SK500092011A3

SK500092011A3 - The electronic control system for light-emitting diodes LED

Info

Publication number: SK500092011A3
Application number: SK50009-2011A
Authority: SK
Inventors: Pavel Doubek; Martin Burda; Ales Kiml; Michal Kovarik; Lubos Krejza; Josef Martinec; Jiri Teply
Original assignee: Azd Praha S. R. O.
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-10-02
Also published as: LT5808B; SK288267B6; LT2011004A; CZ302853B6; CZ2010450A3

Description

Systém elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED

Oblasť techniky

Predmetom tohto vynálezu je systém elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED, najmä na optickú signalizáciu v železničnej doprave.

Doteraiší stav techniky

V súčasnej dobe sa na optickú signalizáciu v železničnej doprave používajú žiarovky a LED svietidlá.

Výhodou žiarovky sú parametre jej vlákna, ktoré má za studená nízku impedanciu, čím dochádza k eliminácii ovplyvnenia jej funkcie vplyvom kapacitných a indukovaných napätí a prúdov v káblových trasách, v ktorých sú vedené káble na ktoré sú tieto žiarovky pripojené.

Pri rozsvietení žiarovky sa zvýši teplota jej vlákna, čím sa zvýši jeho impedancia a tým klesá potrebný príkon na svietenie. Ďalšou výhodou je existencia samotného vlákna, ktoré pri požadovanom svietení v prípade jeho celistvosti vedie obvodom prúd zistiteľný nadriadeným ovládacím systémom a žiarovka emituje svetlo, alebo v prípade prerušenia vlákna prúd obvodom netečie a žiarovka svetlo nevyžaruje. Nevýhodou žiarovky je nízka životnosť vlákna a to najmä pri signalizáciách s kmitavým svietením.

Výhodou LED svietidiel je vysoká životnosť. Nevýhodou svietidiel LED je riziko vyžarovania svetla na základe kapacitných či indukovaných napätí a prúdov. Ďalšou nevýhodou potom môže byť nedetegovateľné zníženie emitovaného svetla na základe porúch jednotlivých LED diód svietidla.

Cieľom tohto vynálezu je nájsť riešenie elektronickej časti LED svietidla eliminujúce uvedené nedostatky žiaroviek a doteraz používaných LED svietidiel.

Podstata vynálezu

Vynález sa týka systému elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED, najmä pre optickú signalizáciu v železničnej doprave, zahŕňajúci aspoň jeden stĺpec LED diód s

-2prídavnými obvodmi. Podstata vynálezu spočíva v tom, že na vstup striedavého alebo jednosmerného napätia systému je pripojený merací obvod vstupného napätia a prúdu, ktorý je svojím výstupom pripojený k bloku zvyšujúceho meniča, obsahujúceho generátor impulzov, tlmivku, diódu a spínač. Svojimi meracími výstupmi je merací obvod vstupného napätia a prúdu jednotlivo pripojený k prvému a druhému riadiacemu bloku, ktoré sú vzájomne prepojené, sú na sebe nezávislé a sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému bloku bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača. Tieto bloky bezpečného priechodu budiaceho signálu, ktoré sú vložené do obvodov zvyšujúceho meniča, sú zapojené v sérii za sebou medzi výstupom generátora impulzov a spínačom. K výstupu bloku zvyšujúceho meniča je pripojený jednak merací obvod výstupného napätia zvyšujúceho meniča a jednak aspoň jeden stĺpec LED diód s prídavnými obvodmi. Výstupy meracieho obvodu výstupného napätia zvyšujúceho meniča sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku. Každý stĺpec LED diód obsahuje sériovo spojené LED diódy v sérii so zdrojom prúdu LED diód a meracím obvodom prúdu a ďalej merací obvod napätia na sériovej kombinácii zdroje prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu. Výstupy meracieho obvodu prúdu a výstupy meracieho obvodu napätia na sériovej kombinácii zdroja prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku, pričom vstup zdroja prúdu LED diód je pre svoje ovládanie pripojený k prvému riadiacemu bloku a/alebo druhému riadiacemu bloku, zatiaľ čo za merací obvod vstupného napätia a prúdu je pripojený kódovací obvod, ovládaný prvým riadiacim blokom a/alebo druhým riadiacim blokom.

Medzi vstupom striedavého alebo jednosmerného napätia systému a meracím obvodom vstupného napätia a prúdu môže byť zapojený vstupný filter, ktorý slúži na potlačenie rušivých signálov.

