Устройство контроля функционирования светодиодного светофора

Авторы патента:

B61L5/18 - световые; устройства, конструктивно сопряженные с ними

Владельцы патента RU 2658730:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля светодиодного светофора. Устройство содержит регистратор и последовательно включенные источник тока, фронтовой контакт сигнального реле и группу последовательно соединенных светодиодов, тыловой контакт сигнального реле, источник постоянного напряжения обратной полярности и резистор, включенный между точкой соединения отрицательного полюса источника тока с положительным полюсом источника напряжения обратной полярности, отрицательный полюс которого через тыловой контакт сигнального реле подключен к точке соединения анода группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора, с фронтовым контактом сигнального реле. Причем точка соединения резистора с положительным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности подключена к управляющему входу регистратора, общий вход которого соединен с катодом группы последовательно соединенных светодиодов. Достигается повышение надежности устройства контроля. 1 ил.

Изобретение относится к организации и управлению движением поездов на железных дорогах, а именно к регулирующим, предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования подвижного состава.

Известны светофоры, у которых в качестве излучателя используется группа последовательного включенных светодиодов и источник тока с фронтовым контактом сигнального реле (Патент РФ №2528523. Резервированный светодиодный светофор / М.А. Оськина, Б.С. Сергеев. МПК B61L 23/00. Публ. 20.09.2013. Бюл. №26).

Недостатком подобного устройства является отсутствие контроля работоспособности светодиодов как в режиме излучения, так и в «холодном» состоянии.

Известны светофоры, у которых для контроля работоспособности светодиодов в «холодном» состоянии используется эффект наличия температурного потенциала p-n перехода светодиодов (Патент РФ №2611475. Контролируемый светодиодный светофор / М.А. Оськина. МПК B61L 23/00. Публ. 11.01.2017. Бюл. №2). В этом устройстве суммарный температурный потенциал последовательного включения светодиодов используется для получения контрольного сигнала исправности светодиодной матрицы.

Недостатком этого устройства является то, что контрольный сигнал исправности достаточного уровня напряжения может быть получен только лишь при последовательном включении нескольких десятков-сотен светодиодов. Это ограничивает возможность применения указанного устройства для светодиодных светофоров, у которых число последовательно включенных светодиодов не превышает нескольких штук.

Наиболее близким к предлагаемому является светодиодный светофор (патент РФ №2617023. Светодиодный светофор с контролем холодного состояния / Оськина М.А. МПК B51L 23/00), в котором для контроля функционирования его в «холодном» состоянии используется свойство наличия или отсутствия барьерной емкости p-n перехода, которая при возникновении обрыва в полупроводниковой структуре светодиода становится равной нулю. Это устройство содержит последовательно включенные фронтовой контакт сигнального реле, источник тока и группу последовательно соединенных светодиодов.

Недостатком этого устройства является применение генератора переменного напряжения достаточно высокой частоты, что обусловлено относительно малой барьерной емкостью полупроводниковой структуры светодиодов, а также вследствие малой величины контрольного тока, протекающего через светодиоды в «холодном» режиме. Это обусловливает невысокую надежность работы подобного устройства контроля в реальных устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики при наличии значительного уровня магнитных и электромагнитных помех в релейных шкафах и на посту электрической централизации.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства контроля в «холодном» режиме.

Указанная цель достигается тем, что в схему устройства введены источник постоянного напряжения обратной полярности, тыловой контакт сигнального реле и резистор.

Сущность изобретения заключается в том, что резистор включен между точкой соединения отрицательного полюса источника тока с положительным полюсом источника напряжения обратной полярности, отрицательный полюс которого через тыловой контакт сигнального реле подключен к точке соединения анода группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора, с фронтовым контактом сигнального реле, причем точка соединения резистора с положительным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности подключена к управляющему входу регистратора, общий вход которого соединен с катодом группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора.

На чертеже приведена схема устройства контроля функционирования светодиодного светофора. Она содержит источник тока 1, положительный полюс которого через фронтовой контакт сигнального реле 2 подключен к аноду группы последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3, и через тыловой контакт сигнального реле 4 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности 5. Положительный полюс источника постоянного напряжения обратной полярности 5 через резистор 6 подключен к отрицательному полюсу источника тока 1 и катоду группы последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3. Причем положительный полюс источника постоянного напряжения обратной полярности 5 соединен с управляющим входом регистратора 7, общий вход которого подключен к катоду группы последовательно соединенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3.

Устройство контроля функционирования светодиодного светофора работает следующим образом.

В режиме излучения светофора фронтовой контакт сигнального реле 2 замкнут и через светодиоды 3.1,…3.N, представляющие собой излучатель светофора 3, протекает прямой ток. При этом источник постоянного напряжения обратной полярности 5 отключен от схемы светодиодов тыловым контактом сигнального реле 4.

При отключении сигнальным реле излучения светофора фронтовой контакт сигнального реле 2 размыкается, а тыловой контакт сигнального реле 4 замыкается. Источник тока 1 отключается от светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3, а источник постоянного напряжения обратной полярности 5 подключается к светодиодам 3.1,…3.N, представляющим собой излучатель светофора 3. Вследствие наличия в вольтамперной характеристике светодиодов 3.1,…3.N реальной величины обратного тока I_обр, через светодиоды 3.1,…3.N и резистор 6 начинает протекать обратный ток светодиодов I_обр, что вызывает появление падения напряжения обратной полярности на резисторе 6, которое передается на вход регистратора 7, обусловливая передачу соответствующего сигнала на пост управления и контроля светофора.

