Устройство для управления зажиганием импульсных газоразрядных ламп Советский патент 1981 года по МПК H05B41/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАЖИГАНИЕМ ИМПУЛЬСНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП

1

Изобретение относится к светотехническому оборудованию сооружений защитного грунта, оранжерей и других объектов, в которых используются импульсные источники света.

В настоящее время для искусственного освещения применяются источники , работающие непрерывно в течение нескольких часов в сутки. Для того, чтобы освещенность была близкой к солнечной, применяют лампы большой мощности. Известны импульсные газоразрядные лампы и схемы их включения 1.

Благодаря импульсному режиму работы сила света ламп достигает нескольких миллионов свечей, а в видимой области спектра излучают свет, по составу спектра близкий к солнечному. Кроме того, импульсные лампы компактны, дещевы, имеют больщой срок службы и высокий КПД.

Применение импульсных газоразрядных ламп для искусственного освещения позволяет сократить расход электроэнергии во много раз.

Существует несколько способов поджига импульсных ламп и схем их питания. Наиболее выгодно питание импульсных ламп переменным или импульсным напряжением, но при этом требуется устройство для управления моментом зажигания этих ламп.

Известно устройство для управления сигнальными огнями 2, которое содержит в пункте управления генератор импульсов, задающих частоту циклов, а на сигнальных пунктах блоки формирования зажигающих импульсов приема и передачи импульсов управления, импульсные лампы, линию связи, которая соединяет роследовательно пункт

... управления и все сигнальные пункты, питающую сеть переменного тока.

При поступлении по линии связи импульса управления от генератора импульсов в первый сигнальный пункт, в нем формируется импульс зажигания лампы, которая зажигается от одного полупериода питающей сети переменного тока, а в следующий полупериод напряжения сети формируется импульс управления для зажигания лампы во втором сигнальном пункте. Таким образом, каждый последующий сигнальный пункт зажигается от предыдущего. Однако такое устройство не надежно. Это обусловлено тем, что из-за неисправности одного сигнального пункта, например, в начале линии сигнальных пунктов, не будут работать и все последующие, так как каждый последующий сигнальный пункт управляется предыдущим.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления импульсными огнями аэродрома 3, которое содержит на диспетчерском пункте генератор тактовых импульсов, соединенный с пересчетной схемой, диодную матрицу на триггерах, к выходам которой подключены схемы совпадения, выходы схем совпадения через усилители с задержкой подключены к соответствующим сигнальным лампам, блок зажигания, двупроводную линию связи, а на исполнительных пунктах - пересчетные схемы. На диспетчерском пункте устройство содержит усилители, схему ИЛИ, инверторы и линейный триггер, причем один из выходов генератора тактовых импульсов подключен к выходному усилителю и к пересчетной схеме на триггерах, входной усилитель через линейный триггер подключен к одному из входов схемы ИЛИ, выход которой через один из инверторов соединен с входом схем совпадения, а второй вход схемы ИЛИ через другой инвертор подключен к генератору тактовых импульсов, выходы входного и выходного усилителей соединены с двупроводной линией связи, а на каждом из исполнительных пунктов содержатся: формирователь импульсов, блок съема сигналов, схема совпадения и входной усилитель, выходы которого через пересчетные схемы на триггерах подключены к соответствующим входам схемы совпадения, выход схемы совпадения подключен к входу блока зажигания, блок съема сигнала через формирователь импульсов соединен с двупроводной линией связи, к которой подключен выход входного усилителя.

В этом устройстве на диспетчерском пункте формируются кодовые посылки телеуправления в виде последовательности импульсов положительной полярности амплитудой 1а, которые передаются на сигнальные (исполнительные) пункты по двупроводной линии связи, а на каждом сигнальном пункте имеется электронное устройство для селекции этих команд, причем для каждого сигнального пункта передается с диспетчерского пункта команда телеуправления, соответствующая его номеру. Для правильной работы сигнальных пунктов их селекторы команд телеуправления устанавливаются в исходное состояние специальной командой в виде положительного импульса амплитудой 2а, передаваемой с диспетчерского пункта. Для проверки работы сигнальных пунктов в них формируются сигналы телеконтроля в виде импульсов отрицательной полярности амплитудой За, которые принимаются на диспетчерском пункте, селектируются и подаются на соответствующие сигнальные лампочки.

