CZ306835B6 - Multi-directional scanning of light of different wavelengths - Google Patents

Abstract

The device for multi-directional scanning of light of different wavelengths, in particular daylight, is formed by the light head (1) with at least two scanning apertures (2), between which there is located at least one light guide (3) with at least one sensor (4) connected to the temperature compensated radiation sensor (5), located in the adjustable screwing or sliding casing (6) with three adjusting screws (7), enabling, where it is optimal to the light source, placement of the sensor (4) in the light head (1). The output from the sensor (5) is connected to the central unit by the two-core flexible cable (9). The device allows, at very high resistance to interfering effects, achieving very high functional sensitivity and stability of the preset values when determining the moment of the visible dawn and twilight without the need to know the current time of use, for example, for switching the lighting of public areas according to the ambient lighting conditions.

Description

Vícesměrné snímání světla různé vlnové délkyMultidirectional sensing of light of different wavelengths

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zařízení pro snímání světla, které umožňuje při značné odolnosti vůči rušivým jevům dosažení velmi vysoké funkční citlivosti a stability nastavených hodnot při určování okamžiku viditelného rozbřesku a soumraku bez znalosti aktuálního času.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a light sensing device which, with considerable immunity to disturbances, achieves a very high functional sensitivity and stability of the set values in determining the dawn moment and twilight without knowing the current time.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Pro indikaci rozbřesku a soumraku, např. pro účely zapínání a vypínání osvětlení a podobně, se dosud používá snímače, uzavřeného v pouzdru, na nějž obvykle dopadá světlo z okolí otvorem, před nímž je umístěna spojná čočka, někdy je kryt z průhledného materiálu a bývá doplněn nepohyblivou clonou.To indicate dawn and twilight, for example, to turn on and off lighting, etc., a sensor enclosed in a housing is still used, usually exposed by light from the surroundings through the aperture, in front of which the lens is placed, sometimes the cover is transparent and supplemented with a fixed screen.

Problém těchto obecně známých zařízení, zejména při zapínání a vypínání osvětlení a modelování světlem, je častý výskyt nežádoucích krátkodobých výpadků mimo požadovanou oblast, způsobených buď mnohočetnými rušivými podněty z okolí, nebo značným rušením od světelného pozadí rušivých zdrojů záření. Obvykle se sice k odrušení krátkodobých signálů používá časových spínačů a clon, problémem však zůstává rozdíl v hladinách světla mezi zapnutím a vypnutím, kdy ráno dochází ke značné prodlevě při vypnutí. Tento rozdíl při relativně vysokých hladinách světla z okolí, které používají výrobci většiny současných spínačů je málo patrný, avšak při velmi žádaném úsporném provozu na nižších světelných hladinách dochází ke značným provozním prodlevám spínačů a velmi neekonomickému způsobu provozu.The problem of these generally known devices, especially when switching on and off lighting and light modeling, is the frequent occurrence of undesirable short-term outages outside the desired area, caused either by multiple environmental disturbances or by significant interference from the background light of disturbing radiation sources. While timers and shutters are usually used to suppress short-term signals, the difference in light levels between on and off remains a problem, with a significant off-time delay in the morning. This distinction at relatively high ambient light levels used by most current switch manufacturers is noticeable, but with very desirable energy-efficient operation at lower light levels, there are considerable operating delays in the switches and a very uneconomical mode of operation.

Pro zjištění současného stavu techniky byly do průzkumu zahrnuty ještě tyto patentové spisy:In order to ascertain the state of the art, the following patent documents have been included in the research:

Dl US 2002/037026 AI (SÁTO SHIGEMI [JP]; IWAMOTO OSAMU [JP]; SHIOHARA YASUHIRO [JP]; ODA YUJI [JP]), zveřejněn 28.3.2002,Dl US 2002/037026 AI (SAME SHIGEMI [JP]; IWAMOTO OSAMU [JP]; SHIOHARA YASUHIRO [JP]; ODA YUJI [JP]), published March 28, 2002,