K výstupu usmerňovača je zapojená tlmivka, k opačnému koncu ktorej je pripojený jednak spínač, svojím druhým pólom uzemnený, a jednak svojou anódou dióda, ku katóde ktorej je pripojený jeden pól kondenzátora, svojím druhým pólom uzemnený, kde táto tlmivka, dióda a kondenzátor sú súčasťou bloku zvyšujúceho meniča, ktorého výstupom je kondenzátor, ku ktorému je pripojený jednak merací obvod výstupného napätia zvyšujúceho meniča a jednak aspoň jeden stĺpec LED diód s prídavnými obvodmi.

-3Prvý alebo druhý alebo obidva riadiace bloky môžu byť prepojené s prúdovým zdrojom stĺpca LED diód s prídavnými obvodmi pre riadenie intenzity emitovaného svetla.

V prípade vstupného striedavého napätia systému je medzi výstupom meracieho obvodu vstupného napätia a prúdu a blokom zvyšujúceho meniča zapojený usmerňovač.

Výhody predloženého vynálezu zahŕňajú okrem iného podstatné zvýšenie životnosti optickej signalizácie v železničnej doprave pre výstražníky na železničných priecestiach a návestidlá pre riadenie vlakov. Obzvlášť podstatné je bezpečné rozpoznanie, svietenie dostatočného počtu LED diód na základe meraných napätí a prúdov, s možnosťou bezpečného vypnutia systému pri nedostatočnom počte svietiacich LED diód. Rovnako tak podstatné je obzvlášť bezpečné rozpoznanie prípadného chybového stavu systému pomocou kódovania odberu prúdu systému.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na pripojenom výkrese je znázornený príklad uskutočnenia predloženého vynálezu, v nasledujúcom odseku je jeho podrobný opis s vysvetlením.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Systém elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED pre optickú signalizáciu v železničnej doprave zahŕňa jeden alebo viac stĺpcov SLi až SL_K LED diód s prídavnými obvodmi. Na vstup striedavého alebo jednosmerného napätia systému je cez vstupný filter F pripojený merací obvod MOUI vstupného napätia a prúdu, ktorý je svojím výstupom pripojený cez usmerňovač U k bloku ZM zvyšujúceho meniča. Tento blok ZM zvyšujúceho meniča obsahuje generátor impulzov GI a spínač SP. Ďalej obsahuje tlmivku L, pripojenú k výstupu usmerňovača U, k opačnému koncu ktorého je pripojený jednak spínač SP, svojím druhým pólom uzemnený, a jednak svojou anódou dióda D, ku katóde ktorej je pripojený jeden pól kondenzátora C, svojím druhým pólom uzemnený. Výstupom bloku ZM zvyšujúceho meniča je katóda diódy D, ku ktorému je pripojený jednak merací obvod MOUC výstupného napätia zvyšujúceho meniča ZM a jednak aspoň jeden stĺpec SLi až SLk LED

-4diód s prídavnými obvodmi.

Merací obvod MQUI vstupného napätia a prúdu je svojimi meracími výstupmi jednotlivo pripojený k prvému a druhému riadiacemu bloku CPU a. CPUr. ktoré sú vzájomne prepojené a ďalej sú jednotlivo pripojené k bloku BS bezpečného súčinu, a to k prvému a druhému bloku BSa. BSr bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača SP. Tieto bloky BSa. BSr bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača SP sú zapojené v sérii za sebou medzi výstupom generátora impulzov GI a spínačom SP. K výstupu bloku ZM zvyšujúceho meniča je pripojený jednak merací obvod MOUC výstupného napätia zvyšujúceho meniča ZM a jednak aspoň jeden stĺpec SLi až SLk LED diód s prídavnými obvodmi. Výstupy meracieho obvodu MOUC výstupného napätia zvyšujúceho meniča ZM sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku CPU a, CPUr.

Každý stĺpec SLi až SLk LED diód obsahuje sériovo spojené LED diódy v sérii so zdrojom PZ prúdu LED diód a meracím obvodom prúdu MOI a ďalej merací obvod MOU napätia na sériovej kombinácii zdroja PZ prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu MOI. Výstupy meracieho obvodu prúdu MOI a výstupy meracieho obvodu MOU napätia na sériovej kombinácii zdroja PZ prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu MOI sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku CPU a. CPUr. Vstup zdroje PZ prúdu LED diód je pripojený k druhému riadiacemu bloku CPUr. prípadne môže byť pripojený k prvému riadiacemu bloku CPU a alebo súčasne k obom riadiacim blokom CPU a. CPUr. Vstup kódovacieho obvodu KO je pripojený k prvému riadiacemu bloku CPU a. prípadne môže byť pripojený k druhému riadiacemu bloku CPUr alebo súčasne k obom riadiacim blokom CPU a. CPUr.

