FI60320C - Foerfarande foer aostadkommande av periodiskt ljus i en ljussignalanordning. - Google Patents

Description

ΓβΙ m,KUULUTUSJULKAISU /Λ79Λ •W8 UTLÄGGN,NGSSKR,FT 6υό^υ (45) (51) Kv.lk.3/lnt.C1.3 Q 08 B 5/38 SUOMI —FINLAND (21) P»t«n«lh«k.mu«-P«t.nt«nrfknlng T70091» (22) Hakemitpilvi—AnaMcnlngidag 13·01.77 ' (23) AlkupUvl—GlltighKadag 13-01.77 , (41) Tullut luikituksi — Blivlt oftuntllg lU .07*78

Patentti- ja rekiatarihallitus .... . ....... . n, * l. . . , (44) Nlhtlvlktlptnon Ja kuuLulkaltun pvm. — 31.08.8l

Patent* och regiaterstyrelaan v ' Anaekan uthgd och uti.skrtftan publkmd J

(32)(33)(31) Pyydetty «tuofkaus—Buglrd prlorlcac (71) Rencotuote. Oy, Mestarintie 20, 06l01 Porvoo 10, Suomi-Finland(FI) (72) Juhani Kullervo Kama, Tampere, Suomi-Finland(Fl) (7^) Oy Heinänen Ab (5I4) Menetelmä aikaansaada jaksollista valoa valo-opastimessa -Förfarande för ästadkoramande av periodiskt ljus i en ljus-signalanordning

Keksinnön kohteena on menetelmä aikaansaada jaksollista valoa valo-opastimessa, jossa jännitelanteenä käytetään akkua tai paristoa. Keksintö kohdistuu lähemmin tietöiden yhteydessä käytettäviin, vilkkuvaa valoa lähettäviin varoituslyhtyihin.

Yleisesti tunnettuja ovat koneistoratkaisut, joissa valopulssin pituus pysyy käytännöllisesti katsoen vakiona koko pariston käyttöiän ja valopulssin valovoiman maksimiarvo pienenee pariston jännitteen pienentyessä käyttöajan mukana (kuvio 1,2,3).

Entuudestaan tunnetaan myös ratkaisu, jonka tarkoituksena on antaa hyvin suorakaiteen muotoinen valopulssi.

Edellä mainittujen ratkaisujen lisäksi kiinteää valoa lähettävien valo-opastimi en valovoima on tehty jännitteestä riippumattomaksi st a In'loi ma 11a syöttöjännite suurella taajuudella (n. 400 Hz) toimi- 60320 van tasavirtakatkojan (chopperin) avulla.

Missään nykyisessä ratkaisussa ei ole käytetty hyväksi jaksollisen valosignaalin näkemiseen liittyviä erikoisseikkoja. Kun valo-opastimen signaali muodostuu samanmuotoisista, säännöllisin väliajoin toistuvista valopulsseista, on valopulssin valovoiman huippuarvon oltava suurempi kuin jatkuvaa valoa lähettävän opastimen valosingaalin valovoiman, jotta molemmat signaalit näkyisivät yhtä kauas. Erilaisten jaksollista valosignaalia lähettävien valo-opastimien tehokkuuden vertailemiseksi on otettu käyttöön käsite "valopulssin tehollinen valovoima". Sillä tarkoitetaan kyseisen valoa säteilevän valonlähteen kanssa täysin samanlaisissa olosuhteissa yhtä kauas näkyvän samanmuotoisen, -kokoisen ja -värisen jatkuvaa valoa lähettävän valo-opastimen signaalin valovoimaa. Suoritettujen tutkimusten mukaan tehollinen valovoima voidaan tällaisessa tapauksessa laskea alkuaan Blonde 1-Rey 'n ehdottamasta yhtälöstä (kuvio 4).

t2 (1a) -r -dt.

missä I =* tehollinen valovoima, e i =" funktio, jonka mukaan valopulssin valovoima muuttuu aikaan nähden, a ^ vakio = 0,2 s, ajanhetket t^ ja t^ (t1 1£) valitaan siten, että

(lb) i(t,) = I

1 e

(lc) i (t->) = I

£. e

Jos valopulssin kestoaika on pienempi kuin yksi millisekunti, tehollinen valovoima lasketaan yhtälöstä t3 (ld) Ie = 2 i(t)dt, f o missä 3 & 60320 t = valopulssin alkamishetki, t^ = valopulssin päättymishetki.

