FI97675B

FI97675B - Piiri valo-opasteiden kaksoishehkulankalamppujen toiminnan valvomista varten

Info

Publication number: FI97675B
Application number: FI906151A
Authority: FI
Inventors: Hellmuth Fricke
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1996-10-15
Also published as: EP0432623B1; FI906151A; EP0432623A1; ATE107462T1; FI97675C; DE59006141D1; ES2056351T3; FI906151A0; DE3941327A1; DK0432623T3

Description

97675 5

Piiri valo-opasteiden kaksoishehkulankalamppujen toiminnan valvomista varten

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista piiriä.

Sellainen piiri tunnetaan patentista DE 11 81 792. Siinä 10 on kuvattu valvontapiiri hehkulamppujen, erityisesti opas-telamppujen pää- ja apuhehkulankoja varten, joissa vir-taindikaattorilla valvotaan päällekytketyn päähehkulangan toimintaa ja samalla jänniteindikaattorilla siihen kuuluvan apuhehkulangan kytkentävalmiutta. Jokaista opastelamp-15 pua varten muodostetaan kaksi valvontailmoitusta, toinen pää- ja toinen apuhehkulangalle; molemmat valvontailmoi-tukset siirretään edullisesti etäällä olevaan käsittelylaitteeseen ja siellä niitä arvioidaan erikseen, tai ne yhdistetään ja arvioidaan yhdessä.

20

Keksinnön tehtävänä on osoittaa patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen piiri, joka mahdollistaa opastelampun kulloisenkin toimintatilan ilmoittamisen sekä, päähehkulangan ollessa päällekytkettynä, sen apuhehkulangan kyt-25 kentävalmiuden ilmoittamisen yhdellä ainoalla siirtokanavalla etäällä olevaan valvontapaikkaan.

Keksintö ratkaisee tämän tehtävän patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien avulla. Keksinnön mukaisen piirin edullisia 30 suoritusmuotoja ja muunnelmia on osoitettu epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön suoritusesimerkkejä selitetään alla lähemmin piirustukseen viitaten. Piirustuksessa: kuvio 1 esittää kytkentäperiaatteen, johon keksinnön mukainen piiri perustuu; 35 2 97675 kuvio 2 esittää tämän piirin erään suoritusmuodon, jota voidaan käyttää elektronisin komponentein varustettuja valo-opastelaitoksia varten; ja kuvio 3 esittää piirin erään suoritusmuodon, jossa on 5 toisella tavalla toteutettu pää/apuhehkulangan vaih- tokytkin.

Kuviossa 1 esitetään opastelamppu L, joka tarvittaessa voidaan kytkeä päälle kytkemällä jännite lamppumuuntajän 10 Tl ensiökäämiin. Opastelampussa L on päähehkulanka HF ja sen rinnalle kytketty apuhehkulanka NF. Opastelampun ollessa päälle kytkettynä syttyy tavallisesti päähehkulanka HF; apuhehkulanka NF on poiskytketty ja vastaanottaa vasta päähehkulangan vikaantuessa sen toiminnan. Pääheh-15 kulangan HF kanssa sarjaan on kytketty virtaindikaattori JH, joka kytkee apuhehkulangan käyttöön päähehkulangan vioittuessa. Niin kauan kuin lamppuvirta kulkee päähehkulangan kautta on apuhehkulangan virtapiiri erotettu päähehkulangan valvojan lepokoskettimen JH/1 avulla. Kun 20 opastelamppu kytketään päälle, virtaa lamppuvirta lyhyen aikaa molempien hehkulankojen kautta, kunnes virtaindikaattori toimii.