D2 WO 2011/036247 AI (GEORG SIMON OHM HOCHSCHULE FUER ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN FACHHOCHSCHULE NUERNBERG [DE]; KILLERMANN MICHAEL [DE]; KIST ALEXANDER [DE]; SCHUETZ SEBASTIAN [DE]; HOFBECK KLAUS [DE]; SCHILLING HARRY [DE]), zveřejněn 31.3.2011,D2 WO 2011/036247 A1; , published 31.3.2011,

D3 DE 19531917 Cl (PREUSSAG AG MINIMAX [DE]), zveřejněn 27.3.1997,D3 DE 19531917 Cl (PREUSSAG AG MINIMAX [DE]) published 27.3.1997

D4 JP H06273226 A (CHINO CORP), zveřejněn 30.9.1994,D4 JP H06273226 A (CHINO CORP) published 30/09/1994

D5 DE 3 046 456 AI (HISS ECKART), zveřejněn 15.7.1982.D5 DE 3,046,456 A1 (HISS ECKART), published July 15, 1982.

Nejblíže tematicky je asi patentový spis WO 2011/036247 AI, který se však od našeho liší účelem, použitými prvky i způsobem provedení.The closest thematic is probably WO 2011/036247 A1, which, however, differs from our purpose, the elements used and the manner of implementation.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky řeší velmi účinně zařízení sestavené podle vynálezu, určené zejména pro jednoznačnou indikaci zapínací nebo rozpínací hladiny denního světla i při velmi nízkých hladinách okolního osvětlení, tvořené světelnou hlavicí, která obsahuje nejméně dva otvory, na které dopadá zboku světlo z okolí. Hlavice může být kovová nebo plastová s vnějším závitem pro snadné upevnění do otvoru v rozváděči nebo do vhodného držáku pomocí matic. Do této hlavice ve tvaru trubky s uzavřenou jednou čelní stranou je umístěno nejméně jedno snímací čidlo tak,The above-mentioned drawbacks are solved very efficiently by the device constructed according to the invention, intended in particular for unambiguously indicating the switching-on or expanding level of daylight even at very low ambient light levels, consisting of a light head comprising at least two openings. The head can be metal or plastic with an external thread for easy mounting in a hole in the switchgear or in a suitable bracket using nuts. At least one sensing sensor is placed in this tube-shaped head with one end closed,

- 1 CZ 306835 B6 aby světlo procházející otvory v hlavici dopadalo na světlocitlivou vrstvu čidla (čidel). Čidlo (čidla) je (jsou) elektricky spojeno(a) s plošným spojem snímače, na kterém jsou elektronické obvody, jimiž se převádí signál z čidla (čidel) ve vhodném formátu na potřebné funkce k dalšímu zpracování v centrální jednotce. Celý snímač je teplotně kompenzovaný. Snímač na desce plošných spojuje umístěn v pohyblivé části pouzdra zařízení, kterou lze přiblížením nebo oddálením čidla (čidel) snímače ke zdrojům světla ze světelné hlavice nebo od nich jemně doregulovat množství světla dopadajícího z obou otvorů na fotocitlivou plochu (fotocitlivé plochy) čidla (čidel).That light passing through the holes in the head strikes the light-sensitive layer of the sensor (s). The sensor (s) is (are) electrically connected to the printed circuit board of the sensor, on which there are electronic circuits which convert the signal from the sensor (s) in an appropriate format to the necessary functions for further processing in the central apartment unit. The entire sensor is temperature compensated. The sensor on the circuit board is located in the movable part of the housing of the device, which can be adjusted by moving the sensor sensor (s) to light sources from the light head or gently adjusting the amount of light from both holes to the photosensitive surface (s). .

Vzdálenost čidla (čidel) od snímacích otvorů se může nastavovat buď šroubováním, kdy snímací světelná hlavice obsahuje vnitřní závit a pohyblivá část pouzdra obsahuje odpovídající vnější závit a jejich nastavená vzájemná poloha se zafixuje jedním až třemi stavěcími šrouby, nebo mohou být obě části zařízení hladké a po nastavení se jejich poloha zafixuje jedním až třemi stavěcími šrouby, nebo může být použito tzv. bajonetového spoje s vhodnou fixací vzájemné polohy obou částí, apod. Stavěči šrouby červíčky je vhodné po nastavení polohy obou částí zařízení vůči sobě zafixovat barvou.The distance of the sensor (s) from the sensing orifices can be adjusted either by screwing, the sensing light head having an internal thread and the movable housing part having a corresponding external thread and their set relative position fixed by one to three adjusting screws, or after adjustment, their position is fixed by one to three set screws, or a so-called bayonet joint can be used with appropriate fixation of mutual position of both parts, etc. The set screws of worms should be fixed with color after setting the position of both parts of the device.

