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Verfahren und Anordnung zur Rotlampenüberwachung
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von Signalgebern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Rotlampenüberwachung von Signalgebern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Dem Sperrsignal kommt im Verkehrsgeschehen eine dominierende Stellung
zu. Das ergibt sich sowohl aus der Wahl der Farbe Rot, die als langwelliges Licht
am wenigsten gedämpft und daher am längsten sichtbar bleibt, als auch in der lokalen
Stellung im Signalgeber (oben). Das Sperrsignal darf weder ausfallen, noch in seiner
Lichtintensität unter die Wahrnehmbarkeitsgrenze fallen - was einem Ausfall gleich
kommt - wenn es
nicht zu gefährlichen Verkehrssituatlonen kommen
soll. Die Funktion der Rotlampe eines Sperrsignals muß daher überwacht werden. Dazu
ist es bekannt, in den Stromkreis der Rotlampen Relais oder auch Stromwandler einzuschleifen,
die den Lampenstrom erfassen und bei Fehlen des Lampenstroms ein Abschalten der
Signal anlage ableiten. Ein Absinken des Lampenstroms auf Werte, die unter die sogenannte
Wahrnehmbarkeitsgrenze fallen, zum Beispiel infolge von Spannungs abfällen oder
zu niedriger Lampenleistung, kann damit ebensowenig erfaßt werden, wie ein Fehler
infolge eines Kurzschlusses oder unbeabsichtigten Durchschaltens eines Signalschalters.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein relativ einfaches Verfahren mit
einer anwendungsreifen Anordnung dafür zu schaffen, das alle bekannten, wesentlichen
Störungsfälle erfaßt und die Anlage auch gegen falsche Wartung (Lampenwechsel) überwacht.
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Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die definierte Erfassung
eines Lampenmindeststromes und die ständige Überwachung auf Übereinstimmung zwischen
Schaltbefehl und Ausführung in zwei Richtungen können Uber den Phasenlagevergleich
des Taktsignals alle Fehlerzustände erfaßt werden.
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Dabei erfolgt zweckmäßig der Phasenlagevergleich Im eldeglied über
eine Gatterlogik, die von einem A/D-Wandler mit vorgeschaltetem Schwellwertschalter
auf getrennten Wegen angesteuert wird, wobei A/D-Wandler und Schwellwertschalter
deweils vom Signaltakt durchlaufen werden.
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In einer vorteilhaften Anordnung ist der dynamische Signal takt einerseits
über den von einem Meßstromwandler gesteserten Schwellwertschalter sowie andererseits
über einen durch logische Schaltglieder mit dem Schaltbefehl verknüpften Wea auf
NAND-Gatter und weitere NAND-Gatter geführt, wobei letztere abhängig vom Phasenlagevergleich
der beiden auftreter.-den Signaltakte ein statisches oder dynamisches Signal abgeben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü chen sowie
der erläuternden Zeichnung und Beschreibung.
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An Hand von in den Zeichnungsfiguren dargestellten schematischen Beispielen
soll die Erfindung im nachstehenden näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 - ein prinzipielles Schaltschema für eine Rotlampenüberwachung
mit Meldeglied und Meßstromwandler,
Fig. 2 - den Schaltungsaufbau
des Meldegliedes in Blockbilddarstellung, Fig. 3 - das Meldeglied in ausführlicherer
Schaltung.
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In Figur 1 sind die Rotlampen 1 und 2 zweier gleichphasiger Signalgeber
einer Gruppe zum Beispiel als Haupt signal und Wiederholer geschaltet und über Signalkabel,
einen gemeinsamen Signalschalter 3 und eine Sicherung 4 an die Netzphase R und den
Mittelpunktleiter M angeschlossen. In jedem Lamp penstromkreis liegt eingeschleift
die Primärwicklung eines Meßstromwandlers 5 bzw. 6, der den jeweiligen Lampenstrom
spezifisch erfaßt. Zur lastabhängigen Anpassung fL:r definierte Sekundärströme ist
die Primärwicklung jeweils mit Abgriffen a bis e versehen. Über die Sekundärwicklung
erfolgt die Auswertung und Überwachung in Meldegliedern 7 bzw. 8 (strichpunktiert
umrahmt), zu denen auch die Meßstromwandler 5 bzw.
