Аналого-дискретный фотодатчик

з. млОПИИЗОБРЕТЕНИЯ Соеэ Советския Социапистнкескик Республик(22),Заявлено 031077(21) 2530436/24-07 с присоединением заявки Мо Н 01 н 47/24 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088,8) Опубликовано 05.02.80, Бюллетень Йо 5 Дата опубликования описания 080280. Изобретение относится к областиавтоматизации управления электроосветительными установками производственных, административных и других помещений с лампами накаливания, лю"минесцентньми и другими лампами.Известны фотодатчики, содержащиефотоэлемент (фоторезистор или Фотодиод), сигнал от которого поступаетна операционный усилитель с большимкоэффициентом усиления,на входе операционного усилителя включены диодыдля ограничения сигнала 1,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является фотодатчик, содержащий мост, водно иэ плеч которого включен Фотореэистор, установленный в результирующем потоке естественного и искус-.ственного света, а в другиеплечи 2 Овключены резистор и потенциометр установки, к выходной Диагонали мостаподключен операционный усилитель,с выхода которого снимается аналоговый сигнал, поступающий на нагрузку, которой являются входы блоковуправления тиристорным регулятороммощности, подводимой к лампам в электроосветительной установке 2, Приувеличении освещейности контролируемой фотореэистором поверхности сверх заданного значения аналоговый сигнал Фотодатчика плавно изменяется от нуля до максимального значения, при котором лампы полностью выключены.При этом фотодатчик допускает такой режим, при котором лампы могут гореть длительное время на малом накале. Такой режим рабаты допустим для люминесцентных ламп со специальной пускорегулирующЕй аппаратурой (ПРА, допускающей кратность изменения светового потока 1:200 беэ заметного увеличения пульсации светового потока. Для люминесцентных ламп с обычной ПРЪ 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. 1.Цель изобретения заключается в исключении режима горения ламп на малом накале,указанная цель достигается тем, что аналого-дискретный фотодатчик,содержащий фоторезистор, включенный водно из плеч моста, образованно - го резисторами, один из которых выполнен регулируемьм, и операционныйусилитель, подключенный входом в диагональ моста, снабжен четырьмя диодами и пороговым элементом, выполненным на базе операционного усилителяс резистором-"вцепи"положи-тельной обратной связи, к которомупЬдключен выход операционнбго уси"лителя через первый диод, выход которого через второй диод подключенк"клеммамдля"йодклйчения нагрузкивыход порогового элемента черезтретий диод подключенк резистоРуцепи обратной положительной связи " операционного усилителя пороговогоэцемента и через четвертый диодкклеммам для подключения нагруз"кМ.Схема аналого-дискретного фотодатчика приведена на фиг. 1, ана Фиг. 2 йоказаны изменениясИгнала на выходе фотодатчика.изменение освещенности контроли"руемой поверхности воспринимаетсяфоторезистором 1, включенным в одноиз плеч моста, другие плечи состоятиз резисторов 2, 3 и "Йеременногб"резистора уставки 4. Сигналвыходамоста через резистор 5, связан с входом операционного усилителя б, цепь обратной отрицательной связи которого состоит из резистора 7 и переменного резистора 8, с помощью.ко" торого изменяется коэффициент усилейия усилителя 9. Выход усилителя 9 через диод 10 соединен с пороговымэлементом 11,а через диод 12 -"с нагрузкой 13,которой является, например,вход блока управления тиристориого регулятора мощности или другого йсйолнительного устройства, плавно меняющего мощность, подводимую к лампам,Пороговый элемент 11 выполнен в виде компаратора напряжения,состоящего из операционного усилителя 14, цепи положительной обратной связи, состоящей из диода 15, резистора 1 б и" переменного резистора 17, а также : цепи формирования опорного сигнала, состоящей изрезистора 18 и переменного резистора 19. Выход порогово- гоэлемента через диод 20 подключен к нагрузке 13.Резистор 21 Связывает инвертирующий вход усилителя и источник ,опор" ного напряжения.Работает устройство следующим образом.При плаэном измейенийоовещенйОс ти на выходе усилителя 9 формируется аналоговый сигнал подаваемый на нагрузку и вход порогового-элемента.При достижении на входе порогового устройства величины аналогового сигналамиравной опорному сиг" налу, задаваемому потенциометром 19, пороговый элемент срабатывает в прямом направлении, на его выходе появляется положительный дискретныйсигнал, который суммируется с аналоговым сигналом усилителя 9. Опорныйсигнал подается через резистор 21 наинвертирукщий вход операционного усилителя 14. Питание цепи формирования опорного сигнала осуществляетсяот источнка питания операционногоусилителя 14.Величина аналогового сигналаОсР,Рпри котором йороговьй элемент 11 срабатывае 1 в прямом направжнии, соответствует минимально возможной ве личине светового потока лампы, прикотором работа лампы еще являетсяэкономичной, т.