ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для управления нагрузкой, в частности, различными приборами бытовой техники, осветительными приборами и т.д.
Известен сенсорный переключатель, содержащий преобразователь фазового сдвига в ширину импульсов, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй через конденсатор - с сенсорной кнопкой, интегрирующий блок, блок сравнения и блок задержки и выдержки сигнала, при этом вход интегрирующего блока соединен с выходом преобразователя фазового сдвига в ширину импульсов, а выход интегрирующего блока через вход-выход блока сравнения соединен с входом блока задержки и выдержки сигнала (RU 2067354 С1, Н03K 17/945, 27.09.96). Известный сенсорный переключатель обладает относительно высокой надежностью и устойчив к внешним воздействиям (температурным, электромагнитных и высокочастотных помехам, а также к действию электростатического разряда).
Недостаток сенсорного переключателя заключается в отсутствии возможности многофункционального управления нагрузкой (или нагрузками).
Сенсорный переключатель переменного тока для активной нагрузки, принятый в качестве прототипа, содержит сенсорный формирователь, формирователь тактовой частоты, формирователь сигналов коммутатора, исполнительное устройство, узел временной задержки и вспомогательный источник питания с цепью начальной установки, причем исполнительное устройство выполнено в виде ключа управления, двунаправленного ключа, последовательно с которым включена активная нагрузка, подключенная к сети переменного тока, вход формирователя тактовой частоты подключен к фазному проводу, выход формирователя тактовой частоты подключен ко второму входу формирователя сигналов коммутатора и первому входу узла временной задержки, выход формирователя сигналов коммутатора подключен к входу ключа управления, а выход сенсорного формирователя подключен к первому входу
формирователя сигналов коммутатора, третий вход которого подключен к средней точке делителя цепи начальной установки, четвертый - к выходу узла временной задержки, пятый - ко второму входу упомянутого узла, к одной из фаз сети переменного тока и заземленного нулевого провода подключен формирователь угла отсечки, выходы которого подключены к входам переключающего узла, выход которого соединен исполнительным элементом ключа управления, управляющего двунаправленным ключом (RU 2120203 C1, H05B 37/02, 10.10.98). Известное устройство обеспечивает переключение активной нагрузки переменного тока в зависимости от заданного угла отсечки и условий окружающей среды. Оно обладает относительно высокой надежностью и повышенным значением КПД.
Недостатки известного устройства заключаются в отсутствии многофункционального управления одной нагрузкой, невозможность управления одной или нескольких нагрузок из разных мест при использовании в этих местах однотипных устройств, а также невозможность централизованного управления несколькими нагрузками.
Технический результат заключается в устранении указанных недостатков, а именно: в расширении функциональных возможностей, путем обеспечения многофункционального управления одной нагрузкой, обеспечении возможности управления одной или нескольких нагрузок из разных мест при использовании в этих местах однотипных устройств, а также обеспечении централизованного управления несколькими нагрузками.
Технический результат достигается тем, что в интеллектуальное устройство дистанционного управления нагрузкой содержащее сенсорный модуль введены блок датчиков, приемо-передающий модуль и микроконтроллер с подключенными к нему блоком памяти и индикатором, при этом первый вход/выход микроконтроллера соединен с выходом/входом сенсорного модуля, который выполнен с бесконтактной панелью управления, второй вход/выход микроконтроллера соединен с выходом/входом приемо-передающего модуля, третий вход/выход микроконтроллера подключен к блоку датчиков, а выход микроконтроллера, предназначенный для подключения управляемой нагрузки, является выходом устройства.
Устройство с вышеперечисленной совокупностью признаков позволяет за счет использования микроконтроллера осуществлять гибкую настройку функций, изменять в процессе эксплуатации, первоначально заложенные в него параметры, при этом посредством приемо-передающего модуля обеспечивается передача сформированных сигналов для централизованного дистанционного управления несколькими нагрузками, а также возможность реализации проводного или беспроводного объединения однотипных устройств для взаимосвязанного управления одной или нескольких нагрузок из разных мест.
На чертеже приведена схема интеллектуального устройства дистанционного управления нагрузкой.
Интеллектуальное устройство дистанционного управления нагрузкой содержит микроконтроллер 1, с подключенными к нему блоком 2 памяти и индикатором 3, первый вход/выход микроконтроллера 1 соединен с выходом/входом сенсорного модуля 4, который выполнен с бесконтактной (например, емкостной) панелью управления, второй вход/выход микроконтроллера 1 соединен с выходом/входом приемо-передающего модуля 5, третий вход/выход микроконтроллера 1 подключен к блоку 6 датчиков, выход 7 микроконтроллера 1, предназначенный для подключения управляемой нагрузки, является выходом устройства.
Интеллектуальное устройство дистанционного управления нагрузкой работает следующим образом.
При приближении руки пользователя к чувствительным элементам (емкостной бесконтактной панели управления) сенсорного модуля 4 (построенного, например, на основе емкостного детектора) емкостная бесконтактная панель управления изменяет свою емкостную характеристику в зависимости от расстояния до руки пользователя. Анализирующий микроконтроллер (на чертеже не показано) сенсорного модуля 4 обрабатывает сигналы от емкостной бесконтактной панели управления, преобразует их и на выход сенсорного модуля 4 поступает сформированный код команды, который зависит от направления, скорости и времени перемещения руки пользователя. При этом возможны, например, следующие режимы управления:
- «включить/выключить» (при приближение руки к поверхности панели на время не более 2 сек);
- «увеличить напряжение» (при движении руки снизу вверх вдоль поверхности панели;
- «уменьшить напряжение» (при движении руки сверху вниз вдоль поверхности панели;
- «дополнительный режим» (при удержании руки около панели в течение 3-5 сек;
- «настройка» (при удержании руки около панели не более 10 сек). Для простоты эксплуатации, режим плавного изменения (уменьшения или увеличения) напряжения на нагрузке по умолчанию может быть отключен. В этом случае режимы «увеличить» и «уменьшить» работают как включение и выключение нагрузки. «Дополнительный» режим настраивается по желанию пользователя, например, для отключения нагрузки через определенное время. Режим «настройки» позволяет изменять режимы работы устройства по необходимости.
