ES2618527T3 - Un aparato y método para reducción de fallos en semáforos - Google Patents

Un aparato y método para reducción de fallos en semáforos Download PDF

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ES2618527T3 ES09251159.1T ES09251159T ES2618527T3 ES 2618527 T3 ES2618527 T3 ES 2618527T3 ES 09251159 T ES09251159 T ES 09251159T ES 2618527 T3 ES2618527 T3 ES 2618527T3
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Abstract

Un aparato para el ensayo de un circuito de supervisión independiente en un semáforo con LED, comprendiendo el aparato: un circuito de supervisión independiente que se configura para recibir continuamente información del LED y desconectar una señal de LED cuando el circuito de supervisión independiente detecta que la señal de LED no está generando luz; un circuito de ensayo de comprobación (14) embebido dentro del semáforo y en comunicación con el circuito de supervisión independiente, en el que el circuito de ensayo de comprobación se configura para simular un estado defectuoso del semáforo para activar el circuito de supervisión independiente sin conmutar el semáforo a un estado de alta impedancia; y un dispositivo de ensayo de comprobación (16) embebido dentro del semáforo y en comunicación con el circuito de supervisión independiente, en el que el dispositivo de ensayo de comprobación se configura para comunicar externamente un estado actual del circuito de supervisión independiente.

Description

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DESCRIPCION
Un aparato y metodo para reduccion de fallos en semaforos Antecedentes
Las realizaciones de ejemplo divulgadas en el presente documento se refieren en general a semaforos y, mas espedficamente, se refieren a semaforos con diodos emisores de luz.
La tecnologfa basica en relacion con los semaforos con diodos emisores de luz (LED) esta bien establecida y dichos semaforos estan en uso en todo el mundo. Los semaforos con LED presentan numerosas ventajas sobre los semaforos con lamparas de incandescencia comunes. El uso de LED proporciona ahorros en el consumo de energfa y una vida extremadamente larga en comparacion con las fuentes de luz incandescentes comunes. La larga vida util crea una fiabilidad mejorada y costes de mantenimiento fuertemente reducidos.
Las senales LED tienen una vida de servicio extremadamente larga que se ha incrementado con cada nueva generacion de LED. Las lamparas incandescentes, aunque tienen una vida de servicio mucho mas corta, tienen relativamente un rendimiento luminoso constante hasta que sucede el fallo total, es decir, el fundido del filamento de luz. Las senales de LED a lo largo de un periodo extendido, han disminuido gradualmente el rendimiento luminoso. Adicionalmente, el rendimiento luminoso del LED esta negativamente afectado por la temperatura. En climas extremos o durante periodos no naturalmente calidos el rendimiento luminoso del lEd disminuye durante el dfa y a continuacion vuelve al nivel normal durante penodos mas fnos en la noche.
Por ello, mientras que la tecnologfa de semaforos con LED ofrece una alta fiabilidad y bajo consumo de potencia, introduce complejidad en el sistema de control de trafico global. Dos de las situaciones mas importantes que necesitan acometerse son la interfaz y supervision.
Asf, bajo las normas actuales, debe impedirse un estado de la senal que ponga en peligro el trafico debido a un “fallo simple”. Si el primer “fallo simple” no es evidente, debena considerarse la aparicion de un “fallo simple” independiente adicional. Debe impedirse un estado de la senal que ponga en peligro el trafico debido a la combinacion de ambos fallos. Si el primer fallo se detecta por un ensayo de comprobacion manual o un ensayo en lmea, la deteccion debe tener lugar dentro del intervalo de comprobacion del ensayo especificado por el fabricante y la probabilidad de un segundo fallo que pudiera provocar una condicion insegura dentro de este intervalo debena ser menor de 10-5 por ano.
Un “fallo simple” se refiere a cualquier fallo de componente individual. Una “condicion insegura” se refiere, por ejemplo, a una situacion en la que el semaforo no genera luz cuando se energiza y el controlador de trafico no detecta el fallo.
Actualmente, los controladores de trafico supervisan en general la corriente de entrada del semaforo para detectar un fallo. Se supone que la corriente de entrada medida siempre representa la luz producida. El semaforo esta equipado con un circuito de supervision independiente que comprueba la luz producida y situa al semaforo en un estado de alta impedancia en caso de fallo. Sin embargo, si el circuito de supervision independiente del semaforo se queda deteriorado debido a un componente defectuoso, el semaforo puede continuar funcionando y el fallo en el circuito de supervision no es evidente para el controlador de trafico y no se detecta. En esa situacion, es ahora posible un fallo posterior en el semaforo que pueda poner en peligro al publico debido a que el circuito de supervision independiente esta deteriorado o inhabilitado.
