Регулируемый светодиодный светофор

Регулируемый светодиодный светофор

Реферат

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

Известны светофоры (Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие для вузов/ Ю.А.Кравцов, В.Л.Нестеров, Г.Ф.Лекута и др.; Под ред. Ю.А.Кравцова. -М.: Транспорт, 1996. -С. 68, рис.4.1.), в которых в качестве излучающего элемента используются лампы накаливания. Недостатком подобных устройств является невысокая надежность работы.

Большей надежностью работы обладают светофоры, у которых в качестве излучающих элементов используются светодиоды (Есюнин В.И., Ефрюшкин A.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 и бесполезную мощность потерь. Кроме того, в этих устройствах отсутствуют возможности для достаточно точного выравнивания токов через N параллельно включенных светодиодных групп, каждая из которых состоит из K последовательно включенных светодиодов.

Известны также устройства, у которых контроль яркости излучения светодиодов осуществляется при помощи фоторезисторов (Малышков Г.М., Соловьев И.К, Сапаев Х.Б. Оптронная защита импульсного усилителя// Сб. Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю.И.Конева. -М.: Сов. Радио, 1977. - Вып.9. -С.267, рис.2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является светодиодный светофор, в котором для формирования токов, протекающих через К×N светодиодов, используются трансформаторы, работающие в режиме индуктивных накопителей энергии постоянного тока (Светодиодный светофор. Заявка №2001124300/28 (025738)/ Сергеев Б.С., Щиголев С.А., Наговицын В.В. МПК 7 Н 05 В 37/00, В 61 L 5/18, G 08 G 1/95. Приоритет от 30.08.2001 г. Решение ФИПС о выдаче патента на изобретение от 09.01.2003 г.).

Недостатком этого устройства является отсутствие контроля яркости излучения светодиодов, а также невозможность стабилизации яркости излучения и введения режимов двойного снижения напряжения (ДСH) и светомаскировки (СМ).

Целью изобретения является устранение этих недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены резистор и схема сравнения, состоящая из дифференциального усилителя, контактов реле снижения напряжения и двух источников опорного напряжения.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство введены резистор и схема сравнения, где первая точка соединения параллельно включенных фоторезисторов подключена к точке соединения контакта сигнального реле и трансформатора, вторая точка соединения параллельно включенных фоторезисторов подключена к первому выводу резистора и входу схемы сравнения, состоящей из дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с общим контактом реле снижения напряжения, его фронтовой и тыловой контакты подключены к первому и второму источникам опорного напряжения соответственно, а второй вход дифференциального усилителя является входом схемы сравнения, выход которой, подключенный к управляющему входу генератора импульсов, является выходом дифференциального усилителя, причем второй вывод резистора соединен с точкой соединения одного из силовых электродов транзистора и источника электропитания.

На чертеже приведена схема регулируемого светодиодного светофора. Светофор содержит транзистор 1, силовые электроды которого через последовательно включенные первичные обмотки 2.1,...2.N трансформаторов 3.1,...3.N и контакт 4 сигнального реле подключены к положительному 5 и отрицательному 6 полюсам источника электропитания. Вход транзистора 1 соединен с выходом генератора импульсов 7, управляющий вход которого подключен к выходу схемы сравнения 8. Каждая из вторичных обмоток 9.1,...9.N трансформаторов 3.1,...3.N через соответствующие защитные диоды 10.1,...10.N подключена к группе согласно и последовательно соединенных К светодиодов 11.1,...11.К. Каждый из этих светодиодов оптически связан с соответствующими фоторезисторами 12.1,...12.К всех N светодиодных групп, причем все N×К фоторезисторов соединены параллельно. Первая точка параллельно включенных фоторезисторов М×(12.1,...12.N) подключена к точке соединения одного из выводов обмотки 2.1 трансформатора 3.1 с контактом 4 сигнального реле. Вторая точка этих параллельно включенных фоторезисторов соединена с первым выводом резистора и со входом схемы сравнения 8. Схема сравнения состоит из дифференциального усилителя 14, первый вход которого подключен к общему контакту реле снижения напряжения 15, фронтовой и тыловой контакты которого соединены с положительными полюсами первого 16 и второго 17 источников опорного напряжений соответственно. Второй вход дифференциального усилителя 14 является входом схемы сравнения 8, выход которой является выходом дифференциального усилителя 14. Второй вывод резистора 13 подключен к отрицательному полюсу 6 источника электропитания.

Регулируемый светодиодный светофор работает следующим образом.

