устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания

Формула изобретения

Устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания, содержащее симистор, соединенный с лампами накаливания в последовательную цепь, включаемую в сеть переменного тока, блок питания, приемник излучений, блок управления симистором и источник излучений, выполненный в виде пульта, при этом блок питания первым выходом соединен с первым входом блока управления симистором, вторым - с входом приемника излучений, выход которого соединен со вторым входом блока управления симистором, выход которого через резистор соединен с управляющим входом симистора, вход которого через резистор соединен с третьим входом блока управления симистором, блок питания первым и вторым входами подсоединен параллельно симистору, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит силовой фильтр, состоящий из дросселя, соединенного последовательно с симистором, и конденсатора, подсоединенного к симистору параллельно, выключатель, соединенный параллельно с блоком управления симистором, при этом приемник излучений содержит последовательно соединенные приемник радиоимпульсов с антенной и усилитель импульсов, а источник излучений содержит кнопки управления, формирователь команд и радиопередатчик, соединенные последовательно, и элемент питания, подсоединенный к формирователю команд и радиопередатчику.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для включения и управления мощностью ламп накаливания и может быть использовано в быту и на производстве в качестве регулятора освещенности, создаваемой лампами накаливания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания, приведенное в описании к заявке на изобретение Российской Федерации № 97102486 от 19.02.97 г., опубл. 27.02.1999 г., МПК Н 05 В 39/04.

Известное устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания содержит симистор, соединенный с лампами накаливания в последовательную цепь, включаемую в сеть переменного тока, блок питания, приемник излучений, блок управления симистором и источник излучений, выполненный в виде пульта. При этом блок питания первым выходом соединен с первым входом блока управления симистором, вторым - с входом приемника излучений, выход которого соединен со вторым входом блока управления симистором, выход которого через резистор соединен с управляющим входом симитора, блок питания первым и вторым входом подсоединен параллельно симистору. При этом в известном устройстве в качестве приемника излучений использован приемник инфракрасных излучений, в качестве источника излучений - инфракрасный излучатель, а в качестве блока управления симистором использован микроконтроллер - однокристальный микроЕОМ. Такое выполнение устройства обуславливает его невысокие эксплуатационные характеристики.

В известном устройстве ввиду того что симистор соединен в последовательную цепь с лампами накаливания и подключается непосредственно к сети переменного напряжения, в устройстве и в сети переменного тока возникают электрические помехи. Это обусловлено тем, что в момент открытия симистора в электрической цепи возникает резкий бросок тока от нулевого значения до номинального, что приводит к сбою работы элементов устройства и не позволяет осуществить надежное плавное регулирование мощности ламп накаливания. Известное устройство также подвержено влиянию помех сети, что может привести к сбою в работе микроконтроллера блока управления симистором, например может произойти несанкционированное включение и/или выключение света, а также несанкционированное изменение мощности ламп накаливания.

Использование в известном устройстве в качестве приемника излучений приемника инфракрасных излучений, а в качестве излучателя - инфракрасного излучателя ограничивает его использование: для того, чтобы известное устройство работало, необходимо соблюдать строгое взаимное позиционирование излучателя и приемника. Иначе не осуществляется регулирование мощности ламп накаливания, так как инфракрасное излучение распространятся в узконаправленном диапазоне. Кроме того, для распространения инфракрасного излучения необходимо соблюдать условие прозрачности среды их распространения перед излучателем. Поэтому само устройство необходимо устанавливать в помещении в зоне видимости, что не всегда удобно для его размещения в интерьере помещения.

Таким образом, известное устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания является недостаточно удобным в эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания, в котором путем введения новых элементов и нового выполнения элементов обеспечивается улучшение таких его эксплуатационных характеристик, как плавность регулирования и надежность, за счет стабилизации процесса «излучение-прием» и повышения его помехоустойчивости.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания, содержащем симистор, соединенный с лампами накаливания в последовательную цепь, включаемую в сеть переменного тока, блок питания, приемник излучений, блок управления симистором и источник излучений, выполненный в виде пульта, при этом блок питания первым выходом соединен с первым входом блока управления симистором, вторым - с входом приемника излучений, выход которого соединен со вторым входом блока управления симистором, выход которого через резистор соединен с управляющим входом симистора, вход которого через резистор соединен с третьим входом блока управления симистором, блок питания первым и вторым входами подсоединен параллельно симистору, новым является то, что устройство дополнительно содержит силовой фильтр, состоящий из дросселя, соединенного последовательно с симистором, и конденсатора, подсоединенного к симистору параллельно, выключатель, соединенный параллельно с блоком управления симистором, при этом приемник излучений содержит последовательно соединенные приемник радиоимпульсов с антенной и усилитель импульсов, а источник излучений содержит кнопки управления, формирователь команд и радиопередатчик, соединенные последовательно, и элемент питания, подсоединенный к формирователю команд и радиопередатчику.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Одновременное введение в устройство силового фильтра, состоящего из дросселя, соединенного последовательно с симистором, и конденсатора, подсоединенного к симистору параллельно, выключателя, соединенного параллельно с блоком управления симистором, и выполнение при этом приемника излучений содержащим последовательно соединенные приемник радиоимпульсов с антенной и усилитель импульсов, а источника излучений - содержащим кнопки управления, формирователь команд и радиопередатчик, соединенные последовательно, и элемент питания, подсоединенный к формирователю команд и радиопередатчику, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики работы устройства.

