EP0002504B1

EP0002504B1 - Schaltungsanordnung zur Signalsicherung in Lichtsignalanlagen

Info

Publication number: EP0002504B1
Application number: EP19780101602
Authority: EP
Inventors: Franz Baumgartl; Heinrich Brunner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1980-11-26
Also published as: EP0002504A1; DE2756493A1; DE2756493C2; AT374023B; ATA902178A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Signalsicherung in Lichtsignalanlagen, wobei jeweils in den Lampenstromkreis parallel zum Lampenschalter ein Übertrager eingeschaltet ist, an dessen Sekundärseite über eine Gleichrichteranordnung eine der Differenz aus Netzspannung und Lampenspannung proportionale Prüfspannung abgreifbar und über logische Schaltungen mit der Prüfspannung aus einem anderen Lampenstromkreis vergleichbar ist.
Bei Verkehrssignalanlagen muß vor allem verhindert werden, daß zueinander feindliche Verkehrsflüsse jeweils gleichzeitig ein Freigabesignal erhalten. Bei üblichen Lichtsignalanlagen könnte es aufgrund von Kabelschlüssen vorkommen, daß die Signalgeber in der einen Fahrtrichtung programmgemäß ein Freigabesignal zeigen, während in der dazu feindlichen Fahrtrichtung anstelle des Haltesignals oder zusätzlich zu diesem ebenfalls ein Freigabesignal aufleuchtet. Ein solcher Signalzustand muß ebenso verhindert werden wie das Aufleuchten des programmgemäßen Freigabesignals auf einer Nebenfahrtrichtung, wenn das Haltesignal in der Hauptfahrtrichtung ausgefallen ist.
Bei einer bekannten Überwachungseinrichtung (DT-AS 20 42 573) ist jeweils ein Übertrager in den Stromkreis der betreffenden Signallampe in Reihe mit dem Lampenschalter eingeschleift. Eine Prüfspannung ergibt sich in diesem Fall nur dann, wenn der Lampenschalter geschlossen, also die Lamp eingeschaltet ist. Für die Überwachung der Freigabelampen könnte man auch die hochohmige Primärwicklung des Übertragers parallel zum Lampenschalter anordnen. Eine Prüfspannung ergibt sich in diesem Fall nur bei geöffnetem Lampenschalter, da beim Einschalten der Lampe der Übertrager durch den Lampenschalter kurzgeschlossen wird.
Diese letztgenannte Anordnung prüft also, ob der Lampenschalter geschlossen ist; eine Prüfspannung wird nur bei geöffnetem Schalter abgegeben. Ein Kurzschluß über den Lampenschalter wird ebenso erkannt. Tritt aber zwischen Lampenschalter und Lampe ein hochohmiger Kabelschluß auf, durch den beispielsweise ein Drittel der Netzspannung an der Lampe anliegt, so wird dies bei den bekannten Schaltungen nicht erkannt, denn der Übertrager stellt nach wie vor am Lampenschalter eine, wenn auch geringere, Spannung fest und gibt dementsprechend eine Prüfspannnung ab. Gleichwohl kann aber bereits ein Drittel der Netzspannung eine Freigabelampe so stark zum Aufleuchten bringen, daß dies von den Verkehrsteilnehmern als Freigabesignal gewertet wird und zu gefährlichen Verkehrssituationen führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Signalsicherung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine Fehlspannung an einer Signallampe bereits bei einem festzulegenden Mindestwert erkannt und ausgewertet werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß der Gleichrichteranordnung an der Sekundärseite des Übertragers ein Schwellwertschalter nachgeschaltet ist, der die Prüfspannung jeweils erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes an den Ausgang weiterscha!tet.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird jeweils festgestellt, wenn die Spannung an der Lampe selbst, beispielsweise durch einen hochohmigen Kabelschluß, einen Wert überschreitet, der ein Aufleuchten der Lampe erkennbar macht. In diesem Fall wird keine Prüfspannung mehr zum Ausgang durchgeschaltet. Damit nutzt man die Tatsache aus, daß mit dem Ansteigen der Lampenspannung die Spannung am Übertrager bzw. am Lampenschalter als Differenz zur Netzspannung geringer wird. Die Prüfschaltung ist im übrigen völlig unabhängig von einer eigenen Stromversorgung, da sie nur mit der Spannung im Lampenstromkreis arbeitet.
