УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ Российский патент 1996 года по МПК H05B37/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления освещением лестничных площадок, коридоров и других помещений жилых и общественных зданий.

Известно устройство для управления освещением, содержащее осветительные лампы накаливания, задатчик режима освещения, конденсаторы, выпрямитель, электронное реле выдержки времени, тиристор, диоды, исполнительное контактное реле, связанное с электронным реле выдержки времени и тиристором, при этом задатчик режима освещения выполнен в виде программного времени, фотоэлемента и переменного резистора [1]
Известно другое устройство для управления освещением, содержащее осветительные лампы накаливания, задатчик режима освещения, выпрямитель, электронное реле выдержки времени, диоды, конденсатор, переменный резистор, при этом задатчик режима освещения выполнен в виде кнопок управления, фотоэлемента и контактного программного реле времени, а электронное реле выдержки времени выполнено с двумя оптронами [2]
Известно еще одно устройство для управления освещением, содержащее осветительные лампы накаливания, задатчик режима освещения с кнопками управления и диодами, генератор импульсов, электронное реле выдержки времени с конденсатором и разрядным резистором, тиристор, первый и второй диоды, RC - Цепь, три выпрямителя, второй из которых выполнен в виде выпрямительного моста, выводами переменного тока связанный через осветительные лампы накаливания с выводами для подключения к сети переменного тока и одним из выводов постоянного тока соединенный с одним из силовых электродов тиристора, управляющий электрод которого подключен к выходу генератора импульсов, другой вывод постоянного тока второго выпрямителя соединен с одним выводом конденсатора RC-цепи, при этом генератор импульсов и электронное реле выдержки времени выполнены на базе полевых транзисторов, а в цепи кнопок управления подключены узлы подсветки с газоразрядными лампами [3]
Известное устройство является наиболее близким к настоящему изобретению по технической сути и достигаемому эффекту и выбрано в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа следует отнести низкую надежность и значительные затраты, связанные с его эксплуатацией.

Низкая надежность является следствием ненадежной работы примененных в нем полевых транзисторов, чувствительных к статическому заряду, а также низким сроком службы и частым выходом из строя осветительных ламп накаливания и газоразрядных ламп подсветки, вызванных тяжелыми условиями их работы (частый перевод осветительных ламп накаливания из дежурного в рабочее состояние осуществляется мгновенно и на полную мощность при холодных нитях их накала, газоразрядные же лампы горят постоянно как при включенных, так и невключенных осветительных лампах накаливания).

Низкая надежность прототипа является также следствием сложности конструкции, в его составе три выпрямителя и значительное число диодов и узлов подсветки (их число равно числу кнопок управления).

Значительные затраты при эксплуатации прототипа вызваны необходимостью частой замены вышедших из строя по указанным причинам осветительных ламп накаливания и газоразрядных ламп. Кроме того, оно требует сравнительно больших затрат при монтаже (встройке) его в действующие осветительные системы зданий (подключение диодов, узлов подсветки).

Цель изобретения повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат.

Для выполнения указанной цели настоящим изобретением предложено устройство для управления освещением, которое содержит осветительные лампы накаливания, задатчик режима освещения с кнопками управления, генератор импульсов, электронное реле выдержки времени с конденсатором и разрядным резистором, тиристор, первый и второй диоды, RС-цепь, два выпрямителя, второй из которых выполнен в виде выпрямительного моста, выводами переменного тока связанный через осветительные лампы накаливания с выводами для подключения к сети переменного тока и одним из выводов постоянного тока соединенный с одним из силовых электродов тиристора, управляющий электрод которого подключен к выходу генератора импульсов, другой вывод постоянного тока второго выпрямителя соединен с выводом конденсатора RC-цепи.

