CZ2010450A3

CZ2010450A3 - Systém pro elektronické ovládání svetlo emitujících diod LED

Info

Publication number: CZ2010450A3
Application number: CZ20100450A
Authority: CZ
Inventors: Doubek@Pavel; Burda@Martin; Kiml@Aleš; Kovarík@Michal; Krejsa@Luboš; Martinec@Josef; Teplý@Jirí
Original assignee: Ažd Praha S. R. O.
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-14
Also published as: LT2011004A; LT5808B; SK500092011A3; CZ302853B6; SK288267B6

Abstract

Systém pro elektronické ovládání svetlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železnicní doprave, zahrnuje alespon jeden sloupec (SL.sub.1.n.až SL.sub.k.n.) LED diod s prídavnými obvody. Ke vstupu strídavého nebo stejnosmerného napetí systému je pripojen merící obvod (MOUI) vstupního napetí a proudu, který je svým výstupem pripojen k bloku zvyšujícího menice (ZM), obsahujícího generátor (GI) impulsu a spínac (SP). Svými merícími výstupy je merící obvod (MOUI) vstupního napetí a proudu jednotlive pripojen k prvnímu a druhému rídícímu bloku (CPU.sub.A.n., CPU.sub.B.n.), které jsou vzájemne propojeny, jsou na sobe nezávislé a jsou jednotlive pripojeny k prvnímu a druhému bloku (BS.sub.A.n., BS.sub.B.n.) bezpecného pruchodu budícího signálu spínace (SP). Tyto bloky (BS.sub.A.n., BS.sub.B.n.) bezpecného pruchodu budícího signálu spínace (SP) jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru (GI) impulsu a spínacem (SP). K výstupu bloku zvyšujícího menice (ZM) je pripojen jednak merící obvod (MOUC) výstupního napetí zvyšujícího menice (ZM) a jednak alespon jeden sloupec (SL.sub.1.n. až SL.sub.k.n.) LED diod s prídavnými obvody. Výstupy merícího obvodu (MOUC) výstupního napetí zvyšujícího menice (ZM) jsou jednotlive pripojeny k prvnímu a druhému rídícímu bloku (CPU.sub.A.n., CPU.sub.B.n.). Každý sloupec (SL.sub.1.n. až SL.sub.k.n.) LED diod obsahuje sériove spojené LED diody v sérii se zdrojem (PZ) proudu LED diod a merícím obvodem (MOI) proudu a dále merící obvod (MOU) napetí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a merícího obvodu (MOI) proudu. Výstupy merícího obvodu (MOI) proudu a výstupy merícího obvodu (

Description

Systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED. zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě, zahrnuje alespoň jeden sloupec (SLpž SL_k) LED diod s přídavnými obvody. Ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je připojen mířící obvod (MOIJ1) vstupního napělía proudu, kterýjcsvym výstupem připojen k bloku zvyšujícího měniče (ZM). obsahujícího generátor (Gl) impulsu a spínač (SP). Svými měřícími výstupy je měřící obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu jednotlivé připojen k prvnímu a dmhému řídicímu bloku (CPU^. CPIJ_B). které jsou vzájemně propojeny, jsou násobě nezávislé a jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému bloku (BS_A. BS_b) bezpečného průchodu budícího signálu spínače (SP). Tylo bloky (BS_a, 13S_b) bezpečného průchodu budícího signálu spínače (SP)jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru (Gl) impulsu a spínačem (SP)· K výstupu bloku zvyšujícího měniče (ZM) je připojen jednak měřící obvod (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče (ZM) a jednak alespoň jeden sloupec (SL । až SL_k) LED diod s přídavnými obvody. Výstupy měřicího obvodu (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče (ZM) jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku (CPU_A. CPU_H). Každý sloupec (SL! až SL0 LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem (PZ) proudu LED diod a měřícím obvodem (MOI) proudu a dále měřící obvod (MOl:) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřicího obvodu (MOl) proudu. Výstupy měřícího obvodu (MOI) proudu a výstupy měřícího obvodu (MOU) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřícího obvodu (MOI) proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku (CPU_A. CPU_B). Vstup zdroje (PZ) proudu LED diod je pro své ovládání připojen k prvnímu řídícímu bloku (CPU_A) a/nebo druhému řídicímu bloku (CPU_B). přičemž vstup zdroje (PZ) proudu LED diod je připojen ke druhému řídícímu bloku (CPU_B), zatímco první řídicí blok (CPU_A) je připojen ke kódovacímu obvodu (KO).

