трехзначный светодиодный светофор

Формула изобретения

Трехзначный светодиодный светофор, содержащий светодиодную цепь, состоящую из последовательного соединения согласно включенных К первых светодиодов и резистора, первый источник постоянного напряжения, резисторы, общие, тыловые и фронтовые контакты первого и второго сигнальных реле, где фронтовой контакт первого сигнального реле соединен с положительным полюсом первого источника постоянного напряжения, отрицательный полюс которого подключен к одному из выводов светодиодной цепи, отличающийся тем, что в него введены второй источник постоянного напряжения и источник переменного напряжения, а в светодиодную цепь введены вторые К светодиодов, причем тыловой контакт первого сигнального реле соединен с общим контактом второго сигнального реле, фронтовой контакт которого подключен к первому полюсу источника переменного напряжения, а тыловой контакт соединен с отрицательным полюсом второго источника постоянного напряжения, где второй полюс источника переменного напряжения и положительный полюс второго источника постоянного напряжения подключены к отрицательному полюсу первого источника постоянного напряжения, причем параллельно каждому из К первых светодиодов светодиодной цепи подключены вторые светодиоды таким образом, что анод каждого первого светодиода соединен с катодом каждого второго светодиода, а катод первого - с анодом второго светодиода.

Описание изобретения к патенту

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

Известны трехзначные светофоры, в которых в качестве излучающего элемента используются лампы накаливания, подключаемые к источникам электропитания контактами соответствующих сигнальных реле, а цвет излучения светофора определяется специально установленным светофильтром (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.).

Недостатком подобных устройств является невысокая надежность работы, обусловленная довольно частым перегоранием нитей ламп накаливания.

Более высокой надежностью обладают светофоры, в которых применяются двухнитевые лампы накаливания (Деев A.M., 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 работы их все же недостаточна, так как в них так же, как и в предыдущем случае, используются лампы накаливания. Кроме того, применение ламп накаливания приводит к высоким эксплуатационным расходам, связанным с необходимостью периодической замены ламп. Коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый соотношением яркости излучения и затрат электрической мощности, невысок, что определяет низкую энергетическую эффективность таких светофоров.

С точки зрения надежности и повышения энергетической эффективности лучшими показателями обладают светофоры с использованием светодиодных матриц, в которых отсутствуют светофильтры, а цвет излучения определяется выбором соответствующих типов светодиодов (Есюнин В.И., Ефрюшкин А.Е. Светодиодные переездные светофоры // Автоматика, связь, информатика. - 1999. - №12. - С.25, рис.1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство, в котором формирование величин тока, протекающего через последовательно и согласно соединенные К светодиодов светодиодной матрицы, осуществляется при помощи резистора, включенного последовательно с этими светодиодами (Пат. РФ №2158025 С1, МПК 7 G 08 G 1/095, Н 03 К 17/56. Светофор и устройство защиты его от помех. Опубликов. 20.10.2000, БИ №29).

Недостатком этого устройства является то, что для управления работой нескольких групп светодиодов, например, различного цвета излучения требуется иметь несколько электрические цепей, соединяющих схему управления со светодиодной матрицей, что усложняет устройство и вызывает его удорожание за счет увеличения объема кабельной продукции.

Целью изобретения является упрощение схемы устройства и улучшение экономических показателей светофора.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен второй источник постоянного напряжения, источник переменного напряжения, а также вторые К светодиодов.

Сущность изобретения заключается в том, что тыловой контакт первого сигнального реле соединен с общим контактом второго сигнального реле, фронтовой контакт которого подключен к первому полюсу источника переменного напряжения, а тыловой контакт соединен с отрицательным полюсом второго источника постоянного напряжения, где второй полюс источника переменного напряжения и положительный полюс второго источника постоянного напряжения подключены к отрицательному полюсу первого источника постоянного напряжения, причем параллельно каждому из К последовательно включенных первых светодиодов светодиодной цепи подключены К вторые светодиоды таким образом, что анод каждого первого светодиода соединен с катодом каждого второго светодиода, а катод первого - с анодом второго светодиода.