Это поясняется следующим.

Работой симистора, который является элементом электрической схемы, регулирующим изменение мощности ламп накаливания, обусловлено возникновение электрических помех в схеме устройства. Введение в схему силового фильтра, состоящего из дросселя, соединенного последовательно с симистором, и конденсатора, подсоединенного к симистору параллельно, обеспечивает непрохождение по цепи верхних гармоник тока, которые и являются электрическими помехами, которые могут привести к сбою в работе других элементов схемы.

Кроме того, силовой фильтр также задерживает высокочастотные составляющие тока, поступающие из внешней сети переменного тока, которые могут образовываться при работе других электроприборов, подключаемых к сети, например холодильника и др.

Таким образом, за счет введения в схему устройства силового фильтра обеспечивается устранение как внешних электрических помех, так и помех, обусловленных работой симистора, что повышает помехоустойчивость устройства.

Введение в схему устройства выключателя, соединенного параллельно с блоком управления симистором, обеспечивает дополнительное удобство в эксплуатации устройства. Введение в схему выключателя позволяет осуществить подачу на симистор импульсов с максимальным углом отпирания, не используя источник излучений, выполненный в виде пульта, а непосредственно используя приемную часть устройства, которую можно смонтировать за выключателем. Кроме того, пользователю удобно осуществлять первоначальное включение ламп накаливания у входа в помещение, используя выключатель, а затем изменять мощность ламп накаливания, тем самым корректировать освещенность помещения с пульта. При этом поступление на симистор импульсов с максимальным и минимальным углом отпирания симистора ведет к стремительному, но плавному изменению мощности ламп накаливания. Таким образом, не возникает резких бросков напряжения, что способствует повышению помехоустойчивости устройства вследствие устранения негативных воздействий на лампы накаливания, продлевая тем самым срок их службы, обеспечивая повышение надежности устройства.

Выполнение приемника излучений в виде последовательно соединенных приемника радиоимпульсов с антенной и усилителя импульсов, а источника излучений - содержащим кнопки управления, формирователь команд и радиопередатчик, соединенных последовательно, и элемент питания, подсоединенный к формирователю команд и радиопередатчику, обеспечивает устойчивость поступления отпирающих симистор импульсов с заданным углом отпирания симистора без соблюдения ограничений на строгое соблюдение позиционирования «излучатель-приемник» и видимых помех между ними, что ведет к повышению надежности работы устройства и удобства в эксплуатации.

Это поясняется следующим. Использование в устройстве в качестве управляющих импульсов ключевого элемента схемы, регулирующего мощность ламп накаливания, радиоимпульсов обеспечивает высокую чувствительность при передаче-приеме сигналов, что позволяет достичь устойчивой работы устройства. Распространение радиоимпульсов имеет круговой диапазон распространения. При этом антенна приемника осуществляет прием радиоимпульсов устойчиво и беспрепятственно, так как для радиоимпульсов не являются преградой видимые предметы между излучателем и приемником. Таким образом, обеспечивается повышенная помехоустойчивость, что обеспечивает высокую надежность работы устройства.

Выполнение устройства в предложенном виде дополнительно позволяет, не меняя точки нахождения источника излучений, используя один пульт управления, регулировать мощность нескольких ламп накаливания или их групп, имеющих различное месторасположение, например, в разных комнатах. При этом эти группы ламп накаливания должны иметь в своей электрической цепи, включаемой в сеть переменного тока, свой регулятор мощности, настроенный на прием соответствующих ему последовательностей радиоимпульсов от одного источника излучений (пульта). Таким образом, устройство имеет дополнительное удобство в эксплуатации.

Устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания представлено чертежами, где фиг.1 - блок-схема устройства, фиг.2 - электрическая схема устройства.

Устройство для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания (фиг.1, фиг.2) имеет две конструктивно не связанные части - приемную часть - регулятор 1 мощности и излучающую часть - пульт 2 дистанционного управления, которые функционально объединены, являются устройством для дистанционного регулирования мощности ламп накаливания и выполняют роль регулятора освещенности, создаваемой лампами накаливания.

