Устройство дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния Российский патент 2023 года по МПК H05B39/04 F21S8/00 

Изобретение относится к электроосветительным приборам и может быть использовано в сетях наружного (уличного) освещения совместно с различными источниками света, для организации оперативного дистанционного поэлементного управления групповой линией освещения (ГЛО), с целью снижения общего энергопотребления за счет отключения части светильников в линии, а так же контроля состояния светильника в режиме реального времени. 

Известно устройство организации искусственного освещения, содержащее источник света, соединенный с блоком питания по силовой цепи источника света, блок питания, соединенный по цепи питания 220B с программным задатчиком, обеспечивающим включение и выключение освещения по временным интервалам, заданным на каждые сутки, блок адаптивного диммирования с энергонезависимой памятью, соединенный с блоком питания по цепи питания блока управления освещением и по цепи управления диммированием источника света, предназначенной для передачи информационного сигнала на блок питания, на основании которого осуществляется автономное адаптивное диммирование уличных светильников в течение суток в зависимости от продолжительности светового дня, рассчитанной для данной географической зоны, при этом память блока адаптивного диммирования содержит график включения и выключения светильников по календарной дате для данной географической зоны и расписание включения и выключения энергосберегающего режима (см. патент РФ № 2526206 по МПК H05B 37/02, опубл. 20.08.2014).

Недостатком такого решения является привязка светильника с устройством организации искусственного освещения к конкретной географической зоне и невозможность его использования в других регионах включая регионы, расположенные за полярным кругом с учетом специфики освещения в условиях полярной ночи. Кроме этого, в связи с тем, что работа устройства организации искусственного освещения напрямую зависит от продолжительности светового дня и времени нахождения во включенном состоянии, неизбежны сбои в работе светильника при аномально длинных или коротких включениях, вызванных аварийными ситуациями или регламентными работами.

Наиболее близким по технической сущности является устройство управления уровнем светового потока уличного светильника, содержащее  управляющий контроллер, модуль беспроводной связи, оснащенный нагревательным элементом, электронный термостат и управляемый источник питания, выход управляющего контроллера соединен со входом диммирования блока питания уличного светильника, выход модуля беспроводной связи соединен со входом для приема сигналов управляющего контроллера, питание управляющего контроллера и модуля беспроводной связи организовано от управляемого источника питания, сигнальный вход которого подключен к электронному термостату, питание электронного термостата и управляемого источника питания осуществляется от сети переменного тока уличного светильника, причем питание для управляющего контроллера и модуля беспроводной связи зависимо от поступающих сигналов электронного термостата, а модуль беспроводной связи выполнен с возможностью приема и обработки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Модуль беспроводной связи выполнен с возможностью приема и обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы GPS. Модуль беспроводной связи выполнен с возможностью приема и обработки сигналов глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС. Модуль беспроводной связи способен принимать и обрабатывать сигналы глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС одновременно  (см. патент РФ № 2759081 по МПК F21C 8/00, опубл. 09.11.2021).

Недостатком такого решения является необходимость использования светильник с встроенным блоком питания с функцией диммирования, отсутствие возможности отключить некоторые светильники в групповой линии освещения, например, при снижении требований к уровню освещения на объекте. Кроме того, функция диммирования имеет нелинейную зависимость интенсивности светового потока от потребляемой мощности светильника, что на практике, позволяет получить мнимое энергосбережение. Так же в устройство включен модуль способный принимать сигналы глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС, что для стационарных устройств, является излишним функционалом, ведущим к дополнительным издержкам. Кроме того, невозможно определить текущее состояние светильника, при выходе его из строя или обрыва линии электропитания.

Технической задачей устройства является расширение эксплуатационных характеристик с возможностью дистанционного управления и контроля состояния уличного светильника, позволяющих повысить надежность групповой линии освещения, снизить время реагирования на неисправности, эксплуатационные расходы.

Поставленная задача решается посредством того, что в устройстве дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния, содержащее датчик тока ДТ, бистабильное реле БР, термодатчик, фотодиод, цифроаналоговый преобразователь ЦАП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, усилитель сигнала, однокристальный микроконтроллер МК, интерфейс передачи данных по радиоканалу, блок памяти, блок питания, причем вход ДТ подключен к БР, а выход к порту ввода/вывода МК, управляемый вход БР подключен к выходу ЦАП вход которого подключен к МК, выход АЦП подключен к МК, первый вход АЦП соединен с термодатчиком, второй с фотодиодом, блок памяти подключен к МК, блок питания подключен к МК, через контакты которого осуществляется питание всей схемы устройства, антенна подключена к усилителю сигнала, который соединен с интерфейсом передачи данных по радиоканалу ИПДР, ИПДР соединен с МК.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния.

