JP5116641B2 - Constant current generator switching system for ship traffic signals - Google Patents
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Description
本発明は、LED(発光ダイオード)やHIDランプ(高輝度放電灯)などの電子発光光源の電源に関し、さらに詳しくは、船舶通航信号板のように配線距離が長く広範囲に配設された多数の灯火からなる照明設備を正規用及び代行用の2台の電源により交互に点灯させる船舶通航信号用定電流発生器切換システムに関するものである。 The present invention relates to a power source for an electroluminescent light source such as an LED (light emitting diode) or an HID lamp (high-intensity discharge lamp). More specifically, the present invention relates to a large number of long wiring distances such as a ship traffic signal board. The present invention relates to a constant current generator switching system for a ship traffic signal in which lighting equipment composed of lights is alternately turned on by two power supplies for regular use and substitute use.
一般に、港湾や海峡では、天候不順による視界不良時や夜間であっても、船舶を安全に運行させるために、各種視覚情報装置が配設されている。これらの視覚情報装置は、船舶に対して視認距離と停船待機位置を知らせる船舶通航信号や潮流の向きを知らせる潮流信号などをLED表示板などにより提供している。 In general, in harbors and straits, various visual information devices are arranged to operate a ship safely even when visibility is poor due to bad weather or at night. These visual information devices provide a ship traffic signal that informs the ship of a viewing distance and a stop standby position, a tidal current signal that informs the direction of the tidal current, and the like by means of LED display boards.
このような船舶通航信号システムでは、広範囲にわたってタングステンランプやハロゲンランプなどの熱発光光源を内装した多数の灯火が配設されるため、これらの多数の灯火に対して電力を供給するためには、非常に長い距離の配線が必要となる。そのため、この配線による電力損失を考慮して各灯火の光度を均一に保つ必要があると共に、何れかの灯火に不点灯が発生しても他の灯火を安定して点灯させる灯火システムが必要である。 In such a ship traffic signal system, since a large number of lamps equipped with a thermoluminescent light source such as a tungsten lamp and a halogen lamp are arranged over a wide range, in order to supply electric power to these many lamps, Very long distance wiring is required. For this reason, it is necessary to keep the light intensity of each lamp uniform in consideration of the power loss due to this wiring, and a lighting system that stably lights other lights even if any one of the lamps does not light is required. is there.
さらに、前述した灯火システムでは、昼間であるか夜間であるかや、気象状況に応じて灯火の視認性が変化するため、これらの状況の変化に応じて灯火の輝度を調整する必要がある。例えば、周辺照度が高い、すなわち周りが明るい昼間では灯火の視認性が低下するため、灯火の輝度を高くする必要がある。一方、周辺照度が低い、すなわち周りが暗い夜間では灯火の視認性が良好であるため、灯火の輝度を低くすることによって消費電力を削減することができる。 Further, in the above-described lighting system, the visibility of the lamp changes depending on whether it is daytime or nighttime, and the weather condition, so it is necessary to adjust the luminance of the lamp according to the change of these conditions. For example, in the daytime when the ambient illuminance is high, that is, when the surroundings are bright, the visibility of the lamp is reduced, so that it is necessary to increase the brightness of the lamp. On the other hand, since the visibility of the lamp is good at night when the ambient illuminance is low, that is, the surrounding is dark, power consumption can be reduced by reducing the brightness of the lamp.
