Блок управления акустический
Полезная модель относится к схемам управления электрических цепей, и преимущественно предназначено для использования в электрических источниках света, в частности, в светодиодных лампах. Достигается повышение точности установки уровня срабатывания блока управления, снижение его материалоемкости. Блок управления содержит блок микрофона, блок задержки, блок гистерезиса с источником опорного напряжения. В блоке микрофона точка соединения сопротивления питания и микрофона через емкость подключена к первому входу первого компаратора. Этот вход через фильтр-делитель соединен со вторым входом первого компаратора и через первую обратную связь соединен с выходом первого компаратора. Выход первого компаратора также соединен с сигнальным входом блока задержки, сигнальный выход последнего соединен с сигнальным входом блока гистерезиса, а точнее - с первым входом второго компаратора. Второй вход второго компаратора подключен к источнику опорного напряжения и через вторую обратную связь подключен к выходу второго компаратора. 5 з.п., 7 илл.
Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к схемам управления электрических цепей, и преимущественно предназначен для использования в электрических источниках света, в частности, в светодиодных лампах.
Предшествующий уровень техники.
Известна светодиодная лампа, содержащая блок управления с акустическим датчиком и светодиодный блок, содержащий светоизлучающие диоды (светодиоды). При этом блок управления содержит средство включения/выключения светодиодов в зависимости от сигнала акустического датчика, причем указанное средство выполнено с обеспечением значения акустического порога выключения светодиодов меньше значения акустического порога их включения. Это средство содержит:
- формирователь сигнала акустического датчика, ко входу которого подключен акустический датчик;
- блок задержки выключения, вход которого подключен к выходу формирователя сигнала акустического датчика;
- исполнительный блок, к управляющему входу которого подключен выход блока задержки выключения, к первому информационному входу которого подключен выход формирователя порога включения, а ко второму информационному входу подключен выход формирователя порога выключения.
При этом силовые вход и выход исполнительного блока подключены последовательно светодиодному блоку. (Патент РФ на полезную модель 
99901, МПК H01L 33/00, 2010 [1]).
Недостатком указанного устройства является низкая точность регулирования уровня срабатывания ока управления, а также сложность реализации больших задержек активного уровня управляющего сигнала.
Другим недостатком указанного устройства является наличие двух формирователей порогов включения и выключения, что увеличивает материалоемкость устройства.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявленной полезной моделью, является повышение точности установки уровня срабатывания акустического блока управления, снижение его материалоемкости.
содержит блок микрофона с микрофоном, блок задержки, блок гистерезиса с источником опорного напряжения. При этом сигнальный выход блока задержки подключен к сигнальному входу блока гистерезиса. При этом блок микрофона содержит последовательную цепь сопротивления питания и микрофона, точка соединения которых через емкость соединена с первым входом первого компаратора. При этом первый вход первого компаратора через фильтр-делитель соединен со вторым входом первого компаратора, а через первую обратную связь соединен с выходом первого компаратора. При этом выход первого компаратора также соединен с сигнальным входом блока задержки. При этом блок гистерезиса содержит второй компаратор, первый вход которого является сигнальным входом блока гистерезиса, а второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения и через вторую обратную связь подключен к выходу второго компаратора.
По предпочтительному варианту исполнения выходной каскад первого компаратора выполнен с открытым коллектором, первый вход первого компаратора является положительным, а второй вход отрицательным. При этом первая обратная связь является емкостной положительной обратной связью. При этом фильтр-делитель выполнен в виде делителя напряжения, построенного на первом и втором сопротивлениях, а параллельно второму сопротивлению подключена емкость фильтра.
Блок задержки допустимо выполнять в виде последовательной цепи сопротивления задержки и емкости задержки, точка соединения которых является одновременно сигнальными входом и выходом блока задержки.
По предпочтительному варианту исполнения первый вход второго компаратора является положительным, а второй вход отрицательным. При этом вторая обратная связь является активной отрицательной обратной связью. При этом источник опорного напряжения выполнен в виде делителя напряжения.
Блок управления может быть снабжен источником питания, выход которого соединен с сопротивлением питания, а также со входами питания блока задержки и блока гистерезиса.
Блок управления допустимо выполнять содержащим силовой ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема блока управления акустического, на фиг.2 - предпочтительная схема блока компаратора, на фиг.3 - предпочтительная схема блока задержки, на фиг.4 - предпочтительная схема блока гистерезиса, на фиг.5 - схема блока управления с источником питания и силовым ключом, на фиг.6 - схема примера выполнения блока питания, на фиг.7 - схема использования акустического блока управления.
Варианты осуществления полезной модели.
Блок управления акустический 1 содержит (фиг.1):
- блок микрофона 2;
- блок компаратора 3;
- блок задержки 4;
- блок гистерезиса 5.
