СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТОФОР Российский патент 2004 года по МПК G08G1/95 B61L23/00 

Изобретение относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования составов или локомотивов, а именно к светофорам, выполняющим функции индикатора, разрешающего или запрещающего движение поездов по участку пути.

Известны светофоры железнодорожного транспорта, в которых в качестве излучающего элемента используются однонитевые лампы накаливания, а показания светофора изменяются посредством переключения контактов сигнальных реле (Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для вузов /Ю.А.Кравцов, В.Л.Нестеров и др. Под ред. Ю.А.Кравцова. - М.: Транспорт, 1996. - с.68, рис. 4.1). Их недостатком является невысокая надежность работы, что обусловлено довольно частым перегоранием ламп накаливания.

Более высокой надежностью обладают светофоры, в которых используются двухнитевые лампы накаливания (Деев А.М., Зенькович Ю.И., Коган Д.А. и др. Ресурсосберегающие технологии в устройствах управления показаниями светофоров. //Автоматика, связь, информатика. - 2000. - №1. - с.32, рис. 1). Однако надежность их работы недостаточна, так как в них принципиально остается использование ламп накаливания. Кроме того, применение ламп накаливания определяет высокие эксплуатационные расходы, что связано с необходимостью периодической замены ламп накаливания. Коэффициент полезного действия ламп накаливания, выражаемый соотношением яркости излучения и затрат электрической энергии, невелик, что определяет невысокую энергетическую эффективность таких светофоров.

С точки зрения надежности лучшими показателями обладают светофоры, в которых используются светодиодные матрицы (Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры. //Автоматика, связь, информатика. - 1999. - №12. - с.25, рис. 1). Недостатком подобных устройств является невысокая энергетическая эффективность, что вызвано наличием в цепях светодиодов активных ограничивающих резисторов, рассеивающих существенную мощность потерь. Кроме того, в этих устройствах отсутствуют возможности для достаточно точного выравнивания токов через параллельно включенные группы последовательно включенных светодиодов светодиодных матриц.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является светофор, обладающий существенно лучшими энергетическими характеристиками, у которого в светодиодных матрицах отсутствуют активные ограничивающие резисторы, а выравнивание токов через параллельно включенные группы светодиодов выполняется при помощи трансформаторов, осуществляющих предварительное накопление тока в индуктивности первичных обмоток и последующую передачу накопленной энергии на светодиоды через вторичные обмотки (Светодиодный светофор. Заявка №2001124300 / Б.С.Сергеев, С.А.Щиголев, В.В.Наговицын. МПК B 63 L 23/00. Приоритет 30 августа 2001 г.). Здесь переключение токов в трансформаторе осуществляется транзистором, управляемым генератором импульсов.

Недостатком этого устройства является отсутствие контроля протекания тока через светодиоды в светодиодных матриц. Существование тока через светодиоды является признаком нормального функционирования светофора, так как при наличии обрыва в цепи любой из групп светодиодов снижается яркость свечения светодиодной матрицы. Это делает невозможным использование подобных устройств на сети магистральных железных дорог, так как одним из основных принципов работы устройств сигнализации является осуществление возможности контроля работоспособного состояния светофора и передача информации на соответствующие контрольные узлы при отсутствии свечения светофора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей применения светодиодного светофора, что достигается путем введения в устройство схемы контроля тока, протекающего через группы светодиодов, и обеспечение контроля их излучения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены N стабилитронов, N первых и N вторых защитных диодов, N резисторов и схема "ИЛИ", где начало первой из N трансформаторов соединено с питающим входом генератора импульсов и через контакт сигнального реле - с положительным полюсом источника электропитания, причем концы вторичных обмоток N трансформаторов подключены к анодам N первых и N вторых защитных диодов, катоды которых соединены с анодами светодиодов каждой из N светодиодных групп и катодами N соответственно, а аноды стабилитронов подключены к первым выводам N резисторов и ко входам схемы "ИЛИ", общий вывод которой соединен со вторыми выводами N резисторов и с катодами последних из К светодиодов каждой из N светодиодных групп.

