RU1831774C - Система освещени и устройство питани переменным электрическим током потребител мощности, преимущественно газоразр дных ламп, таких как флюоресцентна трубка - Google Patents

Abstract

Использование: в источниках питани  переменным электрическим током высокой частоты разр дных ламп, таких как флюоресцентные трубки. Сущность изобретени , система освещени  содержит, по меньшей мере, один светильник и узел измерени  освещенности, детектирующий светом этого светильника. Устройство питани  газоразр дной лампы, вход щей в состав светильника, выполнено по схеме самовозбуждающегос  инвертора на управл емых активных элементах, например транзисторах 1. 2. Управление транзисторами осуществл етс  с помощью обмоток обратной св зи 3, 4. За счет наличи  обмоток управлени  9, 10, подсоединенных к узлу управлени , имеетс  возможность регулировани  напр жени , подводимого к лампе, в широком диапазоне частот с помощью маломощного сигнала посто нного или переменного тока. Освещенность, создаваема  данной системой, может регулироватьс  в любой заданной функции. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть применено в источниках питани  переменным электрическим током высокой частоты разр дных ламп, таких как флюоресцентные трубки.

Целью изобретени   вл етс  создание устройства, с помощью которого потребитель , такой как флюоресцентна  трубка, может питатьс  электрическим током высокой частоты, который  вл етс  регулируемым, и с помощью которого, даже когда ток уменьшен , вырабатываетс  выходное напр жение такого уровн , что флюоресцентна  трубка поджигаетс  без затруднений, т.е. повышение КПД путем экономии электроэнергии за счет автоматического регулировани  уровн  освещенности.

Возможность регулировани  может быть обеспечена довольно простой схемой управлени , поскольку управл ющим сигналом может быть сигнал посто нного тока. Система управлени  не вызывает повышени  стробоскопического эффекта, присущего системам управлени  известного уровн  техники и не вызывает повышени  радиопомех Электрическа  схема управлени  может работать от низких напр жений и не имеет гальванической св зи с питающей сетью. Стратеги  управлени  мохет измен тьс  в широком диапазоне и можно управл ть разде-льно положительными и

%

4

iCJ

отрицательными полупериодами тока, посредством чего можно вли ть на кривую за- висимости тока от времени, хот  изображенна  схема не имеет возможности образовани  после выходных клемм цепи посто нного тока. Схема может быть собрана очень компактной, так чтобы она могла быть вставлена внутрь обычного светильника .

Схема управлени , используема  в изобретении , может быть приспособлена дл  очень малых мощностей, так как ток управлени  требуемой величины может вырабатыватьс  и поддерживатьс  стабильным без затруднений.

Обмотки обратной св зи намотаны вокруг обоих магнитных сердечников, так что магнитный сигнал от любого Из этих сердечников будет наводить напр жени  возле обоих сердечников и, таким образом, в обеих обмотках обратной св зи. Однако эти обмотки рассчитаны так, что сигнал только от одной из этих обмоток дл  преобладающего выходного тока будет недостаточным, чтобы осуществить обратную св зь. Она мо- жет быть осуществлен, только сложением сигналов от обоих магнитных сердечников. Так как обмотки управлени  намотаны вокруг обоих сердечников в противоположных направлени х относительно обмоток обратной св зи, схема приобрела новое свойство, заключающеес  в том, что максимальна  мощность дл  потребител  достигаетс  тогда , когда ток управлени  равен нулю, а подача тока управлени  уменьшает выходную мощность независимого от направлени  этого тока

Тем самым облегчаетс  сборка системы , так как электрик не должен обращать внимание на маркировку клемм управлени . Кроме того, гарантируетс , что схема никогда не выдаст выходной ток больше допустимого . Далее, можно управл ть схемой с помощью переменного тока при условии, что этот переменный ток управлени  имеет частоту, котора  ниже частоты выходного сигнала.

Эта система допускает р д применений . Устройство мйжет быть использовано дл  создани  стробоскопа, работающего на флюоресцентных трубках в качестве источника света, посредством которых может быть получена светова  отдача, превышающа  световую отдачу, нормально создаваемую стробоскопом. Освещение может быть промодулировано звуковым сигналом музыкальной системы.

