RU2378706C1 - Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads - Google Patents

Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads Download PDF

Info

Publication number
RU2378706C1
RU2378706C1 RU2008129208/11A RU2008129208A RU2378706C1 RU 2378706 C1 RU2378706 C1 RU 2378706C1 RU 2008129208/11 A RU2008129208/11 A RU 2008129208/11A RU 2008129208 A RU2008129208 A RU 2008129208A RU 2378706 C1 RU2378706 C1 RU 2378706C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
unit
leds
control
controller
Prior art date
Application number
RU2008129208/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Сергеевич Зайцев (RU)
Руслан Сергеевич Зайцев
Лариса Григорьевна Коровенкова (RU)
Лариса Григорьевна Коровенкова
Никита Геннадиевич Вашкевич (RU)
Никита Геннадиевич Вашкевич
Андрей Юрьевич Михайлов (RU)
Андрей Юрьевич Михайлов
Original Assignee
Руслан Сергеевич Зайцев
Лариса Григорьевна Коровенкова
Никита Геннадиевич Вашкевич
Андрей Юрьевич Михайлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Руслан Сергеевич Зайцев, Лариса Григорьевна Коровенкова, Никита Геннадиевич Вашкевич, Андрей Юрьевич Михайлов filed Critical Руслан Сергеевич Зайцев
Priority to RU2008129208/11A priority Critical patent/RU2378706C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378706C1 publication Critical patent/RU2378706C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics; control.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of controlling traffic lights. The control device has a dc power supply unit, connected through a controller to a block of light sources consisting of series-parallel-connected ultra-bright light-emitting diodes, and a control unit. The controller is made in form of a unit of a double-channel microprocessor controller and includes two independent sets of microcontrollers with a function for mutual testing and comparing received data, as well as separate sets of crystal oscillators for each microcontroller. The block of light sources includes a circuit for separate blocking broken light-emitting diodes and a double-channel circuit for controlling faulty light-emitting diodes through optocouplers which is connected to two galvanically isolated channels of the microprocessor controller. The control unit is made in form of a unit for safe control and switching and includes a physical line breaking circuit, a circuit for controlling diode bridges with an analogue-to-digital converter and a double-cascade input signal analysis circuit. The power supply unit includes an overvoltage protection device, two rectifiers, a filter, a device for switching modes of the traffic light signal ("day", "night", "double voltage reduction") with stabilised supply current for light-emitting diodes, two power supplies which provide stabilised power for two microprocessor channels of the unit of the microprocessor controller and the current stabiliser.
EFFECT: device is characterised by highly reliable operation, technological effectiveness and safe use.
1 dwg

Description

Устройство-контроллер для управления сверхъяркими светодиодами в активных светофорных головках.Controller device for controlling superbright LEDs in active traffic light heads.

Заявляемое техническое решение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в светофорных головках систем управления движением транспорта.The claimed technical solution relates to the field of microelectronics and can be used in traffic light heads of traffic control systems.

Известно техническое решение по патенту №2248107 от 2000.11.03, Н05В 37/02, JP,Known technical solution for the patent No. 2248107 from 2000.11.03, HB 37/02, JP,

Светодиодная ламповая система имеет:LED tube system has:

блок для соединения с источником питания переменного тока, преобразователь для формирования источника питания постоянного тока и светодиодную группу, состоящую из множества светодиодов.a unit for connecting to an AC power source, a converter for forming a DC power source, and an LED group consisting of a plurality of LEDs.

Светодиодная группа снабжена блоком предварительного сообщения срока службы, включающего в себя счетное средство для измерения периода подвода электропитания на основе частоты источника питания переменного тока, интегрирующее средство для подвода электропитания, измеряемого счетным средством, и запоминания интегрированной величины в энергонезависимом запоминающем устройстве и средство управления режимом подвода электропитания для управления свечением светодиодов в различных режимах, включая режимы обычного освещения.The LED group is equipped with a service life pre-notification unit, including counting means for measuring the power supply period based on the frequency of the AC power source, integrating means for supplying power measured by the counting means, and storing the integrated value in a non-volatile memory and means for supply mode control power supplies to control the LEDs in various modes, including normal lighting.

Блок предварительного сообщения предназначен для интегрирования периода подвода электропитания для выдачи предварительно сообщения, указывающего на приближение конца срока службы.The preliminary message block is designed to integrate the period of power supply for issuing a preliminary message indicating the approaching end of the service life.

Достоинством является наличие блока предварительного сообщения срока службы, указывающего на приближение конца срока службы.The advantage is the presence of a preliminary service life block indicating the approaching end of the service life.

Однако система не обеспечивает контроля исправности элементов схемы во время работы устройства и блокировки системы при нарушениях режима подвода электропитания, что исключает ее применение в устройствах управления движением транспорта.However, the system does not provide control over the health of circuit elements during device operation and the system locks in case of violations of the power supply mode, which excludes its use in traffic control devices.

Наиболее близким аналогом является техническое решение по патенту ЕР 1777533 от 21.10.2005, G01R 31/26, Н05В 33/08, DE.The closest analogue is the technical solution according to patent EP 1777533 from 10.21.2005, G01R 31/26, HB05/08, DE.

