DE3941327A1 - Schaltung zur funktionsueberwachung von doppelfadenlampen in lichtsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltung ist aus der DE-PS 11 81 792 bekannt. Dort ist eine Überwachungsschaltung für Haupt- und Nebenfäden von Glühlampen, insbesondere Signallampen, beschrieben, bei der bei angeschaltetem Hauptfaden durch einen Stromindikator dessen Funktionsverhalten und gleichzeitig durch einen Spannungsindi­ kator die Einschaltbereitschaft des zugehörigen Nebenfadens überwacht wird. Für jede Signallampe werden zwei Überwachungs­ meldungen gebildet, eine für den Haupt- und eine für den Neben­ faden; die beiden Überwachungsmeldungen werden an eine vorzugs­ weise ferne Auswerteeinrichtung übertragen und dort einzeln bewertet oder sie werden zusammengefaßt und gemeinsam bewertet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 anzugeben, welche die Kenn­ zeichnung des jeweiligen Betriebszustandes einer Signallampe und die Kennzeichnung der Einschaltbereitschaft ihres Neben­ fadens bei angeschaltetem Hauptfaden mittels einer einzigen Überwachungsmeldung über einen einzigen Übertragungskanal zu einer fernen Überwachungsstelle ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 das der erfindungsgemäßen Schaltung zugrundeliegende Schaltprinzip, in

Fig. 2 eine Ausführungsform dieser Schaltung, wie sie für moderne Lichtsignalanlagen mit elektronischen Bau­ elementen verwendet sein kann und in

Fig. 3 eine Ausführungsform der Schaltung mit einem anders aufgebauten Haupt/Nebenfadenumschalter.

Fig. 1 zeigt eine Signallampe L, die beim Anlegen von Spannung an die Primärwicklung eines Speisetransformators T1 bedarfs­ weise anschaltbar ist. Die Signallampe L besitzt einen Hauptfaden HF und einen diesem parallelgeschalteten Nebenfaden NF. Bei angeschalteter Signallampe leuchtet üblicherweise der Hauptfaden HF auf; der Nebenfaden NF ist abgeschaltet und übernimmt erst bei Ausfall des Hauptfadens dessen Funktion. Mit dem Hauptfaden HF ist ein Stromindikator JH in Reihe geschal­ tet, der dazu dient, den Nebenfaden bei defektem Hauptfaden an­ zuschalten. Solange ein Lampenstrom über den Hauptfaden fließt, ist der Nebenfadenkreis über den Ruhekontakt JH/1 des Haupt­ fadenüberwachers aufgetrennt. Beim Anschalten der Signallampe fließt bis zum Ansprechen des Stromindikators JH kurzzeitig über beide Lampenfäden Strom.

Dem Ruhekontakt JH/1 des mit dem Hauptfaden HF in Reihe liegenden Stromindikators JH ist ein mit dem Nebenfaden NF der Signallampe in Reihe geschalteter Stromindikator M parallel­ geschaltet. Dieser Stromindikator dient zur Ausgabe einer Stö­ rungsmeldung an eine nicht dargestellte ferne Auswerteeinrich­ tung für den Fall, daß bei angeschalteter Signallampe der über den Hauptfaden HF führende Speisekreis oder bei intaktem ange­ schaltetem Hauptfaden der über den Nebenfaden NF geführte Über­ wachungskreis der Signallampe unterbrochen ist. Der Melder M gibt eine den jeweiligen Betriebszustand der von ihm über­ wachten Signallampe kennzeichnende Überwachungsmeldung über einen Kontakt M/1 an die ferne Auswerteeinrichtung weiter. In dem angenommenen Ausführungsbeispiel mit intaktem Haupt- und intaktem Nebenfaden ist der Melder M erregt und gibt eine den ordnungsgerechten Betriebszustand der Signallampe kennzeich­ ende Meldung an die Auswerteeinrichtung. Der Melder M ist dabei so hochohmig bzw. der Meldekreis ist so hochohmig aus­ geführt, daß der über den Nebenfaden NF fließende Meldestrom den Nebenfaden noch nicht erwärmt. Damit wird verhindert, daß der Nebenfaden bei noch intaktem Hauptfaden elektrisch belastet wird.

