светодиодный светофор

Формула изобретения

Светодиодный светофор, включающий корпус светофорной головки со светодиодной матрицей, источник электропитания, выходы которого через контакты сигнальных реле соединены со светодиодной матрицей, отличающийся тем, что в корпусе светофорной головки установлены стекло, структура которого имеет взвешенные частицы, упорядочивающиеся при приложении к стеклу напряжения, два фотодиода, расположенные перед светодиодной матрицей соосно с последней, причем на стекло и светодиодную матрицу последовательно подается питание от источника электропитания, в который дополнительно введен генератор прямоугольных импульсов, при этом контактами сигнальных реле осуществляется двухполюсное размыкание и замыкание цепи электропитания стекла и светодиодной матрицы с подключением к ним либо генератора прямоугольных импульсов, либо источника постоянного напряжения, а фотодиоды, облучаемые светодиодной матрицей, подключены к пороговому устройству либо напрямую к одному входу, либо через контакты сигнальных реле к другому входу порогового устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам сигнализации железнодорожного транспорта, а именно к светофорам, выполняющим функции индикатора, разрешающего или запрещающего движение поезда по участку пути.

Известны светофоры, в которых в качестве излучающего элемента используются лампы накаливания (Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. 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). Их недостатком 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 недостаточна, так как в них принципиально остается использование ламп накаливания. Кроме того, применение ламп накаливания определяет высокие эксплуатационные расходы, связанные с необходимостью периодической замены ламп. Коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый соотношением яркости излучения и затрат электрической мощности, невелик, что определяет низкую энергетическую эффективность светофоров.

С точки зрения надежности и энергетической эффективности лучшими показателями обладают светофоры с использованием светодиодных матриц (Световые сигнальные указатели на базе светодиодов // Железные дороги мира. - 2000. - № 3. - С.63, рис.2).

Недостатком этого устройства является то, что в нем не обеспечивается контроль интенсивности излучения светодиодной матрицы.

Целью изобретения является обеспечение возможности контроля интенсивности излучения светодиодной матрицы.

Указанная цель достигается тем, что в конструкцию светодиодного светофора вводится стекло, имеющее структуру взвешенных частиц, и два фотодиода.

Сущностью изобретения является то, что в корпусе светофорной головки установлены стекло, структура которого имеет взвешенные частицы, упорядочивающиеся при приложении к стеклу напряжения, два фотодиода, расположенные перед светодиодной матрицей соосно с последней, причем на стекло и светодиодную матрицу последовательно подается питание от источника электропитания, в который дополнительно введен генератор прямоугольных импульсов, при этом контактами сигнальных реле осуществляется двухполюсное размыкание и замыкание цепи электропитания стекла и светодиодной матрицы подключением к ним либо генератора прямоугольных импульсов, либо источника постоянного напряжения, а фотодиоды, облучаемые светодиодной матрицей, подключены к пороговому устройству либо напрямую к одному входу, либо через контакты сигнальных реле к другому входу порогового устройства.

На фиг.1 представлена схема общего вида светофорной головки, а на фиг.2 - функциональная схема светодиодного светофора с контролем излучения светодиодной матрицы.

Светофорная головка (фиг.1) включает корпус 1, стекло 2, светодиодную матрицу 3, два фотодиода 4, источник электропитания 5, пороговое устройство 6. На фиг.2 представлена функциональная схема светофорной головки, включающая стекло 2, светодиодную матрицу 3, фотодиоды 4, источник электропитания 5, состоящий из генератора прямоугольных импульсов 7 и источника постоянного напряжения, блок 8 контактов сигнальных реле 9, 11, 12, 14, контактов реле мигания 10, 13, осуществляющих двухполюсное размыкание, а также контакты сигнальных реле 15, 16, подключающие входы порогового устройства 6 к фотодиодам 4..

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Работа схемы управления сигналом предусматривает два режима: нормальный и контрольный, причем интенсивность излучения светодиодной матрицы 3 контролируется в обоих режимах.

При работе схемы в нормальном режиме, то есть при нормальном горении сигнала на светодиодном светофоре, контакты 9, 10, 12, 13 замкнуты и через эти контакты протекает ток нормального режима работы. Питание в нормальном режиме осуществляется от источника постоянного напряжения (+), что обуславливает протекание через стекло 2 постоянного тока. В результате этого стекло 2 изменяет свои оптические свойства, из-за своей структуры и становится оптически прозрачным. На светодиодную матрицу 3 также подается постоянное напряжение, в результате чего матрица излучает свет постоянно (не мигает).

Фотодиоды 4 служат для определения интенсивности света, испускаемого светодиодной матрицей 3. Питание на фотодиоды 4 подается с генератора прямоугольных импульсов 7. Таким образом, при нормальной работе светодиодной матрицы 3, фотодиоды 4 облучаются светом, интенсивность которого соответствует нормальной работе светодиодной матрицы 3, а пропускная способность фотодиодов 4 зависит от степени их облучения светодиодной матрицей 3, поэтому фотодиоды 4 постоянно пропускают через себя прямоугольные импульсы от генератора прямоугольных импульсов 7, а уровень пропускаемых фотодиодами 4 импульсов зависит от степени их облучения, то есть от интенсивности излучения светодиодной матрицы 3.

В нормальном режиме работы устройства значение напряжения, подаваемого на светодиодную матрицу 3, отличается от напряжения, подаваемого при контрольном режиме работы. Вследствие этого интенсивность излучения светодиодной матрицы 3 в нормальном режиме значительно выше, нежели чем в контрольном. То есть облучение фотодиодов 4 при нормальном режиме работы более интенсивно, а значит они пропускают импульсы большего уровня, чем при контрольном режиме. Пороги срабатывания входов порогового устройства 6 отличаются при нормальном и контрольном режимах работы. При этом необходимо обеспечить порог срабатывания порогового устройства 6 по такому значению уровня, который соответствует излучению не менее 70% светодиодов светодиодной матрицы 3. Это значение соотношения исправных и неисправных светодиодов сохраняют и для контрольного режима. Если при нормальном режиме светодиодная матрица 3 светит ярче, чем при контрольном, то будут срабатывать входы порогового устройства 6, соответствующие и нормальному, и контрольному режимам работы. Поэтому входы порогового устройства 6, соответствующие контрольному режиму работы, подключаются к фотодиодам 4 контактами сигнальных реле 15, 16.

Следует отметить, что контрольным режимом является режим контроля «холодного» состояния. То есть светодиодная матрица 3 излучает свет, интенсивность этого излучения контролируется, но машинист не видит горения этого сигнала.

В контрольном режиме электропитание светодиодной матрицы 3 и стекла 2 осуществляется от генератора прямоугольных импульсов 7, так как при контрольном режиме стекло 2 должно быть оптически непрозрачно. Время перехода стекла 2 из непрозрачного состояния в прозрачное состояние значительно больше, чем время зажигания светодиодной матрицы 3 и время срабатывания фотодиодов 4. Таким образом, при импульсном электропитании светодиодная матрица 3 горит импульсно, фотодиоды 4 облучаются импульсно, а стекло 2 остается непрозрачным.

Также в контрольном режиме работы предлагаемого устройства импульсное электропитание позволяет увеличить время работоспособности светодиодов светодиодной матрицы 3, фотодиодов 4 и понизить энергопотребление сигнальной точки.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль интенсивности излучения светодиодной матрицы как в нормальном режиме горения сигнала светофора, так и в режиме контроля холодного состояния сигнала светофора, что удовлетворяет требованиям безопасности движения поездов. Кроме того, устройство снижает энергопотребление сигнальной точки и увеличивает ресурс работы светодиодного светофора.