DE3441824C2 - Detektor zur Feststellung eines Lampenausfalls für ein Lampensystem, bei dem eine Vielzahl von Lampen in sich periodisch wiederholenden Kombinationen arbeiten (z.B. Verkehrsampelsystem) - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor zur Feststel­ lung eines Lampenausfalls für ein Lampensystem, in welchem eine Vielzahl von Lampen in sich periodisch wiederholenden Kombinationen arbeiten. Insbesondere bezieht sich die Erfin­ dung auf einen Detektor, welcher in Verbindung mit einem Verkehrslampensystem oder Verkehrsampelsystem eingesetzt wird, welches zur Steuerung des Straßenverkehrs dient.

Verkehrsampelsysteme umfassen im allgemeinen eine relativ große Anzahl von Lampen, welche in periodisch wiederholenden Kombinationen an- und ausgeschaltet werden. Wenn einzelne Funktionen mit eigenen, selbständigen Steuerungen vorgesehen sind, ist es üblich, die Lampen regelmäßig zu überprüfen und/oder zu ersetzen. Dies ist zeitaufwendig und teuer.

Ferner können zum Beispiel mehrere Kreuzungen, welche eine große Anzahl von Lampen in einem Lampensystem umfassen, mittels eines Computers gesteuert werden, und bei einem solchen System sind Verbindungen zwischen den Steuereinhei­ ten an der jeweiligen Kreuzung und einer zentralen Steuer­ einheit vorhanden. Somit kann an der Steuereinheit eine Warnung ausgelöst werden, wenn eine Lampe ausfällt, so daß für Abhilfe gesorgt werden kann. Bisher ist es jedoch erfor­ derlich, beim Einbau von Detektoren zur Feststellung eines Lampenausfalls in vorhandene Systeme die Verschaltung der Anlagen zu verändern und zur Anpassung an den Detektor umzu­ rüsten.

In der GB 20 47 450 A ist eine Einrichtung zur Feststellung eines Lampenausfalls in einer Gruppe von Lampen, wie Lampen die für die Rollbahnbeleuchtung an einem Flughafen einge­ setzt werden, angegeben, bei der die Lampen mittels Trenn­ transformatoren versorgt werden, welche mit einer Konstant­ strom-Wechselspannungsquelle in Serie geschaltet sind. Ein Ausfall einer Lampe wird dadurch festgestellt, daß das Zei­ tintegral der Spannungswellenform für eine vorbestimmte Periode während des jeweiligen Versorgungszyklusses gemessen wird. Wenn der Wert des Spannungsintegrals einen Bezugswert überschreitet, wird ein Alarmsignal erzeugt.

Der Erfindung hingegen liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor zur Feststellung eines Lampenausfalls für ein Lam­ pensystem der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei dem eine Vielzahl von Lampen in sich periodisch wiederholenden Kombinationen arbeiten.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Detektor zur Feststellung eines Lampenausfalls für ein Lampensystem angegeben, welcher die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprü­ chen 2 bis 13 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Lampensystems mit einem Detektor,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Funk­ tionsweise des Detektors, und

Fig. 3 einen Stromlaufplan für ein Beispiel eines Lampensystems.

Fig. 1 zeigt eine typische Verkehrsampelanlage, zentral angeordnet um ein Signalsteuergerät 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 Haupt­ steuergerät. Wie dargestellt, sind dem Steuergerät drei Sätze von Lampen zu­ geordnet und mit ihm verbunden und diese werden separat gesteuert, nämlich Rot, Gelb und Grün. Eine Einrichtung zum Messen des Stroms in Form eines Stromtransformators 11 ist in die gemeinsame Rück­ leitung 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.

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 eine Vergleichsschaltung in Form eines Komparators 16 geschaltet ist. Dieser Komparator 16 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 Abtast­ kreises 14, des Komparators 16 und der beiden Speicher 15 und 17. Die Steuerung 18 bildet ferner die Ausgangsschaltung und sie hat eine Alarm­ ausgangsleitung 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 ver­ schiedenen Arbeitsschrittes der Folge ausgeführt wird. Ein solcher Prüfzyklus wird beschrieben.