Käytännössä tehollinen valovoima voidaan määrittää seuraavalla graafisella menetelmällä (kuvio 5).

Valopulssia esittävään kuvioon piirretään suorat 1^ ja I2 etäisyydelle a = 0,2 s toisistaan ja kohtisuoraan aika-akselia vastaan. Tämän jälkeen asetetaan kuvaan aika-akselin kanssa yhdensuuntainen suora 1^ siten, että kuvaan merkittyjen alueiden A ja B pinta-alat tulevat yhtäsuuriksi. Tehollinen valovoima I voidaan lukea nyt suoraan valovoima-asteikolta. Ajanhetket t^ ja t2 määräytyvät i:n ja l^n leikkauspisteistä. Esitetty menetelmä perustuu yhtälöön (1a), jonka mukaan ^2 (2) aIB = y i(t)dt - Ie(t2-t1), t1

Missä yhtälön vasen puoli edustaa alueen B ja oikea puoli alueen A pinta-alaa.

Jaksollista valoa lähettävän valo-opastimen valopulssin teholliseen valovoimaan vaikuttaa valopulssin pituus, valopulssin valovoiman maksimiarvo sekä valopulssin muoto. Valopulssin pituuden samoin kuin pulssitaajuudenkin määrää valo-opastimen koneistossa oleva oskillaattori, maksimivalovoiman ja pulssimuodon syöttöjannite yhdessä käytetyn lampun ja koneiston kanssa.

Ratkaisuissa, joissa valopulssin pituus pysyy käytännöllisesti katsoen muuttumattomana ja valopulssin valovoiman maksimiarvon suuruus riippuu jännitteestä, riippuu tehollinen valovoima pariston jännitteestä (kuvio 6). Uudella paristolla valovoima I on paljon suurempi kuin 6 lyhdyltä vaadittu valovoima (I ). Tämä tarkoittaa sitä, että virta- ev lähteestä otetaan turhaa liian paljon energiaa alueella, jossa Ιβ > I . Virtalähteen jännitteen pienennyttyä pienemmäksi kuin USaii» Iq I ja paristo on vaihdettava uuteen vaikka vielä toimittaisiinkin pariston normaalilla käyttöjännitealueella. Edellä esitetystä seuraa, että paristojen käyttöikä jää pieneksi haluttuun teholliseen valovoimaan ja pariston energiamäärään nähden.

4 60320

Kokemuksen mukaan valopulssin muokkaaminen suora kaidepu1 s siksi johtaa suhteellisen monimutkaiseen piiritehni1li seen ratkaisuun.

Lisäksi saavutettu hyöty pariston energian säästön kannalta jää merkityksettömäksi, koska valopulssin muoto ei varsinaisesti vaikuta valopulssin näkyvyyteen kuten tehollisen valopulssin lausekkeesta (1a) voidaan todeta, ja koska tässäkin tapauksessa valovoiman maksimiarvo riippuu jännitteestä valopulssin pituuden pysyessä muuttumattomana.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että valopulssin tehollinen valovoima pidetään muuttumattomana pariston/akun jännitteen muuttuessa muuttamalla valopulssin pituutta. Keksinnön avulla pystytään käyttämään koko pariston tai akun energia tehokkaasti hyödyksi. Alustavissa mittauksissa on todettu, että tällä menetelmällä jatketaan paristojen käyttöikää jopa 30%...40%.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuv. 1 esittää valopulssin periaatteellista muotoa, jossa I = maksimi-valovoima, Τ' = valopulssin antavan lampun syö.ttöjännitepu lssin pituus ja T = valopulssin pituus.