Следующей целью изобретени   вл етс  создание системы осв.ещени , котора  экономит электроэнергию путем аатомати-

5

0

5

ческого регулировани  уровн  освещенности в соответствии с днееным светом, гарантиру , что этот уровень всегда достаточен и что освещение при тное, поскольку частого переключени  освещени  нет, и котора  может иметь сравнительно низкую стоимость.

На фиг. 1 изображена схема в соответствии с первым примером реализации изобретени ; на фиг. 2 - схема второго примера реализации изобретени ; на фиг. 3 - схема, приспособленна  дл  питани  газонаполненных ламп вместо флюоресцентных трубок; на фиг. 4, 5 - электрические обмотки на магнитных сердечниках; на фиг. 6 - система освещени  с несколькими светильниками, управл емыми автоматически; на фиг. 7 - электронна  схема управлени  дл  создани  сигналов управлени  устройствами регулировани  в светильниках; на фиг. 8 - уровни освещени  в зависимости от времени , которые могут быть созданы системами освещени  по фиг. 6 и 7.

Устройство (фиг. 1) состоит из двух управл емых активных элементов 1,2, управл ющие входы которых подсоединены к обмоткам обратной св зи 3. 4. расположенным на сердечнике выходного насыщающегос  трансформатора, разделенном на две части, образующих трансформатор 5 и трансформатор б, на которых размещены также выходные обмотки 7, 8 и обмотки управлени  9, 10. Блок пуска, состо щий из RC-цепи 11, 12 и порогового элемента 13, подсоединен к базе одного из управл емых элементов, выполненных на транзисторах.

Устройство работает следующим образом .

Схема питаетс  через резистор электроэнергией от питающей сети, выпр мл емой мостовым выпр мителем и сглаживаемой конденсатором. За счет соединени  пушпу- лом двух электронных усилительных устройств выходное напр жение может регулироватьс  в диапазоне, определ емом 5 напр жением посто нного тока. От точке е течет ток, который подаетс  через обмотку трансформатора к двум параллельным ин- дуктивност м, последовательно подключен- ным кажда  к соответствующей 0 флюоресцентной трубке. Цепь тока питани  завершаетс  конденсатором 14. Эта схема может питать флюоресцентные трубки переменным током с частотой, определ емой значени ми элементов.

Управл емые электронные элементы 1 и 2 представл ют мощные металлооксид- ные транзисторы Эти элементы имеют три клеммы, маркированные S-исток, D-сток, G- затвор. Тип проводимости представл ет так называемый N-канал, у которого клемма D 8

0

5

0

5

практических применени х соедин етс  с положительным напр жением, а клемма S - с отрицательным напр жением, после чего ток, протекающий от клеммы D к клемме S, может регулироватьс  напр жением, приложенным к клемме G, Одной из характеристик этих типов транзисторов  вл етс  то, что электрод G обладает весьма высоким импедансом, и то, что ток, протекающий от клеммы D к клемме S, может управл тьс  с весьма высоким коэффициентом усилени  тока. Когда напр жение на клемме G -отрицательно относительно клеммы S, транзистор полностью закрыт. При положительных напр жени х на клемме G, которые не превышают порогового значени  характеристики, обычно значени  4 В, этот транзистор все еще закрыт дл  тока. Ток от клеммы D к клемме потечет только тогда, когда напр жение на клемме G превысит это пороговое значение. Из-за весьма высокого импеданса клеммы G у таких транзисторов должны быть предусмотрены внешние элементы дл  защиты транзистора от перенапр жени . Поэтому транзистор 1 снабжен в цепи затвора резистором 15 и стабилитроном 16, а транзистор 2 аналогично снабжен резистором 17 и стабилитроном 18.

Во врем  регул рных колебаний транзисторы 1 и 2 поочередно отпираютс  и запираютс , так как они, естественно, никогда не могут быть открыты одновременно. В тот момент, когда, например, транзистор 2 открываетс , напр жение на клемме D этого транзистора, и, таким образом, на клемме е, которое отличаетс  на ничтожную величину падени  напр жени  между клеммами D и S транзистора 2, становитс  равным .пр жению отрицательного полюса источника питани . Параллельно каждой флюоресцентной трубке подключен конденсатор , соответственно, а последовательно с каждой трубкой включена индуктивность соответственно. Так как индуктивност включены с флюоресцентными трубками последовательно и имеют значительную величину индуктивности, они будут ограничивать проход щий через них ток, так что этот ток будет возрастать только плавно. Пока флюоресцентные трубки не зажгутс , ток может проходить через параллельные конденсаторы соответственно, и конденсатор 14, завершающий цепь питани . Как только светова  дуга в трубках зажжетс , ток потечет через трубки, а также через параллель- ные конденсаторы.

