DE2550854C3 - Einrichtung zur Funktionsüberwachung von Glühlampen mittels Schwellwertschalter bzw. Differentialrelais - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Funktionsüberwachung von Glüh'.am-Den. bei der ein vom Lampenbetriebsstrom gesteuerter erster Schwellwertschalter für einen ersten Schwellwert vorgesehen ist, der durch den zu erwartenden Lampenwarmstrom vorgegeben ist, wobei der erste Schwellwert ein Abweichen des tatsächlichen Lampenwarmstromes um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem ersten Schwellwert zu mindestens einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Lampeneinschalten als ein erstes Signal meldet, und bei der ein zweiter Schwellwertschalter für einen zweiten Schwellwort vorgesehen ist, der durch den zu erwartenden Lampenkaltwiderstand vorgegeben ist, wobei der zweite Schwellwertschalter ein Abweichen des tatsächlichen Lampenkaltwiderstandes um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem zweiten Schwellwert als ein zweites Signal meldet, und bei der eine Kontrolleinrichtung vorgesehen ist, die eine Funktionsstörung anzeigt, wenn mindestens eines der beiden Signale vorliegt

Glühlampen, die in Signallaternen verwendet werden, müssen insbesondere dann, wenn diese Signallaternen gefahrbringende Zustände signalisieren sollen, zuverlässig überwacht werden.

Für Eisenbahnsignallaternen ist es bereits bekannt, den Lampenbetriebsstrom dahingehend zu überwachen, ob der zu erwartende minimale Betriebsstrom unterschritten oder der maximale Betriebsstrom überschritten wird.

Das Unterschreiten das minimal zu erwartenden Betriebsstromes durch den tatsächlichen Betriebsstrom, das beispielsweise durch einen Fadenbnich in der Glühlampe verursacht sein kann, wird im allgemeinen durch ein Relais überwacht Das Überschreiten des maximal zu erwartenden Betriebsstromes durch den tatsächlichen Betriebsstrom kann mit Hilfe von Sicherungen, vorzugsweise Schmelzsicherungen, gemeldet werden. Hierdurch wird zwar die Stromversorgungsanlage sicher geschützt, jedoch spricht eine Sicherung bei einem Sockelkurzschluß der Glühlampe nicht an, wenn der Kaltwiderstand der Glühlampe gegenüber den Zuleitungswiderständen sehr klein ist. Ein gefahrbringender Zustand kann somit unerkannt bleiben.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind Einrichtungen entwickelt worden, die die Lichtemission der Glühlampen mit Hilfe von Fotozellen registrieren und hieraus ein Überwachungskriterium bilden (DE-AS 10 19 685). Abgesehen vom technischen Aufwand, Fotozellen im Strahlengang der Laterne zu installieren, erweist es sich von Nachteil, daß Fremdlichteinfall eine Fehlmeldung auslösen kann.

Ferner sind aus der DE-PS 11 41 366 und der US-PS 38 52 733 Einrichtungen bekannt, bei denen bei eingeschalteter Lampe der tatsächlich fließende Lampenwarmstrom überwacht wird und zum anderen dann, wenn die Lampe ausgeschaltet ist, ein gegenüber dem Lampenwarmstrom kleiner Kontrollstrom durch den Glühfaden der Lampe geschickt wird, um den Lampenkaltwiderstand zu überwachen. Beim Betrieb einer solchen Einrichtung muß sichergestellt sein, daß durch den geringen Kontrollstrom eine zu überwachende Lampe nicht zum Leuchten gebracht werden kann. Beim Einsatz einer solchen Einrichtung in Anlagen der Eisenbahn muß der Kontrollstrom dazu eine Stärke haben, die im Größenordnungsbereich der in Lampenstromkreisen für Eisenbahnstreckensignale aufgrund kapazitiver oder induktiver Beeinflussung fließenden Störströme, insbesondere bei elektrifizierten Strecken, liegen würde. Eine sichere Überwachung mit Hilfe solcher Einrichtungen ist aus diesem Grunde für

Streckensignale von Eisenbahnanlagen nicht möglich.

