PL233617B1 - Plytka drukowana PCB, zwlaszcza jako element czujnika zblizeniowego obecnosci instalowanego w budownictwie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest płytka drukowana PCB, zwłaszcza jako element czujnika zbliżeniowego obecności instalowanego w budownictwie.

Znane są na rynku czujniki zbliżenia mające zdolność do wykrywania obiektów w określonym przedziale odległości względem punktu referencyjnego. Działają one zwykle jako źródło informacji dla kontrolnych układów wykonawczych przełączanych w chwili wykrycia obiektu w pobliżu czujnika zbliżeniowego. Istnieje obecnie wiele typów czujników zbliżeniowych jak np. optyczne, indukcyjne, pojemnościowe, mikrofalowe (radarowe), ultradźwiękowe, magnetyczne a nawet mechaniczne, pozwalających na wykrywanie obiektów metalowych lub niemetalowych, bardzo małych a niektóre na duże odległości. Wszystkie przywołane wyżej przykładowe dostępne komercyjnie na rynku czujniki, przeznaczone są w przeważającej części do zastosowań przemysłowych w procesach produkcyjnych a te do zastosowań w budownictwie jako osprzęt elektroinstalacyjny, skonstruowane są jako czujniki ruchu wykorzystujące sensory pasywnej podczerwieni (PIR) wymagając fizycznego przemieszczania się człowieka do prawidłowej detekcji. Osoby nieruchome mimo ich faktycznej obecności w obszarze pokrycia tych urządzeń np. w pomieszczeniu pozostają niewidoczne. Mikrofalowe czujniki obecności pozwalają co prawda na detekcję obiektów nieruchomych lecz wciąż w szerokim polu widzenia, a w dodatku nie sprawdzają się w pomieszczeniach zamkniętych z uwagi na duże zakłócające interferencje powodowane odbiciami fal radarowych od ścian i metalowych obiektów znajdujących się w pomieszczeniu. Ponadto, zarówno odległościowy oraz kątowy obszar pokrycia dostępnych obecnie na rynku elektroinstalacyjnych czujników ruchu sięga nawet kilkunastu czy kilkudziesięciu metrów oraz stu kilkudziesięciu stopi, czyniąc je bezużytecznymi w zastosowaniach wymagających wysokiej selektywności kierunkowej przy detekcji przemieszczających się bądź nieruchomych osób w pomieszczeniu.

Celem wynalazku było takie opracowanie płytki drukowanej, aby stworzyć możliwość selektywnej kierunkowo i odległościowo detekcji obiektów, zarówno ludzi czy zwierząt jak i przedmiotów niebędących źródłem podczerwonego promieniowania cieplnego a także stworzyć możliwość wykrywania obiektów nie będących w ruchu. Jednocześnie płytka drukowana ma umożliwiać jej osadzanie w standardowych aktualnie i w przyszłości produkowanych podtynkowych puszkach, mostkach montażowych i ozdobnych ramkach elektrycznych, budynkowych wyłączników ściennych zapewniając jej uniwersalność, obniżone koszty produkcji a przy tym i obniżoną cenę.

Istota płytki drukowanej według wynalazku wyposażonej w mikroprocesor, odbiornik promieniowania, czujnik poziomu światła widzialnego, świecącą diodę półprzewodnikową LED 4, klucz wykonawczy, złącze klucza wykonawczego, układ zasilania, złącze zasilania, oraz czujnik zbliżenia, polega na tym, że jako czujnik zbliżenia ma dalmierz o dużych wymiarach lub dalmierz o małych wymiarach jako aktywny sensor pomiarowy z nadajnikiem i odbiornikiem promieniowania optycznego w zakresie podczerwieni, które to dalmierze mają maksymalną, regulowaną odległość wykrywania obiektu do kilkunastu metrów i maksymalnie kilkunastostopniową wiązkę pomiarową oraz ma odbiornik promieniowania podczerwonego wyłącznie do bezprzewodowego odbioru sygnałów z pilota sterującego.

Płytka może mieć centralne wycięcie dla wprowadzania przyrządu do pomiaru odległości oraz może mieć boczne występy lewy i prawy albo boczne wcięcia lewe i prawe do mocowania ze znanymi mostkami wyłączników elektrycznych.

Urządzenie według wynalazku cechuje zdolność do detekcji obecności zarówno organizmów żywych w tym człowieka, emitujących promieniowanie cieplne jak i przedmiotów niebędących źródłem promieniowania cieplnego a także zdolność wykrywania obiektów niebędących w ruchu.