Микроконтроллер 1, соединенный с блоком 2 памяти, обеспечивает взаимосвязанное функционирование всех блоков и модулей, входящих в состав устройства в соответствии с заданным алгоритмом, который записывается в блок 2 памяти, а также обеспечивает обмен информацией между блоками и модулями устройства и формирует на выходе 7 сигнал управления для исполнительного элемента управляемой нагрузки. В качестве микроконтроллера 1 может быть использован, например, широко известный микроконтроллер типа «Atmel» или «Jennic». Один из возможных алгоритмов его функционирования, приведенный в виде блок схемы, представлен на рис.2. На рис.3,4 и 5 представлены блок схемы отдельных этапов функционирования микроконтроллера. Эти блок схемы, предусматривают осуществление следующих действий. Согласно рис.2: включение питания, начальная настройка системы, поиск аналогичных устройств, если устройство ранее было подключено - восстановление параметров настройки, при воздействии человека датчик выдает соответствующий сигнал, преобразование сигнала в команду. При наличии других устройств (групповая работа): прием команды от другого устройства; передача команды на другое устройство,
изменение режима работы нагрузки в соответствии с командой своего датчика или поступившей от другого устройства, проверка выполнения команды, проверка наличия питающего напряжения, заряда аккумулятора, цикл, пока есть питающее напряжение, сохранение параметров настройки, переход в режим низкого потребления энергии от аккумулятора. Согласно рис.3: определение состояния емкостного датчика, проверка наличия произошедшего воздействия. Воздействие является командой управления нагрузкой или режимом настройки устройства? Формирование команды, определение работы в группе других устройств, формирование пакета для передачи (или новые параметры работы устройства, формирование пакета для передачи). Согласно рис.4: проверка состояния модуля радиоканала, проверка приема пакета от другого устройства, определение содержащейся в пакете команды. Новые параметры работы устройства (формирование команды), проверка наличия пакета для передачи другому устройству, отправка сформированного пакета. Согласно рис.5: проверка состояния нагрузки, проверка наличия команды на смену состояния нагрузки, изменение состояния нагрузки.
В состав блока 2 памяти могут входить следующие модули:
- энергонезависимая память, предназначенная для хранения данных о режимах работы, состояниях, настроечных параметрах;
- постоянное запоминающее устройство, предназначенное для хранения алгоритма работы микроконтроллера 1 при включении или перезагрузке устройства;
- оперативное запоминающее устройство, используемое микроконтроллером 1 для хранения текущих состояний и режимов модулей и всего устройства при питании устройства от сети или автономного источника (аккумуляторной батареи).
Индикатор 3 информирует пользователя о состояниях устройства (его режимах работы). В качестве простого индикатора может быть использован, например, светодиод. Управление нагрузкой может осуществляться с учетом параметров внешней среды, для чего в устройстве предусмотрен блок 6 датчиков, в состав которого могут входить следующие датчики:
- датчик влажности, который может использоваться для управления нагрузкой в зависимости от уровня влажности окружающей среды;
- датчик температуры, который может использоваться для управления нагрузкой в зависимости от температуры окружающей среды;
- анализатор газа, который может использоваться, например, для формирования сигнала тревоги при появлении в помещении бытового газа выше допустимой концентрации;
При необходимости в состав блока 6 могут быть включены и другие датчики. При использовании нескольких устройств управления нагрузкой (нагрузками), расположенных территориально в разных местах, они могут быть объединены посредством проводной связи или посредством радиосвязи, организуемой между приемо-передающими модулями 5 этих устройств. В этом случае устройство может быть настроено для работы в группе. При этом одной или несколькими нагрузками можно управлять из двух и более удобных мест. Возможен режим управления с одного устройства всеми. Например, отключать все включенные нагрузки при выходе из помещения. В зависимости от выбранного режима работы приемо-передающих модулей 5 передача информационного сигнала для управления с одного устройства на другие может осуществляться посредством проводной связи или радиосвязи. Беспроводное объединение (радиосвязь) устройств может быть использовано вместо проводного в местах, где возможные возникновения радиочастотных помех не будут оказывать влияния на правильное функционирование, установленного в помещении оборудования. В этом случае упрощается установка и монтаж устройств, размеры, форма и габариты которых соответствуют выпускаемым промышленностью блокам выключателей. Предлагаемое устройство может быть размещено в корпусе, выполненным из пластмассы, при этом могут быть предусмотрены переходные вставки под выпускаемые электрические установочные блоки различных производителей.
Отсутствие в устройстве механических контактов практически неограниченно повышает его долговечность и позволяет применять во взрывоопасных помещениях. Применяемая в устройстве элементная база имеет широкий диапазон рабочих температур и не критична к агрессивной среде, что позволяет применять устройство в различных климатических зонах. Возможность установки устройства на место штатного выключателя и простота в настройке, не требуют для монтажа изделия привлечения квалифицированного персонала.