Блок управления акустический 1 снабжен входом 30 и выходом 31 питания, а также выходом управления 32.
Блок микрофона 2 предназначен для преобразования акустических колебаний окружающей среды в электрический сигнал и его предварительную подготовку для подачи в блок компаратора 3. Между входом и выходом питания блока микрофона 2 последовательно подключены сопротивление питания 6 и микрофон 7, точка соединения которых через емкость 8 соединена с сигнальным выходом 33 блока микрофона 2.
Блок компаратора 3 предназначен для формирования первичного цифрового импульсного сигнала управления. Блок компаратора 3 снабжен входом и выходом питания, а также сигнальными входом 34 и выходом 35. Блок компаратора 3 реализован по схеме сравнения мгновенного значения сигнала на сигнальном входе 34 с его усредненным значением на этом же входе 34. Сигнальный вход 34 блока компаратора 3 соединен с сигнальным выходом 33 блока микрофона 2.
Блок компаратора 3 содержит первый компаратор 9, первый вход которого является сигнальным входом 34 блока компаратора 3. Второй вход 36 первого компаратора 9 соединен с сигнальным входом 34 блока компаратора 3 через фильтр-делитель 10. Выход первого компаратора 9 является сигнальным выходом 35 блока компаратора 3, и соединен первой обратной связью 11 с первым входом 34 первого компаратора 9.
По предпочтительному варианту исполнения выходной каскад первого компаратора 9 выполнен с открытым коллектором, первый вход первого компаратора 9 является положительным, а второй вход 36 - отрицательным (фиг.2). При этом первая обратная связь 11 является емкостной положительной обратной связью 11. При этом фильтр-делитель 10 выполнен в виде делителя напряжения, построенного на первом 12 и втором 13 сопротивлениях, последовательно соединяющих сигнальный вход 34 блока компаратора 3 с его выходом питания. Параллельно второму сопротивлению 13 подключена емкость 14.
Блок задержки 4 предназначен для увеличения длительности активного уровня сигнала управления, формируемого блоком компаратора 3. Блок задержки 4 снабжен входом и выходом питания, а также сигнальными входом 37 и выходом 38. Сигнальный вход 37 блока задержки 4 соединен с сигнальным выходом 35 блока компаратора 3.
По предпочтительному варианту исполнения блок задержки 4 (фиг.3) выполнен в виде последовательной цепи сопротивления задержки 15 и емкости задержки 16, подключенной между входом и выходом питания блока задержки 4. Точка соединения сопротивления задержки 15 и емкости задержки 16 является сигнальным входом 37 и одновременно сигнальным выходом 38 блока задержки 4.
Блок гистерезиса 5 предназначен для формирования отставания (задержки) фронтов сигнала управления один относительно другого. Блок гистерезиса 5 снабжен входом и выходом питания, а также сигнальными входом 39 и выходом. Сигнальный вход 39 блока гистерезиса 5 соединен с сигнальным выходом 38 блока задержки 4. Сигнальный выход блока гистерезиса 5 является выходом управления 32 заявляемого блока управления акустического 1.
Блок гистерезиса 5 содержит второй компаратор 17, первый вход которого является сигнальным входом 39 блока гистерезиса 5. Второй вход 40 второго компаратора 17 соединен с выходом источника опорного напряжения 18. Выход второго компаратора 17 является сигнальным выходом 32 блока гистерезиса 5, и соединен второй обратной связью 19 со вторым входом 40 второго компаратора 17.
По предпочтительному варианту исполнения первый вход второго компаратора 17 является положительным, а второй вход 40 - отрицательным (фиг.4). При этом вторая обратная связь 19 является активной отрицательной обратной связью и выполнена в виде сопротивления 19. При этом источник опорного напряжения 18 выполнен в виде делителя напряжения, построенного на третьем 20 и четвертом 21 сопротивлениях, последовательно соединяющих вход и выход питания блока гистерезиса 5.
Блок управления акустический может также содержать источник питания 22, и силовой ключ 23 (фиг.5). Выход управления 32 при этом подключают к управляющему входу силового ключа 23, а блок управления снабжают силовыми входом 41 и выходом 42, которыми одновременно являются силовые вход и выход силового ключа 23. Вход источника питания 22 в этом случае является входом питания 30 заявляемого блока управления 1, а напряжение питания с выхода питания подается на входы питания блока микрофона 2, блока компаратора 3, блока задержки 4 и блока гистерезиса 5.
Источник питания может быть линейным (фиг.6).
Силовой ключ может быть выполнен в виде полевого транзистора.
