RU2108624C1

RU2108624C1 - Remote-operated selector switch

Info

Publication number: RU2108624C1
Application number: RU94031232A
Authority: RU
Inventors: Игорь Исаакович Таубкин; Николай Владимирович Кравченко; Александр Владимирович Кулыманов; Михаил Алексеевич Тришенков; Василий Федорович Кочеров; Владимир Михайлович Патрин; Павел Евгениевич Хакуашев; Юрий Анатольевич Поройков; Вольфрам Шарфф
Original assignee: Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Орион"
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1998-04-10
Also published as: RU94031232A

Abstract

FIELD: signaling systems; regulation of lighting equipment. SUBSTANCE: selector switch has radiator incorporating series-connected radiating element and pulse-pumped generator, receiver built up of series-connected photocells and band amplifier, light filters placed in front of radiator, and receiver, signal comparison unit, threshold regulator unit, driven oscillator, final element in the form of switch, and DC power supply. Final element control unit inserted between driven oscillator and final element has its input connected to final element status storage unit whose input is connected through delay unit to output of signal comparison unit. EFFECT: provision for stepped and stepless regulation of equipment. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области сигнализации и может использоваться в качестве дистанционного переключателя-регулятора, например, осветительных приборов. The invention relates to the field of signaling and can be used as a remote switch-regulator, for example, lighting.

Разработка подобных устройств направлена на создание более комфортных и физиологически оправданных условий освещения при экономии электроэнергии. The development of such devices is aimed at creating more comfortable and physiologically justified lighting conditions while saving electricity.

Известен регулятор тока сенсорный [1], который требует механического воздействия на исполнительный элемент. Его недостатком является необходимость прямого механического контакта с таким устройством, низкая надежность из-за наличия механических деталей с трением. Known current regulator touch [1], which requires mechanical action on the actuator. Its disadvantage is the need for direct mechanical contact with such a device, low reliability due to the presence of mechanical parts with friction.

Наиболее близким к предлагаемому и принятым за прототип является устройство [2] , которое может быть использовано в качестве дистанционного переключателя. Указанное устройство содержит излучающий элемент с подключенным к нему генератором импульсной накачки, а также фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента и полосового усилителя. При срабатывании данное устройство включает внешнее устройство, в том числе и осветительные приборы [2]. Closest to the proposed and adopted as a prototype is a device [2], which can be used as a remote switch. The specified device contains a radiating element with a pulse pump generator connected to it, as well as a photodetector consisting of a photocell and a strip amplifier connected in series. When triggered, this device includes an external device, including lighting fixtures [2].

Указанное устройство срабатывает и включает одно или несколько внешних устройств при появлении объекта в непосредственной близости от устройства или при подаче сигнала от внешнего излучателя только ступенчато, что является недостатком, так как не во всех случаях может обеспечить оптимальную с физиологической точки зрения освещенность и(или) экономию электроэнергии. The specified device is triggered and turns on one or several external devices when an object appears in the immediate vicinity of the device or when a signal is supplied from an external emitter only stepwise, which is a drawback, since not in all cases it can provide optimal illumination and (or) from a physiological point of view energy saving.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности плавного регулирования наряду со ступенчатым, что может обеспечить более комфортные условия освещения и экономию электроэнергии. The aim of the present invention is to provide the possibility of smooth regulation along with stepwise, which can provide more comfortable lighting conditions and energy savings.

