Переездной светодиодный светофор

Переездной светодиодный светофор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 в схеме контактами зеленого и желтого 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.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является светофор, энергетическая эффективность которого существенно выше, чем у ламповых светофоров. В нем в качестве излучающих элементов используются светодиоды светодиодных матриц (Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры // Автоматика, связь, информатика. - 1999. - №12. - С.25, рис.1). Недостатком этого устройства является его относительно высокая стоимость. Это обусловлено тем обстоятельством, что для получения, например, трех показаний светофора необходимо иметь три конструктивно законченные головки, каждая из которых соответствует одному его показанию.

Целью изобретения является упрощение как конструкции, так и схемы светофора, что определяет снижение стоимости его изготовления и уменьшение эксплуатационных расходов.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство при помощи двух введенных в схему транзисторов с базово-коллекторными связями между ними, в которые также включены конденсаторы, попеременно в автоколебательном режиме переключает показания.

Сущностью изобретения является то, что в его схему введены вторая светодиодная цепь, состоящая из соединения согласно включенных светодиодов, два транзистора, два конденсатора и четыре резистора, при этом фронтовой контакт сигнального реле параллельно подключен через первый резистор к входному выводу первой светодиодной цепи и через второй резистор к входному выводу второй светодиодной цепи, причем выходной вывод первой светодиодной цепи подключен к коллектору первого транзистора, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи и первого резистора к первому выводу первого конденсатора, при этом второй вывод первого конденсатора параллельно присоединен через третий резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе второго транзистора; выходной вывод второй светодиодной цепи подключен к коллектору второго транзистора, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи и второго резистора к первому выводу второго конденсатора, при этом второй вывод второго конденсатора параллельно присоединен через четвертый резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе первого транзистора; эмиттеры обоих транзисторов подключены к другому полюсу источника постоянного напряжения.

На чертеже представлена схема устройства переездного светодиодного светофора.

Устройство содержит первую 1 и вторую 2 светодиодные цепи, каждая из которых состоит из соединения светодиодов 3.1, 3.2...3.К. Общий контакт сигнального реле 4 соединен с одним из полюсов 5 источника постоянного напряжения. Фронтовой контакт сигнального реле 4 параллельно подключен через первый резистор 6 к входному выводу первой светодиодной цепи 1 и через второй резистор 7 к входному выводу второй светодиодной цепи 2. Выходной вывод первой светодиодной цепи 1 подключен к коллектору первого транзистора 8, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи 1 и первого резистора 6 к первому выводу первого конденсатора 9. Второй вывод первого конденсатора 9 параллельно присоединен через третий резистор 10 к фронтовому контакту сигнального реле 4 и к базе второго транзистора 11. Выходной вывод второй светодиодной цепи 2 подключен к коллектору второго транзистора 11, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи 2 и второго резистора 7 к первому выводу второго конденсатора 12. Второй вывод второго конденсатора 12 параллельно присоединен через четвертый резистор 13 к фронтовому контакту сигнального реле 4 и к базе первого транзистора 8. Эмиттеры обоих транзисторов подключены к другому полюсу источника постоянного напряжения 14.

Переездной светодиодный светофор работает следующим образом.

Работа предлагаемого устройства характеризуется двумя состояниями. В первом состоянии излучают светодиоды светодиодной цепи 2, а светодиоды светодиодной цепи 1 погашены, а во втором состоянии излучают светодиоды светодиодной цепи 1, а светодиоды светодиодной цепи 2 погашены.

При замыкании общего и фронтового контактов сигнального реле 4 к светодиодным цепям 1 и 2, к резисторам 6, 10, 13, 7 и к эмиттерам транзисторов 8 и 11 соответственно подключаются полюса 5 и 14 источника постоянного напряжения.

