CS195513B1 - Elektronické světelné relé - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je elektronické světelné relé a jeho zapojení pro zapínání nebo vypínání užitkových obvodů, např. osvětlení pracovišt, chodeb, ulic apod., v závislosti na osvětlení denním světlem nebo i jinými zdroji světla, a pro zpětné vypínání nebo zapínání užitkových obvodů při jiné intenzitě osvětlení»a to s vyloučením vlivu nahodilých prudkých krátkodobých změn intenzity osvětlení denním nebo jiným světlem.

Dosavadní známá uspořádání světelných relé pro ovládání užitkových obvodů světlem, jehož intenzita náhodně kolísá kolem plynule se měnící střední hodnoty, p.opřípadě se krátkodobě změní skokem až o několik řádů, jsou obvykle vybavena tak, že splňují základní předpoklady správné funkce světelného relé v daných podmínkách osvětlení, mají však některé nevýhody, pokud jde o stabilitu citlivosti, kterou nepříznivě ovlivňuje kromě vlivů kolísání teploty a napájecího napětí i nelínearita průběhu citlivosti fotoelektrického čidla v závislosti na osvětlení. Dalšími nevýhodami známých zapojení jsou složitost a nákladnost uspořádání, použití mechanických pohyblivých prvků>jako jsou elektromagnetická relé apod., které trpí velkou poruchovostí.

Shora uvedené nedostatky jsou odstraněny elektronickým světelným relé pro zapínání a vypínání užitkových obvodů podle průměrné intenzity osvětlení během zvoleného časového intervalu a zpětné vypínání nebo zapínání při jiné průměrné intenzitě osvětlení obsahující integrační a hysterézní člen, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k fotosenzitivnímu prvku je připojen první operační zesilovač tvořící s odpory převodník proudu napětí, jehož výstup je propojen přes integrační RC člen tvořený odporem a kondenzátorem, jakož i přes další odpor s neinvertujícím vstupem druhého operačního zesilovače a přes dělič napětí s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače, zatímco neinvertující vstup druhého operačního zesilovače je přes připojený odpor, s kterým tvoří klopný obvod s hysterézí,, propojen s výstupem druhého operačního zesilovače, k němuž je připojen první spínací prvek s odporem a druhý spínací prvek napojený na výstup prvního spínacího prvku, přičemž první spínací prvek je tvořen tranzistorovým zesilovačem, zatímco druhý spínací prvek tvoři elektronicky řízený bezkontaktní spínač. Pro spínání užitkových obvodů s větším výkonem je druhý spínací prvek propojen s řetězcem elektronických a elektromagnetických spínačů.

Výhodou elektronického světelného relé podle vynálezu je zejména jeho jednoduchost a velká spolehlivost vzhledem k tomu, že neobsahuje žádné mechanické prvky. Elektronické světelné relé podle vynálezu může být nastaveno pro velký rozsah intenzit osvětlení při stejné citlivosti na změny osvětleni, protože fotosenzitivní prvky jsou zapojeny tak, aby jejich citlivost na osvětlení měla lineární průběh. Všechny úkony, např. měření a regulace, jsou zalistovány bezkontaktními elektronickými prvky.

V podstatě se v řešení elektronického světelného relé podle vynálezu využívá lineární závislosti proudu polovodičového fotosenzitivního prvku, např. fotodiody, na intenzitě osvětlení pří konstantním, prakticky nulovém napětí, na jeho NP přechodu .

Elektronické světelné relé a jeho zapojení ppdle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených obr. 1 a 2, kde na obr.

je uvedeno blokové schéma zapojení a obr.

představuje zjednodušené signálové schéma principu zapojení.

V bloku /obr. 1/ je zapojen fotosenzitivní prvek převádějící intenzitu osvětlení na některou elektrickou veličinu. Jako fotosenzitivní prvek může být použita např. polovodičová fotodioda v propustné polarizaci, kdy napětí na NP přechodu se blíží nule a fotodioda má charakter zdroje proudu s vnitřním proudem lineárně závislým na intenzitě osvětlení v rozsahu několika řádů.

Blok 2_ představuje převodník proudu fotosenzitivního prvku na napětí úměrné tomuto proudu. Výstup bloku 2 je připojen na vstup bloku 3_, který tvoří obvod integrující průběh změn napětí se zvolenou časovou konstantou, jehož výstupní signál sleduje průměrnou hodnotu fotosenzitivního prvku za zvolený časový interval. Na výstup bloku £ je připojen blok 4_, který obsahuje regulační prvek s výraznou a definovanou hysterézí. Výstup bloku £ pak ovládá spínací obvod v bloku kterým je řízen stav vypnutí nebo zapnutí užitkového obvodu v bloku _6. Všechny bloky jsou osazeny bezkontaktními polovodičovými prvky a jednoduchými prvky obvodové techniky.

Zapojení elektronického světelného relé podle vynálezu je vysvětleno na zjednodušeném schématu zapojení signálových cest /obr. 2/ a to pro případ použití spotřebičů o malém příkonu. V tomto zjednodušeném schématu jsou vynechány všechny napájecí a stabilizační prvky a obvody, které nejsou podstatné pro funkci zapojení a jsou závislé jenom na vlastnostech konstrukčních prvků podle údajů výrobce. Svislými čárkovanými čarami jsou v tomto schématu vyznačeny funkční bloky £ až 6_ v souladu s obr. 1.