Это устройство также имеет недостатки, а именно: невысокую надежность, сложность

В обслуживании. Невысокая надежность обусловлена наличием большого количества сложных электронных устройств в сигнальных пунктах, в том числе таких, как селекторы команд и формирователи сигналов те5 леконтроля. Поскольку каждый исполнительный пункт, а их 28, требует индивидуальной настройки селекторов команд телеуправления, то обслуживание этого устройства усложняется.

Целью изобретения является повышение надежности, удешевление устройства, упрощение обслуживания, осуществление возможности равномерной нагрузки электросети и регулирование энергии вспыщки.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в устройстве для управления зажиганием импульсных газоразрядных ламп, содержащем в пункте управления пересчетную схему, схемы совпадения, в светильниках импульсные лампы и блоки зажигания импульсных ламп, линию связи, введены формирователь тактовых импульсов, устройство временной задержки, формирователь управляющих сигналов, распределительные пункты, в которых содержатся входные усилители, распределители импульсов, схемы установки нуля, при этом вход формирователя тактовых импульсов соединен с питающей сетью переменного или импульсного тока, а выход - с входом устройства временной задержки, выход которого соединен с входом пересчетной схемы, например, счетчиками с управляемым коэффициентом счета, выход пересчетной схемы соединен с входом формирователя управляющих сигналов, линия связи меж ду пунктом управления и распределительными пунктами выполнена многопроводной и каждый выход формирователя управляющих сигналов соединен отдельным проводом этой линии с входом входного усилителя соответствующего распределительного пункта, выход входного усилителя соединен с сигнальных входом распределителя импульсов и входом схемы установки нуля, выход схемы установки нуля соединен со входом установки нуля распределителя импульсов, линия связи между распределителем импульсов и светильниками выполнена многопроводной и каждый выход распределителя импульсов

5 соединен отдельным проводом этой линии с входом блока зажигания соответствующего светильника, пункт управления и распределительные пункты соединены параллельно с питающей сетью переменного или импульсQ ного тока.

С целью обеспечения телеконтроля работы светильников в устройство в пункте управления введены: коммутирующее устройство, распределитель импульсов, трансформатор тока, формирователь импульсов телеконтроля, при этом выходы формирователя управляющих сигналов соединены с соответствующими входами коммутирующего устройства, выход которого соединен с сигнальным входом распределителя импульсов.

а вход установки нуля этого распределителя соединен с выходом установки нуля пересчетной схемы, первичная обмотка трансформатора тока включена в питающую сеть переменного или импульсного тока последовательно со светильниками, которые по питанию соединены параллельно между собой, а вторичная обмотка трансформатора тока соединена с входом формирователя импульсов телеконтроля, выход которого соединен с одним из входов схем совпадения, а другие входы этих схем совпадения соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, выходы схем совпадения соединены с соответствующими входами сигнального устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема распределительного пункта.

Устройство содержит в пункте управления 1 распределительные пункты 2.1-2.п, формирователь тактовых импульсов 3, устройство временной задержки 4, пересчетную схему 5, формирователь управляющих сигналов 6.

Пункт управления 1 и распределительные пункты 2 могут находиться в различных помещениях и соединены между собой многопроводной линией связи и линией питания сети перемеенного или импульсного тока.