Предположим теперь, ч го в обмотку 10 от внешнего генератора тока (не показанного ) подаетс  посто нный ток, называемый

управл ющим током. Этот ток вносит свой вклад в намагничивание трансформатора. Схема генерирует колебани  и ток. подаваемый в обмотку 10, не вли ет на обмотку 4.

подключенную к транзистору 2. Транзистор 2 откроетс , ток направитс  от ламп, это вызовет намагничивание сердечника трансформатора 5 в направлении, противоположном направлению намагничивани ,

0 создаваемого током в обмотке 10, но предполага , что намагничивание, создаваемое обмоткой 10, имеет ограниченную величину, и, в частности, меньше, чем намагничивание , создаваемое обмоткой 7, в обмотке 3

5 трансформатора будет изводитьс  напр жение , создающее на клемме G транзистора 1 отрицательное напр жение относительно клеммы этого транзистора. Во врем  интервала , когда транзистор 2 закрыт, а транзи0 стор 1 открыт, ток будет протекать от ламп в направлении противоположном предыдущему направлению. Это создает намагничи- вание, навод щее на обмотке 3 напр жение, способствующее еще большее

5 отпирание транзистора 1. Однако, вклад намагничивани  от обмотки 10 теперь вызовет магнитное насыщение сердечника трансформатора при меньшей еелич лне тока в обмотке 7, нежели это было в том слу«ае,

0 когда обмотка 10 не вносила свой вклад. Как только возникнет насыщение сердечника 5, транзистор 1 запретс , и это запирание заставит транзистор 2 ОТКрЫТъСЧ. ПОНЯТНО, ЧТО система управлени  использует принцип

5 трансдуктора, но трансдукторной системой регулируетс  ток управлени  транзисторами , а не полный ток ламп, как е случае обычных трансдукторных систем управ .ени . Ток, подаваемый в обмотку 10. создает

0 эффект укорачивани  временного интервала , в течение которого транзистор 1 открыт. Поскольку лампы включены последовательно с соответствующим конденсатором, очевидно , что посто нный ток через лампы не

5 потечет, но с помощью регулировани  полуволн тока, протекающего через транзистор 1 модифицируетс  форма тока, пропекающего через лампы. Аналогично можно пон ть , что ток. подаваемый в обмотку 10 в

0 направлении противоположном вышеуказанному , вызовет тот эффект, что дн  насыщени  магнитного сердечника 5 потребуетс  соответственно больший ток через обмотку 7. Таким образом интервал,

5 в течение которого транзистор 1 открыт, будет удлинен.

Ясно, что обмотка управлени  9 така  же, как и обмотка 10, и подала ижа в обмотку 9 в одном и ги другом направлении мохет СООТРОГСТЕК нно укорачивать inn r пч ть

временные интервалы, в течение которых открыт транзистор 2.

Пон тно, что путем пропускани  симметричных токов через обмотки 10 и 9, т.е. токов одинаковой величины и направлений, так чтобы периоды, в течение которых транзисторы 1 и 2 открыты, оба укорачивались или оба удлин лись, обеспечиваетс  управление частотой колебательной схемы, при котором достигаетс  изменение частоты от- носительно частоты холостого хода в зависимости от подаваемого управл ющего тока, хот  эта зависимость не об зательно линейна .

Так как частота генераторной схемы, т.е. частота, когда управл ющий ток равен нулю, а лампы гор т, несколько ниже, чем резонансные частоты пар индуктивности 19, 20 и конденсаторов 21, 22, повышение частоты вызовет увеличение тока через кон- денсаторы21 и 22, причем этот ток  вл етс  реактивным и поэтому не представл ет никаких потерь мощности, поскольку ток колеблетс , так сказать, туда-сюда между конденсаторами и индук-тивност ми. Одна- ко это понижает мощность, подводимую к лампам, но поддерживает пиковые напр жени  почти неразр женного значени , так что светова  отдача ламп уменьшаетс , а напр жение на лампах даже при существен- ном понижении мощности все еще достаточно , чтобы гарантировать надежное зажигание ламп.

