RU2813824C1 - Lighting device control method - Google Patents
Lighting device control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813824C1 RU2813824C1 RU2023111566A RU2023111566A RU2813824C1 RU 2813824 C1 RU2813824 C1 RU 2813824C1 RU 2023111566 A RU2023111566 A RU 2023111566A RU 2023111566 A RU2023111566 A RU 2023111566A RU 2813824 C1 RU2813824 C1 RU 2813824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photosensor
- output voltage
- led lamp
- illumination
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 16
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 102220565735 Acid-sensing ion channel 4_F21S_mutation Human genes 0.000 description 1
- 101150004367 Il4i1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам управления светодиодным освещением и может быть использовано в системах управления внутренним и внешним освещением промышленных предприятий, складских помещений. The invention relates to means of controlling LED lighting and can be used in control systems for internal and external lighting of industrial enterprises and warehouses.
Известен интеллектуальный светодиодный светильник (патент RU на полезную модель №108119, МПК F21S 8/00), в состав которого входит, блок датчика освещенности, блок анализа датчика освещенности, блок фильтров, блок силовой, блок светодиодов, блок датчика выходного напряжения, блок управления, блок датчика выходного тока, блок датчика входного напряжения, блок питания, при этом функционирование интеллектуального светодиодного светильника в режиме автоматического управления яркостью светильника включает анализ информации на выходе блока датчика освещенности, сравнение с заданным порогом освещенности, превышение которого приводит к выключению светового потока на выходе светильника.An intelligent LED lamp is known (RU patent for utility model No. 108119, IPC F21S 8/00), which includes a light sensor unit, a light sensor analysis unit, a filter unit, a power unit, an LED unit, an output voltage sensor unit, a control unit , output current sensor unit, input voltage sensor unit, power supply, while the operation of an intelligent LED lamp in the mode of automatic control of the brightness of the lamp includes analysis of information at the output of the light sensor unit, comparison with a given illumination threshold, exceeding which leads to the switching off of the luminous flux at the output lamp
Недостатком известного устройства является низкая точность поддержания освещенности облучаемой светодиодным светильником поверхности, обусловленной дискретным управлением яркостью светильника.The disadvantage of the known device is the low accuracy of maintaining the illumination of the surface irradiated by the LED lamp, due to the discrete control of the brightness of the lamp.
Другим недостатком известного устройства является узкий диапазон поддержания освещенности, что обусловлено заданием требуемого уровня освещенности в форме фиксированного значения, неизменного для всего диапазона изменения яркости светильника. Однако выходной сигнал фотодатчика при работе по отражённому световому потоку имеет нелинейную зависимость, как от расстояния между светильником и облучаемой им поверхностью, так и от интенсивности воспринимаемого светового потока. В связи с этим задание требуемого уровня освещенности должно иметь вид таблицы или графика, отражающего зависимость уровня сигнала управления яркостью светильника от уровня выходного сигнала фотодатчика, полученные и сохранённые в памяти на этапе предварительной калибровки известного устройства. Сведения о форме представления заданного значения освещенности в форме таблицы или графика, а также сведения о проведении предварительной калибровки в описании известного устройства отсутствуют.Another disadvantage of the known device is the narrow range of maintaining illumination, which is due to setting the required level of illumination in the form of a fixed value, unchanged for the entire range of changes in the brightness of the lamp. However, the output signal of the photosensor when operating based on the reflected light flux has a nonlinear dependence both on the distance between the lamp and the surface it irradiates, and on the intensity of the perceived light flux. In this regard, setting the required illumination level should be in the form of a table or graph reflecting the dependence of the level of the luminaire brightness control signal on the level of the output signal of the photosensor, obtained and stored in memory at the stage of preliminary calibration of a known device. There is no information about the form of presentation of the set illumination value in the form of a table or graph, as well as information about preliminary calibration in the description of the known device.
Следующим недостатком известного устройства является существенное увеличение погрешности поддержания освещенности на заданном уровне при воздействии на облучаемую светодиодным источником света, посторонних источников света иной природы, например, лампы накаливания, люминесцентной лампы, солнечного света. Это обусловлено тем, что при управлении освещенностью по отражённому от облучаемой поверхности световому потоку, уровень выходного сигнала фотодатчика для одного и того же, по показаниям люксметра, контрольного значения освещенности, создаваемого различными по природе источниками света, имеет различные значения для различных источников света. В результате этого изменение фонового освещения, создаваемого посторонними источниками света, вызывает существенное увеличение погрешности автоматического поддержания заданной освещенности.The next disadvantage of the known device is a significant increase in the error in maintaining illumination at a given level when the irradiated LED light source is exposed to extraneous light sources of a different nature, for example, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, or sunlight. This is due to the fact that when controlling illumination by the light flux reflected from the irradiated surface, the level of the output signal of the photosensor for the same, according to the luxmeter readings, control value of illumination created by light sources of different nature, has different values for different light sources. As a result, a change in background lighting created by extraneous light sources causes a significant increase in the error in automatically maintaining a given illumination.
