DE3441824A1

DE3441824A1 - Detektor zur feststellung des ausfalls einer lampe

Info

Publication number: DE3441824A1
Application number: DE3441824A
Authority: DE
Inventors: John Samuel Coulter; William Edinburgh Schottland Ritchie
Original assignee: Ferranti Plc Gatley Cheadle Cheshire; Ferranti PLC
Current assignee: Peek Traffic Ltd
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1985-06-05
Anticipated expiration: 2004-11-16
Also published as: NL8403575A; NL190588C; GB2150372B; GB2150372A; NL190588B; GB8331551D0; DE3441824C2

Description

Patentanwälte

Dr. rer. sat. Thomas ßerendt

d*.-Ing. Hanß Leyh Innere Wsaer Str. ZO - D SOOO München SO

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

Ferranti plc

Bridge House, Park Road

Gatley, Cheadle, Cheshire, England

Detektor zur Feststellung des Ausfalls einer Lampe

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- A 14 849 -

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Detektor zur Feststellung des Ausfalls oder des Versagens einer Lampe in Beleuchtungssystemen, in welchen eine Vielzahl von Lampen in periodisch sich wiederholenden Kombinationen arbeitet. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Detektor, der in Verbindung mit einer Anlage von Verkehrslampen oder Verkehrsampeln zur Steuerung des Straßenverkehrs verwendet wird.

Verkehrsampel-Anlagen erfordern gewöhnlich eine relativ große Anzahl von Lampen, die in periodisch wiederholten Kombinationen an- und ausgeschaltet werden. Wo individuelle Funktionen vorgesehen sind mit eigenen autonomen Steuerungen, ist es üblich, die Lampen regelmäßig zu überprüfen und/oder zu ersetzen.

Dies erfordert beträchtliche Ausgaben für Lampen und Arbeitszeit.

Es ist üblich, eine Anzahl von Anwendungsstellen, z.B. eine Anzahl von Kreuzungen, manchmal eine sehr große Anzahl, zentral durch einen Computer zu steuern und in einem solchen System sind Verbindungen vorhanden zwischen den Steuereinheiten an jeder individuellen Kreuzung und einem zentralen Steuerraum. Es ist daher möglich, eine Warnung an den Steuerraum zu geben, wenn eine Lampe ausfällt, so daß für Abhilfe gesorgt werden kann. Bisher ist es jedoch erforderlich, beim Einbau von Detektoren zur Feststellung eines Lampenausfalls in vorhandene Außen-Steuerungen die Verdrahtung dieser Anlagen zu ändern bzw. zur Anpassung an den Detektor umzubauen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Detektor für die Festellung von Lampenausfällen für Lampensysteme zu schaffen, in welchen eine Vielzahl von Lampen in periodisch wiederholten Kombinationen arbeiten.

Nach der Erfindung ist hierzu ein Detektor für ein Lampensystem vorgesehen, in welchem eine Vielzahl von Lampen in periodisch sich wiederholenden

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Kombinationen arbeiten, wobei Einrichtungen vorgesehen sind zur Messung des Stromes, der von allen Lampen verbraucht wird, die in irgendeinem Augenblick während einer Arbeitsperiode erregt bzw. eingeschaltet sind, ferner mit Abtasteinrichtungen zum Abtasten oder Abfragen dieses Stromes in Intervallen während der Periode, Vergleichsschaltungen zum Vergleichen der Stärke dieses Stromes mit demjenigen, der im selben Augenblick bzw. im selben Zeitpunkt in einer vorhergehenden Arbeitsperiode erhalten worden ist, ferner mit Ausgangsschaltungen zur Abgabe einer Fehleranzeige, wenn der Ausgang des Komparators anzeigt, daß die Stärke dieses Stromes sich um wenigstens einen vorgegebenen Betrag verändert hat.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. 1 in Form eines Blockdiagramms eine Anlage zeigt, in welcher der erfindungsgemäße Detektor verwendet wird.

Fig. 2 zeigt ein Fließdiagramm, wobei die Arbeitsweise der Erfindung dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt den Stromverlauf in einer typischen Anlage.