Otvory jsou ve světelné hlavici umístěny tak, aby jimi mohlo dopadat na čidlo (čidla) např. denní světlo, infrazáření, atd. pod optimálním úhlem např. ze směrů východ- západ, východ + infra ze západu, západ + infra z východu nebo světlo pro diferenční způsob snímání podle světelné složitosti místních podmínek.The apertures are positioned in the light head so that they can strike the sensor (s) such as daylight, infrared radiation, etc. at an optimum angle from eg east-west, east + west from infrared, west + east from infrared or light for differential scanning according to the light complexity of local conditions.

Záření dopadající do každého z otvorů světelné hlavice je zachyceno jedním nebo více čidly. Otvory jsou chráněny proti prachu např. vhodnou spojnou čočkou nebo bezbarvým lukoprénem. Mezi čidlem (ly) a snímacími otvory hlavice je (jsou) umístěn (y) světlovodný prvek (světlovodné prvky) vhodného tvaru, např. v podobě světlovodu (ů) tvořeného (ých) válcem (i) ze skla, organického skla, z dentakrylu, bezbarvého lukoprénu, apod., popřípadě vhodně upraveného (ných) tak, aby toto prostředí při přenosu záření tvořilo přímo potřebný filtr pro úpravu vlnové délky záření, chránících také proti pronikání prachových částic do zařízení. V případě použití dvou světlovodných prvků v jednom zařízení mohou být oba světlovody umístěny v hlavici souose, nebo mohou jejich osy vzájemně svírat vhodný tupý úhel a. Tím se dosahuje menší závislosti na nastavovacích prvcích při určování okamžiku soumraku a úsvitu, kompenzace různých vlivů okolí při složitých světelných podmínkách a optimalizace podmínek nastavení v daném místě aplikace.The radiation incident into each of the lighthead apertures is detected by one or more sensors. The apertures are protected against dust eg by a suitable lens or colorless lucropren. The light guide element (s) of a suitable shape, eg in the form of a light guide (s) formed by a cylinder (s) of glass, organic glass, dentacryl, are located between the sensor (s) and the sensor apertures of the head , colorless lucropren, and the like, optionally suitably adapted so that the radiation transmitting environment forms a directly needed filter for adjusting the wavelength of radiation, also protecting against the penetration of dust particles into the device. If two light guide elements are used in one device, both light guides can be positioned coaxially in the head or their axes can form a suitable obtuse angle a. This results in less dependence on the adjusting elements in determining twilight and dawn, compensating for various environmental influences in complex lighting conditions and optimizing the setting conditions at a given application location.

Otvory pro snímání záření mohou obsahovat závity, do nichž je možno našroubovat krátké duté usměrňovače světla pro získání vyšší závislosti dopadajícího záření na směru snímání. Před kompletní světelnou hlavici může být rovněž umístěna neprůhledná clonka, která také ještě pomůže zamezit přístupu rušivého světla z nežádoucího směru k zařízení.The radiation sensing apertures may include threads into which short hollow light rectifiers may be screwed in to obtain a higher dependence of the incident radiation on the sensing direction. An opaque screen may also be placed in front of the complete lighthead, which will also help to prevent interfering light from entering the device in an undesirable direction.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Příklady provedení světelné hlavice pro vícesměmé snímání světla různé vlnové délky jsou uvedeny na obr. la, lb, kde na obr. la je provedení s jedním průběžným světlovodem a na obr. lb je provedení se dvěma světlovody.Examples of embodiments of a light head for multidirectional light sensing of different wavelengths are shown in Figs. 1a, 1b, where Fig. 1a is an embodiment with one continuous light guide and Fig. 1b is an embodiment with two light guides.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

a) Příklad s jedním průchozím světlovodema) Example with a single light guide

Světlo dopadající na snímací otvory 2 prochází přes prachotěsnou zálivku z bezbarvého lukoprenu a přes čočky a/nebo filtry 8 do jednoho průchozího světlovodu 3 z organického skla, který je uprostřed zabroušen do roviny. K němu těsně přiléhá nejméně jedno čidlo 4, jehož vývody jsouThe light incident on the sensor openings 2 passes through a dust-tight grout of colorless lucoprene and through lenses and / or filters 8 into one through-glass organic light guide 3, which is ground in the middle in the middle. Adjacent to it is at least one sensor 4, the terminals of which are