Известен светодиодный светильник с автоматическим поддержанием уровня освещенности (патент RU на полезную модель №185485, МПК Н05В 37/02), содержащий светоизлучающий элемент, драйвер для подключения светоизлучающего элемента к питающей сети, фотоэлемент, воспринимающий отражённый от облучаемой поверхности свет, блок управления, выход которого подключён к драйверу, первый вход подключен к выходу фотоэлемента, а второй вход предназначен для задания установки значения требуемого уровня отраженного света. При этом способ автоматического поддержания уровня освещенности, реализованный в данном устройстве, предполагает измерение посредством фотодатчика отражённого от облучаемой поверхности уровня освещенности, сравнение его техническими средствами блока управления с заданным значением и формирование сигнала управления изменением яркости светоизлучающего элемента.An LED lamp with automatic maintenance of the illumination level is known (RU patent for utility model No. 185485, MPK N05V 37/02), containing a light-emitting element, a driver for connecting the light-emitting element to the power supply, a photocell that senses light reflected from the irradiated surface, a control unit, an output which is connected to the driver, the first input is connected to the output of the photocell, and the second input is intended to set the value of the required level of reflected light. In this case, the method for automatically maintaining the illumination level, implemented in this device, involves measuring the illumination level reflected from the irradiated surface using a photosensor, comparing it with a given value using the technical means of the control unit, and generating a control signal for changing the brightness of the light-emitting element.
Недостатком известного устройства является узкий диапазон поддержания освещенности, что обусловлено заданием требуемого уровня освещенности в форме фиксированного значения, неизменного для всего диапазона изменения яркости светильника. Сведения о форме представления заданного значения освещенности в форме таблицы или графика, а также сведения о проведении предварительной калибровки светильника в описании известного устройства отсутствуют.The disadvantage of the known device is the narrow range of maintaining illumination, which is due to setting the required level of illumination in the form of a fixed value, unchanged for the entire range of changes in the brightness of the lamp. There is no information about the form of presenting a given illumination value in the form of a table or graph, as well as information about preliminary calibration of the luminaire in the description of the known device.
Следующим недостатком известного устройства является существенное увеличение погрешности поддержания освещенности на заданном уровне при воздействии на облучаемую светодиодным светильником поверхность посторонних источников света иной, чем светодиодный светильник, природы, например, лампы накаливания, люминесцентной лампы, солнечного света. The next disadvantage of the known device is a significant increase in the error in maintaining illumination at a given level when the surface irradiated by the LED lamp is exposed to extraneous light sources of a nature other than the LED lamp, for example, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, or sunlight.
Известен способ управления амплитудно-временными характеристиками светимости лампы (патент DE19824423, МПК Н 05 В 41/392, опубл. 02.12.99, патент RU на изобретение №2238617, МПК Н05В 41/392), при котором в устройстве памяти предварительно сохраняют заданное значение напряжения, которое соответствует напряжению с фотодатчика при выбранной интенсивности светового потока лампы, в процессе работы лампы измеряют фотодатчиком сигнал, пропорциональный световой интенсивности лампы, сравнивают выходное напряжение фотодатчика с сохранённым в памяти значением, и, если они различаются, формируют рассогласования, в соответствии с которым изменяют управляющее воздействие на источник питания лампы в сторону, соответствующую увеличению интенсивности света, при отрицательном знаке сигнала рассогласования, и в сторону, соответствующую уменьшению интенсивности света, при положительном знаке сигнала рассогласования. There is a known method for controlling the amplitude-time characteristics of the lamp luminosity (patent DE19824423, MPK N 05 V 41/392, publ. 02.12.99, RU patent for invention No. 2238617, MPK N05V 41/392), in which a preset value is previously stored in a memory device voltage, which corresponds to the voltage from the photosensor at the selected lamp luminous flux intensity; during lamp operation, a signal proportional to the light intensity of the lamp is measured by the photosensor, the output voltage of the photosensor is compared with the value stored in memory, and, if they differ, mismatches are generated, according to which changing the control action on the lamp power source in the direction corresponding to an increase in light intensity, with a negative sign of the mismatch signal, and in the direction corresponding to a decrease in light intensity, with a positive sign of the mismatch signal.
