CZ21105U1

CZ21105U1 - Systém elektronického ovládání světlo emitujících diod LED

Info

Publication number: CZ21105U1
Application number: CZ201022777U
Authority: CZ
Inventors: Doubek@Pavel; Burda@Martin; Kiml@Aleš; Kovarík@Michal; Krejsa@Josef; Martinec@Josef; Teplý@Jirí
Original assignee: Ažd Praha S. R. O.
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2010-07-12

Description

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je systém elektronického 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, čímž 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 pripoje10 ny. Při rozsvícení žárovky se zvýší teplota jejího vlákna, čímž se zvýší jeho impedance a tím klesá potřebný příkon pro svícení. Další výhodou je existence samotného vlákna, které při požadovaném svícení v případě jeho celistvosti vede obvodem proud detekovatelný nadřízeným ovládacím systémem a žárovka emituje světlo nebo v případě přerušení vlákna proud obvodem neteče a žárovka světlo neemituje. Nevýhodou žárovky je nízká životnost vlákna a to zejména u signali15 žací s kmitavým svícením.

Výhodou LED svítilen je vysoká životnost. Nevýhodou LED svítilen je riziko emitování světla na základě kapacitních či indukovaných napětí a proudů. Další nevýhodou pak může být nedetekovatelné snížení emitovaného světla na základě poruch jednotlivých diod LED svítilny. K dalším nevýhodám lze počítat i nehannonický průběh odebíraného proudu u některých typů LED svítilen.

Podstata technického řešení

Cílem tohoto technického řešení je nalézt řešení elektronické části LED svítilny eliminující uvedené nedostatky žárovek a dosud používaných LED svítilen.

Technické řešení se týká systému elektronického ovládání světlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě, zahrnujícího alespoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je připojen měřicí obvod vstupního napětí a proudu, který je svým výstupem připojen k bloku zvyšujícího měniče, obsahujícího generátor impulsů, tlumivku, diodu a spínač. Svými měřicími výstupy je měřicí obvod vstupního napětí a proudu jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídicímu bloku, které jsou vzájemně propojeny, jsou na sobě nezávislé a jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému bloku bezpečného průchodu budicího signálu spínače. Tyto bloky bezpečného průchodu budicího 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 měřicí obvod výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody. Výstupy měřicího obvodu výstupního napětí zvyšujícího měniče jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku. Každý sloupec LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem proudu LED diod a měřicím obvodem proudu a dále měřicí obvod napětí na sériové kombinaci zdroje proudu LED diod a měřicího obvodu proudu. Výstupy měřicího obvodu proudu a výstupy měřicího obvodu napětí na sériové kombinaci zdroje proudu LED diod a měřicího obvodu proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku, přičemž vstup zdroje proudu LED diod je připojen ke druhému řídicímu bloku, zatímco první řídicí blok je připojen ke kódovacímu obvodu.

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

Na výstupu vstupního měřicího obvodu vstupního napětí a proudu je připojen kódovací obvod ovládaný prvním nebo druhým nebo oběma řídicími bloky.

-1 CZ 21105 Ul

K výstupu jeho 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 kondenzátorů, kteiý je svým druhým pólem uzemněný, kde tato tlumivka, dioda a kondenzátor jsou součástí bloku zvyšujícího měniče, jehož výstupem je kondenzátor, ke kterému je připojen jednak měřicí obvod výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec LED diod s přídavnými obvody.

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

V případě vstupního střídavého napětí systému je mezi výstupem měřicího obvodu vstupního napětí a proudu a blokem zvyšujícího měniče zapojen usměrňovač.

Výhody předloženého technického řešení zahrnují mimo jiné podstatné zvýšení životnosti optické signalizace v Železniční dopravě pro výstružníky 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 možností bezpečného vypnutí systému při nedostatečném počtu svítících LED diod. Rovněž tak podstatné je zvláště bezpečné rozpoznání případného chybového stavu systému pomocí kódování odběru proudu systému.

Přehled obrázku na výkrese

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad provedení předloženého technického řešení, přičemž v následujícím odstavci je jeho podrobný popis s vysvětlením.

Příklady provedení technického řešeni

Systém elektronického ovládání světlo emitujících diod LED pro optickou signalizaci v Železniční dopravě zahrnuje jeden nebo více sloupců SLi až SLv LED diod s přídavnými obvody. Ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je přes vstupní filtr F připojen měřicí obvod MOUI vstupního napětí a proudu, který je svým výstupem připojen přes usměrňovač U k bloku ZM zvyšujícího měniče. Tento blok ZM zvyšujícího měniče obsahuje generátor GI 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 kondenzátorů C, který je svým druhým pólem uzemněný. Výstupem bloku ZM zvyšujícího měniče je katoda diody D, ke které je připojen jednak měřicí obvod MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec SLi až SLi, LED diod s přídavnými obvody.

