Устройство для контроля уровня освещенности

Устройство для контроля уровня освещенности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

OllHCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ц 523302

Сева Соеетсаиа

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.09.74 (21) 2063128/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.76 (51) М. Кл. G 011 1/10

Государственный комитет

Совете Министров ССС3 ло делам изобретений н открытий (53) УДК 535.241.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

H. Е. Авилов и Ю. А. Желнов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ OCBEUlEHHOCTH

Изобретение относится к области фотометрии и может быть использовано, например, для определения допускового контроля уровня освещенности и измерения освещенности внутри зоны допуска, а также для определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне.

Известны устройства для контроля уровня освещенности, содержащие фотоприемник и подключенный к его выходу измерительный прибор, которые позволяют производить измерение величины освещенности в широком диапазоне (1). Однако они не выдают сигнал, указывающий на выход освещенности из заданной зоны допуска, и не позволяют определять время пребывания освещенности в заданном диапазоне.

Наиболее близким является устройство для контроля освещенности, содержащее источник питания, подключенный к нему триггер Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, причем вход триггера Шмитта соединен со средней точкой делителя напряжения (2). Такое устройство выдает сигнал релейного типа при выходе освещенности за пределы заданной зоны допуска, но не позволяет определять время пребывания освещенности заданном диапазоне.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне.

Для этого в известное устройство для контроля уровня освещенности, содержащее источник питания, подключенные к нему триггер

Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, введены генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, и транзистор, коллектор которого соединен с одним из полюсов источника питания, ба10 за — со средней точкой делителя напряжения, а эмиттер — с эмиттерами транзисторов триггера Шмитта.

Схема устройства для контроля освещенности приведена на фиг. 1, где 1, 2, 3 — тран15 зисторы; 4 — фоторезистор; 5 — 12 — резисторы; 13 — конденсатор; 14 — генератор пилообразного напряжения; 15 — источник питания.

На фиг. 2-приведены эпюры сигналов, поясняющие работу устройства:

20 а) Ԅ— изменение освещенности б) У„„— напряжение на выходе генератора 14 пилообразного напряжения; в) ӄ— - порог срабатывания триггера Шмитта и U-„1 напряжение на базе транзистора 1; r) U,„„ — выходной

25 сигнал устройства.

Транзисторы 1 и 2 в совокупности с резисторами 6 — 12 и конденсатором 13 образуют стандартную схему триггера Шмитта, подключенную к источнику питания 15. Ко входу

30 триггера Шмптта подключен генератор 14 пилообразного ",апряжсния. Средняя точка дели523302

55 теля напряжения, образованного резистором

5 и фоторезистором 4 и подключенного к источнику питания 15, связана с базой транзистора 3, коллектор которого подключен к источнику питания 15, а эмиттер соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 2 триггера

Шмитта. Выходом устройства является коллектор транзистора 2 триггера Шмитта.

Устройство для контроля освещенности работает следующим образом.

В исходном состоянии (при неосвещенном фоторезисторе 4 и отсутствии сигнала от генератора 14 пилообразного напряжения U ) транзистор 1 закрыт, а транзистор 2 открыт.

Порог срабатывания У„триггера Шмитта, при котором триггер переходит в новое устойчивое состояние, определяется равенством U< ——

=Y„где: U, — падение напряжения на эмиттерном сопротивлении 6. Падение напряжения на эмиттерном сопротивлении 6, а следовательно, и порог срабатывания триггера Шмитта определяются величинами токов, протекающих через транзисторы 2 и 3. Изменение тока, протекающего через транзистор 3, приводит к изменению величины порога срабатывания триггера Шмитта.

В свою очередь, величина тока через транзистор 3, а следовательно и порог триггера, зависит от уровня освещенности фоторезистора 4: с увеличением освещенности пороговое напряжение триггера увеличивается, с уменьшением освещенности — уменьшается. Выбором рабочих точек транзисторов 1 и 3 устанавливают такой режим триггера Шмитта, при котором он будет срабатывать при выполнен ии условия Ф, (Ф„д, где Ф„д — нижняя граница допуска освещенности.

Регулирование нижней. границы допуска при этом осуществляется изменением сопротивления резистора 7.

При уровне освещенности Ф,„превышающем нижнюю границу допуска Фнд срабатывание триггера Шмитта может произойти за счет увеличения напряжения Ua< на базе транзистора 1, что достигается подачей пилообразного напряжения U„„,„„íà вход триггера Шмитта от генератора 14 пилообразного напряжения. Если амплитуда пилообразного напряжения U превышает порог срабатывания триггера Шмитта (эпюра 2 в), то триггер будет срабатывать при нарастании этого напряжения и возвращаться в исходное состояние в момент обратного хода пилообразного напряжения. Амплитуда пилообразного напряжения U определяет верхнюю границу уровня освещенности Ф», при которой будет происходить срабатывание триггера. Изменение верхней границы допуска Ф,д достигается изменением амплитуды пилообразного напряжения гпн.

Если уровень освещенности Ф» лежит в пределах допускового интервала Ф д(9»(5

Зо

40 (Ф,д, то на выходе устройства при этом появляется последовательность импульсов с постоянной частотой, равной частоте пилообразного напряжения (эпюра 2 г).

Если уровень освещенности Ф„меньше нижней границы допуска Ф (Ф д, триггер срабатывает (транзистор 1 открывается, транзистор 2 закрывается), и на его выходе устанавливается высокий потенциал. Напряжение

U, генератора 14 пилообразного напряжения в этом случае не может изменить состояние триггера.

При уровне освещенности Ф, большем верхней гранизы допуска Ф„)Ф,д падение напряжения на резисторе 6 настолько велико, что амплитуды пилообразного напряжения с „ недостаточно для открывания транзистора 1. Триггер Шмитта в этом случае будет находится в исходном состоянии, а на выходе устройства устанавливается низкий потенциал.

Таким образом, при изменении освещенности Ф,„от верхней границы допуска Ф,д до нижней границы Ф д (эпюра 2 а), на выходе устройства появится серия импульсов постоянной частоты (эпюра 2г), причем количество и мпульсов пропорционально времени пребывания освещенности внутри указанного диапазона. Это время нетрудно определить, умножив число импульсов на период их следования.

Длительность импульсов зависит от уровня освещенности: большему уровню соответствует импульс меньшей длительности и наоборот.

Следовательно, измеряя длительность импульсов, можно судить об уровне и характере изменения освещенности в заданном диапазоне.

Наличие высокого и низкого потенциалов на выходе устройства свидетельствует о выходе освещенности из зоны допуска.

Формула изобретения

Устройство для контроля уровня освещенности, содержащее источник питания, подключенные к нему триггер Шмитта и делитель напряжения, образованный фоторезистором и резистором, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью обеспечения возможности определения времени пребывания освещенности в заданном диапазоне, в него введены генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, и транзистор, коллектор которого соединен с одним из полюсов источника питания, база — со средней точкой делителя напряжения, а эмиттер — с эмиттерами транзисторов тригггера Шмитта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А. А. Ши шловский Прикладная физическая оптика, М., 1961, с. 364.

2. «Радио», № 11, 1970, с. 58.

523302 Ел

Фиг. 1 гпн

Корректор Л. Котова

Редактор Н. Коляда

Заказ 1633/8 Изд. № 1501 Тираж 814 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 бык

Составитель А. Субочев

Техред Т. Курилко