Указанная цель достигается тем, что в известный дистанционный переключатель, содержащий излучающий элемент с подключенным к нему генератором импульсной накачки, а также фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента и полосового усилителя, введены последовательно соединенные блок сравнения, ждущий генератор, блок управления исполнительным элементом и исполнительный элемент, выполненный в виде коммутатора, а также два оптических фильтра, один из которых установлен перед фотоприемником, а другой - перед излучающим элементом, источник постоянного питания, блок регулятора порога, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения, информационный вход которого соединен с выходом полосового усилителя, и последовательно включенные блок задержки и блок памяти состояния исполнительного элемента, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления исполнительным элементом, причем вход блока задержки подключен к выходу блока сравнения. This goal is achieved by the fact that in a known remote switch containing a radiating element with a pulse pump generator connected to it, as well as a photodetector consisting of a series-connected photocell and a strip amplifier, series-connected comparison unit, a waiting generator, an actuator control unit and an actuator are introduced an element made in the form of a switch, as well as two optical filters, one of which is installed in front of the photodetector, and the other in front of the radiating element, constant power supply, threshold regulator unit, the output of which is connected to the control input of the comparison unit, the information input of which is connected to the output of the strip amplifier, and the delay unit and the actuator status memory block, the output of which is connected to the additional input of the actuator control unit and the input of the delay unit is connected to the output of the comparison unit.

Кроме того, в предлагаемом дистанционном переключателе к выходу фотоприемника могут быть подключены последовательно соединенные фильтр низких частот, дискриминатор уровня и излучатель видимого диапазона. In addition, in the proposed remote switch to the output of the photodetector can be connected in series to a low-pass filter, a level discriminator and an emitter of the visible range.

Такое выполнение дистанционного переключателя позволяет плавно управлять объектом управления (например, осветительным прибором), при этом введение блока памяти состояния исполнительного элемента позволяет запомнить состояние объекта управления (например, яркость свечения осветительного прибора), установленную ранее. Введение блока задержки позволяет реализовать как включение или выключение объекта регулирования при кратковременном появлении объекта (например, руки человека) в поле зрения излучателя и фотоприемника, так и регулирование и запоминание нового состояния объекта управления (например, осветительного прибора) при нахождении объекта (например, руки человека) в поле зрения излучается и фотоприемника в течение необходимого времени. This embodiment of the remote switch allows you to smoothly control the control object (for example, a lighting device), while the introduction of a state memory block of the actuating element allows you to remember the state of the control object (for example, the brightness of the lighting of the lighting device), established earlier. The introduction of a delay unit allows you to implement both turning the control object on or off when the object (for example, a person’s hand) appears briefly in the field of view of the emitter and photodetector, and regulating and memorizing the new state of the control object (for example, a lighting device) when the object is found (for example, a hand human) in the field of view is emitted and a photodetector for the necessary time.

Введение фильтра низких частот, дискриминатора уровня и излучателя видимого диапазона, последовательно подключенных к выходу фотоприемника, расширяет функциональные возможности устройства, обеспечивая индикацию при уровнях освещенности ниже физиологических требований. The introduction of a low-pass filter, a level discriminator, and a visible-range emitter connected in series to the output of the photodetector expands the functionality of the device, providing an indication at illumination levels below physiological requirements.

Аналогичные изменения состояния исполнительного элемента могут быть достигнуты при воздействии на фотоприемник не только отраженного от объекта (например, руки человека) сигнала излучателя, но и при воздействии внешнего излучателя соответствующего спектрального диапазона и интенсивности. Similar changes in the state of the actuating element can be achieved when the photodetector is exposed not only to the emitter signal reflected from the object (for example, a person’s hand), but also when the external emitter is exposed to the corresponding spectral range and intensity.

На фиг. 1, 2 представлены блок-схемы предлагаемого переключателя; на фиг. 3, 4 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства. In FIG. 1, 2 are block diagrams of the proposed switch; in FIG. 3, 4 - diagrams of signals explaining the operation of the device.

