DE3632179A1 - Schaltung zum ueberwachen von signallampen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Überwachen von Signallampen, insbesondere solchen von Verkehrssignalan­ lagen, auf das Über- und/oder Unterschreiten vorgegebener Lampenstromwerte unter Verwendung eines Lampenüberwachers, welcher eine vom Lampenstrom abgeleitete Spannung in ihrem Betrag bewertet.

Eine derartige Schaltung ist z. B. aus der DE-PS 29 52 462 bekannt. Dort ist zum Überwachen einer Signallampe ein Schwellwertschalter vorgesehen, der von einer an einem Meßwiderstand abgreifbaren Spannung steuerbar ist. Der Meß­ widerstand liegt in Reihe mit der zu überwachenden Signal­ lampe. Der Schwellwertschalter ist so ausgeführt, daß er beim Fließen eines normalhohen Speisestromes eine erste Meldung über den ordnungsgerechten Betriebszustand der Signallampe ausgibt und beim Unterschreiten eines unteren sowie beim Überschreiten eines oberen zulässigen Speisestromes eine zweite Meldung für das Vorliegen eines Störfalles ausgibt. Die Schaltschwellen des Schwellwertschalters sind so gelegt, daß größere Abweichungen von einem als normal anzusehenden Speisestrom eindeutig erkannt werden. Eine genügend feinfühlige Störungserkennung ist aber nur möglich, solange die Versorgungsspannung für die überwachten Signallampen konstant ist. Im Eisenbahnwesen werden die für die Verkehrssignalanlagen verwendeten Signallampen abhängig von der Tages- und Nachtzeit häufig mit unterschiedlichen Spannungen betrieben. Soll die bekannte Schaltung in derartigen Lichtsignalkreisen verwendet werden, so führt dies wegen der dann unterschiedlichen Speiseströme zur Vorgabe von Schwellwertspannungen für den Schwellwertschalter, die relativ weit auseinanderliegen. Mit diesen relativ weit auseinanderliegenden Schwellwerten sind jedoch Nebenschlüsse, die deutlich hochohmiger sind als Kurzschlüsse, nicht mehr eindeutig zu erkennen.

Aus der DE-OS 21 44 922 ist eine andere Schaltung zum Speisen und Überwachen von Lampen bekannt, mit der es möglich ist, relativ feinfühlig auch bei wechselnden oder schwankenden Versorgungsspannungen zu überwachen. Bei dieser Schaltung handelt es sich um eine Wechselstrombrückenschaltung, bei der je eine einander gleiche Zahl von Lampen jeweils einen Zweig der Wechselstrombrückenschaltung bildet, während die beiden anderen Zweige durch jeweils eine Wicklungshälfte einer Sekundärwicklung eines Lampentransformators gebildet sind. In der zur Mittenanzapfung der Sekundärwicklung verlaufenden Brückendiagonalen ist ein an eine Auswerteeinrichtung ange­ schlossener schwellwertbehafteter Indikator angeordnet. Der schwellwertbehaftete Indikator wird bei ordnungsgerechtem Betriebszustand der zu überwachenden Lampen von etwa gleichgroßen Strömen in unterschiedlicher Richtung durch­ flossen, so daß sich deren Wirkungen für das Auskoppelelement aufheben. Dies gilt auch bei Spannungsänderungen, weil diese sich auf beide Lampenkreise in gleicher Weise auswirken.

Die bekannte Anordnung zur Speisung und Überwachung von Lampen kann nur dort verwendet werden, wo eine gerade Anzahl von Lampen jeweils gemeinsam anzuschalten ist. Zum Überwachen einer ungeraden Anzahl von Lampen - gleiche Lampentypen vorausgesetzt - ist die bekannte Anordnung nicht geeignet, weil die Brücke sich bei ordnungsgerechtem Betriebszustand der zu überwachenden Lampen in Ungleichgewicht befindet und das Auskoppelglied die Ausgabe einer Störungsmeldung veranlaßt. Prinzipiell wäre es möglich, die Brückenanordnung durch Einfügen eines Ersatzwiderstandes in einen der Brückenzweige wieder abzugleichen. Dies erfordert jedoch zusätzliche Energie; wenn nur eine einzige Lampe zu überwachen ist, müßten 50% der verfügbaren Energie für den Ersatzwiderstand bereitgestellt werden.