Недостатком известного устройства является существенное увеличение погрешности поддержания освещенности на заданном уровне при воздействии на облучаемую светодиодным светильником поверхность посторонними источниками света иной, чем светодиодный светильник, природы, например, лампы накаливания, люминесцентной лампы, солнечного света. Это обусловлено тем, что при управлении освещенностью по отражённому от облучаемой поверхности световому потоку, уровень выходного сигнала фотодатчика для одного и того же по показаниям люксметра контрольного значения освещенности, создаваемого различными по природе источниками света, имеет различные значения для различных источников света. В результате этого изменение фонового освещения, создаваемого посторонними источниками света, вызывает увеличение погрешности автоматического поддержания заданной освещенности.The disadvantage of the known device is a significant increase in the error in maintaining illumination at a given level when the surface irradiated by the LED lamp is exposed to extraneous light sources of a nature other than the LED lamp, for example, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, or sunlight. This is due to the fact that when controlling the illumination by the light flux reflected from the irradiated surface, the level of the output signal of the photosensor for the same control value of illumination, created by light sources of different nature according to the luxmeter readings, has different values for different light sources. As a result, a change in background lighting created by extraneous light sources causes an increase in the error in automatically maintaining a given illumination.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ управления осветительным устройством (патент RU 2647494, МПК Н05В 37/02), осуществляемый блоком управления, содержащий этап калибровки и этап рабочего функционирования, при этом на этапе калибровки путём формирования на выходе блока управления в диапазоне от 0В до 10В различных значений управляющего напряжения получают и сохраняют в памяти блока управления желаемую кривую светорегулирования, после этого на этапе рабочего функционирования путём изменения управляющего напряжения обеспечивают максимальное приближение интенсивности света осветительного устройства к желаемому значению.The closest in terms of the set of essential features to the claimed invention is a method of controlling a lighting device (patent RU 2647494, IPC N05V 37/02), carried out by a control unit, containing a calibration stage and a stage of operational operation, while at the calibration stage by forming at the output of the control unit in in the range from 0V to 10V of different control voltage values, the desired dimming curve is obtained and stored in the memory of the control unit, after which, at the operating stage, by changing the control voltage, the light intensity of the lighting device is ensured as close as possible to the desired value.
Недостатком ближайшего аналога является существенное увеличение погрешности поддержания освещенности на заданном уровне при воздействии на облучаемую поверхность посторонних источников света иной, чем светодиодный светильник, природы, The disadvantage of the closest analogue is a significant increase in the error in maintaining illumination at a given level when the irradiated surface is exposed to extraneous light sources of a nature other than an LED lamp,
Задачей заявляемого изобретения является повышение качества функционирования системы освещения в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.The objective of the claimed invention is to improve the quality of functioning of the lighting system under conditions of exposure to destabilizing factors.
Технический результат - повышение точности управления освещенностью облучаемой осветительным устройством поверхности по отражённому от неё световому потоку в условиях присутствия посторонних источников света. The technical result is an increase in the accuracy of controlling the illumination of the surface irradiated by a lighting device based on the light flux reflected from it in the presence of extraneous light sources.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления осветительным устройством, осуществляемом блоком управления, содержащем этап калибровки и этап рабочего функционирования, на этапе калибровки которого путём формирования на выходе блока управления в диапазоне от 0В до 10В различных значений управляющего напряжения получают и сохраняют в памяти блока управления желаемую кривую светорегулирования, а на этапе рабочего функционирования путём изменения управляющего напряжения обеспечивают максимальное приближение интенсивности света осветительного устройства к желаемому значению, согласно заявляемому изобретению , в качестве осветительного устройства используют светодиодный светильник, а контроль интенсивности излучаемого им света осуществляют с помощью фотодатчика, размещённого на корпусе светодиодного светильника, при этом в качестве кривой светорегулирования используют взаимную зависимость между выходным напряжением фотодатчика и управляющим напряжением, а этап калибровки светодиодного светильника проводят при отсутствии воздействия на облучаемую им поверхность посторонних источников света, кроме этого, этап калибровки дополняют совокупностью действий, направленных на определение коэффициента нормирования выходного напряжения фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность постороннего источника света по отношению к выходному напряжению фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность светодиодного источника света, для этого, воздействуя на облучаемую поверхность посторонним источником света, устанавливают по показаниям люксметра, размещённого вблизи облучаемой поверхности, контрольное значение её освещенности, и измеряют по показаниям вольтметра выходное напряжение фотодатчика, воздействуя после этого на облучаемую поверхность светодиодным источником света, вновь устанавливают по показаниям люксметра предыдущее контрольное значение освещенности облучаемой поверхности и измеряют по показаниям вольтметра выходное напряжение фотодатчика, после этого путем деления значения выходного напряжения фотодатчика, соответствующего постороннему источнику света, на значение выходного напряжения фотодатчика, соответствующее светодиодному источнику света, определяют и сохраняют в памяти блока управления коэффициент нормирования для данного постороннего источника света, аналогично определяют и сохраняют в памяти блока управления коэффициенты нормирования для всех посторонних источников света, на этапе рабочего функционирования сравнивают выходное напряжение фотодатчика, с сохранённым в памяти блока управления значением, и, если они различаются, формируют сигнал рассогласования, при положительном значении которого посредством изменения управляющего напряжения уменьшают интенсивность света светодиодного светильника, а при отрицательном значении сигнала рассогласования посредством изменения управляющего напряжения увеличивают интенсивность света светодиодного светильника, обеспечивая поддержание освещенности облучаемой светодиодным светильником поверхности на заданном уровне.The specified technical result is achieved in that in the method of controlling a lighting device, carried out by a control unit, containing a calibration stage and an operating stage, at the calibration stage of which, by generating at the output of the control unit in the range from 0V to 10V, various control voltage values are obtained and stored in memory control unit the desired dimming curve, and at the operating stage, by changing the control voltage, ensure that the light intensity of the lighting device is as close as possible to the desired value, according to the claimed invention , as lighting device, an LED lamp is used, and the intensity of the light emitted by it is controlled using a photosensor placed on the body of the LED