Контрольное устройство для группы электрических блоков, предпочтительно, группы светоизлучающих диодов (СИД) высокой яркости, соединенных последовательно и управляемых постоянным электрическим током,A control device for a group of electrical units, preferably a group of high-brightness light emitting diodes (LEDs), connected in series and controlled by direct current,

включающее в себя:including:

средство блокировки, блок оценки,locking means, evaluation unit,

сигнальное устройство,signaling device

включающее в себя:including:

группу осветительных устройств, в частности, светоизлучающих диодов (СИД) высокой яркости, соединенных последовательно; источник постоянного тока, контрольное устройство, контрольный блок, специфическую систему зеркал/линз, сигнальное устройство используется в качестве железнодорожной сигнальной лампы.a group of lighting devices, in particular light emitting diodes (LEDs) of high brightness, connected in series; DC source, control device, control unit, specific mirror / lens system, signal device is used as a railway signal lamp.

Достоинством является наличие индивидуальной блокировки перегоревших светодиодов, позволяющее использовать устройство в системах управления движения на транспорте.The advantage is the presence of an individual lockout of burnt out LEDs, which allows using the device in traffic control systems in vehicles.

Однако устройство не обеспечивает динамического контроля элементов схемы блокировки и предполагает накопление и маскировку отказов, снижая время наработки на отказ в ответственных устройствах управления движения транспорта.However, the device does not provide dynamic control of the blocking circuit elements and assumes the accumulation and masking of failures, reducing the time between failures in critical traffic control devices.

Целью разработки заявляемого технического решения является повышение надежности устройств до интенсивности отказа 10-10 час-1, безопасности их применения, технологичность применения в релейных или микропроцессорных системах управления движением транспорта.The purpose of the development of the proposed technical solution is to increase the reliability of devices to a failure rate of 10 -10 hour -1 , the safety of their use, the adaptability of use in relay or microprocessor-based traffic control systems.

Поставленная цель достигается следующим образом.The goal is achieved as follows.

Устройство-контроллер для управления сверхъяркими светодиодами в активных светофорных головках содержат средство блокировки, блок оценки, сигнальное устройство, включающее светоизлучающие диоды (СИД) высокой яркости, соединенных последовательно в управляемых постоянным электрическим током, при этом устройство выполнено из функциональных блоков:A controller device for controlling superbright LEDs in active traffic light heads contains a blocking means, an evaluation unit, a signal device including high-brightness light emitting diodes (LEDs) connected in series in DC controlled electric currents, and the device is made of functional blocks:

- блока источников света (БИС), содержащего:- a block of light sources (LSI), containing:

- сверхъяркие светодиоды соединенные последовательно-параллельно,- superbright LEDs connected in series-parallel,

- схему индивидуального блокирования оборванных светодиодов,- scheme for individual blocking of dangling LEDs,

- двухканальную схему контроля отказавших светодиодов через оптроны, подключенную к двум гальванически развязанным каналам БМК,- a two-channel control circuit of failed LEDs through optocouplers connected to two BMK galvanically isolated channels,

- блока двухканального микропроцессорного контроллера (БМК), содержащего:- block two-channel microprocessor controller (BMK), containing:

- два независимых комплекта микроконтроллеров с функцией взаимного тестирования и сравнения получаемых данных,- two independent sets of microcontrollers with the function of mutual testing and comparison of the received data,

- индивидуальные комплекты кварцевых генераторов для каждого микроконтроллера,- individual sets of crystal oscillators for each microcontroller,

- блока безопасного контроля и отключения (ББКО), содержащего:- safe control and shutdown unit (BBCO), containing:

- схему физического размыкания линии,- a circuit for the physical opening of the line,

состоящую из четырех независимых комплектов, по два на каждую линию питания для каждого микроконтроллера,consisting of four independent sets, two for each power line for each microcontroller,

- схему контроля диодных мостов, содержащую;- a control circuit of diode bridges containing;

- аналогово-цифровой преобразователь,- analog-to-digital converter,

- схему анализа входного сигнала, состоящую из двух каскадов:- an input signal analysis circuit consisting of two stages:

- запускающего, вырабатывающего сигнал типа «пила» со стабильными временными и амплитудными характеристиками;- triggering, generating a signal of the "saw" type with stable time and amplitude characteristics;

- сумматора, осуществляющего сложение сигналов от запускающего каскада и выпрямленного входного напряжения,- adder, carrying out the addition of signals from the starting stage and the rectified input voltage,

- блока питания (БП) содержащего:- power supply unit (PSU) containing:

- устройство защиты от перенапряжений,- surge protection device,

- два выпрямителя, фильтр,- two rectifiers, filter,

- устройство включения режимов сигнала светофора («день», «ночь», «ДСН») со стабилизированным током питания светодиодов,- a device for switching on traffic light signal modes (“day”, “night”, “SDS”) with a stabilized LED power supply current,

- два источника питания, обеспечивающих стабилизированное электропитание двух микропроцессорных каналов БМК,- two power sources, providing a stabilized power supply of two microprocessor channels BMK,

- стабилизаторы тока, включенные последовательно-параллельно, которые управляются микропроцессорным контроллером.- current stabilizers connected in series-parallel, which are controlled by a microprocessor controller.

На представленном чертеже:In the presented drawing:

Фиг.1 - блок-схема устройства, гдеFigure 1 is a block diagram of a device where

1 - Устройство управления,1 - control device

2 - Блок питания (БП),2 - Power supply unit (PSU),

3 - Блок двухканального микропроцессорного контроллера (БМК),3 - Block two-channel microprocessor controller (BMK),

4 - Блок источников света (БИС),4 - Block light sources (LSI),

5 - Блок безопасного контроля и отключения (ББКО).5 - Block of safe control and shutdown (BBKO).

