EP0432624B1 - Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen - Google Patents

Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen Download PDF

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EP0432624B1
EP0432624B1 EP90123330A EP90123330A EP0432624B1 EP 0432624 B1 EP0432624 B1 EP 0432624B1 EP 90123330 A EP90123330 A EP 90123330A EP 90123330 A EP90123330 A EP 90123330A EP 0432624 B1 EP0432624 B1 EP 0432624B1
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EP
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main
filament
switch
alternating current
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/10—Circuits providing for substitution of the light source in case of its failure

Definitions

  • the invention relates to a main / secondary thread switch according to the preamble of claim 1.
  • a main / secondary thread switch is known from DE-PS 11 81 792.
  • the signal lamps used are regularly designed as double-filament lamps, of which one lamp thread, the so-called main thread, is usually switched on and off during operation. If the main thread burns out, the associated secondary thread is automatically switched on by a main thread monitor assigned to the relevant signal lamp, which then takes over the function of the defective main thread.
  • the main thread monitors are usually designed as current indicators, preferably relays, which are switched into the main thread circuit and which, with the switching means controlled by them, usually relay contacts, close the respective secondary thread circuit as soon as the main thread circuit is interrupted (DE-PS 35 16 612).
  • Fully electronic main / secondary thread switches are also known (DE-PS 11 81 792). There, separate indicators designed as current transformers are connected both in the main and in the secondary thread circuit of the signal lamp to be monitored. If the main thread is switched on intact, the main thread monitor switches high-impedance electronic switches connected to the secondary thread circuit so that the secondary thread cannot light up. If the main thread is defective, these switches are activated and the secondary thread is switched on, provided that the switches themselves and their actuation work properly. If the main / secondary thread switch malfunctions, it can happen that either the secondary thread is not switched on or that the secondary thread also lights up in addition to the main thread.
  • the object of the invention is to provide a fully electronic main / secondary thread switch according to the preamble of claim 1, which manages with as few inexpensive components that have been tried and tested in practice.
  • the drawing shows a signal lamp L designed as a double thread lamp with a main thread HF and a secondary thread NF, as is used for railway light signals.
  • the signal lamp is fed via the lines drawn thick in the drawing from a lamp transformer T1 arranged, for example, in the vicinity of the signal lamp, which, if necessary, is to be connected to voltage from the remote signal box and thereby supplies the lamp with lamp current.
  • the signal lamp is usually switched on via its main thread HF.
  • an electronic AC switch TRH lying in series with it must have closed the lamp circuit.
  • input diodes of a first optocoupler U1 which are fed antiparallel, are arranged in the control circuit of the main-thread AC switch TRH and are connected in parallel to the main-thread AC switch via resistors R1 and R2.
  • a control current flows through the resistor R2 and the light-emitting diodes to the control electrode of the main thread AC switch TRH and causes the latter to assume the low-resistance switching state.
  • the phototransistor of the optocoupler U1 switches a direct voltage generated by a rectifier G to the gate of an electronic direct current switch S1, which thereby assumes the conductive state.
  • the electronic switch bridges with its source-drain path, the transmission diodes of two optocouplers U2 and U3 connected in series.
  • the transmission diode of the optocoupler U2 is part of an optoelectronically controllable AC switch which is used to control an electronic AC switch TRN in the feed circuit of the auxiliary thread NF of the signal lamp. In the assumed operating state of the signal lamp, this AC switch is switched to high impedance and thus prevents the auxiliary thread from lighting up.
  • a corresponding detector must be connected in series either with the switching path of the electronic DC switch S1 or with the switching path of the first optocoupler switching transistor. Possibly. separate notifications are to be derived using separate detectors, both when the main thread and the secondary thread are switched on, and transmitted to the signal box.
  • the DC voltage required to operate the main / secondary thread switch can advantageously be tapped via the two-way rectifier G at the output terminals of the supplying lamp transformer.
  • the main and minor threads switching AC switches are preferably designed as triacs, the electronic DC switch as a field effect transistor.
  • the electronic switch S1 briefly switches the transmitter diode of the electronic alternating current switch U2 when the supply current flows over the main thread.
  • the arrangement can also be such that the switch in this case disconnects the supply circuit for the transmitter diode of the AC switch.