lamp, while the mutual dependence between the output voltage of the photosensor and the control voltage is used as the dimming curve, and the calibration stage of the LED lamp is carried out in the absence of influence on the surface of extraneous light sources irradiated by it, in addition, the calibration stage is supplemented with a set of actions aimed at determining the normalization coefficient of the output voltage of the photosensor when exposed to the irradiated surface of an extraneous light source in relation to the output voltage of the photosensor when exposed to the irradiated surface of the LED light source, for this, by influencing the irradiated surface with an external light source, set the control value of its illumination according to the readings of a lux meter placed near the irradiated surface, and measure the output voltage of the photosensor according to the voltmeter readings, after that exposing the irradiated surface to an LED light source, again set the previous control value according to the lux meter readings illumination of the irradiated surface and measure the output voltage of the photosensor according to the voltmeter readings, then by dividing the value of the output voltage of the photosensor corresponding to the extraneous light source by the value of the output voltage of the photosensor corresponding to the LED light source, the normalization coefficient for this extraneous source is determined and stored in the memory of the control unit light, the normalization coefficients for all extraneous light sources are similarly determined and stored in the memory of the control unit; at the stage of operational operation, the output voltage of the photosensor is compared with the value stored in the memory of the control unit, and, if they differ, a mismatch signal is generated, if the value is positive, by changes in the control voltage reduce the light intensity of the LED lamp, and if the mismatch signal is negative, by changing the control voltage they increase the light intensity of the LED lamp, ensuring that the illumination of the surface irradiated by the LED lamp is maintained at a given level.
Причинно-следственная связь между введенными в способ управления осветительным устройством существенными признаками, и техническим результатом заключается в следующем: The cause-and-effect relationship between the essential features introduced into the lighting device control method and the technical result is as follows:
1.Выбор светодиодного светильника в качестве источника света для реализации заявленного способа управления обусловлен существенно меньшим по сравнению со всеми остальными, упомянутыми в описании ближайшего аналога источниками света, шагом регулирования интенсивности света, вплоть до плавного изменения светового потока. Данное обстоятельство непосредственно влияет на погрешность стабилизации освещенности в направлении её уменьшения.1. The choice of an LED lamp as a light source for the implementation of the declared control method is due to a significantly smaller step in regulating the light intensity, up to a smooth change in the luminous flux, compared to all other light sources mentioned in the description of the closest analogue. This circumstance directly affects the error in illumination stabilization in the direction of its decrease.
2. Построение кривой светорегулирования в виде взаимной зависимости между управляющим напряжением, определяющем интенсивность светового потока, и выходным напряжением фотодатчика освещенности облучаемой поверхности, существенно улучшает качество регулирования светового потока, так как в качестве сигнала обратной связи используется непосредственный параметр объекта регулирования в виде освещенности облучаемой поверхности. Использование в ближайшем аналоге в качестве кривой светорегулирования взаимной зависимости между управляющим напряжением и потребляемой светильником мощности, значительно ухудшает качество регулирования, так как в качестве сигнала обратной связи используется косвенный параметр степени освещенности облучаемой поверхности в виде потребляемой светильником мощности. 2. Construction of a light control curve in the form of a mutual relationship between the control voltage, which determines the intensity of the light flux, and the output voltage of the photosensor of illumination of the irradiated surface, significantly improves the quality of light flux control, since the direct parameter of the control object in the form of illumination of the irradiated surface is used as a feedback signal . The use of the mutual dependence between the control voltage and the power consumed by the lamp in the closest analogue as a dimming curve significantly worsens the quality of regulation, since an indirect parameter of the degree of illumination of the irradiated surface in the form of power consumed by the lamp is used as a feedback signal.
3. Введение коэффициента нормирования выходного напряжения фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность постороннего, источника света по отношению к выходному напряжению фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность светодиодного источника света, позволяет существенно снизить погрешность регулирования освещенности поверхности, облучаемой светодиодным светильником, в условиях воздействия на эту же поверхность посторонних источников света, иной природы (солнечный свет, лампа, накаливания, люминесцентная лампа и другие источники света). Это обусловлено тем, что выходное напряжение фотодатчика при восприятии отражённого от облучаемой поверхности светового потока принимает различные значения для различных по своей природе источников света, при неизменном по показаниям размещённого вблизи облучаемой поверхности люксметра значении освещенности облучаемой поверхности. Данное обстоятельство было установлено авторами заявляемого изобретения при проведении многочисленных экспериментов. При этом максимальное различие между значениями выходного напряжения фотодатчика, при одном и том же по показаниям люксметра значении освещенности, было установлено при сравнении светодиодного источника света и источника солнечного света. Даже в пасмурную погоду выходное напряжение фотодатчика при воздействии солнечного света в 3-5 раз превышало выходное напряжение фотодатчика при воздействии светодиодного источника света для одного и того же по показаниям люксметра значения освещенности.3. The introduction of a normalization coefficient for the output voltage of the photosensor when exposed to a foreign light source on the irradiated surface, in relation to the output voltage of the photosensor when exposed to the irradiated surface of an LED light source, makes it possible to significantly reduce the error in regulating the illumination of the surface irradiated by an LED lamp under conditions of exposure to the same the surface of extraneous light sources of a different nature (sunlight, lamp, incandescent, fluorescent lamp and other light sources). This is due to the fact that the output voltage of the photosensor, when perceiving the light flux reflected from the irradiated surface, takes on different values for light sources that are different in nature, while the illumination value of the irradiated surface remains unchanged according to the readings of a luxmeter placed near the irradiated surface. This circumstance was established by the authors of the claimed invention during numerous experiments. In this case, the maximum difference between the values of the output voltage of the photosensor, with the same illumination value according to the luxmeter readings, was established when comparing an LED light source and a solar light source. Even in cloudy weather, the output voltage of the photosensor when exposed to sunlight was 3-5 times higher than the output voltage of the photosensor when exposed to an LED light source for the same illumination value according to the luxmeter readings.
