CS264464B1

CS264464B1 - Wiring for low voltage indication by LED

Info

Publication number: CS264464B1
Application number: CS877011A
Authority: CS
Inventors: Radimir Ing Klusak; Jan Ing Zbornik; Josef Musil
Original assignee: Radimir Ing Klusak; Jan Ing Zbornik; Josef Musil
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-08-14
Also published as: CS701187A1

Abstract

Zapojení se týká indikace nízkého napětí světelnou diodou, zejména trakčního napětí u vozidel elektrické trakce jako jsou trolejbusy, tramvaje a elektromobily, kde se požaduje galvanické oddělení indikovaného napětí od vlastního indikačního prvku. Podstata zapojení spočívá v tom, že ke zdroji indikovaného napětí, které může být stejnosměrné nebo střídavé, je připojena sériová kombinace nabíjecího rezistoru a kondenzátoru. Paralelně ke kondenzátoru je připojena sériová kombinace diaku, omezovacího rezistoru a indikačního bloku obsahujícího světelnou diodu. Elektronické prvky zabezpečující správné napětí a proud pro světelnou diodu jsou s ní rozměrově srovnatelné, lze je proto umístit na desku plošného spoje, kde zabírají minimální prostor.The connection concerns the indication of low voltage by a light-emitting diode, especially the traction voltage in electric traction vehicles such as trolleybuses, trams and electric cars, where galvanic separation of the indicated voltage from the actual indicating element is required. The essence of the connection is that a series combination of a charging resistor and a capacitor is connected to the source of the indicated voltage, which can be direct or alternating. A series combination of a diac, a limiting resistor and an indicating block containing a light-emitting diode is connected in parallel to the capacitor. The electronic elements ensuring the correct voltage and current for the light-emitting diode are comparable in size to it, so they can be placed on a printed circuit board, where they take up minimal space.

Description

Vynález se týká zapojení pro indikaci nízkého napětí světelnou diodou, zejména trakčního napětí u vozidel elektrické trakce jako jsou trolejbusy, tramvaje a elektromobily, kde se požaduje galvanické oddělení indikovaného napětí od vlastního indikačního prvku.The invention relates to a circuit for indicating a low voltage by a light emitting diode, in particular a traction voltage in electric traction vehicles such as trolleybuses, trams and electric vehicles where galvanic separation of the indicated voltage from the actual display element is required.

U dosud známých zapojení pro indikaci stejnosměrného nízkého napětí světelnými diodami se používají pro omezení proudu světelnou diodou předřadné rezistory. Je-li indikované napětí střídavé, je možno použít kromě rezistorů i kondenzátorů. Při indikování přítomnosti trolejového nebo sítového napětí je nutné vlastnť indikační prvek z bezpečnostních důvodů galvanicky oddělit. Pro galvanické oddělení indikovaného napětí od vlastních idnikačních prvků se obvykle používá optoelektrického spojovacího členu, který také obsahuje světelnou diodu. Vzhledem k nelineárnímu přenosu tohoto prvku je třeba vnějšími obvody zajistit jeho linearizaci. Běžnou metodou linearizace přenosu optoelektrického spojovacího členu je frekvenční modulace vstupního signálu, v tomto případě indikovaného napětí. Chceme-li indikovat přítomnost napětí až od určité velikosti při použití optoelektrického spojovacího členu bez frekvenční modulace indikovaného napětí, musí být obvod vyhodnocující zvolenou hranici napětí před vstupem optoelektrického spojovacího členu, na potenciálu indikovaného napětí, a proto je změna nastavené hranice napětí obtížná.In the prior art light-emitting diodes of low voltage DC, series resistors are used to limit the light-emitting diode current. If the indicated voltage is AC, capacitors can be used in addition to the resistors. When indicating the presence of a contact or line voltage, the display element must be galvanically isolated for safety reasons. An optoelectric coupler, which also includes a light emitting diode, is usually used to galvanically separate the indicated voltage from the actual identification elements. Due to the non-linear transmission of this element, it is necessary to ensure its linearization by external circuits. A common method of linearizing the transmission of an optoelectric coupler is frequency modulation of the input signal, in this case the indicated voltage. To indicate the presence of voltages up to a certain magnitude when using an optoelectric coupler without frequency modulation of the indicated voltage, the circuit evaluating the selected voltage threshold must be at the indicated voltage potential prior to the optoelectric coupler input, and therefore changing the set voltage threshold is difficult.