  • the switching transistor of the optocoupler U1 can also short-circuit the transmitting diode of the optoelectronically controllable AC switch U2 directly or open its supply circuit. Because of the ripple of the voltage supplied to the transmitter diodes of the optocoupler U1, a very low pulsating DC voltage will be able to be tapped at the switching path of the optocoupler switching transistor. In order to prevent the optoelectronically controllable AC switch U2 from turning on as a result of this DC voltage, a capacitor for smoothing this voltage must be connected in parallel with the switching path of the optocoupler transistor.
  • a zener diode is to be connected in series with the transmitter diode of the optoelectronically controllable AC switch U2, the zener voltage of which is at least equal to the voltage across the capacitor when the optocoupler switching transistor is controlled.
  • This Zener voltage is added to the forward voltage of the transmitter diode of the optoelectronically controllable AC switch and prevents the control of this switch when the main thread is illuminated.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Haupt/Nebenfadenumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
    Ein derartiger Haupt/Nebenfadenumschalter ist aus der DE-PS 11 81 792 bekannt.
  • In Eisenbahnlichtsignalanlagen sind die verwendeten Signallampen regelmäßig als Doppelfadenlampen ausgebildet, von denen üblicherweise ein Lampenfaden, der sogenannte Hauptfaden, betriebsmäßig an- und abgeschaltet wird. Brennt der Hauptfaden durch, so wird durch einen der betreffenden Signallampe zugeordneten Hauptfadenüberwacher automatisch der zugehörige Nebenfaden angeschaltet, der dann die Funktion des defekten Hauptfadens übernimmt. Die Hauptfadenüberwacher sind üblicherweise als in den Hauptfadenstromkreis geschaltete Stromindikatoren, vorzugsweise Relais, ausgebildet, die mit von ihnen gesteuerten Schaltmitteln, üblicherweise Relaiskontakten, den jeweiligen Nebenfadenstromkreis schließen, sobald der Hauptfadenstromkreis unterbrochen ist (DE-PS 35 16 612).
  • Es sind auch bereits vollelektronische Haupt/Nebenfadenumschalter bekannt (DE-PS 11 81 792). Dort sind gesonderte als Stromwandler ausgebildete Indikatoren sowohl in den Haupt- als auch in den Nebenfadenkreis der zu überwachenden Signallampe geschaltet. Bei intaktem angeschaltetem Hauptfaden werden vom Hauptfadenüberwacher aus in den Nebenfadenkreis geschaltete elektronische Schalter hochohmig geschaltet, so daß der Nebenfaden nicht aufleuchten kann. Bei defektem Hauptfaden werden diese Schalter durchgesteuert und der Nebenfaden wird angeschaltet unter der Voraussetzung, daß die Schalter selbst und ihre Ansteuerung ordnungsgerecht arbeiten. Bei einem Fehlverhalten des Haupt/Nebenfadenumschalters kann es dazu kommen, daß entweder der Nebenfaden nicht angeschaltet wird, oder aber, daß zusätzlich zum Haupt- auch der Nebenfaden aufleuchtet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen vollelektronischen Haupt/Nebenfadenumschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, der mit möglichst wenigen, in der Praxis bewährten, preiswerten Bauelementen auskommt.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt eine als Doppelfadenlampe ausgebildete Signallampe L mit einem Hauptfaden HF und einem Nebenfaden NF, wie sie für Eisenbahnlichtsignale Verwendung findet. Gespeist wird die Signallampe über die in der Zeichnung dick ausgezogenen Leitungen aus einem beispielsweise in der Nähe der Signallampe angeordneten Lampentransformator T1, der über Zuleitungen vom fernen Stellwerk aus bedarfsweise an Spannung zu legen ist und dabei die Lampe mit Lampenstrom versorgt. Üblicherweise ist die Signallampe über ihren Hauptfaden HF angeschaltet. Damit ein zum Aufleuchten des Hauptfadens ausreichender Lampenstrom fließt, muß ein mit diesem in Reihe liegender elektronischer Wechselstromschalter TRH den Lampenstromkreis geschlossen haben. Hierzu sind im Steuerstromkreis des Hauptfaden-Wechselstromschalters TRH antiparallel gespeiste Eingangsdioden eines ersten Optokopplers U1 angeordnet, die über Wiederstände R1 und R2 dem Hauptfaden-Wechselstromschalter parallelgeschaltet sind. Solange die Leuchtdioden des Optokopplers U1 stromdurchflossen sind, fließt über den Widerstand R2 und die Leuchtdioden ein Steuerstrom zur Steuerelektrode des Hauptfaden-Wechselstromschalters TRH und veranlaßt diesen, den niederohmigen Schaltzustand einzunehmen.