Таким образом, введение в заявляемый способ совокупности действий, предназначенных для нормирования выходного напряжения фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность посторонних источников света, существенно влияет на достижение технического результата.Thus, the introduction into the proposed method of a set of actions intended to normalize the output voltage of the photosensor when exposed to extraneous light sources on the irradiated surface significantly affects the achievement of the technical result.
Заявителем не были обнаружены источники информации об устройстве, имеющем всю совокупность отличительных существенных признаков, отражённых в формуле на заявляемое изобретение. Из чего сделан вывод, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию «Новизна».The applicant did not find sources of information about the device, which has the entire set of distinctive essential features reflected in the claims for the claimed invention. From which it was concluded that the proposed technical solution meets the “Novelty” criterion.
Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию изобретательский уровень заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники. Несмотря на то, что все функционально самостоятельные отличительные признаки известны сами по себе, заявителем не обнаружено такое их сочетание, как это представлено в заявляемой совокупности. Из этого сделан вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «Изобретательский уровень». To check whether the claimed invention meets the inventive step criterion, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that coincide with the features of the claimed method that are distinctive from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not clearly follow from the prior art for specialists. Despite the fact that all functionally independent distinctive features are known on their own, the applicant has not discovered such a combination of them as is presented in the claimed set. From this it was concluded that the claimed device meets the “Inventive step” criterion.
Сущность заявленного технического решения поясняется графическими материалами, где на Фиг.1 отражена функциональная схема устройства, используемого для реализации заявленного способа. The essence of the claimed technical solution is illustrated by graphic materials, where Figure 1 shows a functional diagram of the device used to implement the claimed method.
Позициями на Фиг.1 обозначены: 1 - пульт управления, 2 - блок управления, 3 - фотодатчик, 4 - базовый светодиодный светильник, 5- облучаемая поверхность, 6 - прямой световой поток, 7- отраженный световой поток. Составные части пульта управления обозначены:1.1- контроллер пульта управления, 1.2- радиомодем пульта управления, 1.3 - сенсорная панель пульта оператора. Составные части блока управления обозначены: 2.1- контроллер блока управления, 2.2- радиомодем блока управления, 2.3- усилитель сигнала с выхода фотодатчика, 2.4- усилитель мощности управляющего напряжения. Составные части светодиодного светильника обозначены: 4.1- драйвер сетевого питания светодиодного светильника, 4.2- блок светодиодов светодиодного светильника.The positions in Figure 1 indicate: 1 - control panel, 2 - control unit, 3 - photosensor, 4 - basic LED lamp, 5 - irradiated surface, 6 - direct luminous flux, 7 - reflected luminous flux. The components of the control panel are designated: 1.1 - control panel controller, 1.2 - radio modem of the control panel, 1.3 - touch panel of the operator panel. The components of the control unit are indicated: 2.1 - control unit controller, 2.2 - radio modem of the control unit, 2.3 - signal amplifier from the photosensor output, 2.4 - control voltage power amplifier. The components of the LED lamp are indicated: 4.1 - network power driver for the LED lamp, 4.2 - block of LEDs for the LED lamp.