/í i 1 í s' *1

Systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED

Oblast techniky

Predmetem tohoto vynálezu je systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro optickou signalizaci v železniční dopravě používají žárovky a LED svítilny.

Výhodou žárovky jsou parametry jejího vlákna, které má za studená nízkou impedanci, cimz dochází k eliminaci ovlivnění její funkce vlivem kapacitních a indukovaných napětí a proudů v kabelových trasách, ve kterých jsou vedeny kabely, na které jsou tyto žárovky připojeny. Při rozsvícení žárovky se zvýši teplota jejího ' vlákna, čímž se zvýší jeho impedance a tím klesá potřebný příkon pro svíceni Další výhodou je existence samotného vlákna, které při požadovaném svíceni v případě jeho celistvosti vede obvodem proud detekovatelný nadřízeným ovládacím systémem a žárovka emituje světlo nebo v případě přerušení vlákna proud obvodem neteče a zarovka světlo neemituje. Nevýhodou žárovky je nízká životnost vlákna a to zejména u signalizací s kmitavým svícením.

Výhodou LED svítilen je vysoká životnost. Nevýhodou svítilen LED je riziko emitování světla na základě kapacitních či indukovaných napětí a proudů. Další nevýhodou pak muže být nedetekovatelné snížení emitovaného světla na základě poruch jednotlivých LED diod svítilny.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je nalézt řešeni elektronické části LED svítilny eliminující uvedené nedostatky žárovek a dosud používaných LED svítilen. Vynález se týká systému pro elektronické ovládáni světlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě, zahrnujícj£fepoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je připojen měřící obvod vstupního napětí a — 010311 proudu, který je svým výstupem připojen k bloku zvyšujícího měniče, obsahujícího generátor impulsů, tlumivku, diodu a spínač. Svými měřícími výstupy je měřící obvod vstupního napětí a proudu jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídícímu bloku, které jsou vzájemně propojeny, jsou na sobě nezávislé a jsou jednotlivé připojeny k prvnímu a druhému bloku bezpečného průchodu budícího signálu spínače. Tyto bloky bezpečného průchodu budícího signálu, které jsou vloženy do obvodů zvyšujícího měniče, jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru impulsů a spínačem. K výstupu bloku zvyšujícího měniče je připojen jednak mencí obvod výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody. Výstupy měřícího obvodu výstupního napětí zvyšujícího měniče jsou jednotlivé připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku. Každý sloupec LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem proudu LED diod a měřícím obvodem proudu a dále měřící obvod napětí na sériové kombinaci zdroje proudu LED diod a měřícího obvodu proudu. Výstupy měřícího obvodu proudu a výstupy měřícího obvodu napětí na sériové kombinaci zdroje proudu LED diod a měřícího obvodu proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku, přičemž vstup zdroje proudu LED diod je pro své ovládání připojen k prvnímu řídícímu bloku a/nebo druhému řídícímu bloku, zatímco za měřící obvod vstupního napětí a proudu je připojen kódovací obvod, ovládaný prvním řídícím blokem a/nebo druhým řídícím blokem.

Mezi vstupem střídavého nebo stejnosměrného napětí systému a měřícím obvodem vstupního napětí a proudu může být zapojen vstupní filtr, který slouží k potlačení rušivých signálů.

