FI116356B - Järjestelmä kunnonvalvontaa varten - Google Patents

Description

116356 Järjestelmä kunnonvalvontaa varten Keksinnön tausta

Keksintö liittyy patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen menetelmään yhden tai useampia valodiodeja käsittävän LED-valaisimen kunnon-5 valvontaa varten sekä patenttivaatimuksen 7 johdannon mukaiseen laitteeseen yhden tai useampia valodiodeja käsittävän LED-valaisimen kunnonvalvontaa varten.

Normit määräävät, että kaiken tyyppisten turvavalaisinten kunto on tarkistettava määräajoin. Hehkulampuilla ja purkauslampuilla varustettujen tur-10 vavalaisinten automaattinen kunnon valvonta on vakiintuneessa käytössä. Näiden lamppujen kunnon valvonnassa voidaan valonlähteen toimintakunto todeta helposti mittaamalla lampun sähköisiä parametreja.

Valodiodikäyttöisiä (LED-käyttöisiä) valaisimia käytetään nykyisin enenevässä määrin poistumistie opasteina sekä turvavalaisimina. Myös näiden 15 valaisinten kuntoa on valvottava normien mukaisesti. Tunnetun tekniikan mukaisissa järjestelyissä LED-valaisinten kunnonvalvonnan ongelmana on saada mitattua valaisimen kunto automaattisesti ja luotettavasti, koska LED saattaa menettää valaistuskykynsä hitaasti eikä sen ottama virta muutu vaan pysyy alkuperäisessä arvossaan, joten virtaa tai jännitettä, eli sähköisiä parametreja, 20 mittaamalla ei LEDien kuntoa voida saada luotettavasti selville.

LEDien kuntoa voidaan yrittää mitata myös mittaamalla niiden tuot-' tamaa valoa valaisimen ulkopuolelta, mutta se on hankalaa jos valaisin sisäl- ; · tää useampia LEDejä tai/ja valaisin on sijoitettuna ympäristöön, jossa on kirkas :,, / taustavalo. Tällöin valaisimen ulkopuolelta tuleva ja viereisten LEDien tuottama : ’ 25 valo tekevät tuloksista epäluotettavia

Keksinnön lyhyt selostus , Keksinnön tavoitteena on siten kehittää patenttivaatimuksen 1 tun- nusmerkkiosan mukainen menetelmä ja patenttivaatimuksen 7 tunnusmerk- » » *·;·’ kiosan mukainen laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkais- . 30 tua. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä, joille on tunnusomaista se, : " : että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: ohjataan LEDjä pulssimaisella vir- .Λ ralla, mitataan LEDien tai LED-valaisimen valoulostuloa yhdellä tai useammal- : \ la valoanturilla pulssimaisen ohjausvirran minimitason ja maksimitason aikana, erotellaan pulssimaisen ohjausvirran minimitason ja maksimitason aikana mita-35 tuista valoulostuloista kaksi erillistä mittaussignaalia, ja päätellään ohjausvirran 116356 2 minimitasoa ja maksimitasoa vastaavia mittaussignaaleja toisiinsa vertaamalla LEDien tai LED-valaisimen toimintakunto. Keksinnön tavoite saavutetaan edelleen laitteistolla, jolle on tunnusomaista, että laitteisto käsittää virransyöttöväli-neet pulssimaisen ohjausvirran syöttämiseksi LEDeihin ja/tai LED-valaisimeen, 5 yhden tai useampia valoantureita LEDien ja/tai LED-valaisimen valoulostulon mittaamiseksi sekä signaalinkäsittelyvälineet valoanturilta saatavien signaalien käsittelemiseksi.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

10 Keksintö perustuu siihen, että yhden tai useamman valodiodin käsit tävää LED-valaisinta ohjataan pulssimaisella virralla, jolloin LEDit vuorotellen palavat ja ovat pois päältä tai palavat kirkkaasti ja himmeämmin. Näin ohjattujen LEDien tai LED-valaisimen valoulostuloa mitataan valaisimen yhteyteen asennetulla yhdellä tai useammalla valoanturilla. Valoanturi tuottaa mittaussig-15 naalin, joka vaihtelee olennaisesti yhdenmukaisesti pulssimaisen virran kanssa. Tämä mittaussignaali erotellaan kahdeksi erilliseksi signaaliksi, joista toinen vastaa pulssimaisen virran minimitasoa ja toinen maksimitasoa. Tämän jälkeen näitä kahta eroteltua mittaussignaalia verrataan toisiinsa ja vertailun tuloksena saadaan LEDien valoulostulojen erotus pulssimaisen virran minimita-20 son ja maksimitason aikana. LEDien valontuoton hiipuessa tämä erotus piene-. . nee LEDien ja lopulta erotus saavuttaa nolla-arvon LEDien valontuoton loppu- "V essa. LEDien palaessa valoanturilla havaittu valointensiteetti muodostuu LE-

