DE19851863B3 - Illumination intensity regulation device for form illumination device used for automatic scanning and sorting uses measured illumination intensity for controlling power amplifier supplying illumination lamp - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung von Formularen und zur Regelung der Beleuchtungsstärke, mit mindestens einer Lampe, einem Netzgerät zur Versorgung der Lampe mit elektrischer Leistung, das eine Spannungsreglerschaltung mit mindestens einem Sensoreingang hat, einer Meßvorrichtung zur Erzeugung eines der Beleuchtungsstärke proportionalen elektrischen Meßsignals, einem Helligkeitsregler zum Vergleich des Meßsignals mit einem Sollwert und zur Erzeugung eines elektrischen Steuersignals, und einem Leistungsverstärker zur Änderung der elektrischen Leistung, mit der die Lampe versorgt wird, um einen dem Steuersignal proportionalen Betrag.The invention relates to a device for illuminating forms and regulating the illuminance, with at least one lamp, a power supply unit for supplying the lamp with electrical power using a voltage regulator circuit has at least one sensor input, a measuring device for generation one of the illuminance proportional electrical measurement signal, one Brightness controller for comparing the measurement signal with a setpoint and for generating an electrical control signal, and a power amplifier for change the electrical power with which the lamp is supplied by one amount proportional to the control signal.
Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung wird eine Ausgangsspannung zwischen zwei Leistungsausgängen des Netzgerätes erzeugt. Die Lampe ist über Versorgungsleitungen an die Leistungsausgänge angeschlossen. Die Ausgangsspannung fällt über den ohmschen Widerständen der Versorgungsleitungen und der Lampe ab. Um den Spannungsabfall an den Versorgungsleitungen zu kompensieren, wird die Ausgangsspannung des Netzgerätes erhöht, wenn der Spannungsabfall über der Lampe einen Sollwert unterschreitet. Dafür ist in das Netzgerät eine Spannungsreglerschaltung mit zwei Sensoreingängen integriert, wie sie beispielsweise in U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 8. Auflage, 1986, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, S. 529 dargestellt ist. Zwei Meßleitungen greifen die über der Lampe abfallende Spannung ab und werden in Parallelschaltung zu den Versorgungsleitungen an die Sensoreingänge angeschlossen.When operating such a device an output voltage between two power outputs of the power supply generated. The lamp is over Supply lines connected to the power outputs. The output voltage falls over the ohmic resistors the supply lines and the lamp. To the voltage drop on the supply lines will compensate for the output voltage of the power supply elevated, when the voltage drop over the lamp falls below a setpoint. For this there is a voltage regulator circuit in the power supply with two sensor inputs integrated, as for example in U. Tietze, Ch. Schenk, semiconductor circuit technology, 8th edition, 1986, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, p. 529 is shown. Two test leads attack them over of the lamp falling voltage and are connected in parallel connected to the supply lines to the sensor inputs.
In modernen Netzgeräten sind zusätzlich die Sensoreingänge intern durch je einen ohmschen Widerstand (im folgenden als Sensorwiderstand bezeichnet) mit dem jeweils zugehörigen Leistungsausgang verbunden. Diese Schaltung erlaubt es, nach Wunsch die Sensoreingänge zu beschalten oder unbeschaltet zu lassen. Wenn die Sensoreingänge nicht extern beschaltet werden, liegt an ihnen durch die Wirkung der eingebauten Sensorwiderstände die zwischen den Leistungsausgängen erzeugte Spannung an.In modern power supplies additionally the sensor inputs internally by one ohmic resistor (hereinafter referred to as sensor resistor designated) connected to the respective associated power output. This circuit allows the sensor inputs to be wired as required or leave unwired. If the sensor inputs are not connected externally are due to the effect of the built-in sensor resistances between them the power outputs generated voltage.
Für die Regelung der Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsvorrichtung wird das von der Meßvorrichtung erzeugte elektrische Meßsignal an den Eingang des Helligkeitsreglers angelegt. Weicht das Meßsignal von einem Sollwert ab, der im Helligkeitsregler gespeichert ist, erzeugt dieser ein Steuersignal, das an einen Steuereingang des Leistungsverstärkers gesendet wird. Der Leistungsverstärker ist nach dem Stand der Technik in Reihenschaltung zwischen dem Netzgerät und der Lampe angeordnet. Er setzt das Steuersignal in eine Änderung des Stromes und der Spannung um, mit denen die Lampe versorgt wird.For the regulation of the illuminance of the Lighting device is the electrical generated by the measuring device measuring signal applied to the input of the brightness controller. Deviates the measurement signal from a setpoint stored in the brightness controller, generates a control signal that is sent to a control input of the power amplifier is sent. The power amplifier is according to the state of the Technology arranged in series between the power supply and the lamp. It sets the control signal in a change in the current and the Voltage with which the lamp is supplied.
