Аналого-дискретный фотодатчик Советский патент 1980 года по МПК H01H47/24 

. (54) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫй ФОТОДАТЧИК

Изобретение ОТНОСИТСЯ К области автоматизации управления электроосветительными установками производственных, административных и других по мещений с лампами накаливания, люминесцентньми и другими лампами. Известны фотодатчики, Содержащие фотоэлемент (фоторезистор или фотодиод), сигнал от которого поступает на операционный усилитель с большим коэффициентом усиления, на входе опе рационного усилителя включены диоды для ограничения сигнала 1, Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является фотодатчик, содержащий мост, в одно из пле.ч которого включен фоторезистор, установленный в результирующем потоке естественного и искусственного света, а в другие плечи включены резистор и потенциометр установки, к выходной Диагонали моста подключен операционный усилитель, с вьахода которого снимается аналбгрвый сигнал, поступающий на нагрузку, которой являются входы блоков управления тиристорным регулято юм мощности, подводимой к лампам роосветитель ной установке 2. При уветшчении освещейности контролируемой фоторезистором поверхности сверх заданного значения аналоговый сигнал фотодатчика плавно изменяется от нуля до максимального значения, при котором лампы полностью выключены. При этом фотфдатчик допускает такой режим, при котором лампы могут гореть длительное время на малом накале. Такой режим работы допустим для люминесцентных ламп со специальной пускорегулирующей аппаратурой (ИРА), допускаквдей кратность изменения светового потока 1:200 без заметного увеличения пульсации светового потока. Для люминесцентных ламп с обычной ПРА это приводит к значительному увеличению пульсации светового потока, а для ламп накаливания - к горению при красном накале нити, при котором световой поток в видимой части спектра практически, равен нулю. В таком режиме лампа накаливания работает как. нагревательный прибор с мальм КПД. i. . Цель изобретения заключается в исключении режима горения ламп на малом накале. Указанная цель достигается тем, что аналого-дискретный фотодатчик, содержащий фотореэистор, включенный водно из плеч моста, образованного резисторами, один яз которых выполнен регулируемьм, и операционный убилитель, подключенный входом в лиа ональ моста, снабжен четырьмя диоДами и пороговым элементом, выполненным на базе операционного уси йитёля й рбШст ВрШ й 1(ёпйГШлЬ: :итЬльной обратной связи, к которому пбдкЛючен выход операционного уёйлителя через, первый диод, -выход котЬрого через йтброй диод подключен 1а1Ш4 1Шл ДляйвйкШчёйия 1Я. вУсод порогового элемента через т эётий диод подключен к резистору цепи обратной положительной связи оЬёрационнрг6 усйжтеля порогового эЬемента и через четвертый дйбд . к клеммам для.подключения нагрузш;. ;, ;./;.-.;-/ -.-,,.-. .;.. .,,. . , Схема аналого-дискретнЪго фотодатчика приведена на фиг. 1, а на фиг. 2 показаны изменения сигнала на выходе фотодафчика, .Изменение освещенности контролир|уемой поверхности воспринимается фоторезистором 1, включённым в одно плеч моста, друг ие плечи состоят .из резисторов. 2, 3 иШрёШЩйО ,.. . резистора уставки 4. Сигнал выхода моста чеЕ5ез резистор 5, связан. с вх дом операционного усилителя б/ цепь .обратной Отрицательной связи кото рого состоит из резистора 7и пёре мённОго резистора 8, с помоедыр .которого.изменяется коэффициент усиления усилителя 9. Выход усилителя. через диод 10 соединен с пороговым ; элёмёнтом 11, а даод 12 грузкой 13,которой является,наприме вход блока правлёнйятирйсторйо..го регулятора мощности или другого исполнительного устройстваг плайно Меняющего мощност.ь, подводимую к :лампам. :; - . . : Г . . Пороговйй элемедт. II вшол)|ен в виде : компаратора на,пряжёнйя, cOSiro. ящего из операционного усилителя 14 цепи положительной Обратной; связи, со.сто.яп1ёй из диода 15, резистора 16 и переменногорезистора 17/ а также ; цепи-формирования опорногосигнала, .состоящей изрезистора 18 и перемен резистора 19. ВЫход пopoг.6вoгOэлeмeнтa ч;ерез диОд 2Q поЩшзчей ;;к йагрузке 13. .,/.-v . Г.- .. . Резистор 21 связывает инвертирующий вход усилй тел;я : и йсточ-ник ;опор .нОго напряжений..// , / Работает устройство сйёдунздШ oe разом. / - . При плавномйзйёНёНий 6овё1й;ёнййс ти на выходе усилителя 9 формируется аналоговый сигнал подаваемый на нагрузку и вход порогового элемента.. При достижении На входе порогового устройства величины диалогового сигналаиср.пралР Еной опорному сиг алу, задаваемому потенциометром 19, ороговый элемент срабатывает в пряом направлении, на его выходе появ-. яется положительный дискретньпй сигнал, который суммируется с аналоговым сигналом усилителя 9. Опорный сигнал подается через резистор 21 на инвертирующий вход операционного усилителя 14. Питание цепи формирования опорного сигнала осуществляется от йсточника Питания операционного усйлйтеля 14. Величийё1 диалогового сигнала Ucp. при котором пороговьй элемент 11 срабатывает в прямом направдюнии, соответствует минимально возможной ве личине светОвого потока лампы, при котором работа лампы а«е является экономичной, т.е. светоотдача достаточно велика. При дальнейшем снижении светового потока светоотдача Лайпырезко снижается и лампа, потребляя электроэнергию, практически не срзДйеТ светового потока. Дискре$нов увеличение сигнала на Нагрузке 13 в результате суммирования аналогового сигнала усилителя дискретного сигнала порогового элемента 11 позволяет резко уменьшить до нуля мощность, подводимую к лампе, и, тем самым, исключить режим горения ламп йа малом накале. Для исключения режима мигания ламп пороговое устройство обладает гистерезидбм, который регулируется переменным резистором 17 таким образом, чтобы снижение освещенности при отключении ламп не привело к срабатыванию порогового элемента 11 , в o6piaTHOM направлении. „ При уменьиении аналогового сигнала усилителя 9 вследствие уменьшения- естеств енной Осв ещён ности или напряжений на лампах до значения срабатывания порогового элемента 11 в обратном направлении Ucpogpсигнал на его.выходе дискретно изменяется до нуля, гтри этом суммарный сигнал на нагрузке 13 дискретно уменьшится До величины срабатывания йорогоndfo злемен.та 11 в обратном направлении Uc5j.o6p: : . Световой tiOTOK яамп при включении осветительной установки будет несколько больше, чем при отключении, т.е. лампы Сразу начнут гореть с достаточно большой светоотдачей. Для исключения влияния порогового элемента 11 при его срабатывании йа вьйсодной сигнал усилителя 9 между его вькодом и входом порогового элемента 11 включен в прямом направлений Диод 10, между выходом порогового элеме1йта 11 и нагрузкой 13 включен в прямом напрайлении диод 20, межДу выходом усилителя 9 и нагрузкой 13 включен диод 12, а в цепь йоложительной обратной связи включен диод 15. Диод 12 не пропускает отрицательный аналоговый сигнал от усилителя 9при разбалансе моста, вызванном уменьшением освещенности ниже заданной перёменнЕлм резистором 4, и не пропускает положительный дискретный сигнал с выхода порогового элемента 1 1 при его срабатывании в прямом направлении на вход усилителя 9.Диод 10пропускает только положительный аналоговый сигнал от усилителя 9, не пропуская положительный дискретный сигнал, который появляется на порогового элемента 11 при его срабатывайии в прямом налравленин. Диод 20 пропускает положительный дис ретный сигнал с выхода порогового эл мента 11 прн1 его срабатывании в прямом направлении, не пропуская отрнцатеЛЕ.ный дйс1к ретный сигнал при его срабатывании в обратном направлений. Диод 15, включенный в цепь положительной обратиой связи, не пропускает Отрицательный дискретный сигнал с выхода порогового элемента 11 на его вход по цепи положитель но41 об ратйой связи. Таким образом, наличие четырёх ди одов 10, 12, 15, 20 позволяет осуществлять суммирование положительных аналоговгого и дискре ного сигйаяоэ на нагрузке 13 и исключать влияние порогового элемента 11 на усилитель 9. ., . .. В противном случае потребовалось бы применение специальньк. суммирующих устройств, например, токового сумматора с независимыми входами, что усложнило бы схему. Экономическая эффективность применения аналого-дискретного фотодатчика в схемах управления электроосветительныгли установками склады вается иэ. следукжях соста|вляющих