-2CZ 306835 B6 zapojeny do desky plošného spoje snímače 5, která je zasunuta do pohyblivého pouzdra 6, jež je uvnitř celé zalité do bezbarvého lukoprenu. Poté se pohyblivé pouzdro 6 se snímačem 5 uloží stavitelně do světelné hlavice 1 tak hluboko, aby výstup 9 ze snímače 5 obsahoval požadované signály pro centrální jednotku, k níž je výstup 9 připojen na své druhé straně pomocí dvoužilového kabelu. V poloze, kdy se docílí správné citlivosti výstupu 9 snímače 5, se vzájemná poloha obou částí zařízení, tj. světelné hlavice 1 a pohyblivého pouzdra 6 zafixuje stavěcími šrouby 7, které se zakápnou barvou proti uvolnění. Tím je základní nastavení zařízení hotové. Další postup, kalibrace a zadání výrobních údajů o zařízení probíhá již programově.These are connected to the printed circuit board of the sensor 5, which is inserted into the movable housing 6, which is completely embedded in the colorless lucoprene inside. Thereafter, the movable housing 6 with the sensor 5 is positioned in the light head 1 so that the output 9 of the sensor 5 contains the required signals for the central unit to which the output 9 is connected on its other side by means of a two-wire cable. In the position where the correct sensitivity of the output 9 of the sensor 5 is obtained, the relative position of the two parts of the device, ie the light head 1 and the movable housing 6, is fixed by adjusting screws 7 which drip with paint against loosening. This completes the basic device setup. The next procedure, calibration and entering of production data of the device is already programmed.

b) Příklad s více světlovodyb) Example with multiple light guides

Místo jednoho průchozího světlovodu 3 je použito nejméně dvou světlovodů 3, které jsou na konci zabroušeny do přesné roviny. Ke každému z nich těsně přiléhá čidlo 4, jejich vývody jsou zapojeny do desky plošného spoje snímače 5, která je zasunuta do pohyblivého pouzdra 6, jež je uvnitř celé zalité do bezbarvého lukoprenu. Pro nastavení polohy čidel 4 vůči světelné hlavici 1 platí přesně stejný postup, jaký byl již uveden výše v příkladu s jedním průchozím světlovodem.Instead of one through light guide 3, at least two light guides 3 are used, which are ground to the exact plane at the end. Each of them is closely adjacent to the sensor 4, their terminals being connected to the printed circuit board of the sensor 5, which is inserted into the movable sleeve 6, which is completely embedded in the colorless lucoprene inside. For setting the position of the sensors 4 relative to the light head 1, the same procedure as described above in the example with a single light guide is applied.