Brennt der Hauptfaden der Signallampe durch oder wird der über den Hauptfaden führende Speisekreis in irgendeiner Weise unter­ brochen, dann fällt der Stromindikator JH ab und schließt seinen Ruhekontakt JH/1 im Speisekreis des Nebenfadens. Dabei wird der Nebenfaden automatisch angeschaltet und übernimmt die Aufgaben des defekten Hauptfadens der Signallampe. Über den geschlossenen Ruhekontakt JH/1 des abgefallenen Stromindika­ tors JH wird der Melder M kurzgeschlossen. Der Melder M fällt ab und meldet über seinen Kontakt M/1 an die ferne Auswerte­ einrichtung, daß an der Signallampe L eine Störung aufgetreten ist, die den Einsatz des Störungs- oder Wartungsdienstes erforderlich macht. Eine Störungsmeldung kann auch bereits dann ausgelöst werden, wenn der über den Hauptfaden führende Speise­ kreis so hochohmig geworden ist, daß der Hauptfaden nicht mehr in voller Leuchtstärke aufleuchtet.

Wird bei angeschalteter Signallampe und intaktem Hauptfaden der über den Nebenfaden und den Melder führende Überwachungs­ kreis unterbrochen, besteht für den Hauptfaden keine Redundanz mehr. Auch dies ist dem Störungs- und Wartungspersonal mög­ lichst frühzeitig anzuzeigen, damit die aufgetretene Störung nach Möglichkeit behoben werden kann, bevor eine Störung im Hauptfadenkreis auftritt. Ist der über den Nebenfaden und den Melder geführte Überwachungskreis aufgetrennt, so reagiert der Melder M darauf in gleicher Weise, als ob der Stromindikator JH eine Störung im Hauptfadenkreis der Signallampe angezeigt hätte, d. h., er fällt ab und meldet diese Störung über seinen Kontakt M/1 an die ferne Auswertestelle.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung mit ausschließlich elektronischen Schaltmitteln zum überwachen des Betriebszustandes einer Signallampe L. Die Speisekreise der beiden Lampenfäden der Signallampe sind wie in Fig. 1 dick ausgezogen, während die Schaltmittel der eigent­ lichen Überwachungsschaltung durch dünnere Linien miteinander verbunden sind. Die Speisung der Signallampe erfolgt wiederum über einen Lampentransformator T1, an dessen Primärwicklung bedarfsweise eine Speisewechselspannung anschaltbar ist. Die Stromversorgung der Überwachungsschaltung erfolgt aus einem Gleichrichter G, der eingangsseitig an die Sekundärwicklung des Speisetransformators T1 angeschlossen ist. Der mit dem Hauptfaden HF der Signallampe L in Reihe liegende Stromindikator JH wird gebildet aus einem über einen Strom­ wandler T2 an den Hauptfaden-Speisekreis angekoppelten Opto­ koppler U1 mit antiparallel geschalteten Eingangsdioden. Bei einem ausreichend hohen über den Hauptfaden fließenden Lampen­ strom wird der Schalttransistor des Optokopplers U1 niederohmig geschaltet und steuert einen nachgeordneten, als Feld­ effekttransistor ausgebildeten elektronischen Schalter S1 durch. Dieser Schalter schließt dabei die Sendediode eines optoelektronisch angesteuerten Wechselstromschalters U2 kurz, der zur Steuerung eines Triacs TR dient. Dieser Triac hat die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Schaltkontaktes JH/1. Hauptfadenüberwacher JH, Schalter S1, Wechselstromschalter U2 und Triac TR bilden zusammen einen Haupt/Nebenfadenumschalter HNU1. Solange der elektronische Schalter S1 die Sendediode des Wechselstromschalters U2 kurzschließt, ist der Triac TR hoch­ ohmig und unterbricht den Speisekreis für den Nebenfaden NF. Dem Triac TR über einen Vorwiderstand R parallelgeschaltet sind die Sendedioden eines weiteren Optokopplers U3. Der Schalttran­ sistor dieses Optokopplers ist bei aufgetrenntem Nebenfaden- Speisekreis niederohmig. Das dann am Gate eines als Feld­ effekttransistor ausgebildeten weiteren elektronischen Schal­ ters S2 anliegende Steuerpotential bewirkt, daß die Source- Drain-Strecke dieses Schalters niederohmig ist. Bei diesem Schaltzustand des elektronischen Schalters ist die Sendediode eines weiteren Optokopplers U4 kurzgeschlossen; der zugehörige Schalttransistor ist hochohmig zur Abgabe einer den ordnungs­ gerechten Betriebszustand der überwachten Signallampe kenn­ zeichnenden Meldung an die ferne Auswerteeinrichtung.