На вход формирователя тактовых импульсов 3 подается напряжение сети переменного или импульсного тока, формирователь состоит, например, из понижающего трансформатора и триггера Шмидта. Первичная обмотка включена в сеть, вторичная соединена с входом триггера Шмидта. На выходе формирователя 3 образуются импульсы с частотой питающей сети, эти импульсы подаются на вход устройства временной задержки 4, выполненного по схеме, например, двух последовательно соединенных ждущих мультивибраторов. Первый мультивибратор осуществляет задержку, а второй формирует импульс заданной длительности, передний фронт которого задержан относительно нулевого момента напряжения полуволны питающей сети переменного тока. Время задержки определяется моментом нарастания напряжения полуволны питающей сети переменного тока до значения, при котором применяемые импульсные лампы начинают работать устойчиво, а также, изменяя время задержки, можно регулировать энергию вспыщки ламп. Тактовые импульсы с устройства временной задержки 4 подаются на вход пересчетной схемы 5, например, счетчики с регулируемым коэффициентом счета. С выходов пересчетной схемы 5 импульсы подаются на соответствующие входы формирователя управляющих сигналов 6. С целью сокращения количества проводов линии связи между пунктом управления и распределительными пунктами, на каждом выходе формирователя управляющих сигналов б формируются управляющие сигналы в виде

пакетов импульсов, следующих через заданный интервал времени. Формирователь 6 выполнен так, что на его выходах пакеты импульсов появляются поочередно, начиная с первого выхода и до последнего, далее

цикл повторяется непрерывно, т. е. после окончания пакета импульсов на первом выходе формирователя б начинается пакет импульсов на втором выходе формирователя и т. д. до последнего выхода, а затем цикл повторяется, причем количество импульсов

в пакете соответствует количеству светильников в распределительном пункте. При равномерной нагрузке электросети количество выходов формирователя б (пакетов в одном цикле) должно соответствовать количеству

5 распределительных пунктов 2, а количество импульсов в пакете должно соответствовать количеству светил,ников 7.1-7.п каждого распределительного пункта 2. Интервалы времени между импульсами в пакете задаются коэффициентом счета пересчетной схемы 5 и определяются минимально допустимым интервалом времени между вспыщками применяемых импульсных ламп, количества светильников 7 в распределительных пунктах, распределительных пунктах 2 и максимально допустимым интервалом времени между вспыщками. Каждый выход формирователя б соединен отдельным проводом 8 многопроводной линии связи с входом входного усилителя 8 (см. фиг. 2), соответствующего распределительного пункта. Входной

Q усилитель 8 выполнен по схеме, например, триггера Шмидта. С выхода усилителя 8 пакеты импульсов подаются на вход распределителя импульсов 9 и на вход схемы установки нуля 10. Распределитель импульсов 9 выполнен, например, по схеме счетчика с

5 дешифратором, а схема установки нуля 10 выполнена, например, по схеме двух последовательно включенных ждущих мультивибратора. Первый ждущий мультивибратор запускается передним фронтом первого импульса пакета и вырабатывает импульс дли° тельностью несколько больше длительности всего пакета, например, в полтора раза. От заднего фронта этого импульса запускается второй ждущий мультивибратор и вырабатывает импульс установки нуля, например, длительностью, равной или несколько меньше длительности одного такта. С выхода второго мультивибратора импульс установки нуля подается на вход установки нуля распределителя импульсов 9 и счетчик распределителя устанавливается в исходное

0 состояние. Ждущие мультивибраторы настроены так, что вырабатываемый импульс с установки нуля находится в интервале времени между концом предыдущего пакета управляющих сигналов и началом последующего. Таким образом с момента подачи питания