Работа устройства, реализующего заявляемый способ, осуществляется следующим образом. При первоначальном включении устройства выполняется его калибровка применительно к условиям его последующей эксплуатации. Для этого с помощью кабеля RS485 ( Фиг1) осуществляют соединение пульта управления 1 и блока управления 2 по цифровому каналу обмена данными. После этого подают питание на пульт управления 1 и блок управления 2, выбирают с помощью сенсорной панели оператора 1.3 режим калибровки и задают нулевое значение управляющего напряжения на входе драйвера 4.1.После этого подают питание на драйвер 4.1 светильника 4 и инициируют выполнение калибровки, в процессе которой циклично выполняется формирование на входе драйвера 4.1 определенного управляющего напряжения, считывание отклика на данное воздействие в виде выходного напряжения фотодатчика, сохранение полученной пары значений в памяти контроллера пульта управления 1.1 в качестве одной из точек кривой светорегулирования. Поступающие на вход драйвера 4.1 напряжения имеют ступенчато возрастающий характер в диапазоне от 0В до 10В. После сохранения в памяти всех значений кривой светорегулирования задают коэффициент нормирования выходного напряжения фотодатчика постороннего источника света. После этого вся необходимая для работы устройства информация, полученная в процессе калибровки, загружается по радиоканалу из памяти контроллера пульта управления 1.1. в память контроллера блока управления 2.1.The operation of the device that implements the proposed method is carried out as follows. When the device is initially turned on, it is calibrated in relation to the conditions of its subsequent operation. To do this, using an RS485 cable (Fig.1), the control panel 1 and the control unit 2 are connected via a digital data exchange channel. After this, power is supplied to the control panel 1 and the control unit 2, the calibration mode is selected using the operator touch panel 1.3 and the control voltage at the input of the driver 4.1 is set to zero. After this, power is supplied to the driver 4.1 of the lamp 4 and calibration is initiated, during which cyclically, a certain control voltage is generated at the input of driver 4.1, the response to this influence is read in the form of the output voltage of the photosensor, and the resulting pair of values is stored in the memory of the controller of control panel 1.1 as one of the points of the dimming curve. The voltages arriving at the 4.1 driver input have a stepwise increasing character in the range from 0V to 10V. After storing all the values of the dimming curve in memory, the normalization coefficient for the output voltage of the photosensor of the extraneous light source is set. After this, all the information necessary for the operation of the device, obtained during the calibration process, is downloaded via radio channel from the memory of the controller of control panel 1.1. into the memory of the controller of the control unit 2.1.
На этапе рабочего функционирования обмен данными между пультом управления 1 и блоком управления 2 осуществляется по радиоканалу, кабель RS485 используется только на этапе калибровки.During the operating phase, data exchange between control panel 1 and control unit 2 is carried out via radio, the RS485 cable is used only during the calibration phase.
Работа устройства на этапе рабочего функционирования осуществляется следующим образом. The operation of the device at the operating stage is as follows.
Заданное на панели оператора 1.3 значение освещенности передаётся по радиоканалу на контроллер блока управления 2.1, который формирует на входе драйвера 4.1 соответствующее управляющее напряжение. В свою очередь выходное напряжение драйвера 4.1. изменяет интенсивность светового потока блока светодиодов 4.2, что приводит к изменению выходного напряжения фотодатчика 3, поступающего через усилитель 2.3 на вход контроллера 2.1. Если выходное напряжение фотодатчика 3 отличается от сохранённого в памяти значения, то контроллер 2.1 формирует сигнал рассогласования, при положительном значении которого посредством изменения управляющего напряжения на входе драйвера 4.1 уменьшается интенсивность света светодиодного светильника, а при отрицательном значении сигнала рассогласования - увеличивается интенсивность света светодиодного светильника, достигая тем самым максимальное приближение интенсивности света осветительного устройства к значению, соответствующему заданного уровня освещенности. При воздействии на облучаемую поверхность 5 посторонних источников света контроллер 2.1 преобразует поступивший на его вход уровень выходного напряжения фотодатчика 2.3 с учетом выбранного коэффициента нормирования. В результате этого погрешность регулирования освещенности, вызванная воздействием посторонних источников света существенно уменьшается.The illumination value specified on the operator panel 1.3 is transmitted via radio to the controller of the control unit 2.1, which generates the corresponding control voltage at the input of driver 4.1. In turn, the driver output voltage is 4.1. changes the intensity of the light flux of the LED block 4.2, which leads to a change in the output voltage of the photosensor 3, supplied through the amplifier 2.3 to the input of the controller 2.1. If the output voltage of photosensor 3 differs from the value stored in memory, then controller 2.1 generates a mismatch signal, with a positive value of which, by changing the control voltage at the input of driver 4.1, the light intensity of the LED lamp decreases, and with a negative value of the mismatch signal, the light intensity of the LED lamp increases, thereby achieving the maximum approximation of the light intensity of the lighting device to the value corresponding to the given level of illumination. When the irradiated surface 5 is exposed to extraneous light sources, controller 2.1 converts the output voltage level of photosensor 2.3 received at its input, taking into account the selected normalization coefficient. As a result, the error in lighting control caused by the influence of extraneous light sources is significantly reduced.
Ниже приведён один из вариантов реализации узлов устройства, отображённого на Фиг1.Below is one of the options for implementing the nodes of the device shown in Fig.1.
