RU2120203C1 - Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки - Google Patents
Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120203C1 RU2120203C1 RU96117680A RU96117680A RU2120203C1 RU 2120203 C1 RU2120203 C1 RU 2120203C1 RU 96117680 A RU96117680 A RU 96117680A RU 96117680 A RU96117680 A RU 96117680A RU 2120203 C1 RU2120203 C1 RU 2120203C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- circuit
- switch
- driver
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Сенсорный переключатель переменного тока, содержащий сенсорный формирователь формирователь тактовой частоты, формирователь сигнала коммутатора и исполнительное устройство, узел временной задержки и вспомогательный источник питания с цепью начальной установки, а исполнительное устройство выполнено в виде ключа управления, двунаправленного ключа, последовательно с которым включена активная нагрузка, дополнительно введен переключатель и фазосдвигающий узел. При наличии нескольких сенсорных площадок включение и отключение, например, ламп накаливания возможно с регулированной фиксированной задержкой, а также в зависимости от условий эксплуатации. В результате эксплуатации повышается надежность активной нагрузки и увеличивается КПД. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации осветительных сетей.
Известны сенсорные переключатели активной нагрузки. В переключателе [1], содержащем контактную площадку, источник электропитания, формирователь перепада напряжения на основе логического элемента 2И-НЕ, выходной сигнал которого является сигналом управления коммутирующим устройством. В нем при касании входных зажимов входная цепь, содержащая высокоомный делитель, создает уровень низкого напряжения на входе логического элемента и высокого на выходе. Это состояние сохраняется до тех пор, пока палец прижат к сенсору.
Недостатком известного устройства является зависимость времени включения от длительности нажатия и критичность к величине параметров входного сигнала, т.е. емкости и проводимости тела человека.
Известно также устройство [2], содержащее сенсор, резистивный делитель, генератор тактовых импульсов, триггер, выход которого является выходным сигналом управления, в качестве селектора в нем применен мультивибратор. С прикосновением пальца к сенсорной площадке емкость тела и резистор резистивного делителя образуют интегрирующую цепь, триггер переключается в состояние, соответствующее высокому уровню, включающему исполнительное устройство. После опускания пальца очередной тактовый импульс возвратит триггер в исходное состояние, т.е. отключит исполнительное устройство.
Недостатком [2] является незащищенность интегральных микросхем от статического электричества, критичность к величине емкости человека и длительности входного сигнала, а также возможность включения и отключения нагрузки только от одного сенсора.
Наиболее близким по технической сущности является устройство [3], взятое в качестве прототипа. Оно содержит сенсорный формирователь, формирователь тактовой частоты, формирователь сигнала коммутатора, исполнительное устройство, узел временной задержки и вспомогательный источник питания с цепью начальной установки, причем исполнительное устройство выполнено в виде ключа управления, двунаправленного ключа, последовательно с которым включена активная нагрузка, подключенная к сети переменного тока, вход формирователя тактовой частоты подключен к другому проводу, выход формирователя тактовой частоты подключен ко второму входу формирователя сигналов коммутатора и первому входу узла временной задержки, выход формирователя сигналов коммутатора подключен ко входу ключа управления, выход которого подключен к управляющему входу двунаправленного ключа, а выход сенсорного формирователя - к первому входу формирователя сигналов коммутатора, третий вход которого подключен к средней точке делителя цепи начальной установки, четвертый - к выходу узла временной задержки, пятый - ко второму входу узла временной задержки.
Недостатком этого устройства является отсутствие регулирования величины напряжения на нагрузке как по заданной величине угла управления, так и в зависимости от других факторов, например, освещенности для ламп накаливания.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности активной нагрузки и увеличение к.п.д. устройства путем регулирования напряжения на ней в зависимости от заданных и внешних факторов.
