EP0432625A1 - Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen - Google Patents

Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen Download PDF

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EP0432625A1
EP0432625A1 EP90123331A EP90123331A EP0432625A1 EP 0432625 A1 EP0432625 A1 EP 0432625A1 EP 90123331 A EP90123331 A EP 90123331A EP 90123331 A EP90123331 A EP 90123331A EP 0432625 A1 EP0432625 A1 EP 0432625A1
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optocoupler
secondary thread
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Siemens AG
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    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12—Visible signals
    • B61L5/18—Light signals; Mechanisms associated therewith, e.g. blinders
    • B61L5/1809—Daylight signals
    • B61L5/1881—Wiring diagrams for power supply, control or testing
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/097—Supervising of traffic control systems, e.g. by giving an alarm if two crossing streets have green light simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/10—Circuits providing for substitution of the light source in case of its failure

Definitions

  • the invention also relates to a main / secondary thread switch according to the preamble of patent claim 1.
  • Double-filament lamps are used almost exclusively to illuminate the signal lamps in railway light signals.
  • One of these lamp threads is the so-called main thread, via which the illumination usually takes place, and the other is the so-called secondary thread, which is automatically switched on when the main thread burns out and then takes over the task of the burnt-out main thread.
  • main / secondary thread changeover switches are used which detect the current flowing through the main thread and in the de-energized state, i.e. if the main thread fails, activate the respective secondary thread.
  • the main / secondary thread monitors are usually designed as relays and arranged in the vicinity of the signal lamps to be monitored (DE-PS 34 16 612).
  • the object of the invention is to provide a main / secondary thread switch according to the preamble of claim 1, which manages with as few inexpensive electronic components that have been tried and tested in practice and is therefore extremely reliable.
  • the drawing shows a signal lamp L designed as a double-filament lamp with a main thread HF and a secondary thread NF, as is used for railway light signals.
  • the signal lamp is fed via lines drawn thick in the drawing from a lamp transformer T1 arranged, for example, in the vicinity of the signal lamp, which, if necessary, is to be connected to voltage from the remote signal box and thereby supplies the lamp with lamp current.
  • a lamp transformer T1 arranged, for example, in the vicinity of the signal lamp, which, if necessary, is to be connected to voltage from the remote signal box and thereby supplies the lamp with lamp current.
  • With the main thread in series is the primary winding of a current transformer T2, to whose secondary winding the anti-parallel transmission diodes of an optocoupler U1 are connected via a current limiting resistor.
  • the transmission diodes of the optocoupler U1 have current flowing through them and control an assigned switching transistor into the low-resistance switching state.
  • This switching transistor is connected to a DC voltage that can be tapped at the output of a rectifier circuit G, which in the exemplary embodiment is derived from the AC voltage that can be tapped on the secondary side at the lamp transformer T1.
  • the switching transistor of the optocoupler U1 controls an electronic switch S1 connected downstream, for example a field effect transistor, to the conductive state in which it short-circuits the transmission diode of an optoelectronically controllable AC switch U2; the elec Tronic switch S1 and the transmitter diode of the electronic AC switch U2 are also due to the voltage that can be tapped at the rectifier G.