Контроллер пульта управления (1.1 фиг1) может быть выполнен на базе микропроцессора ATMEGA328PB-AU, радиомодем пульта управления (1.2 фиг1) выполнен на базе модели RAK811, в качестве сенсорной панели пульта оператора (1.3 фиг1) может быть использована модель СП307-Р компании ОВЕН, в качестве антенны для радиосвязи применена антенна модели BY-868-01 SMA-M R/A, контроллер блока управления (2.1 фиг1) выполнен на базе микропроцессора ATMEGA328PB-AU, радиомодем блока управления (2.2 фиг1) построен на базе модуля RAK811, в качестве усилителя сигнала с выхода фотодатчика (2.3 фиг1) может быть применён усилитель LMC7101, в качестве усилителя мощности (2.4 фиг1) использован усилитель LMC7101, в качестве светодиодного светильника использован светильник модели ДСО-65 с встроенным драйвером, в качестве фотодатчика (3 фиг1) применена микросхема SFH5711-2/3-Z, для построения канала связи (RS485 фиг1) могут быть использованы микросхемы MAX485ESA+T, в качестве аналогового переключателя в составе контроллера 2.1 использован коммутатор MAX4544EUT-T, в качестве сетевого трансформатора, входящего в состав контроллера блока управления 2.1 использован трансформатор модели ТПК-2-6В.При измерении освещенности облучаемой поверхности может быть использован люксметр модели DT1309. Для контроля выходного напряжения фотодатчика может быть применён мультиметр модели VC9805A.The control panel controller (1.1 fig1) can be made on the basis of the ATMEGA328PB-AU microprocessor, the radio modem of the control panel (1.2 fig1) is based on the RAK811 model, the SP307-R model from the OWEN company can be used as a touch panel of the operator panel (1.3 fig1), The antenna model BY-868-01 SMA-M R/A is used as an antenna for radio communication, the controller of the control unit (2.1 fig1) is based on the ATMEGA328PB-AU microprocessor, the radio modem of the control unit (2.2 fig1) is built on the basis of the RAK811 module, as The LMC7101 amplifier can be used as a signal amplifier from the output of the photosensor (2.3 fig. 1), the LMC7101 amplifier can be used as a power amplifier (2.4 fig. 1), a DSO-65 model lamp with a built-in driver can be used as an LED lamp, and a microcircuit can be used as a photosensor (3 fig. 1). SFH5711-2/3-Z, MAX485ESA+T microcircuits can be used to build a communication channel (RS485 Fig1), the MAX4544EUT-T switch is used as an analog switch as part of controller 2.1, as a network transformer included in the controller of control unit 2.1 a transformer model TPK-2-6V was used. When measuring the illumination of the irradiated surface, a luxmeter model DT1309 can be used. To monitor the output voltage of the photosensor, a multimeter model VC9805A can be used.
Необходимость в нормировании выходного напряжения фотодатчика при использовании различных источников света была выявлена в процессе проектирования системы дистанционного управления светодиодным освещением СДУ-СВ. На этапе проведения экспериментальных работ было обнаружено, что при одной и той же по показаниям люксметра освещенности облучаемой светильником поверхности выходное напряжение размещённого на корпусе светильника фотодатчика имело различные значения для светильников различной природы света. Например, при освещенности облучаемой поверхности, равной по показаниям люксметра 120 лк., выходной сигнал фотодатчика при воздействии на облучаемую поверхность светодиодного источника света имел значение 280мВ, при воздействии источника света от лампы накаливания имел значение 390мВ, при воздействии источника света от люминесцентной лампы имел значение 450мВ, при воздействии источника солнечного света имел значение 840мВ. В результате этого отклонение освещенности облучаемой светодиодным светильником поверхности по показаниям люксметра от заданного оператором системы СДУ-СВ значения также имело различные значения в зависимости от типа постороннего источника света, которым дополнительно освещалась облучаемая поверхность. Например, при использовании в качестве постороннего источника света второго светодиодного светильника отклонение освещенности облучаемой поверхности от заданного оператором значения составляло не более 5%, а при использовании в качестве постороннего источника света люминесцентной лампы отклонение возрастало до 20%, а при использовании в качестве постороннего источника света солнечного излучения возрастало до 50%.The need to normalize the output voltage of the photosensor when using various light sources was identified during the design of the SDU-SV LED lighting remote control system. At the stage of experimental work, it was discovered that with the same illumination of the surface irradiated by the lamp according to the luxmeter readings, the output voltage of the photosensor placed on the lamp body had different values for lamps of different natures of light. For example, when the illumination of the irradiated surface was equal to 120 lux according to the luxmeter readings, the output signal of the photosensor when exposed to the irradiated surface of an LED light source had a value of 280 mV, when exposed to a light source from an incandescent lamp it had a value of 390 mV, when exposed to a light source from a fluorescent lamp it had a value 450mV, when exposed to a source of sunlight had a value of 840mV. As a result, the deviation of the illumination of the surface irradiated by the LED lamp according to the luxmeter readings from the value specified by the operator of the SDU-SV system also had different values depending on the type of extraneous light source that additionally illuminated the irradiated surface. For example, when using a second LED lamp as an extraneous light source, the deviation of the illumination of the irradiated surface from the value specified by the operator was no more than 5%, and when using a fluorescent lamp as an extraneous light source, the deviation increased to 20%, and when using it as an extraneous light source solar radiation increased to 50%.