Päähehkulangan HF kanssa sarjassa olevan virtaindikaatto-25 rin JH lepokoskettimen JH/1 rinnalle on kytketty apuhehkulangan NF kanssa sarjaan kytketty virtaherkkä ilmoitin M. Tämä ilmoitin toimii tuottaen häiriöilmoituksen esittämättä olevalle etäällä sijaitsevalla arviointilaitteelle siinä tapauksessa, että opastelampun ollessa päällekytket-30 tynä päähehkulangan HF kautta kulkeva syöttöpiiri on poikki tai, päällekytketyn päähehkulangan ollessa ehjä, että apuhehkulangan NF kautta kulkeva opastelampun valvontapiiri on poikki. Ilmoitin M lähettää valvomansa opastelampun kulloistakin käyttötilaa kuvaavan valvontailmoituksen kos-35 kettimen M/l kautta etäällä olevalle arviointilaitteelle. Oletetussa suoritusesimerkissä, jossa on ehjät pää/apuheh-kulangat, ilmoitin on aktivoitu ja tuottaa opastelampun 3 97675 säännönmukaista käyttötilaa kuvaavan ilmoituksen arvioin-tilaitteelle. Ilmoitin M on tällöin niin suuriohminen, tai imoitinpiiri on toteutettu niin suuriohmisena, ettei apuhehkulangan NF kautta kulkeva ilmoitusvirta vielä 5 lämmitä apuhehkulankaa. Tällä estetään se, että apuhehku-lankaa kuormitettaisiin sähköisesti päähehkulangan vielä ollessa ehjänä.

Jos opastelampun päähehkulanka palaa poikki, tai jos 10 päähehkulangan kautta kulkeva virtapiiri jollakin tavalla katkeaa, niin virtaindikaattori JH laukeaa ja sulkee lepokoskettimellaan JH/1 apuhehkulangan syöttöpiirin. Tällöin apuhehkulanka automaattisesti kytketään päälle ja se ottaa opastelampun viallisen päähehkulangan tehtävän. 15 Lauenneen virtaindikaattorin JH suljetun lepokoskettimen JH/1 kautta ilmoitin oikosuljetaan jälleen. Ilmoitin M laukeaa ja ilmoittaa koskettimelaan M/l etäällä olevaan arviointilaitteeseen, että opastelampussa L esiintyy häiriö, joka vaatii häiriönpoisto- tai huoltopalvelun toimia. 20 Häiriöilmoitus voi syntyä jo silloin, kun päähehkulangan kautta kulkeva syöttöpiiri on tullut niin suuriohmiseksi, ettei päähehkulanka enää pala täydellä valovoimallaan.

Jos apuhehkulangan ja ilmoittimen kautta kulkeva valvon-25 tapiiri katkeaa kun opastelamppu on kytketty päälle ja päähehkulanka on ehjä, ei päähehkulangalle enää ole redundanssia. Myös tämä on ilmoitettava mahdollisimman aikaisin häiriönpoisto- tai huoltopalvelulle, niin että syntynyt häiriö voidaan korjata mahdollisuuksien mukaan 30 ennen kuin päähehkulangan virtapiiriin syntyy häiriö. Jos apuhehkulangan ja ilmoittimen kautta kukeva valvontapiiri on katkennut, niin ilmoitin M reagoi tähän samalla tavalla kuin jos virtaindikaattori JH olisi osoittanut häiriötä opastelampun päähehkulangan piirissä, se ts. laukeaa ja 35 ilmoittaa tämän häiriön koskettimensa M/l kautta etäällä olevaan arviointipaikkaan.