Der erste Schritt des Zyklus besteht darin, den digitalisierten Wert des Stroms abzutasten bzw. abzufragen, der vom Stromtransformator 11 gemäß Fig. 1 ge­ messen wird. Die Abtastung erfolgt durch den Abtastkreis 14. Eine zweite Ab­ tastung oder Abfragung erfolgt eine kurze Zeit später und die beiden abge­ fragten Größen werden verglichen. Dies wird vorgenommen, um sicherzustellen, daß keine Schaltvorgänge oder andere flüchtige Vorgänge (transients) vor­ handen 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 selben Punkt bzw. Zeitpunkt im vorhergehenden Zyklus der Arbeitsfolge genommen worden ist. Wenn der gegenwärtige und der vorherige Abfragewert im wesentlichen dieselben sind, z. B. innerhalb von 3% liegen, dann wird der gegenwärtige Abfragewert in den Speicher 17 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 ausge­ fallen 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 erforder­ lich, beispielsweise jedesmal wenn eine Änderung einer Phase oder Stufe er­ folgt. Dies gilt z. B. bei ferngesteuerten oder in Fahrzeugen arbeitenden Anlagen.

Fig. 3 zeigt den Stromfluß während eines Zyklus einer einfachen Anlage. Man erkennt das im Zeitpunkt t1 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 (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 beispiels­ weise gezeigt durch Vergleich des gegenwärtigen und des vorherigen Wertes des Stroms im Zeitpunkt t1 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 t1, jedoch unterschiedlich im Zeitpunkt t2, dann muß der Fehler in den gelben Lampen A1 liegen. Ebenso, wenn die Größen bei zwei aufeinander­ folgenden Zyklen unterschiedlich sind im Zeitpunkt t1, 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 Strom­ stärken 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 Information, 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 bzw. selbständigen 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 über das Telefonnetz bewirkt werden, der den Fehler meldet.

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

Claims (13)

1. Detektor zur Feststellung eines Lampenausfalls für ein Lampensystem, in welchem eine Vielzahl von Lampen in sich periodisch wiederholenden Kombinationen arbeiten, gekenn­ zeichnet durch Einrichtungen (11) zum Messen des Stroms, der von allen Lampen in irgendeinem Zeitpunkt während einer Arbeitsperiode der brennenden Lampen verbraucht wird, Ab­ tasteinrichtungen (14) zum Abfragen dieses Stromes in In­ tervallen während der Periode, eine Vergleichsschaltung (16) zum Vergleichen der Stärke dieses Stromes mit der Stärke desjenigen Stromes, der zum entsprechenden Zeitpunkt in einer vorherigen Arbeitsperiode abgetastet worden ist, sowie durch eine Ausgangsschaltung (18) zur Abgabe eines Fehlersignals, wenn der Ausgang der Vergleichsschaltung (16) eine Veränderung der Größe des Stromes um wenigstens einen vorgegebenen Betrag anzeigt.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Messen des Stroms einen Stromtransforma­ tor (11) umfaßt, der den in der gemeinsamen Rückleitung aller Lampen fließenden Strom mißt.

3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromtransformator (11) einen ringförmigen Kern hat, durch welchen die gemeinsame Rückleitung hindurchläuft.

4. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Analog/Digital-Wandler (13) zum Digitalisieren der gemessenen Stromstärken.

5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtasteinrichtungen (14) den Strom wie­ derholt abtasten, bis wenigstens zwei Abtastwerte im we­ sentlichen dieselbe Größe haben.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtastwert in einen temporären Speicher (15) gelegt wird, ehe er an die Vergleichsschaltung (16) angelegt wird.

7. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen Speicher (17), in welchem der letzte Abtastwert des Stromes nach dem Vergleich mit Werten aus einer vorherigen Periode gespeichert wird.

8. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine abgetastete Stärke des Stroms mit derje­ nigen verglichen wird, die zum selben Zeitpunkt in der unmittelbar vorherigen Arbeitsperiode erhalten worden ist.

9. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Stroms nach jeder Ände­ rung der Lampenkombinationen abgetastet wird.

10. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangsschaltung (18) ein Fehlersignal an eine Steuerzentrale gibt.

11. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung (18) ein Signal bezüglich der Identität einer fehlerhaften Lampe abgibt.

12. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Einrichtungen zum Messen der an das Lampensy­ stem angelegten Speisespannung vorgesehen sind, und daß die Ausgangsschaltung durch Änderungen der Speisespannung ver­ ursachte Stromänderungen kompensiert.

13. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Lampensystem ein Verkehrsampelsystem zur Steuerung des Fahrzeugverkehrs ist.