Описание принципиальных схем и принципа работы блоков.Description of the circuit diagrams and the principle of operation of the blocks.

Блок источников света (БИС).Block of light sources (LSI).

Блок источников света состоит из 12 СИД, разделенных на четыре группы. Каждая группа состоит из 3 СИД, соединенных последовательно. Аноды каждой группы СИД подключены к раздельным стабилитронам, а катоды - к общей шине БП. В зависимости от требуемого режима включения сигнала светофора («день», «ночь», «ДСН») БМК подключает напряжение, стабилизированное по току, к требуемому количеству СИД в каждой группе. Каждый СИД, входящий в Блок источников света, через оптроны подключен к двум гальванически развязанным каналам БМК для контроля количества отказавших СИД, а также к схеме индивидуального блокирования оборванных СИД. Светосила каждого СИД и их количество, включаемое в каждом режиме («день», «ночь», «ДСН»), выбраны таким образом, чтобы выходной световой поток сигнала светофора соответствовал требованиям ТЗ для каждого режима работы сигнала светофора. Технологически БИС выполнен на отдельной печатной плате, на которой расположены 12 СИД и разъем для подключения к плате БМК. Принцип работы Блока источников света.The light source unit consists of 12 LEDs, divided into four groups. Each group consists of 3 LEDs connected in series. The anodes of each group of LEDs are connected to separate zener diodes, and the cathodes are connected to a common PSU bus. Depending on the required mode of switching on the traffic light signal (“day”, “night”, “SDS”), the BMK connects the current-stabilized voltage to the required number of LEDs in each group. Each LED included in the Light Source Block is connected via optocouplers to two BMK galvanically isolated channels to control the number of failed LEDs, as well as to an individual blocking circuit for dangling LEDs. The luminosity of each LED and their number, included in each mode ("day", "night", "SDS"), are selected in such a way that the output light flux of the traffic light signal meets the requirements of the technical specifications for each mode of operation of the traffic light signal. Technologically, the LSI is made on a separate printed circuit board, on which there are 12 LEDs and a connector for connecting to the BMK board. The principle of operation of the block of light sources.

При включении устройством управления сигнала светофора на вход БП поступает одно из напряжений 6В, 9В или 12В, в зависимости от режима включения сигнала светофора («день», «ночь», «ДСН»), по уровню которого БМК определяет в каком режиме («день», «ночь», «ДСН») должны работать СИД. Рассмотрим включение СИД в режиме «день». Если БМК определил, что в данный момент времени сигнал светофора должен работать в режиме «день» (на вход БП поступает 12 В) он подключает соответствующие четыре стабилизатора тока, через которые подается напряжение питания (стабилизированное по току) на четыре группы СИД, где каждая группа состоит из трех СИД, то есть одновременно включается 12 СИД, что обеспечивает излучение светового потока, соответствующего режиму «день». Количество одновременно включаемых СИД и ток, протекающий через них, выбраны с условием, что выходной световой поток сигнала светофора должен превышать примерно в два раза минимальную нормируемую величину выходного светового потока, определенного в ТЗ для режима «день». Рассмотрим включение СИД в режиме «ночь». Если БМК определил, что в данный момент времени сигнал светофора должен работать в режиме «ночь» (на вход БП поступает 9В), он подключает соответствующие четыре стабилизатора тока, через которые подается напряжение питания (стабилизированное по току) на четыре группы СИД, где каждая группа состоит из двух СИД, то есть одновременно включается 8 СИД, что обеспечивает излучение светового потока, соответствующего режиму «ночь». Количество одновременно включаемых СИД и ток, протекающий через них, выбраны с условием, что выходной световой поток сигнала светофора должен превышать примерно в два раза минимальную нормируемую величину выходного светового потока, определенного в ТЗ для режима «ночь». Рассмотрим включение СИД в режиме «ДСН». Если БМК определил, что в данный момент времени сигнал светофора должен работать в режиме «ДСН» (на вход БП поступает 6В), он подключает соответствующие три стабилизатора тока, через которые подается напряжение питания (стабилизированное по току) на три группы СИД, где каждая группа состоит из одного СИД, то есть одновременно включается 3 СИД, что обеспечивает излучение светового потока, соответствующего режиму «ДСН». Количество одновременно включаемых СИД и ток, протекающий через них, выбраны с условием, что выходной световой поток сигнала светофора должен находиться на уровне верхнего значения, то есть 8% от минимальной нормируемой величины выходного светового потока, определенного в ТЗ для режима «ДСН». Если в период работы сигнала светофора в режиме «день» устройство управления включит режим «ночь» (на вход БП поступает 9В), БМК выключит 12 СИД, работающих в режиме «день» и включит 8 СИД, работающих в режиме «ночь». Если в период работы сигнала светофора в режиме «ночь» устройство управления включит режим «ДСН» (на вход БП поступает 6В), БМК выключит 8 СИД, работающих в режиме «ночь», и включит 3 СИД, работающих в режиме «ДСН». Переключение режимов работы СИД может осуществляться в любое время исходя из напряжения питания, поступающего от устройств управления. Для контроля исправности светодиодов используются:When the traffic light signal is turned on by the control unit, one of the 6V, 9V, or 12V voltage is supplied to the PSU input, depending on the mode of switching on the traffic light signal (“day”, “night”, “SDS”), according to which the BMK determines in which mode (“ day "," night "," SDS ") should work LED. Consider turning on the LED in day mode. If the BMK has determined that at the given moment the traffic signal should work in the “day” mode (12 V is supplied to the power supply input), it connects the corresponding four current stabilizers through which the supply voltage (current stabilized) is supplied to the four groups of LEDs, where each the group consists of three LEDs, that is, 12 LEDs are simultaneously turned on, which ensures radiation of the light flux corresponding to the “day” mode. The number of simultaneously turned on LEDs and the current flowing through them are selected with the condition that the output light output of the traffic light signal should exceed approximately twice the minimum normalized value of the output light output defined in the TOR for the “day” mode. Consider turning on the LED in night mode. If the BMK determines that at a given moment the traffic signal should work in the night mode (9V is supplied to the PSU input), it connects the corresponding four current stabilizers through which the supply voltage (current stabilized) is supplied to the four groups of LEDs, where each the group consists of two LEDs, that is, 8 LEDs are simultaneously turned on, which provides radiation of the light flux corresponding to the "night" mode. The number of simultaneously turned on LEDs and the current flowing through them are selected under the condition that the output light flux of the traffic light signal should be approximately two times the minimum normalized value of the output light flux defined in the TOR for the night mode. Consider the inclusion of LEDs in the "SDS" mode. If the BMK determines that at a given moment the traffic signal should work in the “SDS” mode (6V is supplied to the power supply input), it connects the corresponding three current stabilizers through which the supply voltage (current stabilized) is supplied to the three groups of LEDs, where each the group consists of one LED, that is, 3 LEDs are simultaneously turned on, which ensures radiation of the light flux corresponding to the "SDS" mode. The number of simultaneously turned on LEDs and the current flowing through them are selected with the condition that the output light flux of the traffic light signal should be at the level of the upper value, that is, 8% of the minimum normalized value of the output light flux defined in the statement of work for the "SDS" mode. If the control unit turns on the night mode during the operation of the traffic signal in the day mode (9V is supplied to the PSU input), the BMC will turn off 12 LEDs operating in the day mode and turn on 8 LEDs operating in the night mode. If the control unit switches on the "SDS" mode during the period of the traffic signal in the "night" mode (6V is input to the power supply unit), the BMC will turn off 8 LEDs operating in the "night" mode and turn on 3 LEDs operating in the "SDS" mode. Switching of the LED operating modes can be carried out at any time based on the supply voltage coming from the control devices. To monitor the health of the LEDs are used:

- два оптрона, включенных параллельно светодиоду (при пробое светодиода его сопротивление стремится к нулю, следовательно, электрический ток пойдет через цепь с меньшим сопротивлением, оптроны закрываются);- two optocouplers connected in parallel with the LED (during the breakdown of the LED, its resistance tends to zero, therefore, the electric current goes through the circuit with a lower resistance, the optocouplers are closed);

- два оптрона, включенных последовательно светодиоду (при обрыве светодиода его сопротивление стремится к бесконечности, следовательно, электрический ток пойдет через цепь с меньшим сопротивлением - открывается стабилитрон, оптроны закрываются).- two optocouplers connected in series with the LED (when the LED breaks, its resistance tends to infinity, therefore, the electric current goes through the circuit with a lower resistance - the zener diode opens, the optocouplers close).

В связи с тем, что в условиях эксплуатации сигнал длительное время может находиться во включенном состоянии, появляется необходимость контроля исправности элементов схемы. Контроль осуществляется методом кратковременного снятия напряжения питания (миллисекунда) с интервалом в одну минуту. При снятии питания все элементы схемы должны изменить свое состояние на противоположное, в противном случае делается вывод о неисправности. При неисправности светодиода или элементов его контроля он помечается как неисправный.Due to the fact that in operating conditions the signal may be in the on state for a long time, it becomes necessary to monitor the health of circuit elements. Control is carried out by the method of short-term removal of the supply voltage (millisecond) with an interval of one minute. When removing power, all elements of the circuit must change their state to the opposite, otherwise a conclusion is made about the malfunction. In case of a malfunction of the LED or its control elements, it is marked as malfunctioning.

Блок микропроцессорного контроллера (БМК). Блок микропроцессорного контроллера состоит из двух программно и аппаратно независимых, гальванически развязанных каналов, построенных на отдельных микропроцессорах с установленным программным обеспечением, реализующим алгоритмы контроля и управления режимами работы БССС-МК. Блок питания (БП).Block microprocessor controller (BMK). The microprocessor controller unit consists of two software and hardware independent, galvanically isolated channels, built on separate microprocessors with installed software that implements monitoring and control algorithms for the BSSS-MK operating modes. Power supply unit (PSU).