Предлагаемый дистанционный переключатель содержит излучающий элемент 1 с подключенным к нему генератором импульсной накачки 2 фотоприемник 3, состоящий из последовательно соединенных фотоэлемента 4 и полосового усилителя 5, а также последовательно соединенные блок сравнения 6, ждущий генератор 7, блок управления исполнительным элементом 8 и исполнительный элемент 9, выполненный в виде коммутатора. Кроме того, устройство содержит источник постоянного питания 10, блок регулятора порога 11, выход которого подключен к управляющему входу блока сравнения 6, информационный вход которого соединен с выходом полосового усилителя 5, и последовательно соединенные блок задержки 12 и блок памяти состояния исполнительного элемента 13, выход которого соединен с дополнительным входом блока управления исполнительным элементом 8. Вход блока задержки 12 подключен к выходу блока сравнения 6. Все блоки и узлы дистанционного переключателя подключены к источнику постоянного питания 10 (эти связи условно не показаны). Перед излучающим элементом 1 и перед фотоприемником 3 установлены оптические фильтры 14 и 14'соответственно. Кроме того, дистанционный переключатель может содержать последовательно соединенные фильтр низких частот 15, дискриминатор уровня 16 и излучатель видимого диапазона 17, подключенные к выходу фотоприемника 3 (см. фиг. 2). Сплошной контур условно заменяет элементы 1, 2, 6, 14 и 7 - 13. В качестве фотоэлемента 4 может быть использован любой фотоприемный элемент, например, фотодиод. Блоки 2 - 13 и 15 - 17 можно выполнять на различных электронных компонентах и по различным электрическим схемы, сохраняя функциональное назначение каждого блока. Светофильтры 14 и 14' могут иметь различное исполнение и характеристики в зависимости от параметров фотоприемника и излучающего элемента, обеспечивая их максимальное согласование. Блок питания 10 может собираться по стандартным схемам, однако, когда дистанционный переключатель используется во внутренней проводке жилых или производственных помещений, целесообразно источник постоянного питания 10 выполнять по схеме, допускающей подключение в разрыв одной фазы. The proposed remote switch contains a radiating element 1 with a pulse pump generator 2 connected to it, a photodetector 3, consisting of a series-connected photocell 4 and a strip amplifier 5, as well as series-connected comparison unit 6, the waiting generator 7, the control unit of the actuating element 8 and the actuating element 9 made in the form of a switch. In addition, the device contains a constant current source 10, a threshold regulator block 11, the output of which is connected to the control input of the comparison unit 6, the information input of which is connected to the output of the strip amplifier 5, and the delay unit 12 and the state memory unit of the actuating element 13 are connected in series, the output which is connected to the additional input of the control unit by the actuating element 8. The input of the delay unit 12 is connected to the output of the comparison unit 6. All the blocks and nodes of the remote switch are connected to the source a constant power supply 10 (these connections are not shown conditionally). In front of the radiating element 1 and in front of the photodetector 3, optical filters 14 and 14 ′ are installed, respectively. In addition, the remote switch may contain a series-connected low-pass filter 15, discriminator level 16 and the emitter of the visible range 17 connected to the output of the photodetector 3 (see Fig. 2). The solid contour conditionally replaces elements 1, 2, 6, 14 and 7 - 13. As photocell 4, any photodetector element, for example, a photodiode, can be used. Blocks 2 - 13 and 15 - 17 can be performed on various electronic components and according to different electrical circuits, while maintaining the functional purpose of each block. The filters 14 and 14 'can have different designs and characteristics depending on the parameters of the photodetector and emitting element, ensuring their maximum coordination. The power supply 10 can be assembled according to standard schemes, however, when the remote switch is used in the internal wiring of residential or industrial premises, it is advisable to carry out a constant power source 10 according to a scheme that allows connection to a single phase gap.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство запитано пульсирующим напряжением с периодом следования T_п (фиг. 3,a). Генератор импульсной накачки 2 генерирует короткие импульсы длительности T_c, существенно короче периода следования T_п (T_c<<T_п), фиг. 3,б. Этими импульсами запитывается излучающий элемент 1, так что он начинает излучать оптические импульсы через светофильтр 14. Если перед устройством кратковременно появляется объект (например, рука человека), то оптические импульсы отразятся от объекта и попадут на фотоэлемент 4. В фотоэлементе 4 возникнут пачки импульсов тока (фиг. 3,в). Положение пачек на оси времени синхронизовано с моментом появления объекта (например, руки человека), а количество импульсов в пачке зависит от времени нахождения объекта в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3. Амплитуда импульсов определяется расстоянием от объекта и коэффициентом отражения от него оптического сигнала.The device is powered by a pulsating voltage with a repetition period T _p (Fig. 3, a). The pulse pump generator 2 generates short pulses of duration T _c substantially shorter than the repetition period T _p (T _c << T _p ), FIG. 3, b. These pulses energize the emitting element 1, so that it begins to emit optical pulses through the filter 14. If an object (for example, a human hand) appears briefly in front of the device, the optical pulses will be reflected from the object and will be incident on photocell 4. A packet of current pulses will appear in photocell 4. (Fig. 3, c). The position of the packs on the time axis is synchronized with the moment the object (for example, a person’s hand) appears, and the number of pulses in the pack depends on the time the object was in the field of view of the emitting element 1 and photodetector 3. The amplitude of the pulses is determined by the distance from the object and the reflection coefficient of the optical signal from it .

