RU2006191C1

RU2006191C1 - Device for dynamic illumination

Info

Publication number: RU2006191C1
Application number: SU915004520A
Authority: RU
Inventors: Виктор Тадеевич Кремень
Original assignee: Виктор Тадеевич Кремень
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: illumination of culture shows. SUBSTANCE: device has first lamp group 15, programmable switch 19 having timing control input and clock 18. Second lamp group 20, control circuit in elements 10-14, ultrasound oscillations transmitter 2 with ultrasound oscillator 1, ultrasound oscillations receiver 3, Doppler signal determination circuit made of input amplifier 4, mixer 5, low-band filter 6, Doppler signal amplifier 7 and compressor 8, band-pass filter group 9 and frequency-to-voltage converter 17 are introduced to accomplish the goal of invention. EFFECT: increased performance effect due feedback from lighting effects provided by device to rhythm of show members. 1 dwg

Description

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для динамического освещения различных культурно-развлекательных мероприятий. The invention relates to lighting engineering and can be used for dynamic lighting of various cultural and entertainment events.

Известно светотехническое устройство программированного переключения ламп освещения, в котором требуемая программа переключения ламп выбирается вручную или автоматически по замкнутому циклу. Это устройство позволяет получать некоторые световые эффекты, например бегущие огни, попарное переключение ламп и другие [1] . Known lighting device programmable switching of lighting lamps, in which the desired lamp switching program is selected manually or automatically in a closed cycle. This device allows you to get some lighting effects, such as running lights, pairwise switching lamps and others [1].

Известно светотехническое устройство, предназначенное для создания различных световых эффектов: бегущие огни с различным числом одновременно включенных ламп, изменение движения света (реверс бегущих огней), а также получить эффект, когда лампы поочередно зажигаются, а затем поочередно гаснут [2] . Known lighting device designed to create various lighting effects: running lights with a different number of simultaneously turned on lamps, changing the movement of light (reverse running lights), and also get the effect when the lamps are lit alternately and then turn off [2].

Недостатками известных светотехнических устройств являются, во-первых, несоответствие получаемых световых эффектов с ритмом движений участников действия, а во-вторых, однообразие и нединамичность световых эффектов, создаваемых устройствами. The disadvantages of the known lighting devices are, firstly, the mismatch of the resulting lighting effects with the rhythm of the movement of the participants in the action, and secondly, the uniformity and dynamism of the lighting effects created by the devices.

Сущность изобретения заключается в повышении зрелищного эффекта за счет введения связи между световыми эффектами, создаваемыми устройством, с ритмом движений участников действия, используя эффект Доплера на ультразвуковой частоте. The essence of the invention is to increase the spectacular effect by introducing a connection between the lighting effects created by the device, with the rhythm of the movement of participants in the action, using the Doppler effect at the ultrasonic frequency.

Так как световыми эффектами, создаваемыми данным устройством, управляют непосредственно сами участники действия, то они соответствуют динамике их движений, что значительно повышает зрелищный эффект. Since the lighting effects created by this device are controlled directly by the participants in the action themselves, they correspond to the dynamics of their movements, which significantly increases the spectacular effect.

В основу синтеза световых эффектов, создаваемых устройством, положен принцип выделения и частотного анализа доплеровского сдвига частоты ультразвуковых колебаний, возникающего вследствие отражения ультразвука от подвижных объектов, т. е. участников действия. The synthesis of the lighting effects created by the device is based on the principle of separation and frequency analysis of the Doppler frequency shift of ultrasonic vibrations arising from the reflection of ultrasound from moving objects, i.e., participants in the action.