Устройство дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния содержит датчик тока 1, бистабильное реле 2, термодатчик 3, фотодиод 4, ЦАП 5, АЦП 6, усилитель сигнала 7, однокристальный микроконтроллер 8, интерфейс передачи данных по радиоканалу 9, блок памяти 10, блок питания 11. Вход датчика тока 1 подключен к выходу бистабильного реле 2, а выход к порту ввода/вывода микроконтроллера 8, управляемый вход бистабильного реле 2 подключен к выходу ЦАП 5 вход которого подключен к микроконтроллеру 8, выход АЦП 6 подключен к микроконтроллеру 8, первый вход АЦП 6 соединен с термодатчиком 3, второй с фотодиодом 4, блок памяти 10 подключен к микроконтроллеру 8, блок питания 11 подключен к микроконтроллеру 8, через контакты которого осуществляется питание всей схемы устройства, антенна подключена к усилителю сигнала 7, который соединен с интерфейсом передачи данных по радиоканалу 9, который соединен с микроконтроллером 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания происходит инициализация микроконтроллера 8, в ходе которой считывается из энергонезависимой части блока памяти 10 микропрограмма управления, далее через ЦАП 5 на бистабильное реле 2 подается инициализирующее напряжение, после чего контакты реле замыкаются и светильник включается, от датчика тока 1 в микроконтроллер 8 поступает сигнал характеризующий ток, потребляемый светильником, от фотодиода 4 через АЦП 6 в микроконтроллер 8 поступает сигнал о наличии светового потока от светильника, что совместно с данными от датчика тока 1, позволяет микроконтроллеру зафиксировать штатный режим работы светильника в состоянии «включено». Если показания тока и светового потока будут отличатся от пороговых, то микроконтроллер через интерфейс передачи данных по радиоканалу 9, усилитель сигнала 7 и антенну передаст по радиоканалу сообщение об ошибке на светильнике. Так же сообщение об ошибке передается в случае перегрева светильника от термодатчика 3 через АЦП 6 в микроконтроллер 8 поступает сигнал о температуре, в случае превышения порогового значения подается сигнал на бистабильное реле 2 для отключения светильника. Через канал радиосвязи возможно дистанционное задание режимов работы устройства, сбор телеметрической информации, запись в энергонезависимую часть блока памяти 10 программы управления микроконтроллером 8. Каждое устройство помимо основной функции выполняет задачу по ретрансляции данных полученных от соседних аналогичных устройств, что позволяет организовать линию связи до 256 устройств, а за счет усилителя сигнала 7 максимально расстояние между двумя устройствами может достигать пятьсот метров.

Алгоритм работы устройства позволяет обеспечить корректную работу групповой линии освещения в зависимости от плана освещения и поступающих команд, при этом осуществляется контроль состояния светильника по критериям потребления тока и мощности светового потока в реальном масштабе времени, что позволяет выявить вышедшие из строя светильники. Уличные светильники с предлагаемым устройством управления могут территориально эксплуатироваться без необходимости подключения всех устройств к одной линии электропитания, управление осуществляется по шестидесяти четырех разрядному адресу устройства дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния.

Предлагаемое устройство позволяет автоматически отключать часть светильников в групповой линии освещения (ГЛО) или отключать часть модулей освещения в многоламповой конструкции, что способствует снижению мощности потребления пропорционально световому потоку светильников. Данный подход дает реальное энергосбережение на ГЛО.

Изобретение относится к электроосветительным приборам и может быть использовано в сетях наружного (уличного) освещения совместно с различными источниками света. Заявленное устройство дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния содержит датчик тока 1, бистабильное реле 2, термодатчик 3, фотодиод 4, ЦАП 5, АЦП 6, усилитель сигнала 7, однокристальный микроконтроллер 8, интерфейс передачи данных по радиоканалу 9, блок памяти 10, блок питания 11. Вход датчика тока 1 подключен к выходу бистабильного реле 2, а выход к порту ввода/вывода микроконтроллера 8, управляемый вход бистабильного реле 2 подключен к выходу ЦАП 5, вход которого подключен к микроконтроллеру 8, выход АЦП 6 подключен к микроконтроллеру 8, первый вход АЦП 6 соединен с термодатчиком 3, второй с фотодиодом 4, блок памяти 10 подключен к микроконтроллеру 8, блок питания 11 подключен к микроконтроллеру 8, через контакты которого осуществляется питание всей схемы устройства, антенна подключена к усилителю сигнала 7, который соединен с интерфейсом передачи данных по радиоканалу 9, который соединен с микроконтроллером 8. Техническим результатом при реализации заявленного решения является расширение эксплуатационных возможностей с повышенной надежностью эксплуатации и сниженными расходами на электроэнергию и на обслуживание питающих сетей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство дистанционного управления уличным светильником с контролем состояния, содержащее датчик тока, бистабильное реле, термодатчик, фотодиод, цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, усилитель сигнала, однокристальный микроконтроллер, интерфейс передачи данных по радиоканалу, блок памяти, блок питания, причем вход датчика тока подключен к бистабильному реле, а выход к порту ввода/вывода микроконтроллера, управляемый вход бистабильного реле подключен к выходу цифро-аналогового преобразователя, вход которого подключен к микроконтроллеру, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к микроконтроллеру, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с термодатчиком, второй с фотодиодом, блок памяти подключен к микроконтроллеру, блок питания подключен к микроконтроллеру, через контакты которого осуществляется питание всей схемы устройства, антенна подключена к усилителю сигнала, который соединен с интерфейсом передачи данных по радиоканалу, интерфейс передачи данных по радиоканалу соединен с микроконтроллером.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит датчик тока, фотодиод и аналого-цифровой преобразователь с возможностью осуществлять дистанционное управление и контроль параметров работы светильника.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит микроконтроллер, интерфейс передачи данных по радиоканалу, усилитель сигнала и антенну с возможностью создать групповую линию освещения без привязки к конкретной линии электропередач до 256 устройств с расстоянием между каждым до 500 метров.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит микроконтроллер, цифро-аналоговый преобразователь, бистабильное реле с возможностью управления режимом работы устройства, способствующим снижению мощности потребления пропорционально световому потоку светильников.