Очевидно, что работоспособность схемы будет обеспечена при условии, что выполняется неравенство: U_обр<∑U_{обр. max}, где ∑U_обр. _max - максимально допустимое обратное напряжение, прикладываемое к сумме последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3. У существующих светодиодов нормативная величина напряжения, которое может прикладываться к одному светодиоду, лежит в пределах: U_{обр. max} = 2…15 В. Поэтому в зависимости от количества последовательно включенных светодиодов N напряжение источника постоянного напряжения обратной полярности 5 может составлять величины в несколько десятков вольт. Это определяет соответствующую и вполне достаточную величину падения напряжения на резисторе 6, передаваемого на регистратор 7. Для мощных светодиодов величины тока I_обр лежат в пределах от долей до единиц миллиампер.

Таким образом, работа светодиодов в области обратной проводимости вольтамперной характеристики позволяет получить выходной сигнал достаточного уровня для обеспечения контроля светофора в «холодном» режиме его работы.

Следовательно, использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить контроль светодиодного светофора в «холодном» режиме его работы и повысить надежность работы светофора в этом режиме.

Устройство контроля функционирования светодиодного светофора, содержащее регистратор и последовательно включенные источник тока, фронтовой контакт сигнального реле и группу последовательно соединенных светодиодов, отличающееся тем, что в него введены тыловой контакт сигнального реле, источник постоянного напряжения обратной полярности и резистор, включенный между точкой соединения отрицательного полюса источника тока с положительным полюсом источника напряжения обратной полярности, отрицательный полюс которого через тыловой контакт сигнального реле подключен к точке соединения анода группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора, с фронтовым контактом сигнального реле, причем точка соединения резистора с положительным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности подключена к управляющему входу регистратора, общий вход которого соединен с катодом группы последовательно соединенных светодиодов.

Изобретение относится к способу регулировки подключенного к исполнительному механизму светодиодного сигнализатора (1) для работы в дневном и ночном режиме. По меньшей мере, однократно изменяют посредством светодиодного сигнализатора (1) входной ток (Isg) и входное напряжение (Usg) на светодиодном сигнализаторе (1) и на основе разницы значений входного тока и входного напряжения определяют эффективное дополнительное сопротивление светодиодного сигнализатора (1).

Светофор // 2619678

Оптическая система светофора содержит линзу (13) Френеля с френелевскими структурами (15) на внутренней поверхности входа света, при этом наружная поверхность выхода света (16) выполнена таким образом, что каждая касательная (17) к наружной поверхности выхода света (16) образует угол ≥ 105° по отношению к оптической оси (14) оптической системы.

Светодиодный светофор с контролем холодного состояния // 2617023

Изобретение относится к организации и управлению движением на железных дорогах, а именно к светодиодным светофорам с контролем холодного состояния. Светодиодный светофор с контролем холодного состояния содержит источник постоянного напряжения, фронтовой контакт сигнального реле и ограничивающий резистор, подключенный к светодиодной матрице.

N-значный светофор // 2611052

Изобретение относится к регулирующим или предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования локомотивов или составов, а именно к светофорам, осуществляющим регулирование движением поездов.

Светодиодная лампа для железнодорожного светофора с реактивным балластом // 2572048

Изобретение относится к устройствам автоматической и полуавтоматической блокировки железнодорожного транспорта. Предназначено для использования в качестве источника света в сигнальных установках (светофорах) железнодорожного транспорта и метрополитена с контролем работоспособности во включенном и выключенном состоянии.

Светофор // 2556045

Изобретение относится к организации и управлению движением на железных дорогах, а именно к оптическим световым сигнальным устройствам - светофорам. Светофор содержит трансформатор, излучатель, контакты сигнального реле, жилы кабельной линии, источник переменного напряжения, первый выход которого через первый контакт сигнального реле и первую жилу кабельной линии подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора.

Устройство управления светофором (варианты) // 2544428

Изобретение относится к организации и управлению движением на железных дорогах. Устройство содержит третий контакт сигнального реле, расположенный на посту управления, вспомогательное реле с первым и вторым контактами, размещенные вблизи светофора, третью жилу кабеля, причем первый полюс источника постоянного напряжения через третий контакт сигнального реле и через третью жилу кабеля соединен с первым выводом обмотки вспомогательного реле, второй вывод которой подключен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, а второй полюс источника постоянного напряжения соединен с первым полюсом источника переменного напряжения, причем первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора через первый и второй контакты вспомогательного реле подключены к входам излучателя.

Светофорная система // 2539665

Изобретение относится к конструкциям светотехнических устройств. Светофорная система содержит корпус с защитным элементом и с размещенными внутри корпуса источником света, выполненным в виде матрицы светодиодов, расположенных на печатной плате.

Железнодорожный светофор // 2516926

Изобретение относится к области световой сигнализации. Железнодорожный светофор содержит установленные на его поверхности матрицы светодиодных излучателей, снабженных индивидуальной или общей оптикой, которая выполнена в виде асферических линз.

Привод стрелочного перевода // 2499712

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к стрелочным переводам. Привод стрелочного перевода содержит, по крайней мере, один выключатель электродвигателя, соединенный с редуктором.