CZ283430B6

CZ283430B6 - Způsob a zařízení ke kontrole žárovky, zejména v nesvítícím stavu

Info

Publication number: CZ283430B6
Application number: CZ95585A
Authority: CZ
Inventors: Heinz-Peter Baumgarte
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1992-09-25
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1998-04-15
Also published as: DE59302071D1; FI951382A; WO1994008438A1; EP0662276A1; EP0662276B1; SK37895A3; ATE136189T1; DK0662276T3; ES2085171T3; CZ58595A3; FI951382A0

Abstract

V okamžiku připojení žárovky (2) se měří první skutečná hodnota (I.sub.LA.n.) proudu žárovky (I.sub.L.n.) a po uplynutí časového intervalu (T) se změří druhá skutečná hodnota (I.sub.LE.n.). Časový interval (T; T1, T2, T3) se v závislosti na první skutečné hodnotě (I.sub.L1A.n., I.sub.L2A.n., I.sub.L3A.n.) předem zadá na začátku připojení tak, že při poklesu této skutečné hodnoty - průběh proudu (I, II, III) - se doba trvání časového intervalu (T1, T2, T3) prodlouží. Rozdíl (.DELTA.I; .DELTA.I.sub.L1.n., .DELTA.I.sub.L2.n., .DELTA.I.sub.L3.n.) z naměřených skutečných hodnot se vyhodnotí pro indikaci funkční schopnosti žárovky (2). Výhodně se časový interval předem zadá tak, že až do jeho uplynutí nenastane rozsvícení a žárovka (2) se potom opět odpojí od napájecího napětí (U.sub.L.n.). ŕ

Description

Způsob a zařízení ke kontrole žárovky, zejména v nesvítícím stavu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení k přezkušování funkční schopnosti žárovky.

Dosavadní stav techniky

Z evropské patentové přihlášky EP 0 434 859 AI je již známo zařízení k přezkušování funkční schopnosti žárovky. Přitom se zjišťuje poměr odporu proudového obvodu žárovky ve vypnutém stavu k odporu zařízení v zapnutém stavu a porovnává se s poměrem studeného odporu a teplého odporu, platného pro kontrolovanou žárovku s přihlédnutím k odporům vedení pro vyslání hlášení pro výsledek kontroly.

Toto zařízení má ten nedostatek, že úplná kontrola funkční schopnosti včetně zachycování možných zkratů nebo vedlejších spojení není výlučným použitím tak zvaného způsobu nesvítícího proudu možná. Pro zjištění skutečné hodnoty poměrů odporů se musí provésti první měření tak zvaného teplého odporu. Pro zjištění studeného odporu se žárovce přivede jen tak nízká energie, že se nerozsvítí. Naproti tomu při zjišťování teplého odporu se žárovka napájí normální energií, takže nastane úplné rozsvícení.

Známá zařízení jsou přitom nákladná, neboť pro zjišťování odporových hodnot jsou potřebná dvě přesná čidla pro zachycování proudu a napětí žárovky. Navíc toto zařízení vyžaduje vysoké náklady na počítače, neboť odporové hodnoty, příp. poměry odporů se musí zpracovat jako absolutně přesné naměřené hodnoty a uložit do paměti. Přitom se musí zdroj energie pro napájení zařízení vytvořit přepínatelný, neboť musí vydávat kromě vysoké energie pro měření teplého odporu, odpovídající jmenovitému výkonu, také nízkou energii pro měření studeného odporu. Známá za řízení mají další nedostatek, že musí disponovat dobrou proudovou regulací, neboť zejména měření teplého odporu se musí provésti při plně svítící žárovce ve stále stejném pracovním bodě. V opačném případě by byla zachycená hodnota, zejména pro teplý odpor, zatížena velkou chybou měření. K tomu vyžaduje měření u známého zařízení určitý časový interval, neboť jak při měření měření studeného odporu, tak také teplého odporu po připojení zdroje energie se musí vyčkat dostavení se ustáleného stavu v příslušném pracovním bodě.