Полосовой усилитель 5 воспроизводит эти импульсы. Если амплитуда указанных импульсов (в смеси с шумом) превышает уровень порога (регулируется блоком регулятора порога 11), то на выходе блока сравнения 6 появляется прямоугольный импульс той же длительности T_c и постоянной амплитуды (фиг.3,г). Следующий блок - ждущий генератор 7 формирует прямоугольные импульсы длительностью, равной длительности всей пачки импульсов, которая поступила на вход блока 6 (фиг. 3,д). Таким образом, на входе блока управления исполнительным элементом 8 формируется последовательность прямоугольных импульсов, при этом каждый такой импульс соответствует появлению в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3 объекта (например, руки человека).Band amplifier 5 reproduces these pulses. If the amplitude of these pulses (mixed with noise) exceeds the threshold level (regulated by the threshold regulator 11), then a rectangular pulse of the same duration T _c and constant amplitude appears at the output of the comparison unit 6 (Fig. 3, d). The next block - the waiting generator 7 generates rectangular pulses of a duration equal to the duration of the entire packet of pulses, which was received at the input of block 6 (Fig. 3, e). Thus, a sequence of rectangular pulses is formed at the input of the control unit for the actuating element 8, and each such pulse corresponds to the appearance in the field of view of the emitting element 1 and the photodetector 3 of an object (for example, a human hand).

Эти импульсы последовательно переключают блок управления исполнительным элементом (эпюры сигнала с выхода блока управления исполнительным элементом 8 показаны на фиг. 3,е) и соответственно исполнительный элемент 9 из одного состояния переходит в противоположное (например, при появлении объекта первый раз исполнительный элемент включается, второй раз - выключается, третий раз - включается и т.д.). These pulses sequentially switch the actuator control unit (signal plots from the output of the actuator control unit 8 are shown in Fig. 3e) and, accordingly, the actuator 9 changes from one state to the opposite (for example, when an object appears, the actuator turns on for the first time, the second time - turns off, the third time - turns on, etc.).