Fig. 1 zeigt eine typische Verkehrsampelanlage, zentral angeordnet um ein Signal steuergerät 10. Dieses enthält die Schaltungen, die notwendig sind, individuelle Signallampen bzw. Ampeln nach Bedarf an- und abzuschalten. Das Steuergerät kann selbstüberwachend sein und seine eigene Folge von Operationen und sein Timing bestimmen, oder es kann ferngesteuert sein von einem Hauptsteuergerät. Wie dargestellt, sind dem Steuergerät drei Sätze von Lampen zugeordnet und mit ihm verbunden und diese werden separat gesteuert, nämlich Rot, Gelb und Grün. Ein Stromtransformator 11 ist in die gemeinsame Rückleitung aller Lampen geschaltet, um den zu jedem Zeitpunkt von der Anlage verbrauchten Gesamtstrom zu messen bzw. zu überwachen. In seiner einfachsten Form kann der Transformator 11 einen ringförmigen Kern haben, durch dessen Mitte die gemeinsame Rückleitung hindurchläuft, welche die Primärwicklung bildet, während die Sekundärwicklung mehrere Windungen aufweist.

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Der Ausgang des Transformators 11 wird an einen Gleichrichter- und Filterkreis 12 gelegt und danach über einen Analog/Digital-Wandler 13 an einen Abtastkreis 14. Der Ausgang des Abtastkreises wird an einen temporären Speicher 15 gelegt, dessen Ausgang an einen Komparator 16 geschaltet ist. Dieser Komparator ist ferner mit einem zweiten Speicher 17 verbunden, nämlich dem Speicher für den "vorherigen Wert".

Eine Prüf-Steuerung 18 steuert und synchronisiert die Operation des Abtastkreises 14, des Komparators 16 und der beiden Speicher 15 und 17. Die Steuerung 18 bildet ferner die Ausgangsschaltung und sie hat eine Alarmausgangsleitung 19 sowie ggf. einen Steuereingang 20 von einem externen Steuerungssystem.

Fig. 2 zeigt die Arbeitsweise eines Teils der Anordnung nach Fig. 1, nämlich der Abtasteinrichtung 14, der Speicher 15 und 17 und des Komparators 16. Die Operation dieser Geräte ist synchronisiert mit der Arbeitsfolge der Verkehrslampen, so daß der Prüfzyklus wenigstens einmal während jedes verschiedenen Arbeitsschrittes der Folge ausgeführt wird. Ein solcher Prüfzyklus wird beschrieben.

Der erste Schritt des Zyklus besteht darin, den digitierten Wert des Stroms abzutasten bzw. abzufragen, der vom Stromtransformator 11 nach Fig. 1 gemessen wird. Die Abtastung erfolgt durch den Abtastkreis 14. Eine zweite Abtastung oder Abfragung erfolgt eine kurze Zeit später und die beiden abgefragten Größen werden verglichen. Dies wird vorgenommen, um sicherzustellen, daß keine Schaltvorgänge oder andere flüchtige Vorgänge (transients) vorhanden sind. Wenn die beiden abgefragten Werte unterschiedlich sind, wird ein weiterer Abfragewert genommen. Wenn die beiden letzten Abfragewerte übereinstimmen, so wird der Wert von einem dieser beiden in dem temporären Speicher 15 gespeichert.

Der Komparator 16 vergleicht dann die Größe des Abfragewertes im Speicher 15 mit einem Wert im Speicher 17, welcher den Abfragewert enthält, der zum selbe Punkt bzw. Zeitpunkt im vorhergehenden Zyklus der Arbeitsfolge genommen worde ist. Wenn der gegenwärtige und der vorherige Abfragewert dieselben sind, z.B.

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innerhalb von 3%, dann wird der gegenwärtige Abfragewert in den Speicher anstelle des vorherigen Abfragewertes eingegeben. Die Schaltung ist dann bereit zum Prüfen der nächsten Phase in der Arbeitsfolge.

