СЕНСОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к низковольтному аппаратостроению, и предназначено для включения, отключения и регулировки мощности, проходящей через нагрузку. Нагрузкой могут являться потребители электроэнергии с напряжением питания 200 - 250 вольт переменного тока, суммарной мощностью не более 1000 ватт. Например: лампы накаливания, в том числе и галогенные, низковольтные галогенные лампы, включенные через трансформатор, электродвигатели.
Известны сенсорные регуляторы различного исполнения SU №896612, RU №№2067354, 2214165, 2289104, 2325047, 2007109841, 2007119287, US №№5349330, 6403904, 6621029, 7336260, 2002/0159267, DE №102007023530, FR №2736179, JP №№10-308135,2008-112334, СN №№1601903,2901703.
В качестве ближайших аналогов можно выбрать патентные документы: CN №2901703, US №2002/0159267.
Известный наиболее близкий к заявленному сенсорный регулятор содержит Сенсорный регулятор, содержащий сенсорную панель с поверхностью, чувствительной к прикосновению, связанную с противоположной стороны клеммами с силовым модулем, включающим установленные в едином корпусе датчик превышения допустимой мощности и короткого замыкания нагрузки, датчик сетевого напряжения, датчик напряжения питания и блок питания, силовой модуль выполнен с возможностью скрытого монтажа в стеновую разветвительную коробку (US №2002/0159267, прототип).
Недостатками известного сенсорного выключателя являются ограниченность функциональных возможностей, не оптимальная компоновка, недостаточная долговечность.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного сенсорного регулятора и расширение арсенала сенсорных регуляторов.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задач, состоит в расширении функциональных возможностей, улучшении компоновочных характеристик и повышении долговечности регулятора.
На чертеже фиг.1 изображена конструктивная схема сенсорного регулятора, смонтированного в стене, на фиг.2 - принципиальная блок схема сенсорного регулятора, на фиг.3 - вид на сенсорную панель регулятора.
Сенсорный регулятор содержит сенсорную панель 2, клеммное устройство (клеммник) 12 с клеммами и силовой модуль 14 контроля и управления, представляющий собой силовую часть сенсорного регулятора. Модуль 14 включает в себя соединенный с сенсорной панелью 2 программируемый микроконтроллер 1 (например, микроконтроллер PIC12F629 или АТ89С2051), к которому подключены блок 10 питания, датчик 4 температуры внутри модуля 14, датчик 5 превышения допустимой мощности и короткого замыкания нагрузки 11, датчик 6 сетевого напряжения, датчик 7 напряжения питания, детектор 8 перехода сетевого напряжения через "0". При этом микроконтроллер 1 соединен с нагрузкой 11 и с сетью 220 В через тиристорный ключ 9 и блок 10 питания. Датчик 5 выполнен на основе трансформатора ударного действия.
Кроме того, микроконтроллеру 1 подключены средства 3 световой и звуковой индикации режимов работы. Средства световой индикации выполнены в виде светодиодов, а средства звуковой индикации выполнены в виде пьезоизлучателя (не изображено).
Сенсорная панель 2 выполнена с нанесенными на ней зонами 15, 16 управления мощностью, изображенными например, в форме: круга, кривой, спирали, треугольника, полосы, отдельно стоящих цифр.
Регулятор может быть соединен с нагрузкой, включающей несколько потребителей (не изображено).
Сенсорная панель 2 установлена в охватывающую ее по периметру накладную жесткую панель 17, зафиксированную разъемными резьбовыми соединителями (винтами или шурупами) 21 к стеновой разветвительной коробке 13. Сенсорную панель 2 охватывает по периметру полый бурт 18 жесткой панели 17, опертой на стену 19. Оборудование силового модуля 14 установлено в едином корпусе 20. Силовая часть регулятора (модуль 14) скрытно смонтирована корпусом 20 в стандартную крепежную стеновую разветвительную (распаечную) коробку 13.
Сенсорный регулятор работает следующим образом.
После подачи питания на регулятор через блок 10 питания микроконтроллер 1 опрашивает датчик 6 сетевого напряжения и в зависимости от значения (уровня) вычисляет первоначальный максимально возможный уровень мощности подводимой к нагрузке 11 с учетом потребности в питании схемы самого регулятора.