Dien tuottaman valoulostulon ja ympäristöstä tulevan valon summasta, kun ' ‘ taas LEDien ollessa pois päällä mitattu valonintensiteetti muodostuu ainoas- 25 taan ympäristöstä tulevasta valosta siinä tapauksessa, että pulssimaisen virran minimitaso on nolla. Täten näiden kahden erillisen valoanturilla saatavan mit-taustuloksen erotus vastaa kulloinkin LEDien synnyttämää valontuottoa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on se, että • ulkopuolinen ympäristön valo saadaan eliminoitua valoanturin mittaustuloksis- • * · 30 ta, jolloin se ei enää aiheuta vääristymää tarkkailtaessa valaisimen toimintakuntoa. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä ja laite aikaansaavat luotetta-: van ratkaisun LEDien kunnonvalvontaa varten, joka on riippumaton LEDien ja :LED-valaisimen sähköisistä parametreista.

• *

Kuvioiden lyhyt selostus » > 1 1 » • » 35 Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: 3 1 1 6 3 b 6

Kuvio 1 on periaatekuva LED-valaisimesta, jonka toimintakuntoa valvotaan esillä olevan keksinnön mukaisesti.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Viitaten kuvioon 1 on siinä esitetty periaatekuva esillä olevan kek-5 sinnön mukaisesta LED-valaisimesta, joka käsittää välineet LEDien toimintakunnon tarkkailemiseksi. Tällainen LED-valaisin käsittää yhden tai useampia LEDjä 2, joiden toimintaa ohjataan virransyöttövälineillä 6. Virransyöttövälineet 6 on muodostettu siten, että ne syöttävät LEDeille pulssimaista virtaa, jolloin LEDit vuoroin palavat ja ovat poissa päältä. Tällaisen pulssimaisen virran taa-10 juus voi vaihdella esim. 20 - 500 Hz:iin. Esimerkki pulssimaisesta virrasta 14 on esitetty kuviossa 1. Pulssimaisen virran 14 maksimitason 15 kohdalla LEDit 2 palavat ja tuottavat valoa ja minimitason 13 kohdalla LEDit 2 ovat poissa päältä eivätkä tuota valoa.

Pulssimaisen virran 14 taajuus voidaan kussakin valaisimen käyttö-15 kohteessa ja/tai käyttötilanteessa valita sopivaksi. Lisäksi tämän pulssimaisen virran 14 amplitudi, joka kuvaa LEDeille 2 syötettävän virran voimakkuutta voidaan valita kulloisenkin tarpeen mukaan. Myös LEDhin 2 syötettävän virran pulssisuhdetta on mahdollista muuttaa säätämällä pulssimaisen virran 14 maksimitason 15, jolloin LEDit 2 saavat virtaa, ajallista pituutta suhteessa mini-20 tason 13 ajalliseen pituuteen, jolloin LEDit 2 eivät saa virtaa. Muuttamalla puls-— sisuhdetta edellä kuvatulla tavalla on mahdollista säätää valaisimen kirkkautta siten, että kasvatetaan maksimitason 15 pituutta suhteessa minimitason 13 pituuteen. Tämän pulssimaisen virran 14 aikaansaamiseen hyödynnetään tässä :(< suoritusmuodossa pulssioskillaattoria, mutta sen synnyttämiseen voidaan käyt- 25 tää myös mitä tahansa muuta laitetta, joka mahdollistaa virran pulssittamisen.

On myös mahdollista asettaa LEDeihin 2 menevä virtapulssi sellaiseksi, että myös minimitasolla 13 LEDeihin 2 syötetään virtaa, joka on virran pulssimaisen : luonteen mukaisesti pienempi kuin maksimitasolla 15 syötettävä virta. Seuraa- - ' vassa esimerkissä kuitenkin oletetaan virran olevan minitasolla 13 nolla.