на распределительные пункты 2 их распределители импульсов 9 начинают работать правильно, начиная со второго пакета управляющих сигналов. Распределители выполнены так, что на их выходах появляются сигналы поочередно, начиная с первого выхода и до последнего, далее цикл повторяется. Причем первый импульс пакета управляющих сигналов вызывает появление импульса на первом выходе распределителя 9, второй импульс пакета управляющих сигналов вызывает появление импульса на втором выходе распределителя импульсов 9 и т. д. Количество выходов распределителя импульсов 9 соответствует количеству импульсов в пакете управляющих сигналов. Линия связи между распределителями импульсов 9 и светильн1- ками 7 выполнена многопроводной и каждый выход распределителя импульсов 9 соединен отдельным проводом этой линии с входом блока зажигания импульсной лампы соответствующего светильника 7, например, первый выход распределителя 9 соединен с первым светильником этого распределительного пунк та, второй со вторым и д. т. Электроды питания всех импульсных ламп соединены параллельно с питающей сетью. Таким образом, управляющие сигналы с пункта управления поступают поочередно на каждый распределительный пункт, а в распределительных пунктах импульсы поступают поочередно на каждый светильник. Момент появления импульсов на входах блоков зажигания всех светильников совпадает с моментом нарастания напряжения в полуволне питающей сети переменного или импульсного тока до заданного значения, при котором импульсные лампы должны зажигаться. Импульсные лампы в светильниках зажигаются поочередно сначала в первом распределительном пункте, затем во втором и далее поочередно во всех остальных распределительных пунктах, а затем цикл повторяется. Поочередное зажигание светильников во всех распределительных пунктах создает равно.мерную нагрузку на источник электроэнергии. Телеконтроль работы светильников осуществляется при помощи устройства, содержащего в пункте управления 1 (см. фиг. 1) коммутирующее устройство И, распределитель импульсов 12, трансформатор тока 13, формирователь импульсов телеконтроля 14 и сигнальное устройство 15. Первичная обмотка трансформатора тока 13 включена в питающую сеть последовательно со светильниками. При зажигании импульсных ламп ток питающей сети проходит через первичную обмотку трансформатора 13 и на его вторичной обмотке образуются импульсы, которые подаются на вход формирователя импульсов телеконтроля 14. Трансформатор тока 13 одновременно является ограничителем тока импульсных ламп. Формирователь импульсов телеконтроля 14 построен по схеме, например, триггер Шмидта. На выходе формирователя 14 образуются импульсы длительностью, равной длительности горения импульсных ламп. С выхода формирователя 14 импульсы подаются на одни входы всех схем совпадения 16.1 - 16.п, а на другой вход каждой схемы совпадения 16 подаются импульсы с соответствующих выходов распределителя импульсов 12, причем первый выход распределителя 12 соединен с входом первой схемы совпадения 16, а второй выход распределителя 12 соединен с входом второй схемы совпадения 16 и т. д. Количество схем совпадения 16 равно количеству выходов распределителя импульсов 12. Все выходы схем совпадения 16 Соединены с соответствующими входами сигнального устройства, состоящего, например, из линейки светодиодов. Все выходы формирователя управляющих сигналов 6 соединены с соответствующими входами коммутирующего устройства, например, кнопочного переключателя. Выход коммутирующего устройства 9 соединен с входом распределителя импульсов 12, нажимая ту или иную кнопку переключателя, можно подать на вход распределителя импульсов 12 пакеты импульсов с любого выхода формирователя 6. Распределитель импульсов 12 выполнен, например, по схеме счетчика с дещифратором. Для правильной работы распределителя 12 на его вход установки нуля подается импульс установки нуля с пересчетной схемы 5. Распределитель импульсов 12 выполнен так, что на его выходах появляются импульсы поочередно, начиная с первого выхода и до последнего, далее цикл повторяется. Причем первый импульс пакета управляющих сигналов вызывает появление импульса на первом выходе распределителя 12, второй импульс пакета вызывается появление импульса на втором выходе распределителя импульсов 12 и т. д. Количество выходов распределителя импульсов 12 соответствует количеству импульсов в пакете управляющих сигналов. Таким образом распределитель импульсов 12 работает синхронно и синфазно с контролируемым распределительным пунктом. Выходы распределителя 12 соединены с соответствующими входами схем совпадения 16. В момент прихода сигнала на вход светильника импульсная лампа этого светильника зажигается. По питающей сети через первичную обмотку трансформатора 13 подается ток, в результате -чего на выходе формирователя 14 образуется импульс, который совпадает по времени с импульсом, подаваемым на вход одной из схем совпадения 16, на ее выходе образуется импульс, который подается на соответствующий вход сигнального устройства, где и регистрируется в виде, например, зажигания светодиода. Так на сигнальном устройстве контролируется исправность ветильников любого распределительного пункта. Данное предложение отличается от проотипа тем, что в нем повыщается надежность работы и снижается стоимость за счет окращения в светильниках (у прототипа в

сигнальных пунктах) электронных блоков, селектирующих сигналы управления (телеуправления), и формирователей сигналов телеконтроля. В данном предложении распределитель импульсов является общим для группы светильников.