БП подключается к линии питания от устройств управления. Для защиты схемы во входном каскаде установлены: устройства защиты от перенапряжений, два выпрямителя, фильтры, устройство стабилизации напряжения питания. Питание каждого микропроцессора реализовано индивидуальным комплектом с использованием DC-DC конвертора. Неисправность какого-либо из элементов питания микроконтроллера приводит к его отключению, что фиксируется при межпроцессорном обмене. Подача напряжения на светодиоды осуществляется при помощи схемы со стабилизированным током питания. Также используется трансформаторная развязка для защиты от неисправности транзисторного ключа. Для каждого из режимов свечения используется индивидуальный комплект питания. Отличие комплектов состоит в количестве стабилизаторов тока, для режимов «день» и «ночь» - четыре, для «ДСН» - три. Стабилизаторы тока служат для подачи стабилизированного по току сигнала на последовательные цепочки светодиодов. Трансформатор служит для гальванической развязки и формирования управляющего напряжения. В цепь первичной обмотки включен электронный ключ, формирующий переменное напряжение. В случае пробоя или обрыва ключа во вторичной обмотке сигнал будет отсутствовать, следовательно, будет отсутствовать питание светодиодов, что фиксируется схемой контроля исправности светодиодов. В случае аварии схемы питания на СИД будет отсутствовать напряжение, что фиксируется микропроцессорами.PSU is connected to the power line from control devices. To protect the circuit in the input stage, the following devices are installed: surge protection devices, two rectifiers, filters, a device for stabilizing the supply voltage. Each microprocessor is powered by an individual kit using a DC-DC converter. A malfunction of any of the microcontroller’s batteries leads to its shutdown, which is recorded during interprocessor exchange. The voltage supply to the LEDs is carried out using a circuit with a stabilized supply current. A transformer isolation is also used to protect against a transistor switch malfunction. For each of the glow modes, an individual power kit is used. The difference between the sets is the number of current stabilizers, for the “day” and “night” modes - four, for the “SDS” - three. Current stabilizers are used to supply a current-stabilized signal to successive chains of LEDs. The transformer is used for galvanic isolation and the formation of control voltage. An electronic key is included in the primary winding circuit, forming an alternating voltage. In the event of a breakdown or a break in the key in the secondary winding, there will be no signal, therefore, there will be no power to the LEDs, which is fixed by the LED health monitoring circuit. In the event of a power failure on the LED, there will be no voltage, which is recorded by microprocessors.

Блок безопасного контроля и отключения (ББКО).Safe Control and Shutdown Unit (BBCO).

ББКО состоит из трех частей:BBCO consists of three parts:

Схема физического размыкания линии.Scheme of physical disconnection of the line.

Схема состоит из четырех независимых комплектов, по два на каждую линию питания для каждого микропроцессора. Схема состоит из трансформатора, стабилизаторов тока и диодов. Вторичная низкоомная обмотка включена последовательно в цепь питания. При выключенной схеме во вторичной обмотке отсутствует напряжение и в связи с низким сопротивлением не создает препятствий для прохождения управляющего напряжения. После принятия решения о необходимости осуществить имитацию перегорания нити контроллером посылаются противофазные импульсы (IMP) и постоянный сигнал (POST). При коммутации ключа сигналом (KL) в цепи питания генерируется кратковременный импульс. Данный импульс по току превосходит номинал предохранителя в пять раз, что вызывает его перегорание. Для контроля исправности данной схемы повышается частота IMP и в линию поступает импульс низкого наминала, и он фиксируется схемой анализа сигнала. Проверка каждого комплекта схемы осуществляется индивидуально.The circuit consists of four independent sets, two for each power line for each microprocessor. The circuit consists of a transformer, current stabilizers and diodes. The secondary low-resistance winding is connected in series to the power circuit. When the circuit is off, there is no voltage in the secondary winding and, due to the low resistance, does not create obstacles to the passage of the control voltage. After making a decision about the need to simulate burnout of the thread, the controller sends antiphase pulses (IMP) and a constant signal (POST). When the key is switched by a signal (KL), a short-term pulse is generated in the power circuit. This current pulse exceeds the fuse rating by five times, which causes it to blow. To control the serviceability of this circuit, the IMP frequency is increased and a low denomination pulse enters the line, and it is fixed by the signal analysis circuit. Checking each set of schemes is carried out individually.

Схема контроля диодных мостов.Control circuit of diode bridges.

Данная схема построена на принципе контроля напряжения питания на выходе выпрямителя при помощи АЦП. Схема основана на контроле уровня напряжения, поступающего от устройств управления. Выполняет функцию преобразования напряжения, поступающего от устройств управления, в напряжение удовлетворяющего уровню напряжений аналогово-цифрового входа микропроцессоров, а также функцию гальванической развязки контролируемых электрических цепей от электрических цепей каналов микропроцессоров. При выходе из строя плеча диодного моста, возрастет уровень переменной составляющей и при помощи встроенного АЦП микроконтроллера данная ситуация фиксируется. Контроль осуществляется по схеме два из двух, для каждого микроконтроллера организуется независимый канал и результат сравнивается. Резистором выставляется чувствительность схемы.This circuit is based on the principle of controlling the supply voltage at the rectifier output using an ADC. The circuit is based on monitoring the level of voltage coming from the control devices. It performs the function of converting the voltage coming from the control devices into a voltage that meets the voltage level of the analog-digital input of microprocessors, as well as the function of galvanic isolation of the controlled electrical circuits from the electrical circuits of the microprocessor channels. If the shoulder of the diode bridge fails, the level of the variable component will increase and this situation is recorded using the built-in ADC of the microcontroller. Monitoring is carried out according to the scheme two of two, for each microcontroller an independent channel is organized and the result is compared. The resistor sets the sensitivity of the circuit.

Схема анализа входного сигнала.Input signal analysis circuit.