4 97675

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen piirin erästä suoritusmuotoa, jossa on pelkästään elektronisia kytkinelimiä opastelampun L käyttötilan valvomista varten. Opastelampun molempien hehkulankojen syöttöpiirit on piirretty paksulla 5 kuten kuviossa 1, kun taas varsinaisen valvontapiirin kytkinelimet liittyvät toisiinsa ohuemmilla viivoilla. Opastelampun syöttö tapahtuu jälleen lamppumuuntajan Tl kautta, jonka ensiökäämiin voidaan tarpeen mukaan kytkeä vaihtojännitesyöttö. Virransyöttö valvontapiirin kautta 10 tapahtuu tasasuuntaajasta G, jonka tulopuoli on liitetty lamppumuuntajan Tl toisiokäämiin. Opastelampun L pääheh-kulangan HF kanssa sarjassa oleva virtaindikaattori JH muodostuu virtamuuntajän T2 kautta päähehkulangan syöttö-piiriin kytketystä optokytkimestä Ui, jossa on vastakkai-15 sesti rinnan kytketyt tulodiodit. Riittävän suurella päähehkulangan kautta kulkevalla lamppuvirralla optokyt-kimen Ui kytkintransistori kytkeytyy pieniohmiseksi ja ohjaa sen jälkeen järjestetyn, kanavatransistorina toteutetun elektronisen kytkimen SI johtavaksi. Tämä kytkin 20 oikosulkee tällöin optoelektronisesti ohjatun vaihtovir-takytkimen U2 lähetysdiodin, joka toimii ohjaten Triacia TR. Tällä Triacilla on kuviossa 1 esitetyn kytkinkosket-timen JH/1 toiminta. Päähehkulangan valvoja JH, kytkin SI, vaihtovirtakytkin U2 ja Triac TR muodostavan yhdessä 25 pää/apuhehkulankakytkimen HNUl. Niin kauan kuin elektroninen kytkin SI oikosulkee vaihtovirtakytkimen U2 lähdetys-diodin, niin Triac TR pysyy suuriohmisena katkaisten apuhehkulangan NF syöttöpiirin. Triacin TR rinnalle on etuvastuksen R kanssa kytketty toisen optokytkimen U3 30 lähetysdiodit. Tämän optokytkimen kytkintransistori on pieniohminen apuhehkulangan syöttöpiirin ollessa poikki. Tällöin kanavatransistorina toteutetun toisen elektronisen kytkimen S2 hilalla oleva ohjauspotentiaali aiheuttaa sen, että tämän kytkimen lähde-nielu -reitti on pieniohminen. 35 Elektronisen kytkimen tässä tilassa toisen optokytkimen U4 lähetysdiodi on oikosuljettu; siihen kuuluva kytkintransistori on suuriohminen tuottaen valvotun opastelampun 5 97675 säännönmukaisen käyttötilan osoittavan ilmoituksen etäällä olevalle arviointilaitteelle.

Jos opastelampun päähehkulangan piirissä on häiriö, niin 5 optokytkimen Ui kytkintransistori tulee suuriohmiseksi ja sen jälkeen järjestetty elektroninen kytkin SI ei enää johda. Vaihtovirtakytkimen U2 lähetysdiodi ei tällöin enää ole oikosuljettuna; sen kautta kulkee virta joka aiheuttaa sisäisen vaihtovirtakytkimen läpikytkennän; tästä seuraa 10 Triacin läpikytkeminen, jonka kautta opastelampun apuheh-kulangan päälle kytkeminen tapahtuu. Sen lisäksi Triac TR oikosulkee optokytkimen U3 tulodiodit, niin että siihen kuuluvan kytkintransistorin kytkentätie muuttuu suuriohmiseksi. Tällöin elektronisen kytkimen S2 hilalla oleva 15 ohjauspotentiaali muuttuu, jonka takia kytkimen lähde-nie lu -reitti tulee suuriohmiseksi. Elektronisen kytkimen S2 tässä kytkentätilassa poistuu optokytkimen U4 tulodiodien oikosulku, niin että optokytkin toimii ja tuottaa kytkin-transistorinsa kautta valvotun opastelampun häiriöilmoi-20 tuksen.

Vastaava häiriöilmoitus Hipaistaan myös, jos opastelampun apuhehkulangan virtapiiri katkeaa kun ehjä päähehkulanka on kytketty päälle. Tässä tapauksessa optokytkimen U3 25 lähetysdiodit jäävät myös ilman virtaa, niin että siihen kuuluva kytkintransistori tulee suuriohmiseksi ja katkaisee elektronisen kytkimen S2 hilalta positiivisen ohjaus-potentiaalin. Tällöin kytkin S2 tulee suuriohmiseksi ja optokytkin U4 voi toimia.

