Устройство управления газоразрядным источником света (варианты)

Устройство управления газоразрядным источником света (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение надежности, улучшение массогабаритных и энергетических показателей. Устройство управления газоразрядным источником света содержит резонансный контур с разветвленным соединением конденсатора и дросселя, пусковой выключатель, формирователь импульсов зажигания, силовую питающую сеть, контрольно-командную схему с микропроцессорным блоком управления, имеющим сетевые приемник и передатчик телеметрических сигналов, взаимодействующие с блоком согласования и детектором частотно-модулированных сигналов силовой питающей сети, а также элементы контроля состояния нагрузки и мониторинга величин тока и напряжения. 4 с. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам питания газоразрядных источников света.

Известны устройства управления газоразрядным источником света, содержащие нагрузку в виде газоразрядной лампы, связанный с нагрузкой функциональным соединением резонансный контур, элементы зажигания газоразрядной лампы с управляемым пусковым выключателем, силовую питающую сеть и блок управления (JP N 60139177, H 02 М 7/48, 1985 г.).

Известные устройства имеют ограниченный диапазон регулирования вследствие применения жесткой логической функции управления.

Более совершенным и наиболее близким аналогом заявляемого является устройство управления газоразрядным источником света, содержащее нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных функциональным соединением с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения в силовой питающей сети и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента (US N 5049790, H 05 B 41/00, 1991 г.).

Недостатком указанного устройства являются низкие массогабаритные и энергетические показатели из-за необходимости рассогласовывать резонансный контур и задающий генератор для стабилизации параметров нагрузки.

Техническим результатом, на который нацелено заявляемое изобретение, является повышение надежности и улучшение массогабаритных и энергетических показателей.

Указанный результат достигается в устройстве управления газоразрядным источником света, содержащим нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных функциональным соединением с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения в силовой питающей сети и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента, за счет того, что оно снабжено блоком согласования с силовой питающей сетью и детектором частотно-модулированных сигналов, связанным индуктивно с блоком согласования и гальванически с микропроцессорным блоком управления, при этом микропроцессорный блок управления выполнен с подключенным к выводу детектора частотно-модулированных сигналов сетевым приемником телеметрических сигналов, имеющим буфер приема на выходе, и с подключенным к выводам блока согласования силовой питающей сети сетевым передатчиком телеметрических сигналов с буфером передачи на входе, а функциональное соединение дросселя и конденсатора резонансного контура с нагрузкой выполнено разветвленным.

А также за счет того, что индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде трансформатора, при этом вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с дросселем резонансного контура и с нагрузкой.

А также за счет того, что индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде индуктивной катушки, при этом дроссель резонансного контура соединен последовательно с нагрузкой и индуктивно связан с индуктивной катушкой.

А также за счет того, что индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания и дроссель резонансного контура выполнены в виде трансформаторов, при этом первичная обмотка дросселя индуктивно связана с нагрузкой и с вторичной обмоткой индуктивного элемента.

А также за счет того, что индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде трансформатора, при этом, вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с нагрузкой и конденсатором резонансного контура.

Сущность заявляемого изобретения представлена на чертежах, где: на фиг. 1 дана принципиальная схема устройства с индуктивным элементом формирователя импульсов зажигания в виде трансформатора, последовательно соединенного вторичной обмоткой с дросселем резонансного контура и с нагрузкой; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства с индуктивным элементом формирователя импульсов зажигания в виде индуктивной катушки, индуктивно связанной с дросселем резонансного контура; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства с формирователем импульсов зажигания и дросселем резонансного контура, выполненных в виде трансформаторов, вторичными обмотками последовательно соединенных с нагрузкой; на фиг. 4 - принципиальная схема устройства с последовательным соединением нагрузки и конденсатора резонансного контура с вторичной обмоткой выполненного в виде трансформатора индуктивного элемента формирователя импульсов зажигания; на фиг. 5 - блок схема микропроцессорного блока управления.

Устройство содержит нагрузку 1, имеющую функциональное разветвленное соединение (например, линиями 2 и 3 на схеме фиг. 1) с конденсатором 4 и дросселем 5, образующими резонансный контур. На линии 2 последовательно с нагрузкой 1 и дросселем 5 включена вторичная обмотка 6 выполненного в виде трансформатора индуктивного элемента 7 формирователя 8 импульсов зажигания. Указанный формирователь подключен к источнику напряжения 9 через силовой ключ 10 с управляющей линией 11, идущей от терминала 12 микропроцессорного блока управления 13.

Питание нагрузки 1 и формирователя 8 обеспечивается линией 14 с пусковым выключателем 15 с ключевым элементом, управляемым через терминал 16 микропроцессорного блока управления 13 и управляющий драйвер 17, Питание резонансного контура осуществляется на линии 18, приходящей в точку соединения дросселя 5 и конденсатора 4 от источника электрического тока 49.

Устройство снабжено блоком 20 согласования с силовой питающей сетью 19 и детектором 21 частотно-модулированных сигналов (например, двойной балансный фазовый детектор на полевых транзисторах).

