NO885508L - Lysstyrkekontrollkrets for gloedelamper og koblingsnettdeler. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en lysstyrkekontrollkrets for glødelamper og koblingsnettdeler i henhold til innledningen av krav 1.

Spesielt i den senere tid har det i økende grad vært ønsket lysstyrkekontrollkretser i forbindelse med koblingsnettdeler for drift av halogenlamper.

Det finnes allerede dempbare koblingsnettdeler ved hvilke arbeidspunktet for en selvsvingende halvbrokobling forskyves innenfor halvbølgen ved hjelp av et potensiometer. Disse dempbare koblingsnettdeler er imidlertid bare anvendbare når koblingsdelen er satt inn i et lampehus, når potensiometeret likeledes kan festes ved dette lampehus og når selve lampen (f.eks. bordlampe, gulvlampe, vegglampe) kan anbringes i lett tilgjengelig stilling for den som bruker den. I de tilfeller hvor det dreier seg om enkle taklamper eller grupper av taklamper, lamper i skinnesystem osv. er denne løsning ikke lenger akseptabel, ettersom de nødvendige tilførselsledningene til det for brukeren tilgjengelige, innebyggede potensiometer skal føres separat fra den normale husinstallasjon og ettersom ytterligere endringer ved gruppekoblingen skal utføres med henblikk på koblingsnettdelene slik at ytterligere tilførsels-ledninger er nødvendige. Her ville prinsippet med seriekobling av dimmer og last være den mest meningsfylte og formåltjenlige fremgangsmåte. KoblingsnettdeJ.en krever imidlertid på samme vis' som den vanlige dimmer gnistefjerningsorganer, da den transfor-merer nettspenningen på 220 Volt til en lavspenning på 12 eller 24 Volt med høyere frekvens.

I denne forbindelse oppstår problemer ved de benyttede gniststøydempingsorganer som ved sammenkobling av koblingsnett-del og dimmer danner en hovedserieresonnans og flere del-resonnanser som leder til feilfunksjoner ved triaken i dimmeren og likedan også til ikke ønskede lydstøydannelser som følge av magnetostriksjon i de av laststrømmen påvirkede spoler.

Ved å dempe seriesvingekretsen med en motstand, henholdsvis en glødelampe, har man forsøkt å begrense resonnansspenningene. Dermed fåes imidlertid ulemper pga. den nødvendige tilpasning til den aktuelle last og pga. den i motstanden kortvarig forbrukte effekt som tydelig reduserer virkningsgraden.

Det ville være et alternativ om det generelt avståes fra gniststøydempingsorganer for dermed å eliminere svinge-kretskarakteren. Dette er ikke i praksis mulig å gi avkall på disse i koblingsnettdelen (trafo) , ettersom også her HF-drifts-frekvensen må avblokkeres ved gniststøydempingsorganer.

I prinsippet blir den eneste gjenstående mulighet at det i dimmeren avståes fra gnistdempingsorganer, idet seriereson-nanskretsen dermed brytes. Gniststøy oppstår ved den vanlige dimmeren fremfor alt ved at triaken alt etter lysstyrketrinn kobles noen ganger tidligere eller senere i hver netthalvbølge og følgelig plutselig tillater at det går en høy strøm og dermed frembringer en sprangfunksjon med tilsvarende over-svingninger. Den kobler automatisk ut igjen når nettspenningen påny går til null. Oppfinnelsens hensikt er derfor å utvikle en lyststyrkekontroll både for glødelamper og koblingsnettdeler, med hvilken man kan gi avkall på de vanlige, i fasestyringer i forbindelse med triaker benyttede gniststøydempingsorganer og til tross for dette oppnå en tilstrekkelig undertrykkelse av gniststøyspenning med en samtidig tilveiebragt lydløs kontrollkrets.

Denne hensikt oppnås ved de i patentkrav l's karakteristikk angitte trekk.

