Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СВЕТОДИОДНОГО СВЕТОФОРА

Изобретение относится к организации и управлению движением поездов на железных дорогах, а именно к регулирующим, предупреждающим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования подвижного состава.

Известны светофоры, у которых в качестве излучателя используется группа последовательного включенных светодиодов и источник тока с фронтовым контактом сигнального реле (Патент РФ №2528523. Резервированный светодиодный светофор / М.А. Оськина, Б.С. Сергеев. МПК B61L 23/00. Публ. 20.09.2013. Бюл. №26).

Недостатком подобного устройства является отсутствие контроля работоспособности светодиодов как в режиме излучения, так и в «холодном» состоянии.

Известны светофоры, у которых для контроля работоспособности светодиодов в «холодном» состоянии используется эффект наличия температурного потенциала p-n перехода светодиодов (Патент РФ №2611475. Контролируемый светодиодный светофор / М.А. Оськина. МПК B61L 23/00. Публ. 11.01.2017. Бюл. №2). В этом устройстве суммарный температурный потенциал последовательного включения светодиодов используется для получения контрольного сигнала исправности светодиодной матрицы.

Недостатком этого устройства является то, что контрольный сигнал исправности достаточного уровня напряжения может быть получен только лишь при последовательном включении нескольких десятков-сотен светодиодов. Это ограничивает возможность применения указанного устройства для светодиодных светофоров, у которых число последовательно включенных светодиодов не превышает нескольких штук.

Наиболее близким к предлагаемому является светодиодный светофор (патент РФ №2617023. Светодиодный светофор с контролем холодного состояния / Оськина М.А. МПК B51L 23/00), в котором для контроля функционирования его в «холодном» состоянии используется свойство наличия или отсутствия барьерной емкости p-n перехода, которая при возникновении обрыва в полупроводниковой структуре светодиода становится равной нулю. Это устройство содержит последовательно включенные фронтовой контакт сигнального реле, источник тока и группу последовательно соединенных светодиодов.

Недостатком этого устройства является применение генератора переменного напряжения достаточно высокой частоты, что обусловлено относительно малой барьерной емкостью полупроводниковой структуры светодиодов, а также вследствие малой величины контрольного тока, протекающего через светодиоды в «холодном» режиме. Это обусловливает невысокую надежность работы подобного устройства контроля в реальных устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики при наличии значительного уровня магнитных и электромагнитных помех в релейных шкафах и на посту электрической централизации.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства контроля в «холодном» режиме.

Указанная цель достигается тем, что в схему устройства введены источник постоянного напряжения обратной полярности, тыловой контакт сигнального реле и резистор.

Сущность изобретения заключается в том, что резистор включен между точкой соединения отрицательного полюса источника тока с положительным полюсом источника напряжения обратной полярности, отрицательный полюс которого через тыловой контакт сигнального реле подключен к точке соединения анода группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора, с фронтовым контактом сигнального реле, причем точка соединения резистора с положительным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности подключена к управляющему входу регистратора, общий вход которого соединен с катодом группы последовательно соединенных светодиодов, представляющих собой излучатель светофора.

На чертеже приведена схема устройства контроля функционирования светодиодного светофора. Она содержит источник тока 1, положительный полюс которого через фронтовой контакт сигнального реле 2 подключен к аноду группы последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3, и через тыловой контакт сигнального реле 4 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения обратной полярности 5. Положительный полюс источника постоянного напряжения обратной полярности 5 через резистор 6 подключен к отрицательному полюсу источника тока 1 и катоду группы последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3. Причем положительный полюс источника постоянного напряжения обратной полярности 5 соединен с управляющим входом регистратора 7, общий вход которого подключен к катоду группы последовательно соединенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3.

Устройство контроля функционирования светодиодного светофора работает следующим образом.

В режиме излучения светофора фронтовой контакт сигнального реле 2 замкнут и через светодиоды 3.1,…3.N, представляющие собой излучатель светофора 3, протекает прямой ток. При этом источник постоянного напряжения обратной полярности 5 отключен от схемы светодиодов тыловым контактом сигнального реле 4.

При отключении сигнальным реле излучения светофора фронтовой контакт сигнального реле 2 размыкается, а тыловой контакт сигнального реле 4 замыкается. Источник тока 1 отключается от светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3, а источник постоянного напряжения обратной полярности 5 подключается к светодиодам 3.1,…3.N, представляющим собой излучатель светофора 3. Вследствие наличия в вольтамперной характеристике светодиодов 3.1,…3.N реальной величины обратного тока I_обр, через светодиоды 3.1,…3.N и резистор 6 начинает протекать обратный ток светодиодов I_обр, что вызывает появление падения напряжения обратной полярности на резисторе 6, которое передается на вход регистратора 7, обусловливая передачу соответствующего сигнала на пост управления и контроля светофора.

Очевидно, что работоспособность схемы будет обеспечена при условии, что выполняется неравенство: U_обр<∑U_{обр. max}, где ∑U_обр. _max - максимально допустимое обратное напряжение, прикладываемое к сумме последовательно включенных светодиодов 3.1,…3.N, представляющих собой излучатель светофора 3. У существующих светодиодов нормативная величина напряжения, которое может прикладываться к одному светодиоду, лежит в пределах: U_{обр. max} = 2…15 В. Поэтому в зависимости от количества последовательно включенных светодиодов N напряжение источника постоянного напряжения обратной полярности 5 может составлять величины в несколько десятков вольт. Это определяет соответствующую и вполне достаточную величину падения напряжения на резисторе 6, передаваемого на регистратор 7. Для мощных светодиодов величины тока I_обр лежат в пределах от долей до единиц миллиампер.

Таким образом, работа светодиодов в области обратной проводимости вольтамперной характеристики позволяет получить выходной сигнал достаточного уровня для обеспечения контроля светофора в «холодном» режиме его работы.

Следовательно, использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить контроль светодиодного светофора в «холодном» режиме его работы и повысить надежность работы светофора в этом режиме.