Ke zjištění stárnutí žárovky a požadování její výměny včas před jejím totálním výpadkem se jeví známá zařízení jen podmíněně vhodná. Při dlouhodobém zjišťování stavu odporu se totiž nebere zřetel na to, zdali jeho změna samotná jde na vrub pozvolného odpařování žhavého, spirálově vinutého vlákna, nebo např. změny, způsobené korozí kontaktních odporů v přípojných svorkách, v objímkách žárovek a podobně.

Naproti tomu je úkolem vynálezu navrhnout způsob a výhodné zařízení, kterým se může provádět plnohodnotné přezkoušení funkční schopnosti žárovky při všech možných případech vad, to znamená při přetrhu žhaveného vlákna, příp. přerušení vedení a při zkratech nebo vedlejších propojeních, a to podstatně jednodušeji a přesto úplně spolehlivým způsobem, aniž je pro zkoušení funkce nutné uvésti žárovku do úplného zapnutého svítícího stavu.

Podstata vynálezu

Tento úkol se řeší způsobem pro přezkušování funkční schopnosti žárovky podle vynálezu tak, že na začátku připojení na napájecí napětí se měří počáteční skutečná hodnota proudu žárovky a při uplynutí předem zadaného časového intervalu se měří konečná skutečná hodnota, doba

- 1 CZ 283430 B6 trvání časového intervalu se předem zadá v závislosti na okamžité velikosti počáteční skutečné hodnoty na začátku připojení tak, že při výskytu poklesu počáteční skutečné hodnoty se doba trvání časového intervalu prodlouží až k měření konečné skutečné hodnoty a určí se rozdíl z naměřených skutečných hodnot proudu žárovky a vyhodnotí se pro detekci funkce žárovky.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn za pomoci připojených výkresů.

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma zapojení proudového obvodu žárovky podle vynálezu.

Na obr. 2 jsou znázorněny charakteristické průběhy proudů žárovky po připojení žárovky na napájecí napětí pro tři rozdílné funkční stavy žárovky.

Na obr. 3 jsou znázorněny tři charakteristické průběhy proudů po připojení žárovky s poklesem skutečných hodnot proudu žárovky vždy na začátku připojení.

Na obr. 4 jsou znázorněny tři charakteristické průběhy proudu žárovky z obr. 3, přičemž podle vynálezu jsou doby trvání prodlouženy až do snímání vždy konečné skutečné hodnoty proudu žárovky s poklesem velikosti počáteční skutečné hodnoty.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 ukazuje proudový obvod žárovky se žárovkou 2 se žhavicími vlákny, na které se po připojení na zdroj 1 s napájecím napětím U_t přivádí proud II žárovky. Odpor vedení proudového obvodu žárovky 2 je symbolizován jedním diskrétním náhradním odporem J. U zdroje J energie se jedná výhodně o síťový přípoj se za ním připojenou vyrovnávací baterií přes usměrňovač.

Podle vynálezu má proudový obvod měřicí zařízení 4 pro snímání skutečné hodnoty proudu J_Lžárovky 2 a řiditelné spínací zařízení 5 pro připojování, resp. odpojování žárovky 2 na napájecí napětí Ul. Dále je uspořádáno řídicí zařízení 6, které žárovku 2 prostřednictvím řiditelného spínacího zařízení 5 připojuje pro předem zadatelný časový interval T na napájecí napětí U_La které podle vynálezu snímá počáteční skutečnou hodnotu Ila a konečnou skutečnou hodnotu I_Le proudu II žárovky 2 měřicím zařízením 4 v určitý časový okamžik. Podle vynálezu vytváří řídicí zařízení 6 rozdíl I = Ila - Ile ze skutečných hodnot proudu _I_L žárovky a vyhodnocuje jej pro detekování funkční schopnosti žárovky 2. Stavový signál Z signalizuje přitom funkční stav.

Základní princip způsobu podle vynálezu ajemu odpovídající výhodně vytvořené zařízení bude dále vysvětleno pomocí obr. 2. V něm jsou ve třech případech A, B, C znázorněny tři charakteristické průběhy proudu I_L, které nastanou při třech rozdílných funkčních stavech žárovky 2 po jejím připojení na napájecí napětí Ui.