Схема контроля аналоговых сигналов выполняет функцию преобразования аналоговых сигналов в дискретные сигналы, удовлетворяющие требованиям входных цепей микропроцессоров для контроля уровня напряжения, поступающего от устройств управления. Функционально схема построена на мультивибраторах. Для каждого микропроцессора выполнен индивидуальный комплект. Схема состоит из двух каскадов:The control circuit of analog signals performs the function of converting analog signals to discrete signals that satisfy the requirements of the input microprocessor circuits to control the voltage level coming from the control devices. Functionally, the circuit is built on multivibrators. An individual kit is made for each microprocessor. The circuit consists of two stages:

- первый каскад вырабатывает сигнал типа «пила» со стабильными временными и амплитудными характеристиками;- the first stage generates a “saw” type signal with stable time and amplitude characteristics;

- второй каскад осуществляет сложение сигналов от первого каскада и выпрямленного входного напряжения. В результате на выходе схемы формируются импульсы различной длины, в зависимости от уровня входного напряжения. Данные импульсы поступают на цифровой вход микропроцессоров, где осуществляется измерение длительности, после сравнения результатов принимается решение о режиме свечения сигнала. При неисправности одного из комплектов, на этапе сравнения полученных результатов выявляется расхождение- the second stage performs the addition of signals from the first stage and the rectified input voltage. As a result, pulses of various lengths are formed at the output of the circuit, depending on the level of the input voltage. These pulses are fed to the digital input of the microprocessors, where the duration is measured, after comparing the results, a decision is made on the signal glow mode. If one of the sets fails, at the stage of comparing the obtained results, a discrepancy is revealed

Работает устройство следующим образом. От устройства управления 1 приходит сигнал:The device operates as follows. From control device 1, a signal arrives:

Режимы свечения сигнальной головкиSignal head glow modes Напряжение переменного тока, ВAC voltage, V Напряжение постоянного тока, ВDC voltage, V ДеньDay 10-1510-15 10-1510-15 НочьNight 8-108-10 8-108-10 ДСНSDS 4-7,54-7.5 4-7,54-7.5 Режим холодного контроля целостности нитиThread Integrity Cold Control 0,5-30.5-3 0,5-30.5-3

Сигнал может быть непрерывным и мигающим.The signal may be continuous and blinking.

1. Система исправна.1. The system is operational.

Сигнал поступает в блок 2 (БП). После прохождения устройств защиты от помех и фильтров он попадает на два источника питания, обеспечивающих стабилизированное электропитание двух микропроцессорных каналов блока 3 (БМК) и двух каналов блока 5 (ББКО), схемы безопасного отключения при отказах.The signal enters block 2 (PSU). After passing the anti-jamming devices and filters, it gets on two power sources that provide stabilized power to the two microprocessor channels of unit 3 (BMK) and two channels of unit 5 (BBKO), a safe shutdown circuit in case of failures.

Далее блок 3 (БМК) осуществляет тестирование аппаратно-программных средств, блока 2 (БП) и светоизлучающих диодов (СИД), передачу сигналов контроля работоспособности аппаратно-программных средств процессоров в блок 5 (ББКО), контролирует уровень напряжения, поступающего от внешних устройств, и включение сигнала светофора «день», «ночь», «ДСН».Next, block 3 (BMK) performs testing of hardware and software, block 2 (PSU) and light emitting diodes (LEDs), transmits signals for monitoring the operability of hardware and software of processors to block 5 (LBCO), monitors the voltage level from external devices, and the inclusion of the traffic signal "day", "night", "SDS".

Далее блок 4 (БИС) излучает световой поток установленного цвета и заданной блоком 3 (БМК) силы света. Цвет светового потока определяется типом установленных светоизлучающих диодов (СИД), которые обеспечивают пять основных цветов сигналов: красный, желтый, зеленый, синий, лунно-белый. Сила света сигнала определяется количеством одновременно включаемых в каждом режиме («день», «ночь», «ДСН») светоизлучающих диодов (СИД) и током, протекающим через них. Режимы включения сигнала («день», «ночь», «ДСН») задаются блоком 3 (БМК) в зависимости от уровня напряжения, поступающего от устройств. Блок 4 (БИС) контролируется и управляется блоком 3 (БМК).Next, block 4 (LSI) emits a luminous flux of a set color and a given light intensity set by block 3 (BMC). The color of the light flux is determined by the type of installed light emitting diodes (LEDs), which provide five primary colors of the signals: red, yellow, green, blue, moon white. The luminous intensity of the signal is determined by the number of light emitting diodes (LEDs) simultaneously switched on in each mode (“day”, “night”, “SDS”) and the current flowing through them. Modes of inclusion of the signal ("day", "night", "SDS") are set by unit 3 (BMK) depending on the voltage level coming from the devices. Block 4 (LSI) is monitored and controlled by block 3 (BMC).

2. Система неисправна.2. The system is malfunctioning.

При обнаружении различного вида внутренней неисправности блок 3 (БМК) принимает решение о переходе в безопасное безвозвратное состояние путем отключения устройства от питания при помощи блока 5 (ББКО).If a different type of internal malfunction is detected, block 3 (BMC) makes a decision to switch to a safe, irrevocable state by disconnecting the device from power using block 5 (LSC).

Алгоритм функционированияFunctioning algorithm

Поступление входного напряжения в линии питания (основной или резервной).The input voltage in the power line (main or backup).

1. Входной сигнал выпрямляется, фильтруется и включает микроконтроллеры.1. The input signal is rectified, filtered and turns on the microcontrollers.

2. Первый тест ресурсов микроконтроллеров. В случае выявления неисправности происходит физическое отключение от линии питания.2. The first test of microcontroller resources. In the event of a malfunction, a physical disconnection from the power line occurs.

