Устройство управления наружным освещением Советский патент 1983 года по МПК G05B11/16 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАРУЖНЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ

Изобретение относится к электронным .устройствам, предназначено для упр авле- ния наружным освещением и может быть использовано для подсчета различных изделий, движущихся на конвейерных линиях и в различных устройствах сигнализации. Известны автоматы, используемые в электротехнических установках, предназначенные для автоматического включения и отключения наружного освещения терри торий и объектов в зависимости от величины естественной освещенности Cl D Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автомат, состоящий из фотоэлемента, включенного во входную цепь усилительного элемента на транзисторах, к выходу которых подключен исполнительный элемент с реле, контакты реле введены в цепь управлени магнитным пускателем. Фотореле работает следующим образом. При увеличении освещенности сопротивление фотоэлемента, который через ограничивающий резистор подключен к базе усилительного элемента, уменьшается, токи в цепях эмиттер - коллектор двух транзисторов увеличиваются и они открываются. Второй транзистор щунтирует обмотку реле, якорь которого отоадает и контакты размыкаются. Уменьшение освещенности в вечернее время приводит к обратному процессу. Регулиро ку порога срабатьшания схемы можно осуществлять с помошью переменного резистора, включенного в цепь базы усилительного элемента С23 . Недостатками известных автоматов являются: при различных перенапряжениях промьпиленной сети, а также при грозовых разрядах автомат теряет свою работоспособность, так как применение феррорезонансного стабилизатора напряжения не дает возможность стабилизировать напряжение промышленной сети выше или ниже допустимой величины стабилизации напр5 жения, установленного по паспортным да1шым стабилизатора; в результате старения фотоэлемента настройка авто мата постепенно изменяется, поэтому псюле ЗОО-40О ч работы фотореле надо проверять и при необходимости изменять Benvramy сопротивления подстроенного резистора, включенного в коллекторную цепь усилительного транзистора, которая соединена с базой исполнительного транзистора; кроме того, при длительной экс плуатапии автомата происходит нагрев фотоэлемента; также автомат имеет узку уставку на срабатьтание и с течением времени эксплуатации петля гистерезиса спускового устройства увеличивается, что пракч ически не дает возможности отрегулировать автомат на различные по ги срабатывания впределах освещенности 0,1-4 лк| изменение температуры, окружающей среды сопровождается неизбежным изменением параметров транзисторов автомата, происходит сдвиг вольтамперной характеристики перехода транзисторов, что увеличивает погрешность срабатывания спускового блока. Цель изобретения - повышение долговечности стабильности и точности устройства. Поставленная цель достигается тем, iTo в устройство управления наружным, освещением, содержащее спусковой блок, выходом подключенный к исполнительному элементу,, усилительный элемент, вход которого соединен с выходом регулирующего элемента, входы питания усилительного элемента, спускоЬого блока и исполнительного элемента подключены к выходу компенсационного стабилизатора напряжения, введень несимметричный релаксационный генератор и элемент задержки, вход которого соединен с выходом усилительного элемента, а выход к входу спускового блока,, выход несимметричного релаксационного генератора соединен с входом регулирующего элемен та, а вход питания - с вькодом компенсационного стабилизатора напряжения, причем база первого транзистора в спусковом блоке подключена к входу блока, коллектор - к базе второго транзистора и через первый резистор к входу питания а эмиттер - к эмиттеру третьего тран. зистора и к переменному резистору, коллектор BTOpoiX) транзистора соединен с входом питания, а эмиттер через втхэрой резистор - с базой третьего транзистора и с третьим резистором, коллектор третьего транзистора подключен к выходу блока. На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства управления наружным освещением. Устройство содержит несимметричный релаксационный генератор 1, регулирующий элемент 2, усилительный элемент 3, элемент задержки 4, спусковой блок 5, исполнительный элемент 6, компенсационный стабилизатор напряжения 7, Несимметричный релаксационный генератор 1 содержит резисторы 8-13, конденсаторы 14 и 15, транзисторы 16 и 17. Регулирующий элемент 2 содержит фотоэлемент 18. Усилительный элемент 3 содержит резисторы 19 и 2О, транзистор 21. Блок задержки состоит из конденсатора 22 и резистора 23. Спусковой блок 5 содержит резисторы 24-27, тран.зисторы 28, 29 и 30. Исполнительный элемент 6. содержит диод 31 и реле 32. Устройство работает следующим образом. Несимметричный релаксационный генератор вырабатывает импульсы, которые с коллектора транзистора 17 поступают на регулирующий элемент 2 и на базу транзистора 21 усилительного элемента 3. Питание фотоэлемента 18 осуществляется т мпульсным напряжением с большим периодом следования импульсов, что повышает стабильнсють и точность работы ре- гулирующего элемента в слаботочных цепях устройства. Так как несимметричный генератор ИмееТ; два устойчивых состояния, то на коллекторе транзистора 17 генератора одиночные короткие импульсы (провалы напряжения) возникают через секундные ик-герваяы времени и поступа- ют на базу транзистора 21 усилительного элемента 3, н;о они не оказывают существенного влияния на заряд конденсатора 22 элемента задержки 4 из-за малой их длительности и сравнительно большой емкости конденсатора 22. Следовательно, если фотоэлемент 18 освещается по времени с возрастающей величиной и при достижении