Als Schwellwertschalter kann eine Zenerdiode vorgesehen sein, welche über einen Transistor eine Thyristor-Tetrode zündet, welche, dann die Prüfspannung zum Ausgang weiterschaltet. Um ein Abschalten der Thyristor-Tetrode an den Nullstellen der ungesiebten Prüfspannung zu verhindern, wird zweckmäßigerweise parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors ein Kondensator vorgesehen, der den Transistor über den Nulldurchgang hinaus durchsteuert. In diesem Fall bleibt auch die Thyristor-Tetrode über den Nulldurchgang hinaus eingeschaltet, so daß am Ausgang ständig das Prüfsignal anliegt, solange der Scheitelwert der Prüfspannung nicht unter den Sollwert sinkt.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Signalsicherung,
Fig. 2 den Verlauf der Prüfspannung in Fig. 1 bei ausgeschalteter Signallampe.

Die Fig. 1 zeigt rechts einen normalen Lampenstromkreis für eine Signallampe SL, etwa die Grünlampe eines Verkehrssignalgebers. Über einen Lampenschalter LS, der auch ein Triac sein kann, wird die Netzwechselspannung von beispielsweise 220 V-an die Signallampe SL angeschaltet. Parallel zum Lampenschalter LS liegt die hochohmige Primärwicklung eines Übertragers TR. Solange der Lampenschalter LS offen ist, fließt über die Primärwicklung des Übertragers TR und über den vernachlässigbaren Kaltwiderstand der Signallampe SL ein so geringer Strom, daß die Lampe nicht aufleuchtet. Am Übertrager TR liegt also nahezu die gesamte Netzspannung an. Über die Sekundärwicklung des Übertragers TR und über die Gleichrichteranordnung GR wird eine Prüfspannung Up abgegriffen, die der Spannung an der Primärwicklung des Übertragers TR proportional ist. Bei herkömmlichen Schaltungen wird diese Prüfspannung Up als Signal dafür ausgewertet, daß der Lampenschalter geöffnet ist und die Signallampe SL nicht brennt.
Durch einen hochohmigen Kabelschluß RN kann jedoch an der Lampe eine niedrige Spannung anliegen, die bereits bei einem Drittel der Netzspannung (70 V) die Signallampe zum Aufleuchten bringt. Die Spannung am Übertrager TR verringert sich dadurch zwar um ein Drittel, aber trotzdem erscheint noch eine Prüfspannung Up am Ausgang der Gleichrichteranordnung GR. Der Lampenschalter wird also bei herkömmlichen Schaltungen weiterhin als geöffnet und die Signallampe SL als stromlos gemeldet. Die Sicherungslogik erkennt an der erniedrigten Prüfspannung nicht, daß an der Signallampe SL eine Fehlspannung anliegt. Nach der Erfindung wird nun` die Prüfspannung Up nicht unmittelbar dem Ausgang A und damit der Prüflogik zugeführt. Vielmehr liegt die Prüfspannung Up an der Zenerdiode D1. Die Durchbruchspannung dieser Zenerdiode D1 ist so hoch gewählt, daß sie von der Prüfspannung Up nur erreicht wird, wenn keine nennenswerten Fehlspannungen an der Signallampe SL anliegen. Sobald nämlich durch eine Fehlspannung die Signallampe SL schwach aufleuchtet, verringert sich die am Übertrager TR anliegende Spannungs-differenz aus Netzspannung und Fehlerspannung so stark, daß die Prüfspannung Up die Zenerdiode D1 nicht mehr durchschalten kann.