Ist der Hauptfadenkreis der Signallampe gestört, so wird der Schalttransistor des Optokopplers U1 hochohmig und der ihm nachgeordnete elektronische Schalter S1 wird gesperrt. Die Sendediode des Wechselstromschalters U2 wird dann nicht mehr kurzgeschlossen; sie ist stromdurchflossen und bewirkt ein Durchschalten des internen Wechselstromschalters; dies hat die Durchsteuerung des Triacs zur Folge, über den die An­ schaltung des Nebenfadens der Signallampe erfolgt. Außerdem schaltet der Triac TR die Eingangsdioden des Optokopplers U3 kurz, so daß die Schaltstrecke des zugehörigen Schalttransi­ stors hochohmig wird. Dabei ändert sich das am Gate des elek­ tronischen Schalters S2 anliegende Steuerpotential, wodurch die Source-Drain-Strecke dieses Schalters hochohmig wird. Bei diesem Schaltzustand des elektronischen Schalters S2 ist der Kurzschluß für die Eingangsdiode des Optokopplers U4 aufgehoben, so daß der Optokoppler anspricht und über seinen Schalttransi­ stor eine Störungsmeldung für die überwachte Signallampe ausgibt.

Eine entsprechende Störungsmeldung wird auch ausgelöst, wenn bei angeschaltetem intaktem Hauptfaden der Nebenfadenkreis der Signallampe unterbrochen wird. In diesem Fall werden die Sende­ dioden des Optokopplers U3 ebenfalls stromlos, so daß der zuge­ hörige Schalttransistor hochohmig wird und das positive Steuer­ potential vom Gate des elektronischen Schalters S2 abtrennt. Der Schalter S2 wird dabei hochohmig und der Optokoppler U4 kann ansprechen.

Der als Stromindikator verwendete Optokoppler U1 muß nicht unbedingt an die Sekundärwicklung eines Stromwandlers ange­ schlossen sein; er kann auch einer im Hauptfadenkreis liegenden Bürde parallelgeschaltet sein. Anstelle eines als Relais oder Optokoppler ausgebildeten Hauptfadenüberwachers kann jeder andere bekannte Überwacher, insbesondere auch spannungsge­ steuerte Überwacher, verwendet sein. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 3 dargestellt; für einander entsprechende Bauelemente werden die in Fig. 2 eingeführten Bezeichnungen beibehalten.

Der in Fig. 3 dargestellte Haupt/Nebenfadenumschalter HNU2 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von dem der Fig. 2, daß der mit dem Hauptfaden der Signallampe L in Reihe liegende Indikator nicht den über den Hauptfaden fließenden Speisestrom der Signallampe bewertet, sondern einen davon unabhängigen Strom, der nur dann fließen kann, wenn der Hauptfaden intakt ist. Zu diesem Zweck wird der als Indikator verwendete Opto­ koppler U1 eingangsseitig über den Hauptfaden HF der Signal­ lampe aus der Stromversorgungseinrichtung T1 gespeist. Er schaltet in stromdurchflossenem Zustand, also bei intaktem Hauptfaden, einen als Triac ausgebildeten Wechselstromschal­ ter TR4 im Speisekreis des Hauptfadens der Signallampe durch und veranlaßt damit die Anschaltung der Signallampe L über deren Hauptfaden. Brennt der Hauptfaden durch, so wird die Schaltstrecke des Wechselstromschalters TRH hochohmig, weil der Haltestrom des Wechselstromschalters unterschritten wird. Der Wirkungsablauf der übrigen Schaltmittel des Haupt/Nebenfaden­ umschalters HNU2 entspricht dem des Haupt/Nebenfadenumschalters HNU1 der Fig. 2. Mit der Leuchtdiode des optoelektronischen Wechselstromschalters U2 ist die Leuchtdiode eines weiteren Optokopplers U5 in Reihe geschaltet, deren Leuchten im Stell­ werk das Anschalten des Nebenfadens NF der Signallampe signa­ lisiert. Ein entsprechender Optokoppler in Reihe mit der Schaltstrecke des elektronischen Schalters S1 oder in Reihe mit der Schaltstrecke des Schaltransistors des ersten Optokopplers U1 könnte zur Kennzeichnung des angeschalteten Hauptfadens HF der Signallampe dienen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß der Melder M zum Ausgeben einer Störungsmeldung aktiviert wird und bei ordnungsgerechtem Betriebszustand der überwachten Signallampe abgeschaltet sein soll. Es ist jedoch auch möglich, den Melder bei ordnungsgerechtem Betriebszustand der Signallampe zu aktivieren und im Störungsfall abzuschalten. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Source-Drain-Strecke des elektronischen Schalters S2 nicht parallel zur Sendediode des Optokopplers U4 anzuordnen, sondern mit dieser in Reihe zu schalten.

