Дистанционный переключатель

 

Изобретение относится к области сигнализации и может быть использовано в качестве дистанционного переключателя-регулятора, например, осветительных приборов. Технический результат заключается в обеспечении ступенчатого и плавного управления объектом регулирования, который достигается за счет того, что дистанционный переключатель содержит излучатель, включающий последовательно соединенные излучающий элемент и генератор импульсной накачки, приемник, выполненный на последовательно соединенных фотоэлементе и полосовом усилителе, расположенные перед излучателем и приемником светофильтры, блок сравнения сигналов, блок регулятора порога, ждущий генератор, исоплнительный элемент, выполненный в виде коммутатора, и источник постоянного питания. Между ждущим генератором и исполнительным элементом включен блок управления исполнительным элементом, к дополнительному входу которого подключен блок памяти состояния исполнительного элемента, вход которого через блок задержки соединен с выходом блока сравнения сигналов. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области сигнализации и может использоваться в качестве дистанционного переключателя-регулятора, например, осветительных приборов.

Разработка подобных устройств направлена на создание более комфортных и физиологически оправданных условий освещения при экономии электроэнергии.

Известен регулятор тока сенсорный [1], который требует механического воздействия на исполнительный элемент. Его недостатком является необходимость прямого механического контакта с таким устройством, низкая надежность из-за наличия механических деталей с трением.

Наиболее близким к предлагаемому и принятым за прототип является устройство [2] , которое может быть использовано в качестве дистанционного переключателя. Указанное устройство содержит излучающий элемент с подключенным к нему генератором импульсной накачки, а также фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента и полосового усилителя. При срабатывании данное устройство включает внешнее устройство, в том числе и осветительные приборы [2].

Указанное устройство срабатывает и включает одно или несколько внешних устройств при появлении объекта в непосредственной близости от устройства или при подаче сигнала от внешнего излучателя только ступенчато, что является недостатком, так как не во всех случаях может обеспечить оптимальную с физиологической точки зрения освещенность и(или) экономию электроэнергии.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности плавного регулирования наряду со ступенчатым, что может обеспечить более комфортные условия освещения и экономию электроэнергии.

Указанная цель достигается тем, что в известный дистанционный переключатель, содержащий излучающий элемент с подключенным к нему генератором импульсной накачки, а также фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента и полосового усилителя, введены последовательно соединенные блок сравнения, ждущий генератор, блок управления исполнительным элементом и исполнительный элемент, выполненный в виде коммутатора, а также два оптических фильтра, один из которых установлен перед фотоприемником, а другой - перед излучающим элементом, источник постоянного питания, блок регулятора порога, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения, информационный вход которого соединен с выходом полосового усилителя, и последовательно включенные блок задержки и блок памяти состояния исполнительного элемента, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления исполнительным элементом, причем вход блока задержки подключен к выходу блока сравнения.

Кроме того, в предлагаемом дистанционном переключателе к выходу фотоприемника могут быть подключены последовательно соединенные фильтр низких частот, дискриминатор уровня и излучатель видимого диапазона.

Такое выполнение дистанционного переключателя позволяет плавно управлять объектом управления (например, осветительным прибором), при этом введение блока памяти состояния исполнительного элемента позволяет запомнить состояние объекта управления (например, яркость свечения осветительного прибора), установленную ранее. Введение блока задержки позволяет реализовать как включение или выключение объекта регулирования при кратковременном появлении объекта (например, руки человека) в поле зрения излучателя и фотоприемника, так и регулирование и запоминание нового состояния объекта управления (например, осветительного прибора) при нахождении объекта (например, руки человека) в поле зрения излучается и фотоприемника в течение необходимого времени.

Введение фильтра низких частот, дискриминатора уровня и излучателя видимого диапазона, последовательно подключенных к выходу фотоприемника, расширяет функциональные возможности устройства, обеспечивая индикацию при уровнях освещенности ниже физиологических требований.

Аналогичные изменения состояния исполнительного элемента могут быть достигнуты при воздействии на фотоприемник не только отраженного от объекта (например, руки человека) сигнала излучателя, но и при воздействии внешнего излучателя соответствующего спектрального диапазона и интенсивности.

На фиг. 1, 2 представлены блок-схемы предлагаемого переключателя; на фиг. 3, 4 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Предлагаемый дистанционный переключатель содержит излучающий элемент 1 с подключенным к нему генератором импульсной накачки 2 фотоприемник 3, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента 4 и полосового усилителя 5, а также последовательно соединенные блок сравнения 6, ждущий генератор 7, блок управления исполнительным элементом 8 и исполнительный элемент 9, выполненный в виде коммутатора. Кроме того, устройство содержит источник постоянного питания 10, блок регулятора порога 11, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения 6, информационный вход которого соединен с выходом полосового усилителя 5, и последовательно соединенные блок задержки 12 и блок памяти состояния исполнительного элемента 13, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления исполнительным элементом 8. Вход блока задержки 12 подключен к выходу блока сравнения 6. Все блоки и узлы дистанционного переключателя подключены к источнику постоянного питания 10 (эти связи условно не показаны). Перед излучающим элементом 1 и перед фотоприемником 3 установлены оптические фильтры 14 и 14'соответственно. Кроме того, дистанционный переключатель может содержать последовательно соединенные фильтр низких частот 15, дискриминатор уровня 16 и излучатель видимого диапазона 17, подключенные к выходу фотоприемника 3 (см. фиг. 2). Сплошной контур условно заменяет элементы 1, 2, 6, 14 и 7 - 13. В качестве фотоэлемента 4 может быть использован любой фотоприемный элемент, например, фотодиод. Блоки 2 - 13 и 15 - 17 можно выполнять на различных электронных компонентах и по различным электрическим схемы, сохраняя функциональное назначение каждого блока. Светофильтры 14 и 14' могут иметь различное исполнение и характеристики в зависимости от параметров фотоприемника и излучающего элемента, обеспечивая их максимальное согласование. Блок питания 10 может собираться по стандартным схемам, однако, когда дистанционный переключатель используется во внутренней проводке жилых или производственных помещений, целесообразно источник постоянного питания 10 выполнять по схеме, допускающей подключение в разрыв одной фазы.

