FI82152C

FI82152C - Foerfarande och anordning foer reglering av spaenning i en blinkanordning.

Info

Publication number: FI82152C
Application number: FI875206A
Authority: FI
Inventors: Eero Heikkinen; Krister Sanmark
Original assignee: Rencotuote Oy
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1991-01-10
Also published as: EP0396791A1; FI82152B; FI875206A; EP0396791B1; FI875206A0

Description

82152

MENETELMÄ JA LAITTEISTO JÄNNITTEEN SÄÄTÄMISEKSI VILKKULAIT-TEESSA - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR REGLERING AV SPÄNNING I EN BLINKANORDNING

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa, jossa vilkkulaitteessa on kaksi hehkulankaa, jännitelähde ja johtimet virran syöttämiseksi jännitelähteestä hehkulankoihin, jossa menetelmässä määritetään ainakin yhden hehkulangan napojen yli oleva jännite ja säädetään ainakin yhteen hehkulankaan syötettävää virtaa kyseisen jännitteen perusteella.

Vilkkulaitteita käytetään mm. poijuissa ja linjaloistoissa väylän merkintään. Tällaisissa vilkkulaitteissa on tärkeää, että vilkkulaitteen lampun valoteho on mahdollisimman vakio. Lampun saama jännite on kuitenkin usein, erityisesti lampun ollessa kaukana paristosta tai muusta jännitelähteestä, virheellinen syöttöjohdoissa tapahtuvan jännitehäviön vuoksi. Tätä jännitehäviötä voidaan pienentää käyttämällä suu-rempipoikkipintaisia syöttöjohtoja. Siitä on seurauksena, että joudutaan käyttämään johtimien kuormitettavuuden kannalta tarpeettoman suuria johdinpoikkipintoja. Tästä aiheutuu ylimääräisiä kustannuksia.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edelläesitetyt epäkohdat. Keksinnön mukaiselle menetelmälle jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa on tunnusomaista se, että jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa ensimmäisen hehku-langan napojen välillä oleva jännite määritetään kolmen jännitteen syöttämiseen käytettävän johtimen avulla, joista ensimmäinen johdin on kytketty ensimmäisen ja toisen hehku-langan ensimmäiseen napaan, toinen johdin ensimmäisen hehku-langan toiseen napaan ja kolmas johdin toisen hehkulangan toiseen napaan, sekä ohjataan ensimmäisen hehkulangan napojen välillä olevan jännitteen perusteella ainakin yhtä puolijohdekytkimistä, joista puolijohdekytkimistä ensim- 2 82152 mainen cm kytketty ensimmäiseen hehkulankaan ja toinen toiseen hehkulankaan, ja jotka puolijohdekytkimet ohjaavat virran aina yhteen hehkulankaan kerrallaan.

Kun jännitettä säädetään hehkulangan navoissa olevan jännitteen perusteella, saadaan hehkulangan napoihin hehku-langan syöttöjohtojen pituudesta riippumatta oikea jännite.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovel-lutusmuodolle on tunnusomaista se, että ensimmäisen hehkulangan napojen välillä oleva jännite määritetään mittaamalla kunkin kolmen johtimen jännite johtimen hehku-langoista poispäin olevassa päässä tai lähellä mainittua päätä sekä vähentämällä kolmannen johtimen jännitteestä kahden muun johtimen jännitteen summa.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että ensimmäisen hehkulangan napojen välillä oleva jännite tai siitä johdettu suure talletetaan mainitun jännitteen määrittämisen jälkeen muistiin.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että toista puo li j ohdekytki n tä ohjataan muistiin talletettujen suureiden perusteella.

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että hehkulankaa valvotaan mittaamalla jännitettä sen ainakin yhdessä na vassa.

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitetulle laitteistolle jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa, jossa vilkkulaitteessa on kaksi hehkulankaa, jännitelähde ja johtimet virran syöttämiseksi jännitelähteestä hehkulan 3 82152 koihin, jolla laitteistolla määritetään ainakin yhden hehku-langan napojen yli oleva jännite ja säädetään ainakin yhteen hehkulankaan syötettävää virtaa kyseisen jännitteen perusteella, on tunnusomaista se, että jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa laitteistossa on mikroprosessori ja puoli-johdekytkimet, joka mikroprosessori määrittää ensimmäisen hehkulangan napojen välillä oleva jännitteen kolmen jännitteen syöttämiseen käytettävän johtimen avulla, joista ensimmäinen johdin on kytketty ensimmäisen ja toisen hehkulangan ensimmäiseen napaan, toinen johdin ensimmäisen hehkulangan toiseen napaan ja kolmas johdin toisen hehkulangan toiseen napaan, sekä ohjaa ensimmäisen hehkulangan napojen välillä olevan jännitteen perusteella ainakin yhtä puolijohde-kytkimistä, joista puolijohdekytkimistä ensimmäinen on kytketty ensimmäiseen hehkulankaan ja toinen toiseen hehkulankaan, ja jotka puolijohdekytkimet ohjaavat virran aina yhteen hehkulankaan kerrallaan.