  • the electronic alternating current switch U2 is used to switch an electronic alternating current switch TR, preferably a triac, arranged in the circuit of the secondary thread NF, with low or high resistance, depending on the operating state of the main thread.
  • the receiving diodes of the electronic AC switch U2 obtain their supply voltage via the secondary thread NF from the lamp transformer T1 which feeds the lamp. The current flowing through them is set so low by series resistors that the secondary thread does not yet light up when the transmitter diode U2 is de-energized.
  • the switch S1 has short-circuited the transmission diode of the AC switch U2.
  • the potential at the control input of the AC switch TR is not able to switch the AC switch to low resistance and the auxiliary thread of the signal lamp L remains dark.
  • the switching transistor of the optocoupler U1 becomes high-resistance and thereby switches the electronic switch S1 to the non-conductive state.
  • the transmission diode of the electronic AC switch U2 has current flowing through it and switches the associated reception diodes with low resistance.
  • the control input of the triac TR is supplied with a potential which is sufficient to control this switch.
  • an optocoupler U3 is provided, the transmission diode of which is connected in series with the transmission diode of the electronic AC switch U2. As long as the main thread of the signal lamp lights up, switches the switch S1 the transmitter diodes of the electronic AC switch U2 and the optocoupler U3 short, so that the switching transistor of this optocoupler is high-impedance.
  • the transmitter diode of the optocoupler U3 only has current flowing through it and the switching transistor switched to low resistance when the secondary thread is switched on.
  • the transmitter diode of a corresponding optocoupler must be connected in series with the switching path of switch S1 or with that of the switching transistor of the first optocoupler U1.
  • the electronic switch S1 briefly switches the transmission diode of the electronic AC switch U2 when the supply current flows through the main thread HF.
  • the arrangement can also be such that the switch S1 in this case disconnects the supply circuit for the transmitter diode of this AC switch.
  • the switching transistor of the optocoupler U1 can also short-circuit the transmission diode of the optoelectronically controllable AC switch U2 directly or open its supply circuit. Because of the ripple of the voltage supplied to the transmitter diodes of the optocoupler U1, a very low pulsating DC voltage will be able to be tapped at the switching path of the optocoupler switching transistor. In order to prevent the optoelectronically controllable AC switch U2 from turning on as a result of this DC voltage, a capacitor for smoothing this voltage must be connected in parallel with the switching path of the optocoupler switching transistor. Possibly.
  • a zener diode must be connected in series with the transmitter diode of the optoelectronically controllable AC switch U2, the zener voltage of which is at least equal to the voltage across the capacitor when the optocoupler switching transistor is activated.
  • This Zener voltage is added to the forward voltage of the transmitter diode of the optoelectronically controllable AC switch and prevents the through when the main compartments are lit. control this switch.
  • the supply voltage for the anti-parallel input diodes of the optocoupler U1 is tapped in the exemplary embodiment of the invention explained above on the secondary winding of a current transformer T2, the primary winding of which is in series with the main thread of the signal lamp.
  • a current transformer T2 the primary winding of which is in series with the main thread of the signal lamp.
  • a single light-emitting diode can also be used as the transmitting diode of the optocoupler U1.
  • the main / secondary thread switch according to the invention manages with a minimum of inexpensive and proven electronic components in practice and is designed in such a way that monitoring messages for both the main and the secondary thread can easily be obtained by inserting further electronic components.