Følgelig anvendes således istedetfor triaken en selvsperrende felteffekttransistor. Ettersom transistoren kan arbeide bare ved en polaritet kreves fremfor alt en likeretter. Som kjent arbeider transistoren bare når og mens den mottar en styrespenning. Når denne styrespenningen brytes, kobler den ut selv når det ennå forekommer nettspenning.

Ved triaken er utkoblingen ikke uten videre mulig ved forekommende nettspenning. Dette særtrekk jevnført med triaken utnyttes ved at felteffekttransistoren allerede ved begynnelsen av hver nettspenningshalvbølge mottar styrespenning, dvs. kobles inn.

Før eller senere, alt etter lysstyrkeønske, kobles styrespenningen ut, frakobler felteffekttransistoren og bryter strømmen. Det viser seg at strømmen ikke lenger kobles plutselig inn, men stiger langsomt under nettspenningshalvbølgens forløp til den ved en tidspunkt svarende til ønsket lysstyrke frakobles. Den kobles dessuten ut med en med hensyn på tid fallende styrespenning .

Dermed oppstår gniststøyen ikke i den grad som ved innkoblingen med en triak og spesielt er dessuten delresonnanskretsene i koblingsnettdelen også dempet gjennom den innkoblede lasten (halogen- eller glødelampe). Derfor kan man da også gi avkall på gniststøydempingsorganer bortsett fra en liten spole slik at dermed hovedserieresonnansen bortfaller.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsesgjenstanden er nærmere forklart ved hjelp av tegningen.

Fig. 1 viser et prinsippskjerna av kjent art, ved hvilken

fortrinnsvis serieresonnansen er illustrert.

Fig. 2 viser et koblingsskjerna for lysstyrkekontrollkob- lingen for glødelamper og koblingsnettdeler. Fig. 3 viser diagram over ulike funksjoner som er målbare i arbeidsområdet i henhold til fig. 2:

a - for U-dimmer,

b - for I-last,

c - for U-port.

Fig. 4 viser anordningen med to MOS-felteffekttransistorer

i seriekobling.

Fig. 5 viser anordningen med to MOS-felteffekttransistorer

i parallellkobling.

Fig. 6 viser et koblingsskjerna for en som eksempel

illustrert kontrollkrets.

Fig. 7 viser en anordning i henhold til fig. 2 for en biapparatstyring. Fig. 8 viser et diagram hvor ulike funksjoner som er målbare i arbeidsområdet i henhold til fig. 8:

a - U-dimmer,

b - negativ synkroniseringsspenning,

c - negativ utgangspuls,

d - portspenning for MOS-felteffekttransistoren.

Fig. 9 viser en anordning i henhold til fig. 4 for en

biapparatstyring.

Ved det på fig. 2 viste utførelseseksempel tennes den selvsperrende felteffekttransistoren Tl ved begynnelsen av halvbølgen. Dette betyr knapt noen støyspenning. Dermed kreves det i kretsen ikke noen store støydemperprganer som over hele grenen (med last) danner en resonnanskrets. Store verdier for støydemperorganet skulle som innledningsvis allerede omtalt bety at det genereres lyd ved magnetostriksjon. Flankesteil-heten ved utkoblingen av felteffekttransistoren Tl bestemmes ved tilsvarende valg med hensyn på R og C (fig. 2), ved digitalkontroll fra kontrollkretsen CO, altså firkantformede signaler ved kontrollkretsens utgangsklemmer.

Kontrollkretsen CO mottar fra halvbølgespenningen strømmen gjennom oppladningen av bufferkondensatoren Cp, begrenset av den parallellkoblede zenerdiode Z tjener som driftsspenning Ug for kontrollkretsen. Dessuten påtrykkes spenningen Ul foran likeretterdioden på kontrollkretsen CO, slik at nettspenningens nullgjennomganger kan registreres.