Для введения связи между световыми эффектами, создаваемыми устройством, и ритмом движений участников действия в помещении устанавливается несколько (в зависимости от размера помещения) передающих и приемных ультразвуковых преобразователей. Передающие преобразователи подключены к генератору ультразвуковых колебаний, а выходы приемных преобразователей подключены к схеме выделения и обработки доплеровского сигнала, состоящей из входного усилителя, смесителя, фильтра нижних частот, усилителя доплеровского сигнала, компрессора, выход схемы подключен к преобразователю частота - напряжение, сигнал с которого используется для изменения частоты генерации генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым управляющим входом программированного переключателя освещения на основе сдвигающего регистра с обратными связями, к выходу которого подключен лампы первой группы. Кроме того, к выходу схемы выделения и обработки доплеровского сигнала подключена группа полосовых фильтров, выходы которых подключены к схеме управления лампами второй группы, состоящей из детекторов полосовых фильтров, фильтров детекторов, триггероа Шмитта, дешифратора двоичного кода в десятичный, к выходам которого подключены симисторные усилители ламп второй группы, выходы схемы управления соединены с лампами второй группы. In order to introduce a connection between the lighting effects created by the device and the rhythm of the movement of participants in the action, several (depending on the size of the room) transmitting and receiving ultrasonic transducers are installed. Transmitting transducers are connected to an ultrasonic oscillation generator, and the outputs of receiving transducers are connected to a Doppler signal extraction and processing circuit consisting of an input amplifier, mixer, low-pass filter, Doppler signal amplifier, compressor, and the circuit output is connected to a frequency-voltage converter, the signal from which used to change the frequency of the clock generator, the output of which is connected to the clock control input of the programmed switch escheniya based on a shift register with feedback, which is connected to the output of the first lamp group. In addition, a group of bandpass filters is connected to the output of the Doppler signal extraction and processing circuit, the outputs of which are connected to the lamp control circuit of the second group, consisting of bandpass filter detectors, detector filters, Schmitt trigger, a decimal binary decoder, to the outputs of which triac amplifiers are connected lamps of the second group, the outputs of the control circuit are connected to the lamps of the second group.

На чертеже представлена блок-схема светотехнического устройства. The drawing shows a block diagram of a lighting device.

Устройство содержит генератор ультразвуковых колебаний 1, передающие ультразвуковые преобразователи 2, приемные ультразвуковые преобразователи 3, входной усилитель 4, смеситель 5, фильтр нижних частот 6, усилитель доплеровского сигнала 7, компрессора 8, четыре полосовых фильтрa 9, детекторы 10 полосовых фильтров, фильтры 11 детекторов и триггеры Шмитта 12, дешифратора 13 двоичного кода в десятичный 13, шестнадцать симисторно-оптронных усилителей 14, лампы второй группы 15, блок питания 16, преобразователь частота - напряжение 17, генератор18 тактовых импульсов, управляемого напряжением, программированный переключатель освещения 19 с тактовым управляющим входом, лампы первой группы 20. The device comprises an ultrasonic oscillation generator 1, transmitting ultrasonic transducers 2, receiving ultrasonic transducers 3, an input amplifier 4, a mixer 5, a low-pass filter 6, a Doppler signal amplifier 7, a compressor 8, four band-pass filters 9, detectors 10 band-pass filters, filters 11 detectors and Schmitt’s triggers 12, decimal 13 decoder 13, sixteen triac optocouplers 14, lamps of the second group 15, power supply 16, frequency-voltage converter 17, clock generator 18 and pulses, voltage-controlled, programmable light switch 19 to the clock control input, the lamp 20 of the first group.