3. Анализ входного сигнала и принятие решения о необходимости включения светодиодов (управляющий сигнал или помеха). Выбор режима свечения: «день»; «ночь»; «ДСН».3. Analysis of the input signal and making a decision on the need to turn on the LEDs (control signal or interference). The choice of the glow mode: "day"; "night"; "SDS".

4. Включение источников света. Начало отсчета времени.4. Turning on the light sources. The start of the countdown.

5. Контроль исправности светодиодов.5. Monitoring the health of the LEDs.

6. Контроль исправности схемы физического отключения от линии.6. Monitoring the health of the physical disconnect circuit from the line.

7. Контроль схемы исправности диодных мостов.7. Control circuit health diode bridges.

8. Анализ времени свечения сигнала (непрерывно горящий или мигающий сигнал - одна секунда свечения, половина секунды пауза). Если непрерывно горящий - продолжение алгоритма. Если мигающий - в начало алгоритма.8. Analysis of the signal glow time (continuously burning or blinking signal - one second glow, half a second pause). If continuously burning - continuation of the algorithm. If blinking, go to the beginning of the algorithm.

9. Кратковременное отключение светодиодов для контроля схем управления светодиодами.9. Short-term shutdown of LEDs to control LED control circuits.

10. Второй тест ресурсов микроконтроллеров. В случае выявлении неисправной работы физическое отключение от линии питания.10. The second test of the resources of microcontrollers. In the event of a malfunction, physical disconnection from the power line.

11. Повторное выполнение пунктов 4-11.11. Repeated implementation of paragraphs 4-11.

12. Отключение питания сигнала устройствами управления.12. Turning off the signal power by the control devices.

При выходе из строя 30% светодиодов происходит отключение основной линии питания сигнала. Информация об отказавших светодиодах записывается и хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллеров. При неисправностях остальных элементов схемы происходит физическое отключение от линии питания.If 30% of the LEDs fail, the main signal power line is turned off. Information about failed LEDs is recorded and stored in non-volatile memory of microcontrollers. In case of malfunctions of the remaining elements of the circuit, a physical disconnection from the power line occurs.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо и не представляет трудностей для современного уровня производства.The claimed technical solution is industrially applicable and does not present difficulties for the current level of production.

Заявляемое техническое решение разработано, испытано и прошло экспертизу на безопасность в испытательном центре железнодорожной автоматики-телемеханики Петербургского государственного университета путей сообщения.The claimed technical solution is developed, tested and passed an examination for safety at the testing center of railway automation-telemechanics of St. Petersburg State University of Railway Engineering.

В условиях эксплуатации сигнал длительное время может находиться во включенном состоянии, появляется необходимость контроля исправности элементов схемы. Контроль осуществляется методом кратковременного снятия напряжения питания с интервалом в одну минуту. Возможность контроля исправности элементов схемы повышает надежность устройства.In operating conditions, the signal can be in the on state for a long time, it becomes necessary to monitor the health of circuit elements. Control is carried out by the method of short-term removal of the supply voltage with an interval of one minute. The ability to control the health of circuit elements increases the reliability of the device.

Безопасность применения устройства заключается в следующем. В случае пробоя или обрыва ключа во вторичной обмотке сигнал будет отсутствовать, следовательно, будет отсутствовать питание светодиодов, что фиксируется схемой контроля исправности светодиодов. В случае аварии схемы питания на СИД будет отсутствовать напряжение, что фиксируется микропроцессорами.The safety of the device is as follows. In the event of a breakdown or a break in the key in the secondary winding, there will be no signal, therefore, there will be no power to the LEDs, which is fixed by the LED health monitoring circuit. In the event of a power failure on the LED, there will be no voltage, which is recorded by microprocessors.

За счет снижения веса и габаритов устройства повышается технологичность применения в релейных или микропроцессорных системах управления движением транспорта.By reducing the weight and dimensions of the device, the processability of application in relay or microprocessor-based traffic control systems is increased.

Claims (1)