Po pripojení vstupného striedavého alebo jednosmerného napätia začnú činnosť prvý a druhý riadiaci blok CPU a. CPUr. ktoré vyhodnotia vopred definované správne veľkosti napätia a prúdu, v danom prípade všetkých meraných veličín meracieho obvodu MQUI vstupného napätia a prúdu, meracieho obvodu MOL až MOL prúdu, meracieho obvode MOL až MOL napätia na sériovej kombinácii zdroja prúdu PZi až PZk LED diód pre reguláciu ich jasu a meracieho obvodu MOUC výstupného napätia zvyšujúceho meniča ZM. Súčasne dochádza k

-5 vzájomnej komunikácii oboch riadiacich blokov CPU a. CPUr. to je k výmene a komparácii nameraných dát. Ak sú dáta v oboch riadiacich blokoch CPU a. CPUr vyhodnotené ako platné, to znamená majú vopred určenú hodnotu, začnú obidva riadiace bloky CPU a. CPUr generovať dynamické signály (meniace sa signály) s pevnou frekvenciou, ktoré sa jednotlivo privádzajú do prvého a druhého bloku BSa. BSr bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača SP. Pre zaistenie bezpečnosti sú tieto dynamické signály vzájomne kontrolované riadiacimi blokmi CPU a. CPUr medzi sebou. Inými slovami, prvý riadiaci blok CPU a overuje funkciu druhého riadiaceho bloku CPUr a naopak. V prípade zistenia nesúladu riadiaci blok, ktorý tento nesúlad zistil, ukončuje svoju činnosť, najmä generovanie dynamického signálu pre zodpovedajúci prvý alebo druhý blok BSa. BSr bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača SP. Súčasná existencia dynamických signálov na vstupoch blokov BSa. BSr bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača SP umožní priechod signálu z generátora impulzov GI do spínača SP, ktorý následne začne svoju činnosť, to znamená spína pri frekvencii z generátora impulzov GI.

Na výstupe bloku ZM zvyšujúceho meniča vzniká zvýšené jednosmerné napätie, potrebné pre správnu funkciu stĺpcov SLi až SLk LED diód s prídavnými obvodmi, to znamená rozsvietenie týchto diód, s hodnotou prúdu, nastavenou zdrojom prúdu PZi až PZk pre reguláciu jasu týchto LED diód. Prúd v stĺpcoch SLi až SLk LED diód s prídavnými obvodmi, a tým aj intenzita svitu jednotlivých stĺpcov SLi až SLk LED diód, je nastavovaný pomocou zdroja prúdu PZi až PZk. ovládaného z príslušného riadiaceho bloku blokmi CPUa. CPUr.

Na základe vyhodnotenia všetkých meraných veličín v meracom obvode MOUI vstupného napätia a prúdu, meracom obvode MOIi až MOL prúdu, meracom obvode MOUi až MOUu napätia a meracom obvode MOUC výstupného napätia zvyšujúceho meniča ZM a overenia ich platnosti dochádza riadeným spôsobom ku kódovaniu vstupného prúdu kódovacím obvodom KO, to znamená riadenej zmene prúdového odberu celého systému. Táto zmena prúdu sa vyhodnocuje nadriadeným systémom, ktorým je vyhodnotená ako správna funkcia systému podľa tohto vynálezu. Pod pojmom nadriadený systém sa rozumie inteligentný ovládací a dohľadový obvod pre funkciu systému.

-6Systém umožňuje vyššie opísaným spôsobom detegovať poruchy svietenia LED diód a rozhodnúť o tom, či ich svit je ešte dostatočný alebo nespĺňa parametre svietivosti. Ak je svit znížený, ale ešte dostatočný, je o tom informovaný nadriadený systém prostredníctvom kódovacieho obvodu ΚΌ. Ak je nedostatočný, je funkcia systému ukončením činnosti aspoň jedného riadiaceho bloku CPU a. CPUr riadene ukončená. K ukončeniu činnosti môže dôjsť aj poruchou vnútri systému, napríklad poruchou jedného z riadiacich blokov CPU a. CPUr a pod. V takomto prípade zanikajú dynamické signály (meniace sa signály) s pevnou frekvenciou z riadiacich blokov CPU a. CPUr a tým je ukončená činnosť zvyšujúceho meniča ZM a súčasne zaniká schopnosť systému kódovať odoberaný prúd.