Теперь со ссылкой на принципиальную схему по фиг. 2 и устройство обмоток транс- форматора по фиг. 4 будет по снен следующий пример реализации изобретени . Как можно видеть из фиг. 4 или 5, используютс  двэ кольцевых сердечника, а обмотка дл  тока ламп в любом из примеров реализации по фиг. 4 и 5 представл ет простой проводник , идущий пр мо от клеммы е к клемме f. Обмотка обратной св зи дл  транзистора 1, т.е. обмотка 3, подключенна  на фиг. 4 или 5 к клеммам а и Ь, намотана на обоих коль- цевых сердечниках в одном направлении. В примере реализации по фиг. 4 каждый виток в цепи между клеммами а и b проходит сперва вокруг первого кольцевого сердечника, а затем вокруг второго кольцевого сердечни- ка. В примере реализации по фиг. 4, 5 проводник делает все витки вокруг первого кольцевого сердечника, а затем делает все витки вокруг второго кольцевого сердечника в том же направлении. Эти два примера реализации, будучи конструктивно различными , электрически равноценны и действуют совершенно одинаково. Обмотка обратной св зи дл  транзистора 2, т.е. проводник между клеммами end, аналогично

намотана вокруг обоих кольцевых сердечников , но направление ее витков противоположно направлению витков обмотки обратной св зи между клеммами а и Ь. Каждый кольцевой сердечник снабжен обмоткой управлени  и две обмотки управлени  соединены последовательно, так что управл ющий ток, например, от клеммы g к клемме h протекает вокруг первого кольцевого сердечника в одном направлении и в противоположном направлении вокруг второго кольцевого сердечника. Пон тно, что фиг. 4 и 5 иллюстрируют идею устройства и направлени  намотки, но число витков у каждой изображенной обмотки может отличатьс  от указанного. Однако, предпочтительно делать устоойство симметричным, т.е. таким, чтобы соотношение различных обмоток на одном сердечнике было точно таким же, как соотношение обмото к на другом сердечнике.

Путем взаимного соединени  двух обмоток в управлени  достигаетс  положительный эффект, который заключаетс  в том, что какое-либо напр жение, наводимое на одной обмотке управлени  током выходной силовой обмотки e-f. всегда будет сба- лансированопротивоположным

напр жением равной величины, наводимым во второй обмотке управлени . Таким образом , на выходных клеммах обмотки g-h на- пр жение осветительной цепи не наводитс . В действительности из-за производственных допусков может быть небольша  разница между обмотками управлени , так что могут наводитьс  умеренные напр жени , которые полностью не балансируютс . Кроме того, когда наступает магнитное насыщение сердечника, на клеммах обмотки управлени  будет наводитьс  напр жение сети освещени . Однако, эти напр жени  демпфируютс  конденсатором 23, установленным параллельно клеммам д- h. Поэтому электрическа  схема дл  создани  управл ющего тока может быть рассчитана на умеренные напр жени , поскольку она не подвергаетс  действию наводимых обратно напр жений какой-либо значительной величины.

Кроме того, параллельно входному конденсатору подключен меньший конденсатор с целью демпфировани  возможных высокочастотных шумовых сигналов и предотвращени  их проникновени  в питающую сеть.

Первоначально будет по снена работа схемы дл  случа , когда управл ющих токов нет,