30

Virtaindikaattorina käytetun optokytkimen UI ei välttämättä tarvitse olla liitettynä virtamuuntajan toisiokäämiin; se voi myös olla kytkettynä päähehkulangan piirissä olevan näennäisvastuksen rinnalle. Releellä tai optokytkimellä 35 toteutetun päähehkulangan valvojan sijasta voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua valvojaa, erityisesti myös jänni-teohjattua valvojaa. Tästä on esitetty suoritusesimerkki 6 97675 kuviossa 3; kuviossa 2 esitetyt viitenumerot on säilytetty vastaavilla komponenteilla.

Kuviossa 3 esitetty pää/apuhehkulangan vaihtokytkin HNU2 5 poikkeaa oleellisesti kuviossa 2 olevasta siten, että opastelampun L päähehkulangan kanssa sarjassa oleva indikaattori ei arvioi päähehkulangan kautta kulkevaa syöttövirtaa, vaan siitä riippumatonta virtaa, joka voi virrata vain silloin, kun päähehkulanka on ehjä. Tätä tarkoitusta 10 varten indikaattorina käytetyn optokytkimen Ui tulopuoli on syötetty lamppumuuntajalta Tl opastelampun apuhehkulan-gan HF kautta. Se kytkee virrallisessa tilassa, siis kun päähehkulanka on ehjä, Triacilla toteutetun vaihtovirta-kytkimen TRM johtavaksi opastelampun päähehkulangan syöt-15 töpiirissä ja aiheuttaa siten opastelampun päähehkulangan päällekytkemisen. Jos päähehkulanka palaa poikki, niin vaihtovirtakytkimen TRH kytkentätie muuttuu suuriohmisek-si, kun taas vaihtovirtakytkimen pitovirta alittuu. Pää/apuhehkulangan vaihtokytkimen HNU2 muiden kytkineli-20 mien toiminta vastaa kuvion 2 pää/apuhehkulangan vaihto-kytkimen HNU1 toimintaa. Optoelektronisen vaihtovirtakytkimen U2 valodiodin kanssa sarjaan on kytketty toisen optokytkimen U5 valodiodi, jonka palaminen ilmaisee ase-tinlaitteessa opastelampun apuhehkulangan päälle kytkey-25 tymisen. Vastaava optokytkin, joka on kytketty sarjaan elektronisen kytkimen SI kytkentätien kanssa tai sarjaan ensimmäisen optokytkimen Ui kytkintransistorin kytkentätien kanssa, voisi toimia opastelampun päällekytketyn päähehkulangan osoittamiseksi.

30

Edellä kuvatuissa suoritusesimerkeissä on oletettu, että ilmoitin aktivoidaan häiriöilmoituksen tuottamiseksi, ja että sen tulee olla pois kytkettynä kun valvotun opaste-lampun toimintatila on säännönmukainen. On kuitenkin myös 35 mahdollista, että ilmoitin aktivoidaan opastelampun sään-nönmukaiessa käyttötilassa, ja että se kytketään päältä häiriötilassa. Tätä varten vaaditaan ainoastaan ettei

;* Itt l Hill I t I IMI

7 97675 elektronisen kytkimen S2 lähde-nielu -reitti ole järjestetty optokytkimen U4 lähetysdiodin rinnalle vaan sen kanssa sarjaan.