La presente invencion contempla un aparato y metodo nuevo y mejorado que resuelve las dificultades anteriormente referenciadas y otras.
El documento US 5.734.116 se refiere a un aparato y metodo para el ensayo de cabinas de control de trafico NEMA y supervisores de conflicto.
Breve descripcion
En un aspecto de la invencion se proporciona un aparato para el ensayo de un circuito de supervision independiente en un semaforo con LED. El aparato comprende: un circuito de ensayo de comprobacion embebido dentro del semaforo; y un dispositivo de ensayo de comprobacion embebido dentro del semaforo.
En otro aspecto de la invencion se proporciona un metodo de ensayo de un circuito de supervision independiente en un semaforo con LED. El metodo comprende: a traves del circuito de ensayo de comprobacion embebido en el semaforo, simular un estado defectuoso del semaforo; activar el circuito de supervision independiente sin conmutar el semaforo a un estado de alta impedancia; energizar un dispositivo de ensayo de comprobacion; y a traves del dispositivo de ensayo de comprobacion, comunicar externamente el estado actual del circuito de supervision independiente. Opcionalmente, el circuito de ensayo de comprobacion puede comprender un pulsador con dos
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contactos y una resistencia limitadora de corriente. El dispositivo emisor de luz puede comprender un diodo emisor de luz que genere luz cuando la corriente pasa a traves de el y un dispositivo de conduccion de luz para llevar el punto de luz a una localizacion deseada.
El alcance adicional de la aplicabilidad de la presente invencion sera evidente a partir de la descripcion detallada proporcionada a continuacion. Debena entenderse, sin embargo, que la descripcion detallada y ejemplos espedficos, aunque indican realizaciones preferidas de la invencion, se dan solamente a modo de ilustracion, dado que seran evidentes para los expertos en la materia varios cambios y modificaciones dentro del espmtu y alcance de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion existe en la construccion, disposicion, y combinacion de varias partes de los aparatos, y etapas del metodo, mediante lo que se consiguen los objetos contemplados tal como se describe mas completamente en el presente documento a continuacion, senalado espedficamente en las reivindicaciones, e ilustrado en los dibujos adjuntos en los que:
La FIG. 1 es un diagrama de bloques de un sistema dentro del que pueden incorporarse realizaciones de ejemplo;
las FIGS. 1A-1F son diagramas de bloque del sistema de la Figura 1 que ilustran las realizaciones de ejemplo; y la FIG. 2 es un esquema electrico de una realizacion de un circuito de ensayo de comprobacion de LED.
Descripcion detallada
Con referencia ahora a los dibujos en donde las exposiciones tienen solamente la finalidad de ilustracion de realizaciones de ejemplo y no finalidades de limitacion de la materia objeto reivindicada, la FIG. 1 proporciona un diagrama de bloques de una realizacion de la invencion. Como se muestra en general, la FIG. 1 incluye un circuito de supervision independiente 10, que recibe informacion 12 de los LED, un circuito de ensayo de comprobacion (PTC) 14, un dispositivo de ensayo de comprobacion (PTD) 16, y un circuito de desconexion 18.
La informacion 12 de los LED representa una medicion de la corriente que circula dentro de los LED. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, teniendo al menos una resistencia en serie con los LED y midiendo la cafda de tension sobre la(s) resistencia(s). Se supone que esta corriente esta generando luz. De ese modo, el circuito de supervision independiente 10 mira el estado del semaforo con LED. Si el circuito de supervision independiente 10 detecta que no hay luz (es decir, la corriente es cero o por debajo de algun valor umbral), entonces desconecta un fusible en serie con el circuito principal. El controlador de trafico detecta que una lampara esta apagada y que el semaforo necesitara repararse o sustituirse.
El PTC 14 y el PTD 16 estan generalmente embebidos dentro del semaforo. Con referencia a las Figs. 1A-1F, el PTC 14 puede comprender una de varias realizaciones, incluyendo, pero sin limitarse a: (a) un pulsador 30 con dos contactos 32, con el PTC 16 embebido como un dispositivo 34 emisor de luz y, como una opcion, una resistencia limitadora de corriente 36; (b) cualquier tipo de boton mecanico 38 asociado con un circuito electronico; o (c) un circuito electronico 40 que autogenere la orden de ensayo para el circuito de supervision independiente 10 a intervalos especificados y durante un periodo de tiempo limitado.