В устройстве согласно изобретению и в отличие от прототипа введен инвертор-усилитель, выполненный на транзисторе n-p-n проводимости, задатчик режима освещения снабжен переменным резистором и фотоэлементом, генератор импульсов выполнен в виде двух биполярных транзисторов, соответственно p-n-p и n-p-n проводимостей, электронное реле выдержки времени выполнено в виде составного транзистора n-p-n проводимости и снабжено дополнительным конденсатором, соединенным одним выводом с базой составного транзистора и одним выводом разрядного резистора, а другим выводом с выводом основного конденсатора, другой вывод которого объединен с другим выводом разрядного резистора и катодом первого диода, анод которого подключен к одним выводам кнопок управления задатчика режима освещения, общий коллектор составного транзистора электронного реле времени соединен с базой транзистора усилителя-инвертора, коллектор которого через второй диод подключен к общей точке соединения переменного резистора задатчика режима освещения и резистора RC-цепи, другой вывод которого подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора генератора импульсов, фотоэлемент включен параллельно конденсатору RC-цепи, второй силовой электрод тиристора и выводы основного и дополнительного конденсаторов электронного реле выдержки времени подключены к другому выводу постоянного тока второго выпрямителя и одному выводу постоянного тока первого выпрямителя, другим выводом постоянного тока связанного с коллектором составного транзистора электронного реле выдержки времени, коллектором транзистора инвертора-усилителя и подключенного к другим выводам кнопок управления задатчика режима освещения, другой вывод переменного резистора которого соединен с первым силовым электродом тиристора, вывод переменного тока первого выпрямителя соединен с выводом для подключения к сети переменного тока, эмиттеры составного транзистора электронного реле выдержки времени, транзистора усилителя-инвертора, второго транзистора генератора импульсов и база первого транзистора генератора импульсов связаны через общую шину со вторым силовым выводом тиристора.

Все указанные признаки, в том числе отличительные от прототипа, являются существенными и достаточными во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, ибо они в данной совокупности позволяют получить упомянутые в цели изобретения виды положительного эффекта.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства для управления освещением.

Устройство для управления освещением содержит генератор 1 импульсов, тиристор 2, электронное реле 3 выдержки времени, инвертор-усилитель 4, первый и второй диоды 5 и 6, первый выпрямитель 7 для питания электронного реле 3 выдеpжки времени, выполненный в виде диода 8, параметрического стабилизатора на резисторе 9, стабилитрона 10 и конденсатора 11, второй выпрямитель, выполненный в виде выпрямительного моста 12, осветительные лампы 13 накаливания, задатчик режима освещения, выполненный в виде кнопок 14 управления, переменного резистора 15, фотоэлемента 16 и аварийного выключателя 17, сеть 18 переменного тока, общую шину 19 и общий выключатель 20.

Генератор 1 импульсов в свою очередь выполнен в виде двух биполярных транзисторов 21 и 22, соответственно, p-n-p и n-p-n проводимостей, электронное реле 3 выдержки времени выполнено с применением составного транзистора 23 n-p-n проводимости из двух транзисторов, а инвертор-усилитель 4 выполнен на транзисторе 24 n-p-n проводимости, причем электронное реле 3 выдержки времени в своем составе имеет также параллельно расположенные между собой основной и дополнительный конденсаторы 25 и 26 и разрядный резистор 27 с высокоомным сопротивлением. Емкость конденсатора 25 выбирается в 4-5 раз больше емкости конденсатора 26.

Устройство для управления освещением содержит также RC-цепь с резистором 28 и конденсатором 29, резистор 30 и стабилитрон 31 для ограничения максимального напряжения питания генератора 1 импульсов, резистор 32 для исключения самооткрывания тиристора 2 и предназначенные для формирования напряжения и ограничения тока резисторы 33 38.

Выпрямительный мост 12 второго выпрямителя выводами переменного тока связан через осветительные лампы 13 накаливания с выводами для подключения к сети 18 переменного тока и одним из выводов постоянного тока соединен с одним из силовых электродов тиристора 2, управляющий электрод которого подключен к выводу генератора 1 импульсов, а другим выводом постоянного тока выпрямительный мост 12 соединен с одним выводом конденсатора 29.

Дополнительный конденсатор 26 соединен одним выводом с базой составного транзистора 23 электронного реле 3 выдержки времени и одним выводом разрядного резистора 27, а другим выводом с выводом основного конденсатора 25, другой вывод которого объединен с другим выводом разрядного резистора 27 и катодом первого диода 5, анод которого подключен к одним выводам кнопок 14 управления.

Общий конденсатор составного транзистора 23 электронного реле выдержки времени соединен с базой транзистора 24, коллектор которого через второй диод 6 подключен к общей точке соединения переменного резистора 15 и резистора 28, другой вывод которого подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора 21.

Фотоэлемент 16 включен параллельно конденсатору 29, второй силовой электрод транзистора 2 и выводы конденсаторов 25 и 26 подключены к другому выводу постоянного тока выпрямительного моста 12 и к одному выводу постоянного тока первого выпрямителя 7, другим выводом постоянного тока, связанного с коллектором составного транзистора 23 электронного реле 3 выдержки времени, коллектором транзистора 24 и подключенного к другим выводам кнопок 14 управления задатчика режима освещения, другой вывод переменного резистора 15 которого соединен с первым силовым электродом транзистора 2.

Первый выпрямитель 7 своим выводом переменного тока соединен с выводом для подключения к сети 18 переменного тока.