; 30 Esillä olevan keksinnön mukaisesti LED-valaisimen sisään on asen- ; '·· nettu valoanturi 4, joka mittaa valon intensiteettiä valaisimen sisällä. Valon in- tensiteetti valaisimen sisällä on jatkuvasti summa ympäristöstä, eli valaisimen :·!ulkopuolelta, tulevasta valosta sekä LEDien 2 synnyttämästä valoulostulosta.

] ( : LEDeille 2 syötetyn pulssimaisen virran 14 minimitasolla 13 LEDien 2 synnyt- 35 tämä valonulostulo on nolla, koska LEDit 2 eivät pala eivätkä siis lähetä valoa, jolloin valon intensiteetti valaisimen sisällä koostuu ainoastaan ympäristöstä 116356 4 tulevasta valosta. LEDeille 2 syötetyn pulssimaisen virran 14 maksimitasolla 15 LEDit 2 tuottavat valoa saadessaan virtaa, joten tällöin valon intensiteetti valaisimen sisällä on ympäristöstä tulevan valon ja LEDien 2 synnyttämän va-loulostulon summa. Täten valoanturi 4 mittaa automaattisesti ympäristön valoa 5 pulssimaisen virran 14 minimitasolla 13 ja ympäristön valon ja LEDien 2 yhteensä synnyttämää valoa pulssimaisen virran 14 maksimitasolla 15.

Anturilta 4 saaduista mittaustuloksista erotellaan kaksi erillistä mittaussignaalia, joista toinen vastaa pulssimaisen virran 14 maksimitasolla 15 saatua mittaustulosta ja toinen minimitasolla 13 saatua mittaustulosta. Näiden 10 kahden erillisen mittaussignaalin erottelu tapahtuu vertailuvälineissä 8 olevien erotteluvälineiden 18 avulla. Erotteluvälineet 18 voivat olla esimerkiksi kytkin, joka toimii vasteena virransyöttövälineiltä 6 saatavalle pulssimaisen virran signaalille, kuten kuviossa 1 on esitetty.

Vertailuvälineisiin 8 johdetut ja siellä eroteltuja pulssimaisen virran 15 14 maksimitasoa 15 ja minimitasoa 13 vastaavia valonintensiteetin mittaussig naaleja verrataan toisiinsa. Vertailu tapahtuu edullisesti laskemalla näiden kahden erillisen mittaustuloksen erotus erotusvälineissä 16. Tämä suoritetaan käytännössä ottamalla valoanturin 4 erotelluista mittaussignaaleista jännite-näytteet, jotka viedään ns. muistikondensaattoreihin 10, 12. Pulssimaisen vir-20 ran 14 minimitasoa 13, kun LEDit eivät ole päällä, edustavan mittaussignaalin jännitenäyte tallennetaan muistiin 10. Pulssimaisen virran 14 maksimitasoa 15, kun LEDit palavat, edustavan mittaussignaalin jännitenäyte tallennetaan muistiin 12. Näiden muistien 10, 12 jännitearvoja verrataan sitten keskenään laskemalla niille erotus. Nämä muisteihin 10, 12 tallennetut kaksi erillistä signaali-25 tasoa voidaan myös ajallisesti keskiarvoistaa sopivien keskiarvovälineiden avulla, jolloin äkilliset ja lyhytaikaiset muutokset suodattuvat pois mittaustulok-: i sista. Käytettäessä kuvion 1 mukaisia vertailuvälineitä 8 pulssimaisen virran 14 vasteena toimiva kytkin 18 ohjaa LEDien palaessa valoanturilla 4 saatavan ; ; mittaussignaalin muistiin 12 ja LEDien ollessa pois päältä valoanturilla 4 saa- .**·. 30 tavan mittaussignaalin muistiin 10.