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitetun laitteiston eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että mikroprosessori määrittää ensimmäisen hehkulangan napojen välillä olevan jännitteen mittaamalla kunkin kolmen johtimen jännite johtimen hehkulangoista poispäin olevassa päässä tai lähellä mainittua päätä sekä vähentämällä kolmannen johtimen jännitteestä kahden muun johtimen jännitteen summan.

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitetun laitteiston vielä eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että mikroprosessori tallettaa ensimmäisen hehkulangan napojen välillä olevan jännitteen tai siitä johdetun suureen mainitun jännitteen määrittämisen jälkeen muistiin.

Keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitetun laitteiston toiset sovellutusmuodot on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

4 82152

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää laitteistoa jännitteen säätämiseksi, paristoa, hehkulankoja sekä niiden syöttöjohtimia vilkkulaitteessa.

Kuvio 2 esittää jännitteen säädössä käytettävää kytkentää.

Kuvio 3 esittää jännitepulsseja.

Kuvio 1 esittää esimerkiksi poijussa olevassa vilkkulaitteessa olevaa laitteistoa jännitteen säätämiseksi, paristoa, hehkulankoja sekä niiden syöttöjohtimia. Kuviossa 1 on paristo P tasajännitteen syöttämiseksi, säätöyksikkö 1, kahdella hehkulangalla ja Lj varustettu kaksoishehkulanka-lamppu sekä kolme johdinta 2-4 sähkön syöttämiseksi lamppuun. Johtimissa 2 - 4 on kussakin resistanssia, jota kuvataan kussakin johtimessa vastuksella - R^. Valonlähteenä käytetttävä lamppu on jännitteeltään esimerkiksi 10,3 V, ja sen teho on esimerkiksi välillä 2 - 100 W. Lamppu sijaitsee erillään säätöyksiköstä 1, ja niiden välinen etäisyys voi olla kymmeniä metrejä. Pariston P jännite on esimerkiksi 25 V, ja se sijaitsee lähellä säätöyksikköä. Säätöyksikön 1 avulla säädetään pulssimuotoista jännitettä, joka saadaan katkomalla pariston P tasajännitettä.

Säätöyksikössä 1 on mikroprosessori (μ?) 5, joka on esimerkiksi Motorolan 68HC11, ja jolla ohjataan vilkkukoneiston toimintaa. Prosessoriin 5 syötetään 5 V suuruinen jännite V+, joka saadaan paristosta P ohjaamalla pariston jännite diodin D kautta jänniteregulaattoriin (REGl) 6, joka on esimerkiksi LP2951, ja joka säätää jännitteen halutulle tasolle. Diodin D kautta syötetään paristosta P myös toista regulaattoria (REG2) 7, joka on esimerkiksi LP2950, ja josta saadaan 10 V suuruinen jännite V++. Prosessoria 5 ohjataan

II

5 82152 oskillaattorilla (OSK) 8, jona voi olla sisällä prosessorissa oleva kide. Prosessorin toimintaa valvotaan tarkis-tuspiirillä (WD) 9. Säätöyksikössä on lisäksi kytkiminä käytettävät transistorit (MOSFET) ja Q2, jotka ovat esimerkiksi tyyppiä BUZ 11, ja joilla katkotaan pariston jännitettä. Prosessori 5 ohjaa transistoreiden ja Q2, joista ensimmäinen transistori on kytketty sarjaan ensim mäisen hehkulangan ja toinen transistori Q2 toisen hehkulangan L2 kanssa, toimintaa siten, että aina toinen hehkulangoista ja L2 palaa halutulla hetkellä. Prosessorin 5 ja transistoreiden ja Q2 välissä on digitaalinen pusku- ripiiri 10, esimerkiksi MC 14504, jota syötetään toisesta regulaattorista 7 saatavalla 10 V jännitteellä.