На чертеже представлена схема устройства светодиодного светофора. Устройство содержит транзистор 1, первый силовой электрод которого соединен с отрицательным полюсом 2 источника электропитания, второй силовой электрод транзистора через последовательно и согласно включенные первичные обмотки 3.1, ... 3.N трансформаторов 4.1,... 4.N и контакт 5 сигнального реле подключен к положительному полюсу 6 источника электропитания, причем конец первичной обмотки 3.N подключен ко второму силовому электроду транзистора 1. Питающий вход генератора импульсов 7 соединен с началом первичной обмотки 3.1 трансформатора 4.1, а выход генератора 7 подключен к управляющему входу транзистора 1. Концы вторичных обмоток 8.1, ... 8.N трансформаторов 4.1, ... 4.N соединены с анодами 9.1, ... 9.N первых и 10.1, ... 10.N вторых защитных диодов. Катоды первых 9.1, ... 9.N защитных диодов подключены к анодам первых 11.1 светодиодов каждой из N светодиодных групп, состоящих из последовательного и согласного включения 11.1, ... 11.К светодиодов, а катоды последних 11.К светодиодов N светодиодных групп объединены и соединены с общим полюсом схемы "ИЛИ" 12 и с началами вторичных обмоток 8.1, ... 8.N трансформаторов 4.1, ... 4N Катоды 10.1, ... 10.N вторых защитных диодов подключены и к катодам 13.1, ... 13.N стабилитронов, аноды которых соединены со входами схемы "ИЛИ" 12 и с первыми выводами резисторов 14.1, ... 14.N, вторыми выводами подключенных к общему полюсу схемы "ИЛИ" 12. Выход 15 схемы "ИЛИ" 12 управляет работой контрольных устройств светофора.

Устройство светодиодного светофора работает следующим образом.

При разомкнутом состоянии контакта 5 сигнального реле первичные обмотки 3.1, ... 3.N трансформаторов 4.1, ... 4.N и генератор импульсов 7 отключены от источника электропитания и через светодиоды 10.1, ... 10.К ток не протекает, что соответствует погашенному состоянию того или иного показания светофора.

При замыкании контакта 5 сигнального реле начинает работать генератор импульсов 7 и в силовой цепи транзистора 1 появляются импульсы тока заданной длительности. При наличии импульса на выходе генератора импульсов 7 открывается транзистор 1 и в первичных обмотках 3.1, ... 3.N трансформаторов 4.1, ... 4.N накапливается ток, при этом в силу соответствующего включения обмоток трансформаторов 4.1, ... 4.N ток в его вторичных обмотках 8.1, ... 8.N отсутствует, так как диоды 9.1, ... 9.N заперты. На этом интервале времени ток через светодиоды 11.1, ... 11.К не протекает.

После того как импульс от генератора импульсов 7 закончится, транзистор 1 закроется. Полярность напряжения на обмотках 3.1, ... 3.N и 8.1, ... 8.N меняется на противоположную, что приводит к открыванию диодов 9.1, ... 9.N и появлению тока через светодиоды 11.1, ... 11.К каждой из N светодиодных групп. Длительность протекания импульса тока через светодиоды зависит от амплитуды импульса тока, которая установилась в обмотках 3.1, ... 3.N трансформаторов 4.1, ... 4.N к концу интервала времени открытого состояния транзистора 1.

Этот интервал времени определяет свечение светодиодов и появление соответствующего показания светофора.

Если в цепях вторичных обмоток 8.1, ... 8.N, диодов 9.1, ... 9.N, а также светодиодов 11.1, ... 11.К всех N светодиодных групп отсутствует обрыв электрической цепи, то стабилитроны 13.1, ... 13.N заперты и на резисторах 14.1, ... 14.N падение напряжения равно нулю. Это соответствует наличию уровня логического нуля на входах схемы "ИЛИ" 12 и определяет появление на ее выходе 15 соответствующего уровня напряжения, который сигнализирует об исправности всех N светодиодных групп светодиодной матрицы.