- ff к 1)экономии электроэнергии за счет исключения режима работы ламп на малом накале с низкой светоотдачей;2)улучшения светового климата в помещении и, как следствие, повьааения производительности труда за счет исключения значительных пульсаций светового потока при малом накале для люминесцентных ламп и эффекта Пуркинье для ламп накаливания. Формула изобретений Аналого-даскретный фотодатчик, Содержащий фоторезистор, вклоченный в одно из плеч моста, образованного резисторами, один из которых выполнен регулируемым, и операционный усилитель, подключенный входом а диагональ моста, от ли чающий с я . тем, что, с целБю исключения режима горения ламп при малсял накале, он снабжен четырьмя дибдаМй и пороговьм элементом, выполненным.на базе операционного усилителя с резистором положительной цепи обратной связи, 9 которой подключен выход операционного усилителя через первый диод, , выход которого через второй диод подключен к ВЁКОдам для подключения на- . грузки, вькод порогового элемента через третий диод подключен к реэистору цепи обратной положительной связи операционного усита1теля порогового элемента и через четвертый диод к выводам для подкдаочёния нагрузки. Источники информации,принятые во внимание при экспе тизе 1,Патент ГДР 97110, кл. 21 18/02, 17,1.69. 2.Авторское свидетельство СССР пО эйявке № 2333730/24-7, кл. Ы 01 Н 47/24, 1976.

--f - :.тт

J,.t-.-#r I

JKii r/;4flr/-f.

1Й.

714535