Поставленная цель достигается тем, что в сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки, содержащий сенсорный формирователь, формирователь тактовой частоты, формирователь сигналов коммутатора, исполнительное устройство, узел временной задержки и вспомогательный источник питания с цепью начальной установки, причем исполнительное устройство выполнено в виде ключа управления, двунаправленного ключа, последовательно с которым включена активная нагрузка, подключенная к сети переменного тока, вход формирователя тактовой частоты подключен ко второму входу формирователя сигналов коммутатора и первому входу узла временной задержки, выход формирователя сигналов коммутатора подключен ко входу ключа управления, а выход сенсорного формирователя подключен к первому входу формирователя сигналов коммутатора, третий вход которого подключен к средней точке делителя цепи начальной установки, четвертый - к выходу узла временной задержки, пятый - ко второму входу упомянутого узла, отличающийся тем, что в него введены переключающий узел и формирователь угла отсечки, причем указанный формирователь угла отсечки подключен к одной из фаз сети переменного тока и заземленного нулевого провода, выходы формирователя угла отсечки подключены ко входам переключающего узла, выход которого соединен с исполнительным элементов ключа управления, управляющего двунаправленным ключом.
Кроме того, устройство отличается тем, что формирователь угла отсечки выполнен в виде двузвенной регулируемой RC-цепи, ограничительный резистор второго звена которой подключен к одному выводу двунаправленного динистора, другой вывод которого является вторым входом переключающего узла.
А также устройство отличается тем, что между одной из силовых шин переменного тока и точкой соединения двунаправленного динистора и ограничительного резистора второго звена RC-цепи установлен фоторезистор.
На чертеже фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - принципиальная. Устройство содержит активную нагрузку 1, включенную последовательно в цепь двунаправленного ключа 2, управляемого ключом 3, который, в свою очередь, управляется формирователем сигналов коммутатора 4. Формирователь 4 управляется сенсорным формирователем 5, формирователем тактовой частоты 6, связан с узлом временной задержки 7. Узлы 4, 5, 6, 7 питаются от вспомогательного источника питания 8 с цепью начальной установки. Активная нагрузка 1 (фиг.1) может быть выполнена, например, в виде ламп накаливания, двунаправленный ключ 2 - в виде симистора (например, 2У208Г), ключ управления 3 может быть выполнен в виде транзистора 9, подключенного к дополнительному источнику 8 коллектором, в цепи которого установлено реле 10 (например, реле с магнитоуправляемым контактом РЭС-64) с контактом 11 в цепи управления элементов 2, встречным диодом 12, подключенным к обмотке элемента 10 и ограничительным резистором в цепи базы 13, узел 4 - формирователь сигналов коммутатора - выполнен на двух D-триггерах 14 и 15, схеме ИЛИ 16 и схеме НЕ 17, инверсный выход триггера 15 соединен с его D-входом, S-входы элементов 14 и 15 соединены с R-входом первого D-триггера 14 и нулевым проводом сетевого напряжения, прямой выход D-триггера 14 соединен с C-входом второго D-триггера 15, прямой выход которого подключен к резистору 13, выход элемента 16 соединен со входом элемента 17, выход которого подключен к R-входу второго D-триггера 15, сенсорные площадки 18'...18п соединены параллельно между собой и подключены к резистору 19 резистивного делителя 19, 20, элементы 20, 21, соединены параллельно между собой и параллельно цепи 22, 23, причем элемент 19, один вывод конденсатора 21 и катод диода 22 подключен ко входу первого триггера Шмидта 24, выход которого подключен ко входу первого элемента НЕ 25, выход которого подключен к D-входу первого D-триггера 14 (первый вход элемента 4); формирователь тактовой частоты 6 содержит на выходе CR-делитель из элемента 26 и 27, средняя точка которых подключена ко входу второго триггера Шмидта 28, выход которого подключен ко входу третьего НЕ 29, выход которого подключен ко второму входу элемента 4, два входа элемента 2И-НЕ 30 узла временной задержки подключены к узлам 4 и 6, выход элемента 30 подключен к счетчику 31, его C-входу, R-входы счетчиков 31, 32, 33 и второму входу элемента 30, выход последнего разряда счетчика 31 подключен к C-входу счетчика 32, выход последнего разряда счетчика 32 подключен к C-входу счетчика 33, любая из выходов (A, B, C, D) счетчика 33 подключен к первому входу элемента 16 (4-й вход элемента 4); вспомогательный источник 8 содержит стабилитрон 34, последовательно включенные в нулевой провод конденсатор 35 и резистор 36, диод 37, включенный катодом к аноду стабилитрона 34, конденсатор 38, включенный на выходе вспомогательного источника является сглаживающим емкостным фильтром 38, а элементы 39, 40 - цепью начальной установки, средняя точка которых подключена к 3-му входу элемента 4. Резистор 41 - ограничитель тока в цепи управления.