Dzięki zastosowaniu aktywnego sensora pomiarowego odległości o nieporównywalnie węższej wiązce pomiarowej w stosunku do dostępnych obecnie na rynku czujników ruchu PIR czy mikrofalowych, uzyskano możliwość selektywnej kierunkowo i odległościowo detekcji obiektów, niekoniecznie będących źródłem podczerwonego promieniowania cieplnego a także stworzono możliwość wykrywania obiektów nie będących w ruchu.

Nieoczekiwanie okazało się, że zaistniała korzystna możliwość regulacji selektywności odległościowej oraz czasu podtrzymania załączenia klucza wykonawczego w przyjętym zakresie przez użytkownika, co wynika z zastosowania również odbiornika promieni podczerwonych - ale tylko w celu bezprzewodowego zadawania z interfejsu użytkownika w postaci pilota sterującego - parametrów pracy czujnika zbliżeniowego obecności.

PL 233 617 B1

Ponadto, konstrukcja płytki drukowanej pozwala na szybkie i pewne jej łączenie z mostkami włączników elektrycznych albo posiadających prowadnice na zaczepy rozporowe, albo których konstrukcja nie pozwala na szybkie zamocowanie płytki bez dodatkowych detali mocujących. Taka konstrukcja płytki, daje nie tylko korzyści ze względu na łatwość i szybkość łączenia z mostkami wyłączników elektrycznych ale również korzyści finansowe obniżające radykalnie cenę produktu, gdyż nie jest konieczna produkcja ani własnych mostków ani konieczność produkcji ramek ozdobnych i zaślepek, co wiąże się z bardzo wysokimi kosztami form wtryskowych czy odlewniczych. Możliwość integrowania i osadzania urządzenia w różnorodnych kształtem, kolorem i fakturą produkowanych masowo i tanich ramek ozdobnych oraz mostków, poszerza potencjalne grono odbiorców a zarazem drastycznie obniża cenę całego urządzenia wraz z obudową.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono bliżej w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dalmierz o dużych wymiarach, fig. 2 - dalmierz o małych wymiarach, fig. 3 - płytkę drukowaną dostosowaną do montażu dalmierza o dużych wymiarach, fig. 4 - płytkę drukowaną dostosowaną do montażu dalmierza o dużych wymiarach z występami bocznymi, fig. 5 - płytkę drukowaną dostosowaną do mocowania dalmierza o dużych wymiarach i z wypustami bocznymi, fig. 6 - płytkę drukowaną z dalmierzem o dużych wymiarach w widoku z przodu, fig. 7 - płytkę drukowaną z dalmierzem o dużych wymiarach w widoku z tyłu, fig. 8 - płytkę drukowaną z dalmierzem o małych wymiarach w widoku z przodu a fig. 9 - zestawienie płytki drukowanej z dalmierzem o dużych wymiarach i z wcięciami bocznymi, puszką podtynkową, mostkiem montażowym oraz ramką i jej zaślepką w widoku z przodu.

Niżej dokładnie omówiono pierwszy przykład wykonania dotyczący płytki drukowanej z dalmierzem 1 o dużych wymiarach, jako półprzewodnikowym, aktywnym sensorem pomiarowym o regulowanej maksymalnej odległości wykrywania obiektu do kilkunastu metrów i wąską, maksymalnie kilkunastostopniową wiązką pomiarową. Płytka drukowana składa się z podłoża 2, z wykonanym w niej centralnym wycięciem 3, w które jest częściowo wprowadzony dalmierz 1 o dużych wymiarach przy czym soczewki 4 tego dalmierza 1 są usytuowane od strony przedniej podłoża 2. Do dalmierza 1 zamocowano dwie śruby 5 z nakrętkami 6 i regulacyjnymi, dystansowymi tulejkami 7 umożliwiającymi dostosowywanie odległości czoła dalmierza dużego 1od frontowej zaślepki 8 dowolnej ramki ozdobnej 9 niezależnie od producenta i typu wyłącznika czy czujnika zbliżeniowego, w którym osadzono płytkę według wynalazku. Śruby 5_przechodzą przez otwory 10 w podłożu 2. Na tej samej przedniej stronie podłoża 2 zamocowano odbiornik promieniowania podczerwonego 11, czujnik poziomu światła widzialnego 12 i świecącą diodę LED 13. Na stronie tylnej podłoża 2 zamocowano klucz wykonawczy 14, złącze klucza wykonawczego 15, układ zasilania 16, złącze zasilania 17 oraz mikroprocesor 18. W zależności od zastosowanego montażowego mostka 19 podłoże 2 płytki może mieć wykonane montażowe, boczne wypusty 20 lub montażowe, boczne wcięcia 21. Proporcje podłoża 2 płytki drukowanej są tak dobrane, aby mieściła się ona w standardowej puszce podtynkowej 22 a wypusty 20, albo wcięcia 21 pozwalały na mocowanie płytki 2 do dostępnych na rynku montażowych mostków 19 włączników elektrycznych, które to mostki 19 są oprawione w ozdobną ramkę 9 z umieszczoną w niej zaślepką 8, która ma dwa otwory 23 współosiowe z soczewkami 4, otwór 24 współosiowy z czujnikiem 9 poziomu światła widzialnego, otwór 25 współosiowy z diodą LED 10 oraz otwór 26 współosiowy z odbiornikiem 11 promieniowania podczerwonego. W przypadku zastosowania znacznie mniejszego aktywnego sensora pomiarowego dostosowanego do bezpośredniego montażu powierzchniowego zwanego dalej dalmierzem małym 27 w podłożu 2 nie jest potrzebne centralne wycięcie 3. Dla mostków 19 niedających możliwości mocowania do podłoża 2 bez użycia dodatkowych detali mocujących, konieczne jest zastosowanie w podłożu 2 alternatywnych otworów mocujących 28 na dodatkowe śruby zamiast bocznych wcięć 21.