Предположим, что через обмотку управлени  от клеммы g к клемме h протекает

посто нный ток. Этот ток вызовет некоторое намагничивание обоих трансформаторных сердечников, причем предполагаетс , что это намагничивание имеет ограниченное значение и, в частности, меньше макси- мального намагничивани , которое может быть вызвано выходным током обмотки e-f. Схема генератора будет в основном генерировать как по сн лось ранее, причем транзисторы 1 и 2 будут поочередно пропускать ток. В течение временных интервалов, когда открыт транзистор 2, ток протекает по выходной обмотке от клеммы f к клемме е, вызыва  намагничивание обоих трансформаторных сердечников. Можно видеть, что эти два намагничивающих действи  в трансформаторе 5 будут взаимно противоположны , тогда как в трансформаторе 6 возникнет насыщение. Следовательно, насыщение сердечника трансформатора 6 возникнет при меньшем выходном токе, чем в случае отсутстви  управл ющего тока. Поэтому напр жени , наводимые в обмотках обратной св зи пониз тс , поскольку сердечник 6 более не вносит свой вклад. С другой стороны, насыщение а сердечнике 6 не возникнет до тех пор, пока не будет болеа высокого уровн  выходного тока, по сравнению с уровнем тока, который вызвал бы насыщение в отсутствие управл ющего тока. При таких уров- н х тока в выходной цепи f-e. когда транзистор 2 насыщаетс , таким образом. не внос  более своего вклада в наведение напр жени  на обмотках обратной св зи, сердечник трансформатора 5 все еще может вносить вклад в наведение напр жени  обратной св зи. При насыщении одного трансформаторного сердечника напр жение сети освещени , наводимое а любой обмотке обратной св зи 3, 4, полностью не исчезнет, а упадет в общем примерно до половины только что предшествующего значени .

Путем выбора приемлемого соотношени  витков на трансформаторных сердечни- ках возможно рассчитать схему, так, что напр жение, наводимое на обмотке обратной св зи дл  открытого транзистора, в данном случае 2, при насыщении одного трансформаторного сердечника упадет ни- же порогового значени , по существу, полностью выключа  ток между клеммами D и S этого транзистора, хот  другой транзистор все еще наводит некоторое напр жение . Из-за включенных последовате 1 но с лампами индуктивностей выходной ток в момент отпирани  транзистора сперва измен етс  скачком, а затем с уменьшающейс  скоростью. Поэтому в обмотках обратной св зи во врем  интервала отпирани  одного

транзистора первоначально наводитс  сравнительно большое напр жение, а потом оно постепенно уменьшаетс . Следовательно , легко выполнить конструкцию обмоток так, чтобы напр жение обратной св зи при насыщении одного трансформаторного сердечника, которое веро тно возникнет в более поздней части этого интервала, падало ниже порогового значени  дл  рассматриваемого транзистора. Так как теперь транзистор 2 заперт, схема рабо- тает так. что выходной ток начнет уменьшатьс  от максимальною значени , навод  тем самым магнитное поле в обоих трансформаторных сердечниках, направленное противоположно предыдущему направлению , и заставл   вклады в намагничивание от выходного тока и управл ющего тока складыватьс  в трансформаторе 5, тогда как в трансформаторе 6 они взаимно противоположны . Таким образом, в обмотках обратной св зи навод тс  напр жени , удерживающие транзистор 2 запертым и открывающие транзистор 1. Выходной ток упадет до нул  и начнет увеличиватьс  в противоположном направлении. Как только выходной ток в цепи между клеммами е и f начнет расти, он через некоторое врем  достигнет такой величины, что трансформаторный сердечник 5 войдет в насыщение, за счет чего напр жение, наводимое на обмотках обратной св зи, упадет до такого урое- н , что транзистор 1 закроетс . Однако это вызовет отпирание транзистора 2 и схема продолжит генерацию, но с более коротким периодом, нежели в случае отсутстви  управл ющего тока. Таким образом, достигаетс  возможность управлени  частотой.

Теперь будет описан случай, когда от схемы управлени  посто нный ток подаетс  в обратном направлении от клеммы g к клемме h. Он вызовет намагничивание обоих сердечников 5 и 6, соответственно. Вклады в намагничивание током ламп и током обмоток управлени  е сердечнике 5 будут складыватьс , а в сердечнике 6 противоположна друг другу. Когда ток ламп возрастает , в некоторый момент возникнет насыщение сердечника 5, тогда как сердечник 6 в этот же момент еще не будет насыщен . Однако насыщение сердечника 5 заставит напр жение, наводимое на обмотке обратной св зи, упасть и транзистор 2 закроетс . Запирание транзистора 2 заставит транзистор 1 открытьс  и ток ламп начнет уменьшатьс . После некоторого момента ток ламп изменит направление и станет увеличиватьс , поскольку вклады s намагничивание от тока ламп и управл ющего тока в трансформаторе 5 бут- т взанмно противоположны, а в трансформаторе 6 будут складыватьс . Поэтому при некотором уровне тока ламп в сердечнике трансформатора 6 возникнет насыщение, за счет чего напр жение, наводимое на обмотке об- ратной св зи 3, упадет так. что транзистор 1 закроетс .