V bloku £ je zapojen fotosenzitivní prvek 11 a napájen jako zdroj proudu závislého na lineárním osvětlení. K fotosenzitivnímu prvku 11 je připojen první operační zesilovač 21 se silnou zápornou zpětnou vazbou realizovanou odporovou sítí tvořenou odpory 2 2, 23 a 24 . Takto zapojený první operační zesilovač 21 působí jako převodník proudu na napětí; je-li splněna podmínka nulového napětí na zdroji proudu. Na výstup prvního operačního zesilovače 21 je připojen integrační

RC člen sestávající z odporu 31 a kondenzátem 3 2 . Časová konstanta integračního RC členu definuje časový interval, ve kterém se plynule zjištuje průměrná intenzita osvětlení. Současně se jí vymezuje doba trvání a intenzita krátkodobých mohutných změn osvětlení způsobených např. bleskem, stínem při přeletu ptáka r.cbo

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Elektronické světelné relé pro zapínání nebo vypínání užitkových obvodů podle průměrné intenzity osvětlení během zvoleného časového intervalu a zpětné vypínání nebo zapínání při jiné průměrné intenzitě osvětlení obsahující integrační a hysterézní člen, vyznačené tím, že fotosenzitivní prvek /11/ je připojen na první operační zesilovač /21/ tvořící s odpory osvětlením reflektory aut apod., které, však nepůsobí změnu stávajícího stavu užit-kového bloku _6. Výstup integračního RC členu tvořeného odporem 31 a kondenzátorem 32 je připojen přes odpor 44 na neinvertující vstup druhého operačního zesilovače 41 a přes odpory 42 a 43 tvořící dělič napětí na invertující vstup druhého operačního zesilovače 4 1 . Neinvertující vstup druhého operačního zesilovače 41 je propojen přes odpor 45 s výstupem druhého operačního zesilovače 4 1 . Pomocí odporového děliče 45 je zavedena kladná zpětná vazba vytvářející potřebnou napětovou hysterézí. Rozhodovací úroveň druhého operačního zesilovače 41 je určena napětím na invertujícím vstupu, který představuje dě-lič napětí tvořený odpory 42 a 4 3 , a výstupním napětím přepočteným do vstupního obvodu prostřednictvím děliče napětí sestávajícího z odporů 44 a 45 , který tvoří kladnou zpětnou vazbu pro překlopení a získání napětové hysteréze.

   Na výstup druhého operačního zesilovače 41 je připojen první spínací prvek 51 tvořený tranzistorovým zesilovačem, a na jeho výstup je zapojen druhý spínací prvek 53 tvořený elektronicky řízeným bezkontaktním spínačem, např. tyristorem, triakem apod. Druhý spínací prvek 53 je řízen výstupem prvního spínacího prvku 51 a spíná užitkový obvod v bloku £, který tvoří užitkové spotřebiče, např. svítidlo 63 napájené ze svorky 64 šitovým napětím a připojené na svorky 61 a 62 elektronického světelného relé podle vynálezu.

   Napájení všech bloků elektronického světelného relé lze snadno provádět známým způsobem ze sítového zdroje ss napětí, které může být známými prostředky stabilizováno .

   Parametry elektronického světelného relé, tj . úroveň intenzity osvětlení, při níž dojde k zapnutí užitkového bloku £, a velikost hysteréze, tj. úroveň intenzity osvětlení, při níž dojde k opětnému vypnutí užitkového obvodu v bloku se nastavují odpory 22 a 23 v obvodu fotosenzitivního prvku 1 1 . Velikost hysteréze určuje odporový dělič 45.

   Elektronické světelné relé podle vynálezu je ekonomicky realizovatelné použitím integrovaných obvodů, které zaručují dobrou stabilitu všech parametrů a dobrou citlivost elektronického světelného relé. Základní parametry elektronického světelného relé se dají snadno a v širokých mezích nastavit jednoduchými prostředky vzhledem k tomu, že druhý spínací prvek 53 tvořený např. triakem nebo thyristorem, dokáže sepnout zátěž o určitém menším výkonu. Pro spínání užitkových obvodů, tj . spotřebičů s větším výkonem, je nutno použít pomocné elektronické nebo elektromagnetické spínací prvky, které se připojují k výstupu druhého spínacího prvku 53.

   Je samozřejmé, že detailní řešení principiální funkce jednotlivých bloků může být provedeno několika známými způsoby, čímž není podstata tohoto vynálezu nijak omezena.

   VYNÁLEZU /22, 23 a 24/ převodník proudu na napětí, jehož výstup je propojen přes integrační RC člen tvořený odporem i31/ a kondenzátorem /32/, jakož i přes odpor /44/ s neinvertujícím vstupem druhého operačního zesilovače /41/ a přes dělič napětí tvořený odpory /42 a 43/ s invertujícíra vstupem druhého operačního zesilovače /41/, zatímco neinvertující vstup druhé5

   J95513 ho operačního zesilovače /41 i je přes obvod /45/, s kterým tvoří klopný obvod s hysterézí, propojen s výstupem druhého operačního zesilovače /41/, přičemž k výstupu druhého operačního zesilovače /41/ je připojen první 9pínací prvek /51/ a na výstup prvního spínacího' prvku /51/ druhý spínací prvek /53/.
2. 2. Elektronické světelné relé podle bodu 1 , vyznačené tím, že první spínací prvek /51/ je tvořen tranzistorovým zesilovačem.
3. 3. Elektronické světelné relé podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že druhý spínací prvek /53/ je tvořen elektronicky řízeným bezkontaktním spínačem.
4. 4. Elektronické světelné relé podle bodů 1 až 3, pro spínání spotřebičů s větším výkonem, vyznačené tím, že k druhému spínacímu prvku /53/ je připojen řetězec elektronických a elektromagnetických spínačů .