Электрические колебания с генератора 1 подаются на передающие преобразователи 2, которые возбуждают ультразвуковые волны в окружающем пространстве. Отраженный от различных подвижных и неподвижных объектов ультразвук преобразуется в электрические колебания приемными преобразователями 3, которые затем усиливаются входным усилителем 4 и подаются на смеситель 5. Смеситель 5 служит для выделения разностной доплеровской частоты из сигналов более высокой частоты, образованных излучаемыми колебаниями и колебаниями, отраженными от подвижных объектов. К смесителю 5 также подводится напряжение генератора 1. В качестве смесителя в устройстве использован обычный диодный смеситель. Далее сигнал со смесителя 5 поступает на фильтр нижних частот 6, который не пропускает в усилитель доплеровского сигнала 7 напряжение более высокой частоты с генератора 1 и входного усилителя 4. Доплеровский сигнал с фильтра нижних частот 6 усиливается усилителем доплеровского сигнала 7. Компрессор 8 служит для поддержания примерно одинакового уровня сигнала на выходе схемы выделения и обработки доплеровского сигнала. Так как в процессе работы устройства расстояние между ультразвуковыми преобразователями 2 и 3 и участниками действия может изменятся, то напряжение доплеровского сигнала на выходе усилителя 7 также будет изменяться. В устройстве использован компрессор, состоящий из усилителя, управляемого напряжения, и детектора выходного напряжения, выходом подключенного к управляющему входу этого усилителя. Electric vibrations from the generator 1 are supplied to the transmitting transducers 2, which excite ultrasonic waves in the surrounding space. The ultrasound reflected from various moving and stationary objects is converted into electrical vibrations by receiving transducers 3, which are then amplified by an input amplifier 4 and fed to a mixer 5. The mixer 5 is used to extract the difference Doppler frequency from higher frequency signals formed by emitted oscillations and oscillations reflected from moving objects. The voltage of the generator 1 is also supplied to the mixer 5. A conventional diode mixer is used as a mixer in the device. Next, the signal from the mixer 5 is fed to a low-pass filter 6, which does not pass a higher frequency voltage from the generator 1 and the input amplifier 4 to the amplifier of the Doppler signal 7. The Doppler signal from the low-pass filter 6 is amplified by the Doppler signal amplifier 7. The compressor 8 serves to maintain approximately the same signal level at the output of the Doppler signal extraction and processing circuit. Since during the operation of the device the distance between the ultrasonic transducers 2 and 3 and the participants in the action can change, the voltage of the Doppler signal at the output of the amplifier 7 will also change. A compressor is used in the device, consisting of an amplifier, a controlled voltage, and an output voltage detector, the output connected to the control input of this amplifier.

Скомпенсированный доплеровский сигнал подается на преобразователь частота - напряжение 17, сигнал с которого подается на управляющий вход генератора 18 тактовых импульсов, управляемого напряжением, выход которого соединен с тактовым управляющим входом программированного переключателя освещения 19, к выходу которого подключены лампы первой группы 20. The compensated Doppler signal is supplied to the frequency-voltage converter 17, the signal from which is supplied to the control input of the voltage-controlled clock generator 18, the output of which is connected to the clock control input of the programmed lighting switch 19, to the output of which the lamps of the first group 20 are connected.

Кроме того, к компрессору 8 подключены четыре полосовых фильтра 9. Спектральные составляющие доплеровского сигнала, выделенные фильтрами 9, детектируются детекторами 10. Пульсирующие напряжения с детекторов сглаживаются фильтрами 11 и подаются на триггеры Шмитта 12, которые необходимы для согласования аналоговых выходов фильтров 11 детекторов с цифровыми входами дешифратора 13. Сигналы с всех четырех выходов триггеров Шмитта подаются на дешифратор 13 двоичного кода в десятичный 13, к каждому из шестнадцати выходов которого подключен симисторно-оптронный усилитель 14, нагруженный на свою лампу второй группы 15. Элементы 10-14 образуют схему управления лампами второй группы 15. In addition, four bandpass filters 9 are connected to the compressor 8. The spectral components of the Doppler signal extracted by the filters 9 are detected by the detectors 10. The pulsing voltage from the detectors is smoothed by the filters 11 and applied to the Schmitt triggers 12, which are necessary for matching the analog outputs of the filters 11 of the detectors with digital the inputs of the decoder 13. The signals from all four outputs of the Schmitt triggers are fed to the decoder 13 of the binary code in decimal 13, each of the sixteen outputs of which is connected simistically but optocoupler-amplifier 14, loaded on a second lamp group 15. Elements 10-14 form the lamp control circuit 15 of the second group.

