NO165090B - Apparat for sikkert avbrudd av matingen av elektrisk effekt fra en lavfrekvent bipolar spenningskilde til en belastning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for sikker avbrudd av matningen av elektrisk effekt fra en lavfrekvent bipolar spenningskilde til en belastning.

Innenfor jernbane signaleringsteknikken er det av største betydning at man med sikkerhet kan bryte matningen av elektrisk effekt til en belastning som kan utgjøres eksempelvis av en signallampe hvilken meddeler "forbikjør-ingstillatelse" til et tog når den lyser. For tilveiebring-else av denne brytning har man hittil normalt anvendt reléer. Reléer er imidlertid belasted med de ulemper at de er voluminøse, tunge, kostbare å fremstille, mijøfølsomme og at de har begrenset levetid hva angår antallet bryt-ninger.

I en artikkel i Electronic 1977/11, side 59-64, av dr.ing. Klaus Meyer: "Sicherkeitssysteme fur elektronisch gesteuerte Anlagen" er der beskrevet en logisk OG-krets for å sikre avbrudd av et vekselspenningssignal. Nevnte OG-krets omfatter en likeretterinnretning for likeretting av både vekselstrømssignalet og et ytterligere innkommende signal til to likespenninssignaler. Disse signaler styrer en oscillator hvor der fremskaffes en vekselspenning. Denne vekselspenning føres til utgangen fra OG-kretsen via en transformator. De to innkommende signaler må begge være tilstede for å fremskaffe et utsignal, og et vekselspenningssignal kan avbrytes sikkert ved avbudd av bare et av de innkommende signaler. Inngangen til og utgangen fra 0G-kretsen er adskilt galvanisk. Bølgeformen for det innkommende vekselspenningssignal kan ikke rekonstrueres ved hjelp av OG-kretsen. Dette innebærer en ulempe i forbindelse med f.eks. jernbanesignalleringsteknikk, hvor forskjellige signalleringsinnretninger får krafttilførsel ved hjelp av vekselstrøm med spesiell frekvens. Denne frekvens må opptre på en tilførselslinje selv ved en avbruddskrets.

Fra patentpublikasjon DE-A1 1821 812 er der omtalt en avbruddsinnretning for et innkommende monopolart sinal. Bølgeformen for dette signal blir rekonstruert ved utgangen fra avbruddsinnretningen. Innretningen kan ikke rekonstruere bølgeformen av en bipolar spenning, og omfatter den samme ulempe som OG-kretsen nevnt ovenfor.

De ovenfor omtalte ulemper blir eliminert ved det foreliggende apparat, ved hvilket en bipolar spenning kan sikkert avbrytes, og hvor bølgeformen for den bipolare spenning blir rekonstruert ved utgangen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således et apparat av den art som er angitt i den innledende del av det vedføyde patentkrav, mens oppfinnelsens karakteristiske trekk fremgår av den karakteriserende del av samme.

Oppfinnelsen beskrives nå nærmere nedenfor med henvisning til vedlagte tegninger, på hvilke fig. 1 er et koblings-skjema over en utførelsesform av apparatet ifølge oppfinnelsen, og figurene 2a-2k viser spenningene ved forskjellige punkter i koblingsskjemaet ifølge fig. 1.

Fig. 1 viser et koblingsskjerna over en utførelsesform av et apparat for med sikkerhet å bryte matningen av elektrisk effekt fra en lavfrekvenskilde 1 til en belastning 2. Denne belastning antas ved den viste utførelsesform å være en jernbanesignallampe, som når den lyser, meddeler for-bikjøringstillatelse til et tog. En likespenningskilde kan

selvfølgelig anvendes for lavfrekvenskilden 1.

Ifølge oppfinnelsen påtrykkes lavfrekvenskildens 1 utspenning a en opphakker anordning 4, som er tilpasset til å opphakke den lavfrekvente spenningen a, hvis utseende vil fremgå av fig. 2a, til en høyfrekvent vekselspenning som svar på et høyfrekvenssignal b, hvis utseende vil fremgå av fig. 2b, og som mates til opphakker anordningen 4 fra en signalkilde 3. Det høyfrekvente in-signalet b til opphakker anordningen 4, kan avbrytes, slik som angitt i fig. 1 ved hjelp av en brytkontakt 39. Den høyfrekvente vekselspenningen som genereres av opphakker anordningen 4, som har utseende som er vist i figurene 2e og 2f, påtrykkes et grensesnitt med egenskapen av kun å være i stand til å overføre høyfrekvent energi. I den viste utførelsesform omfatter dette grensesnitt to transformatorer 5 og 6 med henholdsvis primærviklinger 7 og 8. De respektive sekundærviklinger 9 og 10 hos disse transformatorer er forbundet med en likeretter og filtreringsanordning 11 for likeretting og filtrering av de høyfrekvente vekselspenningene på transformatorenes 5 og 6 sekundærsider til dannelse av en spenning k, hvis utseende vil fremgå av fig. 2k, og som tilføres signallampen 2.

