СВЕТОСИГНАЛЬНАЯ АЭРОДРОМНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании светосигнальных систем аэродромов.
Наиболее близким к полезной модели устройством является светосигнальная аэродромная система, содержащая регулятор тока централизованного типа, входные выводы которой присоединены к источнику переменного тока, а выходные - к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформаторов. Вторичные обмотки каждого из трансформаторов подсоединены к цепям питания соответствующих светоизлучателей, в качестве которых использованы галогенные лампы (1).
Недостатками известного устройства (обусловленными свойствами галогенных ламп) являются высокое энергопотребление, низкая надежность работы при механических воздействиях, малый срок службы из-за слабой устойчивости к механическим воздействиям. Простая замена галогенных ламп на более энергосберегающие и более надежные светодиодные элементы, например, светодиодные матрицы, без введения специальных блоков питания невозможна, что объясняется спецификой работы светодиодных излучателей.
Техническим результатом, которого можно достичь при реализации полезной модели, является снижение энергопотребления, повышение надежности работы и срока службы.
Технический результат достигается за счет того, что в светосигнальной аэродромной системе, содержащей регулятор тока централизованного типа, входные выводы которого присоединены к источнику переменного тока, а выходные - к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформаторов, распределенным вдоль питающей линии, вторичная обмотка каждого из трансформаторов подсоединена к цепи переменного тока соответствующего однофазного выпрямительного моста, диоды одной из стоек которого зашунтированы силовыми цепями транзисторных ключей, управляющие входы которых подсоединены к выходным выводам узла отрицательной обратной связи по напряжению, входные выводы которого подключены к выходу датчика-измерителя напряжения, присоединенного к выводам постоянного тока выпрямительного моста, параллельно которым подключен конденсатор, подсоединенный ко входу стабилизатора тока, выход которого соединен с цепями питания светодиодного излучателя, причем в цепь переменного тока выпрямительного моста включен датчик тока, соединенный со входом узла отрицательной обратной связи по току, выход которого подсоединен к управляющему входу стабилизатора тока. Узел отрицательной обратной связи по напряжению может содержать узел сравнения напряжения, первый вход которого, являющийся входом узла отрицательной обратной связи по напряжению, соединен с выходом датчика-измерителя напряжения, второй - с источником опорного напряжения, а выход - с первым входом компаратора по напряжению, второй вход которого присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, при этом выход компаратора по напряжению является выходным выводом узла отрицательной обратной связи по напряжению, а узел отрицательной обратной связи по току содержит измеритель тока, вход которого, являющийся входом узла отрицательной обратной связи по току, подсоединен к датчику тока, выход - к одному из входов узла сравнения по току, второй вход которого подключен к задатчику уровней стабилизации тока, а выход узла сравнения по току соединен с одним из входов компаратора по току, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, при этом выход компаратора по току является выходом узла отрицательной обратной связи по току.
На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства.
На Фиг.2 и Фиг.3 изображены диаграммы работы схемы.
Светосигнальная аэродромная система (Фиг.1) содержит регулятор тока 1 централизованного типа, входные выводы которого присоединены к источнику переменного тока, а выходные - к последовательно соединенным первичным обмоткам 2 трансформаторов 3, распределенным вдоль питающей линии. Вторичная обмотка 4 каждого из трансформаторов 3 подсоединена к цепи переменного тока однофазного выпрямительного моста. Диоды 5, 6 либо 7, 8 одной из стоек выпрямительного моста зашунтированы силовыми цепями транзисторных ключей 9, 10. Управляющие входы ключей 9, 10 подсоединены к выходным выводам узла отрицательной обратной связи по напряжению 11, входные выводы которого подключены ко входу датчика - измерителя напряжения 12. К выводам постоянного тока выпрямительного моста подключен конденсатор 13, подсоединенный ко входу стабилизатора тока 14, выход которого подключен к цепи питания светодиодного излучателя, например, светодиодной матрицы, 15. В цепь переменного тока выпрямительного моста включен датчик тока 16, соединенный со входом узла отрицательной обратной связи по току 17. Узел отрицательной обратной связи по току 17 содержит измеритель тока 18, вход которого подсоединен к датчику тока 16, а выход - к одному из входов узла сравнения по току 19, второй вход которого подключен к задатчику уровней стабилизации тока 20. Выход узла сравнения по току 19 соединен с одним из входов компаратора по току 21, второй вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения 22. Узел отрицательной обратной связи по напряжению 11 содержит узел сравнения напряжения 23, входами соединенный с выходом датчика - измерителя напряжения 12 и источником опорного напряжения 24 соответственно, а выходом - со вторым входом компаратора по напряжению 25. Первичные обмотки 1 трансформаторов 3, подсоединенные к общему регулятору 1, образуют замкнутое кабельное кольцо. Выпрямитель, транзисторные ключи, конденсатор, узлы отрицательной обратной связи по току и напряжению и стабилизатор тока образуют индивидуальный блок питания 26 светодиодной матрицы.