При наличии обрыва в одной из N светодиодных групп после запирания транзистора 1 на соответствующей вторичной обмотке трансформатора появляется высокий уровень напряжения, который открывает соответствующий стабилитрон 13.1, ... 13.N. Это обусловливает появление уровня логической единицы на соответствующем входе схемы "ИЛИ" 12 и изменение сигнала на ее выходе 15, что фиксируется дальнейшими контрольными устройствами для принятия эксплуатационным штатом соответствующих мер. В общем случае в предлагаемом устройстве возможен подсчет отказавших светодиодных групп для определения необходимости замены светодиодной матрицы или продолжения ее дальнейшей эксплуатации.

Для обеспечения работы предлагаемого светофора необходимо, чтобы напряжение стабилизации стабилитронов 13.1, ... 13.N было больше, чем суммарное падение напряжение на открытых (исправных, находящихся в состоянии свечения) светодиодах 11.1, ... 11.К всех N светодиодных групп.

Первые 9.1, ... 9.N и вторые 10.1, ... 10.N защитные диоды служат для исключения негативного влияния обратной полярности напряжения на обмотках 8.1, ... 8.N на интервале времени открытого состояния транзистора 1.

Следовательно, в предлагаемом устройстве имеется возможность фиксации обрыва цепей тока в светодиодах всех N светодиодных групп и передачи информации об отказе в соответствующие регистрирующие и контрольные устройства, что повышает надежность его работы.

Изобретение относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования составов или локомотивов. Управляемый генератором импульсов транзисторный каскад с N трансформаторами в качестве нагрузки подключен через контакт сигнального реле к источнику электропитания. Имеется N светодиодных групп, каждая из которых состоит из К последовательно и согласно включенных светодиодов и соединена со вторичной обмоткой соответствующего трансформатора. В устройство введены также N стабилитронов, N первых и N вторых защитных диодов, N резисторов и схема “ИЛИ”. Концы вторичных обмоток N трансформаторов подключены к анодам N первых и N вторых защитных диодов, катоды которых соединены с анодами первых светодиодов каждой из N светодиодных групп и катодами N стабилитронов соответственно. Аноды стабилитронов подключены к первым выводам N резисторов и ко входам схемы “ИЛИ”, общий вывод которой соединен со вторыми выводами N резисторов и с катодами последних из К светодиодов каждой из N светодиодных групп. Изобретение позволяет осуществлять контроль работающих светодиодных групп, что повышает надежность светофора. 1 ил.

Светодиодный светофор, содержащий контакт сигнального реле, транзистор, источник электропитания, N трансформаторов, а также N светодиодных групп, каждая из которых состоит из К последовательно и согласно включенных светодиодов, где первичные обмотки трансформаторов соединены согласно и последовательно, конец первичной обмотки N-го трансформатора через силовые электроды подключен к отрицательному полюсу источника электропитания, управляющий вход транзистора соединен с выходом генератора импульсов, причем начало каждой из вторичных обмоток N трансформаторов подключено к катоду последнего из К светодиодов каждой из N светодиодных групп, отличающийся тем, что в него введены N стабилитронов, N первых и N вторых защитных диодов, N резисторов и схема ИЛИ, где начало первичной обмотки первого из N трансформаторов соединено с питающим входом генератора импульсов и через контакт сигнального реле - с положительным полюсом источника электропитания, причем концы вторичных обмоток N трансформаторов подключены к анодам N первых и N вторых защитных диодов, катоды которых соединены с анодами первых светодиодов каждой из N светодиодных групп и катодами N стабилитронов соответственно, а аноды стабилитронов подключены к первым выводам N резисторов и ко входам схемы ИЛИ, общий вывод которой соединен со вторыми выводами N резисторов и с катодами последних из К светодиодов каждой из N светодиодных групп.