Появляется возможность даже при больщом количестве светильников равномерно нагружать электросеть, так как импульсы управления подаются на все светильники поочередно через равные промежутки времени, а это очень важно, так как в момент горения импульсной лампы в электросети проходят больщие токи, но последовательное зажигание ламп исключает перегрузку электросети. Наличие в пункте управления устройства временной задержки позволяет регулировать энергию вспышки импульсных ламп (средний ток Б электросети) в зависимости от условий освещенности.

Упрощение обслуживания устройства достигается за счет идентичности распределительных пунктов и светильников, а также за счет сокращения электронных устройств, что упрощает их ремонт.

Стоимость многожильного кабеля по сравнению с двужильными несколько выще, но за счет сокращения электронных устройств в светильниках, которых может быть несколько сотен, общая стоимость предлагаеемого устройства по сравнению с прототипом мёньще, однако перечисленные достоинства предлагаемого устройства делают его более эффективным в применении.

Формула изобретения

1. Устройство для управления зажиганием импульсных газоразрядных ламп, содержащее в пункте управления пересчетную схему, схемы совпадения, в светильниках импульсные лампы и блоки зажигания импульсных ламп, линию связи, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, удешевления устройства, упрощения рбслуживания, осуществления возможности равномерной нагрузки электросети и регулирования энергии вспышки, в него введены формирователь тактовых импульсов, устройство временной задержки, формирователь управляющих сигналов, распределительные пункты, в которых содержатся входные усилители, распределители импульсов, схемы установки нуля, при этом вход формирователя тактовых импульсов снабжен клеммами для соединения с питающей сетью переменного или импульсного тока, а выход- соединен с входом устройства временной задержки, выход которого соединен со входом пересчетной схемы, например счетчиками с управляемым коэффициентом счета, выход пересчетной схемы соединен с входом формирователя управляющих сигналов, линия связи между пунктом управления и распределительными пунктами выполнена многопроводной и каждый выход

формирователя управляющих сигналов соединен отдельным проводом этой линии с входом входного усилителя соответствующе-го распределительного пункта, выход входного усилителя соединен с сигнальным входом распределителя импульсов и входом схемы установки нуля, выход схемы установки нуля соединен с входом установки нуля распределителя импульсов, линия связи между распределителем импульсов и светильниками выполнена многопроводной и каждый выход

распределителя импульсов соединен отдельным проводом этой линии с входом блока зажигания соответствующей импульсной лампы, пункт управления и распределительные пункты имеют клеммы для соединения параллельно с питающей сетью переменного

или импульсного тока.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения телеконтроля работы светильников, пункт управления снабжен коммутирующим устройством, распределителем импульсов, трансформатором тока, формирователем импульсов телеконтроля, при этом выходы формирователя управляющих сигналов соединены с соответствующими входами коммутирующего устройства, выход которого соединен с сигнальным входом

распределителя импульсов, а вход установки нуля этого распределителя соединен с выходом установки нуля пересчетной схемы, первичная обмотка трансформатора тока, снабженная клеммами для соединения с питающей сетью переменного или импульсного

тока, включена последовательно со светильниками, которые по питанию соединены параллельно между собой, а вторичная обмотка трансформатора тока соединена с входом формирователя импульсов телеконтроля, выход которого соединен с одним из входов схем совпадения, а другие входы этих схем совпадения соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов, выходы схем совпадения соединены с соответствующими входами сигнального устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Импульсные газоразрядные лампы и

схемы их включения. Л., «Энергия, 1964, с. 6.

2. Авторское свидетельство СССР № 206317, кл. G 08 G 5/00, 1963.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 416729, кл. G 08 G 5/00, 1971 (прототип) .