Устройство работает следующим образом.
0
1
1
2
2
3
3)
4
5)
При подаче напряжения на регулятор - стабилизатор 1 в момент θ-θ ток I кабельного кольца (Фиг.2) протекает через первичные обмотки 2 трансформаторов 3. Транзисторные ключи 9 и 10 разомкнуты, поэтому токи вторичных обмоток 4 протекают через диоды 5 и 8, заряжая конденсатор 13. Напряжение на конденсаторе 13 измеряется датчиком-измерителем напряжения 12 и сравнивается с опорным. Сигнал сравнения подается на первый вход компаратора по напряжению 25, на второй вход которого подано напряжения с генератора пилообразного напряжения 22. В момент достижения выходного сигнала с компаратора 25 положительного уровня ключ 9 замыкается, шунтируя (через диод 8) вторичную обмотку 4, через которую протекает ток I (Фиг.3), при этом заряд емкости конденсатора 13 прекращается. В течение времени (θ-θ) процесс повторяется, но с той лишь разницей, что, когда ключ 10 разомкнут ток заряда протекает по диодам 6 и 7, а в момент замыкания ключа 10 ток вторичной обмотки 4 (I шунтируется через ключ 10 и диод 7. Узел отрицательной обратной связи по напряжению 11 работает по принципу широтно-импульсной модуляции, при которой скважность зависит от уровня напряжения на конденсаторе 13. Токи, протекающие через диоды 7, 8 (I, I, полностью повторяют токи вторичной обмотки 4, что говорит о том, что работа индивидуального блока питания 26 светодиодной матрицы не вносит искажений в форму потребляемого тока кабельного кольца.
1
В основе работы устройства лежит использование двух режимов работы трансформатора 3. В первом режиме трансформатор 3 на определенное время переводят в режим работы трансформатора тока (путем закорачивания его вторичной обмотки с помощью замыкания одного из транзисторных ключей 9, 10). Во втором режиме (потребления мощности, необходимой для функционирования индивидуального блока питания) один из ключей 9, 10 размыкают, что ведет к переводу трансформатора 3 в режим трансформатора напряжения. Таким образом, в схеме реализуется переход режима питания от источника стабилизированного переменного тока к источнику постоянного стабилизированного напряжения U, приложенного ко входу стабилизатора тока 14. Выходной ток стабилизатора 14 соответствует 100% яркости свечения светодиодного излучателя 15.
Для регулировки и поддержания заданной яркости свечения предусмотрен узел отрицательной обратной по току 17. Сигнал от датчика тока 16 поступает на измеритель действующего значения тока 18, соединенный с узлом сравнения по току 19, на который подают сигнал (с узла 20), соответствующий выбранной ступени регулирования. Сигнал сравнения поступает на один из входов компаратора по току 21, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора пилообразного напряжения 22. Изменение выходного сигнала компаратора 21 влечет за собой изменение управляющего воздействия на стабилизатор тока 14 и выходного тока (напряжения), а, следовательно, пропорциональное ему регулирование яркости свечения светодиодной матрицы 15.
Таким образом, введение индивидуальных блоков питания позволило использовать в качестве светоизлучателей светодиодные матрицы, характеризующиеся низким уровнем потребляемой электроэнергии, повышенным уровнем надежности работы и увеличенным сроком службы. Данная конструкция блоков питания обеспечивает заданную яркость свечения диодной матрицы и отсутствие влияния потребителей энергии на работу кабельной цепи.
Благодаря высокой надежности работы и экономичности полезная модель может быть наиболее предпочтительна при проектировании осветительных систем для аэродромов.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
Ю.В.Фрид и др. «Электроосветительное оборудование аэродромов» М., Транспорт, 1988 г., с.89-105.