Det viste apparat er således utformet at spenningen k til signallampen 2 med sikkerhet brytes når spenningen b fra signalkilden 3 brytes.

En utgangsklemme på lavfrekvenskilden 1 er forbundet via en leder 12 til midtuttaket på transformatorens 5 primærvikling, idet dette uttaket i sin tur via en leder 13 er forbundet med midtuttaket på transformatorens 6 primærvikling 8. Kildens 1 andre utgangsklemme er forbundet via en leder 14 til

a) anoden av en diode 15, hvis katode er forbundet med katoden av en anode, idet denne diodes anode er forbundet med en ende av transformatorens 5 primærvikling 7, b) anoden av en diode 17, hvis katode er forbundet med katoden av en diode 18, idet denne diodes anode er forbundet med den andre enden av transformatorens 5 primærvikling 7, c) katoden av en diode 19, hvis anode er forbundet med anoden av en diode 20, idet denne diodes katode er forbundet med en eride av transformatorens 6 primærvikling 8, og

d) katoden av en diode 21, hvis anode er forbundet med anoden av en diode 22, idet denne diodes katode er forbundet med

den andre enden av transoformatorens 6 primærvikling 8.

Ved sammenkoblingspunktet mellom diodenes 15 og 16 katoder

er tilkoblet kollektoren av en felteffekt transistor 23, hvis emitter er forbundet med sammenkoblingspunktet mellom diodenes 21 og 2 2 anoder, og hvis styreelektrode er forbundet med en ende av en første sekundærvikling 25 av en transformator 24, idet den andre enden av nevnte vikling er forbundet med transistorens 23 emitter.

Sammenkoblingspunktet mellom diodenes 17 og 18 katoder er tilkoblet kollektoren av en felteffekt transistor 26, hvis emitter er koblet til sammenkoblingspunktet mellom ddJodenes 19 og 20 anode og også til en ende av en andre sekundærvikling 27 av transformatoren 24, idet den andre enden av nevnte vikling er forbundet med transistorens 26 styreelektrode.

Transformatorens 24 primærvikling 28 er koblet via bryt-kontakten 39 mellom de to utgangsterminalene av spenningskilden 3.

En ende av transformatorens 5 sekundærvikling 9 er tilkoblet en diodes 29 anode, hvis katode er koblet til katoden av en diode 30, idet anoden av denne diode er koblet til den andre enden av viklingen 9. Sammenkoblingspunktet mellom diodenes 29 og 30 katoder er koblet til en ende av en:^spole 31, hvis andre ende er tilkoblet

a) en klemme av en kondensator 32, hvis andre klemme er tilkoblet midtuttaket av transformatorens 5 sekundærvikling

9 og

b) styreelektroden av en felteffekttransistor 33, hvis emitter også er koblet til sekundærviklingens 9 midtuttak og hvis

kollektor er koblet til en klemme av signallampen 2, hvis andre klemme er koblet til felteffekttransistorens 33 styreelektrode.

En ende av transformatorens 6 sekundærvikling 10 er koblet til anoden av en diode 34, hvis katode er koblet til katoden av en diode 35, idet denne diodes anode er koblet til den andre enden av sekundærviklingen 10. Sammenkoblingspunktet mellom diodenes 34 og 35 katoder er forbundet med en ende av en spole 36, og den andre enden av denne spolen er forbundet med a) en klemme av en kondensator 37, som har sin andre klemme forbundet med midtuttaket av transformatorens 6 sekundærvikling 10, og b) styreelektroden av en felteffekt transistor 38, som har sin emitter også koblet til sekundærviklingens 10 midtuttak, og sin kollektor koblet til transistorens 33 styreelektrode, hvis kollektor i sin tur er koblet til transistorens 38 styreelektrode.

Når spenningene ifølge figurene 2a og 2b fremtrer på de respektive utganger av lavfrekvenskilden 1 og spenningskilden 3, vil emitter- kollektorspenningen for felteffekt transistoren 23 ha utseende som vist i fig. 2c, mens emitter- kollektorspenningen for felteffekt transistoren 26 vil ha utseende som vist i fig. 2d.

Spenningen over transformatorens 5 primærvikling 7 vil ha utseende som vist i fig. 2e, mens spenningen mellom diodenes 29 og 30 forbindelsespunkt og midtuttaket av transformatorens 5 sekundærvikling 9 vil ha utseende som vist i fig. 2g.

Spenningen over transformatorens 6 primærvikling 8 vil ha utseende som vist i fig. 2f, mens spenningen mellom sammenkoblingspunktet for diodene 34 og 35 og midtuttaket på transformatorens 6 sekundærvikling 10 vil ha utseende som vist i fig. 2h.

Spenningene fra transformatorenes 5 og 6 sekundærviklinger likerettes ved hjelp av henholdsvis dioder 29, 30 og 34,35, mens høyfrekvens komponentene fra opphakker anordningen bortfiltreres ved hjelp av filteret omfattende spole 31 og kondensator 32, respektive spole 36 og kondensator 37.