Nachteilig ist bei einer solchen Vorrichtung, daß der Leistungsverstärker hohe elektrische Leistungen handhaben muß und daher aufwendig ausgeführt werden muß. Werden beispielsweise vier parallel geschaltete Halogenlampen zur Beleuchtung verwendet, von denen jede mit einer Spannung von 17 V bei einer Leistungsaufnahme von 150 W betrieben wird, muß der Leistungsverstärker eine Leistung von maximal etwa 600 W bei ca. 35 A steuern. Da an dem Leistungsverstärker selbst typischerweise eine Spannung von mindestens 1 V abfällt, entsteht eine Verlustleistung von mehr als 35 W in Form einer Wärmezunahme elektronischer Bauelemente des Leistungsverstärkers. Die erforderliche Belastbarkeit der elektronischen Bauelemente bei hohen elektrischen Leistungen und hohen Temperaturen sowie der Einbau zusätzlicher Bauteile zur Ableitung der Wärme bedingen die aufwendige Ausführung des Leistungsverstärkers.The disadvantage of such a Device that the power amplifier must handle high electrical power and therefore be carried out complex got to. Become For example, four halogen lamps connected in parallel for lighting used, each with a voltage of 17 V at one Power consumption of 150 W is operated, the power amplifier must Control a maximum output of approx. 600 W at approx. 35 A. Because on the power amplifier itself typically a voltage of at least 1 V drops a power loss of more than 35 W in the form of an increase in heat electronic components of the power amplifier. The required resilience of electronic components with high electrical outputs and high temperatures as well as the installation of additional components for discharge of heat the elaborate design of the power amplifier.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Beleuchtung von Formularen und zur Regelung der Beleuchtungsstärke anzugeben, bei der der Leistungsverstärker mit besonders geringem Aufwand realisiert wird.It is an object of the invention Device for illuminating forms and for regulating the illuminance to specify at which the power amplifier with particularly low Effort is realized.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß das Steuersignal in Form einer Steuerspannung direkt an mindestens einen Sensoreingang des Netzgerätes angelegt wird.The task is for a device initially mentioned type solved in that the control signal in the form a control voltage directly to at least one sensor input of the power supply is created.
Erfindungsgemäß wird das Netzgerät nicht nur zur Leistungsversorgung der Lampe, sondern auch – ohne daß es für diese zusätzliche Aufgabe umgebaut werden muß – als Leistungsverstärker bei der Regelung der Beleuchtungsstärke verwendet. Dazu wird vom Helligkeitsregler eine Steuerspannung erzeugt, die bei zu hoher Beleuchtungsstärke etwas größer oder bei zu geringer Beleuchtungsstärke etwas kleiner ist als die eingestellte Spannung zwischen den Leistungsausgängen des Netzgerätes. Die Steuerspannung wird anstelle der über der Lampe abfallenden Spannung an die Sensoreingänge des Netzgerätes angelegt. Die Spannungsreglerschaltung regelt dann die Ausgangsspannung an den Leistungsausgängen des Netzgerätes, auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von der an die Sensoreingänge angelegten Steuerspannung.According to the invention, the power supply is not only for the power supply of the lamp, but also - without it being converted for this additional task must - as a power amplifier at Control of illuminance used. For this purpose, a control voltage is generated by the brightness controller, which is somewhat too high illuminance bigger or if the illuminance is too low is slightly less than the set voltage between the power outputs of the Power supply. The Control voltage is used instead of the voltage drop across the lamp to the sensor inputs of the power supply created. The voltage regulator circuit then regulates the output voltage at the power outputs the power supply, in the same way as described above, depending on the one applied to the sensor inputs Control voltage.
Ein nach dem Stand der Technik eigens in den Versorgungsschaltkreis der Lampe einzufügender Leistungsverstärker entfällt. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades insbesondere handelsüblicher Schaltnetzteile entstehen bei der Leistungsverstärkung nach dem Erfindungsgedanken nur geringe Verlustleistungen.One according to the state of the art power amplifier to be inserted into the lamp supply circuit is eliminated. by virtue of the high efficiency, in particular commercially available switching power supplies in power amplification according to the idea of the invention only low power losses.