На чертеже приведена схема трехзначного светофора. Светофор содержит тыловой, фронтовой и общий контакты первого сигнального реле 1, а также фронтовой, тыловой и общий контакты второго сигнального реле 2, где фронтовой контакт реле 1 подключен к положительному полюсу 3 первого источника постоянного напряжения. В светодиодную цепь 4 входят последовательно и согласно включенные первые К первых светодиодов 5.1,...,5.К, где анод первого светодиода 5.1 соединен с первым выводом резистора 6, второй вывод которого подключен к общему контакту первого сигнального реле 1. Тыловой контакт первого сигнального реле 1 соединен с общим контактом второго сигнального реле 2, фронтовой и тыловой контакты которого подключены к первому полюсу 7 источника переменного напряжения и отрицательному полюсу 8 второго источника постоянного напряжения соответственно. Катод светодиода 5.К светодиодной цепи 4 соединен с точкой соединения 9 отрицательного полюса первого источника постоянного напряжения, положительного полюса второго источника постоянного напряжения и другого полюса источника переменного напряжения. Параллельно каждому из первых светодиодов 5.1,...,5.К светодиодной цепи 4 подключены вторые светодиоды 10.1,...,10.К таким образом, что анод каждого из первых светодиодов соединен с катодами каждого соответствующего из вторых светодиодов и, соответственно, катоды вторых светодиодов подключены к анодам вторых светодиодов.

Трехзначный светодиодный светофор работает следующим образом. Для зеленого показания светофора необходимо, чтобы сигнальное реле 1 было включено. При этом через его фронтовой и общий контакты на светодиоды 5.1,...,5.К светодиодной цепи 4 подается постоянное напряжение от положительного полюса 3 первого источника постоянного напряжения. Ток, протекающий по светодиодам 5.1,...,5.К, величина которого ограничивается сопротивлением резистора 6, создает излучение светодиодов зеленого цвета. Количество К первых 5.1,...,5.К и вторых 10.1,...,10.K светодиодов светодиодной цепи 4 определяется конструктивными особенностями светодиодной матрицы и светофора, его оптическими характеристиками и яркостью излучения единичных светодиодов.

Когда первое 1 и второе 2 сигнальные реле находятся в выключенном состоянии, то через последовательное соединение их тыловых и общих контактов от отрицательного полюса 8 второго источника питания постоянного напряжения через резистор 6 светодиодной цепи 4 и светодиоды 10.1,...,10.К начинает протекать ток, определяющий красное излучение этих светодиодов.

Таким образом, протекание тока через светодиоды 5.1,...,5.К определяет зеленое показание светофора, а если ток протекает через другие светодиоды: 10.1,...,10.К, то светофор будет иметь красное показание.

Когда первое сигнальное реле 1 находится в выключенном состоянии, а второе реле 2 - включено, то через общий и тыловой первого сигнального реле 1 и общий и фронтовой контакты второго сигнального реле 2 на светодиодную цепь 4 подается напряжение от первого полюса 7 источника переменного напряжения, причем значение переменного тока определяется, так же как и в предыдущих случаях, величиной сопротивления резистора 6. Так как напряжение является переменным, то при наличии, например, положительной полярности полупериода переменного напряжения ток светодиодной цепи 4 будет протекать через светодиоды 5.1,...,5.К. Когда полярность напряжения изменится на отрицательную, то ток светодиодной цепи 4 будет протекать через светодиоды 10.1,...,10.K. Следовательно, в этом случае происходит поочередное включение и выключение зеленых 5.1,...,5.К и красных 10.1,...,10.K светодиодов. Если частота переменного напряжения достаточно высока, то их результирующее излучение будет иметь желтый цвет. Экспериментально определено, что инерционность человеческого глаза создает полноценное и немигающее восприятие излучения желтого цвета при частоте переменного напряжения свыше 15-20 Гц. Таким образом, если в устройстве светофора применяется переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц, то имеется реальный и достаточный запас по получению излучения светодиодов достаточно качественного желтого цвета.

Следовательно, в предлагаемом трехзначном светофоре используется лишь два типа светодиодов - красного и зеленого цветов излучения, однако при предложенном их подключении реализуется возможность получения трех цветов излучения, то есть трех показаний светофора: зеленого, красного и желтого. Вместе с этим управление светодиодами 5.1,...,5.К и 10.1,...,10.К осуществляется лишь по одной электрической цепи.

Таким образом, использование изобретения позволяет уменьшить стоимость светофора и обеспечить вывод требуемой цветовой информации при помощи одной головки светофора, вместо существующих в настоящее время трех.