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6 gehören. Die weiteren Rotlampen 1a und 2a sind normalerweise nicht
eingeschaltet und als parallelschaltbare Ersatzlampen gedacht. Erfaßt das Meldeglied
7 bzw. 8 einen zu geringen Lampenstrom, dann kann - bevor es zu einer Abschaltung
der Signal anlage kommt - jeweils eine der Ersatzlampen la oder 2a parallelgeschaltet
werden. Dazu erhält der zugehörige Schalter 9 oder 10 über Leitung 11 oder 12 einen
Zündbefehl und legt die betreffende Ersatzlampe 1a oder 2a umgehend in den Stromwandlerkreis.
Dieser zeigt sekundärseitig daraufhin wieder normale Stromverhältnisse an, und das
Meldeglied 7 oder 8
braucht noch keine Abschaltung zu veSanlassen.
Die in Figur 1 dargestellte Anordnung mit Rotlampen 1 und 2 sowie getrennten Ersatzlampen
la und 2a gilt für Ein-Faden-Technik (Z20 V).
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Sie ist übertragbar auf die jüngere Zwei-Faden-Technik (42 Vi, bei
der mit Doppelfadenlampen gearbeitet wird. Dabei sind die Hauptfäden zweier Doppelfadenlampen
für die dargestellten Lampen 1 und 2 und die Zweitfäden der Doppelfadenlampen für
die dargestellten Ersatzlampen 1a und 2a zu setzen. Mit 13 ist noch ein Netzphasenabgang
zur Spannungsversorgung der Gelb- und/oder Grünlampen der Signalgeber angedeutet.
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Figur 2 zeigt in vereinfachter Blockbilddarstellung das Schaltprinzip
für das schon erwähnte Meldeglied 7. Die Schaltung enthält den die Rotla:npe 1 überwachenden,
schon angeführten Meßstromwandler 5 sowie einen A/D-Wandler 14 mit Schwellwertschalter
22. Letzterer schaltet bei Unterschreitung eines dem Lampenstrom entsprechenden
Analogwertes um und ändert seinen digitalen Ausgangswert, der über eine Gatterlogik
15 einen am Eingang 17 anstehenden dynamischen Signaltakt (ST) entweder zum Ausgang
18 passieren läßt oder unterbricht und ein statisches High-Siqnal verursacht. Über
einen Eingang E am A/D-Wandler 14 wird diesem Meldung gegeben, wann innerhalb eines
Signalzyklusses die Rotlampe 1 brennen darf und wann nicht, das heißt, nur bei einem
ungewollten Nichtbrennen" der Rotlampe 1 wird ein statisches High-Signal abgegeben,
das einen Fehler signalisiert. Sofern die Unterbrechung
des Signaltaktes
ST länger als 60 ms dauert, wird die Signalanlage abgeschaltet. Innerhalb von 40
ms kann noch ein Triac-Schalter (entsprechend 9 in Fig. 1) gesetzt werden, der die
Ersatzrotlampe la oder den Zweitfaden einschaltet. Fließt danach der Lampenstrom
wieder in richtiger Höhe, läuft auch der Signaltakt ST weiter durch und eine Anlagenabschaltung
unterbleibt. Die Ersatzrotlampe 1a oder der Zweitfaden werden über dasselbe Meldeglied
7 überwacht, wie vorher die Rotlampe 1 oder ein Hauptfaden.
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Figur 3 zeigt die Anordnung nach Figur 2 in detailliertercr Schaltung.