5 Kuvioissa 2 ja 3 esitetyistä suoritusesimerkeistä poiketen voi optokytkimen Ui kytkintransistori myös välittömästi oikosulkea optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakyt-kimen U2 lähetysdiodin tai katkaista sen syöttöpiirin. Optokytkimen Ui lähetysdiodeille syötetyn jännitteen aal-10 toilusta johtuen saadaan tällöin optokytkimen kytkintran-sistorin kytkentätieltä hyvin pieni sykkivä tasajännite. Jotta vältettäisiin että tämän tasajännitteen seurauksena optoelektronisesti ohjattava vaihtovirtakytkin U2 kytkey-tysi johtavaksi, niin optokytkimen kytkintransistorin 15 kytkentätienrinnalle on kytkettävä kondensaattori tämän jännitteen suodattamiseksi. Mahdollisesti on optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakytkimen U2 lähetysdiodin rinnalle lisäksi kytkettävä zenerdiodi, jonka zenerjännite on ainakin yhtä suuri kuin johtavaksi ohjatun optokytkimen 20 kytkintransistorin kondesaattorilla oleva jännite. Tämä zener jännite summautuu optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakytkimen lähetysdiodin päästö jännitteeseen ja estää tämän kytkimen johtavaksi ohjaamisen apuhehkulangan palaessa.

25

Sama koskee optokytkimen U4 (kuvio 2) kytkemistä valvon-tailmoituksen tuottamiseksi. Myös tätä optokytkintä voidaan ohjata suoraan optokytkimen U3 kytkintransistorilla, koska tämä tarvittaessa lyhyeksi aikaa oikosulkee optokyt-30 kimen U4 lähetysdiodin tai katkaisee sen syöttöpiirin. Myös tässä on mahdollisesti suoritettava erityisiä toimenpiteitä optokytkimen U3 johtavaksi ohjatun kytkintransistorin yhteydessä sen kytkentätiellä esiintyvän jännösjännitteen kumoamiseksi.