Wenn der gegenwärtige und der vorherige Abfragewert um mehr als 3% differieren, so wird dies als Anzeichen dafür genommen, daß eine oder mehr Lampen ausgefallen sind und es wird ein Alarm ausgelöst. Die Phase der Arbeitsfolge und die Farbe der Lampe, die ausgefallen oder fehlerhaft ist, kann bestimmt werden, wie nachfolgend erläutert wird.

Moderne Verkehrsampel-Anlagen haben Einrichtungen zum Dämpfen oder Abblenden der Lampen bei Nacht durch Reduzierung der Erregerspannung. Die gewöhnlich angewandte Reduzierung beträgt mehr als 30% und sie wird gleichzeitig an alle Lampen gelegt, weshalb in solchen Anlagen der von der Prüfschaltung vorgenommene Vergleich nur auf Veränderungen zwischen 3% und 30% anzusprechen braucht. Es ist ferner zweckmäßig, an die Prüfschaltung eine Anzeige der Speisespannung zu geben, so daß Veränderungen des Stromes infolge der Dämpfung berücksichtigt werden. Das in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Gerät 21 ist für diesen Zweck vorgesehen.

Die Feststellung einer Änderung zwischen 3% und 30% in dem abgetasteten Strom reicht aus, um den Ausfall von einer oder mehr Lampen in einer Gruppe von bis zu dreißig anzuzeigen, die alle zur selben Zeit brennen, und sie eignet sich daher auch für sehr große Anlagen.

Änderungen der Stromstärken von weniger als 3% sind praktisch immer eine Folge der Alterung der Lampen und können daher vernachlässigt werden.

Die Synchronisierung der Abtastung und der Prüfung wurde bereits erwähnt. Wenn die Anlage eine solche ist, die immer in derselben Sequenz arbeitet, so ist es nur nötig, eine Synchronisation je Zyklus vorzusehen. Wenn jedoch die Sequenz variabel ist, so ist eine häufigere Synchronisierung erforderlich, beispielsweise jedesmal wenn eine Änderung einer Phase oder Stufe erfolgt. Dies gilt z.B. bei ferngesteuerten oder in Fahrzeugen arbeitenden Anlagen.

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Fig. 3 zeigt den Stromfluß während eines Zyklus einer einfachen Anlage. Man erkennt das im Zeitpunkt ti die grünen Lampen an einer Straße G1 erregt sind bzw. brennen zum gleichen Zeitpunkt wie die roten Lampen an der anderen Straße R2 brennen. Im Zeitpunkt t2 beginnt die Umschaltung, wobei Grün G1 durch Gelb A1 ersetzt wird. Da die Anzahl der brennenden Lampen dieselbe bleibt, sollte sich der Gesamtstrom nicht ändern. Der Strom nimmt jedoch nach einer kurzen Pause zu, wenn Gelb auf einer Straße (A1) kombiniert wird mit Rot und Gelb (R2 + A2) an der anderen Straße. Im Zeitpunkt t3 ändert sich Gelb A1 in Rot R1 und Rot und Gelb (R2 + A2) ändern sich in Grün G2. Im Zeitpunkt t4 beginnt die Umschaltung dieser Sequenz zurück in den Anfangs-Zustand. Die Fehlermessung wird beispielsweise gezeigt durch Vergleich des gegenwärtigen und des vorherigen Wertes des Stroms im Zeitpunkt ti und t2 von Fig. 3. Wenn diese Werte in beiden Zeitpunkten dieselben sind in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen oder Perioden, dann liegen keine Fehler oder Ausfälle unter den Lampen vor, die während dieses Teils der Sequenz in Betrieb waren, d.h. (G1, R2 oder A1). Wenn jedoch die Größen für zwei aufeinanderfolgende Zyklen dieselben sind im Zeitpunkt ti, jedoch unterschiedlich im Zeitpunkt t2, dann muß der Fehler in den gelben Lampen A1 liegen. Ebenso, wenn die Größen bei zwei aufeinanderfolgenden Zyklen unterschiedlich sind im Zeitpunkt ti, jedoch dieselben sind im Zeitpunkt t2, dann muß der Fehler in den grünen Lampen G1 liegen. Wenn die Werte bei zwei aufeinanderfolgenden Zyklen unterschiedlich sind in jedem Zeitpunkt, dann liegt der Fehler in den roten Lampen R2. Ebenso ermöglicht es ein Vergleich der gegenwärtigen und der vorhergehenden Stromstärken in den Zeitpunkten t3 und t4, Fehler in der zweiten Phase der Arbeits-Folge zu identifizieren. Obwohl die Anzeige eines Fehlers nicht direkt die fehlerhafte Lampe identifiziert," gibt diese Anzeige doch genügend Informations um es einer Wartungsperson zu ermöglichen, den Fehler leicht zu lokalisieren, ohne daß jede Lampe in der gesamten Folge geprüft werden muß.

