Светодиодный светофор

Светодиодный светофор

Реферат

 

Изобретение относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования составов или локомотивов. Светофор содержит источник напряжения, транзистор, управляемый генератором, и N светодиодных цепей, состоящих из согласного и последовательно соединенных защитного диода и К светодиодов. Положительный полюс источника напряжения через контакт сигнального реле соединен с питающим выводом генератора импульсов, общий вывод которого подключен к отрицательному полюсу источника напряжения и эмиттеру транзистора. Между питающим входом генератора импульсов и коллектором транзистора введены N последовательно включенных катушек индуктивности, первые выводы которых соединены с катодами защитных диодов, а вторые выводы - с анодами К светодиодов N светодиодных цепей. Применение катушек индуктивности вместо двухобмоточных трансформаторов позволяет существенно упростить конструкцию светофора и снизить его стоимость. 1 ил.

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 также используются лампы накаливания. Кроме того, применение ламп накаливания обусловливает высокие эксплуатационные расходы, что связано с необходимостью периодической и довольно частой 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 то, что в качестве индуктивного элемента в нем применены двухобмоточные трансформаторы, которые должны обладать минимальной индуктивностью рассеяния. Для их практической реализации необходимо применение специальных типов магнитопроводов, например, Ш-образной формы, тороидальных и др. Это определяет относительно высокую стоимость трансформаторов и трудоемкость их изготовления.

Целью изобретения является упрощение устройства и уменьшение стоимости его изготовления.

Указанная цель достигается тем, что из схемы светофора исключают двухобмоточный трансформатор.

Сущностью изобретения является то, что между питающим входом генератора импульсов и коллектором транзистора введены N последовательно включенных катушек индуктивности, первые выводы которых соединены с катодами защитных диодов, а вторые выводы - с анодами К светодиодов N светодиодных цепей.

На чертеже представлена схема светодиодного светофора. Устройство содержит транзистор 1, управляемый генератором импульсов 2, питающий вход которого через контакт 3 сигнального реле подключен к положительному полюсу 4 источника напряжения, отрицательным полюсом 5 соединенного с эмиттером транзистора 1 и с общим выводом генератора импульсов 2. Между коллектором транзистора 1 и питающим выводом генератора импульсов 2 последовательно включены N катушек индуктивности 6.1, 6.2,...6.N. Первый вывод первой катушки индуктивности 6.1 соединен с питающим выводом генератора импульсов 2 и катодом защитного диода 7 первой светодиодной цепи 8.1, состоящей из согласного и последовательного соединения защитного диода 7 и светодиодов 9.1,...9.К. Второй вывод первой катушки индуктивности 6.1 подключен к катоду светодиода 9.К первой светодиодной цепи 8.1. Первый вывод второй катушки индуктивности 6.2 соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности 6.1 и с катодом защитного диода 7 второй светодиодной цепи 8.2, а второй вывод второй катушки индуктивности подключен к катоду диода 9.К второй светодиодной цепи 8.2. Далее, по аналогии, первый вывод катушки N-й индуктивности 6.N соединен со вторым выводом (N-1)-й катушки индуктивности и катодом защитного диода 7 светодиодной цепи 8.N. Второй вывод катушки индуктивности 6.N подключен к коллектору транзистора 1 и к аноду К-го светодиода 9.К светодиодной цепи 8.N.

Светодиодный светофор работает следующим образом.

При замкнутом состоянии контакта 3 сигнального реле начинает работать генератор импульсов 2, обусловливая импульсную работу транзистора 1. Рассмотрим работу устройства при включенном и выключенном состояниях транзистора 1, длительность которых определяется временными параметрами выходных импульсов генератора 2.

При включенном состоянии транзистора 1 в его коллекторной цепи начинает протекать коллекторный ток, линейный закон нарастания которого определяется напряжением источника напряжения (выводы 4 и 5) величиной суммарной индуктивности катушек 6.1,...6.N. Примем, что к моменту начала открывания транзистора 1 ток в катушках 6.1,...6.N отсутствовал (нулевые начальные условия). Полярность напряжения на катушках, показанная на схеме знаками "+" и "-" без скобок, определяет запертое состояние диодов 7 и 9.1,... 9.К светодиодных цепей 8.1,...8.N. Предположим, что к концу интервала времени открытого состояния транзистора 1 ток в катушках индуктивности 6.1,...6.N, равный току коллектора транзистора 1, достиг величины I_макс. На этом этапе времени работы транзистора защита светодиодов 9.1,...9.К светодиодных цепей 8.1,...8.N от напряжения обратной полярности выполняется защитными диодами 7 каждой из этих цепей.

После запирания транзистора 1 полярность напряжения на катушках 6.1,...6.N меняется на обратную, что показано на схеме знаками "+" и "-" в скобках. Это обусловливает появление тока через светодиоды 9.1,...9.К и вызывает их свечение. Закон снижения тока имеет линейный характер. Продолжительность импульса тока разряда катушек индуктивности 6.1,...6.N определяется ранее накопленным в них значением тока I_макс. Таким образом, свечение светодиодов 9.1,... 9.К носит импульсный характер, однако при достаточно высоких частотах повторения импульсов излучение имеет непрерывный характер.

Для нормального функционирования схемы светофора необходимо, чтобы к концу интервала времени запертого состояния транзистора 1 происходил полный разряд индуктивностей катушек 6.1,...6, то есть чтобы ток разряда стал равен нулю. Это требование определяет необходимость выполнения ограничения на величину скважности импульсов генератора импульсов 2.

Далее после включения и последующего выключения транзистора 1 работа устройства повторяется.

Таким образом, работа предлагаемого устройства обеспечивается при наличии в схеме катушек индуктивности. Это позволяет упростить конструкцию индуктивных элементов, отказаться от использования специальных магнитопроводов и применять, например, простые и дешевые малогабаритные стержневые ферритовые сердечники, следовательно, снизить стоимость его изготовления.

Формула изобретения

Светодиодный светофор, содержащий источник напряжения, транзистор, управляемый генератором, и N светодиодных цепей, состоящих из согласного и последовательно соединенных защитного диода и К светодиодов, причем положительный полюс источника напряжения через контакт сигнального реле соединен с питающим выводом генератора импульсов, общий вывод которого подключен к отрицательному полюсу источника напряжения и эмиттеру транзистора, отличающийся тем, что между питающим входом генератора импульсов и коллектором транзистора введены N последовательно включенных катушек индуктивности, первые выводы которых соединены с катодами защитных диодов, а вторые выводы - с анодами К светодиодов N светодиодных цепей.

РИСУНКИРисунок 1