Měřicí obvod MOUI vstupního napětí a proudu je svými měřicími výstupy jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídicímu bloku CPU*. CPUr. které jsou vzájemně propojeny a dále jsou jednotlivě připojeny k bloku BS bezpečného součinu, a to k prvnímu a druhému bloku BSa. BSr bezpečného průchodu budicího signálu spínače SP. Tyto bloky BSa. BSr bezpečného průchodu budicího signálu spínače SP jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru GI impulsů a spínačem SP.

K výstupu bloku ZM zvyšujícího měniče je připojen jednak měřicí obvod MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec SLi až SLi LED diod s přídavnými obvody. Výstupy měřicího obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku CPU_A. CPUr.

Každý sloupec SLi až SLi LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem PZ proudu LED diod a měřicím obvodem MOI proudu a dále měřicí obvod MOU napětí na sériové kombinaci zdroje PZ proudu LED diod a měřicího obvodu MOI proudu. Výstupy měřicího obvodu MOI proudu a výstupy měřicího obvodu MOU napětí na sériové kombinaci zdroje PZ proudu LED diod a měřicího obvodu MOI proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku CPU a. CPUn. Vstup zdroje PZ proudu LED diod je připojen ke druhému řídicímu bloku CPUr. případně může být připojen k prvnímu řídicímu bloku CPUa, nebo současně k

-2CZ 21105 Ul oběma řídicím blokům CPUa. CPUr. Vstup kódovacímu obvodu KO je připojen k prvnímu řídicímu bloku CPUa případně může být připojen k druhému řídicímu bloku CPUr. nebo současně_k oběma řídicím blokům CPUa. CPUr.

Po připojení vstupního střídavého nebo stejnosměrného napětí zahájí činnost první a druhý řídicí blok CPUa. CPUr. které vyhodnotí předem definované správné velikosti napětí a proudu, v daném případě všech měřených veličin měřicího obvodu MOUI vstupního napětí a proudu, měřicího obvodu MOL až MOL proudu, měřicího obvodu MOUi až MOÚy napětí na sériové kombinaci zdroje PZi až PZl proudu LED diod pro regulaci jejich jasu a měřicího obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče. Současně dochází ke vzájemné komunikaci obou řídicích bloků

CPUa. CPUr. to je k výměně a komparaci naměřených dat. Jestliže jsou data v obou řídicích blocích CPUa. CPUr vyhodnocena jako platná, to znamená mají předem určenou hodnotu, začnou oba řídicí bloky CPUa. CPUr generovat dynamické signály, tedy měnící se signály, o pevné frekvenci, které jsou jednotlivě přiváděny do prvního a druhého bloku BSa. BSr bezpečného průchodu budicího signálu spínače SP. Pro zajištění bezpečnosti jsou tyto dynamické signály vzájemně kontrolovány řídicími bloky CPUa. CPUr mezi sebou. Jinými slovy, první řídicí blok CPUa ověřuje funkci druhého řídicího bloku CPUr a naopak. V případě zjištění nesouladu řídicí blok, který tento nesoulad zjistil, ukončuje svou činnost, zejména generování dynamického signálu pro odpovídající první nebo druhý blok BSa. BSr bezpečného průchodu budicího signálu spínače SP. Současná existence dynamických signálů na vstupech bloků BSa. BSr bezpečného průchodu budicího signálu spínače SP umožní průchod signálu z generátoru GI impulsů do spínače SP, který následně zahájí svou činnost, to je spíná při frekvenci z generátoru GI impulsů.

Na výstupu bloku ZM zvyšujícího měniče vzniká zvýšené stejnosměrné napětí, nutné pro správnou funkci sloupců SLi až SL_k LED diod s přídavnými obvody, to je rozsvícení těchto diod, s hodnotou proudu, nastavenou zdrojem PZi až PZv proudu pro regulaci jasu těchto LED diod.

Proud ve sloupcích SLi až SLi LED diod s přídavnými obvody, a tím i intenzita svitu jednotlivých sloupců SLi až SL·, LED diod, je nastavován pomocí zdroje PZi až PZ_k proudu, ovládaného z příslušného řídicího bloku CPUa. CPUr.