For kontrollkretsen skal bare tre funksjoner betraktes:

1. Den må ved tidspunktet for vekselspenningens nullgjennomgang avgi et kontrollsignal som er koblet slik at det selvsperrende felteffekttransistor Tl kobler inn kollek-tor-emitterstrekningen; 2. Varigheten av dette signal må være regulerbar innenfor en halvbølge og 3. Signaler med passende flankesteilhet må gå mot null ved sin utkobling (i eksempelet gitt ved RC-leddet).

For oppfinnelsen er derfor eksempelvis en kontrollkrets i henhold til fig. 6 egnet. I den forbindelse dreier det seg om en monoflipflop som innstilles ved forekomst av spenning på inngangen 1, og som ved utgangen 2 avgir en firkantspenning med spenningens UB høyde under varigheten av den innstilte tid for den monostabile vippe.

Diagrammene på fig. 3a-c tydeliggjør funksjonene for kretsen i henhold til fig. 2. På fig. 3a er U-dimm den på dimmeren forekommende spenning i den første halvbølge ved utkoblet tilstand av felteffekttransistoren Tl, hvoretter det følger ytterligere to halvbølger med kort gjennomkoblingstid (lav lysstyrke) og deretter to halvbølger med midlere lysstyrke. Fig. 3b - I-last - viser strømmen gjennom lasten med den dempede, fallende utkoblingsflanke. Fig. 3c - U-Tl - port - viser styrespenningen ved porten til felteffekttransistoren Tl.

Denne kobling er som innledningsvis allerede nevnt likeledes anvendbar for en glødelampelast og kan problemfritt benyttes i stedet for en mekanisk omkobler i husinstallasjoner. Om man vil høyne den effekt som kan tilkobles, dvs. tillate større maksimumstrøm, så må det velges anordninger i henhold til fig. 4 og 5. I den forbindelse viste fig. 4 anordningen med to MOS-felteffekttransistorer Tl og T2 i seriekobling og fig. 5 anordningen med to MOS-felteffektransistorer T3 og T4 i parallellkobling. I henhold til fig. 2 går strømmen i hver halvbølge via to dioder i likeretterbroen GL samt MOS-felteffekttransistoren Tl. Man får følgelig en effektreduksjon i koblingen i henhold til I-last (2 x U diod + U trans).

På fig. 4 kan strømmen over DC1 og DC2 utelates, ettersom det her bare dreier seg om kontrollkretsen CO's matespenningsfor-syning. Diodene Dl og D2 er de integrerte inversdioder til MOS-felteffekttransistorer med isolerte porter resp. til høyinjeksjons-MOS. For hver halvbølge flyter laststrømmen gjennom en transistor og en diode, f.eks. i den første halvbølgen Tl og D2 og i den andre halvbølgen T2 og Dl, dvs. som effektreduksjon fåes I-last (UT + UD) og tapseffekten er lavere enn i kretsen i henhold til fig. 2.

Hvis MOS-felteffekttransistorene Tl og T2 i koblingsanordningen i henhold til fig. 4 er seriekoblet, så er i den på fig. 5 foreslåtte koblingen transistorene T2 og T4 parallellkoblet og effektbalansen er den samme som i koblingen i henhold til fig. 4, da transistorene, selv om de er uten en integrert invers-diode, må beskyttes mot ompoling og overslag gjennom en diode. Effekten utgjør altså også i dette tilfelle, i likhet med koblingen i henhold til fig. 4, I-last (UT + UD), hvilket reduserer som tapseffekt i lysstyrkeregulatoren. På fig. 6 er det som eksempel vist en kontrollkrets som består av en ved hjelp av et potensiometer POT og en ytterligere omkobler med hensyn på tid innstillbart, samt inn- og utkoblingsbart tidsledd. I henhold til patentkrav 4 anvendes likeledes et spesielt for dette formål utviklet integrert tidsledd CO som påvirkes av en tast og hvis funksjoner - demping og inn/utkobling - påkalles ved ulike lange tastetider. Om dette styreledd dessuten også skal påvirkes via et biapparat, så behøves i kretsen i henhold til fig. 2 en optokobler eller plusstransformator for å frembringe en galvanisk skilt forbindelse fra den del av kretsen som er galvanisk forbundet med biapparatet til den del av kretsen som potensialmessig er forbundet med transistorene. Den egentlige kontrollkrets forenkles da potensiometeret naturligvis bortfaller, ettersom innkoblingstiden innstilles via tasten og hver sist oppkalte funksjon i styreorganet alltid foretas inntil et oppkall som endres.