Czujnik zbliżeniowy z wykorzystaniem płytki drukowanej według wynalazku, ma możliwość ustawienia za pośrednictwem pilota przez użytkownika odległości wykrywania obiektu. Jeśli obiekt zbliży się do czujnika na odległość poniżej odległości nastawionej obiekt zostanie wykryty, bo tylko wtedy załączy się klucz wykonawczy 14 załączając obwód elektryczny złącza klucza wykonawczego 15. Czas załączenia klucza wykonawczego 14 w sekundach jest również ustalany przez użytkownika poprzez ustawienie w czujniku wymaganego czasu podtrzymania jego załączenia za pośrednictwem zdalnego interfejsu użytkownika w postaci pilota.

W przypadku zastosowania dalmierza 27 o małych wymiarach jest on przylutowany bezpośrednio do podłoża płytki drukowanej 2.

PL 233 617 B1

Wykaz oznaczeń

- dalmierz o dużych wymiarach,

- podłoże płytki drukowanej,

- centralne wycięcie w podłożu,

- soczewki dalmierza dużego,

- dwie śruby do mocowania dalmierza dużego,

- nakrętki dalmierza dużego,

- dystansowe tulejki regulacyjne,

- zaślepka ramki,

- ramka ozdobna,

- otwory w podłożu na śruby,

- odbiornik promieniowania podczerwonego,

- czujnik poziomu światła widzialnego,

- świecąca dioda LED,

- klucz wykonawczy,

- złącze klucza wykonawczego płytki drukowanej,

- układ zasilania płytki drukowanej,

- złącze zasilania płytki drukowanej,

- mikroprocesor,

- montażowy mostek,

- boczne wypusty podłoża,

- boczne wcięcia w podłożu,

- puszka podtynkowa,

- otwory w zaślepce współosiowe z soczewkami,

- otwór w zaślepce współosiowy z czujnikiem poziomu światła widzialnego,

- otwór w zaślepce współosiowy z diodą LED,

- otwór współosiowy z odbiornikiem promieniowania podczerwonego,

- dalmierz o małych wymiarach,

- alternatywny otwór do mocowania z mostkiem.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Płytka drukowana PCB, zwłaszcza jako element czujnika zbliżeniowego obecności instalowanego w budownictwie, wyposażona w mikroprocesor, odbiornik promieniowania podczerwonego, czujnik poziomu światła widzialnego, świecącą diodę półprzewodnikową LED, klucz wykonawczy, złącze klucza wykonawczego, układ zasilania, złącze zasilania, oraz czujnik zbliżenia, znamienna tym, że jako czujnik zbliżenia ma dalmierz (1) o dużych wymiarach lub dalmierz( 27) o małych wymiarach jako aktywny sensor pomiarowy z nadajnikiem i odbiornikiem promieniowania optycznego w zakresie podczerwieni, które to dalmierze (1 i 27) mają maksymalną, regulowaną odległość wykrywania obiektu do kilkunastu metrów i maksymalnie kilkunastostopniową wiązkę pomiarową oraz ma odbiornik (11) promieniowania podczerwonego wyłącznie do bezprzewodowego odbioru sygnałów z pilota sterującego.
2. 2. Płytka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma centralne wycięcie (3) do wprowadzania dalmierza (1) o dużych wymiarach.
3. 3. Płytka według zastrz. 1, znamienna tym, że jej podłoże (2) ma boczne wypusty (20) do mocowania ze znanym mostkiem (19) wyłącznika elektrycznego.
4. 4. Płytka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma boczne wcięcia (21) do mocowania ze znanymi mostkami (19) wyłączników elektrycznych.