Etter filtrering vil emitter- styrespenningen for transistoren 33 ha utseendet som vist i fig. 2i, mens emitter- styre spenningen for transistoren 38 vil ha utseendet som vist i fig. 2j. Dette medfører at spenningen k over signallampen 2 vil ha utseendet som vist i fig. 2k. Spenningene fra transformatorenes 5 og 6 sekundærviklinger likerettes av henholdsvis dioder 29, 30 og 34, 35, mens høyfrekvenskomponentene fra opphakking ved hjelp av opphakker anordningen 4 bortfiltreres av filterene omfattende spole 31 og kondensator 32, respektive spole 36 og kondensator 37.

Hensikten med felteffekt transistorene 33 og 38 er å hindre en likeretter fra å lede strøm til belastningen 2 når den andre transformatoren gir spenning og omvendt, ettersom begge likeretterene ellers ville danne kortslutninger for hver-andre med hensyn til apparatets utspenning.

Felteffekt transistorene 33 og 38 kan selvfølgelig erstattes enten av transistorer av bipolar typen eller av tyristorer. Dette gjelder også felteffekt transistorene 23 og 26 i opphakker anordningen 4.

Ingen effekt Vi/l således bli tilført signallampen 2, når det høyfrekvente in-signalet b brytes, ettersom ingen spenning oppnås over transformatorenes 5 og 6 respektive primærviklinger 7 og 8. Effektbruddet vil således bli sikkert innenfor jernbanesignalteknisk betydning, ettersom ingen komponentfeil kan gi opphav til høyfrekvens styresignalet som tilveiebringer den opphakking som er nødvendig for at utspenningen a fra lavfrekvenskilden 1 skal overføres til transformatorenes 5 og 6 sekundærside.

Disse transformatorer 5 og 6 er ytterligere således utformet at de kun kan overføre høyfrekvent energi. Følgelig blir slike komponentfeil ufarlige, som ville kunne medføre at spenningen fra lavfrekvenskilden 1 ble direkte påtrykt primærviklingene, ettersom transformatorene blir mettet når lavfrekvent spenning påtrykkes deres primærviklinger. Ettersom transformatorenes 5 og 6 primær- og sekundærsider er innbyrdes, galvanisk isolert ved hjelp av en isolasjon av høy isolasjonsklasse, er sannsynligheten for lekkasjespen-ning så liten at den kan neglisjeres.

Ifølge oppfinnelsen er det således blitt tilveiebragt en fremgangsmåte og apparat for å sikre avbrudd i matningen av effekt fra en lavfrekvens eller likespenningskilde til en belastning.

Claims (1)

1. Apparat for å sikre avbrudd av matningen av elektrisk effekt fra en lavfrekvent bipolar spenningskilde (1) til en belastning (2), idet apparatet omfatter en opphakkeranord-ning (4) som kan forbindes med den bipolare spenningskilde (I) og forbundet med en signalkilde via en bryt-kontakt, idet utgangsspenningen fra den lavfrekvente bipolare spenningskilde (1) blir opphakket av opphakkeranordningen (4) til en høyfrekvent vekselspenning som reaksjon på et høyfrekvenssignal fra signalkilden, samtidig som den høyfrekvente vekselspenning blir overført ved hjelp av en transformatorinnretning som er innrettet til overføring av bare høyfrekvente vekselspenninger, idet primærsiden av transformatorinnretningen er forbundet med opphakkeranordningen (4) og sekundærsiden er forbundet med en likeretter og filtreringsanordning som er galvanisk adskilt fra opphakkeranordningen (4), og som er innrettet til å likerette og filtrere den høyfrekvente vekselspenning til en spenning som blir matet til belastningen (2), karakterisert ved at transformatorinnretningen (5, 6) omfatter en første (5) og en annen (6) transformator, at den annen vikling (9) av den første transformator (5) er forbundet med en første likeretter og filtreringsenhet (29, 30, 31, 32) og sekundærviklingen (10) av den annen transformator (6) er forbundet med en annen likeretter og filtreringsenhet (34, 35, 36, 37) i likeretter og filtreringsanordningen (11), at opphakkeranordningen (4) omfatter koblingsorganer (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) ved hjelp av hvilke primærviklingen (7) av den første transformator (5) er forbundet med opphakkeranordningen (4) bare under de positive perioder av den lavfrekvente bipolare spenning (a), og ved hvilke primærviklingen (8) av den annen transformator (6) er forbundet med opphakkeranordningen (4) bare under de negative perioder av den lavfrekvente bipolare spenning (a), og at likeretter og filtreringsanordningen (II) har første koblingsorganer (33) for kobling av den første likeretter og filtreringsenhet (29, 30, 31, 32) til belastningen (2) bare under de posistive perioder av den lavfrekvente bipolare spenning (a) samt andre koblingsorganer (38) for kobling av den annen likeretter og filtreringsenhet (34, 35, 36, 37) til belastningen (2) bare under de negative perioder av den lavfrekvente bipolare spenning (a), slik at den spenning (k) som mates til belastningen, er en bipolar spenning med samme frekvens som spenningen (a) fra den lavfrekvente bipolare spenningskilde (1).