Außerdem geht wegen der unterschiedlichen Strom/Spannungs­ kennlinien eines ohmschen Widerstandes und einer Signallampe der zuvor geschilderte Vorteil verloren, daß sich die Ströme im Indikator auch bei Spannungsschwankungen kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die zur Überwachung einer beliebigen Anzahl von Signallampen geeignet ist mit einem sehr empfindlichen Überwachungsbereich zum Feststellen auch relativ hochohmiger Nebenschlüsse in Stromkreisen, deren Betriebsspannungen schwanken können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den Unteransprüchen angegeben. So beinhalten die Ansprüche 2 und 3 die Vorgabe derjenigen technischen Mittel, die der Bereitstellung der beiden zu vergleichenden Spannungen dienen. Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 kennzeichnen eine besonders einfache Ausführungsform des nach der Erfindung vorgesehenen Lampenüberwachers. Die Merkmale der Ansprüche 6 bis 8 beziehen sich auf Maßnahmen, die dann zur Anwendung kommen sollen, wenn die zu überwachende Signallampe aus einer Wechselspannungsquelle betrieben wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anordnung des nach der Erfindung vorgesehenen Lampenüberwachers am zu überwachenden Lampenkreis,

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform für den Lampenüberwacher und

Fig. 3 ein Schaubild zur Erläuterung des Funktionsverhaltens für den in Fig. 2 dargestellten Lampenüberwacher.

Fig. 1 zeigt die Signallampe L 1 eines nicht dargestellten Lichtsignals, die über Speiseleitungen K 1, K 2 aus einem fernen Stellwerk zu betreiben ist; Widerstände Rv 1 und Rv 2 symbolisieren die Leitungswiderstände und etwaige Vorwiderstände der Signallampe. Die Speisung der Signallampe erfolgt aus einer Wechselspannungsquelle. In den Speisekreis der Signallampe L 1 ist ein Lampenüberwacher Ü 1 geschaltet, der nach dem ein- oder zweiadrigen Anschalten der Versorgungs­ spannung im Stellwerk das Fließen eines Lampenstromes detektieren soll. Zum Überwachen der Signallampe L 1 vor Ort dient ein weiterer Lampenüberwacher Ü 2. Diesem Lampenüber­ wacher ist einerseits über seine Anschlußklemmen 1 und 2 die Versorgungsspannung U _L der Signallampe und andererseits über die Eingänge 3 und 4 eine vom Lampenstrom J _L abgeleitete Spannung U _J zugeführt. Diese Spannung wird an der Sekundär­ wicklung eines in die Speiseleitungen eingefügten Übertragers T abgegriffen. Der Lampenüberwacher stellt an seinen Ausgangs­ klemmen 5 und 6 eine Spannung U _D zur Verfügung, welche aus den dem Lampenüberwacher Ü 2 zugeführten Eingangsgrößen abgeleitet ist und das Funktionsverhalten der Lampe L 1 kennzeichnet. Entsprechende Meldungen werden - ggf. über einen Verstärker - entweder an ein dezentrales Meldeorgan oder an das Stellwerk gegeben.