Weiterhin ist aus der Zeitschrift »Neues aus der Technik« Nr. 1 vom 1. Febr. 1970, S. 3, Bild 1 und 2 eine Überwachungseinrichtung für Glühlampen von Kraftfahrzeugen bekannt, die jedoch zwingend an das Vorhandensein von jeweils zwei gleichartigen Lampen gebunden ist, die auch stets zur gleichen Zeit eingeschaltet sein müssen, wodurch diese Einrichtung für Streckensignale im Eisenbahnwesen keine Verwendung finden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Glühlampen für Signallaternen mit geringem technischen Aufwand sicherungstechnisch zu überwachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Schwellwertschalter zum Zeitpunkt des Lampeneimschaltens durch den tatsächlich fließenden Laimpenbetriebsstrom bei einer vorgegebenen Betriebsspannung erregbar ist.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung werden durch die Zeichnungen und die diese erläuternde Beschreibung dargelegt.

F i g. 1 zeigt schematisiert den Betriebsstrom / ^iner Glühlampe in Abhängigkeit von der Einschaltdauer t

Fig.2 zeigt eine nach der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Überwachung einer Glühlampe.

In Fig. 1 ist der Betriebsstrom / einer Glühlampe vom Augenblick des Einschaltens, der Zeit TO, bis zum stationären Betriebszustand dargestellt. Es handelt sich dabei um den zu erwartenden Betriebsstrom, dessen Wert stark von den Eigenschaften der Glühlampe, den Leitungswiderständen und dem Innenwiderstand der speisenden Stromquelle abhängig ist Der prinzipielle Abfall des Betriebsstromes mit der Zeit t ist allen Glühlampenschaltung gemeinsam.

Durch die strichpunktierte Linie ist der bei einwandfreier Glühlampenfunktion zu erwartende.· mittlere Betriebsstrom dargestellt. Die obere Kurve beschreibt einen maximal zulässigen, die untere einen minimal zulässigen Betriebsstrom, wobei der maximale und der minimale Betriebsstrom jeweils um einen vorgegebenen Betrag vom zu erwartenden mittleren Betriebsstrom abweichen. Das Feld zwischen der oberen und der unteren Kurve ist in der Zeichnung schraffiert dargestellt und bezeichnet den zulässigen Betriebsstrombereich einer Glühlampenschaltung.

Der zur Zeit TO, dem Anschalt; eitpunkt der Glühlampe, mittlere zu erwartende Betriebsstrom, wird im folgenden als zu erwartender Lampenkaltstrom /0, der maximal zulässige Betriebsstrom als maximaler zu erwartender Lampenkaltstrom /0 max. und der minimal zulässige Betriebsstrom als minimaler zu erwartender Lampenkaltstrom / 0 min. beze'chnet.

In Fig. 1 ist angenommen, daß zur Zeit Tl der Glühfaden der Glühlampe seine Endtemperatur erreicht hat, so daß von diesem Zeitpunkt an der Betriebsstrom konstant bleibt. Der zur Zeit Tl zu erwartende mittlere Betriebsstrom wird als zu erwartender Lampenwarmstrom /1, der maximal zulässige Betriebsstrom als maximaler zu erwartender Lampenwarmstrom /1 max. und der minimal zulässige Betriebsstrom als minimaler zu erwartender Lampenwarmstrom /1 min. bezeichnet.

Ein Über- bzw. Unterschreiten dieser Schwellwerte, durch das de · zulässige Betriebsstrombereich einer Glühlampenschaltung verlassen wird, ist durch die Pfeile A bis D markiert. Jede Funktionsstörung dieser Art soll gemeldet werden. Hierzu sind beliebige Schwellwertschalter verwendbar.

Wenn im Lampenstromkreis bereits eine geeignete

Kurzschlußsicherung vorgesehen ist, kann es als ausreichend erachtet werden, einzig Abweichungen in Richtung der Pfeile B, Coder DaIs Funktionsstörung zu melden. Denkbar ist auch eine Überwachung auf Abweichungen in Richtung der Pfeile A, C₁ D bzw. A, B, D oder A, B, C Diese letztere Kombination kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn im Lampenstromkreis zusätzliche geeignete Einrichtungen eine auftretende fehlerhafte Unterbrechung melden. Insbesondere wenn der Lampenstromkreis bereits auf Kurzschluß und fehlerhafte Leitungsunterbrechung überwacht ist, kann eine erfindungsgemäße Einrichtung sich einzig und allein auf eine Kontrolle von Abweichungen in Richtung der Pfeile B und/oder C beschränken. Eine Einrichtung hierzu ist in Fig.2 dargestellt. Eine Überwachung auf in Richtung der Pfeile A oder D erfolgende Abweichung entspricht im wesentlichen dem Stand der Technik und ist mit dem im vorangegangenen dargelegten Nachteilen behaftet.