このような用途に適した電源装置として、本発明者は、図7に示したような定電流光度調整装置200を開発した。この定電流光度調整装置200は、商用単相交流電源210と、この商用単相交流電源210に直列に接続され、商用単相交流電源210の出力と所定の共振条件を満たす時定数を有し、負荷変動に無関係な一定な正弦波交流電流Iを出力する共振回路220と、一次側巻線230Pが共振回路220の出力に直列接続された出力変成器230とを有している。
As a power supply device suitable for such applications, the present inventor has developed a constant current light
さらに、比較的長い距離の配線280を介して出力変成器230の二次側巻線230Sにそれぞれ直列接続された複数の灯火240と、任意の期間だけ一次側巻線230Pに流れる正弦波交流を短絡する分流回路250と、電流検出器270により検出された出力変成器230の二次側電流すなわち負荷電流ILに基づいて、共振回路220から出力される正弦波交流電流Iの1サイクルを単位として分流回路250を短絡制御(サイクル制御)することにより、負荷電流ILの大きさを調整するサイクル制御回路260とを有している。
Further, a plurality of
このような定電流光度調整装置200は、商用単相交流電源210に対して共振回路220が直列接続されており、所定の共振条件を満たすように、コンデンサ220Aとリアクトル220Bとから決定される時定数と、交流電源出力の周波数、電圧、電流とを選択することにより、負荷の変動に無関係な一定の電流Iが得られる。この電流Iは、出力変成器230の一次側巻線230Pに供給され昇圧され、出力変成器230の二次側巻線230Sに直列接続されたそれぞれの灯火240に一定の負荷電流ILとして等しく供給される。
In such a constant current light
これにより、出力変成器230から各灯火240への配線280が非常に長い場合であっても、各灯火240の熱発光光源240Bには、絶縁トランス240Aを介して等しい電流が供給されるものとなり、各熱発光光源240Bを均一な光度で点灯させることができる。なお、任意の熱発光光源240Bが不点灯となっても絶縁トランス240Aにより負荷側の直列回路が断線されることがないので、他の熱発光光源240Bへの影響は生じない。また、分流回路250は、互いに極性が逆方向となるように並列接続されたサイリスタ250A、250Bから構成されており、短絡動作時には、正弦波交流がプラス側の期間はサイリスタ250Aがオンとなり、マイナス側の期間はサイリスタ250Bがオンとなる。
As a result, even if the
図8は、図7に示した従来の定電流光度調整装置200の各部の信号を示す信号波形図で有り、ここでは、共振回路220から出力される電流Iの正弦波8周期(周期T1)分のうち1周期(周期T2)分を短絡する場合が例として示されている。サイクル制御回路260は、電流検出器270を介して検出された負荷電流ILに基づいて、所望の負荷電流ILを得るための波数比R=T2/T1を算出する。例えば、波数比R=1/8の場合には、図8に示すように、電流Iの正弦波8周期(周期T1)分のうち1周期(周期T2)分を短絡するように分流回路250を制御する。その結果、灯火240に供給される電流は、7/8に減少する。そして、波数比Rを変えることにより灯火240に供給される電流を可変することができる(例えば、特許文献1参照)。
ところが、前述した従来の定電流光度調整装置200では、出力変成器230の一次側に流れる電流Iaを所定の波数比Rで短絡させることにより、負荷電流ILの調整を行っているため、例えば、商用単相交流電源210の周波数が50Hzであるとした場合、負荷電流ILの刻み幅は、2%となり、それ以下の電流調整は不可能であるという課題があった。
また、負荷電流ILを低減させるためには、所定の波数比Rで負荷電流ILを短絡させているため、負荷電流ILを低減させていくにつれて灯火240がちらつくという課題があった。
しかも、従来の定電流光度調整装置200では、図7に示したように、共振回路220、分流回路250、サイクル制御回路260などが必要であり、回路構成が複雑となると共に、共振回路220が大型のリアクトル220Bを必要とするため、装置が大型化するという課題があった。
However, in the conventional constant current light
Further, in order to reduce the load current IL, the load current IL is short-circuited at a predetermined wave number ratio R, so that there is a problem that the
In addition, as shown in FIG. 7, the conventional constant current light
さらに、灯火のグローブ(光源を覆っている部材)に埃が付着し次第に輝度が低下するため、灯火の寿命がまだ尽きていないのに、グローブを磨いたり、光源を交換したりしなくてはならないという保守メンテナンス上の課題があった。 In addition, since the brightness gradually decreases as dust adheres to the lamp glove (the member that covers the light source), you must polish the glove or replace the light source even though the lamp life has not yet expired. There was a maintenance problem that it was not possible.
一方、近年、広範囲にわたって多数の灯火を配設する船舶通航信号システムにおいては、消費電力やメンテナンス性を考慮し、光源として前述したようなタングステンランプやハロゲンランプなどのフィラメントを用いたランプ、いわゆる熱発光光源ではなく、効率よく所望の発光色が得られ、かつ球切れ(フィラメントの断線)の心配がなく長寿命なLEDやHIDランプなどのフィラメントを有していない、いわゆる電子発光光源の導入が検討されている。 On the other hand, in recent years, in ship traffic signal systems in which a large number of lights are arranged over a wide range, in consideration of power consumption and maintainability, lamps using filaments such as tungsten lamps and halogen lamps as described above, so-called heat, are used. The introduction of so-called electroluminescent light sources that do not have filaments such as LEDs and HID lamps that can efficiently obtain a desired luminescent color, have no fear of a broken bulb (broken filament), and are not a light emitting light source. It is being considered.