Der Verlauf der Prüfspannung Up ist in Fig. 2 dargestellt. Es wird angenommen, daß bei einer Netzspannung von 220 V- sekundär nach der Gleichrichteranordnung GR eine ungesiebte Gleichspannung mit einem Scheitelwert von +17 V als Prüfspannung entsteht. Die Zenerdiode hat in diesem Fall beispielsweise eine Durchbruchspannung von +11 V. Erreicht nun die Amplitude der Prüfspannung Up einen Spannungswert größer als + 11 V (in Fig. 2, Punkt X), so wird die Zenerdiode D1 leitend. Dadurch wird der Kondensator C aufgeladen, und über den Widerstand R2 wird der Transistor T1 durchgesteuert. Über den leitenden Transistor T1 und den Widerstand R1 wird dieSteuerelektrode GA der Thyristor-Tetrode T5 angesteuert, und die Anoden-Kathoden-Strecke von T5 wird niederohmig. Die Thyristor-Tetrode T5 bleibt niederohmig, bis der Anodenstrom zu Null wird; erst dann muß eine neue Ansteuerung erfolgen.
Sinkt die Prüfspannung Up wieder unter 11 V, so sperrt die Zenerdiode D1. Nun wird jedoch der während der Zeit t1 (Fig. 2) aufgeladene Kondensator C über den Widerstand R2 und die Basis-Emitter-Strecke von T1 entladen (Zeit t2). Dabei wird über den Nulldurchgang von Up hinaus der Transistor T1 durchgesteuert. Das hat/zur Folge, daß auch die Thyristor-Tetrode T5 bis zum nächsten Nulldurchgang aufgesteuert bleibt. Der Widerstand R4 dient zur Strombegrenzung, die Zenerdiode D2 zur Spannungsbegrenzung.
Bei einer Fehlspannung von mehr als 70 V sinkt die Spannung am Übertrager TR auf weniger als 150 V. Dadurch erreicht die Spannung Up an der Zenerdiode D1 deren Schwellenwert von -11 Volt nicht mehr. Der Kondensator C wird nicht mehr aufgeladen und der Transistor T1 bleibt gesperrt. Da die Thyristor-Tetrode T5 nicht angesteuert wird, bleibt sie hochohmig. Die Prüfspannung Up wird also nicht mehr zum Ausgang A durchgeschaltet. In der nachfolgenden Auswertelogik wird dieser Zustand als Aufleuchten der Signallampe SL gewertet, was gegebenenfalls zum Abschalten der Anlage führt. Der Leckstrom von T1 wird durch den Ableitwiderstand R3 ausgeglichen.
Dem Ausgang A ist eine Transistorlogik nachgeschaltet, die nicht im einzelnen dargestellt ist, da sie dem bekannten Stand der Technik entspricht. Eine solche Logik ist beispielsweise in der DT-AS 20 42 573 dargestellt.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Signalsicherung in Lichtsignalanlagen, wobei jeweils in den Lampenstromkreis parallel zum Lampenschalter (LS) ein Übertrager (TR) eingeschaltet ist, an dessen Sekundärseite über eine Gleichrichteranordnung (GR) eine der Differenz aus Netzspannung und Lampenspannung proportionale Prüfspannung (Up) abgegriffen und über logische Schaltungen mit der Prüfspannung aus einem anderen Lampenstromkreis verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Gleichrichteranordnung ein Schwellenwertschalter (D1) vorgesehen ist, der die Prüfspannung (Up) erst beim Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes an der Ausgang (A) weiterschaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellenwertschalter eine Zenerdiode (D1) vorgesehen ist, welche über einen Transistor (T1) eine Thyristor-Tetrode (T5) durchsteuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors (T1) ein Kondensator (C) vorgesehen ist.