Případ A na obr. 2 ukazuje nejdříve charakteristický průběh proudu intaktní, tj. neporušené žárovky. Přitom v okamžiku připojení na napájecí napětí Ul vyskočí proud _I_L na počáteční skutečnou hodnotu I_La· Se vzrůstajícím oteplením žhavicího vlákna vzrůstá jeho vnitřní odpor a tím se zmenšuje proud I_L žárovky, takže se dostane na obr. 2 v případě A znázorněný průběh proudu II žárovky. Podle vynálezu se měří na začátku připojení počáteční skutečná hodnota _Ila proudu I_L žárovky a na konci předem zadaného časového intervalu T po připojení se měří konečná skutečná hodnota Lf. Podle vynálezu se určí rozdíl ΔΙ = Ila - Jle a z tohoto rozdílu se odvodí výrok o funkční schopnosti žárovky. Přitom se může o existenci řádné funkční schopnosti žárovky rozhodnout již tehdy, jestliže rozdíl ΔΙ klesl pod předem zadanou mezní hodnotu.

-2CZ 283430 B6

Vynález má také tu přednost, že není nutné snímat počáteční skutečnou hodnotu I_La a konečnou skutečnou hodnotu Lf proudu II žárovky s velkou absolutní přesností. Je již plně dostačující, jestliže se zjistí po připojení na napájecí napětí Ui. pokles rozdílu AI proudu L žárovky. Jestliže totiž by podle případu B, znázorněného na obr. 2, došlo k přerušení žhavicího vlákna nebo přívodního vedení, pak vykazuje počáteční skutečná hodnota Ila> naměřená na začátku připojení a konečná hodnota Ile, naměřená při uplynutí předem zadaného časového intervalu T, vždy hodnotu nula a rozdíl AI je rovněž nula. V důsledku toho, že nenastane pokles proudu I_L žárovky 2 po jejím připojení na napájecí napětí Ur zdroje 1 energie může se tento případ poruchy spolehlivě detekovat. Stejným způsobem se může podle případu C na obr. 2 spolehlivě rovněž zachytit výskyt zkratu nebo propojení vlákna žárovky 2 nebo přívodních vedení. Také v tomto případě nenastane-po připojení na napájecí napětí U_f. charakteristický pokles proudu žárovky 2 na začátku připojení a konečná skutečná hodnota I_Le, měřená po uplynutí předem zadaného časového intervalu T, má přibližně stejnou hodnotu, takže rozdíl je opět přibližně nula, tj. AI = 0.

Způsob podle vynálezu se vyznačuje zejména tím, že pro zachycování všech funkčních stavů žárovky 2 je dostačující vytvoření rozdílu ze dvou skutečných hodnot proudu, přičemž počáteční skutečná hodnota Ila se snímá na začátku připojení na napájecí napětí Ul a konečná skutečná hodnota Ile se snímá po uplynutí předem zadaného časového intervalu T. Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu se doba trvání předem zadaného časového intervalu T stanoví v závislosti na akutní velikosti počáteční skutečné hodnoty na začátku připojení tak, že při výskytu poklesu počáteční skutečné hodnoty, zejména v porovnání s očekávanou velikostí její jmenovité hodnoty, se prodlouží doba trvání časového intervalu až k měření konečné skutečné hodnoty. Toto bude blíže vysvětleno pomocí průběhů, znázorněných na obr. 3, 4.