Kuv. 2 esittää pariston jännitteen pienenemistä käyttöajan mukana.

Kuv. 3 esittää valovoiman maksimiarvon riippuvuutta pariston jännitteestä .

Kuv. 4 ja 5 esittävät tehollisen valovoiman graafista määrittelyä.

Kuv. 6 esittää tehollisen valovoiman riippuvuutta pariston jännitteestä, kun valopulssin pituus on vakio, jossa Umax = pariston maksimi-jännite, Umj.n = pariston pienin käyttöjännite ja I = valo-opastimelta' vaadittu valovoima.

V

5 60320

Kuv. 7 esittää saman tehollisen valovoiman omaavia valopulsseja valopulssin lähettävän lampun syöttöjännitteen vaihdellessa.

Kuv. Θ esittää lampun syöttöjännitettä pienimmällä pariston käyttö-jännitteellä ja pariston jännitteellä, joka on suurempi kuin pariston pienin käyttöjännite.

Kuv. 9 esittää keksinnön mukaiseen menetelmään liittyvän laitteen lohkokaaviota.

Kuv. 10 esittää laitteen eri lohkoista tulevia pulsseja.

Kuv. 11 esittää laitteen erästä kytkentäkaaviota.

Kuv. 12 esittää laitteen erästä toista lohkokaaviota.

Kuv. 13 esittää kuvion 12 lohkokaavion eri lohkoista tulevia pulsseja.

Kuvion 9 ja 11 mukaiseen laitteeseen kuuluu oskillaattorin 2 käynnistin 1, oskillaattori 2, jännitestabilisaattori 3, saha-aaltogene-raattori 4, komparaattori 5 ja pääteaste 6 lamppuineen.

Oskillaattorin käynnistin 1 huolehtii siitä, että oskillaattori värähtelee vain kun valaistusvoimakkuus on pienempi asetettua arvoa.

Ko. arvo voidaan asetella valovastuksen (LDR) ja sen kanssa sarjassa olevan vastuksen (R1) keskinäisellä suuruudella. C1 ja R2 toimivat suodattimena toiminnan parantamiseksi.

Oskillaattorista 2 saadaan vilkkumistaajuutta vastaava suorakaideaalto. Oskillaattorin 2 lähtö on nollassa maksimipulssin pituutta vastaavan ajan. (Kytkentäkuvan tapauksessa, jos taajuus on 1Hz, tämä pituus on 500 ms.). Oskillaattori 2 on toteutettu kahdella "NOR"-piirillä.

Stabilisaattorin 3 tehtävänä on muodostaa transistorin TR2 kannalle vakio (pariston jännitteestä ja lämpötilasta riippumaton) jännite.

Tämä jännite on jossakin sopivasti valitussa positiivisessa arvossa kun oskillaattorin lähtö on nollassa, muulloin arvossa Ov. Tästä huolehtii lohkossa oleva ”N0R"-portti .

Saha-aaltogeneraattorissa 4 saha-aalto saadaan kondensaattorin C2 navois-ta. C2 latautuu nopeudella, joka riippuu transistorin TR2 emitterin 60320 ja kannanvälisen jännitteen suuruudesta, joka puolestaan riippuu pariston jännitteestä (emitteri syöttää samaa jännitettä kuin paristo ja kantajännite on stabilisaattorin ansiosta vakio). Cj voi lataantua vain kun piste A on positiivisessa j änni t earvossa, muulloin se purkautuu stabilisaattorin 3 kautta. Siis kun oskillaattorin 2 lähtö on positiivisessa arvossa saha-aaltogeneraattorin 4 lähtö on nollassa, kun oskillaattorin 2 lähtö on nollassa saha-aaltogeneraattorin 4 lähtö alkaa kasvaa lineaarisesti.