После введения в алгоритм работы системы СДУ-СВ коэффициента нормирования выходного напряжения фотодатчика для различных типов источников света по отношению к выходному напряжению фотодатчика для светодиодного источника света, отклонение освещенности облучаемой поверхности по показаниям люксметра от заданного оператором значения при воздействии на облучаемую поверхность любого постороннего источника не превышало 8%. При этом, система СДУ-СВ успешно прошла эксплуатационные испытания в реальных производственных условиях на двух предприятиях г. Саратова.After introducing into the algorithm of operation of the SDU-SV system the normalization factor for the output voltage of the photosensor for various types of light sources in relation to the output voltage of the photosensor for an LED light source, the deviation of the illumination of the irradiated surface according to the luxmeter readings from the value specified by the operator when exposed to the irradiated surface of any foreign source does not exceeded 8%. At the same time, the SDU-SV system successfully passed operational tests in real production conditions at two enterprises in Saratov.
Вышеизложенные сведения показывают, что при использовании заявляемого изобретения выполнена следующая совокупность условий:The above information shows that when using the claimed invention, the following set of conditions is met:
1. Средство, воплощающее заявляемый способ при его осуществлении, может быть использовано в системах управления внутренним освещением промышленных предприятий, складских помещений, выставочных и торговых павильонов, а также в системах управления наружного освещения, в том числе автомобильных дорог.1. The means embodying the claimed method when implemented can be used in control systems for internal lighting of industrial enterprises, warehouses, exhibition and trade pavilions, as well as in control systems for external lighting, including highways.
2. Средство, воплощающее заявляемый способ при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении точности управления освещенностью облучаемой осветительным устройством поверхности по отражённому от неё световому потоку в условиях присутствия посторонних источников света иной, чем светодиодный источник света, природы.2. The means embodying the claimed method when implemented is capable of achieving a technical result, which consists in increasing the accuracy of illumination control of the surface irradiated by the lighting device based on the light flux reflected from it in the presence of extraneous light sources of a nature other than the LED light source.
3. Для заявляемого способа, в том виде, в котором он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств, описанных в заявке, следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».3. For the claimed method, in the form in which it is characterized in the stated claims, the possibility of its implementation using the means described in the application has been confirmed, therefore, the claimed invention meets the criterion of “Industrial applicability”.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813824C1 true RU2813824C1 (en) | 2024-02-19 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447624C2 (en) * | 2006-09-20 | 2012-04-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | System for light-emitting element control and lighting system containing it |
| RU2647494C2 (en) * | 2012-07-09 | 2018-03-16 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Method of controlling lighting device |
| CN112566334A (en) * | 2020-12-30 | 2021-03-26 | 广州市浩洋电子股份有限公司 | Lamp dimming data calibration method and lamp applying same |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447624C2 (en) * | 2006-09-20 | 2012-04-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | System for light-emitting element control and lighting system containing it |
| RU2647494C2 (en) * | 2012-07-09 | 2018-03-16 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Method of controlling lighting device |
| CN112566334A (en) * | 2020-12-30 | 2021-03-26 | 广州市浩洋电子股份有限公司 | Lamp dimming data calibration method and lamp applying same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8203581B2 (en) | Method of LED dimming using ambient light feedback | |
| US8212483B2 (en) | Brightness controlled light source | |
| US8299722B2 (en) | Time division light output sensing and brightness adjustment for different spectra of light emitting diodes | |
| KR101017514B1 (en) | Current regulator and control method thereof | |
| WO2014073012A2 (en) | Lighting apparatus with brightness self-adjustment and self-adjusting method thereof | |
| RU2813824C1 (en) | Lighting device control method | |
| CN105744129B (en) | A kind of telecentric light detected with Yu Haiyang tiny organism and camera system | |
| JP5775996B2 (en) | Lighting apparatus, lighting control method, and lighting control program | |
| He et al. | Design of high-power LED automatic dimming system for light source of on-line detection system | |
| US9894742B2 (en) | Dimmer with photo sensor and high/low clamping | |
| KR100664363B1 (en) | Filament lamp light quantity control method and filament lamp light quantity control unit and filament lamp light source unit | |
| FI82583C (en) | ANORDNING FOER STYRNING AV BELYSNINGSARMATUR. | |
| RU185485U1 (en) | Auto-dimmable LED luminaire | |
| US10281324B1 (en) | Systems and methods for determining ambient illumination having dual sensors controlled by a bypass switch | |
| JP2010153243A (en) | Lighting device and lighting method | |
| CN112762862A (en) | Standard glare field for calibrating glare measurement device and calibration method | |
| CN105142302A (en) | Method of detecting natural light in Led lamp and inductor thereof | |
| JP2016001622A (en) | Fine weather skylight window lamp | |
| KR20120069031A (en) | Indoor high definition led lights control method and apparatus | |
| KR200432738Y1 (en) | Automatic Power Saving Unit Using Photo Sensing | |
| CN202998587U (en) | LED control system based on light demand | |
| Singh et al. | Measurement of color, photometry and electrical parameters of street light LEDs | |
| Tsankov et al. | Study of the photometric and the colorimetric characteristics of the optical systems of LED domestic lamps | |
| CN214592084U (en) | Constant brightness lighting lamp | |
| CN103621184A (en) | Robust daylight integration with the aid of coded light. |