Na základě vyhodnocení všech měřených veličin v měřicím obvodu MOUI vstupního napětí a proudu, měřicím obvodu MOIi až MOL proudu, měřicím obvodu MOUi až MOUv napětí a měři30 cím obvodu MOUČ výstupního napětí zvyšujícího měniče, 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 technického řešení. Pod pojmem nadřízený systém se rozumí inteligentní ovládací a dohledový obvod pro funkci systé35 mu.

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 KO. Pokud je nedostatečný, je funkce systému ukončením činnosti alespoň jednoho řídicího bloku CPUa. CPUr řízené ukončena. K ukončení činnosti může dojít i poruchou uvnitř systému, například poruchou jednoho z řídicích bloků CPUa. CPUr apod. V takovém případě zanikají dynamické signály, tedy měnící se signály, o pevné frekvenci z řídicích bloků CPUa. CPUr a tím je ukončena činnost zvyšujícího měniče a současně zaniká schopnost systému kódovat odebíraný proud.

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

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Systém elektronického ovládání světlo emitujících diod LED, zejména pro optickou signalizaci v železniční dopravě, zahrnující alespoň jeden sloupec (SLi až SL_k) LED diod s přídavnými obvody, vyznačující se tím, že ke vstupu střídavého nebo stejnosměrného napětí systému je připojen měřicí obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu, který je svým výstupem připojen k bloku (ZM) zvyšujícího měniče, obsahujícího generátor (GI) impulsů a spínač (SP), svými měřicími výstupy je měřicí obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu jednotlivě připojen k prvnímu a druhému řídicímu bloku (CPU_A) CPU_B), které jsou vzájemně propojeny, jsou na sobě nezávislé a jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému bloku (BS_A, BS_B) bezpečného průchodu budicího signálu spínače (SP), kde tyto bloky (BS_A, BS_b) bezpečného průchodu budicího signálu spínače (SP) jsou zapojeny v sérii za sebou mezi výstupem generátoru (GI) impulsů a spínačem (SP) a kde k výstupu bloku (ZM) zvyšujícího měniče je připojen jednak měřicí obvod (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec (SLi až SL_k) LED diod s přídavnými obvody, výstupy měřicího obvodu (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku (CPU_A, CPU_B), každý sloupec (SLi až SL_k) LED diod obsahuje sériově spojené LED diody v sérii se zdrojem (PZ) proudu LED diod a měřicím obvodem (MOI) proudu a dále měřicí obvod (MOU) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřicího obvodu (MOI) proudu, kde výstupy měřicího obvodu (MOI) proudu a výstupy měřicího obvodu (MOLI) napětí na sériové kombinaci zdroje (PZ) proudu LED diod a měřicího obvodu (MOI) proudu jsou jednotlivě připojeny k prvnímu a druhému řídicímu bloku (CPU_A, CPU_B), přičemž vstup zdroje (PZ) proudu LED diod je připojen ke druhému řídicímu bloku (CPU_B), zatímco první řídicí blok (CPU_A) je připojen ke kódovacímu obvodu (KD).
2. Systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi vstupem střídavého nebo stejnosměrného napětí systému a měřicím obvodem (MOUI) vstupního napětí a proudu je zapojen vstupní filtr (F).
3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, žek výstupu jeho usměrňovače (U) je zapojena tlumivka (L), k její muž 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), který je svým druhým pólem uzemněný, kde tlumivka (L), dioda (D) a kondenzátor (C) jsou součástí bloku (ZM) zvyšujícího měniče, jehož výstupem je kondenzátor (C), ke kterému je připojen jednak měřicí obvod (MOUČ) výstupního napětí zvyšujícího měniče a jednak alespoň jeden sloupec (SLi až SL_k) LED diod s přídavnými obvody.
4. Systém podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že v případě vstupního střídavého napětí systému je mezi výstupem měřicího obvodu (MOUI) vstupního napětí a proudu a blokem (ZM) zvyšujícího měniče zapojen usměrňovač (U).
5. Systém podle nároků laž4, vyznačující se tím, že za měřicí obvod (MOUI) vstupního napětí a proudu je připojen kódovací obvod (KO), ovládaný prvním řídicím blokem (CPU_A) a/nebo druhým řídicím blokem (CPU_B),
6. Systém podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vstup zdroje (PZ) proudu LED diod je pro své ovládání připojen k prvnímu řídicímu bloku (CPU_A) a/nebo druhému řídicímu bloku (CPU_B).