In Fig.2 ist eine Glühlampe L dargestellt, die über einen Lampenanschaitkontakt A an ein^· Versorgungsspannung angeschaltet werden kann. Im Lan.penstromkreis sind ferner eine Einstellwicklung 1 eines als Überstrommelders UM ausgebildeten Relais und ein einstellbarer Leitungsausgleichswiderstand R L angeordnet, dzc zum Abgleich des Glühlampenstromkreises herangezogen werden kann.

Vom Lampenanschaitkontakt A wird weiterhin eine Rückstellwicklung des Überstrommelders UM mit parallel geschaltetem Kondensator K über einen einstellbaren Abgleichwiderstand R 2 und einen Vor-•viderstand R 1 mit parallel geschaltetem Überstrommelder-Schließerkontakt um an die Versorgungsspannung gelegt.

Im Augenblick des Lampeneinschaltens TO fließt zunächst im Glühlampenstromkreis ein tatsächlicher Lampenkaltstrom, der im wesentlichen durch den Kaltwiderstand der Glühlampe L beding·« ist. Überschreitet dieser tatsächliche Lampenkaltstrom den ui erwartenden minimalen Lampenkaltstrom /0 min., so spricht der Überstrommelder UM über seine Einstellwicklung 1 an. Dies ist ein erstes Kennzeichen für das ordnungsgemäße Funktionsverhalten der Glühlampe. Ein Nichtansprechen auf Grund eines Unterschreitens des minimalen zu erwartenden Lampenkaltstromes /0 min. durch den tatsächlichen Lampenkaltstrom weist ais ein erstes Signal auf eine Störung oder einen Defekt hin und löst eine Fehlermeldung aus. Hierzu dient eine nicht näher dargestellte Kontrolleinrichtung, die vom Überstrommelder ί/Λ/gesteuert ist.

Zur Zeit TO wird auch die Rückstellwicklung 2 über den in Reihe mit dem Vorwiderstand R1 liegenden Abgleichwiderstand Λ 2 an die Versorgungsspannung geschalte.. Bei ordnungsgemäßen Ansprechen des Überstrommelders UM schließt nach dessen Ansprechzeit der Überstrommeider-Schließerkontakt um durch den der Vorwiderstand R1 unwirksam geschaltet wird,
geschaltet wird.

Nach Ablauf der Verzögerungszeit, die im wesentlichen durch die Größe des Abgleiehwiderstandes R 2 und der Kapazität eines der Rückstelkvickijng 2 parallelgeschalteten Kondensators K bedingt ist (der Vorwiderstand R 1 ist nur während der Ansprechzeit des Überstrommelders "M wirksam) wirkt die maximale Erregung der Rückstellwicklung 2 der dann vorhandenen Erregung der Einstellwicklung 1 entgegen. Die Verzögerungszeit ist dabei so bemessen, daß sie

größer als diejenige Zeit ist, die erforderlich ist. den Glühfaden der Glühlampe L auf Betriebstemperatur zu bringen. Die maximale Erregung der Rückstellwicklung 2 ist so gewählt, daß sie eine vorhandene, durch den maximal zu erwartenden Lampenwarmstrom /1 max. verursachte Erregung der Einstellwicklung 1 so weit kompensiert, daß der Haltewert des Überstrommelders UM unterschritten wird und der Überstrommelder abfällt. Dies ist ein zweites Kennzeichen für das ordnungsgemäße Funktionsverhalten der Glühlampe L κ Ein Nichtabfallen des Überstrommelders auf Grund eines Überschreitens des maximal zu erwartenden l.ampenwarmstromes /I max. durch den tatsächlichen Lampenwarmstrom weist als ein zweites Signal auf eine •Störung oder einen Defekt hin und löst eine η Fehlmeldung durch die Kontrolleinrichtung aus.