35

Claims

8 97675
1. Piiri valo-opasteiden, erityisesti rautateiden valo-opasteiden kaksoishehkulankalamppujen toiminnan valvomista varten, jossa kulloinkin on päähehkulanka ja sen rinnalle 5 kytketty apuhehkulanka, joista opastelampun ollessa pääl-lekytkettynä tavallisesti palaa vain päähehkulanka, kun taas apuhehkulanka jää sammuneeksi, ja joista apuhehkulan-ka siihen kuuluvan poikki palaneen päähehkulangan tapauksessa automaattisesti ottaa sen toiminnan, käyttämällä 10 kulloistakin päähehkulankaa valvovaa indikaattoria, joka päähehkulangan kautta virtaavan lamppuvirran johdosta estää siihen kuuluvan apuhehkulangan päälle kytkemisen, ja jossa on lisäindikaattori apuhehkulangan toiminnan tarkastamiseksi kun ehjä päähehkulanka on kytketty päälle, 15 tunnettu siitä, että jokaisen opastelampun (L) apuhehkulangan (NF) kanssa on sarjaan kytketty virtaindikaattori (M) valvontailmoituksen liipaisemiseksi, ja että päähehkulangan valvoja (JH) oiko-sulkee ohjaamillaan kytkinelimillä (JH/1) tämän virtain-20 dikaattorin (M) liian pienellä päähehkulangan kautta vir-taavalla lamppuvirralla.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piiri, tunnettu siitä, että apuhehkulangan (NF) virtaindikaattorin (M) kautta 25 kulkeva apuhehkulangan syöttöpiiri on toteutettu niin suu-riohmisena, ettei apuhehkulanka vielä syty.
3. Patenttivaatimuksen 1 ja/tai 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että indikaattorit (JH ja/tai M) on toteutettu 30 releillä.
4. Patenttivaatimuksen 1 ja/tai 2 mukainen piiri, tunnettu siitä, että indikaattorit (JH ja/tai M) on toteutettu optokytkimin (UI, U3). 35
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen piiri, tunnettu siitä, että optokytkimissä (UI, U3) on vastakkaisesti rinnan kytketyt lähetysdiodit. 9 97675
6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että apuhehkulangan (NF) kanssa sarjaan kytketyn optokytkimen (U3) lähetysdiodit on kytketty päähehkulangan valvojalla (JH) ohjattujen kytkinvälineiden (TR) rinnalle, 5 ja että tämän optokytkimen (U3) kytkintransistori virrallisilla lähetysdiodeilla välittömästi tai välillisesti oikosulkee kytkintransistorillaan valvontailmoituksen tuottavan toisen optokytkimen (U4) lähetysdiodin, katkaisee tämän optokytkimen (U4) syöttöpiirin, poistaa oiko-10 sulun tai sulkee syöttöpiirin.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen piiri, tunnettu siitä, että apuhehkulangan kanssa sarjaan kytketyn optokytkimen (U3) kytkintransistori ohjatussa tilassa ohjaa elektroni- 15 sen kytkimen (S2) toisen optokytkimen (U4) kytkemiseksi.
8. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että päähehkulangan valvojan (JH) optokytkimen (UI) tulopuoli on liitetty päähehkulangan virtapiiriin ensiö- 20 puoleltaan kytketyn virtamuuntajan (T2) toisiokäämiin.
9. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että päähehkulangan optokytkimen tulopuoli on kytketty päähehkulangan virtapiiriin kytketyn näennäisvastuk- 25 sen rinnalle. 1 2 Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen piiri, tunnettu siitä, että päähehkulangan (HF) lamppupiiriin on järjestetty elektroninen vaihtovirtakytkin (TRH), ja että pää- 30 hehkulangan valvojan (JH) optokytkimen (UI) tulopuoli on syötetty opastelampun (L) päähehkulangan kautta opastelam-pun virransyöttölaitteelta (Tl) ja että se päähehkulangan vaihtovirtakytkimen (TRH) virrallisessa tilassa kytkeytyy johtavaksi. 35 2 Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen piiri, tunnettu siitä, että optokytkimien (UI, U3) kytkintransistorit on 10 97675 kytketty opastelampun lamppujännitteestä johdettuun tasa-j ännitteeseen.
12. Patenttivaatimusten 4 tai 5, 6, 8 tai 9 mukainen pii-5 ri, tunnettu siitä, että päähehkulangan valvojalla (JH) ohjatut kytkinelimet on toteutettu elektronisella vaihto-virtakytkimellä (TR), joka on ohjattavissa päähehkulangan valvojan optokytkimellä (UI) välittömästi tai välillisesti . 10
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen piiri, tunnettu siitä, että apuhehkulangan kanssa sarjaan kytketty elektroninen vaihtovirtakytkin (TR) on toteutettu Triacilla, jota voidaan ohjata sen kanssa vastuksin rinnan kytketyllä op- 15 toelektronisesti ohjattavalla vaihtovirtakytkimellä (U2) .
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen piiri, tunnettu siitä, että päähehkulangan valvojana käytetyn optokytkimen (UI) kytkintransistori ohjatussa tilassa ohjaa elektronisen 20 kytkimen (SI) oikosulkemaan optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakytkimen (U2) lähdetysdiodin tai lähetysdiodit.
15. Patenttivaatimuksen 6 ja/tai 13 mukainen piiri, tunnettu siitä, että optokytkimen kytkintransistorin kytken- 25 tätien rinnalle on kytketty kondensaattori.
16. Patenttivaatimuksen 6 ja/tai 13 tai mukainen piiri, tunnettu siitä, että optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakytkimen (U2) ainakin yhden lähetysdiodin kanssa sar- 30 jaan on kytketty zenerdiodi, jonka läpilyöntijännite on ainakin yhtä suuri kuin optokytkimen ohjatun kytkintransistorin kytkentätielle tai kondensaattorille muodostuva jännite. 1
17. Patenttivaatimuksen 7 ja/tai 14 mukainen piiri, tun nettu siitä, että elektroninen kytkin (SI, S2) on toteutettu kanavatransistorilla. 11 97675
18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 ja 17 mukainen piiri, tunnettu siitä, että optoelektronisesti ohjattavan vaihtovirtakytkimen (U2), elektronisen kytkimen (SI) kyt-kentätien tai ensimmäisen optokytkimen kytkintransistorin 5 kanssa on sarjaan kytketty toisen optokytkimen (U5) lähe-tysdiodi, jonka kytkintransistori toimii valvontailmoituk-sen liipaisemiseksi.