Первый из них линиями 22 и 23 подключен к терминалам 24 и 25 микропроцессорного блока 13 управления, а второй линиями 26 и 27 индуктивно связан с блоком 20 согласования, а линией 28 гальванически связан с микропроцессорным блоком 13 управления через терминал 29.

В качестве средства получения контрольной информации на силовой питающей сети 19 предусмотрены элементы мониторинга величин тока и напряжения в виде датчика 30 тока и датчика напряжения 31, а на линии 2 - элементы контроля состояния нагрузки 1 в виде датчика 32 состояния контура.

Каждый из промежуточных датчиков имеет связь с микропроцессорным блоком 13 управления соответственно 30 через терминал 33, 31 через терминал 34, а 32 через терминал 35.

Микропроцессорный блок 13 управления содержит (см. фиг. 5) управляемый задающий генератор 36 импульсов, логическо-арифметическое устройство 37, запоминающее устройство 38, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 39 и генератор 40 опорной частоты.

Микропроцессорный блок 13 управления выполнен с сетевым приемником 41 телеметрических сигналов, подключенным к выводу детектора 21 частотно-модулированных сигналов на терминал 29 и имеющим буфер 42 приема на выходе в логическо-арифметическое устройство 37. Микропроцессорный блок 13 управления выполнен также с сетевым передатчиком 43 телеметрических сигналов, подключенным к выводам блока 20 согласования на терминалы 24 и 25 и имеющим буфер 44 передачи на выходе в логическо-арифметическое устройство 37.

В устройстве, как показано на фиг. 2, индуктивный элемент 7 формирователя 8 импульсов зажигания может быть выполнен в виде индуктивной катушки, индуктивно связанной магнитопроводом 45 с дросселем 5 резонансного контура, соединенным последовательно с нагрузкой 1. Такое решение повышает надежность устройства за счет уменьшения количества электрических связей.

В устройстве, как показано на фиг. 3, индуктивный элемент 7 формирователя 8 импульсов зажигания и дроссель 5 резонансного контура могут быть выполнены в виде трансформаторов, при этом первичная обмотка 46 дросселя 5 индуктивно связана с вторичной обмоткой 47 индуктивного элемента 7 и с последовательно соединенной с ней нагрузкой 1. Достоинством этого технического решения является простота согласования устройства и нагрузки.

В устройстве, как показано на фиг. 4, индуктивный элемент 7 может быть выполнен в виде трансформатора с вторичной обмоткой 48, последовательно соединенной с нагрузкой 1 и конденсатором 4 резонансного контура, вследствие чего обеспечивается защита от протекания постоянного тока через нагрузку.

Совокупность микропроцессорного блока 13 управления, датчиков 30, 31 и 32, драйвера 17, пускового выключателя 15 и их соединения образуют контрольно-командную схему.

Устройство работает следующим образом.

После подачи силового питающего постоянного или пульсирующего напряжения микропроцессорный блок управления 13 периодически опрашивает датчики тока 30, напряжения 31, состояния контура 32. При совпадении полученных сигналов с эталонными для неустановившегося режима микропроцессорный блок управления 13, управляя силовым ключом 10 формирователя 8 импульса зажигания, подает зажигающий импульс на нагрузку. Одновременно блок управления 13 подает периодический импульс управления через драйвер 17 на управляющий вход ключевого элемента пускового выключателя 15. По характеристике сигнала от датчика 32 состояния контура блок управления 13 распознает переход контура в установившийся режим. По линиям силовой питающей сети 19 через блок 20 согласования с силовой питающей сетью 19 блок управления 13 осуществляет передачу телеметрической информации о режиме работы устройства, а через блок 20 согласования и связанный с ним детектор 21 частотно-модулированных сигналов прием команд телеуправления. По командам телеуправления блок управления 13 изменяет текущие программные настройки, определяющие условия функционирования устройства и параметры нагрузки. В установившемся режиме по сигналу от датчика 32 состояния контура, датчика тока 30, датчика напряжения 31 блок управления 13 устанавливает период и длительность импульса управления таким образом, чтобы исключить рассогласование резонансного контура, образованного разветвленным соединением конденсатора 4 и дросселя 5, задающего генератора 36 блока управления 13 и обеспечить стабильность поддержания установленных параметров нагрузки.

Формула изобретения

1. Устройство управления газоразрядным источником света, содержащее нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком согласования с силовой питающей сетью, связанным индуктивно с микропроцессорным блоком управления и с силовой питающей сетью, детектором частотно-модулированных сигналов, связанным индуктивно с блоком согласования с силовой питающей сетью и гальванически с микропроцессорным блоком управления, источником напряжения, связанным с формирователем импульсов зажигания, силовой управляемый ключ которого связан с микропроцессорным блоком управления, и источником электрического тока, связанным с силовой питающей сетью и резонансным контуром в месте соединения дросселя и конденсатора, при этом элементы мониторинга величин тока и напряжения установлены в силовой питающей сети и связаны с микропроцессорным блоком управления, выполненным с возможностью приема команд телеуправления и передачи телеметрических сигналов по силовой питающей сети и управления параметрами нагрузки в зависимости от тока и напряжения силовой питающей сети, величин сигналов элемента контроля состояния нагрузки и телеуправляющих сигналов, пусковой выключатель связан с нагрузкой и через драйвер с микропроцессорным блоком управления, а элементы контроля состояния нагрузки связаны с нагрузкой и микропроцессорным блоком управления, причем индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде трансформатора, вторичная обмотка которого последовательно соединена с дросселем резонансного контура и с нагрузкой.