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Abstract

Der Haupt/Nebenfadenumschalter wird gesteuert durch einen Hauptfadenüberwacher. Dieser ist als Optokoppler (U1) ausgebildet, der eingangsseitig z.B. transformatorisch (T2) an den Hauptfadenstromkreis angekoppelt ist. Der Schalttransistor des Optokopplers liegt an einer Gleichspannung und schließt in eingestelltem Zustand eine an einer versorgungsspannung liegende Leuchtdiode kurz oder sie trennt deren Speisekreis auf. Diese Leuchtdiode ist die Sendediode eines optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2), dessen Empfangsdioden über den Nebenfaden (NF) der Lampe (L) an der speisenden Stromversorgungseinrichtung (T1) liegen. Bei stromdurchflossener Leuchtdiode schaltet der Wechselstromschalter einen im Stromkreis des Nebenfadens angeordneten Wechselstromschalter (TR) durch. Der Haupt/Nebenfadenschalter weist ausschließlich elektronische Schalter zum Ausführen der erforderlichen Umschaltvorgänge auf. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auch einen Haupt/Nebenfadenumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Zum Beleuchten der Signallaternen in Eisenbahnlichtsignalen werden fast ausschließlich Doppelfadenlampen verwendet. Einer dieser Lampenfäden ist der sogenannte Hauptfaden, über den die Ausleuchtung üblicherweise erfolgt, und der andere ist der sogenannte Nebenfaden, der beim Durchbrennen des Hauptfadens automatisch angeschaltet wird und dann die Aufgabe des durchgebrannten Hauptfadens übernimmt. Zum Umschalten von Haupt- auf Nebenfaden sind Haupt/Nebenfadenumschalter gebräuchlich, die den über den Hauptfaden fließenden Strom detektieren und in stromlosem Zustand, d.h. bei ausgefallenem Hauptfaden, den jeweiligen Nebenfaden wirksam schalten. Die Haupt/Nebenfadenüberwacher sind üblicherweise als Relais ausgebildet und in der Nähe der zu überwachenden Signallampen angeordnet (DE-PS 34 16 612).
  • Um die Kosten für derartige Haupt/Nebenfadenüberwacher möglichst gering zu halten, sind auch schon elektronische Haupt/ Nebenfadenumschalter entwickelt worden (DE-PS 11 81 792), bei denen auf die Verwendung teurer Spezialrelais verzichtet werden kann. Bei diesen elektronischen Haupt/Nebenfadenumschaltern sind gesonderte Indikatoren in die Haupt- und Nebenfadenkreise der Signallampen geschaltet, über die der dort jeweils fließende Lampenstrom detektiert wird. Solange der Hauptfaden leuchtet, schaltet der von diesem gesteuerte Indikator einen elektronischen Schalter im Speisekreis des Nebenfadens hochohmig und erst wenn der Speisestrom über den Hauptfaden einen unteren Grenzwert unterschreitet, wird der Schalter im Stromkreis des Nebenfadens geschlossen und der Nebenfaden angeschaltet. Dieser bekannte Haupt/Nebenfadenumschalter erfordert für seinen Betrieb eine ganze Reihe elektronischer und elektrischer Bauelemente und ist daher relativ aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Haupt/Nebenfadenumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, der mit möglichst wenigen, in der Praxis bewährten, preiswerten elektronischen Bauelementen auskommt und damit außerordentlich zuverlässig ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt eine als Doppelfadenlampe ausgebildete Signallampe L mit einem Hauptfaden HF und einem Nebenfaden NF, wie sie für Eisenbahnlichtsignale Verwendung findet. Gespeist wird die Signallampe über in der Zeichnung dick ausgezogene Leitungen aus einem beispielsweise in der Nähe der Signallampe angeordneten Lampentransformator T1, der über Zuleitungen vom fernen Stellwerk aus bedarfsweise an Spannung zu legen ist und dabei die Lampe mit Lampenstrom versorgt. Mit dem Hauptfaden in Reihe liegt die Primärwicklung eines Stromwandlers T2, an dessen Sekundärwicklung über einen Strombegrenzungswiderstand die antiparallel geschalteten Sendedioden eines Optokopplers U1 angeschlossen sind. Bei einem ausreichend hohen über den Hauptfaden fließenden Lampenstrom sind die Sendedioden des Optokopplers U1 stromdurchflossen und steuern einen zugeordneten Schalttransistor in den niederohmigen Schaltzustand. Dieser Schalttransistor liegt an einer am Ausgang einer Gleichrichterschaltung G abgreifbaren Gleichspannung, die im Ausführungsbeispiel aus der sekundärseitig am Lampentransformator T1 abgreifbaren Wechselspannung abgeleitet ist. Der Schalttransistor des Optokopplers U1 steuert in leitendem Zustand einen ihm nachgeschalteten elektronischen Schalter S1, beispielsweise einen Feldeffekttransistor, in den leitenden Zustand, in dem dieser die Sendediode eines optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 kurzschließt; der elek tronische Schalter S1 und die Sendediode des elektronischen Wechselstromschalters U2 liegen ebenfalls an der am Gleichrichter G abgreifbaren Spannung.