Pri použití špecifického signálu na výstupe generátora impulzov GI sa dosiahne harmonický odber prúdu systémom.

Priemyselná využiteľnosť

Systém elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED podľa tohto vynálezu je využiteľný najmä pre optickú signalizáciu v železničnej doprave.

Claims

1. Systém elektronického ovládania svetlo emitujúcich diód LED, najmä pre optickú signalizáciu v železničnej doprave, zahŕňajúci aspoň jeden stĺpec (SLi až SLk) LED diód s prídavnými obvodmi, vyznačujúci sa tým, že na vstup striedavého alebo jednosmerného napätia systému je pripojený merací obvod (MOUI) vstupného napätia a prúdu, ktorý je svojím výstupom pripojený k bloku (ZM) zvyšujúceho meniča, obsahujúceho generátor impulzov (GI) a spínač (SP), svojimi meracími výstupmi je merací obvod (MOUI) vstupného napätia a prúdu jednotlivo pripojený k prvému a druhému riadiacemu bloku (CPUa, CPUb), ktoré sú vzájomne prepojené, sú na sebe nezávislé a sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému bloku (BSa, BSb) bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača (SP), kde tieto bloky (BS_a, BSb) bezpečného priechodu budiaceho signálu spínača (SP) sú zapojené v sérii za sebou medzi výstupom generátora impulzov (GI) a spínačom (SP), a kde k výstupu bloku (ZM) zvyšujúceho meniča je pripojený jednak merací obvod (MOUC) výstupného napätia zvyšujúceho meniča (ZM) a jednak aspoň jeden stĺpec (SLi až SLk) LED diód s prídavnými obvodmi, výstupy meracieho obvodu (MOUC) výstupného napätia zvyšujúceho meniča (ZM) sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku (CPUa, CPUb), každý stĺpec (SLi až SLk) LED diód obsahuje sériovo spojené LED diódy v sérii so zdrojom (PZ) prúdu LED diód a meracím obvodom prúdu (MOI) a ďalej merací obvod (MOU) napätie na sériovej kombinácii zdroja (PZ) prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu (MOI), kde výstupy meracieho obvodu prúdu (MOI) a výstupy meracieho obvodu (MOU) napätia na sériovej kombinácii zdroja (PZ) prúdu LED diód a meracieho obvodu prúdu (MOI) sú jednotlivo pripojené k prvému a druhému riadiacemu bloku (CPUa, CPUb), pričom vstup zdroja (PZ) prúdu LED diód je pre svoje ovládanie pripojený k prvému riadiacemu bloku (CPUa) a/alebo druhému riadiacemu bloku (CPUb), zatiaľ čo za merací obvod (MOUI) vstupného napätia a prúdu je pripojený kódovací obvod (KO), ovládaný prvým riadiacim blokom (CPUa) a/alebo druhým riadiacim blokom (CPUb).

2. Systém podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že medzi vstupom striedavého alebo jednosmerného napätia systému a meracím obvodom (MOUI) vstupného napätia a prúdu je zapojený vstupný filter (F).

-93. Systém podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že na výstup usmerňovača (U) je zapojená tlmivka (L), k opačnému koncu ktorej je pripojený jednak spínač (SP), svojím druhým pólom uzemnený, a jednak svojou anódou dióda (D), k katóde ktorej je pripojený jeden pól kondenzátora (C), svojím druhým pólom uzemnený, kde tlmivka (L), dióda (D) a kondenzátor (C) sú súčasťou bloku (ZM) zvyšujúceho meniča, ktorého výstupom je kondenzátor (C), ku ktorému je pripojený jednak merací obvod (MOUC) výstupného napätia zvyšujúceho meniča (ZM) a jednak aspoň jeden stĺpec (SLj až SLk) LED diód s prídavnými obvodmi.

4. Systém podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že v prípade vstupného striedavého napätia systému je medzi výstupom meracieho obvodu (MOUI) vstupného napätia a prúdu a blokom (ZM) zvyšujúceho meniča zapojený usmerňovač (U).