Der vom Meßstromwandler 5 kommende, dem Rotlampenstrom entsprechende Wechselstrom-Analogwert
wird danach von einer Gleichrichterbrücke 19 gleichgerichtet und geglättet über
eine Transistorsteuerung 20 einem Stellglied 21 zugeführt. Mittels des Stellgliedes
21 ist der Schwellwert des Schwellwertschalters 22 einstellbar. Die am Taktschleifeneingang
17 anstehenden dynamischen low/high-Signale des Signaltaktes ST können den als NOR-Glied
ausgelegten Schwellwertschalter 22 phasensynchron nur passieren und letztlich am
Ausgang 18 erscheinen, wenn die Schwellwertspannung überschritten ist. Das ist der
Fall, wenn ein genügender Rotlampenstrom fließt und der Meßstromwandler 5 sekundärseitig
entsprechend einen genügend hohen Analogwert abgibt. Wird die Schwellwertspannung
unterschritten, dann sperrt der Schwellwertschalter 22, der dynamische Signaltakt
ST wird unterbrochen und am Ausgang
18 erscheint ein auswertbares
statisches high-Signal.
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Es können sich 4 Zustände ergeben, die von der Überwachungsschaltung
unterschieden werden müssen.
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1. Rotlampe soll brennen, und sie brennt auch.
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2. Rotlampe soll nicht brennen, und sie brennt auch nicht.
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3. Rotlampe soll brennen, brenn aber nicht.
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4. Rotlampe soll nicht brennen, brennt aber.
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Die Zustände 1 und 2 treten als "Gut-Zustände" bei jedem Signalumlauf
auf. Der Signaltakt muß hierbei ungehindert passieren. Die Zustände 3 und 4 sind
dagegen fehlerhaft, und es muzn ein statisches Signal auftreten, das ausgewertet
werden kann.
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Die Fig. 3 soll nach diesen Zuständen untersucht werden: Zustand 1
Rotlampe soll brennen und brennt auch.
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In diesem Fall ist die Schwellwertspannung überschritten, und der
vom Taktschleifeneingang 17 kommende Signal takt ST kann den Schwellwertschalter
22 passieren. Über ein Negationsglied 23 wird er dem NAND-Gatter 25 und dem NAND-Gatter
24 über deren Eingänge a angeboten. Gleichzeitig gelangt der Takt auf einem zweiten
Weg über Negationsglied 29 auf das NAND-Gatter 28 (Eingang a). Bei Einschaltbefehl
für die Rotlampe (hier nicht dargestellt) liegt am Eingang 26 high-Signal vor, das
von einem Ngationsglied 27 zu low invertiert wird. Dieses low-Signal am
Eingang
b und der Signaltakt ST am Eingang a des Gatters 28 veranlassen dieses zur Abgabe
eines statischen high-Signals Ausgang 28c). Das am Eingang b von NAND-Gatter 25
und 5 anstehende high-Signal läßt den am Eingang a von Gatter 25 einlaufenden Signaltakt
ST des ersten Weges passieren. Der am Ausgang c des Gatters 25 auftretende Signaltakt
steht am Eingang b des NAND-Gatters 24 und Eingang a des NAND-Gatters 30 an, die
als Gatterlogik einen Phasenvergleich durchführen.
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Gatter 24 erhält über Eingang a ebenfalls direkt Signaltakt und wird,
da an beiden Eingaängen de:r Signaltakt zueinander invers vorliegt, gesperrt (high).
Gatter 30 läßt dagegen den Signaltakt ST bei statischem high am Eingang b passieren
so daß der Signal takt ST am Ausgang 18 erscheint.
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Zustand 2 Rotlampe soll nicht brennen und brennt auch nicht.
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Das am Eingang 26 jetzt anstehende low-Signal für den Nicht Schaltbefehl"
liegt am Eingang b des Gatters 28 als high-Signal vor und läßt am Ausgang c des
Gatters 28 den Signaltakt ST vom Taktschleifeneingang 17 auftreten. Der Signaltakt
ST gelangt auf Gatter 25 (Eingang b) und kann am Ausgang c erscheinen, da durch
den gesperrten Schwellwertschalter 22 -es fließt vereinbarungsgemäß kein Lampenstrom,
und der Schwellwert wird damit nicht erreicht - high-Signal am Eingang a von NAND-Gatter
25 vorliegt. Der Signaltakt ST kann wegen
Pasenungleichheit an
den Eingängen a und b des NAND-Gatters 30 dort nicht passieren, dagegen aber das
NAND-G@tter 24 an cessen Einsinken high-Signal und @ignaltakt autreten. Är Ausgang
18 erscheint auch in diesem ordnungsgemäßen Fall der Signaltakt ST.