  • Der Fototransistor des Optokopplers U1 schaltet, solange die Eingangsdioden stromführend sind, eine von einem Gleichrichter G erzeugte Gleichspannung auf das Gate eines elektronischen Gleichstromschalters S1, der dabei den leitenden Zustand einnimmt. In diesem Zustand überbrückt der elektronische Schalter mit seiner Source-Drain-Strecke die Sendedioden zweier in Reihe geschalteter Optokoppler U2 und U3. Die Sendediode des Optokopplers U2 ist Teil eines optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters, der dazu dient, einen elektronischen Wechselstromschalter TRN im Speisekreis des Nebenfadens NF der Signallampe zu steuern. Bei dem angenommenen Betriebszustand der Signallampe ist dieser Wechselstromschalter hochohmig geschaltet und verhindert damit ein Aufleuchten des Nebenfadens.
  • Brennt der Hauptfaden der Signallampe durch, so wird die Schaltstrecke des Fototransistors im Optokoppler U1 hochohmig. Damit verschwindet das Steuerpotential am Gate des Gleichstromschalters S1, der bislang die Eingangsdiode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 kurzgeschlossen hatte. Als Folge davon fließt Strom über diese Diode, was zum Durchsteuern des Wechselstromschalters U2 führt. Die Ausgangsdioden dieses Schalters liegen über die Widerstände R3 und R4 parallel zum Nebenfaden-Wechselstromschalter TRN. Der über den Widerstand R3 und die Ausgangsdioden des Wechselstromschalters U2 fließende Steuerstrom schaltet den Nebenfaden-Wechselstromschalter TRN niederohmig und bewirkt damit das Anschalten des Nebenfadens. Dieser Schaltzustand wird dem Stellwerk über einen Optokoppler U3 gemeldet, der beispielsweise mit der Eingangsdiode des optoelektronisch gesteuerten Wechselstromschalters U2 in Reihe geschaltet ist.
  • Wenn eine aktive Meldung nicht bei angeschaltetem Nebenfaden, sondern bei angeschaltetem Hauptfaden gegeben werden soll, ist ein entsprechender Melder entweder mit der Schaltstrecke des elektronischen Gleichstromschalters S1 oder mit der Schaltstrecke des ersten Optokopplerschalttransistor in Reihe zu schalten. Ggf. sind durch gesonderte Melder auch gesonderte Meldungen sowohl bei angeschaltetem Haupt- als auch bei angeschaltetem Nebenfaden abzuleiten und an das Stellwerk zu übertragen.
  • Die zum Betrieb des Haupt/Nebenfadenumschalters erforderliche Gleichspannung läßt sich in vorteilhafter Weise über den Zweiweggleichrichter G an den Ausgangsklemmen des speisenden Lampentransformators abgreifen. Die den Haupt- und den Nebenfaden schaltenden Wechselstromschalter sind vorzugsweise als Triacs ausgebildet, der elektronische Gleichstromschalter als Feldeffekttransistor.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schaltet der elektronische Schalter S1 bei über den Hauptfaden fließendem Speisestrom die Sendediode des elektronischen Wechselstromschalters U2 kurz. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß der Schalter in diesem Fall den Speisekreis für die Sendediode des Wechselstromschalters auftrennt.