Na obr. 3 jsou znázorněny tři charakteristické průběhy poklesů I, Π, Π.Ι proudu, které nastanou po připojení žárovky 2 na napájecí napětí Ul- Poklesy se přitom odlišují ve velikosti počáteční skutečné hodnoty proudu I_L žárovky 2, vyskytující se na začátku připojení. První průběh poklesu I má velkou počáteční skutečnou hodnotu Ilia, která souhlasí s normální hodnotou proudu, očekávaného v tomto okamžiku. V porovnání s tím je v případě poklesu Π první skutečná hodnota Il2a proudu I_L žárovky znatelně nižší a v případě poklesuJII se dále zmenšila na velikost Il3a· Měří-li se ve všech třech případech po uplynutí předem nastaveného časového intervalu T = TI = T2 = T3 vždy konečné skutečné hodnoty Ilie, Ilže, Il3e proudu I_I žárovky, pak se rozdíly AL i. AI_L2, AIl3 z naměřených skutečných hodnot vzrůstajícím způsobem stále zmenšují. Příčina poklesu vždy prvních skutečných hodnot proudu I_L žárovky a v důsledku toho kterého poklesu proudu II žárovky zmenšující se hodnoty rozdílů AI_L2, ALi. může spočívat v přechodném poklesu napájecího napětí Ut, příp. v rozdílných hodnotách odporu vedení v proudovém obvodu žárovky 2, způsobených rozdílnými délkami vedení. V takovémto případě navzdory úplné funkční schopnosti žárovky 2 může být rozdíl, vytvořený ze skutečných hodnot proudu _I_L žárovky, naměřených na začátku a na konci předem zadaného časového intervalu T = TI = T2 = T3, příliš malý, než aby překročil předem zadaný spínací práh, viz obr. 3.

Pro zvládnutí tohoto případu se doba časového intervalu T, TI. T2. příp. T3 podle vynálezu předem zadá v závislosti na okamžité velikosti počáteční skutečné hodnoty _I_Lia, Jl2a, Jl3a na začátku připojení tak, že při výskytu poklesů I, Π,ΙΙΙ počáteční skutečné hodnoty, znázorněných na obr. 3, 4, se doba trvání časového intervalu TI, T2, T3 prodlouží až k měření příslušné konečné skutečné hodnoty Ilie, Il2e, 1l3e, proudu _Il žárovky.

Toto je znázorněno na obr. 4. Tam se při prvním poklesu I na začátku připojení měří počát. skutečná hodnota Ilia a po uplynutí časového intervalu TI se měří konečná skutečná hodnota Ilie proudu 1l žárovky. Z toho se může odvodit rozdíl AI_Li, jehož hodnota je dostatečně velká, aby se detekoval funkční stav žárovky 2. V porovnání s tím se vyskytuje v případě poklesuji na začátku připojení počát. skutečná hodnota L,a proudu I_L žárovky, která má redukovanou hodnotu. Podle

-3 CZ 283430 B6 vynálezu se doba trvání časového intervalu T2 prodlouží a konečná skutečná hodnota I_L2E se zjišťuje teprve po jeho uplynutí. V důsledku tohoto prodloužení časového intervalu se zjistí, že při neporušené žárovce 2 se může objevit rozdíl AI_L2 = Il2a - Jl2e s takovou hodnotou, která je dostačující pro spolehlivou indikaci řádné funkční schopnosti. Stejným způsobem se v případě poklesu III na obr. 3 časový interval TI opět prodlouží až k měření konečné skutečné hodnoty, neboť na začátku připojení žárovky 2 se opět objevila počáteční skutečná hodnota I_L3A se zmenšenou amplitudou. Další prodloužení časového intervalu T3 zajišťuje také to, že při neporušené žárovce 2 má rozdíl I_L3 = Il3a⁼ Jl3e tak velkou hodnotu, že je možná spolehlivá indikace řádné funkční schopnosti žárovky 2.

Podle dalšího provedení vynálezu se uvnitř časového intervalu T, příp. TI, T2. T3. měří nejméně jedna další, třetí skutečná hodnota, která časově leží mezi počáteční a konečnou skutečnou hodnotou. Jestliže například nastane zkrat nebo vedlejší spojení podle případu C, znázorněného na obr. 2, během časového intervalu případu C, dojde zároveň ke zhroucení napětí, pak je v tomto zřídka se vyskytujícím případu konečná skutečná hodnota na konci časového intervalu T, menší, nežli počáteční skutečná hodnota I_LA, tedy I_le je menší, nežli _I_La, ačkoliv obě hodnoty by měly být přibližně stejné. Nyní se objeví znatelný rozdíl mezi oběma hodnotami, takže by se hlásil nesprávně bezporuchový proudový obvod žárovky 2.

