 50 °C, která je měřena s přesností lepěí než 0,1 °C.- 5 The device measures both quantities once per second, the flow velocity is measured at values greater than 0.01 Μοβ * ¹ and a relative error of less than 2% at a temperature of 0 to 50 ° C, measured with an accuracy better than 0 5 ° C.

Příklad 3.Example 3.

Zařízení odpovídá příkladu 2 a obr· 2 s tím rozdílem, že má čtyři snímače a odporovým čidlem L, elektricky vodivými částmi 2, částí 2 ® elektrického izolantu a s konektory £, které jsou připojeny k převodníku £ přes bezkontaktní přepínač, spojený také s procesorem 2 s analogově-číslicovým převodníkem·The device corresponds to Example 2 and Fig. 2, except that it has four sensors and a resistive sensor L, electrically conductive parts 2, an electrical insulator part 2 and connectors 6 which are connected to the converter 6 via a contactless switch also connected to the processor 2. with analog-to-digital converter ·

Při funkci jsou v indikačním obvodu 6, to je na obrazovkovém displeji, k dispozici čtyři dvojice hodnot teploty a rychlosti proudění, každé měření se opakuje jednou za dvě sekundy·In operation, four pairs of temperature and flow rate values are available in the display circuit 6, i.e. on the on-screen display, each measurement being repeated every two seconds ·

Příklad 4.Example 4.

Zařízení odpovídá příkladu 2 s tím rozdílem, že má 16 snímačů s odporovým čidlem 1, elektricky vodivými částmi 2, částí 2 * elektrického izolantu a s konektory £ a že mé s nimi spojených 16 převodníků §.» které jsou přes analogový multiplexer a také přímo připojeny k procesoru 2 ⁸ analogově* číslicovým převodníkem, který je spojen s indikačním obvodem 6· Převodníky 2 ⁸⁸ liší od převodníků v příkladu 2* Převádějí odpor čidla 1 na periodické napětí se zhruba exponenciálními náběhy, jehož minimální hodnota je úměrná teplotě a rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou je úměrný tepelnému odporu okolí čidla 1 a která má kmitočet 1 Bz· ·*£<»The device corresponds to Example 2 with the difference that it has 16 sensors with a resistance sensor 1, electrically conductive parts 2, an electrical insulator part 2 and connectors 6, and has 16 converters connected thereto. »Which are connected via an analog multiplexer and also directly connected to the processor 2 by an ⁸ * analog-to-digital converter that is connected to the indicator circuit 6 · 2 ⁸⁸ converters from the converters in Example 2 * Converts sensor 1 resistance to a periodic voltage with roughly exponential startups. the minimum value is proportional to the thermal resistance around the sensor 1 and which has a frequency of 1 Bz · · * £ <»

Při funkci je multiplexerem přiváděno na vstup procesoru 2 ⁸ analogově-číalicovým převodníkem 1 000 krát sa sekundu napětí každého z Šestnácti převodníků 2· V procesoru 2 je signál vyhodnocován tak, že minimální hodnoty jsou přepočteny na údaje teploty a rozdíl mezi maximálními a minimálními hodnotami na údaj tepelného odporu a ten pak podle vztahu (1) na rychlost proudění* Dále je zjiělován signál, odpovídající sumě absolutních hodnot rozdílů mezi okamžitým a maximálním či minimálním napětím každá periody napětí každého převodníku 2· Tento signál odpovídá časové konstantě, kterou lze interpretovat jako součin tepelného odporu okolí čidla 1 a efektivní tepelné kapacity, zahrnující čidlo 1 a jeho okolí* V procesoru 2 · analogově-číalicovým převodníkem je přepočten na efektivní tepelnou kapacitu okolí, čidla 1. Údaje teploty, tepelného odporu a efektivní tepelné kapacity okolí čidla 1 jsou k dispozici v indikačním obvodu * 6, tedy na obrazovkovém displeji·In operation, the multiplexer is fed to the input of processor 2 by an ^8- analog converter 1000 times per second of each of the sixteen converters 2. In processor 2, the signal is evaluated so that the minimum values are converted to temperature data and the difference between the maximum and minimum values thermal resistance and then according to (1) the flow velocity * The signal corresponding to the sum of the absolute values of the difference between the instantaneous and the maximum or minimum voltage is determined for each voltage period of each converter 2 This signal corresponds to a time constant that can be interpreted as thermal resistance of sensor 1 and its effective thermal capacity, including sensor 1 and its surroundings * In processor 2 · analog-to-digital converter is converted to the effective thermal capacity of sensor 1, temperature, thermal resistance and effective thermal capacity of sensor 1 u available in the display circuit * 6, ie on the screen display ·

Příklad 5.Example 5.

Zařízení odpovídá příkladu 2 a obr· 2 s tím rozdílem, že odporové čidlo 1 teploty, s křemíkovým tělískem stejným jako v příkladu 2, má ha koncích drátové vývody ve aměru kolmém k délce, a to oba na jednu stranu· Oba vývody procházejí stěnou válcové nádobky z elektrického izolantu, provedené odlišně od části J ^v příkladu 2, totiž s otvory na koncích, tedy ve tvaru kusu trubice· Vývody jsou ve stěně upevněny lepením a procházejí ploěnou textilií, tvořící stěnu oděvní mezivrstvy, k níž jsou připevněny pomocí konektorů £ podobně jako v příkladu 2·The device corresponds to Example 2 and FIG. 2, except that the resistance temperature sensor 1, with the silicon body of the same as in Example 2, has wire terminals at the ends perpendicular to the length, both to one side. the electrical insulating containers made differently from the part J ⁱⁿ Example 2, namely with the apertures at the ends, i.e. in the form of a piece of tube. The outlets are fixed in the wall by gluing and pass through a flat fabric forming the wall of the clothing interlayer to which as in example 2 ·

Při funkci, která je jinak stejná jako v příkladu 2, snímá, zařízení selektivně rychlost proudění ve směru osy válcové nádobky·In a function that is otherwise the same as in Example 2, the device selectively senses the flow velocity in the direction of the axis of the cylinder.

IAND

Zařízení;podle vynálezu může být použito taká k jiným měřením než v oděvní mezivrstvě,a to všude tam, kde jsou třeba malé rozměry snímače a malá čaeová konstanta a taká tam, kde je třeba zabezpečeni proti mechanickému poěkozenl čidla· Takové okolnosti ss vyskytuji například při hodnoceni a výzkumu plošných textilii, jako při sledováni přenosu prouděni vzduchu přes plošnou textilii· Zařízeni podle vynálezu věak může mít obecnější použiti jako anemometr, ale taká k zjišťování složeni okolí čidla na základě tepelných vlastnosti a podobně·The device according to the invention can be used for measurements other than the garment interlayer, wherever small sensor dimensions and small time constant are required, and where there is a need to protect against mechanical damage to the sensor. However, the device according to the invention may have a more general use as an anemometer, but also to determine the composition of the sensor surroundings on the basis of thermal properties and the like.

Claims

Apparatus for measuring thermal properties in a garment interlayer with a resistance temperature sensor, characterized in that the resistance temperature sensor (1) is directly or by means of electrically conductive parts (2) mechanically coupled and at least one part (3) of electrical insulator forming and electrically conductive parts (2) a container or cage with aleao bottom two free walls or openings in which the resistance sensor (Cl) temperature is located ·

2. Device according to claim 1, characterized in that the leads of the resistance temperature sensor (1) or the electrically conductive part (2) are formed by wires, tapes or needles for fastening to the fabric by means of connectors (4) slid therefrom. for electrical connection and converter (5) ·