Jännitteen on pysyttävä lampun ja siten myös hehkulankojen ja L2 navoissa tietyissä rajoissa, esimerkiksi 10,3+2% V. Koska johtimien 2-4 pituus voi olla kymmeniä metrejä, syntyy johtimissa jännitehäviö, jolloin jännitettä on säädettävä. Jännitteen säätö perustuu johtimien 2-4 jännitteen mittaukseen. Ensimmäinen johdin 2 on kytketty kummankin hehkulangan ja L2 yhteen napaan, toinen johdin 3 ensimmäisen hehkulangan toiseen napaan, ja kolmas johdin 4 toisen hehkulangan L2 toiseen napaan.

Ensimmäisen johtimen jännite υβ, toisen johtimen jännite UpL ja kolmannen johtimen jännite U mitataan mikroprosesso-rilla 5 johtimien 2-4 säätöyksikön 1 puoleisessa päässä ensimmäisen hehkulangan palaessa ja toisen hehkulangan L2 ollessa sammuneena. Tällöin vallitseva tilanne on esitetty kuviossa 2. Ensimmäisen hehkulangan yli oleva jännite on U^. Johtimien vastukset R^, R2 ja R^ ovat yhtä suuret. Tällöin vastuksissa R^ ja R2 tapahtuu yhtä suuri jännitehäviö UR. Koska toinen hehkulanka L2 ei pala, ei myöskään virtaa kulje tässä haarassa. Tällöin kolmannen johtimen jännite U

VL

on sama jännite kuin se jännite, joka on ensimmäisen hehku- 6 82152 langan siinä navassa, joka on kytketty ensimmäiseeen johtimeen 2. Tällöin saadaan jänniteyhtälöt UL = UB - UPL - 2UR (1) UR = UB UVL (2)

Yhtälöistä (1) ja (2) saadaan ensimmäisen hehkulangan

navoissa olevaksi jännitteeksi UT

L

UL = 2UVL - <UB + “PL* (3) Näin saadaan kompensoitua johtimissa tapahtuvien jännite- häviöiden vaikutus ja siten määritettyä ensimmäisen hehku- langan navoissa oleva jännite UL mikroprosessorilla 5

mitattavien johtimien jännitteiden UD, n r ja UOT

B VL PL

perusteella.

Kuviossa 3 on esitetty jännitepulsseja, jotka muodostavat lamppuun syötettävän tasajännitteen. Jännitteen mittaus tapahtuu kuvion 3 mukaisesti jännitepulssin keskellä ensimmäisen pulssin keskikohdalla olevan nuolen mukaisesti. Mittauksen perusteella saadaan yhtälön (3) mukaisesti ensimmäisen hehkulangan palaessa sen navoissa oleva jännite U^. Kun jakson aika on tq ja haluttu jännitteen tehollisarvo U^, voidaan jännitettä ensimmäisen hehku- langan navoissa säätää laskemalla seuraavan pulssin pituus t c " <Do2/°L2>to (4) Näin lasketut pulssin pituudet t voidaan tallettaa prosessorin 5 muistiin. Tällöin ensimmäisen hehkulangan rikkoutuessa voidaan jännite pitää haluttuna toisen hehkulangan Lj navoissa määräämällä halutulla jännitteellä pulssin pituus prosessorin muistista saatavalla pulssin

II

7 82152 pituudella, joka on saatu ensimmäisen hehkulangan mittaustulosten perusteella, ja ohjaamalla sitten toisen

hehkulangan kanssa sarjaan kytkettyä toista transistoria Qj. Ensimmäisen hehkulangan kunnon tarkistaminen tehdään aika ajoin ensimmäisen hehkulangan ja ensimmäisen transistorin välistä mitatusta jännitteestä UpL- Kun ensimmäinen hehku-lanka on poikki, ei mittauspisteessä ole jännitettä ensimmäisen transistorin johtaessa. Tällöin aletaan ohjata mikroprosessorilla 5 toisen hehkulangan L^ kanssa sarjassa olevaa toista transistoria Q