Jestliže se v tomto případě měří třetí, mezi tím ležící skutečná hodnota, pak má tato přibližně velikost konečné, příp. počáteční skutečné hodnoty, závislé od toho, zdali došlo ke zhroucení napětí před nebo po měření skutečné hodnoty. Na základě této shodnosti může se však navzdory výskytu zhroucení napětí spolehlivě rozpoznat výskyt poruchy zkrat nebo vedlejší spojení. Jestliže se podle tohoto provedení vynálezu změří ještě další skutečné hodnoty během časového intervalu T, příp. TI, T2, T3, pak se může navzdory ještě komplikovanější a tím i podstatně řidčeji se vyskytující chybové konstelace, zejména ve spojení se skokově měnitelnými napájecími napětími, zajistit spolehlivé rozpoznání příslušného funkčního stavu žárovky.

Podle dalšího zejména výhodného provedení vynálezu se doba trvání časového intervalu T podle obr. 2, příp. časových intervalů TI. T2, T3 podle obr. 3, 4, předem zadá, zejména řídicím zařízením 6 na obr. 1, tak, že během jeho doby nenastane rozsvícení žárovky 2 a tato se, zejména opět prostřednictvím řídicího zařízení 6 na konci časového intervalu T, TI, T2, příp. T3 po změření konečné skutečné hodnoty Ile.Jlie, Jl2e> příp-JijE, proudu_I_L žárovky opět od napájecího napětí Ut, odpojí. Tímto způsobem je zejména výhodné, že úplná kontrola funkce žárovky 2 se provádí výlučně v nerozsvíceném stavu. U vynálezu není tak v žádném případě nutné uvésti žárovku pro kontrolu funkce do úplného rozsvíceného stavu. To je zejména výhodné tehdy, jestliže žárovka, např. v odlehlém signalizačním zařízení, se jen zřídka uvede v činnost a připojení žárovky pouze za účelem kontroly funkce má za následek chybné porozumění významu zapojení.

Toto provedení je výkresově naznačeno na obr. 2, 3, 4. Konce časových intervalů T, příp. TI. T2, T3, u kterých byly vždy měřeny konečné skutečné hodnoty I_Le příp· Jlie, Jl2E> Jl3e proudu_I_lžárovky, jsou tam znázorněny svislou čárkovanou čarou. Jestliže se v tomto okamžiku žárovka 2 opět od napájecího napětí Ui odpojí, pak proud, tekoucí plynule žárovkou 2, zanikne, dostanou se kompaktní poklesy I, Π, III ve tvaru impulzů s klesajícím průběhem. Doba trvání časových intervalů TI, T2, T3 je přitom zvolena tak, že i v případech prodloužení doby trvání časových intervalů podle obr. 4 nenastane rozsvícení žárovky. Protože např. u poklesu II z obr. 4 je počáteční skutečná hodnota I_L2A menší nežli porovnávací hodnota J_Lia u poklesu _I, může takto zmenšený proud s méně výrazným odeznívajícím chováním protékat žárovkou 2 po delší časový interval T2, aniž je se třeba obávat jejího rozsvícení. Na základě nižšího proudu žárovky mezi hodnotami I_L2A příp. I_L2e, ohřívá se vlákno žárovky úměrně pomaleji, takže také na konci prodlouženého časového intervalu T2 příp. T3 ještě nenastane rozsvícení. Žárovka 2 se může tak po změření konečné hodnoty proudu II žárovky na konci časového intervalu TI. T2. T3 opět od

-4CZ 283430 B6 napájecího napětí U_T. odpojit bez ovlivnění funkční schopnosti způsobu přezkušování, příp. přezkušovacího zařízení podle vynálezu.