2. Устройство управления газоразрядным источником света, содержащее нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком согласования с силовой питающей сетью, связанным индуктивно с микропроцессорным блоком управления и с силовой питающей сетью, детектором частотно-модулированных сигналов, связанным индуктивно с блоком согласования с силовой питающей сетью и гальванически с микропроцессорным блоком управления, источником напряжения, связанным с формирователем импульсов зажигания, силовой управляемый ключ которого связан с микропроцессорным блоком управления, и источником электрического тока, связанным с силовой питающей сетью и резонансным контуром в месте соединения дросселя и конденсатора, при этом элементы мониторинга величин тока и напряжения установлены в силовой питающей сети и связаны с микропроцессорным блоком управления, выполненным с возможностью приема команд телеуправления и передачи телеметрических сигналов по силовой питающей сети и управления параметрами нагрузки в зависимости от тока и напряжения силовой питающей сети, величин сигналов элемента контроля состояния нагрузки и телеуправляющих сигналов, пусковой выключатель связан с нагрузкой и через драйвер с микропроцессорным блоком управления, а элементы контроля состояния нагрузки связаны с нагрузкой и микропроцессорным блоком управления, причем индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде индуктивной катушки, а дроссель резонансного контура соединен последовательно с нагрузкой и индуктивно связан с индуктивной катушкой.

3. Устройство управления газоразрядным источником света, содержащее нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком согласования с силовой питающей сетью, связанным индуктивно с микропроцессорным блоком управления и с силовой питающей сетью, детектором частотно-модулированных сигналов, связанным индуктивно с блоком согласования с силовой питающей сетью и гальванически с микропроцессорным блоком управления, источником напряжения, связанным с формирователем импульсов зажигания, силовой управляемый ключ которого связан с микропроцессорным блоком управления, и источником электрического тока, связанным с силовой питающей сетью и резонансным контуром в месте соединения дросселя и конденсатора, при этом элементы мониторинга величин тока и напряжения установлены в силовой питающей сети и связаны с микропроцессорным блоком управления, выполненным с возможностью приема команд телеуправления и передачи телеметрических сигналов по силовой питающей сети и управления параметрами нагрузки в зависимости от тока и напряжения силовой питающей сети, величин сигналов элемента контроля состояния нагрузки и телеуправляющих сигналов, пусковой выключатель связан с нагрузкой и через драйвер с микропроцессорным блоком управления, а элементы контроля состояния нагрузки связаны с нагрузкой и микропроцессорным блоком управления, причем индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания и дроссель резонансного контура выполнены в виде трансформаторов, а первичная обмотка дросселя связана с нагрузкой и с вторичной обмоткой индуктивного элемента.

4. Устройство управления газоразрядным источником света, содержащее нагрузку в виде газоразрядной лампы, резонансный контур в виде дросселя и конденсатора, связанных с нагрузкой, формирователь импульсов зажигания с силовым управляемым ключом и индуктивным элементом, связанным с нагрузкой, силовую питающую сеть и контрольно-командную схему, образованную микропроцессорным блоком управления с задающим генератором импульсов, элементами контроля состояния нагрузки, элементами мониторинга величин тока и напряжения и пусковым выключателем с управляющим драйвером ключевого элемента, отличающееся тем, что оно снабжено блоком согласования с силовой питающей сетью, связанным индуктивно с микропроцессорным блоком управления и с силовой питающей сетью, детектором частотно-модулированных сигналов, связанным индуктивно с блоком согласования с силовой питающей сетью и гальванически с микропроцессорным блоком управления, источником напряжения, связанным с формирователем импульсов зажигания, силовой управляемый ключ которого связан с микропроцессорным блоком управления, и источником электрического тока, связанным с силовой питающей сетью и резонансным контуром в месте соединения дросселя и конденсатора, при этом элементы мониторинга величин тока и напряжения установлены в силовой питающей сети и связаны с микропроцессорным блоком управления, выполненным с возможностью приема команд телеуправления и передачи телеметрических сигналов по силовой питающей сети и управления параметрами нагрузки в зависимости от тока и напряжения силовой питающей сети, величин сигналов элемента контроля состояния нагрузки и телеуправляющих сигналов, пусковой выключатель связан с нагрузкой и через драйвер с микропроцессорным блоком управления, а элементы контроля состояния нагрузки связаны с нагрузкой и микропроцессорным блоком управления, причем индуктивный элемент формирователя импульсов зажигания выполнен в виде трансформатора, вторичная обмотка которого последовательно соединена с нагрузкой и конденсатором резонансного контура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5