Регулятор освещенности Советский патент 1978 года по МПК G05D25/02 

Изобретение относится к техническим средствам, используемым в системах автоматического регулирования и управления для стабилизации уровня освещенности. Известно устройство l, предназна ченное для поддержания заданного зна чения освещенности, принцип действия которого основан на стабилизации параметров источника светового потока (например, сопротивления нити лампы накаливания), непосредственно влияющих на мощность светового излучения. Следует отметить, что значение сопротивления нити лампы накаливания не является стабильным во времени параметром, а изменяется в процессе эксплуатации за счет уменьшения диа метра нити. В этих условиях стабилизация величины сопротивления не может обеспечит стабильности светового потока источни ка света, что приводит к отклонению уровня освещенности от заданного значения и порождает ошибку регулирова.ния.. Ближайшим по технической сущности устройством является регулятор освещенности 2, содержащий триггер ., источник излучения, источник питания, измерительный элемент, выполненный в виде фоторезистора, подключенного к источнику питания, и усилительный каскад, выполненный на транзисторе, база которого соединена с фоторезистором, а коллектор соединен с источником питания. Это устройство имеет релейную характеристику, что обусловливает возникновение колебаний регулируемого параметра. Наличие зоны гистерезиса характеристики срабатывания триггера 1 «1итта способствует существенному увеличению этих колебаний. В конечном счете зто приводит к ухудшению динамических характеристик и точности работы регулятора. Целью изобретения является повышение точности регулятора. Эта цель достигается тем, что регулятор содержит генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера , коллектор одного из транзисторов которого связан с источником излучения, подключенным к источнику питания. На фиг. 1 приведена схема регулятора освещенности. Регулятор освещенности содержит транзисторы 1, 2, 3, фоторезистор 4 резисторы 5, 6, 7, 8, 9, 10, конденсатор И, генератор пилообразного напряжения 12, источник излучения 13 и источник питания 14. Транзисторы 1 2, резисторы 5, 6, 7,8 , 9, и конденсатор 11 образуют триггер Шмитта 15. Транзистор 3, резистор 10 образуют усилительный каско1д.1б. На фиг. 2 для.разомкнутого регулятора представлены диаграммы напряжени токов и освещенности, где Ф - изменение освещенности, UrnH напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения; и - напряжение базы транзисто ра 1 ; Ufl - напряжение срабатывания триггера Шмитта; I - ток в цепи коллектора тран зистора 2; - среднее значение тока через источник излучения 13. Измерительным элементом регулятора является фоторезистор 4, образующий с резистором 10 делитель напряжения, подключенный к источнику питания 14. Средняя точка делителя напряжения связана с базой транзистора 3, эмит тер которюго соединен с резистором 9 а коллектор - с источником питания 14. Вход триггера Ниитта 15 связан с вы ходом генератора пилообразного напряжения 12. В коллекторную цепь . транзистора 2 включен источник излучения 13. Исходное состояние триггера Шмитта 15 при отсутствии пилообразного напр жения характеризуется тем, что транзистор 1 заперт, транзистор 2 открыт При этом порог срабатывания триггера UfroiTTa 15 ,. , где Ug - падение напряжения на резисторе 9 . Падение напряжения на резисторы при исходном состоянии триггера Шмит та 15 определяется величинами токов, протекающих через транзисторы и 3 Величина тока через транзистор 3 зависит от величины сопротивления фоторезистора 4, определяемой значением освещенности. Увеличение освещенности вызывает увеличение про водимости фоторезистора 4. Это при водит к повышению потенциала базы и увеличению тока транзистора 3, что в свою очередь вызывает увеличение падения напряжения на резисторе 9, а значит и порога срабатывания. За счет выбора начального значения пилообразного напряжения обеспе11ивается такой режим работы тригге ра Шмитта 15, при котором изменение освещенности не приводит к его срабатыванию. Срабатывание триггера Шмитта 15 происходит только при поступлении на го вход импульсов пилообразного наряжения. При этом срабатывание просходит в момент, когда нарастающее о линейному закону напряжение базы ранзистора 1 становится равным напряению порога срабатывания, а возврат исходное состояние - в момент обатного хода пилообразного напряжения (см. фиг. 2). В коллекторной цепи транзистора вырабатываются импульсы ока с постоянной частотой следоваия и амплитудой. Длительность этих импульсов зависит от значения порога срабатывания. Импульсы тока коллекторной цепи транзистора 2 проходят через нить накаливания источника излучения 13. Величина светового потока определяется средним значением тока, проходящего через его ни-рь. Среднее значение тока в каждый интервал времени пропорционально длительности импульсов. Из приведенного следует, что уменьшение освещенности приводит к повышению среднего значения тока через источник излучения 13 и увеличению светового потока источника излучения 13, а увеличение освещенности - к уменьшению светового потока. Следовательно, предлагаемое устройство стабилизирует значение освещенности. Предлагаемый регулятор- имеет линейную-рабочую характеристику и глубокую отрицательную обратную связь, что обеспечивает ему лучшие в сравнении с прототипом динамические характеристики и большую точность регулирования. Кроме того, точность регулирования повышается за счет устранения ошибки, вызванной наличием гистерезиса характеристики триггера Шмитта 15. Наличие гистерезиса приводит к тому, что срабатывание и возврат триггера в исходное состоя.ние происходит при I неодинаковых значениях параметров на входе, в предлагаемом регуляторе воз врат триггера в исходное состояние происходит под воздействием изменяющегося с большой скоростью напряжения обратного хода пилообразного напряжения. Это позволяет считать, что момент возврата триггера Шмитта 15 в исходное состояние определяется моментом обратного хода пилообразного напряжения и не зависих от ширины зоны гистерезиса. Из приведенного следует, что предлагаемый регулятор освещенности имеет большую точность регулирования, чем известные регуляторы. Формула изобретения Регулятор освещенности, содержащий триггер иь 1итта, источник излучения, источник питания, измерительный элемент, выполненный в виде фоторезистора, подключенного к источнику питания и усилительный каскад, выполненный на транзисторе, база которого соединена с фоторезистором, а коллектор соединен с источником питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, коллектор

одного из транзисторов которого связан с источником излучения, подключенным к источнику питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР 210655, кл. G05 D 25/02, 1967.

Радио

1970, И,

2. Журнал с. 58.

гпн

ЛААААААААААЛМ

%

Wr

t

rfflinnfifi