УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫМИ ИНДИКАТОРАМИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМИ ДЛЯ ПОДСВЕТА ПУЛЬТОВ ЛА
DEVICE FOR CONTROLLING LED INDICATORS USED FOR AIRCRAFT PANEL ILLUMINATION

Изобретение относится к светотехнике и электронной коммутации для обеспечения управлением яркостью свечения светодиодов (СД) для подсвета знаков и надписей на лицевой панели пультов, используемых в бортовом оборудовании летательных аппаратов (ЛА) с изменяющейся внешней засветкой, а также для СД, используемых в качестве источников световой индикации.
Известно техническое решение (патент №2539317 C2. Способ и устройство для управления уровнями уменьшения силы света светодиодов).
Недостатком данного изобретения являются большие потери мощности при управлении при превышении или понижении порогового уровня на световую нагрузку из-за шунтирующего переключателя, используемого для отвода части выходного тока от преобразователя.
В качестве прототипа выбрано техническое решение (патент №2313135 C2. Регулятор светодиода, способ управления светодиодом и устройство возбуждения светодиода).
Недостатком является то, что регулятор обеспечивает изменение силы света СД путем динамического регулирования тока СД без привязки к уровню входного управляющего напряжения. Регулятор содержит измеряющий блок, управляющий блок и возбуждающий блок. Измеряющий блок выполнен с возможностью измерения силы света светодиода (СД) и выдачи соответствующего сигнала измерения в управляющий блок. Управляющий блок выполнен с возможностью выдачи управляющего сигнала в возбуждающий блок в соответствии с сигналом измерения. Возбуждающий блок выполнен с возможностью возбуждения СД согласно управляющему сигналу.
Технической задачей изобретения является обеспечение и поддерживание светотехнических характеристик СД по выбранному уровню яркости в диапазоне от 0 до 100% и изменяющемуся по линейному закону, пропорционально величине управляющего входного напряжения.
Техническим результатом является формирование яркости СД в зависимости от уровня управляющего входного напряжения с формированием длительности ШИМ сигналов и обеспечением стабильного тока через СД независимо от температуры окружающей среды и длительности наработки (или состояния старения) кристаллов СД.
Технический результат достигается тем, что устройство для управления светодиодными индикаторами, используемыми для подсвета пультов ЛА, содержащее аналоговый сумматор, выход которого подключен к входу ШИМ контроллера, выход ШИМ контроллера подключен к усилителю ШИМ, который состоит из электронного ключа на полевом транзисторе для питания узла светодиодов снизу и токового стабилизатора для питания узла светодиодов сверху; причем токовый стабилизатор состоит из регулятора тока, управляемого фотодатчиком, который в качестве обратной связи по контролю за яркостью свечения одного из светодиодов узла обеспечивает контроль за величиной тока, проходящего через светодиоды для поддержания необходимого уровня яркости свечения светодиодов, причем внешний управляющий вход соединен с входом аналогового сумматора.
ШИМ управление СД осуществляется от управляющего входного напряжения, которое подается на вход аналогового сумматора, выход с которого подключен к входу ШИМ контроллера, выход ШИМ контроллера посредством усилителя ШИМ подключен к нижнему входу питания узла светодиодов.
Верхний уровень питания узла светодиодов подключен к стабилизатору тока, организованного с использованием узла регулятора тока, управляемого посредством фотодатчика, включенного в цепь обратной связи (ОС) операционного усилителя для сопряжения с узлом регулятора тока. В результате корректируемая величина напряжения обратной связи, организованная по оптическому каналу от уровня свечения рабочего СД, преобразуется в напряжение на фотодатчике и соответственно усиливается на ОУ для корректировки тока блоком регулятора тока токового стабилизатора. Фотодатчик с усилителем на ОУ защищен от проникновения внешней засветки и для исключения влияния среднего тока на измерительный элемент фотодатчика, организовано стробирование регулятора тока ШИМ сигналами при отсутствии тока в узле светодиодов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема заявляемого устройства.