Плавное регулирование осуществляется при нахождении объекта в поле зрения излучающего элемента и фотоприемника в течение времени, превышающего время задержки блока задержки 12 (работа устройства в этом режиме показана на фиг. 4, при этом эпюры 4а - 4д эквивалентны эпюрам 3а - 3д). При этом импульсы с выхода блока сравнения 6 через блок задержки 12 поступают на блок памяти состояния исполнительного элемента 13, изменяя характеристики его выходного сигнала, который подается на дополнительный вход блока управления исполнительным элементом 8, изменяя его характеристики (изменение положения управляющих импульсов на выходе блока управления исполнительным элементом 8 показаны на фиг. 4,е), например, угол открытия исполнительного элемента 9. Время воздействия (число импульсов в пачке на выходе блока сравнения 6) запоминается в блоке памяти состояния исполнительного элемента 13, и при последующем кратковременном появлении объекта в поле зрения излучающего элемента 1 и фотоприемника 3 (при включенном положении исполнительного элемента) приводит к его включению в состояние, определяемое предыдущей установкой параметров блока управления исполнительным элементом (например, осветительный прибор будет включен с ранее установленной яркостью). Smooth adjustment is carried out when the object is in the field of view of the emitting element and the photodetector for a time exceeding the delay time of the delay unit 12 (the operation of the device in this mode is shown in Fig. 4, while diagrams 4a - 4d are equivalent to diagrams 3a - 3d). In this case, the pulses from the output of the comparison unit 6 through the delay unit 12 are supplied to the state memory unit of the actuating element 13, changing the characteristics of its output signal, which is fed to the additional input of the control unit of the actuating element 8, changing its characteristics (changing the position of the control pulses at the output of the control unit the actuating element 8 is shown in Fig. 4, f), for example, the opening angle of the actuating element 9. The exposure time (the number of pulses in the packet at the output of the comparison unit 6) is stored in the state memory unit of the actuating element 13, and with the subsequent short-term appearance of an object in the field of view of the emitting element 1 and the photodetector 3 (when the position of the actuating element is on), it turns on in the state determined by the previous setting of the parameters of the actuator control unit (for example, a lighting device will be turned on with the previously set brightness).

Для обеспечения контроля за уровнем освещенности сигнал с фотоприемника 3 подается на фильтр низких частот 15, с выхода которого постоянная составляющая сигнала, характеризующая освещенность, подается на дискриминатор уровня 16, настроенный таким образом, что при достижении уровня освещенности ниже определенной нормы (например, физиологической) излучатель видимого диапазона 17 сигнализирует об этом. To provide control over the level of illumination, the signal from the photodetector 3 is fed to a low-pass filter 15, from the output of which a constant component of the signal characterizing the illumination is fed to a discriminator of level 16, which is configured so that when the illumination level is below a certain norm (for example, physiological) the emitter of the visible range 17 signals this.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет не только бесконтактным образом управлять объектом регулирования (например, осветительным прибором), но и плавно регулировать его. Наличие датчика освещенности при этом позволяет проводить регулирование в соответствии с физиологическими требованиями. Thus, the claimed device allows not only a non-contact way to control the object of regulation (for example, a lighting fixture), but also to smoothly adjust it. The presence of a light sensor allows regulation in accordance with physiological requirements.

Источники информации
1. Регулятор тока сенсорный PTC-2 УХЛ 4.2 ТУ 16 -435. 097-85.Sources of information
1. Touch current controller PTC-2 UHL 4.2 TU 16 -435. 097-85.

2. Авторское свидетельство СССР N 525984, G 08 B 13/18, БИ N 32, 1976 (прототип). 2. Copyright certificate of the USSR N 525984, G 08 B 13/18, BI N 32, 1976 (prototype).

Claims

1. A remote switch containing a radiating element with a pulse pump generator connected to it, as well as a photodetector consisting of a series-connected photocell and a strip amplifier, characterized in that serially connected comparison unit, a waiting generator, an actuator control unit and an executive element are introduced into it an element made in the form of a switch, as well as two optical filters, one of which is installed in front of the photocell, and the other in front of the radiating element, the source to a constant power supply, a threshold regulator unit, the output of which is connected to a control input of a comparison unit, the information input of which is connected to the output of a strip amplifier, and a delay unit and an actuator element state memory unit, the output of which is connected to an additional input of the actuator control unit, the input of the delay unit is connected to the output of the comparison unit.

2. The switch according to claim 1, characterized in that it further comprises a series-connected low-pass filter, a level discriminator and a visible range emitter connected to the output of the strip amplifier.