De la misma manera, el PTD 16 puede comprender una de varias realizaciones, que incluyen, pero sin limitarse a: (a) un dispositivo emisor de luz de cualquier tipo, por ejemplo, un diodo emisor de luz 42 que genere luz cuando pasa corriente a traves de el (el PTD 16 puede usar un dispositivo de conduccion de luz 44 para llevar el punto de luz a una localizacion deseada); (b) un emisor 46 de senales de transmision inalambrica que establece una trayectoria de comunicacion inalambrica, o un emisor de senal infrarroja, para transferir la informacion del estado del circuito de supervision independiente; o (c) un circuito electronico 48 que usa el cable de potencia del semaforo 50 para transmitir la informacion del estado del circuito de supervision independiente.
El circuito de desconexion 18 comprende generalmente un transistor de potencia (MOSFET). Por ello, es posible controlar el transistor de potencia para crear una elevada corriente del cortocircuito y hacer fundir el fusible en serie con el circuito principal. Sin embargo, durante el ensayo de comprobacion, el circuito de desconexion 18 se inhabilita.
En funcionamiento, de vez en cuando, el PTC 14 simula un estado defectuoso del semaforo (es decir, la corriente es igual a cero o esta por debajo de algun valor de umbral) para activar el circuito 10 de supervision independiente sin conmutar el semaforo a un estado de alta impedancia. Esto es, el circuito 10 de supervision independiente no debena desconectar el fusible en serie con el circuito principal. Si el circuito 10 de supervision independiente trabaja apropiadamente, se energiza el PTD 16, y comunica externamente el estado actual del circuito 10 de supervision independiente. El fallo en comunicar debena considerarse un fallo del semaforo, y el controlador de trafico o el tecnico de mantenimiento son asf notificados y el semaforo debena sustituirse inmediatamente.
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El ensayo de simulacion no interfiere con el funcionamiento global del semaforo. No hay necesidad de abrir el semaforo para diagnosticar el circuito 10 de supervision independiente. El ensayo puede realizarse mediante ensayo de comprobacion manual periodico o ensayo en lmea. El intervalo de tiempo entre ensayos de comprobacion manuales (o ensayos en lmea) debena determinarse de modo que la probabilidad de un segundo fallo sea menor de 10-5 por ano.
La FIG. 2, que muestra un circuito electronico con el recinto de la lampara 20, representa una realizacion posible de la invencion. Se ha de entender, por supuesto, que se contemplan otras realizaciones.
Como se muestra en la FIG. 2, la etapa de entrada 22 se conecta a la lmea principal. La resistencia R1 limita la corriente de cortocircuito para proteger al transistor Q. Para iniciar el ensayo de comprobacion, se abren los contactos C1 y C2 (por ejemplo, transistores). Debido a que el contacto C1 esta abierto, el circuito 10 de supervision independiente detecta una senal LED faltante y energiza el transistor Q. Dado que el contacto C2 esta abierto, se fuerza la corriente a ir a traves de la resistencia R2 y el LED LD, que estan en series. (Notese que en este ejemplo la resistencia R2 tiene alta impedancia en comparacion con la resistencia R1, que esta simplemente aqu para limitar la corriente de cortocircuito para proteger el transistor Q.) Por ello, la corriente pasa a traves del LED LD y se emite luz. El LED LD es ahora visible desde el exterior del semaforo y es asf analizado.
La interpretacion de la senal de luz de LED es como sigue:
1. Si no hay luz presente, entonces el circuito 10 de supervision independiente o el PTC 14 estan deteriorados. En ese caso, el semaforo se sustituye y el deteriorado se repara.
2. Si hay luz durante el ensayo solamente, entonces todo esta correcto. En ese caso, no se toma ninguna accion.
3. Si hay una luz permanente, entonces el PTC 14 esta deteriorado. Como en el primer caso, el semaforo se sustituye y el deteriorado se repara.
Para finalizar el ensayo, se cierran los contactos C1 y C2. Se ha de entender que la duracion del ensayo y la tasa de repeticion (ciclo de trabajo) son variables y dependen de la aplicacion del semaforo.