Устройство работает следующим образом.

Устройство запитано пульсирующим напряжением с периодом следования T_п (фиг. 3,a). Генератор импульсной накачки 2 генерирует короткие импульсы длительности T_c, существенно короче периода следования T_п (T_c<), фиг. 3,б. Этими импульсами запитывается излучающий элемент 1, так что он начинает излучать оптические импульсы через светофильтр 14. Если перед устройством кратковременно появляется объект (например, рука человека), то оптические импульсы отразятся от объекта и попадут на фотоэлемент 4. В фотоэлементе 4 возникнут пачки импульсов тока (фиг. 3,в). Положение пачек на оси времени синхронизовано с моментом появления объекта (например, руки человека), а количество импульсов в пачке зависит от времени нахождения объекта в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3. Амплитуда импульсов определяется расстоянием от объекта и коэффициентом отражения от него оптического сигнала.

Полосовой усилитель 5 воспроизводит эти импульсы. Если амплитуда указанных импульсов (в смеси с шумом) превышает уровень порога (регулируется блоком регулятора порога 11), то на выходе блока сравнения 6 появляется прямоугольный импульс той же длительности T_c и постоянной амплитуды (фиг.3,г). Следующий блок - ждущий генератор 7 формирует прямоугольные импульсы длительностью, равной длительности всей пачки импульсов, которая поступила на вход блока 6 (фиг. 3,д). Таким образом, на входе блока управления исполнительным элементом 8 формируется последовательность прямоугольных импульсов, при этом каждый такой импульс соответствует появлению в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3 объекта (например, руки человека).

Эти импульсы последовательно переключают блок управления исполнительным элементом (эпюры сигнала с выхода блока управления исполнительным элементом 8 показаны на фиг. 3,е) и соответственно исполнительный элемент 9 из одного состояния переходит в противоположное (например, при появлении объекта первый раз исполнительный элемент включается, второй раз - выключается, третий раз - включается и т.д.).

Плавное регулирование осуществляется при нахождении объекта в поле зрения излучающего элемента и фотоприемника в течение времени, превышающего время задержки блока задержки 12 (работа устройства в этом режиме показана на фиг. 4, при этом эпюры 4а - 4д эквивалентны эпюрам 3а - 3д). При этом импульсы с выхода блока сравнения 6 через блок задержки 12 поступают на блок памяти состояния исполнительного элемента 13, изменяя характеристики его выходного сигнала, который подается на дополнительный вход блока управления исполнительным элементом 8, изменяя его характеристики (изменение положения управляющих импульсов на выходе блока управления исполнительным элементом 8 показаны на фиг. 4,е), например, угол открытия исполнительного элемента 9. Время воздействия (число импульсов в пачке на выходе блока сравнения 6) запоминается в блоке памяти состояния исполнительного элемента 13, и при последующем кратковременном появлении объекта в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3 (при включенном положении исполнительного элемента) приводит к его включению в состояние, определяемое предыдущей установкой параметров блока управления исполнительным элементом (например, осветительный прибор будет включен с ранее установленной яркостью).

Для обеспечения контроля за уровнем освещенности сигнал с фотоприемника 3 подается на фильтр низких частот 15, с выхода которого постоянная составляющая сигнала, характеризующая освещенность, подается на дискриминатор уровня 16, настроенный таким образом, что при достижении уровня освещенности ниже определенной нормы (например, физиологической) излучатель видимого диапазона 17 сигнализирует об этом.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет не только бесконтактным образом управлять объектом регулирования (например, осветительным прибором), но и плавно регулировать его. Наличие датчика освещенности при этом позволяет проводить регулирование в соответствии с физиологическими требованиями.

Источники информации 1. Регулятор тока сенсорный PTC-2 УХЛ 4.2 ТУ 16 -435. 097-85.

2. Авторское свидетельство СССР N 525984, G 08 B 13/18, БИ N 32, 1976 (прототип).

Формула изобретения

1. Дистанционный переключатель, содержащий излучающий элемент с подключенным к нему генератором импульсной накачки, а также фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента и полосового усилителя, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные блок сравнения, ждущий генератор, блок управления исполнительным элементом и исполнительный элемент, выполненный в виде коммутатора, а также два оптических фильтра, один из которых установлен перед фотоэлементом, а другой - перед излучающим элементом, источник постоянного питания, блок регулятора порога, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения, информационный вход которого соединен с выходом полосового усилителя, и последовательно включенные блок задержки и блок памяти состояния исполнительного элемента, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления исполнительным элементом, причем вход блока задержки подключен к выходу блока сравнения.

2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит подключенные к выходу полосового усилителя последовательно соединенные фильтр низких частот, дискриминатор уровня и излучатель видимого диапазона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4