Таким образом, схема обладает тем свойством, что управл ющий ток имеет одинаковое воздействие независимо от его на- правлени , Когда управл ющий ток равен нулю, частота выходного напр жени , подаваемого на лампы, минимальна, за счет чего в лампам подводитс  максимальна  энер- гм , а при подаче управл ющего тока, незэ- висимо от его направлени , частота повышаетс , за счет чего мощность ламп уменьшаетс . При этом достигаетс  р д очень важных достоинств, а именно: энерги , подводима  к лампам, никогда не мо- жет превысить предопределенное значение, завис щее от схемы; схема рассчитываетс  так, что максимальное значение равно номинальной мощности ламп; Тем самым обеспечиваетс  полна  безопас- ность ламп даже и случае нарушени  работы или ошибок в схеме управлени  или же в соединени х.

Кроме того, управл ющий ток не об зательно должен Ьыть сигналом посто нного тока, а может быть сигналом переменного тока, при условии, что его частота не превышает такого значени , которое создает помехи за счег взаимодействи  между управл ющим током и цепью питани . По- скольку цепь питани  работает на частотах пор дка 100 кГц, проблем взаимных помех практически не ожидаетс  до тех пор, пока частоты управлени  не превышают, например- , 20 кГц. Поэтому цепь управлени  может быть, например, подключена к выходу музыкальной системы, так что звукозой сигнал будет модулировать свет. Управл ющий ток может, например, иметь частоту питающей сети, за счет чего схема дл  создани  управ- л ющего тока будет весьма простой, например , в виде трансформатора, подключенного к питающей сети.

Принципиальна  схема по фиг. 3 показывает пример использовани  дл  газона- полненных ламп без подогрева электродов, таких как ртутные лампы, натриевые лампы и ксеноновые лампы. Схема будет работать с флюоресцентными приборами, хот  в данном случае электроды не подогреваютс . Схе- ма рзьноценна схеме гго фиг. 2, хот  имеет ту разницу, что показана только одна лампа, и конденсатор 21 подключен не к подогревател м лймпы, а непосредственно к ее электродам. Схема, за исключением упом нутных отличий, работает точно так же, как и схема по фиг. 2.

Фиг. 6 изображает пример возможного применени  ус (рпйства поданному изобретению . В помещении с полом 23 и потолком 24 установлен р д светильников 25, причем каждый оборудован устройством в соответствии с изобретением. К каждому светильнику подводитс  питающа  сеть, котора  может иметь возможность включени  и выключени , но не имеет возможности управлени . Через светильники также проходит цепь управлени , соедин юща  все светильники последовательно, так что к ним подаетс  один управл ющий гок. В удобном дл  доступа месте установлен блок управлени  с рабочими кнопками включени  и выключени  света и устройством регулировани , на котором может быть нанесена шкала освещенностей. В помещении установлен также измеритель освещенности 26. От измерител  освещенности блок управлени  получает сигнал, указывающий на фактически имеющий уровень освещенности. Блок управлени  снабжен схемой управлени , котора  вырабатывает управл ющий сигнал, завис щий от измеренного уровн  освещенности, причем управл ющий сигнал направл етс  к светильникам дл  управлени  их световой отдачей.

Фиг. 7 показывает пример схемы управлени , котора  может входить в блок управлени  27, Схема имеет входы дл  подачи напр жений питани  5 и 12 В посто нного тока и 220 В переменного тока, входные клеммы дл  измерител  освещенности 26, выходные клеммы дл  цепи управл ющего тока и выходные клеммы дл  подачи питани  к светильникам.