В качестве триггеров Шмидта, например, могут быть использованы ИМС 561ТЛ1, D-триггеров - 561ТМ2, счетчиков - 561ИЕ10 и др. элементы КМОП 561, 564 серий. Разряды A, B, C, D третьего счетчика 33, например, дают возможность образовать время работы устройства 81 с, 162 с, 324 с, 548 с, т.е. 1,5; 3; 6 и 12 мин при использовании исходной тактовой частоты промышленной сети 50 Гц. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме эксплуатации двунаправленный ключ 2 закрыт и нагрузка 1 отключена от источника сети U, вспомогательный источник питания 8 является параметрическим стабилизатором и вырабатывает сигнал начальной установки, который обеспечивает начальное отключенное состояние переключателя. Наличие переменного напряжения позволяет формирователю тактовой частоты 6 вырабатывать исходные для работы формирователя сигналов коммутатора 4 и узла временной задержки 7 импульсы первичной частоты (например, 50 Гц). Такое состояние переключателя может быть изменено только сенсорным формирователем 5. Принцип работы сенсорного формирователя 5 заключается в использовании электрофизических свойств тела человека и способа подведения промышленной сети переменного тока к потребителя. Используя одну из фаз трехфазного генератора первичной сети и нулевой провод и учитывая, что в системах с глухозаземленной нейтралью "Нуль" заземлен, как и во многих промышленных установках и установках бытового назначения, человек своими ногами через переходное сопротивление одежды, обуви, покрытия пола и т.п. всегда соединен с "нулем", при этом руки являются окончанием этого составного сложного сопротивления. При касании человека оголенной рукой одной из сенсорных пластин 18'...18п и используя в схеме сенсорного переключателя потенциал фазы появляется возможность протекания тока. Если в качестве исходной тактовой частоты использовать промышленную частоту 50 Гц; то время "дребезга" контакта рука-пластина значительно меньше 20 мс (период промышленной частоты), поэтому специальных мер для защиты от "дребезга" не требуется. При кратковременном касании рукой сенсорной пластины сенсорный формирователь 5 вырабатывает импульс запуска, который включает узел 4 - формирователь сигналов коммутаторов, последний включает ключ управления 3 и двунаправленный ключ 2, запуская при этом узел временной задержки 7. Узел 7 позволяет состояние включения узла 2 и нагрузки 1 фиксировать в течение определенных промежутков времени, по истечении которых вырабатывается сигнал сброса сенсорного переключателя в исходное состояние. В исходное состояние схема будет возвращена и "досрочно" при повторном кратковременном касании сенсорной пластины. При этом узел временной задержки 7 также будет возвращен в исходное состояние. Использование элементов КМОП для построения узлов не потребует стабилизированного вспомогательного источника питания.