/ Koska pulssimaisen virran 14 minimitasoa 13 edustava mittaussig naali sisältää ainoastaan ympäristön valon intensiteetin ja maksimitasoa 15 ../ edustava mittaussignaali sisältää sekä ympäristön valon intensiteetin että LE- ;·'· Dien synnyttämän valoulostulon, suodattuu ympäristön valon intensiteetti mit- , ; 35 taustuloksista pois laskettaessa näiden kahden erillisen mittaussignaalin väli nen erotus. Tällöin jäljelle jää ainoastaan LEDien synnyttämän valoulostulon 116356 5 arvot, joista pulssimaisen virran 14 minimitasoa 13 vastaava arvo on tässä suoritusmuodossa nolla, koska LEDit eivät saa tällöin virtaa. Näin ollen laskemalla näiden kahden mittaussignaalin välinen erotus saadaan jatkuvasti määritettyä LEDien valoulostulo ja siten myös LEDien ja/tai LED-valaisimen kunto.

5 Erotusvälineillä 16 saatua arvoa, joka edustaa LEDien 2 tai koko LED-valaisimen LEDien toimintokuntoa, voidaan verrata edelleen ennalta määrättyyn raja-arvoon. Koska LEDeillä on taipumus hiipua pitkäaikaisessa käytössä mahdollistaa tämä ennalta määrättyyn raja-arvoon vertaaminen LEDien toimintakunnon täysin automaattisen tarkkailun. Tällöin erotusvälineiltä 16 saa-10 tavan LEDien toimintakuntoa edustavan arvon laskiessa voidaan edelleen suorittaa hälytys vertailuvälineisiin 8 yhdistetyn hälytyslaitteen (ei esitetty) avulla. Hälytyksen jälkeen LED-valaisimen toimintakunto voidaan palauttaa huoltotoimenpiteillä tai vaihtamalla valaisin uuteen.

LEDien toimintakunnon tarkkailua voidaan edelleen helpottaa ja yk-15 sinkertaistaa yhdistämällä pulssimaisen virran 14 virransyöttövälineet 6 sekä valoanturi 4 mikroprosessoriin ja/tai tietokoneeseen, joka muodostaa tällöin vertailuvälineet 8. Valoanturilta 4 saatavan mittaussignaalin käsittely voidaan suorittaa kokonaan tai osittain mikroprosessorin avulla. Tällöin pulssimaisen virran 14 minitasoa 13 ja maksimitasoa 15 vastaavien mittaussignaalien erotte-20 lu, niiden tallentaminen muisteihin 10, 12, niiden vertailu ja hälytyksen antami- . nen ennalta määrätyn raja-arvon perusteella voidaan suorittaa helposti mikro- :,V prosessorin ja/tai tietokoneen avulla sekä mahdollista ohjelmistoa hyväksi I * · käyttäen.

Edellä kuvatun mukaisella laitteistolla voidaan suorittaa esillä olevan 25 keksinnön mukainen menetelmä LED-valaisimen toimintakunnon valvomiseksi. Menetelmän mukaisesti pulssimaisella virralla 14 ohjatun LED-valaisimen va-loulostuloa mitataan valoanturilla 4, joka on asennettu valaisimen sisälle. Puis-simaisen virran takia valoulostulo vaihtelee virran vaihtelun mukaisesti, jolloin : valoanturilla 4 saatu mittaussignaali vastaa olennaisesti taajuudeltaan pulssi-

• · · I

,···. 30 maisen virran taajuutta. Tämä mittaussignaali johdetaan edelleen vertailuväli- ’· neisiin 8, jossa mittaussignaalista erotellaan kaksi erillistä mittaussignaalia, • · ϊ “ joista toinen vastaa valonintensiteettiä LED-valaisimessa pulssimaisen virran 14 minimitasolla 13 ja toinen maksimitasolla 15. Nämä kaksi eroteltua mittaus-signaalia tallennetaan molemmat omiin muisteihinsa 10, 12 ja keskiarvoiste-35 taan ajallisesti äkillisten ympäristönvalon vaihteluiden eliminoimiseksi. Tämän jälkeen näitä keskiarvoistettuja mittaussignaaleja verrataan toisiinsa laskemalla 116356 6 niiden erotus ja noin saatua erotusta verrataan edelleen ennalta määrättyyn raja-arvoon. Mittaussignaalien erotusten laskiessa alle ennalta määrätyn raja-arvon suoritetaan hälytys LED-valaisimen toimintakunnon laskettua sallitun arvon alapuolelle.