Регулятор 1 мощности содержит симистор 3, подсоединенный к лампам 4 накаливания в последовательную цепь, включенную в сеть переменного тока, блок 5 питания, приемник 6 излучений, содержащий приемник 7 радиоимпульсов с антенной 8 и усилитель 9, блок 10 управления симистором 3, силовой фильтр 11, выключатель 12. Блок 5 питания первым выходом соединен с первым входом блока 10 управления симистором 3, вторым - с входом приемника 6 излучений, выход которого соединен со вторым входом блока 10 управления симистором 3, выход которого через резистор соединен с управляющим входом симистора 3, вход которого через резистор соединен со третьим входом блока 10 управления симистором 3, блок питания 10 управления симистором 3 первым и вторым входом подсоединен параллельно симистору 3. Силовой фильтр 11 содержит дроссель 13, соединенный последовательно с симистором 3, и конденсатор 14, подсоединенный к симистору 3 параллельно. Выключатель 12 соединен с блоком 10 управления симистором 3. Источник излучений содержит кнопки 15 управления, формирователь 16 команд и радиопередатчик 17, соединенные последовательно, и элемент 18 питания, подсоединенный к формирователю 16 команд и радиопередатчику 17.

Заявляемое устройство может быть реализовано на современной элементной базе с применением современных технологий. В приведенной схеме устройства (фиг.1) в качестве блока 10 управления симистором 3 и формирователя 16 команд используются микроконтроллер типа PIC12C508A или типа PIC12629, приемник 7 радиоимпульсов выполнен на основе сверхгенератора на одном транзисторе, усилитель 8 импульсов выполнен на основе сдвоенного операционного усилителя.

Предлагаемое к патентованию устройство работает следующим образом.

Приемную часть устройства - регулятор 1 мощности устанавливают в помещении, освещенность которого, создаваемую лампами 4 накаливания, необходимо регулировать. При этом его устанавливают за выключатель 12, подсоединяя к цепи ламп 4 накаливания. Пульт 2 дистанционного управления пользователь берет в руки и нажатием кнопок 15 управления осуществляет дистанционное регулирование мощности ламп 4 накаливания. При необходимости пользователь может использовать выключатель 12 для быстрого, но плавного достижения максимальной мощности ламп 4 накаливания.

Общий принцип работы устройства следующий.

Формирователь 16 команд пульта 2 дистанционного управления, получая питание от элемента 18 питания, находится в состоянии готовности выдачи команд на радиопередатчик 17 и постоянно опрашивает кнопки 15 управления о наличии команд. При нажатии определенной кнопки 15 управления (которых может быть минимум четыре - «больше», «меньше», «включить», «выключить») соответствующий команде сигнал поступает на формирователь 16 команд, в котором формируется импульс, поступающий на радиопередатчик 17. В соответствии с этим радиопередатчик 17 излучает радиоволны, которые принимаются приемником 6 излучений. Радиоволны принимаются антенной 8 приемника 7 радиоимпульсов, в котором осуществляется детектирование сигнала, отделение полезного сигнала от несущей частоты, выделение с него сигнала, который является слабым (0,1-0,5 В), и передача его на усилитель 9, который усиливает сигнал до 5 В. С усилителя 9 импульсов приемника 6 излучений сигнал подается на блок 10 управления симистором (микроконтроллер). В блоке 10 управления симистором 3 (микроконтроллером) распознается поступивший сигнал и преобразовывается в форму, необходимую для управления работой симистора 3. Для синхронизации сигнала на блок 10 управления симистором 3 заведено приемное сетевое напряжение, ограниченное 5 В (делителем из двух резисторов и внутренним диодом входа микроконтроллера). Микроконтроллер блока 10 управления симистором 3 отсчитывает от 0 В синхронизированного напряжения временные интервалы, зависящие от принятых по радиоволнам команд и от состояния выключателя 12. По истечении такого временного интервала микроконтроллер блока 10 управления симистором 3 выдает импульс на управляющий вход симистора 3. Симистор 3 открывается, и по цепи идет ток. Мощность, подаваемая на лампу 4 накаливания, зависит от фазы управляющих импульсов. Угол сдвига импульсов во времени соответствует определенной мощности на лампе 4 накаливания. Максимальный угол сдвига соответствует минимальной мощности, подаваемой на лампу 4 накаливания.

Блок 5 питания осуществляет ограничение, выпрямление, стабилизацию переменного напряжения, синхронизирует управляющие симистором 3 импульсы с сетевым напряжением. Для подавления высших гармоник тока и ограничения тока короткого замыкания при возникновении в лампе 4 накаливания дуги включен последовательно с симистором 3 дроссель 13, а для фильтрации помех включен параллельно с симистором 3 и сетевыми выводами конденсатор 14 силового фильтра 11.