Systém dále může obsahovat usměrňovač a při tomto uspořádání je k výstupu usměrňovače je zapojena tlumivka, k jejímuž opačnému konci je připojen jednak spínač, svým druhým pólem uzemněný, a jednak svou anodou dioda, k jejíž katodě je připojen jeden pól kondenzátoru, svým druhým pólem uzemněný, kde tato tlumivka, dioda a kondenzátor jsou součástí bloku zvyšujícího měniče, jehož výstupem je kondenzátor, ke kterému je připojen jednak měřící obvod výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody.

- 0103-11

První nebo druhý nebo oba řídící bloky mohou být propojeny s proudovým zdrojem sloupce LED diod s přídavnými obvody pro řízeni intenzity emitovaného světla.

V případě vstupního střídavého napětí systému je(Kmertov^po'j^SS»·^ výstupem měřícího obvodu vstupního napětí a proudu a blotern^šíjlcího měničej^.

Výhody předloženého vynálezu zahrnují mimo jiné podstatné zvýšení životnosti optické signalizace v železniční dopravě pro výstražníky na železničních přejezdech a návěstidla pro řízení vlaků. Podstatné je zvláště bezpečné rozpoznání^svícení dostatečného počtu LED diod na základě měřených napětí a proudů, s možnosti bezpečného vypnutí systému při nedostatečném počtu svítících LED diod. Rovněž tak podstatné je zvláště bezpečné rozpoznáni případného chybového stavu systému pomocí kódování odběru proudu systému.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojeném výkresu je znázorněSpřiklad^rovedení předloženého vynálezu, v následujícím odstavci je jeho podrobný popis s vysvětlením.

Příklady provedení vynálezu

Systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED pro optickou signalizaci v železniční dopravě zahrnuje jeden nebo více sloupců SL^ až SLk LED diod s přídavnými obvody. Ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je přes vstupní filtr F připojen měřící obvod MOU1 vstupního napětí a proudu, který je svým výstupem připojen přes usměrňovač U k bloku zvyšujícího měniče ZM. Tento blok zvyšujícího měniče ZM obsahuje generátor Gl impulsů a spínač SP. Dále obsahuje tlumivku L, připojenou k výstupu usměrňovače U, k jejímuž opačnému konci je připojen jednak spínač SP, svým druhým pólem uzemněný, a jednak svou anodou dioda D, k jejíž katodě je připojen jeden pól kondenzátoru C, svým druhým polem uzemněný. Výstupem bloku zvyšujícího měniče ZM je katoda diody D, ke které® je připojen jednak měřící obvod MOUČ výstupního napětí zvyšujícího memče ZM a jednak alespoň jeden sloupec SL, až SL_k LED diod s přídavnými obvody.

- 01 03-11

Měřící obvod MOUI vstupního napětí a proudu je svými měřícími výstupy jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídícímu bloku CPU_A. CPU_r. které jsou vzájemně propojeny a dále jsou jednotlivě připojeny k bloku BS bezpečného součinu, a to k prvnímu a druhému bloku BSa, BS_b bezpečného průchodu budícího signálu spínače SP. Tyto bloky BSa, BS_b bezpečného průchodu budícího signálu spínače SP jsou zapojeny v seru za sebou mezi výstupem generátoru Gl impulsů a spínačem SP. K výstupu bloku zvyšujícího měniče ZM je připojen jednak měřící obvod MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče ZM a jednak alespoň jeden sloupec SL až Sb LED diod s přídavnými obvody. Výstupy měřícího obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče ZM jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku CPUa, CPUr.