  • In Abweichung von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Schalttransistor des Optokopplers U1 die Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 auch unmittelbar kurzschließen bzw. deren Speisekreis auftrennen. Wegen der Welligkeit der den Sendedioden des Optokopplers U1 zugeführten Spannung wird dabei an der Schaltstrecke des Optokoppler-Schalttransistors eine sehr geringe pulsierende Gleichspannung abgreifbar sein. Um zu verhindern, daß als Folge dieser Gleichspannung der optoelektronisch steuerbare Wechselstromschalter U2 durchschaltet, ist der Schaltstrecke des Optokoppler-Transistors ein Kondensator zum Glätten dieser Spannung parallelzuschalten. Gegebenenfalls ist mit der Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters U2 noch eine Zenerdiode in Reihe zu schalten, deren Zenerspannung mindestens gleich der bei durchgesteuertem Optokoppler-Schalttransistor am Kondensator liegenden Spannung ist. Diese Zenerspannung addiert sich zu der Durchlaßspannung der Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters und verhindert bei leuchtendem Hauptfaden das Durchsteuern dieses Schalters.

Claims (9)

  1. Haupt/Nebenfadenumschalter für wechselstromgespeiste Doppelfadenlampen in Verkehrssignalanlagen, insbesondere in Eisenbahnlichtsignalen, mit einem jeder Signallampe (L) zugeordneten lampenstromgesteuerten Hauptfadenüberwacher zum Anschalten des Nebenfadens (NF) beim Durchbrennen des Hauptfadens (HF), dadurch gekennzeichnet,
    daß sowohl im Lampenkreis des Haupt- als auch des Nebenfadens je ein elektronischer Wechselstromschalter (TRH bzw. TRN) angeordnet ist,
    daß im Steuerstromkreis des Hauptfaden-Wechselstromschalters (TRH) mindestens eine über den Hauptfaden (HF) aus der Stromversorgungseinrichtung (T1) der Signallampe (L) gespeiste Sendediode eines ersten Optokopplers (U1) angeordnet ist, welche im stromdurchflossenen Zustand den Hauptfaden-Wechselstromschalter (TRH) durchschaltet,
    daß der Schalttransistor dieses ersten Optokopplers (U1) an einer Gleichspannung liegt und bei stromdurchflossener Sendediode mittel- oder unmittelbar mindestens eine an einer Versorgungsspannung liegende Leuchtdiode kurzschließt oder deren Speisekreis auftrennt,
    daß diese Leuchtdiode die Sendediode eines optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) ist, dessen Empfangsdioden über den Nebenfaden (NF) der Signallampe an der speisenden Stromversorgungseinrichtung (T1) liegen und bei stromdurchflossener Sendediode den im Speisekreis des Nebenfadens angeordneten elektronischen Wechselstromschalter (TRN) durchschalten.
  2. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Optokoppler (U1) eingangsseitig über den Hauptfaden (HF) der Signallampe (L) an der Stromversorgungseinrichtung (T1) der Signallampe liegt und zwei antiparallel geschaltete Sendedioden aufweist.
  3. Haupt/Nebenfadenumnschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor des ersten Optokopplers (U1) in eingestelltem Zustand einen elektronischen Schalter (S1) zum Kurzschließen der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2) einstellt.
  4. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstrecke des Schalttransistors des ersten Optokopplers (U1) ein Kondensator parallelgeschaltet ist.
  5. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromumschalters (U2) eine Zenerdiode in Reihe geschaltet ist, deren Zenerspannung mindestens gleich der sich an der Schaltstrecke des eingestellten Schalttransistors des ersten Optokopplers (U1) bzw. am Kondensator einstellenden Spannung ist.
  6. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der mindestens einen Sendediode des optoelektronisch steuerbaren Wechselstromschalters (U2), mit der Schaltstrecke des elektronischen Schalters (S1) und/oder mit der Schaltstrecke des ersten Optokoppler-Schalttransistors die sendediode eines weiteren Optokopplers (U3) in Reihe geschaltet ist, dessen Schalttransistor zum Auslösen einer Überwachungsmeldung dient.
  7. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (S1) als Feldeffekttransistor ausgebildet ist.
  8. Haupt/Nebenfadenumschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung zum Betrieb der Gleichstrombauelemente des Haupt/Nebenfadenumschalters an einem Gleichrichter (G) abgreifbar ist, der eingangsseitig an einen die Signallampe (L) speisenden Lampentransformator (T1) angeschlossen ist.
  9. Haupt/Nebenfadenumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elektronischen Haupt- und Nebenfaden-Wechselstromschalter (TRH bzw. TRN) als Triacs ausgebildet sind.
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