Рассмотрим первое состояние. Пусть в начальный момент времени t=0 конденсатор 12 заряжен, транзистор 11 открыт и насыщен, а конденсатор 9 разряжен и транзистор 8 закрыт. Ранее заряженный конденсатор 12 начинает разряжаться через цепь полюса 5 источника постоянного напряжения, резистор 13, через светодиоды 3.1, 3.2...3.К, вызывая их свечение, транзистор 11, и по мере убывания разрядного тока, протекающего через резистор 13, растет напряжение на базе транзистора 8. Величина тока через светодиоды 3.1, 3.2...3.К зависит от напряжения источника постоянного напряжения, сопротивления резистора 13, реактивного сопротивления конденсатора 12, падения напряжения на открытом транзисторе 11. В момент, когда напряжение на базе транзистора 8 достигнет порогового уровня, указанный транзистор отпирается, при этом рост его коллекторного тока приводит к выводу транзистора 11 из режима насыщения и восстановления петли обратной положительной связи. В результате развивается регенеративный процесс, завершающийся запиранием транзистора 11 и погасанием светодиодов 3.1, 3.2...3.К в цепи 2. Наряду с разрядом конденсатора 12 идет заряд конденсатора 9 по цепи от полюса 5 источника постоянного напряжения, резистора 6, входное сопротивление открытого транзистора 11. После окончания процесса запирания транзистора 11 и погасания светодиодов 3.1, 3.2...3.К в светодиодной цепи схема переходит во второе состояние, характеризующееся разрядом заряженного конденсатора 9 через цепь полюса 5 источника постоянного напряжения, резистора 10, через светодиоды 3.1, 3.2...3.К, вызывая их свечение, транзистор 8, и по мере убывания разрядного тока, протекающего через конденсатор 9, растет напряжение на базе транзистора 11. Величина тока через светодиоды 3.1, 3.2...3.K зависит от напряжения источника постоянного напряжения, сопротивления резистора 10, реактивного сопротивления конденсатора 9, падения напряжения на открытом транзисторе 8. В момент, когда напряжение на базе транзистора 11 достигнет порогового уровня, указанный транзистор отпирается, при этом рост его коллекторного тока приводит к выводу транзистора 8 из режима насыщения и восстановления петли обратной положительной связи. В результате снова развивается регенеративный процесс, завершающийся запиранием транзистора 8 и погасанием светодиодов 3.1, 3.2...3.К в светодиодной цепи 1. Наряду с разрядом конденсатора 9 идет заряд конденсатора 12 по цепи от полюса 5 источника постоянного напряжения, резистора 7, входное сопротивление открытого транзистора 8. После окончания процесса запирания транзистора 8 и погасания светодиодов 3.1, 3.2...3.K в светодиодной цепи 1 устройство опять переходит в первое состояние. Таким образом, имеет место автоколебательный процесс, характеризующийся поочередным изменением состояний свечения светодиодов в обоих светодиодных цепях 1 и 2.

Требуемый период Т свечения светодиодов в первом приближении равен T=t₁+t₂=0.7С₁R₁₁+0.7C₂R₂₂, где t₁ и t₂ - длительности полупериодов протекания тока соответственно, через первую 1 и вторую 2 светодиодные цепи; С₁ - емкость конденсатора 9; R₁₁ - сумма сопротивлений резистора 10 и дифференциальных сопротивлений светодиодов 3.1, ...3.К в первой светодиодной цепи; C₂ - емкость конденсатора 12; R₂₂ - сумма сопротивлений резистора 13 и дифференциальных сопротивлений светодиодов 3.1, ...3.К во второй светодиодной цепи. А требуемая скважность свечения устанавливается длительностями полупериодов t₁ и t₂.

Первая 1 и вторая 2 светодиодные цепи могут быть реализованы в виде светодиодных матриц и конструктивно расположены в головках светофора.

Таким образом, предлагаемое изобретение дает возможность снизить стоимость светофора и уменьшить его эксплуатационные расходы.

Переездной светодиодный светофор, содержащий источник постоянного напряжения, контакты сигнального реле и первую светодиодную цепь, состоящую из соединения согласно включенных светодиодов, где общий контакт сигнального реле соединен с одним из полюсов источника постоянного напряжения, отличающийся тем, что в его схему введена вторая светодиодная цепь, состоящая из соединения согласно включенных светодиодов, два транзистора, два конденсатора и четыре резистора, при этом фронтовой контакт сигнального реле параллельно подключен через первый резистор к входному выводу первой светодиодной цепи и через второй резистор - к входному выводу второй светодиодной цепи, причем выходной вывод первой светодиодной цепи подключен к коллектору первого транзистора, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи и первого резистора - к первому выводу первого конденсатора, при этом второй вывод первого конденсатора параллельно присоединен через третий резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе второго транзистора; выходной вывод второй светодиодной цепи подключен к коллектору второго транзистора, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи и второго резистора - к первому выводу второго конденсатора, при этом второй вывод второго конденсатора параллельно присоединен через четвертый резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе первого транзистора; эмиттеры обоих транзисторов подключены к другому полюсу источника постоянного напряжения.