Измеритель освещенности 26 представл ет в данном случае фоторезистор, у которого при увеличении освещенности сопротивление падает На основе этого операционный усилитель 28 вырабатывает напр жение , которое характеризует измеренный уровень освещенности. Путем соответствующей регулировки элементов усилител  28 определ етс  требуемый минимальный уровень освещенности, N2 (см. фиг. 8). Сигнал от усилител  28 раздел етс  на две ветви. Перва  направл ет сигнал к операционному усилителю 29, служащему вместе с соответствующими элементами дл  цели ограничени  сигнала, чтобы при уровн х освещенности выше установленного порога вырабатывалось напр жение, имеющее предопределенное максимальное значение, например, 2В, тогда как напр жение ниже этого ограничивающего уровн 

должно измен тьс  пропорционально освещенности . Ограничивающий уровень, определ емый элементами усилител  29, определ ет минимальный уровень освещенности . N1. Этот ограниченный сигнал подаетс  к другому операционному усилителю 30, который совместно со своими окружающими элементами, среди которых есть транзистор, преобразует сигнал напр жени  в сигнал тока дл  использовани  в цепи управлени  светильниками.

Сигнал от усилител  28 направл етс  также по другой ветви, поступа  на операционный усилитель 31, который работает как триггер Шмидта с гистерезисом, т.е. так, что при повышении входного сигнала выходной сигнал не установитс  до тех пор. пока входной сигнал не превысит предопределенный первый уровень, называемый уровнем выключени  (уровень N4 на рис. 8). а при уменьшении входного сигнала выходной сигнал установитс  только после того, как входной сигнал упадет ниже предопределенного второго более низкого уровн . Этот второй уровень обозначаетс  уровнем включени  (N3 на рис. 8).

Выходной сигнал от элемента 31 подаетс  к блоку задержки 32, который со своими окружающими элементами служит дл  вырабатывани  пускового сигнала после за- держки. обозначаемой задержкой выключени , при повышении уровн  освещенности и вырабатывани  пускового сигнала без задержки при понижении уровн  освещенности . Этот выходной сигнал управл ет реле. которое включает и соответственно выключает линию питани  светильников. .

Теперь будет по снена работа системы освещени  со схемой, изображенной на фиг. 8. Фиг. 8а показывает длительный про- межуток времени (пор дка 14ч), а фиг. 8Ь и 8с иллюстрируют более короткие интервалы времени по 20 мин каждый.

Система искусственного освещени  способна создать в помещении уровень ос- вещенности N2, который равен требуемому и по рабочим причинам минимальному, уровню, например уровню освещенности 300 лк. Однако помещение снабжено в потолке 33 прозрачными участками или окна- ми, а возможно, и другими окнами и отверсти ми и получает также наружное освещение , такое как дневной свет. На фиг. 8 иллюстрируетс , как дол  дневного света в общем освещении помещени  может изме- н тьс  от нул  ранним утром, плавно увели- чива сь до максимума в полдень и уменьшитьс  до нул  к ночи. Также показано , как измен етс  дол  ссета от системы искусственного освещени , Первоначально

на полную мощность действует только искусственный свет, посредством которого поддерживаетс  уровень N2. Как только на чинает проходить дневной свет, искусственное освещение немедленно убывает в равной пропорции, поддержива  общий уровень освещенности посто нным. При повышении уровн  освещенности в некоторый момент он достигает такого значени , когда схема, св занна  с операционным усилителем 19 ограничит управл ющий сигнал, после чего искусственное освещение больше не будет убывать, а станет удерживать фиксированный минимальный уровень N1, например 100 лк. Помещение теперь получает фиксированную долю искусственного освещени , и, возможно, увеличивающуюс  долю дневного света.

При увеличении дневного света в некоторый момент может быть достигнут уровень выключени  N4, например 750 лк, и искусственный свет после истечени  задержки выключени , определ емой блоком задержки , например 10 мин, выключитс . Теперь помещение освещаетс  исключительно дневным светом, который увеличиваетс  и уменьшаетс .

Если дневной свет позже упадет еще больше ниже уровн  включени  N3, например 450 лк, немедленно включитс  искусственное освещение, работающее с низким уровнем N1. Только тогда, когда дневной свет вносит вклад менее чем значение N2 минус N1, искусственное освещение будет регулироватьс  так. что станет поддерживатьс  требуемый минимальный уровень N2. Когда вклад дневного света полностью исчерпаетс .искусственное освещение будет работать на полную мощность.

