СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТОФОР С КОНТРОЛЕМ ХОЛОДНОГО СОСТОЯНИЯ
LIGHT-EMITTING DIODE TRAFFIC LIGHT WITH COLD STATE CONTROL

Изобретение относится к организации и управлению движением на железных дорогах, а именно к регулирующим, предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования подвижного состава.
Известны светофоры, у которых в качестве излучателя применяются лампы накаливания (Казаков А.А., Бубнов В.Д., Казаков Е.А. Станционные устройства автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1990. - С. 210-211, рис. 6.4).
Их недостатком является невысокая надежность работы ламп накаливания и небольшой срок службы, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов и обусловливает снижение пропускной способности участков железных дорог.
Лучшими эксплуатационными показателями обладают светофоры (Пат. 2207745 РФ. Светодиодный светофор / Б.С. Сергеев, С.А. Щиголев, В.В. Наговицын. МПК 7 B61L 5/18. Опубл. 27.06.2003. Бюл. №18), у которых в качестве излучателя используется светодиодная матрица с последовательным включением светодиодов и с питанием от источника постоянного напряжения.
Недостатком подобного устройства является сложность и высокая стоимость.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является более простой светодиодный светофор с питанием от сети постоянного напряжения (Есюнин В.И. Приборы железнодорожной сигнализации на светодиодах // Автоматика, связь, информатика. - 2002, №5. - С. 19, рис. 1), содержащий источник постоянного напряжения, который через и фронтовой контакт сигнального реле, и ограничивающий резистор подключен к светодиодной матрице, состоящей из группы последовательно включенных светодиодов.
Недостатком этого устройства является отсутствие контроля работоспособности светодиодной матрицы светофора в холодном состоянии.
Целью изобретения является повышение надежности работы светодиодного светофора и безопасности движения на железнодорожном транспорте.
Указанная цель достигается тем, что в схему светофора введены тыловой контакт сигнального реле, датчик тока с регистратором, конденсатор и генератор переменного напряжения.
Сущность изобретения заключается в том, что в него введены тыловой контакт сигнального реле, датчик тока с регистратором, конденсатор и генератор переменного напряжения, питающий вход которого соединен с тыловым контактом сигнального реле, а общий вход генератора переменного напряжения подключен к точке соединения одного из полюсов источника постоянного напряжения с минусом светодиодной матрицы, причем выход генератора переменного напряжения через последовательно включенные вход датчика тока и конденсатор подключен к точке соединения ограничивающего резистора и плюса светодиодной матрицы, а выход датчика тока подключен к входу регистратора.
На фиг. 1 приведена схема светодиодного светофора с контролем холодного состояния, а на фиг. 2 показана вольтамперная характеристика светодиодной матрицы, иллюстрирующая процессы функционирования предложенного устройства.
ген
В соответствии со схемой фиг. 1 светодиодный светофор с контролем холодного состояния содержит источник постоянного напряжения 1, положительный полюс которого через фронтовой контакт сигнального реле 2 и ограничивающий резистор 3 соединен с плюсом светодиодной матрицы 4, состоящей из N последовательно соединенных светодиодов 4.1, 4.2,…4.N, минус которой подключен к общему входу генератора переменного напряжения 5 с выходным напряжением U и к общему полюсу источника постоянного напряжения 1. Выход генератора переменного напряжения 5 через вход датчика тока 6 и конденсатор 7 соединен с точкой соединения ограничивающего резистора 3 и плюсом светодиодной матрицы 4. Выход датчика тока 6 подключен к входу регистратора 8, выходной сигнал которого служит источником информации об исправности светодиодной матрицы 4.
св
св
вкл
зап
ген
ген(+)
ген(-)
На фиг. 2 приведена вольтамперная характеристика светодиодной матрицы 4, состоящей из N последовательно включенных светодиодов 4.1, 4.2,…4.N. Она показывает значение суммарного падения напряжения NU на светодиодах матрицы в зависимости от изменения тока I, который протекает через светодиоды 4.1, 4.2,…4.N. Значение напряжения NU соответствует началу излучения светодиодов, а при напряжении NU обеспечивается гарантированное отсутствие их излучения. Кроме того, на фиг. 2 показана синусоидальная форма напряжения U на выходе генератора переменного напряжения 5 с амплитудами положительной и отрицательной полуволн равных U и U соответственно.
Светофор с контролем холодного состояния работает следующим образом.
св
ген
При замкнутом состоянии фронтового контакта сигнального реле 2 питание от источника постоянного напряжения 1 через ограничивающий резистор 3 поступает на светодиодную матрицу 4. И через светодиоды протекает ток I, обеспечивающий их нормативное излучение. Так как тыловой контакт сигнального реле 9 разомкнут, то питание на генератор переменного напряжения 5 не поступает и переменное напряжение U на его выходе отсутствует.
ген
При выключении сигнального реле замыкается его тыловой контакт 9 и на генератор 5 подается питание от источника постоянного напряжения 1. Выходное напряжение U генератора 5 через вход датчика тока 6 и конденсатор 7 подается на светодиоды 4.1, 4.2,…4.N.
вкл
ген(+)
зап
ген(-)
ген
Известно, что при отсутствии прямого тока через светодиод его р-n переход обладает определенной емкостью, что относится также и к режиму обратного включения диодов. Как видно из графиков фиг. 2, для области прямой проводимости светодиода существование емкости р-n перехода имеет место при прямых напряжениях от нуля до величины NU. Следовательно, если выполняется соотношение: U≤NU, то выходной переменный ток генератора 5 будет иметь емкостной характер и его величина будет зафиксирована датчиком тока 6. Это приведет к появлению сигнала, определяющего исправное состояние светодиодной матрицы 4 на его выходе, который отразится на регистраторе 8. Так как в области обратной проводимости р-n переходов ток практически отсутствует, то изложенное в равной степени относится и к отрицательной полуволне U выходного напряжения U генератора переменного напряжения 5.
Если в последовательной цепи светодиодной матрицы 4, состоящей из светодиодов 4.1, 4.2,…4.N, возникнет обрыв, то прекратится протекание емкостного переменного тока от генератора 5, что приведет к отсутствию выходного сигнала датчика тока 6, что отразится на регистраторе 8.
Конденсатор 7 исключает шунтирование светодиодов светодиодной матрицы 4 выходом генератора 5 в режиме нормального излучения светофора.
Таким образом, использование емкости р-n переходов позволяет выявлять обрыв в цепи последовательно включенных светодиодов 4.1, 4.2,…4.N и выдавать соответствующий сигнал в контрольные устройства автоматики и телемеханики. Следовательно, в предлагаемом техническим решении реализуется функция контроля холодного состояния светодиодной матрицы светофора, что повышает надежность работы светодиодного светофора, безопасность движения на железнодорожном транспорте.