Der Aufbau des Lampenüberwachers Ü 2 ist in Fig. 2 im einzelnen angegeben. Die beiden an den Klemmen 1 und 2 bzw. 3 und 4 anliegenden Wechselspannungen U _L bzw. U _J gelangen zunächst auf zugehörige Gleichrichterschaltungen Gl 1 bzw. Gl 2, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zweiweg­ gleichrichter ausgebildet sind. Die im Gleichrichter Gl 1 gleichgerichtete Versorgungsspannung U _L wird nach Glättung durch einen Kondensator C 1 einem Netzwerk N nichtlinearer Widerstände zugeführt. Dieses Netzwerk besteht aus einer Reihenschaltung zweier ohmscher Widerstände R 1 und R 2, deren einem eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand R 3 und einer Zenerdiode Z parallelgeschaltet ist. Die in der Gleichrichterschaltung Gl 2 gleichgerichtete, vom Lampenstrom abgeleitete Spannung U _J * liegt nach Glättung durch einen Kondensator C 2 an einem ohmschen Widerstand R 4 an. Die beiden Gleichrichterschaltungen sind mit ihren Minuspolen unterein­ ander verbunden; die am Ausgang des Netzwerkes N und am ohmschen Widerstand R 4 abgreifbaren Spannungen U _L * und U _J * addieren sich daher gegenphasig zu einer Differenzspannung U _D . Die an den Ausgangsklemmen 5 und 6 des Lampenüberwachers Ü 2 abgreifbare Spannung läßt - wie noch zu erläutern ist - eine Aussage darüber zu, ob der über die überwachte Signallampe L 1 fließende Strom innerhalb gegebener sehr enger Toleranzen liegt oder nicht; die Größe der abgreifbaren Spannung U _D ist der Abweichung von Soll- und Ist-Lampenstrom proportional.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lampenüberwachers und sein Schaltverhalten sind anhand der Fig. 3 erläutert. Dort ist durch eine strichpunktierte Linie der Verlauf der vom Lampenstrom abgeleiteten Spannung U _J * über der Versor­ gungsspannung U _L aufgetragen. Der Kurvenverlauf entspricht der Strom/Spannungskennlinie der Signallampe L 1. Ferner ist durch eine durchgezogene Linie die von der Versorgungsspan­ nung abgeleitete, am Netzwerk N abgreifbare Spannung U _L * aufgetragen. Diese Spannung soll der Spannung U _J * bei normalhohem Lampenstrom möglichst nahekommen. Dann nämlich kann aus der Differenz zwischen den beiden Spannungen auf das Vorliegen eines zu niedrigen oder zu hohen Speisestromes geschlossen werden. Steigt z. B. der Lampenstrom infolge eines Nebenschlusses an, so wird die Kennlinie für die vom Lampen­ strom abgeleitete Spannung U _J * steiler und die Differenzspan­ nung U _D steigt an. Ähnlich verhält es sich, wenn der Lampenstrom absinkt; dann wird die Kennlinie der Spannung U _J * flacher und die Differenzspannung steigt ebenfalls an. Über das Vorzeichen der Differenzspannung läßt sich erkennen, ob der Ist-Lampenstrom gegenüber dem Soll-Lampenstrom angestiegen oder abgesunken ist.

Durch geeignete Wahl der Widerstände des Netzwerkes läßt sich für die von der Versorgungsspannung abgeleitete Spannung U _L * ein Spannungsverlauf vorgeben, der dem Verlauf der vom Lampenstrom abgeleiteten Spannung U _J * sehr nahekommt. Wie die Fig. 3 zeigt, steigt die von der Versorgungsspannung abgeleitete Spannung U _L * zunächst linear bis auf einen Wert kurz oberhalb der vom Lampenstrom abgeleiteten Spannung U _J * an. An diesem Wert ist die Zenerspannung U _Z der Zenerdiode Z erreicht und der Verlauf der von der Versorgungsspannung abgeleiteten Spannung U _L * geht in einen flacheren Bereich über. Dabei wird die vom Lampenstrom abgeleitete Spannung U _L * zunächst wieder unterschritten und schließlich wieder überschritten. Wie die graphische Darstellung zeigt, stimmt der Verlauf der beiden zu vergleichenden Spannungen innerhalb gegebener Grenzwerte U min bis U max annähernd überein. Diese beiden Spannungswerte stehen für mögliche zulässige Schwankungen der Versorgungsspannung einschließlich der sogenannten Tag- Nacht-Umschaltung, bei der die Signallampen an einer normalhohen Spannung und an einer Unterspannung betrieben werden. Die maximale Differenzspannung U _{D max} ist diejenige Spannung, bei deren Überschreiten eine Meldung für einen zu niedrigen oder zu hohen Speisestrom auszulösen ist.