Výběr druhů čidel 4 se při osazování do světelné hlavice 1 řídí požadavky zákazníka a světelnými podmínkami v místě nasazení zařízení, včetně případné montáže clony, ev. použití krátkých dutých usměrňovačů světla, našroubovaných do snímacích otvorů 2 v případě vysokých rušivých hladin světelného pozadí.The choice of sensor types 4 depends on the customer's requirements and lighting conditions at the place of installation of the device, including the possible installation of an orifice plate, event. using short hollow light rectifiers screwed into sensing holes 2 in case of high disturbing light background levels.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení podle vynálezu lze využít zejména pro velmi přesné stanovení okamžiku zapnutí nebo vypnutí osvětlení na různých místech veřejného zájmu, ve výrobním i soukromém sektoru jako jsou výrobní haly, dílny, osvětlení veřejných prostranství, modelování architektury světlem, atd. Zařízení je určeno pro digitální zpracování informací o denním světle, při indikaci soumraku a rozbřesku tak, aby co nejlépe odpovídalo charakteristikám lidského oka. Velkou výhodou je jeho vysoká citlivost na úrovně osvětlení, při kterých má působit, a naopak vysoký stupeň necitlivosti na krátkodobé rušivé podněty a na nepříznivé podmínky v okolí nasazení. Vlivem volby vlastností snímače lze dosáhnout menší závislosti na nastavovacích prvcích a dokonce docílit ranního vypnutí při hladině osvětlení nižší (tj. dříve), než při večerním zapnutí, což dosud nebylo možné.The device according to the invention can be used in particular for very precise determination of the moment of switching on or off the lighting in various places of public interest, in the production and private sector such as production halls, workshops, public space lighting, architecture modeling by light, etc. in daylight, indicating twilight and dawn to best match the characteristics of the human eye. The great advantage is its high sensitivity to the lighting levels at which it is to operate, and conversely a high degree of insensitivity to short-term disturbing stimuli and to adverse conditions around the deployment. Due to the choice of sensor properties, it is possible to achieve less dependence on the adjusting elements and even achieve a morning switch-off at a lower light level (ie earlier) than at an evening switch-on, which has not been possible so far.

Přístroje s tímto zařízením lze vyrábět sériově a nasazovat je buď jednotlivě, nebo při rozšíření o vhodné příslušenství do libovolně velkého celku jako samostatný systém pro řízení osvětlení v nejrůznějších podmínkách s rychlou ekonomickou návratností investic.The devices with this device can be produced in series and can be used either individually or with the addition of suitable accessories to any size as a separate lighting control system in various conditions with a quick economic return on investment.

Claims (5)

1. Zařízení pro vícesměrné snímání světla různé vlnové délky, vyznačující se tím, že je tvořeno světelnou hlavicí (1) s nejméně dvěma snímacími otvory (2), mezi nimiž je umístěn alespoň jeden světlovod (3) s alespoň jedním čidlem (4), připojeným k teplotně kompenzovanému snímači (5) záření, uloženému v nastavitelném šroubovacím nebo posuvném pouzdru (6) se třemi stavěcími šrouby (7), umožňujícímu, ke zdroji světla optimální, umístění čidla (4) ve světelné hlavici (1), přičemž výstup ze snímače (5) je spojen dvoužilovým ohebným kabelem (9) s centrální jednotkou.Device for multidirectional sensing of light of different wavelength, characterized in that it consists of a light head (1) with at least two sensing openings (2) between which at least one light guide (3) with at least one sensor (4) is located, connected to a temperature compensated radiation sensor (5) housed in an adjustable screw or sliding sleeve (6) with three adjusting screws (7), allowing the light sensor (4) to be optimally positioned in the light head (1), The sensor (5) is connected by a two-core flexible cable (9) to the central unit. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi dvěma snímacími otvory (2) je umístěn jeden průchozí světlovod (3), na jehož boku je umístěno nejméně jedno čidlo (4) pro snímání úrovně osvětlení.Device according to claim 1, characterized in that between the two sensing openings (2) there is one through light guide (3), on whose side at least one sensor (4) for sensing the level of illumination is located. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že světlovod (3) mezi dvěma snímacími otvory (2) je ve tvaru dvou přímých úseků, které spolu svírají tupý úhel (a).Device according to claim 2, characterized in that the light guide (3) between two sensing openings (2) is in the form of two straight sections which form an obtuse angle (α) with each other. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi nejméně dvěma snímacími otvory (2) je použito dvou nebo více světlovodu (3), opatřených nejméně dvěma čidly (4), přičemž každé čidlo (4) je určeno pro jinou vlnovou délku světla a všechna čidla (4) jsou připojena k jednomu snímači (5).Apparatus according to claim 1, characterized in that two or more light guides (3) provided with at least two sensors (4) are used between the at least two sensing holes (2), each sensor (4) being designed for a different wavelength the lights and all sensors (4) are connected to one sensor (5). 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že podélné osy světlovodu (3), vycházejících z různých snímacích otvorů (2), spolu svírají tupý úhel (a).The device according to claim 4, characterized in that the longitudinal axes of the light guide (3) coming from the different sensing openings (2) form an obtuse angle (α) with each other.