Bei ordnungsgemäßen Abfall des Überstrommelders LIM öffnet der Überstrommelder-Schließerkontakt um. nnH r|pr Vnrwiderstand R 1 wird wirksam Beschaltet. Dadurch wird die Erregung der Rückstellwicklung 2 so :< weit verringert, daß die resultierende Erregung des Überstrommelders UM zwischen dem Abfall- und dem Anzugswert liegt. Hierdurch wird die Ansprechempfindlichkeit des Überstrommelders UM erhöht, so daß ein während des Betriebes der Glühlampe L erfolgendes .·· Überschreiten des maximal zu erwartenden Lampen warmstromes / 1 max. durch den tatsächlichen Lampen warmstrom durch Anzug des Überstrommelders U\ eine Fehlermeldung auslöst.

Um Fehler auf Grund von Fremdspannungen durcl Aderberiihrungen im Lampenstromkreis zu signalisie ren, wird, wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet, di< Wicklung 2 über einen separaten Lampensehaltkontak A geschaltet. Die Verbindung von Glühlampe L uni Vorwiderstand R 1 entfällt in diesem Falle.

Während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 de Übcrstrommelder UM die Funktion eines ersten um eines zweiten Schwellwertschalters vereinigt, wobei ei Umschalten des Schwellwertes durch ein Zeitgliei erfolgt, können, insbesondere bei einem Aufbau de erfindungsgemäßen Einrichtung mit elektronischer Elementen, baulich getrennte Schwellwertschalter vor gesehen sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, di< erfindungsgemäße Einrichtung zur Überwachung vor mit Wechselstrom gespeisten Glühlampen einzusetzen Weiterhin ist es auch möglich, den tatsächlicher Betriebsstrom gegebenenfalls kontinuierlich daraufhi zu überwachen, ob er im zulässigen Betriebsstrombe reich der Glühlampe liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur Funktionsüberwachung von Glühlampen, bei der ein vom Lampenbstriebsstrom gesteuerter erster Schwellwertschalter für einen ersten Schwellwert vorgesehen ist, der durch den zu erwartenden Lampenwarmstrom vorgegeben ist, wobei der erste Schwellwertschalter ein Abweichen des tatsächlichen Lampenwarmstromes um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem ersten Schwellwert zu mindestens einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Lampeneinschalten als ein erstes Signal meldet, und bei der ein zweiter Schwellwertschalter für einen zweiten Schwellwert vorgesehen ist, der durch den zu erwartenden Lampenkaltwiderstand vorgegeben ist, wobei der zweite Schwellwertschalter ein Abweichen des tatsächlichen L.ampenkaltwiderstandes um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem zweiten Schwellwert als ein zweites Signal meldet, und bei der eine Kontrolleinrichtung vorgesehen ist, die eine Funktionsstörung anzeigt, wenn mindestens eines der beiden Signale vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellwertschalter zum Zeitpunkt des Lampeneinschaltens (TO) durch den tatsächlich fließenden Lampenbetriebsstrom (J) bei einer vorgegebenen Betriebsspannung erregbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert durch den ze erwartenden maximalen Lampenwarmstrom (Ji max.) gegeben i£t und daß der erite Schwellwertschalter ein Überschreiten de» ersten Schwellwertes durch den tatsächlichen Lampenv armstrom als erstes Signal meldet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellwert durch den zu erwartenden minimalen Lampenkaltstrom (JQ min.) gegeben ist und daß der zweite Schwellwertschalter ein Unterschreiten des ersten Schwellwertes durch den tatsächlichen Lampenkaltstrom als zweites Signal meldet

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerte der Schwellwertschalter von der Lampenbetriebsspannung abhängig sind.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwellwertschalter unabhängig voneinander an die Lampenbetriebsspannung anschaltbar (Kontakte A, A 'F i g. 2) sind.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwellwertschalter baulich zu einem einzigen Schwellwertschalter (UM) zusammengefaßt sind, dessen zweiter Schwellwert von einem Zeitglied (R 2, K) auf den ersten Schwellwert umsteuerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (R 2, K) das Umsteuern kontinuierlich vornimmt.

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