Esta descripcion escrita usa ejemplos para divulgar la invencion, incluyendo el mejor modo, y tambien para permitir a cualquier experto en la materia realizar y usar la invencion. El alcance patentable de la invencion se define por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que conciban los expertos en la materia. Dichos otros ejemplos se pretende que esten dentro del alcance de las reivindicaciones si son elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato para el ensayo de un circuito de supervision independiente en un semaforo con LED, comprendiendo el aparato:
    un circuito de supervision independiente que se configura para recibir continuamente informacion del LED y desconectar una senal de LED cuando el circuito de supervision independiente detecta que la senal de LED no esta generando luz;
    un circuito de ensayo de comprobacion (14) embebido dentro del semaforo y en comunicacion con el circuito de supervision independiente, en el que el circuito de ensayo de comprobacion se configura para simular un estado defectuoso del semaforo para activar el circuito de supervision independiente sin conmutar el semaforo a un estado de alta impedancia; y
    un dispositivo de ensayo de comprobacion (16) embebido dentro del semaforo y en comunicacion con el circuito de supervision independiente, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion se configura para comunicar externamente un estado actual del circuito de supervision independiente.
  2. 2. El aparato de la reivindicacion 1, en el que el circuito de ensayo de comprobacion se configura para activarse a traves de un pulsador con dos contactos y una resistencia limitadora de corriente.
  3. 3. El aparato de la reivindicacion 1 o 2, en el que el circuito de ensayo de comprobacion se configura para activarse a traves de un boton mecanico asociado con un circuito electronico.
  4. 4. El aparato de una de las reivindicaciones precedentes, en el que el circuito de ensayo de comprobacion comprende un circuito electronico que autogenera una orden de ensayo para el circuito de supervision independiente a intervalos especificados y durante un periodo de tiempo limitado.
  5. 5. El aparato de una de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion comprende un dispositivo emisor de luz.
  6. 6. El aparato de la reivindicacion 5, en el que el dispositivo emisor de luz comprende un diodo emisor de luz que genera luz cuando pasa corriente a traves de el y un dispositivo de conduccion de luz para dirigir la luz a una localizacion deseada.
  7. 7. El aparato de una de las reivindicaciones 1-4, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion comprende un emisor de senales de transmision inalambrica para el establecimiento de una trayectoria de comunicacion inalambrica para transferir informacion del estado del circuito de supervision independiente.
  8. 8. El aparato de una de las reivindicaciones 1-4, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion comprende un emisor de senal infrarroja para transferir informacion del estado del circuito de supervision independiente.
  9. 9. El aparato de una de las reivindicaciones 1-4, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion comprende un circuito electronico que usa un cable de potencia del semaforo para transmitir informacion del estado del circuito de supervision independiente.
  10. 10. Un metodo de ensayo de un circuito de supervision independiente en un semaforo con LED, estando configurado el circuito de supervision independiente para recibir continuamente informacion del LED y desconectar una senal de LED cuando el circuito de supervision independiente detecta que la senal de LED no esta generando luz; comprendiendo el metodo:
    a traves de un circuito de ensayo de comprobacion embebido en el semaforo, simular un estado defectuoso del semaforo;
    activar el circuito de supervision independiente sin conmutar el semaforo a un estado de alta impedancia; energizar un dispositivo de ensayo de comprobacion embebido en el semaforo; y
    a traves del dispositivo de ensayo de comprobacion, comunicar externamente el estado actual del circuito de supervision independiente.
  11. 11. El metodo de la reivindicacion 10, que comprende adicionalmente la deteccion del estado defectuoso del semaforo cuando la corriente es igual a cero o esta por debajo de algun valor de umbral.
  12. 12. El metodo de la reivindicacion 10 u 11, que comprende adicionalmente la activacion del circuito de ensayo de comprobacion a traves de un pulsador mecanico asociado con un circuito electronico.
  13. 13. El metodo de la reivindicacion 10 u 11, que comprende adicionalmente la activacion del circuito de ensayo de comprobacion a traves de un circuito electronico que autogenera una orden de ensayo para el circuito de supervision independiente a intervalos especificados y durante un periodo de tiempo limitado.
  14. 14. El metodo de una de las reivindicaciones 10-13, que comprende adicionalmente la activacion del dispositivo de ensayo de comprobacion traves de un dispositivo emisor de luz.
  15. 15. El metodo de una de las reivindicaciones 10-13, en el que el dispositivo de ensayo de comprobacion comprende 5 uno de entre un emisor de senales de transmision inalambrica para el establecimiento de una trayectoria de
    comunicacion inalambrica para transferir informacion del estado del circuito de supervision independiente; un emisor de senal infrarroja para transferir informacion del estado del circuito de supervision independiente; o un circuito electronico que usa un cable de potencia del semaforo para transmitir informacion del estado del circuito de supervision independiente.
    10
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