Durch geeignete Dimensionierung des Netzwerkes und Verwendung weiterer nichtlinearer Schaltmittel ist es möglich, den Verlauf der von der Versorgungsspannung abgeleiteten Spannung U _L * dem Verlauf der von einem normalhohen Lampenstrom abgeleiteten Spannung U _L * noch weiter anzupassen, so daß noch geringere Abweichungen des Lampenstromes von einem als normal anzusehenden Lampenstrom erkannt und detektiert werden können.

Die erfindungsgemäße Schaltung zum Überwachen von Signallampen kann auch in vorteilhafter Weise im Stellwerk angeordnet sein. Sie kann einer sporadischen oder zyklischen Funktionskontrolle unterzogen sein, beispielsweise durch kurzzeitiges Kurzschließen einzelner ihrer Widerstände. Ferner ist die gemeinsame Überwachung mehrerer gleichzeitig anschaltbarer Signallampen möglich, wobei dann allerdings durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. die Verwendung eines Übertragers T mit mehreren Abgriffen, eine Kennlinienanpassung der zu vergleichenden Spannungen durchzuführen ist. Als Versorgungsspannung kann sowohl die Netzspannung als auch die Lampenspannung verwendet sein.

Claims (8)

1. Schaltung zum Überwachen von Signallampen, insbesondere solchen in Verkehrssignalanlagen, auf das Über- und/oder Unterschreiten vorgegebener Lampenstromwerte unter Verwendung eines Lampenüberwachers, welcher eine vom Lampenstrom abgeleitete Spannung in ihrem Betrag bewertet, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lampenüberwacher (Ü 2) als Vergleicher ausgeführt ist, welcher die vom Lampenstrom (J _L ) abgeleitete Spannung (U _J *) mit einer Spannung (U _L *) vergleicht, die ausgangsseitig an einem eingangsseitig an der Versorgungsspannung (U _L ) für die zu überwachende(n) Signallampe(n) (L 1) liegenden Netzwerk (N) nichtlinearer Widerstände (R 1, R 2, R 3, Z) abgreifbar ist, daß dieses Netzwerk die ihm zugeführte Versorgungsspannung (U _L ) ausgangsseitig auf Werte (U _L *) einstellt, deren Verlauf über der Versorgungsspannung (U _L ) der Strom/Spannungskenn­ linie der zu überwachenden Signallampe(n) im Lampenstromkreis entspricht und daß der Lampenüberwacher (Ü 2) eine Meldung ausgibt, wenn die Differenz (U _D ) der zu vergleichenden Spannungwerte (U _J *, U _L *) einen gegebenen Wert (U _{D max} ) überschreitet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Netzwerk (N) nichtlineare Widerstände aus einer Reihenschaltung zweier ohmscher Widerstände (R 1, R 2) besteht, deren einem (R 2) mindestens eine Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (R 3) und einer Zenerdiode (Z) parallelgeschaltet ist und daß der Abgriff der Ausgangsspannung (U _L *) des Netzwerkes an der Reihenschaltung aus Widerstand (R) und Zenerdiode (Z) erfolgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abgriff der vom Lampenstrom abge­ leiteten Spannung (U _J *) an einem ohmschen Widerstand (R 4) erfolgt.

4. Schaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung (U _D ) aus den beiden am Netzwerk (N) bzw. am ohmschen Widerstand (R 4) abgegriffenen Spannungen (U _L *, U _J *) auf den Eingang eines Meldeorgans geführt ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Spannungen (U _L *, U _J *) auf einen dem Meldeorgan vorgeschalteten Verstärker mit Schwellwertverhalten geführt sind.

6. Schaltung nach Anspruch 2 und 3 oder 2, 3 und 4 oder 5, zum Überwachen wechselstrombetriebener Signallampen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungen (U _L , U _J ) dem Netzwerk (N) bzw. dem Widerstand (R 4) über Gleichrichterschaltungen (Gl 1, Gl 2) zugeführt sind.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleichrichterschaltungen (Gl 1, Gl 2) als Zweiweggleichrichter mit nachgeordneten Kondensatoren (C 1, C 2) ausgebildet sind.

8. Schaltung nach Ansprüchen 3 und 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lampenstrom (J _L ) abgeleitete Spannung (U _L *) an der Sekundärwicklung eines in den Lampenstromkreis geschalteten Übertragers (T) abgreifbar ist.