Podle dalšího provedení vynálezu se může okamžitá doba trvání časového intervalu T příp. TI. T2, T3 výhodně předem zadat podle vztahu

T = K. ------------A²

Přitom K je konstanta, závislá na typu žárovky, a

A = počáteční skutečná hodnota IlaJ Ilia, Il2a, Jl3a proudu _I_l žárovky_2 na začátku připojení na napájecí napětí Ul· Samozřejmě, že i bez omezení vynálezu může proud _I_L žárovky Ί. téci také přes konec časového intervalu a žárovku plně rozsvítit. Tomu odpovídá na obr. 2, 3, 4 klesající průběh proudu II žárovky 2 v případě A, případně pokles I přes konec časového intervalu T příp. TI, znázorněný čárkovanou čarou. Pro způsob podle vynálezu není důležité, zdali se použije pro přezkoušení funkčnosti žárovky v tak zvaném “nerozsvíceném stavu“, příp. vždy na začátku připojení.

Zařízení podle vynálezu podle obr. 1 je také vhodné k tomu, aby řídicí zařízení 6 po úplném připojení žárovky 2 regulovalo proud II žárovky pulzním ovládáním spínacího zařízení J s předem zadatelným poměrem pulz - pauza na předem stanovenou hodnotu. Stavební prvky měřicího zařízení 4 proudu I_L žárovky, řídicí zařízení 6 a spínací zařízení J jsou použitelné jak pro provádění způsobu podle vynálezu, tak také pro regulaci proudu žárovky při plném zapojení.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob kontroly žárovky zejména v nesvítícím stavu, vyznačující se tím, že na začátku připojení na napájecí napětí (U_L) se měří počáteční skutečná hodnota (I_La) proudu (I_L) žárovky a při uplynutí předem zadaného časového intervalu (T) se měří konečná skutečná hodnota (Ile), doba trvání časového intervalu (T; TI, T2, T3) se předem zadá v závislosti na okamžité velikosti počáteční skutečné hodnoty (Ilia, Il2a, Il3a) na začátku připojení tak, že při výskytu poklesu (I, II, III) počáteční skutečné hodnoty (I_Lia, Il2a, Il3a) se doba trvání časového intervalu (TI, T2, T3) prodlouží až k měření konečné skutečné hodnoty (I_Le; Ilie, Il2e, Il3e) a určí se rozdíl (ΔΙ; AI_LI; AI_L2; AI_L3) z naměřených skutečných hodnot (I_LA - I_Le; Ilia - Ilibí Il2a - Il2e; Il3a - Il3e) proudu (I_L) žárovky a vyhodnotí se pro detekci funkce žárovky (2).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že během časového intervalu (T; TI, T2, T3) a mezi počáteční a konečnou skutečnou hodnotou (I_La, Ile) se změří nejméně jedna další, třetí skutečná hodnota proudu (I_L) žárovky.

3. Způsob podle některého z předcházejících nároků la2, vyznačující se tím, že doba trvání časového intervalu (T; TI, T2, T3) se předem zadá tak, že během jeho uplynutí nenastane rozsvícení žárovky (2) a tato se na konci časového intervalu (T; TI, T2, T3) po změření konečné skutečné hodnoty proudu (II) žárovky (2) od napájecího napětí (Ul) opět odpojí.

-5CZ 283430 B6

4. Způsob podle některého z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím, že požadovaná doba trvání časového intervalu (T; TI, T2, T3) se předem zadá pomocí vztahu

T = K. ---------A² kde K = konstanta závislá na typu žárovky,

A = počáteční skutečná hodnota (I_La; Ilia> Il2a> Il3a) proudu (I_L) žárovky (2) na začátku připojení.

5. Zařízení pro provádění způsobu kontroly podle nároků laž4, vyznačující se tím, že najeden pól zdroje (1) energie je zapojen vstup měřicího zařízení (4), jehož výstup je zapojen na vstup řiditelného spínacího zařízení (5), na jehož druhý vstup je zapojen výstup řídicího zařízení (6), na jehož vstup je zapojen druhý výstup měřicího zařízení (4), přičemž druhý výstup řídicího zařízení (6) je uspořádán pro stavový signál (Z) pro signalizaci stavu žárovky (2), zapojené na druhý pól zdroje (1) energie, přičemž mezi výstup řiditelného spínacího zařízení (5) a žárovku (2) je zapojen náhradní odpor (3), znázorňující odpor proudového obvodu žárovky (2).