Každý sloupec SL, až SLk LED diod obsahuje sériové spojené LED diody v sérii se zdrojem ΡΖ proudu LED diod a měřícím obvodem MOI proudu a dále měřící obvod MOU napětí na sériové kombinaci zdroje PZ proudu LED diod a měřícího obvodu MOI proudu. Výstupy měřícího obvodu MOI proudu a výstupy měřícího obvodu MOU napětí na sériové kombinaci zdroje PZ proudu LED diod a měřícího obvodu MOI proudu jsou jednotlivé připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku CPUa, CPU_b. Vstup zdroje PZ proudu LED diod je připojen ke druhému řídícímu bloku CPUb, případně může být připojen k prvnímu řídícímu bloku CPUa nebo současně k oběma řídícím blokům CPUa, CPU_b. Vstup kódovacímu obvodu KQ je připojen k prvnímu řídícímu bloku CPUa, případně může být připojen k druhému řídícímu bloku CPUs* nebo současně k oběma řídícím blokům CPU_A. CPU_B.

Po připojení vstupního střídavého nebo stejnosměrného napětí zahájí činnost první a druhý řídící blok CPUa, CPU_B, které vyhodnotí předem definované správné velikosti napětí a proudu, v daném případě všech měřených veličin měřícího obvodu MOUI vstupního napětí a proudu, měřícího obvodu ΜΟβ až MOL proudu, měřícího obvodu MOUi až MOUk napětí na sériové kombinaci zdroje až PZk proudu LED diod pro regulaci jejich jasu a měřícího obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče ZM. Současně dochází ke vzájemné komunikaci obou řídících bloků CPU_A. CPU_R. to je k výměně a komparaci naměřených dat. Jestliže jsou data v obou řídících blocích CPUa, CPU_b vyhodnocena jako platná, to znamená mají předem určenou hodnotu, začnou oba řídící bloky CPUa, CPU_b generovat dynamické signál^ěnící se

- 010311 signály^o pevné frekvenci, které jsou jednotlivě přiváděny do prvního a druhého bloku BSa, BS_b bezpečného průchodu budícího signálu spínače SP. Pro zajištění bezpečnosti jsou tyto dynamické signály vzájemně kontrolovány řídícími bloky CPU_A. CPU₈ mezi sebou. Jinými slovy, první řídící blok CPU_A ověřuje funkci druhého řídicího bloku CPUb a naopak. V případě zjištění nesouladu řídící blok, který tento nesoulad zjistil, ukončuje svou činnost, zejména generování dynamického signálu pro odpovídající první nebo druhý blok BSa, BS_b bezpečného průchodu budícího signálu spínače SP. Současná existence dynamických signálů na vstupech bloků BSa, BSb bezpečného průchodu budícího signálu spínače SP umožní průchod signálu z generátoru Gl impulsů do spínače SP, který následně zahájí svou činnost, to je spíná při frekvenci z generátoru Gl impulsů.

Na výstupu bloku zvyšujícího měniče ZM vzniká zvýšené stejnosměrné napětí, nutné pro správnou funkci sloupců SL, až SLk LED diod s přídavnými obvody, to je rozsvícení těchto diod, s hodnotou proudu, nastavenou zdrojem PZi až PZ_k proudu pro regulaci jasu těchto LED diod. Proud ve sloupcích SLi až SLk LED diod s přídavnými obvody, a tím i intenzita svitu jednotlivých sloupců S^ až St* LED diod, je nastavován pomocí zdroje PZ, až PZk proudu, ovládaného z příslušného řídícího bloku bloky CPU_A. CPU_B.

Na základě vyhodnocení všech měřených veličin v měřicím obvodu MOUI vstupního napětí a proudu, měřícím obvodu MOj, až MOj, proudu, měřicím obvodu MOU, až MOU, napětí a měřícím obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče ZM a ověření jejich platnosti dochází řízeným způsobem ke kódování vstupního proudu kódovacím obvodem KO, to je řízené změně proudového odběru celého systému. Tato změna proudu je vyhodnocována nadřízeným systémem, kterým je vyhodnocena jako správná funkce systému podle tohoto vynálezu. Pod pojmem nadřízený systém se rozumí inteligentní ovládací a dohledový obvod pro funkci systému.