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims

1. Menetelmä jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa, jossa vilkkulaitteessa on kaksi hehkulankaa (LlfL2), jännitelähde (P) ja johtimet virran syöttämiseksi jännitelähteestä (P) hehkulankoihin (1^,1^), jossa menetelmässä määritetään ainakin yhden hehkulangan napojen yli oleva jännite ja säädetään ainakin yhteen hehkulankaan syötettävää virtaa kyseisen jännitteen perusteella, tunnettu siitä, että jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa ensimmäisen hehkulangan (L^ ) napojen välillä oleva jännite (U^) määritetään kolmen jännitteen syöttämiseen käytettävän johtimen (2- 4. avulla, joista ensimmäinen johdin (2) on kytketty ensimmäisen ja toisen hehkulangan (L^,L2) ensimmäiseen napaan, toinen johdin (3) ensimmäisen hehkulangan (L^) toiseen napaan ja kolmas johdin (4) toisen hehkulangan (L2) toiseen napaan, sekä ohjataan ensimmäisen hehkulangan (L^ ) napojen välillä olevan jännitteen (UL) perusteella ainakin yhtä puoli j ohdekytkimistä joista puoli johdekytkimistä ensimmäinen on kytketty ensimmäiseen hehkulankaan ja toinen toiseen hehkulankaan, ja jotka puolijohdekytkimet ohjaavat virran aina yhteen hehkulankaan kerrallaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että ensimmäisen hehkulangan (L^ ) napojen välillä oleva jännite (U^) määritetään mittaamalla kunkin kolmen johtimen (2-4) jännite johtimen hehku- langoista (L-| ,L2) poispäin olevassa päässä tai lähellä mainittua päätä sekä vähentämällä kolmannen johtimen (4) jännitteestä (UVL) kahden muun johtimen jännitteen summa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen hehkulangan (L^) napojen välillä oleva jännite (UL) tai siitä johdettu suure talletetaan mainitun jännitteen määrittämisen jälkeen muistiin. 9 82152

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toista puolijohdekytkintä (ζ^) ohjataan muistiin talletettujen suureiden perusteella.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hehkulankaa (L^) valvotaan mittaamalla jännitettä (UpL) sen ainakin yhdessä navassa.

6. Patenttivaatimuksen 1 soveltamiseen tarkoitettu laitteisto jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa, jossa vilk-kulaitteessa on kaksi hehkulankaa jännitelähde (P) ja johtimet virran syöttämiseksi jännitelähteestä (P) hehku-lankoihin jolla laitteistolla määritetään ainakin yhden hehkulangan napojen yli oleva jännite ja säädetään ainakin yhteen hehkulankaan syötettävää virtaa kyseisen jännitteen perusteella, tunnettu siitä, että jännitteen säätämiseksi vilkkulaitteessa laitteistossa on mikroprosessori (5) ja puolijohdekytkimet (0·,,02), joka mikroprosessori määrittää ensimmäisen hehkulangan (L^ ) napojen välillä oleva jännitteen (U^) kolmen jännitteen syöttämiseen käytettävän johtimen (2-4) avulla, joista ensimmäinen johdin (2) on kytketty ensimmäisen ja toisen hehkulangan (1^,1,2) ensimmäiseen napaan, toinen johdin (3) ensimmäisen hehku-langan (L.j ) toiseen napaan ja kolmas johdin (4) toisen hehkulangan (L2) toiseen napaan, sekä ohjaa ensimmäisen hehku-langan (L^) napojen välillä olevan jännitteen (UL) perusteella ainakin yhtä puolijohdekytkimistä (Q^Qj), joista puolijohdekytkimistä ensimmäinen on kytketty ensimmäiseen hehkulankaan ja toinen toiseen hehkulankaan, ja jotka puoli-jahdekytkimet ohjaavat virran aina yhteen hehkulankaan kerrallaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mikroprosessori (5) määrittää ensimmäisen hehkulangan (L^ j napojen välillä olevan jännitteen (U^) 10 821 52 mittaamalla kunkin kolmen johtimen (2-4) jännitteen (U_ D 9 ^PL'^VL^ johtimen hehkulangoista poispäin olevassa päässä tai lähellä mainittua päätä sekä vähentämällä kolmannen johtimen (4) jännitteestä (UVL) kahden muun johtimen jännitteen summan.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mikroprosessori (5) tallettaa ensimmäisen hehkulangan (L1 ) napojen välillä olevan jännitteen (UL) tai siitä johdetun suureen mainitun jännitteen määrittämisen jälkeen muistiin.

8 82152

9. Patenttivaatimuksen 6, 7 tai 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, mikroprosessori (5) ohjaa toista puolijohdekytkintä (Q2) muistiin talletettujen suureiden perusteella.

10. Patenttivaatimuksen 6, 7, 8 tai 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mikroprosessori (5) valvoo hehkulankaa (L^ ) mittaamalla jännitettä (UpL) sen ainakin yhdessä navassa.

11 82152