しかしながら、従来用いられていた、タングステンランプやハロゲンランプなどの熱発光光源では、図9及び図10に示すように、負荷電流に対する光源の輝度が三次曲線に沿った電流−輝度特性を有しているため、例えば、負荷電流が6.6Aの時に輝度が100%であった場合、0.2%の輝度に調整する場合であっても、2.8Aの負荷電流が必要であった。その結果、微少な負荷電流量の供給及び調整は必要ではなく、前述したような定電流光度調整装置200で十分に対応可能であった。
However, in a conventionally used thermoluminescent light source such as a tungsten lamp or a halogen lamp, the luminance of the light source relative to the load current has a current-luminance characteristic along a cubic curve as shown in FIGS. Therefore, for example, when the luminance is 100% when the load current is 6.6 A, the load current of 2.8 A is necessary even when the luminance is adjusted to 0.2%. As a result, it is not necessary to supply and adjust a minute load current amount, and the constant current light
これに対して、光源としてLEDやHIDランプなどの電子発光光源を用いる場合には、負荷電流に対する光源の輝度が一次曲線に沿った電流−輝度特性であるため、例えば、LEDを用いた場合であって、前述と同様に負荷電流が6.6Aの時に輝度が100%とした場合、0.2%の輝度に調整する場合、必要な電流は、0.01A程度の微少な負荷電流となるため、微少な負荷電流量の供給と調節が要求される。したがって、前述したような定電流光度調整装置200では、微少な負荷電流量を精度良く調整することができないため、電子発光光源を用いた船舶通航信号システムには対応できないという問題があった。
On the other hand, when an electroluminescent light source such as an LED or an HID lamp is used as the light source, the luminance of the light source with respect to the load current is a current-luminance characteristic along a linear curve. As described above, when the luminance is 100% when the load current is 6.6 A, the necessary current becomes a small load current of about 0.01 A when the luminance is adjusted to 0.2%. Therefore, supply and adjustment of a minute load current amount are required. Therefore, the constant current light
しかも、電子発光光源を用いた船舶通航信号システムにおいては、輝度を0.2%に下げた場合、必要な電流は輝度が100%の時の0.2%で良いのに対して、従来の熱発光光源を用いた灯火システムでは、輝度を0.2%に下げた場合であっても、輝度が100%の時の40%以上の電流が必要であり、エネルギー効率がきわめて悪いという問題があった。 Moreover, in a ship traffic signal system using an electroluminescent light source, when the luminance is lowered to 0.2%, the necessary current may be 0.2% when the luminance is 100%, whereas the conventional current is sufficient. In a lighting system using a thermoluminescent light source, even when the brightness is lowered to 0.2%, a current of 40% or more when the brightness is 100% is required, and the energy efficiency is extremely poor. there were.
また、船舶通航信号システムでは、停電をなくすために図11に示すように正規用の定電流光度調整装置200の他に代行用の定電流光度調整装置500を装備しているが、前述したような従来の定電流光度調整装置200では、正規用の定電流光度調整装置200の開閉器201をONにした状態から、この開閉器201をOFFにして、代行用の定電流光度調整装置500の開閉器501をONにして、正規用及び代行用の電源の切換を行う。その場合、負荷回路600に電圧が掛かっている状態であるので、開閉器201においてアークが発生する。そのため、アークが完全に切れてから開閉器501をONにしないと代行用の定電流光度調整装置500が短絡事故を起こすため、電源の切換時間が長期化する。特に巨大船を対象とした船舶通航信号システムにおいては、電源の切換時間が長期化して負荷回路の停電状態が長期化すると、慣性の大きな巨大船が長く不安な状態に陥る。従って、正規用及び代行用の電源の切換時間を圧縮することが、長年の課題であった。
Further, in order to eliminate a power failure, the ship traffic signal system is equipped with a substitute constant current light
さらに、地球温暖化が深刻な社会問題となっている昨今、省エネルギー化によりCO2排出量削減に寄与する電子発光光源を用いた船舶通航信号システムの開発に高い関心が集まっている。 Furthermore, in recent years when global warming has become a serious social problem, there is a great interest in developing a ship traffic signal system using an electroluminescent light source that contributes to CO 2 emission reduction by energy saving.
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、LEDやHIDランプなどのいわゆる電子発光光源を用いた複数の灯火が直列に接続されている負荷回路に対して簡単な回路構成で輝度調整の高精度化及び負荷電流低減時における灯火のちらつき防止を図ると共に、正規用及び代行用の2台の電源の切換時間を圧縮し、さらに、灯火の保守メンテナンス負担を軽減することができる船舶通航信号用定電流発生器切換システムを提供することを目的とする。 Therefore, the technical problem to be solved by the present invention, that is, the object of the present invention is simple with respect to a load circuit in which a plurality of lamps using so-called electroluminescent light sources such as LEDs and HID lamps are connected in series. With a simple circuit configuration, the brightness adjustment is highly accurate and the flickering of the lamp is reduced when the load current is reduced. The switching time between the two power supplies for regular use and substitution is reduced, and the maintenance work for the lamp is reduced. An object of the present invention is to provide a constant current generator switching system for ship traffic signals that can be performed.