Функциональная схема устройства организована для обеспечения линейной характеристики изменения яркости свечения светодиодов (4), пропорциональной входному управляющему напряжению, следующим образом: управляющее входное напряжение с выхода блока (8) подключено к входу аналогового сумматора (1). Выход аналогового сумматора (1) подключен к входу ШИМ контроллера (2). Выход ШИМ контроллера (2) подключен к входу усилителя ШИМ (3). Выход усилителя ШИМ (3) подключен к нижнему выводу узла светодиодов (4) и регулятору тока (6) токового стабилизатора (7). Нижний вывод регулятора тока (6) подключен к верхнему выводу узла светодиодов (4). Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) по оптическому каналу подключен к одному из рабочих светодиодов узла (4). Выход фотодатчика с усилителем на ОУ (5) подключен к регулятору тока (6) токового стабилизатора (7).
Аналоговый сумматор (1), на вход которого поступает управляющее входное напряжение блока (8), своим выходом подключен к входу ШИМ контроллера (2) и обеспечивает изменение входного управляющего напряжения в видоизмененный аналоговый уровень, форматированный для работы ШИМ контроллера (2). ШИМ контроллер (2) принимает видоизмененный аналоговый форматированный сигнал и формирует по выходу соответствующий регулирующий сигнал с определенными параметрами по величине длительности импульсов и паузы между ними, тем самым формируя длительность импульсов ШИМ управления. Сформированные ШИМ импульсы посредством усилителя ШИМ (3) подаются на нижний вывод узла светодиодов (4). Верхний уровень питания СД осуществляется посредством токового стабилизатора (7), состоящего из фотодатчика с усилителем на ОУ (5), подключенного по оптическому каналу к одному из рабочих светодиодов (4), и регулятором тока (6), работающего в синхронном режиме от усилителя ШИМ (3) токовому стабилизатору (7). Такое построение устройства обеспечивает стабильное регулирование параметров яркости СД (4) в широком диапазоне питающего напряжения, изменения температуры окружающей среды и компенсирует параметры СД(4), влияющие на процесс старения кристаллов.
Устройство работает следующим образом.
На вход устройства из блока управляющего входного напряжения (8) поступает регулируемое оператором управляемое входное напряжение.
Входом блока является вход аналогового сумматора (1), в котором реализуется сопряжение управляющего входного напряжения (8) в видоизмененный масштабированный аналоговый потенциальный уровень с необходимым рабочим диапазоном (от верхнего 100% до нижнего 0%). По выходному уровню аналогового сумматора (1) выполняется управление входом ШИМ контроллера (2). В зависимости от уровня входного аналогового форматированного напряжения ШИМ контроллер (2) по выходу формирует соответствующий ШИМ сигнал с определенной длительностью и периодом следования импульсов. С выхода ШИМ контроллера (2) полученные ШИМ сигналы поступают на вход усилителя ШИМ (3), организованного на электронном ключе с полевым транзистором. Сигналы с усилителя ШИМ (3) подключены на нижний уровень питания светодиодов (4). Питание верхнего вывода (уровня) светодиодов (4) организовано посредством стабилизатора тока (7), состоящего из фотодатчика с усилителем на ОУ (5). Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) подключен по оптическому каналу к одному из рабочих светодиодов (4). Выход фотодатчика с усилителем на ОУ (5) соединен с регулятором тока (6) для изменения величины прямого тока через СД. Для исключения ошибки по контролю величины прямого тока питания СД (4) регулятор тока (6) работает в синхронном режиме с усилителем ШИМ (3).
Фотодатчик с усилителем на ОУ (5) подключен по схеме инвертирующего усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления. По мере изменения яркости светодиодов (4) ток через светодиоды (4) посредством регулятора тока корректируется, в результате изменения сопротивления фоточувствительного элемента в обратной связи ОУ достигается следующее соотношение:
Кy=Rcв/R1,
где Ку - коэффициент усиления ОУ;
Rсв, R1 – элементы, задающие коэффициент усиления ОУ;
Rсв - сопротивление светочувствительного элемента в обратной связи ОУ.
При этом токовый стабилизатор (7) за счет ОС обеспечивает поддержание необходимого тока управления питанием СД в широком диапазоне питающих напряжений, изменения температуры окружающей среды и в процессе старения кристалла путем изменения коэффициента усиления ОУ, и в результате изменения сопротивления фоточувствительного элемента в обратной связи ОУ.