При использовании блока управления акустического 1 его вход 30 и выход 31 питания подключают к источнику питания (фиг.7). Выход управления 32 подключают к управляющему входу силового ключа 23, силовая цепь которого последовательно соединена с нагрузкой 24, например, осветительной.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
При работе акустического блока управления 1 на выходе 33 блока микрофона формируется аналоговый сигнал, соответствующий акустическому воздействию на микрофон 7. В блоке компаратора 3 этот сигнал непрерывно сравнивается с его смещенным средним значением. При значительном акустическом воздействии на микрофон, при котором блок управления должен выработать активный управляющий уровень сигнала, мгновенное значение сигнала на первом входе 34 первого компаратора 9 переходит потенциальную границу, задаваемую его смещенным средним значением на втором сигнальном входе 36, и компаратор 9 устанавливает активный уровень на своем сигнальном выходе 33.
Благодаря первой обратной связи 11 сигнал на выходе компаратора 9 удерживается в активном уровне в течение всего времени, устанавливаемого блоком задержки 4 после исчезновения акустического воздействия на микрофон 7.
Попадая на сигнальный вход 39 блока гистерезиса 5, сигнал управления сравнивается во втором компараторе 17 с опорным сигналом, выдаваемым соответствующим источником 18. Если сигнал управления неактивен, сигнал на выходе второго компаратора 17 также неактивен. Если управляющий сигнал на сигнальном входе 39 второго компаратора 17 пересекает границу потенциала, задаваемую источником 18 на втором сигнальном входе 40, то уровень сигнала на выходе 32 второго компаратора 17 становится активным. При этом благодаря второй обратной связи 19 сигнал на втором входе 40 второго компаратора 17 смещается в сторону от текущего значения сигнала на первом входе 39, что обеспечивает необходимый гистерезис регулирования в заявляемом акустическом блоке управления 1.
В заявляемом блоке управления акустическом заявляемый технический результат: «повышение точности установки уровня срабатывания» достигается за счет того, что блок управления содержит блок микрофона, блок задержки, блок гистерезиса с источником опорного напряжения. При этом блок микрофона содержит последовательную цепь сопротивления питания и микрофона, точка соединения которых через емкость соединена с первым входом первого компаратора. При этом первый вход первого компаратора через фильтр-делитель соединен со вторым входом первого компаратора, а через первую обратную связь соединен с выходом первого компаратора. При этом выход первого компаратора также соединен с сигнальным входом блока задержки, а сигнальный выход блока задержки соединен с сигнальным входом блока гистерезиса. При этом блок гистерезиса содержит второй компаратор, первый вход которого является сигнальным входом блока гистерезиса, а второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения и через вторую обратную связь подключен к выходу второго компаратора.
Заявляемый технический результат: «снижение материалоемкости» достигается за счет того, что блок гистерезиса содержит второй компаратор, первый вход которого является сигнальным входом блока гистерезиса, а второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения и через вторую обратную связь подключен к выходу второго компаратора.
Промышленная применимость.
Авторами полезной модели изготовлен опытный образец заявленной полезной модели, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый блок управления акустический реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом предприятии радиоэлектронной промышленности и найдет широкое применение в области управления электрических цепей, применяемых, в частности, в освещении.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ на полезную модель 99901, МПК H01L 33/00, 2010
1. Блок управления акустический, содержащий блок микрофона с микрофоном, блок задержки, блок гистерезиса, содержащий источник опорного напряжения, при этом сигнальный выход блока задержки подключен к сигнальному входу блока гистерезиса, отличающийся тем, что блок микрофона содержит последовательную цепь сопротивления питания и микрофона, точка соединения которых через емкость соединена с первым входом первого компаратора, при этом первый вход первого компаратора через фильтр-делитель соединен со вторым входом первого компаратора, а через первую обратную связь соединен с выходом первого компаратора, при этом выход первого компаратора также соединен с сигнальным входом блока задержки, при этом блок гистерезиса содержит второй компаратор, первый вход которого является сигнальным входом блока гистерезиса, а второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения и через вторую обратную связь подключен к выходу второго компаратора.
2. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что выходной каскад первого компаратора выполнен с открытым коллектором, первый вход первого компаратора является положительным, а второй вход отрицательным, при этом первая обратная связь является емкостной положительной обратной связью, при этом фильтр-делитель выполнен в виде делителя напряжения, построенного на первом и втором сопротивлениях, параллельно второму сопротивлению подключена емкость фильтра.
3. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что блок задержки выполнен в виде последовательной цепи сопротивления задержки и емкости задержки, точка соединения которых является одновременно сигнальными входом и выходом блока задержки.
4. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что первый вход второго компаратора является положительным, а второй вход - отрицательным, при этом вторая обратная связь является активной отрицательной обратной связью, при этом источник опорного напряжения выполнен в виде делителя напряжения.
5. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник питания, выход которого соединен с сопротивлением питания, а также со входами питания блока задержки и блока гистерезиса.
6. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит силовой ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора.