Systém umožňuje výše popsaným způsobem detekovat poruchy svícení LED diod a rozhodnout o tom, zda jejich svit je ještě dostatečný nebo nesplňuje parametry svítivosti. Jestliže je svit snížený, ale ještě dostatečný, je o tom informován nadřízený systém prostřednictvím kódovacího obvodu l<0. Pokud je nedostatečný,

- 0103-11 je funkce systému ukončením činnosti alespoň jednoho řídícího bloku CPU_A. CPU_Rřízené ukončena. K ukončení činnosti může dojít i poruchou uvnitř systému, například poruchou jednoho z řídících bloků CPIJa, CPU_R apod. V takovém případě zanikají dynamické signály Jměnící se signály/o pevné frekvenci^ řídících bloků CPUa, CPU_B a tím je ukončena činnost zvyšujícího měniče ZM a současné zaniká schopnost systému kódovat odebíraný proud.

Při použití specifického signálu na výstupu generátoru Gl impulsů je dosaženo harmonického odběru proudu systémem.

Průmyslová využitelnost

Systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED podle tohoto vynálezu je využitelný zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě.

- PV 2OfO-*5O

-τ- 01-03-11

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Systém pro elektronické ovládání světlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě, zahrnující alespoň jeden sloupec (SLi až SLk) LED diod s přídavnými obvody, vyznačující se tím, že ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je připojen měřící obvod (MODI) vstupního napětí a proudu, který je svým výstupem připojen k bloku zvyšujícího měniče (ZM), obsahujícího generátor (Gl) impulsů a spínač (SP), svými měřícími výstupy je měřící obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídícímu bloku (CPUa, CPUb), které jsou vzájemně propojeny, jsou na sobě nezávislé a jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému bloku (BSa, BSb) bezpečného průchodu budícího signálu spínače (SP), kde tyto bloky (BSa, BSb) bezpečného průchodu budícího signálu spínače (SP) jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru (Gl) impulsů a spínačem (SP)*a kde k výstupu bloku zvyšujícího měniče (ZM) je připojen jednak měřící obvod (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče (ZM) a jednak alespoň jeden sloupec (SLi až SL k) LED diod s přídavnými obvody, výstupy měřícího obvodu (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče (ZM) jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku (CPUa, CPUb), každý sloupec (SLi až SL k) LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem (PZ) proudu LED diod a měřícím obvodem (MOl)proudu a dále měřící obvod (MOU) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřícího obvodu (MOI) proudu, kde výstupy měřícího obvodu (MOI) proudu a výstupy měřícího obvodu (MOU) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřícího obvodu (MOI) proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídícímu bloku (CPUa, CPUb), přičemž vstup zdroje (PZ) proudu LED diod je pro své ovládání připojen k prvnímu řídícímu bloku (CPU^a/nebo druhému řídícímu bloku (CPUe^ zatímco za měřící obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu je připojen kódovací obvod (KO), ovládaný prvním řídícím blokem (CPU^ a/nebo druhým řídícím blokem (CPU^.
2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi vstupem střídavého nebo stejnosměrného napětí systému a měřícím obvodem (MOUI) vstupního napětí a proudu je zapojen vstupní filtr (F).
3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje usměrňovač (U) a pravé k výstupu usměrňovače (U) je zapojena tlumivka (L), k jejímuž opačnému konci je připojen jednak spínač (SP), svým druhým pólem uzemněný, a jednak svou anodou dioda (D), k jejíž katodě je připojen jeden pól kondenzátoru <C), svým druhým pólem uzemněný, kde tlumivka (L), dioda (D) a kondenzátor (C) jsou součásti bloku zvyšujícího měniče (ZM), jehož výstupem je kondenzátor (C), ke kterému je připojen jednak měřici obvod (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měníce (ZM) a jednak alespoň jeden sloupec (SL, až SL_k) LED diod s přídavnými obvody.
4. Systém podle nároku 3, vyznačující se tím, že v případě vstupního střídavého napětjgnezi výstupem měřícího obvodu (MOUI) vstupního napětí a proudu a blokem zvyšujícího měniče (ZMJ^zapojen usměrňovač (U).