In Abweichung von den in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispielen kann der Schalttransistor des Optokopplers U1 die Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstrom­ schalters U2 auch unmittelbar kurzschließen bzw. deren Speise­ kreis auftrennen. Wegen der Welligkeit der den Sendedioden des Optokopplers U1 zugeführten Spannung wird dabei- an der Schalt­ strecke des Optokoppler-Schalttransistors eine sehr geringe pulsierende Gleichspannung abgreifbar sein. Um zu verhindern, daß als Folge dieser Gleichspannung der optoelektronisch steuerbare Wechselstromschalter U2 durchschaltet, ist der Schaltstrecke des Optokoppler-Schalttransistors ein Kondensator zum Glätten dieser Spannung parallelzuschalten. Gegebenenfalls ist mit der Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 noch eine Zenerdiode in Reihe zu schalten, deren Zenerspannung mindestens gleich der bei durch­ gesteuertem Optokoppler-Schalttransistor am Kondensator liegen­ den Spannung ist. Diese Zenerspannung addiert sich zu der Durchlaßspannung der Sendediode des optoelektronisch steuer­ baren Wechselstromschalters und verhindert bei leuchtendem Hauptfaden das Durchsteuern dieses Schalters.

Gleiches gilt für das Schalten des Optokopplers U4 (Fig. 2) zum Ausgeben der Überwachungsmeldung. Auch dieser Optokoppler läßt sich vom Schalttransistor des Optokopplers U3 direkt steuern, indem dieser die Sendediode des Optokopplers U4 be­ darfsweise kurzschließt oder deren Speisekreis auftrennt. Auch hier müssen ggf. gesonderte Vorkehrungen zum Unwirksammachen der bei durchgesteuertem Schalttransistor des Optokopplers U3 an dessen Schaltstrecke anstehenden Restspannung getroffen sein.

Claims (18)

1. Schaltung zur Funktionsüberwachung von Doppelfadenlampen in Lichtsignalen, insbesondere in Eisenbahn-Lichtsignalen, mit je­ weils einem Haupt- und einem diesem parallelgeschalteten Neben­ faden, von denen bei angeschalteter Signallampe üblicherweise nur der Hauptfaden leuchtet, während der Nebenfaden dunkel bleibt und bei denen der Nebenfaden bei durchgebranntem zugehö­ rigen Hauptfaden automatisch dessen Funktion übernimmt, unter Verwendung eines den jeweiligen Hauptfaden überwachenden Indikators, welcher bei über den Hauptfaden fließendem Lampen­ strom die Anschaltung des zugehörigen Nebenfadens unterbindet und mit einem zusätzlichen Indikator zur Funktionskontrolle des Nebenfadens bei angeschaltetem intakten Hauptfaden, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Nebenfaden (NF) jeder Signallampe (L) ein Strom­ indikator (M) in Reihe geschaltet ist zum Auslösen einer Über­ wachungsmeldung und daß der Hauptfadenüberwacher (JH) mit von ihm gesteuerten Schaltmitteln (JH/1) diesen Stromindikator (M) bei einem zu niedrigen über den Hauptfaden fließenden Lampen­ strom kurzschließt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der über den Stromindikator (M) des Ne­ benfadens (NF) geführte Speisekreis für den Nebenfaden so hochohmig ausgeführt ist, daß der Nebenfaden noch nicht auf­ leuchtet.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Indikatoren (JH und/oder M) als Relais ausgebildet sind.