5 Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

• ♦ * * * » * * «· · * I · » *

Claims (14)

116356

1. Menetelmä yhden tai useampia valodiodeja käsittävän LED-valaisimen kunnonvalvontaa varten, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 5. ohjataan LEDjä (2) pulssimaisella virralla (14), joka käsittää min- miitason (13) ja maksimitason (15), - mitataan LEDien (2) tai LED-valaisimen valoulostuloa yhdellä tai useammalla valoanturilla (4) pulssimaisen ohjausvirran (14) minimitason (13) ja maksimitason (15) aikana, 10. erotellaan pulssimaisen ohjausvirran (14) minimitason (13) ja mak simitason (15) aikana mitatuista valoulostuloista kaksi erillistä mittaussignaalia, ja - päätellään ohjausvirran (14) minimitasoa (13) ja maksimitasoa (15) vastaavia mittaussignaaleja toisiinsa vertaamalla LEDien tai LED- 15 valaisimen toimintakunto.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjausvirran (14) minimitason (13) ja maksimitason (15) vastaavien mittaussignaalien toisiinsa vertaaminen suoritetaan laskemalla niille erotus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen ohjausvirran (14) minimitasoa (13) ja maksimitasoa (15) vastaavien mittaussignaalien keskiarvoistamiseksi tietyltä aika- V jaksolta ennen LEDien tai LED-valaisimen toimintakunnon päättelyä.

*·’ 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen menetelmä, tunnettu ’ ' siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen ennalta määrätyn raja-arvon asettamiseksi 25 ohjausvirran (14) minimitasoa (13) ja maksimitasoa (15) vastaavien mittaus-signaalien vertailusta/erotuksesta saadulle tulokselle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää edelleen vaiheen hälytyksen antamiseksi ohjausvirran : (14) minimitasoa (13) ja maksimitasoa (15) vastaavien mittaussignaalien ver- :***: 30 tailusta/erotuksesta saadun tuloksen alittaessa ennalta määrätyn raja-arvon. »* ·

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen menetelmä, tunnettu siitä, että valoantureilta (4) saatavia mittaussignaalien käsittely suoritetaan ko-konaan tai osittain mikroprosessorilla LEDien ja/tai LED-valaisimen toiminta-kunnon määrittämiseksi. » · :··: 35

7. Laite yhden tai useampia valodiodeja (2) käsittävän LED- valaisimen kunnonvalvontaa varten, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää 116356 virransyöttövälineet (6) pulssimaisen ohjausvirran syöttämiseksi LEDeihin ja/tai LED-valaisimeen, yhden tai useampia LED-valaisimen sisälle asennettuja va-loantureita (4) LEDien ja/tai LED-valaisimen valoulostulon mittaamiseksi sekä signaalinkäsittelyvälineet (8) valoanturilta (4) saatavien mittaussignaalien kasit-5 telemiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että virransyöttövälineet (6) pulssimaisen ohjausvirran syöttämiseksi LEDeihin ja/tai LED-valaisimeen käsittävät pulssioskillaattorin.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, et-10 tä vertailuvälineet (8) käsittävät erotteluvälineet (18) pulssimaisen ohjausvirran (14) minimitason (13) ja maksimitason (15) aikana valoanturilla (4) mitattujen valointensiteettien erottelemiseksi toisistaan.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7 - 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että vertailuvälineet (8) käsittävät edelleen muistin (12) pulssi- 15 maisen ohjausvirran (14) maksimitason (15) aikana saadun mittaussignaalin tallentamista varten ja muistin (10) pulssimaisen ohjausvirran (14) minimitason (13) aikana saadun mittaussignaalin tallentamista varten.

11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että signaalinkäsittelyvälineet (8) käsittävät erotusvälineet 20 (16) ohjausvirran minimitason (13) ja maksimitason (15) aikana mitattujen va- loulostulostulojen eron määrittämiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että ’ laite käsittää edelleen hälytyslaitteen hälytyksen antamiseksi ohjausvirran mi nimitason (13) ja maksimitason (15) aikana mitattujen valoulostulostulojen eron : 25 alittaessa ennalta määrätyn raja-arvon.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7 ja 9 - 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että mikroprosessori käsittää signaalinkäsittelyvälineet (8, 18,10,12, 16),.

14. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7 ja 9 - 13 mukainen laite, 30 tunnettu siitä, että tietokone ja/tai tietokoneohjelmisto käsittää signaalinkäsittelyvälineet (8, 18, 10, 12, 16). 116356