Устройство для контроля уровня освещенности

ОПИСАН ЙЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц 523302 Сева 0 оеетсаиа Социалистических(23) ПриоритетОпубликовано 30.07.76, Бюллетень2 51) М. Кл, б 011 1/10 Госудерстееннын комитет Совете Министров ССС 3ло лелем изобретении крытии публикования описания 30.07.76(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ОС рези- азуют Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано, например, для определения допускового контроля уровня освещенности и измерения освещенности внутри зоны допуска, а также для определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне.Известны устройства для контроля уровня освещенности, содержащие фотоприемник и подключенный к его выходу измерительный прибор, которые позволяют производить измерение величины освещенности в широком диапазоне 1. Однако они не выдают сигнал, указывающий на выход освещенности из заданной зоны допуска, и не позволяют определять время пребывания освещенности в заданном диапазоне.Наиболее близким является устройство для контроля освещенности, содержащее источник питания, подключенный к нему триггер Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, причем вход триггера Шмитта соединен со средней точкой делителя напряжения 2. Такое устройство выдает сигнал релейного типа при выходе освещенности за пределы заданной зоны допуска, но не позволяет определять время пребывания освещенности заданном диапазоне,Целью изобретения является обеспечение возможности определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне. Для этого в известное устройство для контроля уровня освещенности, содержащее источник питания, подключенные к нему триггер Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, введены генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, и транзистор, коллектор которого соединен с одним из полюсов источника питания, ба за - со средней точкой делителя напряжения,а эмиттер - с эмиттерами транзисторов триггера Шмитта.Схема устройства для контроля освещенности приведена на фиг. 1, где 1, 2, 3 - тран зисторы; 4 - фоторезистор; 5 - 12 - резисторы; 13 - конденсатор; 14 - генератор пилообразного напряжения; 15 - источник питания,На фиг. 2-приведены эпюры сигналов, поясняющие работу устройства:0 а) Ф - изменение освещенности; б) У -напряжение на выходе генератора 14 пилообразного напряжения; в) У - - порог срабатывания триггера Шмитта и Уо 1 напряжение на базе транзистора 1; г) У, - выходной 5 сигнал устройства.Транзисторы 1 и 2 в совокупности ссторами 6 - 12 и конденсатором 13 обр стандартную схему триггера Шмитта, подключенную к источнику питания 15. Ко входу ЗО триггера Шмптта подключен генератор 14 пилообразного напряжения. Средняя точка дели45 50 55 теля напряжения, образованного резистором5 и фоторезистором 4 и подключенного к источнику питания 15, связана с базой транзистора 3, коллектор которого подключен к источнику питания 15, а эмиттер соединен сэмиттерами транзисторов 1 и 2 триггераШмитта. Выходом устройства является коллектор транзистора 2 триггера Шмитта,Устройство для контроля освещенности работает следующим образом.В исходном состоянии (при неосвещенномфоторезисторе 4 и отсутствии сигнала от генератора 14 пилообразного напряжения У )транзистор 1 закрыт, а транзистор 2 открыт.Порог срабатывания Утриггера Шмитта, прикотором триггер переходит в новое устойчивое состояние, определяется равенством У,==Угде: У., - падение напряжения на эмиттерном сопротивлении 6. Падение напряженияна эмиттерном сопротивлении 6, а следовательно, и порог срабатывания триггера Шмитта определяются величинами токов, протекающих через транзисторы 2 и 3. Изменение тока,протекающего через транзистор 3, приводит кизменению величины порога срабатываниятриггера Шмитта.В свою очередь, величина тока через транзистор 3, а следовательно и порог триггера,зависит от уровня освещенности фоторезистора 4: с увеличением освещенности пороговоенапряжение триггера увеличивается, с уменьшением освещенности - уменьшается. Выбором рабочих точек транзисторов 1 и 3 устанавливают такой режим триггера Шмитта,при котором он будет срабатывать при выполнении условиЯ ФвхФкд, Где Фнд - нижнЯЯграница допуска освещенности.Регулирование нижней. границы допускапри этом осуществляется изменением сопротивления резистора 7,При уровне освещенности Ф,.превышающем нижнюю границу допуска ФБ срабатывание триггера Шмитта может произойти засчет увеличения напряжения Уа на базе транзистора 1, что достигается подачей пилообразного напряжения Уна вход триггера Шмитта от генератора 14 пилообразного напряжения. Если амплитуда пилообразного напряжения У превышает порог срабатывания триггера Шмитта (эпюра 2 в), то триггер будетсрабатывать при нарастании этого напряжения и возвращаться в исходное состояние вмомент обратного хода пилообразного напряжения. Амплитуда пилообразного напряжения У определяет верхнюю границу уровняосвещенности Ф, при которой будет происходить срабатывание триггера. Изменение верхней границы допуска Ф, достигается изменением амплитуды пилообразного напряженияУгпБЕсли уровень освещенности Флежит впределах допускового интервала ФБФБх 5 10 15 20 25 Зо 35 40(Ф то на выходе устройства при этом появляется последовательность импульсов с постоянной частотой, равной частоте пилообразного напряжения (эпюра 2 г).Если уровень освещенности Фменьше нижней границы допуска ФФ, триггер срабатывает (транзистор 1 открывается, транзистор 2 закрывается), и на его выходе устанавливается высокий потенциал. Напряжение У,Б генератора 14 пилообразного напряжения в этом случае не может изменить состояние триггера.При уровне освещенности Ф, большем верхней гранизы допуска Ф)ФБд падение напряжения на резисторе 6 настолько велико, что амплитуды пилообразного напряжения Унедостаточно для открывания транзистора 1. Триггер Шмитта в этом случае будет находится в исходном состоянии, а на выходе устройства устанавливается низкий потенциал.Таким образом, при изменении освещенности Ф,от верхней границы допуска Ф,д до нижней границы Ф, (эпюра 2 а), на выходе устройства появится серия импульсов постоянной частоты (эпюра 2 г), причем количество импульсов пропорционально времени пребывания освещенности внутри указанного диапазона. Это время нетрудно определить, умножив число импульсов на период их следования,Длительность импульсов зависит от уровня освещенности: большему уровню соответствует импульс меньшей длительности и наоборот. Следовательно, измеряя длительность импульсов, можно судить об уровне и характере изменения освещенности в заданном диапазоне.Наличие высокого и низкого потенциалов на выходе устройства свидетельствует о выходе освещенности из зоны допуска. Формула изобретения Устройство для контроля уровня освещенности, содержащее источник питания, подключенные к нему триггер Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, отл ич а ющееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне, в него введены генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, и транзистор, коллектор которого соединен с одним из полюсов источника питания, база - со средней точкой делителя напряжения, а эмиттер - с эмиттерами транзисторов тригггера Шмитта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. А. А. Шишловский Прикладная физическая оптика, М., 1961, с. 364.2, Радио,11, 1970, с. 58.523302 Ел Фиг. 1 а быкставитель А. СубочевТехред Т. Курилко акто оля Тираж 814 Подписноета Совета Министров СССРий и открытийушская наб., д, 4/5 з 1633/8ЦНИ Типография, пр, Сапунова,Изд,Государств по дел 113035, Мос