Сенсорный формирователь (фиг.2) обеспечивает резкий перепад напряжения при включении с помощью делителя из элементов 19, 20, 21, 22, 23, сигнал, подаваемый на вход триггера Шмидта 24, формирует на его выходе прямоугольный импульс напряжения, подаваемый через инвертор 25 на D-вход триггера 14 формирователя сигналов коммутатора 4, сигнал с прямого выхода триггера 15 открывает через ограничительный резистор 13 транзистор 9 ключа 3, срабатывает реле 10 и контактом 11 включает симистор 2 и нагрузку 1. Формирователь тактовый частоты 6 преобразует с помощью элементов 26 и 27 выходной сигнал промышленной частоты триггера Шмидта 28 в последовательность прямоугольных импульсов, которые через инвертор 29 поступают на вход синхронизации триггера 14 и один из входов узла временной задержки 7, содержащего схему 2И-НЕ 30, выход которой подается на C-вход счетчика 31. Выходы счетчика 33 в зависимости от разряда A, B, C, D обеспечивают различное время (например, соотношение 1:2:4:8) нахождения нагрузки 1 во включенном состоянии.
Вспомогательный источник 8 представляет собой параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне 34, питание которого осуществляется от сети переменного тока U через делитель из элементов 35 и 36 и развязывающий диод 37. Емкостным сглаживающим фильтром является элемент 38, а делитель из элементов 39 и 40 представляет собой цепь начальной установки, сигнал со средней точки которого подается на 3-й вход формирователя сигналов коммутатора.
В структурную схему фиг.1 дополнительно введен формирователь угла отсечки 42 и переключающий узел 43 причем формирователь подключен к сети переменного тока, выходы формирователя подключены ко входам переключающего узла, а выходы 43 - к использованному элементу ключа управления 3.
Формирователь угла отсечки 42 содержит двухзвенную RC-цепь на элементах 44, 45 и 46, 47, причем первое звено является регулируемым за счет резистора 45, выход двухзвенной RC-цепи, т.е. точка соединения элементов 46, 47 через ограничительный резистор 48 подключена к одному выводу двунаправленного динистора 49, другой вывод которого - ко второму входу переключающего узла 43, третий вход переключающего узла подключен к одному из выводов фоторезистора 50, соединенного с ограничительным резистором 48, другой вывод фоторезистора 50 подключен к силовой шине. Конденсаторы 44 и 47 первого и второго звеньев подключены, соответственно, одними выводами к фазному проводу /силовой шине/, другими - к точкам соединения резисторов 45 и 46 и 46, 48,другой вывод резистора 45 подключен к нулевому проводу. Точки "a", "b" и "c" на фиг. 2 является, соответственно, первым, вторым и третьим входами переключающего узла 43. При положении переключателя в позиции первого входа "a" к 8 управляющему электроду элемента 2 через вспомогательный элемент узла 3 осуществляется управление без регулирования по фазе, т.е. как в основном устройстве. В положении переключателя "b" управление I-осуществляется с помощью фазосдвигающей цепи (первого звена PC) 44, 45. Напряжение на конденсаторе 44 через резисторы 46, 48 и динистор 49 и исполнительный элемент узла 3 подается на управляющий электрод двунаправленного ключа 2, время заряда конденсаторов 44, 47 зависит от величины резистора 45. Когда напряжение на 47 достигнет напряжения переключения элемента 49, он включается и подает импульс на управляющий электрод элемента 2.
При положении элемента 43 в "b" и "c" дополнительно параллельно элементу 47 подключается фоторезистор 50. В этом случае в зависимости от освещенности плавно регулируется угол α - т.е. угол задержки управляющего импульса, и осуществляется автоматическое регулирование напряжения на нагрузке, например, осуществляется различная освещенность ламп накаливания в зависимости от освещенности окружающей среды.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает переключение активной нагрузки переменного тока в зависимости от заданного угла отсечки и условий окружающей среды. Приведенные сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого изобретения.
Источники информации
1. Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. М., Радио и связь, 1991, с.143, рис.7.9.
1. Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. М., Радио и связь, 1991, с.143, рис.7.9.
2. Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. М., Радио и связь, 1991, с.144, рис. 7.13.
3. Патент РФ по заявке N 93039670/09 от 02.08.1993.