Hlavní nevýhodou dosavadních zapojení je, že při vyšším indikovaném napětí vycházejí předřadné rezistory rozměrově značně veliké, nebot na nich vzniká výkonová ztráta řádově v desítkách wattů. Použije-li se jako předřadný prvek kondenzátor, na kterém je výkonová ztráta zanedbatelná, je tento kondenzátor také značně veliký, nebot musí být dimenzován na vrcholovou hodnotu indikovaného střídavého napětí. Další nevýhodou dosavadních zapojení je poměrně velká složitost obvodů převodníků napětí na frekvenci i v případech, kdy není požadována velká přesnost převodu.The main disadvantage of the existing wiring is that at higher indicated voltages the series resistors are very large in size, since they cause a power loss in the order of tens of watts. If a capacitor on which the power loss is negligible is used as a series element, this capacitor is also very large, since it must be dimensioned for the peak value of the indicated AC voltage. Another disadvantage of the existing circuitry is the relatively high complexity of the voltage to frequency converter circuits even in cases where high conversion accuracy is not required.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro indikaci nízkého napětí světelnou diodou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ke zdroji indikovaného napětí je připojena sériová kombinace nabíjecího rezistorů a kondenzátoru, a paralelně ke kondenzátoru je připojena sériová kombinace diaku, omezovacího rezistorů a indikačního bloku obsahujícího světelnou diodu.These disadvantages are overcome by the light-emitting diode wiring of the present invention, characterized in that a series combination of charging resistors and a capacitor is connected to the indicated voltage source, and a series combination of a diac, limiting resistors, and a light block containing a light diode.

Hlavni výhodou zapojení podle vynálezu je, že elektronické prvky zabezpečujíc! správné napětí a proud pro světelnou diodu jsou s ní rozměrově srovnatelné a vzniká na nich jen zanedbatelná výkonová ztráta. Tím dochází k úspoíe energie a je umožněno umístit světelnou diodu i ostatní předřazené elektronické prvky na desku plošného spoje, kde zabírají minimální prostor. Další výhodou je, že zapojení podle tohoto vynálezu pracuje jako velmi jednoduchý převodník napětí na frekvenci. Pro galvanické oddělení indikovaného napětí od vyhodnocovacích a indikačních obvodů je proto možné použít optoelektrického spojovacího členu bez nutnosti použít další vnější obvody pro zajištění lineárního přenosu tohoto prvku. Spojením výstupu optoelektrického spojovacího členu s vyhodnocovacím obvodem, například jednoduchým převodníkem frekvence na napětí, je umožněno v širokých mezích snadno nastavit hranici napětí, od které bude přítomnost napětí indikována.The main advantage of the connection according to the invention is that the electronic elements providing the correct voltage and current for the light-emitting diode are comparable in dimension to it and only negligible power loss occurs. This saves energy and allows the light emitting diode and other electronic components to be placed on the printed circuit board where they occupy minimal space. Another advantage is that the circuit according to the invention operates as a very simple voltage to frequency converter. For galvanic separation of the indicated voltage from the evaluation and indication circuits, it is therefore possible to use an optoelectric coupler without having to use additional external circuits to ensure linear transmission of this element. By connecting the output of the optoelectric coupler to the evaluation circuit, for example by a simple frequency-to-voltage converter, it is possible within a wide range to easily adjust the voltage limit from which the presence of the voltage will be indicated.

Příklad zapojení pro indikaci nízkého napětí světelnou diodou podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkrese.·An example of a light-emitting diode connection according to the invention is schematically shown in the drawing.