Komparaattori 5 vertaa sisääntulojen jännitteitä. Kun molemmat ovat nollassa lähtö on positiivinen muulloin nolla. Kun oskillaattorin 2 lähtö muuttuu nollaksi on myös saha-aaltogeneraattorin 4 lähtö nolla, joten komparaattorin 5 lähtö on positiivisessa arvossa. Saha-aaltogeneraattorin 4 lähtö muuttuu kuitenkin lineaarisesti positiivisemmaksi ja kun se saavuttaa komparaattorin 5 "NOR"-porti1le ominaisen arvon komparaattorin 5 lähtö muuttuu nollaksi.

Pääteaste vahvistaa komparaattorin 5 lähdön lampun ohjaamiseen sopivaksi .

Kuviossa 10 esitetyt pulssit saadaan ylhäältä lukien oskillaattorin 2 lähdöstä, jännitestabi1isaattorin pisteestä A, saha-aaltogeneraattorin lähdöstä ja komparaattorin lähdöstä. Ehyt viiva esittää pieni-jännitettä ja katkoviiva suurijännitettä.

Kuviossa 12 oleva ratkaisu on periaatteessa sama, mutta toiminnallisesti, jonkin verran eroava edellä esitetystä ratkaisusta. Lohkokaaviossa on oskillaattorien 7 ja 2 käynnistin 1, vi1kkumistaajuuden ja pulssin pituuden antava oskillaattori 2, jännitestabi 1isaattori 3, lamppu pääteasteineen 6, suurtaajuinen oskillaattori 7, jossa pulssin leveys riippuu ohjausjännitteestä ja komparaattori Θ.

Kuviossa 13 esitetyt pulssit saadaan oskillaattorista 2, oskillaattorista 7, ja alimmaiset pulssit esittävät lampulle tulevaa jännitettä. Lampulle tulevaa jännitettä esittävät pilarit levenevät leveyssuunnassa ja lyhenevät korkeudessa kun pariston jännite pienenee.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutus-muodot voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Niinpä laitetta voidaan luonnollisesti toteuttaa piiriteknillisesti usealla eri tavalla.

Claims (4)

7 60320

1. Förfarande för ästadkommandet av periodiskt ljus i en ljus-signalanordning väri som spänningskälla används en ackumulator eller ett batteri, kännetecknat av att ljuspulsens effektiva ljusstyrka hälls oförändrad vid ändring av batteriets/ ackumulatorns spänning genom att man ändrar ljuspulsens längd.

1. Menetelmä aikaansaada jaksollista valoa valo-opastimessa, jossa jännitelähteenä käytetään akkua tai paristoa, tunnettu siitä, että valopulssin tehollinen valovoima pidetään muuttumattomana paris-ton/akun jännitteen muuttuessa muuttamalla valopulssin pituutta.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att ljuspulsens längd förandras genom att man ändrar längden av matningsspänningspulsen tili lampan som utsänder ljuspulsen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valopulssin pituus muutetaan valopulssia lähettävän lampun syöttöjännitepu1ssin pituutta muuttamalla.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att ljuspulsens maximivärde hälls konstant i ooh med att man häller det aritmetiska medelvärdet för matningsspänningspu1 sen tili den ljuspulsen avgivande lampan konstant.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valopulssin maksimiarvo pidetään vakiona siten, että valopulssia lähettävän lampun syöttöjännitepulssin aritmeettinen keskiarvo pidetään vakiona.

4. Patenttivaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttöjännitepulssin pituudeksi valitaan pariston/akun pienimmällä käyttöjännitteellä tarvittava pulssin pituus.

4. Förfarande enligt patentkravet 1,2 eller 3, känneteck-n a t av att för matningsspänningspulsens längd väljs den vid batteriets/ackumulatorns lägsta bruksspänning erforderliga pulslängden.