Устройство-контроллер для управления сверхъяркими светодиодами в активных светофорных головках, содержащее блок питания постоянного тока, связанный через контроллер с блоком источников света, состоящим из соединенных последовательно-параллельно сверхъярких светодиодов, и блок контроля, отличающееся тем, что
контроллер выполнен в виде блока двухканального микропроцессорного контроллера и включает в себя два независимых комплекта микроконтроллеров с функцией взаимного тестирования и сравнения получаемых данных, а также индивидуальные комплекты кварцевых генераторов для каждого микроконтроллера,
блок источников света включает в себя схему индивидуального блокирования оборванных светодиодов и двухканальную схему контроля отказавших светодиодов через оптроны, подключенную к двум гальванически развязанным каналам микропроцессорного контроллера,
блок контроля выполнен в виде блока безопасного контроля и отключения и включает в себя схему физического размыкания линии, состоящую из четырех независимых комплектов, по два на каждую линию питания для каждого микроконтроллера, схему контроля диодных мостов с аналого-цифровым преобразователем, двухкаскадную схему анализа входного сигнала, состоящую из запускающего каскада, вырабатывающего сигнал типа «пила» со стабильными временными и амплитудными характеристиками, и сумматора, осуществляющего сложение сигналов от запускающего каскада и выпрямленного входного напряжения,
блок питания включает в себя устройство защиты от перенапряжений, два выпрямителя, фильтр, устройство включения режимов сигнала светофора («день», «ночь», «двойное снижение напряжения») со стабилизированным током питания светодиодов, два источника питания, обеспечивающих стабилизированное электропитание двух микропроцессорных каналов блока микропроцессорного контроллера, стабилизаторы тока, включенные последовательно-параллельно, которые управляются блоком микропроцессорного контроллера.
A controller device for controlling superbright LEDs in active traffic light heads, comprising a direct current power supply unit connected through a controller to a light source unit consisting of superbright LEDs connected in series and parallel, and a control unit, characterized in that
the controller is made in the form of a block of a two-channel microprocessor controller and includes two independent sets of microcontrollers with the function of mutual testing and comparison of the received data, as well as individual sets of crystal oscillators for each microcontroller,
the light source unit includes an individual blocking circuit for dangling LEDs and a two-channel circuit for monitoring failed LEDs through optocouplers connected to two galvanically isolated channels of the microprocessor controller,
the control unit is made in the form of a safe control and shutdown unit and includes a physical line disconnection circuit consisting of four independent sets, two for each power line for each microcontroller, a diode bridge control circuit with an analog-to-digital converter, a two-stage input signal analysis circuit consisting of a triggering stage generating a “saw” signal with stable temporal and amplitude characteristics, and an adder performing the addition of signals from the triggering scad and rectified input voltage,
the power supply unit includes an overvoltage protection device, two rectifiers, a filter, a device for switching on traffic light signal modes ("day", "night", "double voltage reduction") with a stabilized LED power supply current, two power supplies that provide stabilized power to two microprocessor channels of the microprocessor controller unit, current stabilizers connected in series-parallel, which are controlled by the microprocessor controller unit.
RU2008129208/11A 2008-06-27 2008-06-27 Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads RU2378706C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129208/11A RU2378706C1 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008129208/11A RU2378706C1 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2378706C1 true RU2378706C1 (en) 2010-01-10

Family

ID=41644324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008129208/11A RU2378706C1 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378706C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007779A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Collines Kutatási És Fejlesztési Kft. Electronic ballast, lighting source, and power control system
RU2617992C2 (en) * 2014-06-23 2017-05-02 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device and method for light source control
RU2624429C2 (en) * 2012-03-02 2017-07-03 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Led lighting device and control method of led lighting device
RU192899U1 (en) * 2019-05-15 2019-10-04 Сергиенко Евгений Игоревич Traffic light module
CN111583676A (en) * 2020-05-15 2020-08-25 浙江工业大学 Lamp control board circuit of intelligent traffic signal controller
WO2020231298A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Сергиенко, Евгений Игоревич Traffic light signalling module
RU212186U1 (en) * 2021-12-21 2022-07-11 Олег Игоревич Степанов signaling device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007779A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Collines Kutatási És Fejlesztési Kft. Electronic ballast, lighting source, and power control system
RU2624429C2 (en) * 2012-03-02 2017-07-03 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Led lighting device and control method of led lighting device
RU2617992C2 (en) * 2014-06-23 2017-05-02 Мицубиси Электрик Корпорейшн Device and method for light source control
RU192899U1 (en) * 2019-05-15 2019-10-04 Сергиенко Евгений Игоревич Traffic light module
WO2020231298A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Сергиенко, Евгений Игоревич Traffic light signalling module
CN111583676A (en) * 2020-05-15 2020-08-25 浙江工业大学 Lamp control board circuit of intelligent traffic signal controller
RU212186U1 (en) * 2021-12-21 2022-07-11 Олег Игоревич Степанов signaling device
RU213231U1 (en) * 2022-05-17 2022-08-30 Общество с ограниченной ответственностью "Пролэнд Груп" LIGHTING CONTROLLER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2378706C1 (en) Device for controlling ultra-bright light-emitting diodes in active light signal heads
CN101176386B (en) Two-wire dimmer with power supply and load protection circuit in the event of switch failure
US7327051B2 (en) Lighting control circuit for vehicle lamps
US6534930B2 (en) Discharge lamp lighting circuit with protection circuit
RU84130U1 (en) DEVICE CONTROLLER FOR CONTROL OF ULTRA-LIGHT LEDS IN ACTIVE LIGHT HEADS
JP5947035B2 (en) LED driving device and lighting apparatus
CN102132479A (en) Power supply device and lighting device
JP2006286339A (en) Guide lamp lighting device
US20060259202A1 (en) Signaling system
JP2014191933A (en) Marker lamp device
EP1916879B1 (en) Secure opto-electronic failure detection of high power LEDs
US11057974B2 (en) Power supply device
BG109785A (en) Led signal lamps and method for reliable control of led signal lamps
WO2020231298A1 (en) Traffic light signalling module
KR20030039579A (en) Apparatus for controlling fluorescent lamp combined use as power supplies and electric power interruption
US6472829B2 (en) Discharge lamp lighting circuit
RU93354U1 (en) TRAFFIC LED TRAFFIC
WO2005072016A1 (en) A signaling system
RU213355U1 (en) Signal traffic light module
RU2735457C1 (en) Railway automation traffic signals control module and railway automation traffic signals control method
EP2237644B1 (en) Monitoring unit for a high-power LED, and signaling device
RU192899U1 (en) Traffic light module
JPH0270223A (en) Power source alarm circuit
JPH11111472A (en) Lamp filament disconnection detecting device
JP2022102196A (en) LED lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160628