Weiterhin bleibt nach dem Erfindungsgedanken die oben erwähnte Regelung der über der Lampe abfallenden Spannung erhalten, obwohl diese Spannung nicht an die Sensoreingänge des Netzgerätes angelegt wird. Sinkt der Spannungsabfall über der Lampe, so nimmt auch die Beleuchtungsstärke ab. Diese Abnahme wird aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeglichen. Der Helligkeitsregler erzeugt eine entsprechende Steuerspannung an den Sensoreingängen, die das Netzgerät zu einer die Abnahme der Beleuchtungsstärke ausgleichenden Erhöhung seiner Ausgangsspannung veranlaßt.Still remains according to the inventive concept ken receive the above-mentioned regulation of the voltage drop across the lamp, although this voltage is not applied to the sensor inputs of the power supply. If the voltage drop across the lamp decreases, the illuminance also decreases. This decrease is compensated for by the device according to the invention. The brightness controller generates a corresponding control voltage at the sensor inputs, which causes the power supply to increase its output voltage to compensate for the decrease in illuminance.
Zur weiteren Vereinfachung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, eine vom Helligkeitsregler erzeugte Steuerspannung demjenigen der beiden Sensoreingänge des Netzgerätes aufzuprägen, dessen Potential einem Bezugspotential des Netzgerätes näher liegt, und den anderen Sensoreingang nicht zu belegen. In diesem Fall liegt durch die Wirkung der Sensorwiderstände eine Spannung an den Sensoreingängen an, die der Summe der zwischen den Leistungsausgängen des Netzgerätes erzeugten Ausgangsspannung und der Steuerspannung entspricht- unter Berücksichtigung ihres Vorzeichens. Die Steuerspannung ist bei dieser Ausführungsform der Spannungsabfall über dem Sensorwiderstand beim Fluß eines vom Helligkeitsregler erzeugten Steuerstroms, der über den beschalteten Sensoreingang und den zugehörigen Leistungsausgang am Bezugspotential fließt. Durch die vorgeschlagene Anordnung verringert sich zum einen der Schaltungsaufwand. Zum anderen wird im Vergleich mit einer Beschaltung beider Sensoreingänge die vom Helligkeitsregler zur Steuerung des Spannungsreglers zu erzeugende Steuerleistung vermindert.To further simplify the device according to the invention it is proposed a control voltage generated by the brightness controller that of the two sensor inputs imprint the power supply, the Potential is closer to a reference potential of the power supply, and the other Sensor input not to be occupied. In this case, the effect the sensor resistances a voltage at the sensor inputs that the sum of the generated between the power outputs of the power supply Output voltage and the control voltage corresponds - taking into account of their sign. The control voltage is in this embodiment the voltage drop across the sensor resistance when a control current generated by the brightness controller, which over the wired sensor input and the associated power output at the reference potential flows. On the one hand, the circuit arrangement is reduced by the proposed arrangement. On the other hand, in comparison with a wiring of both sensor inputs, that of Brightness regulator to control the voltage regulator to be generated Tax benefit reduced.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigenIn the following an embodiment of the Invention explained with reference to the drawing. Show in it
Das Netzgerät
Das beleuchtete Formular
Der Helligkeitsregler
Ein zweiter Sensoreingang
In
In einem Schritt S18 wird der Betrag
dieses Signals mit einem zuvor festgelegten Sollwert verglichen.
Ist er kleiner als der Sollwert, wird die vom Helligkeitsregler
Ist dagegen der Betrag größer als
der Sollwert, wird die Steuerspannung im Schritt S20 inkrementiert,
das heißt,
um einen bestimmten kleinen Betrag vermindert. Die zwischen den
Sensoreingängen
Diese Wirkungsweise des Helligkeitsreglers
Ist das maximale Signal gleich dem Sollwert, so wird die Steuerspannung mit Schritt S24 konstant gehalten.The maximum signal is equal to that Target value, the control voltage is kept constant in step S24.
Anschließend wird geprüft, ob ein
nächstes Formular
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht allein auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann überall dort Anwendung finden, wo ein elektrischer Verbraucher mit einer zu regelnden Ausgangsgröße durch ein für ihn vorgesehenes Netzteil mit elektrischer Leistung versorgt wird. Es muß lediglich die Meßvorrichtung der Ausgangsgröße angepaßt werden.The device according to the invention is not alone to the described embodiment limited. It can be anywhere find application where an electrical consumer with a output variable to be regulated one for provided power supply is supplied with electrical power. It just has to the measuring device be adjusted to the initial size.
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