Эмиттеры транзисторов 22-24 и база транзистора 21 связаны через общую шину 19 со вторым силовым выводом транзистора 2.

Устройство для управления освещения согласно изобретению работает следующим образом.

В исходном состоянии при включенных выключателях 17, 20 до наступления полной освещенности помещения (лестничных площадок), устройство находится в дежурном режиме. При этом составной транзистор 23 электронного реле 3 выдержки времени, закрыты, тиристор 2 и транзистор 24 открыты и на коллекторе транзистора 24 потенциал близкий к нулю, диод 6 закрыт, генератор 1 импульсов работает в автономном режиме, обеспечивая минимально необходимый уровень освещения путем регулировки напряжения накала осветительных ламп 13 посредством переменного резистора 15, при чем фотоэлемент 16 обеспечивает изменение напряжения заряда конденсатора 29 в зависимости от изменения естественной освещенности.

При большом уровне естественной освещенности (наступление дневного времени) сопротивление фотоэлемента 16 существенно уменьшается и, соответственно, уменьшается положительное напряжение заряда конденсатора 29, что приводит к закрыванию тиристора 2 и выключению осветительных ламп 13 накаливания.

В вечернее время (с уменьшением уровня естественной освещенности) происходит обратный процесс, при котором тиристор 2 открывается до уровня, обеспечивающего минимально необходимое освещение помещений (лестничных площадок) зданий.

При необходимости подняться в ночное или сумрачное время на какой-либо этаж (или пройти в то или иное помещение) осуществляют кратковременное замыкание соответствующей кнопки 14 управления. При этом происходит мгновенный заряд конденсатора 25. На базе составного транзистора 23 появляется положительный потенциал, который открывает этот транзистор и соответственно закрывает транзистор 224.

Увеличение напряжения на базе составного транзистора 23 происходит плавно (в течение 3-4 сек) по мере заряда конденсатора 26 через резистор 27 и также плавно усиливается напряжение на коллекторе транзистора 24, изменяя при этом через диод 6 напряжение заряда конденсатора 29, что приводит к плавному открыванию тиристора 2 и осветительные лампы 13 накаливания загораются полным накалом.

После отпускания кнопки 14 управления происходит разряд конденсаторов 25 и 26 на входное сопротивление открытого составного транзистора 23, причем положительный потенциал конденсатора 25 будет выше потенциала конденсатора 26 за счет протекания базового тока через резистор 27. Поскольку напряжение заряда конденсаторов 25 и 26 значительно выше напряжения закрывания составного транзистора 23, то снижение напряжения на базе составного транзистора 23 до порога его за закрывания обеспечивает необходимую выдержку времени полного горения ламп (3 9 минут), а затем плавное закрывание составного транзистора 23 в течение 25 30 сек и соответственно снижение уровня освещения ламп накаливания, тиристор 2 закрывается, обеспечивая установленный переменным резистором 15 уровень минимального освещения.

При нажатии любой другой кнопки 14 управления рабочий цикл повторяется аналогичным образом.

В процессе работы транзистор 24 инвертора-усилителя 4 обеспечивает инвертирование уровня напряжения с электронного реле 3 выдержки времени и согласование с делителем напряжения, образованным последовательной цепочкой переменного резистора 15 и резистора 28 RC-цепи генератора 1 импульсов, при этом максимальное напряжение питания генератора 1 импульсов ограничивается резисторов 30 и стабилитроном 31. При питании электронного реле 3 выдержки времени первый выпрямитель посредством его диода 8, резистора 9, стабилитрона 10, конденсатора 11 обеспечивает стабилизацию времени рабочего цикла, а конденсатор 26 шунтирует вход составного транзистора 23 и исключает ложные срабатывания от наводок в цепи кнопок 14 управления.

Для включения полного освещения на длительный период, например, при уборке, ремонте устройство для управления освещением полностью отключают выключателем 17.

Применение в электронном реле 3 выдержки времени составного транзистора 23 вместо полевого транзистора, примененного в прототипе, обеспечивает надежную работу устройства в условиях возможного возникновения статических зарядов и других помех, к которым очень чувствительны полевые транзисторы.

Кроме того, применение составного транзистора 23 вместо полевого транзистора обеспечивает высокое выходное сопротивление и, соответственно, большие выдержки времени при сравнительно небольших номиналах емкостей конденсаторов 25 и 26.

Подключение устройства для управления освещением в отличие от прототипа осуществляется в любой точке разрыва электрической сети освещения, без изменения существующих монтажных схем здания, что снижает трудоемкость и стоимость монтажных и ремонтных работ.