момента. Когда положительное напряжение на конденсаторе 22 будет больше потенциала на фезисторе 27 транзистор 28 открывается. Потенциал на его коллекторе уменьшается, что вызывает уменьшение тока базы транзисторов 29 и ЗО и выход их из режима насьпцения. Уменьшение эмиттерного тока транзистора 30 приводит к уменьшению напряжения на резисторе 27, а это в свою очередь способствует ускор нию открытия транзисто{эа 28. Возникает лавинообразный процесс переключения транзисторов 28, 29 и ЗО, в результате которого транзистор 28 переходит в режим насыщения, а транзисторы 29 и ЗО оказываются закрьггыми, так как положительный ноте|€циал на их базах, связанных с потенциалом на коллекторе тра зистора 28, стал меньше потендиа(;а на эмиттере транзистора 30, Напряжение на коллекторе транзистора 30 скачком возрастает и репе 32 отключается. При уменьшении ,тока фотоэлемента 18 (это явление наблюдается с наступлением темноты) начинает закрываться транзистор 21, на котором собран однокаскадны усилитель постоянного тока, уровень напряжения на ко1щенсаторе 22 уменьшает ся и происходит обратный процесс, т.е. транзистор 28 закрьгеается, а транзисто ры 29 и 30 открываются и напряжение на коллекторе транзистора 30 скачком уменьшается, реле 32 включается. Создается цепь на включение магнитного пускателя, который включает наружное освещение. Ток, который протекает через резисторы напряжения 25 и 26, создает на базе транзистора ЗО относительно эмиттера положительный потенциал, обеслечиваюший открытие транзистора, и его насьш1ение. Э иттерный ток транзистора 3 создает на резисторе 27 падение напряжения, которое надежно закрывает транзистор 28, Устройство предназначено для эксплуа тации в особо трудных температурных условиях, тде важное значение имеет стабильность его порога срабатьтания и отпускания. Основной причиной нестабильности является зависимость тепловых токов, напряжений на переходах и коэффи,циентоё усиления транзисторов по току от температуры. Повьппение стабильности пороговых напряжений достигается включением в спусковом блоке между транзисторами 28 и ЗО эмиттерного повтори теля на транзисторе 29. Осуществление связи коллектора транзистора 28 с базой транзистора ЗО через транзистор 29 и низкоомные резисторы напряжения 25 и 26 на транзистора 30 позволяет уменьшить влияние тепловых токов транзисторов на пороговые напряжения спускового блока. Переменным резистором 13 устанавливается необходимая чувствительность .срабатывания устройства (грубая регулировка). Более точная установка на сраба тывание спускового блока устанавливает ся переменным резистором 27. Предлагаемое устройство управления наружньш освещением в сравнении с существующими автоматами обеспечиваете; использование компенсационного стабилизатора напр5гжения, что позволяет поддерживать напряжение электропитания с большой степенью точности при различных дестабилизирующих факторах питаюЦ1ей сети; использование в устройстве несимметричного релаксационного генератора, что позволяет предотвращать задержку рабочей точки фотоэлемента при изменении освещенности, так как генератор через определенный промежуток времени развивает кратковременный лавинообразный ток в. фотоэлементе, включение же в плечо выходного транзистора релаксационного генератора и в эмиттерную цепь выходного транзистора спускового блока переменных резисторов позволяет |нрименятъ фоторезисторы различного типа как зарубежного, так и отечественного производства, а также устанавливать с большой степенью точности уровень срабатывания спускового блока; применение в спусковом блоке трансформатора напряжения в виде эмиттерного повторителя позволяет уменьшить влияние тепловых токов транзистрров на пороговые напря- жения спускового блока, тем самым достигается уменьшение температурной составляющей погрешности, обусловленной изменением температуры окружающей среды. Таким образом, использование в автомате новых элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от указанного прототипа тем, что уменьшаются потери электроэнергии при несвоевременном включении и отключении заданного объекта, увеличивается точность, надежность и долговечность эксплуатации устройства при воздействии на него различных дестабилизирующих факторов. Формула изобретения 1. Устройство управления наружным освещением, содержащее спусковой блок, выходом подключенный к исполнительному элементу, усилительный элемент, вход которого соединен с выходом регулирутощего элемента, входы питания усилительного элемента, спускового блока и исполнительного элемента подключены к выходу компенсационного ста бил изг тора, нал ряже- ЛИЯ, отличающееся тем, 4TOi с целью повышомия долговечности, стаб1шьности и точности устройства, в «его введены несимметричный релаксационный генератор и элемент задеряАи, вход кото рого соединен с выходом усилительного элемента, а выход - к входу спускового блока, выход несимметричного релаксационного генератора соединен с входом регулирующегЬ 1 элемента, а вход питания - с выходом компенсационного стабилизатора напряжения. 2. YcTpoftctBo по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в спусковом блоке база первого транзистора подключена к входу блока, коллектор - к базе второго транзистора и через первый резис1066;8 , тор к входу питания, а эмиттер - к эмиттеру третьего транзистора и к переменному резистору, коллектор второго транзистора соединен с входом питания, а эмиттер через второй резистор - с ба-, ЗОЙ третьего транзистора и с третьим резистором, коллектор третьего транзистора подключен к %ыходу блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Инструктивные указания по монтажу и эксплуатации. МПС, М., Транспорт, 1974. 2.Инструкция по устройству эксплу.атации ФР-2, ОВШ 463011, Минск, 1968 (прбтотип).