Claims (3)
1. Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки, содержащий сенсорный формирователь, формирователь тактовой частоты, формирователь сигналов коммутатора, исполнительное устройство, узел временной задержки и вспомогательный источник питания с цепью начальной установки, причем исполнительное устройство выполнено в виде ключа управления, двунаправленного ключа, последовательно с которым включена активная нагрузка, подключенная к сети переменного тока, вход формирователя тактовой частоты подключен к фазному проводу, выход формирователя тактовой частоты подключен к второму входу формирователя сигналов коммутатора и первому входу узла временной задержки, выход формирователя сигналов коммутатора подключен к входу ключа управления, а выход сенсорного формирователя подключен к первому входу формирователя сигналов коммутатора, третий вход которого подключен к средней точке делителя цепи начальной установки, четвертый - к выходу узла временной задержки, пятый - к второму входу упомянутого узла, отличающийся тем, что в него введены переключающий узел и формирователь угла отсечки, причем указанный формирователь угла отсечки подключен к одной из фаз сети переменного тока и заземленного нулевого провода, выходы формирователя угла отсечки подключены к входам переключающего узла, выход которого соединен исполнительным элементом ключа управления, управляющего двунаправленным ключом.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь угла отсечки выполнен в виде двузвенной регулируемой RC-цепи, ограничительный резистор второго звена которой подключен к одному выводу двунаправленного динистора, другой вывод которого является одним из входов переключающего узла.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что между одной из силовых шин переменного тока и точкой соединения двунаправленного динистора и ограничительного резистора второго звена RC-цепи установлен фоторезистор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117680A RU2120203C1 (ru) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96117680A RU2120203C1 (ru) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2120203C1 true RU2120203C1 (ru) | 1998-10-10 |
RU96117680A RU96117680A (ru) | 1998-12-20 |
Family
ID=20185102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96117680A RU2120203C1 (ru) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2120203C1 (ru) |
-
1996
- 1996-08-27 RU RU96117680A patent/RU2120203C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991, с. 143, 144. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4731548A (en) | Touch control switch circuit | |
US4289980A (en) | Touch sensitive electric switch | |
US4198563A (en) | Photodetector timer network | |
US4535254A (en) | Touch-operated power control device | |
CN105873312B (zh) | 利用改变导通角作为控制命令的控制装置 | |
US5550463A (en) | Power supply connected in parallel with solid state switch for phase control of average power to a load | |
CA2933454C (en) | Electronic device for controlling high-voltage with multiple low-voltage switches | |
RU2120203C1 (ru) | Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки | |
RU2091981C1 (ru) | Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки | |
KR100927239B1 (ko) | 전기 스위치 | |
GB2039700A (en) | Isolator circuit for use with frequency sensitive switching circuit | |
KR950008025B1 (ko) | 전위 치료기 | |
Shekhar et al. | Experimental design of a series arc load side detection algorithm for DC microgrid protection | |
DE3216928A1 (de) | Beruehrungsgesteuerter schalter | |
KR900006947B1 (ko) | 순차제어형 교류전원 분배장치 | |
RU2158996C2 (ru) | Устройство защиты и контроля сопротивления изоляции электротехнической системы | |
SU1744748A1 (ru) | Устройство дл защиты нагрузки от токовой перегрузки | |
WO1989008351A1 (en) | Two wire switch control circuit | |
RU2092955C1 (ru) | Устройство для автоматического управления двухполюсной нагрузкой в цепи переменного тока (варианты) | |
JPH0618166Y2 (ja) | 過電圧保護装置付冷蔵庫 | |
RU2004045C1 (ru) | Устройство резервного электроснабжени | |
RU2118029C1 (ru) | Устройство защиты трехфазных нагрузок | |
JPH02172187A (ja) | 負荷駆動制御装置 | |
EP0007920A1 (en) | Auxiliary commutation circuit for an inverter | |
KR200223842Y1 (ko) | 스텝 다운 트랜스포머 |