е. светоотдача достаточно велика. При дальнейшем снижении светового потока светоотдача Щ лампы резко снижается и лампа, потребляя электроэнергию, практическине создает светового потока. цискретное увеличение сигнала на нагрузке 13 в результате суммирования анар 5 логового сигнала усилителя 9 и дискретного сигнала порогового элемен"та 11 позволяет резко уменьшить донуля мощность, подводимую к лампе,и, тем самим, исключить режим горения ламп на малом накале.Для исключения режима миганияламп пороговое устройство обладаетгистерезисом, который регулируется переменным резистором 17 такимобразом, чтобы снижение освещенности при отключении ламп не привело ксрабатыванию порогового элемента 11,в обратном направлении.,. При уменьшении аналогового сигнала усилителя 9 вследствие умень шенияестественной освещенности илинапряжения на лампах до значениясрабатыванйя порогового элемента 11вобратном направленииОсигнална его выходе дискретно изменяется 4 до нуля, при этом суммарный сигнална нагрузке 13 дискретно уменьшится до величины срабатывания порогового элемента .11 в обратном направлении Мср оврСветовой йоток Ламп при включенииосветительной установки будет несколько больше, чем при отключении,т.е. лампы сразу качнут гореть с достаточно большой светоотдачей.Для исключения влияния порогового элемента 11 при его срабатываниийа вйходной сигнал усйлителя 9 междуего выходом и входом порогового элемента 11 включен в прямом направлении диод 10, между выходом порогово го элемента 11 и нагрузкой 1.3 включен в прямом направлении диод 20,между выходом усилителя 9 и нагрузкой 13 включен диод 12, а в цепьположительной обратной связи вклю чен диод 15.Диод 12 не пропускает отрицательный аналоговый сигнал от усилителя .9 при разбалансе моста, вызванномуменьшением освещенности ниже заданной переменным резистором 4, и непропускает положительный дискретныйсигнал с выхода порогового элемен-:та 11 при его срабатывании в прямомнаправлении на вход усилителя 9.Диод10 йройускает только положительныйаналоговый сигнал от усилителя 9,не пропуская положительный дискретный сигнал, который появляется навходе порогового элемента 11 при егосрабатываики в прямом направлении,Диод 20 пропускает положительный дискретный сигнал с выхода пороговогоэле мента 11 при его срабатывани впрямом направлении, не прбауская отри-цательный дискретный сигнал при егосрабатывании в обратном йаправЛениМ.Диод 15, включенный в цепь положительной обратной связи, не пропускает отрицательныйдискретный сиг-нал с выхода порогового элемента 11на его вход по цепи положительнойобратной связи. . ,: ;: руТаким образом, наличие четцрех дабдов 10, 12, 15, 20 позволяет осуществлять суммирование положительныханалогового и дискретного сигналовна нагрузке 13 и исключать влиянйепорогового элемента 11 на усилитель9.В противном случае потребовалось,бы применение Специальных,сумпФУ."кщих устройств, например, токовогосумматора с независимыми входами;что усложнило бы схему,Экономическая эфФектйвность при"менения аналого-дискретного фотодатчика в схемах управлейия электроосветительными установками склады". 40вается из следующиХ состафляющихз 1) зкономии электроэнергии за счет исключения режима работы ламп на малом накале с низкой светоотдачей;2) улучшения светового климата в помещении и, как следствие, повышения производительности труда за счет исключения значительных пульсаций светового потока при малом накале для люминесцентных ламп и эффекта Пуркинье для ламп накаливания.Формула изобретенияАналого-дискретный фотодатчик,содержащий фоторезистор, включенныйв одно из плеч моста, образованно"го резисторами, один из которых выполнен регулируемьм, и операционный. усилитель, подключенный входом в.диагональ моста,о т л и ч а ю щ ий с ятем, что, с целью исключения режима горения ламп при малом накале,он снабжен четырьмя диодами и пороговьм элементом, выполненным на базеоперационного усилителя с резисторомположительной цепи обратной связн,с которой подключен выход операционного усилителя через первый диодвыход которого через второй диод подключен к выходам для подключеиия нагрузки, вькод порогового элемента через третий диод подключен к резистору цепи обратной положительной связиоперационного усилителя пороговогоэлемента и через четвертый диод к.выводам для подключения нагрузки.Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1, Патент ГДР Р 97110,кл. 21 а" 1 В/02, 17.1.69.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2333730/24-7кл, Ы 01 Н 47/24, 1976..Калинкма Корре ставительхред М,Куз н едактор Р ор В,Си ж .Филиал ППППатент , г,ужгород, ул,Про ктна каз 9305/54ЦНИИПИпо113035, М Тираж 844 Подписноеарственного комитета СССРизобретений и открытийЖ, Раушская наб д, 4/5 Госудделамосква,