Ke zdroji JI indikovaného napětí je připojena sériová kombinace nabíjecího rezistorů 2 a kondenzátoru 2· Paralelně ke kondenzátoru 2 3^e připojena sériová kombinace diaku 4., omezovacího rezistorů 3 a indikačního bloku 6. obsahujícího světelnou idodu 7_. Světelná dioda 2 musí být pro správnou funkci zapojení polována v propustném směru vzhledem ke zdroji 2 indikovaného napětí. To je zajištěno spojením prvního střídavého vstupu 81 a druhého střídavého vstupu 82 usměrňovače 2 ^s první svorkou 61 a druhou svorkou 62 indikačního bloku 2· Světelná dioda 7_ je připojena v propustném směru k prvnímu stejnosměrnému výstupu 83 a druhému stejnosměrnému výstupu 84 usměrňovače 8. Indikované napětí potom může být stejnosměrné s proměnnou polaritou nebo střídavé. V nejjednodušším případě může být světelná dioda Ί_ vlastním indikačním prvkem. Potom indikační blok 6 neobsahuje žádné další prvky ani bloky. Příkladné zapojení se týká galvanického oddělení indikovaného napětí od indikačního prvku, a proto je světelná dioda J_ součástí optoelektriekého spojovacího členu 2· Výstup 91 optoelektriekého spojovacího členu 2 3^e spojen se vstupem 101 vyhodnocovacího bloku 10, který obsahuje indikační prvek.JI indicated to the source voltage is connected a serial combination of the charging resistor 2 and capacitor 2 · 2 across the capacitor ³ and connected to the fourth series combination of diac, a limiting resistor 3 and the indicator light comprising a block 6. idodu 7_. The light emitting diode 2 must be polarized in the forward direction with respect to the indicated voltage source 2 for correct wiring operation. This is ensured by connecting the first AC input 81 and the second AC input 82 of the rectifier 2 ^{with the} first terminal 61 and the second terminal 62 of the indicator block 2. The light-emitting diode 7 is connected in the forward direction to the first DC output 83 and the second DC output 84 of the rectifier 8. then it may be DC with variable polarity or alternating. In the simplest case, the light-emitting diode may be a self-indicating element. Thereafter, the indicating block 6 contains no further elements or blocks. Exemplary involvement relates galvanic separation indicated by the display element voltage, and therefore a light emitting diode component j optoelektriekého coupling member 2 · optoelektriekého output 91 of the connecting member ³ and 2 connected to the input 101 of the evaluation unit 10, which comprises an indicator element.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující. Zdroj 2 indikovaného napětí, nabiji přes nabíjecí rezistor 2 kondenzátor 2 až do úrovně spínacího napětí diaku 2» které je podle typu diaku 2 kolem 30 voltů. Diak 2 ^se sepne a kondenzátor 2 ^se vybíjí přes omezovači rezistor 5 a indikační blok 2 obsahující světelnou diodou 7_. Jakmile napětí na kondenzátoru 2 klesne pod blokovací napětí diaku 4, což je podle typu diaku 2 kolem 25 voltů, diak 2 se vypne a děj se znovu opakuje. Světelná dioda T_ je tak napájená pulsním proudem s opakovači frekvencí úměrnou velikosti indikovaného napětí. Protože světelná dioda T_ 3^e součástí optoelektriekého spojovacího členu 9, který je spojen se vstupem 101 vyhodnocovacího bloku lůThe function of the circuit according to the invention is as follows. The indicated voltage source 2 charges the capacitor 2 through the charging resistor 2 up to the switching voltage level of the diak 2, which is about 30 volts, depending on the type of diak 2. The diac 2 ^is switched on and the capacitor 2 ^is discharged via a limiting resistor 5 and an indicator block 2 comprising a light emitting diode 7. As soon as the voltage at the capacitor 2 drops below the blocking voltage of the diac 4, which is about 25 volts depending on the type of the diac 2, the diac 2 is switched off and the process is repeated. The light emitting diode T is thus supplied with a pulse current with a repetition rate proportional to the magnitude of the indicated voltage. Because LED T_ 3 part ^e optoelektriekého connecting member 9 which is connected to the input of block 101 evaluation profiles

K vyhodnocení velikosti frekvence na vstupu 101 vyhodnocovacího bloku 10 může například sloužit převodník frekvence napětí, kde toto napětí lze potom porovnat v komparátoru s nastavitelnou komparační úrovní, a tak indikovat přítomnost napětí na svorkách zdroje 2 indikovaného napětí, až do určité prahové hodnoty napětí. Indikace překročení nebo podkročení této prahové hodnoty může být hlášena například bzučákem, kontrolní svítilnou, případně může ovládat výstupní výkonový spínač, který zabezpečuje další funkční automatické vazby v daném zařízení.For example, a voltage frequency converter can be used to evaluate the frequency magnitude at the input 101 of the evaluation block 10, which voltage can then be compared in a comparator with an adjustable comparator level to indicate the presence of voltage at the indicated voltage source terminals 2 up to a certain voltage threshold. An indication of exceeding or below this threshold can be reported, for example, by a buzzer, a control lamp, or it can control an output power switch that provides additional functional automatic couplings in the device.

Zapojení pro indikaci nízkého napětí světelnou diodou podle vynálezu je možno použít všude tam, kde se dříve používala k indikaci doutnavka a kde tato nevyhovuje, protože produkuje pouze červené světlo, případně má velké vlastní rozměry.The light-emitting diode wiring of the present invention can be used wherever a glow lamp has previously been used to indicate a glow lamp and does not meet this requirement because it only produces red light or has large inherent dimensions.

Claims

Wiring for indicating low voltage by a light emitting diode, in particular traction voltage in electric traction vehicles, characterized in that a series combination of charging resistors (2) and a capacitor (3) is connected to the indicated voltage source (1) and connected in series to the capacitor (3). a combination of diac (4), limiting resistors (5) and an indicator block (6) comprising a light emitting diode (7).