Генератор 7 управляет импульсной работой транзистора 1. При открытом состоянии транзистора 1 ток, протекающий по первичным обмоткам 2.1,...2.N трансформаторов 3.1,...3.N от полюсов 5 и 6 источника электропитания, создает в их магнитопроводах накапливающееся магнитное поле. При этом в силу показанного на схеме включения обмоток ток во вторичных обмотках 9.1,...9.N отсутствует. После запирания транзистора полярность напряжения на обмотках меняется на противоположную, вследствие чего открываются защитные диоды 10.1,...10.N. Это приводит к появлению тока через светодиоды 11.1,...11.К всех N светодиодных групп и их свечению.

Степень яркости излучения всех N×К светодиодов фиксируется фоторезисторами 12.1,...12.К, общее количество которых в схеме равно N×К. Так как они соединены параллельно, то изменение яркости излучения светодиодов приведет к интегральному изменению результирующего сопротивления R_рез параллельно включенных фоторезисторов. Изменение величины R_рез вызывает изменение напряжения на входе схемы сравнения 8 и в соответствии с этим на втором входе дифференциального усилителя 14. На первый вход усилителя 14 подается определенное напряжение, которое, в зависимости состояния реле напряжения (контакты 15), будет равно напряжению первого 16 или второго 17 источников опорного напряжений. Уровень напряжения выходного сигнала усилителя 14 зависит от результата сравнения напряжений на его первом и втором входах. Так как выходной сигнал усилителя 14 является выходом схемы сравнения 14, то он управляет временными параметрами генератора 7.

Например, если по каким-либо причинам яркость излучения каких-либо светодиодов 11.1,...11.К уменьшилась, то сопротивление фоторезисторов R_рез увеличится. Это вызовет уменьшение напряжения на входе схемы сравнения 8 (втором входе дифференциального усилителя 14). Тогда выходной сигнал схемы сравнения 8 (дифференциального усилителя 14), управляя работой генератора 7, обусловит увеличение длительности включенного состояния транзистора 1, что приведет к увеличению амплитуды импульса тока коллектора к моменту его запирания. Большая величина энергии, накопленной в индуктивных накопителях (трансформаторах 3.1,...3.N), вызовет увеличение яркости свечения светодиодов, что приведет к восстановлению прежней интенсивности свечения. При увеличении яркости излучения светодиодов в устройстве происходят обратные процессы.

Таким образом, предложенное устройство является системой автоматического регулирования, которая стабилизирует яркость излучения светодиодов.

Требуемая яркость свечения светофора может устанавливаться или изменением сопротивления резистора 13, или изменением величины напряжения одного из источников опорного напряжения 16 и 17.

Режимы ДСН или СМ реализуются переключением контактов 15 реле снижения напряжения. При этом так как при любом из состояний этих контактов работает система автоматического регулирования, то контроль яркости излучения будет также выполняться. Если требуется иметь три уровня яркости излучения светофора (например, при различных уровнях яркости излучения в режимах ДСН и СМ), то в схему сравнения может быть введен третий источник опорного напряжения, переключаемый соответствующими контактами реле снижения напряжения.

Следовательно, в предлагаемом техническом решении обеспечивается контроль яркости излучения светофора, выполняются требуемые условия эксплуатационной стабильности яркости, а также реализуется возможность получения режимов ДСН и СМ с теми же параметрами стабильности яркости излучения. Это расширяет функциональные возможности применения светодиодного светофора.

Регулируемый светодиодный светофор, содержащий N трансформаторов, первичные обмотки которых соединены согласно и последовательно и подключены через контакт сигнального реле и силовые электроды транзистора к источнику электропитания, а каждая из N вторичных обмоток трансформаторов через защитные диоды соединена с соответствующей группой светодиодов, состоящей из К согласно и последовательно включенных светодиодов, причем каждый из К·N светодиодов групп оптически связан с каждым из параллельно соединенных К·N фоторезисторов, отличающийся тем, что в него введены резистор и схема сравнения, где первая точка соединения параллельно включенных фоторезисторов подключена к точке соединения контакта сигнального реле и трансформатора, вторая точка соединения параллельно включенных фоторезисторов подключена к первому выводу резистора и входу схемы сравнения, состоящей из дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с общим контактом реле снижения напряжения, его фронтовой и тыловой контакты подключены к первому и второму источникам опорного напряжения соответственно, а второй вход дифференциального усилителя является входом схемы сравнения, выход которой, подключенный к управляющему входу генератора импульсов, является выходом дифференциального усилителя, причем второй вывод резистора соединен с точкой соединения одного из силовых электродов транзистора и источника электропитания.