Сенсорная панель 2 представляет собой поверхность чувствительную к прикосновению. Принцип действия панели 2 основан прикосновении к ее сенсорам пальца руки (или другим проводящим предметом). Сенсорная панель 2 позволяет осуществлять регулирование путем прикосновения и дальнейшего движения пальцев руки по нанесенной зоне (15, 16). Современные сенсорные панели 2 позволяют распознавать зону воздействия и разного рода движения пальцев.
Микроконтроллер 1 опрашивает подключенную к нему сенсорную панель 2 для определения срабатывания ее сенсоров, и в зависимости от результата включает, отключает или регулирует мощность нагрузки. Происходит это следующим образом: если микроконтроллер 1 получил с панели 2 команду на включение нагрузки 11, он ожидает информацию от детектора 8 перехода синусоиды сетевого напряжения через "0" (т.е. о начале полупериода), после чего с помощью маломощного электрического сигнала управления открывает тиристоры ключа 9 на время соответствующее ранее определенному значению максимально возможного уровня мощности. Таким образом, микроконтроллер 1 получающий от детектора 8 сигнал о начале полупериода синхронизирован с фазой переменного сетевого напряжениия. В результате микроконтроллер 1 плавно управляет мощностью, подаваемой в нагрузку 11, путем изменения времени, в течение которого тиристор ключа 9, соединяющий нагрузку 11 с блоком 10 питания, замкнут в течение данного периода. Этот процесс повторяется до тех пор пока микроконтроллер 1 не получит других команд от сенсорной панели 2. Тиристор - полупроводниковый управляемый прибор, имеющий только два устойчивых электрических состояния - закрытое или открытое (выключенное или включенное); переход из закрытого состояния в открытое, т.е. включение тиристора, осуществляется с помощью маломощного электрического сигнала управления. Выключенное состояние тиристора характеризуется очень большим значением сопротивления, а включенное состояние - очень малым сопротивлением.
Если микроконтроллер 1 получил команду на плавную регулировку мощности нагрузки 11, то в зависимости от сработавшего сенсора панели 2 и времени удержания этого сенсора, он изменяет значение максимально возможного уровня мощности, и параллельно отслеживая информацию от детектора 8 перехода сетевого напряжения через "0", открывает тиристоры ключа 9 на время соответствующее этому значению максимально возможного уровня мощности.
Если микроконтроллер 1 получил команду на отключение нагрузки 11, он отключает тиристоры ключа 9 через которые питается нагрузка.
В случае, если нагрузка 11 отключена, микроконтроллер 1 включает светоизлучающие диоды, которые обеспечивают подсветку сенсорной панели 2 в темноте.
Если во время работы регулятора происходит просадка сетевого напряжения, микроконтроллер 1 получает об этом информацию через датчик 7 напряжения питания и автоматически понижает мощность нагрузки 11 для обеспечения необходимого питания всей схемы.
Помимо описанных выше функций микроконтроллер 1 постоянно опрашивает датчик 4 температуры внутри модуля 14 и датчик 5 превышения допустимой мощности и короткого замыкания нагрузки 11. В случае несоответствия полученных параметров заданным значениям микроконтроллер 1 выключает нагрузку 11 посредством отключения тиристоров ключа 9 и выдает звуковой сигнал посредством пьезоизлучателя.
В случае объединения силовых модулей 14 нескольких регуляторов в один корпус 20 с одной общей составной сенсорной панелью 2, становится возможным управлять несколькими нагрузками 11 раздельно. С помощью одного такого выключателя можно будет управлять любой из ламп в комнате. Также подобные выключатели могут в будущем использоваться и для управления кондиционерами.
Таким образом, создан эффективный сенсорный регулятор и расширен арсенал сенсорных регуляторов.
При этом расширены функциональные возможности в части диапазона благодаря программному регулированию нагрузки, улучшении компоновочных характеристик благодаря монтажу всей силовой части в стенную коробку и повышении долговечности и надежности регулятора благодаря защите сенсорной панели жесткой панелью, плавному включению напряжения на нагрузке и наличию защиты от перегрева и короткого замыкания нагрузки, а также синхронизации сигнала управления микроконтроллера для открытия тиристоров с началом полупериода сетевого напряжения.