4. Schaltung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Indikatoren (JH und/oder M) als Optokoppler (U1, U3) ausgebildet sind.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Optokoppler (U1, U3) antiparallel geschaltete Sendedioden aufweisen.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mit dem Nebenfaden (NF) in Reihe geschaltete Optokoppler (U3) mit seinen Sendedioden parallel zu den vom Hauptfadenüberwacher (JH) gesteuerten Schaltmitteln (TR) geschaltet ist und daß der Schalttransistor dieses Optokopplers (U3) bei stromdurchflossenen Sendedioden unmittelbar oder mittelbar die Sendediode eines weiteren Optokopplers (U4), dessen Schalttransistor die Überwachungs­ meldungen ausgibt, kurzschließt, den Speisekreis dieses Optokopplers (U4) auftrennt, den Kurzschluß aufhebt oder den Speisekreis schließt.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalttransistor des mit dem Nebenfaden in Reihe geschalteten Optokopplers (U3) in einge­ stelltem Zustand einen elektronischen Schalter (S2) zum Schal­ ten des weiteren Optokopplers (U4) einstellt.

8. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Optokoppler (U1) des Haupt­ fadenüberwachers (JH) eingangsseitig an die Sekundärwicklung eines primärseitig in den Strompfad des Hauptfadens geschalteten Stromwandlers (T2) angeschlossen ist.

9. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Optokoppler des Hauptfaden­ überwachers eingangsseitig einer in den Strompfad des Haupt­ fadens geschalteten Bürde parallelgeschaltet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Lampenkreis des Hauptfadens (HF) ein elektronischer Wechselstromschalter (TRH) angeordnet ist und daß der Optokoppler (U1) des Hauptfadenüberwachers (JH) eingangsseitig über den Hauptfaden der Signallampe (L) aus der Stromversorgungseinrichtung (T1) der Signallampe gespeist ist und im stromdurchflossenen Zustand den Hauptfaden-Wechselstrom­ schalter (TRH) durchschaltet.

11. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttransistoren der Optokoppler (U1, U3) an einer von der Lampenspannung der Signallampe abgeleiteten Gleichspannung liegen.

12. Schaltung nach den Ansprüchen 4 oder 5, 6, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hauptfadenüberwacher (JH) gesteuerten Schaltmittel als elektronischer Wechselstromschalter (TR) ausgeführt sind, der vom Optokoppler (U1) des Hauptfadenüberwachers unmittelbar oder mittelbar steuerbar ist.

13. Schaltung nach Anspruch 12 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit dem Nebenfaden in Reihe geschaltete elektronische Wechselstromschalter (TR) als Triac ausgebildet ist, der von einem ihm über Widerstände parallel­ geschalteten optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschal­ ter (U2) steuerbar ist.

14. Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalttransistor des als Hauptfaden­ überwacher verwendeten Optokopplers (U1) in eingestelltem Zustand einen elektronischen Schalter (S1) zum Kurzschließen der Sendediode oder Sendedioden des optoelektronisch steuer­ baren Wechselstromschalters (U2) einstellt.

15. Schaltung nach Anspruch 6 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstrecke des Opto­ koppler-Schalttransistors ein Kondensator parallelgeschaltet ist.

16. Schaltung nach Anspruch 6 und/oder 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) eine Zenderdiode in Reihe ge­ schaltet ist, deren Durchlaßspannung mindestens gleich der sich an der Schaltstrecke des eingestellten Optokoppler-Schalttran­ sistors bzw. am Kondensator einstellenden Spannung ist.

17. Schaltung nach Anspruch 7 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (S1, S2) als Feldeffekt-Transistor ausgebildet ist.

18. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Sendediode des opto­ elektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2), mit der Schaltstrecke des elektronischen Schalters (S1) oder mit der Schaltstrecke des ersten Optokoppler-Schalttransistors die Sendediode eines weiteren Optokopplers (U5) in Reihe ge­ schaltet ist, dessen Schaltransistor zum Auslösen einer Über­ wachungsmeldung dient.