  • Der elektronische Wechselstromschalter U2 dient dazu, einen im Stromkreis des Nebenfadens NF angeordneten elektronischen Wechselstromschalter TR, Vorzugsweise einen Triac, abhängig vom Betriebszustand des Hauptfadens nieder- oder hochohmig zu schalten. Die Empfangsdioden des elektronischen Wechselstromschalters U2 beziehen ihre Versorgungsspannung über den Nebenfaden NF aus dem die Lampe speisenden Lampentransformator T1. Der über sie fließende Strom ist durch Vorschaltwiderstände so niedrig eingestellt, daß der Nebenfaden bei stromloser Sendediode des Wechselstromschalters U2 noch nicht aufleuchtet.
  • Bei der angenommenen Konstellation hat der Schalter S1 die Sendediode des Wechselstromschalters U2 kurzgeschlossen. Das am Steuereingang des Wechselstromschalters TR anliegende Potential ist nicht im Stande, den Wechselstromschalter niederohmig zu schalten und der Nebenfaden der Signallampe L bleibt dunkel.
  • Brennt der Hauptfaden HF der Signallampe durch, so wird der Schalttransistor des Optokopplers U1 hochohmig und schaltet dabei den elektronischen Schalter S1 in den nicht leitenden Zustand. Nunmehr ist die Sendediode des elektronischen Wechselstromschalters U2 stromdurchflossen und schaltet die zugehörigen Empfangsdioden niederohmig. Dadurch wird dem Steuereingang des Triac TR ein zum Durchsteuern dieses Schalters ausreichendes Potential zugeführt. Mit dem Durchsteuern des Triac wird der über den Nebenfaden NF geführte Speisekreis der Signallampe niederohmig und die Signallampe leuchtet über ihren Nebenfaden auf.
  • Zur Kennzeichnung des angeschalteten Nebenfadens ist ein Optokoppler U3 vorgesehen, dessen Sendediode mit der Sendediode des elektronischen Wechselstromschalters U2 in Reihe geschaltet ist. Solange der Hauptfaden der Signallampe leuchtet, schaltet der Schalter S1 die Sendedioden des elektronischen Wechselstromschalters U2 und des Optokopplers U3 kurz, so daß der Schalttransistor dieses Optokopplers hochohmig ist. Nur bei angeschaltetem Nebenfaden ist die Sendediode des Optokopplers U3 stromdurchflossen und der Schalttransistor niederohmig geschaltet.
  • Will man im Stellwerk das Leuchten des Hauptfadens der Signallampe überwachen, so ist die Sendediode eines entsprechenden Optokopplers mit der Schaltstrecke des Schalters S1 oder mit der des Schalttransistors des ersten Optokopplers U1 in Reihe zu schalten.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schaltet der elektronische Schalter S1 bei über den Hauptfaden HF fließendem Speisestrom die Sendediode des elektronischen Wechselstromschalters U2 kurz. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß der Schalter S1 in diesem Falle den Speisekreis für die Sendediode dieses Wechselstromschalters auftrennt.
  • In Abweichung von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Schalttransistor des Optokopplers U1 die Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 auch unmittelbar kurzschließen bzw. deren Speisekreis auftrennen. Wegen der Welligkeit der den Sendedioden des Optokopplers U1 zugeführten Spannung wird dabei an der Schaltstrecke 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. Ggf. ist mit der Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 noch eine Zenerdiode in Reihe zu schalten, deren Zenerspannung mindestens gleich der bei durchgesteuertem Optokoppler-Schalttransistor am Kondensator liegenden Spannung ist. Diese Zenerspannung addiert sich zu der Durchlaßspannung der Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters und verhindert bei leuchtendem Hauptfachen das Durch steuern dieses Schalters.
  • Die Speisespannung für die antiparallel geschalteten Eingangsdioden des Optokopplers U1 wird bei dem vorstehend erläuterten Ausührungsbeispiel der Erfindung an der Sekundärwicklung eines Stromwandlers T2 abgegriffen, dessen Primärwicklung mit dem Hauptfaden der Signallampe in Reihe liegt. In Abweichung von dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die Spannung für die Sendedioden des Optokopplers U1 an einer mit dem Hauptfaden der Signallampe in Reihe liegenden Bürde, beispielsweise einem Widerstand, abzugreifen. Als Sendediode des Optokopplers U1 kann auch eine einzige Leuchtdiode verwendet sein.
  • Der erfindungsgemäße Haupt/Nebenfadenumschalter kommt mit einem Minimum an preiswerten und in der Praxis bewährten elektronischen Bauelementen aus und ist so konzipiert, daß durch Einfügen weiterer elektronischer Bauelemente leicht Überwachungsmeldungen sowohl für den Haupt- als auch für den Nebenfaden gewonnen werden können.