En krets i henhold til denne utførelsesform med f.eks. pulstransformator er vist på fig. 7. På fig. 8 er virkemåten i prinsipp vist ved hjelp av diagram a-d. Den ovenfor omtalte krets er bare et eksempel på en lysstyrkeregulator for glødelamper og koblingsnettdeler med strømgjennomkobling som begynner med nullgjennomgangen for nettspenningens sinuskurve og slutter med en utkoblingsflanke med hensiktsmessig stigning. Ved et kontrollorgan med positiv driftsspenning er det likeledes mulig å sammenkoble styreorganer og grensesnitt-kobling galvanisk på brolikeretterens likespenningsside og tillate tasten samt biapparattasten å virke på en oktokobler av enkleste slag.

Den nettopp beskrevne kretsen har en styredel med biapparattast og tast på apparatet, kan i praksis på tilsvarende måte likeledes integreres i kretsene i henhold til fig. 4 og 5. Om dette realiseres i fig. 4, fåes koblingsanordningen i henhold til fig. 9.

Claims (4)

1. Lysstyrkekontrollkobling for glødelamper og koblingsnettdeler uten de ved triak-dimmeren nødvendige støydemperorganer, karakterisert ved at en selvsperrende felteffekttransistor (Tl) i en brolikeretters (GL) diagonal gjennom en kontrollkrets (CO) styres på en slik måte at felteffekttransistoren (Tl) leder ved vekselspenningens nullgjennomgang og i samsvar med en innstillbar tid i kontrollkretsen (CO) for et ønsket avsnitt av netthalvbølgen forblir i ledende tilstand og deretter med en passende innstilt flanke kobler ut før neste nullgjennomgang nåes (fig. 2).

2. Lysstyrkekontrollkobling i henhold til krav 1, karakterisert ved at effektomkobleren istedetfor å dannes av en MOS-felteffekttransistor i brodiago-nalene dannes av to MOS-felteffekttransistorer i serie- eller parallellkobling for innkobling av lasten til nettveksel-spenningen på en slik måte at ved seriekobling av slike transistorer kobles den ene transistor (Tl) med integrert anti-parallell diode (Dl) i serie med motsatt polaritet med en helt lik annen transistor (T2) med integrert anti-parallell diode (D2) (fig. 2), idet det ved parallellkobling kobles anti-parallelt en seriekobling av en diode (D3) og en MOS-felt-ef f ekttransistor (T3) med en helt lik transistor (T4) i serie med en diode (D4) (fig. 5).

3. Lysstyrkekontrollkobling i henhold til krav 1 og 2, karakterisert ved at driftslikespenningen (Ul) til forsyning av kontrollkretsen (CO) fåes av halv-bølgespenningen i det ikke gjennomkoblede avsnitt av halv-bølgen.

4. Lysintensitetskontrollkrets i henhold til krav 1, 2 og 3, karakterisert ved at kontrollkretsen (CO) kan bestå av såvel et ved hjelp av et potensiometer og komplet-terende omkobler med hensyn til tid innstillbart samt ut- og innkoblingsbart tidsledd, som av en integrert, med hukommelse og regneenhet utstyrt tidslédd som avgir pulser ved den innstilte tid, med tilhørende grensesnitt som under tidsrommet for et, fra en påvirket tast resulterende signal med hensyn til tid er innstillbart og også ut- og innkoblingsbart, idet det, parallelt med tasten på apparatet som en pol er koblet til en leder i vekselspenningskilden, kan tilkobles ytterligere taster såsom biapparater (fig. 6, 7, 8 og 9).