Светохимическое устройство работает следующим образом:
Если в приемные преобразователи попадают ультразвуковые волны, отраженные только от неподвижных объектов, то на выходе смесителя 5 отсутствует сигнал, обусловленный доплеровским сдвигом частоты ультразвуковых колебаний. Соответственно отсутствуют сигналы на выходах фильтров 9. На входе дешифратора 13 имеется кодовая комбинация 0000, поэтому горит первая из ламп 15. Так как напряжение на выходе преобразователя 17 отсутствует, то тактовый генератор 18 работает с минимальной частотой генерации; соответственно наиболее медленное переключаются лампы 20 программированным переключателем 19.Photochemical device operates as follows:
If ultrasonic waves reflected only from stationary objects get into the receiving transducers, then at the output of the mixer 5 there is no signal due to the Doppler frequency shift of ultrasonic vibrations. Accordingly, there are no signals at the outputs of the filters 9. At the input of the decoder 13 there is a code combination 0000, so the first of the lamps 15 is on. Since there is no voltage at the output of the converter 17, the clock generator 18 operates with a minimum generation frequency; accordingly, the slowest switch lamps 20 programmed switch 19.

Если же в зоне действия ультразвуковых преобразователей находятся движущиеся объекты, то на выходе смесителя 5 будет спектр различных доплеровских частот, который разделяется полосовыми фильтрами 9. Тогда на входе дешифратора будет некоторая кодовая комбинация и ей будет соответствовать зажженная лампа из ламп второй группы 15. На выходе преобразователя частота - напряжение 17 будет напряжение, пропорциональное скорости движения объектов, т. е. участников действия. Поэтому при увеличении темпа движений участников действия будет происходить увеличение частоты тактового генератора 18, и вследствие будет увеличиваться скорость переключения ламп первой группы программированным переключателем 19 освещения. Таким образом, если объект двигается ускоренно, то будет происходить переход от зажженных ламп "тихого" канала до зажженных ламп "быстрого" канала и увеличится частота переключения ламп программированным переключателем освещения. (56) 1. Журнал "РАДИО", 1990, N 11, с. 65-66. If there are moving objects in the range of the ultrasonic transducers, then at the output of the mixer 5 there will be a spectrum of different Doppler frequencies, which is separated by bandpass filters 9. Then at the input of the decoder there will be some code combination and a lit lamp from lamps of the second group 15 will correspond to it. At the output frequency converter - voltage 17 will be a voltage proportional to the speed of movement of objects, i.e., participants in the action. Therefore, with an increase in the tempo of movements of the participants in the action, an increase in the frequency of the clock generator 18 will occur, and as a result, the switching speed of the lamps of the first group will increase with the programmed lighting switch 19. Thus, if the object moves rapidly, there will be a transition from the lit lamps of the "quiet" channel to the lit lamps of the "fast" channel and the frequency of switching the lamps with a programmed light switch will increase. (56) 1. The journal "RADIO", 1990, N 11, p. 65-66.

2. В помощь радиолюбителю. Вып. 104, 1989, с. 51-59. 2. To help the radio amateur. Vol. 104, 1989, p. 51-59.

Claims

LIGHTING DEVICE FOR DYNAMIC LIGHTING, containing the first group of lamps, a programmed switch with a clock control input and a clock generator, output connected to the clock control input of the programmed switch, while the lamps of the first group are connected to the outputs of this switch, characterized in that the second is introduced into it lamp group, control circuit, ultrasonic vibrations transmitter with ultrasonic vibrations generator, ultrasonic vibrations receiver, output circuit of the Doppler signal processing and processing, a group of bandpass filters and a frequency-voltage converter, a clock pulse generator is made in the form of a controlled generator with a pulse repetition rate depending on the voltage value at the control input of this generator, the Doppler signal extraction and processing circuitry is connected to the first and second inputs to the outputs of the receiver and generator of ultrasonic vibrations, respectively, and the output is to the inputs of the bandpass filters and the input of the frequency-voltage converter, the output is connected directed to the control input of the clock generator, the outputs of the bandpass filters are connected to the corresponding inputs of the control circuit, the outputs of which are connected to the lamps of the second group, the extraction and processing of the Doppler signal is performed on the input amplifier, mixer, low-pass filter of the mixer, Doppler signal amplifier and compressor, which serves to compress the dynamic range of the Doppler signal, the first input of the Doppler signal extraction and processing circuitry being its input gain input I, the output of this amplifier is connected to the first input of the mixer, the second input of which is the second input of the Doppler signal extraction and processing circuit, the mixer output through a series-connected low-pass filter of the mixer and the Doppler signal amplifier is connected to the compressor input, the output of which is the output of the extraction and processing circuit Doppler signal.