Как общеизвестно, дневной свет может быстро и нерегул рно измен тьс  вследствие различных погодных условий, таких как облака. Фиг. 8Ь и 8с иллюстрируют работу системы управлени  во врем  быстрых изменений .

Фиг. 8Ь иллюстрирует ситуацию, котора  может преобладать в середине дн , когда дневной свет  ркий и система искусственного освещени  выключена, При снижении освещенности включаетс  система искусственного освещени , котора  мгновенно настраиваетс  на уровень, при котором поддерживаетс  минимальна  требуема  освещенность. При увеличении внешней освещенности искусственное освещение регулируетс  до уровн  N1, но выключитс  только тогда, когда пройдет задержка выключени , определ ема  блоком 32.

Таким образом, благодар  описанной системе внутреннее освещение всегда посто нно , отсутствует частое включение и выключение света, которое может сократить срок службы источников света и которое психологически раздражает.

Данное техническое решение применимо и дл  управлени  мощностью любого потребител  энергии, например ртутным лампам, натриевым и др. Возможность управлени  сигналом посто нного или переменного тока небольшой величины делает изобретение приемлемым дл  управлени  или модул ции.

Claims (5)

1.Система освещени , содержаща  по меньшей мере один светильник и узел измерени  освещенности, детектирующий свет от этого светильника, и подключенное к нему устройство питани  переменным электрическим током потребител  мощности, отличающа с  тем, что, с целью повышени  КПД за счет экономии электроэнергии путем автоматического регулировани  уровн  освещенности, устройство питани  переменным электрическим током выполнено по пп. 2-5. з устройство управлени  выполнено обеспечивающим поддержание измер емой устройством измерени  освещенности всегда больше или равной требуемому минимальному уровню, тогда как потребл ема  электроэнерги  поддерживаетс  на минимуме устройством управлени , оборудованным устройством дл  включени  питани  светильника в том случае , когда уровень освещенности падает ниже заданного уровн  включени , и оборудованным устройством дл  выключени  питани  светильника и устройством задержки так, что выключение происходит тогда, когда уровень освещенности в течение непрерывного интервала времени, определ емого устройством задержки, превзойдет заданный уровень выключени .

2.Устройство питани  переменным электрическим током потребител  мощности , преимущественно газоразр дных ламп, таких как флюоресцентна  трубка, выполненное по схеме самовозбуждающегос  инвертора, содержащее стойку управл емых активных элементов, управл ющие входы которых соединены с обмотками

обратной св зи, расположенными на сердечнике выходного насыщающегос  трансформатора , выходна  обмотка которого через индуктивность подсоединена к цепи потребител  мощности, блок пуска, соединенный с управл ющим входом одного из управл емых активных элементов, отличающеес  тем, что. с целью повышени  экономии электроэнергии, сердечник выходного насыщающегос  трансформатора

состоит из двух частей, кажда  из которых снабжена соответствующей обмоткой управлени , при этом обмотки управлени , выполненные аналогично друг другу, соединенные встречно последовательно друг с

другом, подключены к выходу введенного устройства управлени .

3.Устройство по п. 2, отличающее- с   тем, что выходна  обмотка выходного насыщающегос  трансформатора состоит

из двух одинаковых частей, соединенных согласно последовательно.

4.Устройство по пп. 2 и 3, отличающеес  тем. что соответствующие части выходной обмотки намотаны вокруг обеих

частей сердечника в первом направлении, при этом перва  обмотка обратной Св зи намотана вокруг обеих частей сердечника и вокруг каждой из них в том же первом направлении , втора  обмотка обратной св зи

намотана вокруг обеих частей сердечника и вокруг каждой из них в направлении, противоположном первому направлению, а обмотки управлени  намотаны так. что перва  обмотка управлени  охватывает первую

часть сердечника в первом направлении, а втора  обмотка управлени  охватывает вторую часть сердечника в направлении, противоположном первому направлению.

5.Устройство по пп 2-4. отличаю- щ е е с   тем. что устройство управлени 

содержит устройство измерени  какого-либо физического параметра, выполненное на основе сравнени  величины измер емого параметра с опорной величиной.

о о о

П1 f ;л|1 I 10

Цд

23

Фиг.З

(ригА

ь

p&te.5

х

4- +

Фиг. 7

Ј

JI I

K

I

W

3 Ј