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Zustand 3 Rotlampe soll brennen, brennt aber nicht.
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Bei diesem Fehlerzustand - es kann ein durchgebrannter Gl@hfaden vorliegen
- steht - wie bereits zu Zustand 1 dert - am Eingang b von NAND-Gatter 25 ein high-Signal
an.
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Da wegen Unterschreitens des Schwellwertes der Scr.wellwertschalter
22 gesperrt ist und, wie beim Zustand 2 geschildert, auch der a-Eingang von Gatter
25 ständig statisches high-Signal erhält, weist der Ausgang c von Gatter 25 low-Signal
auf. Dieses läßt an den Ausgängen c der NAND-Gatter 24 und 30 statisches high-Signal
auftreten. Am Ausgang 18 fehlt damit der Signaltakt. Dauert das high-Signal länger
als 50 ms an, dann wird, wie noch geschildert werden wird, die Signalanlage abgeschaltet.
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Zustand 4 Rotlampe soll nicht brennern, brennt aber.
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Dieser Fehlerzustand kann z.B. durch einen Kurzschluß oder ein falsches
Durchschalten eines Triacs hervorgerufen werden.
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In diesem Fall führt, vgl. Zustand 2, der Ausgang c des NAND-Gatters
28 ein Taktsignal, das in Verbindung mit dem gleichphasigen Taktsignal über den
Schwellwertschalter 22
(erster Weg) am Ausgang c von Gatter 25
ein low-Signal erzeugt, das die NAND-Glieder 24 und 30 sperrt und an deren gängen
c statisches high-Signal auftreten läßt. Der d" -sche Signaltakt ST wird dabei wiederum
unterbrochen. Es wird somit ständig auf Fehler in der Phasengleichheit t zwischen
Schaltbefehl und Ausführung sowie "Nicht-Schaltbei@hl" und Nichtausführung überwacht.
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Das auftretende high-Signal wird jeweils als Fehlersignal intern von
einem Zeitglied 32 erfaßt, das nach ca.
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eine bistabile Kippstufe 33 setzt. Damit wird der Fehlerzustand über
eine LED-Anzeige 34 sichtbar gen acht, und gleichzeitig wird ein Einschaltbefehl
für Einen Schalter -Fc (er: -sprechend 9 von Fig. 1/Zweitfadenschalter) gegeben,
der eine zweite Ersatzrotlampe oder den Zweitfaden einschaltet. D@ hier durch der
Fehler nicht behebbar ist @ die Rotlampe @oll ja nicht brennen - schaltet die Signalanlage
nach mehr als 60 rns extern ab.
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Ist dagegen nach dem Zustand 3 - die Rotlampe soll brennen.
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brennt aber nicht - die Ersatzlampe oder der Zweitfaen innerhalb von
40 ms einqeschaltet worden, dann ist der Fehler behoben, und die Signal anlage läuft
weiter. Mit jedem "AUS"-Befehl für die Rotlampe innerhalb eines Signalzyklusses,
der auch am Eingang 26 ansteht (low-Signal), wird der Schalter ZFS auch wieder ausgeschaltet,
und mit jedem Einschaltbefehl l<uft der gesamte geschilderte Überwachungsvorgang
erneut ab. Bei
nochdefekter Hauptrotlampe wird somit die Ersatzlampe
la (Fig. 1) erst jedesmal nach erneuter Prüfung wieder einge schaltet. Dies ist
eine Sicherheitsmaßnahme, um zu verhindern, daß bei zwischenzeitlichem Austausch
der defakten Rotlampe eine sonst ständig miteingeschaltet bleibende Ersatzrotlampe
la Wärme- oder Überlastungs:schäden verursacht.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren einschließlich eier Anordnung
angegeben, wie relativ einfach und sicher eine Rotlampenüberwachung durchgeführt
werden kann, die alle Fehlermöglichkeiten erfaßt.
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7 Patentansprüche 11 Seiten Beschreibung 2 Bl. Zeichnungen
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e e r s e i t e