Wenn die Anlage einen Teil einer großen computer-gesteuerten Anlage ist, so wird das Fehlersignal von der Prüfsteuerung an ein zentrales Steuerpult gegeben. Wenn die Anlage jedoch unter ihrer eigenen Steuerung arbeitet, ist es möglich, entweder eine Anzeige an der Steuerung zu veranlassen, z.B. eine externe Lampe an einer Steuer-Säule, oder es kann ein automatischer Anruf

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über das Telefonnetz bewirkt werden, der den Fehler anzeigt.

Die Erfindung wurde anhand von Verkehrsampel anlagen beschrieben, sie kann jedoch selbstverständlich auch in anderen Lampensystemen verwendet werden, in welchen eine Vielzahl von Lampen in periodisch sich wiederholenden
Kombinationen arbeiten.

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Claims

- A 14 849 -

Patentansprüche

(\\ Detektor zur Feststellung eines Lampenausfall für eir Lampensystem, in welchem eine Vielzahl von Lampen in sich periodisch wiederholenden Kombinationen arbeiten, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Messen des Stroms, der von allen in irgendeinem Zeitpunkt während einer Arbeitsperiode brennenden Lampen verbraucht wird, Abtasteinrichtungen zum Abfragen dieses Stromes in Intervallen während der Periode, einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Stärke dieses Stromes mit der Stärke desjenigen Stromes, der zum selben Zeitpunkt in einer vorherigen Arbeitsperiode erhalten worden ist, sowie durch eine Ausgangsschaltung zur Abgabe eines Fehlersignals, wenn der Ausgang der Vergleichsschaltung anzeigt, daß die Größe des Stromes sich um wenigstens einen vorgegebenen Betrag verändert hat.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Stromtransformator umfaßt zum Messen des Stromes, der in der gemeinsamen Rückleitung aller Lampen fließt.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator einen ringförmigen Kern hat, durch welchen die gemeinsame Rückleitung hindurchläuft.
4. Detektor nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch einen Analog/Digital-Wandler zum Digitieren der gemessenen Stromstärken.
5. Detektor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung den Strom wiederholt abtastet, bis wenigstens zwei Abtastwerte im wesentlichen dieselbe Größe haben.
6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastwert an einen temporären Speicher gelegt wird, ehe er an die Vernleichsschaltung gelegt wird.

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7. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Speicher, in welchem der letzte Abtastwert des Stromes gespeichert wird, nach dem Vergleich mit Werten aus einer vorhergehenden Periode.
8. Detektor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgetastete Stromstärke'verglichen wird mit derjenigen, die zum selben Zeitpunkt in der unmittelbar vorhergehenden Arbeitsperiode erhalten worden ist.
9. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke nach jeder Änderung der Lampenkombinationen abgetastet wird.
10. Detektor nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung ein Fehlersignal an ein Steuerzentrum gibt.
11. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung ein Signal bezüglich der Identität einer fehlerhaften Lampe abgibt.
12. Detektor nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind zum Messen der Speisespannung, die an die Lampenanlage gelegt wird, und daß die Ausgangsschaltung Stromänderungen kompensiert, die durch Änderungen der Speisespannung hervorgerufen worden sind.
13. Detektor nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Lampen ein Verkehrsampel-System zur Steuerung des Fahrzeugverkehrs bildet.

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