Устройство по настоящему изобретению по сравнению с прототипом проще и по этой причине надежнее в работе, из него исключены присущие в прототипе третий выпрямитель, узлы подсветки и значительное число диодов.

Устройство в отличие от прототипа обеспечивает "легкий" режим осветительных ламп 13 накаливания и значительный срок их службы за счет того, что нити их накала постоянно находятся в "горячем" состоянии, а включение указанных ламп 13 на полную мощность происходит плавно. Кроме того, устройство по настоящему изобретению позволяет в отличие от прототипа избирательно по месту и времени управлять режимом работы осветительных ламп 13 накаливания, что позволяет в определенной мере экономно расходовать электроэнергию и обеспечить увеличение срока службы ламп от этого фактора.

Таким образом, устройство для управления освещением по настоящему изобретению в отличие от прототипа обеспечивает повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат.

Использование: в электротехнике для управления освещением лестничных клеток, коридоров и других помещений жилых и общественных зданий. Сущность: устройство содержит электронное реле 3 выдержки времени, в котором применен составной транзистор 23, что обеспечивает надежную работу устройства в условиях возможного возникновения статических зарядов и других помех, а также высокое выходное сопротивление и, соответственно, большие выдержки времени при сравнительно небольших номиналах емкостей конденсаторов 25 и 26. Подключение устройства для управления освещением осуществляется в любой точке разрыва электрической сети освещения, без изменения существующих монтажных схем здания, что снижает трудоемкость и стоимость монтажных и ремонтных работ. Устройство обеспечивает "легкий" режим осветительных ламп 13 накаливания и значительный срок их службы за счет того, что нити их накала постоянно находятся в "горячем" состоянии, а включение указанных ламп 13 на полную мощность происходит плавно. Кроме того, устройство позволяет избирательно по месту и времени управлять режимом работы осветительных ламп 13 накаливания, что позволяет в определенной мере экономно расходовать электроэнергию и обеспечить увеличение срока службы ламп от этого фактора. 1 ил.

Устройство для управления освещением, содержащее осветительные лампы накаливания, задатчик режима освещения с кнопками управления, генератор импульсов, электронное реле выдержки времени с конденсатором и разрядным резистором, тиристор, первый и второй диоды, RC-цепь, два выпрямителя, второй из которых выполнен в виде выпрямительного моста, выводами переменного тока связанный с выводами для подключения к сети переменного тока, а одним из выводов постоянного тока соединенный с одним из силовых электродов тиристора, управляющий электрод которого подключен к выходу генератора импульсов, другой выход постоянного тока второго выпрямителя соединен с одним выводом конденсатора RC-цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения эксплуатационных затрат, в него введен инвертор-усилитель, выполненный на транзисторе п-р-п проводимости, задатчик режима освещения снабжен переменным резистором и фотоэлементом, генератор импульсов выполнен в виде двух биполярных транзисторов соответственно р-п-р- и п-р-п-проводимости, электронное реле выдержки времени выполнено в виде составного транзистора п-р-п проводимости и снабжено дополнительным конденсатором, соединенным одним выводом с базой составного транзистора и одним выводом разрядного резистора, а другим выводом с выводом основного конденсатора, другой вывод которого соединен с другим выводом разрядного резистора и катодом первого диода, анод которого подключен к одним выводам кнопок управления задатчика, режима освещения, общий коллектор составного транзисторного электронного реле выдержки времени соединен с базой транзистора усилителя-инвертора, коллектор которого через второй диод подключен к общей точке соединения переменного резистора задатчика режима освещения и резистора RC-цепи, другой вывод которого подключен к эмиттеру первого биполярного транзистора генератора импульсов, параллельно конденсатору RC-цепи включен фотоэлемент, второй силовой электрод тиристора и выводы основного и дополнительного конденсаторов электронного реле выдержки времени подключены к другому выводу постоянного тока второго выпрямителя и одному выводу постоянного тока первого выпрямителя, другим выводом постоянного тока связанный с коллектором составного транзистора электронного реле выдержки времени, коллектором транзистора инвертора-усилителя и подключенного к другим выводам кнопок управления задатчика режимов освещения, другой вывод переменного резистора которого соединен с первым силовым электродом тиристора, вывод переменного тока первого выпрямителя соединен с выводом для подключения к сети переменного тока, эмиттеры составного транзистора электронного реле выдержки времени, транзистора усилителя-инвертора, второго транзистора генератора импульсов и база первого транзистора генератора импульсов связаны через общую шину с вторым силовым выводом тиристора.