Claims (9)

  1. Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen, insbesondere in Eisenbahnlichtsignalen, mit einem jeder Signallampe zugeordneten lampenstromgesteuerten Hauptfadenüberwacher zum Anschalten des Nebenfadens beim Durchbrennen des Hauptfadens,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Hauptfadenüberwacher als Optokoppler (U1) ausgebildet ist, der eingangsseitig transformatorisch an den Hauptfadenstromkreis angekoppelt ist oder prallel zu einer in den Hauptfadenstromkreis geschalteten Bürde liegt,
    daß der Schalttransistor des Optokopplers (U1) an einer Gleichspannung liegt und in eingestelltem Zustand mittel- oder unmittelbar mindestens eine an einer Versorgungsspannung liegenden Leuchtdiode kurzschließt oder deren Speisekreis auftrennt,
    daß diese Leuchtdiode die Sendediode eines optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) ist, dessen Empfangsdioden über den Nebenfaden (NF) an der speisenden Stromversorgungseinrichtung (T1) liegen und bei stromdurchflossener Leuchtdiode einen im Speisekreis des Nebenfadens angeordneten elektronischen Wechselstromschalter (TR) durchschalten.
  2. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler (U1) eingangsseitig über den Hauptfaden (HF) der Signallampe (L) an der Stromversorgungseinrichtung (T1) der Signallampe liegt und zwei antiparallel geschaltete Eingangsdioden aufweist.
  3. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor des Optokopplers (U1) in eingeselltem Zustand einen elektronischen Schalter (S1) zum Kurzschließen der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) einstellt.
  4. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstrecke des Opto koppler-Schalttransistors ein Kondensator parallelgeschaltet ist.
  5. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) eine Zenerdiode in Reihe geschaltet ist, deren Zenerspannung mindestens gleich der sich an der Schaltstrecke des eingestellten Optokoppler-Schalttransistors bzw. am Kondensator einstellenden Spannung ist.
  6. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mindestens einen Leuchtdiode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2), mit der Schaltstrecke des elektronischen Schalters (S1) und/oder mit der Schaltstrecke des ersten Optokoppler-Schalttransistors die Leuchtdiode mindestens eines weiteren Optokopplers (U3) in Reihe geschaltet ist, dessen Schalttransistor zum Auslösen einer Überwachungsmeldung dient.
  7. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (S1) als Feldeffekttransistor ausgebildet ist.
  8. Haupt/Nebenfadenumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung zum Betrieb der Gleichstrombauelemente des Haupt/Nebenfadenumschalters an einem Gleichrichter (G) abgreifbar ist, der eingangsseitig an einen die Signallampe (L) speisen den Lampentransformator (T1) angeschlossen ist.
  9. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Wechselstromschalter (TR) als Triac ausgebildet ist.
EP90123331A 1989-12-14 1990-12-05 Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen Expired - Lifetime EP0432625B1 (de)

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DE8914703U DE8914703U1 (de) 1989-12-14 1989-12-14 Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen

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DK (1) DK0432625T3 (de)
ES (1) ES2051444T3 (de)
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EP0432625B1 (de) 1994-03-09
FI906150A0 (fi) 1990-12-13
ES2051444T3 (es) 1994-06-16
ATE102780T1 (de) 1994-03-15
DE8914703U1 (de) 1990-02-22
DE59004905D1 (de) 1994-04-14
FI906150A (fi) 1991-06-15
FI97674B (fi) 1996-10-15
DK0432625T3 (da) 1994-06-20

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