まず、本請求項1に係る発明は、商用交流単相電源と定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生する交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた正規用及び代行用の2台の定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備えた船舶通航信号用定電流発生器切換システムであって、前記2台の定電流発生器が出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続されていると共に前記負荷回路と接続され直列回路を形成し、前記2台の定電流発生器の各々が該定電流発生器の出力端を短絡させて前記直列回路から切り離す回路接点器を有していることにより、前記課題を解決したものである。 First, according to the first aspect of the present invention, a commercial AC single-phase power source, a constant current supply capacitor, and a primary winding of an output transformer are connected in series and a secondary winding of the output transformer. Two constant current generators for normal use and substitute for which a plurality of input side switching taps for linearly changing the amplitude of the AC constant current generated in the output transformer are provided in the primary winding of the output transformer, and electroluminescence A constant current generator switching system for ship traffic signals, comprising a load circuit in which a plurality of lights having a light source are connected in series, wherein the AC constant currents output by the two constant current generators are reversed. The series circuit is connected in series so as to be in phase and connected to the load circuit to form a series circuit, and each of the two constant current generators short-circuits the output terminal of the constant current generator. By having a circuit contactor to disconnect from Problems are those that were resolved.
なお、本発明において、「電子発光光源」とは、LEDやHIDランプなどのフィラメントを有しておらず、負荷電流に対する光源の輝度が一次曲線に沿った電流−輝度特性である光源を総称しているが、耐久性や耐衝撃性、寿命などの点で電子発光光源にLEDを用いることが特に好ましい。また、本発明において、「商用単相交流電源」とは、電力会社から供給される電圧が100V又は200Vで周波数が50Hz(東日本)又は60Hz(西日本)である電源を意味しているが、周波数が400Hz程度以下の低周波交流電源であれば、商用単相交流電源に換えて利用可能である。さらに、本発明において、「定電流発生器」とは、従来の定電流電源装置のように負荷に対して所定の定電流が流れるように電圧を変化させるものではなく、負荷変動に関係なく、すなわち負荷が短絡状態であっても常に一定の電流を供給可能であるという点で従来の定電流電源装置とは定電流発生原理が全く異なるものである。 In the present invention, the “electroluminescent light source” is a generic term for light sources that do not have filaments such as LEDs and HID lamps, and that the luminance of the light source with respect to the load current has a current-luminance characteristic along a linear curve. However, it is particularly preferable to use an LED as the electroluminescent light source in terms of durability, impact resistance, life and the like. In the present invention, “commercial single-phase AC power source” means a power source having a voltage of 100 V or 200 V and a frequency of 50 Hz (eastern Japan) or 60 Hz (western Japan) supplied from an electric power company. Can be used in place of a commercial single-phase AC power source if it is a low frequency AC power source of about 400 Hz or less. Furthermore, in the present invention, the “constant current generator” does not change the voltage so that a predetermined constant current flows to the load unlike the conventional constant current power supply device, regardless of the load fluctuation, That is, the constant current generation principle is completely different from the conventional constant current power supply device in that a constant current can always be supplied even when the load is short-circuited.
そして、本請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の構成に加えて、前記出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を微調整する複数の出力側切換タップが、前記出力変成器の二次側巻線に設けられていることにより、前記課題をさらに解決したものである。
In addition to the configuration of the invention according to
また、本請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に係る発明の構成に加えて、前記電子発光光源が、LEDであることにより、前記課題をさらに解決したものである。
In addition to the configuration of the invention according to
本発明の船舶通航信号用定電流発生器切換システムは、出力電圧がV(ボルト)である商用単相交流電源と静電容量C(ファラッド)の定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生する交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた正規用及び代行用の2台の定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備えたというきわめて簡単な構成によって、蓄積電荷Qは固定であるため、出力変成器の一次側巻線には、静電容量C(ファラッド)に対応した定電流I1が流れるので、前記出力変成器の二次側巻線に直列接続された負荷(点灯する電子発光光源の数や配線の長さになどによって決まる)が増減した場合であっても、例えば、負荷が短絡した場合であっても電源電圧に影響が波及せず、出力変成器の二次側へ常に安定した定電流供給が実現できる。その結果、出力変成器の二次側を短絡させた状態で定電流発生器の動作状態を点検することができる。また、複数の灯火が一筆書きのように一本の配線で直列に接続されるため、2本の配線で各灯火に電力を供給する場合に比べて配線の量を大幅に削減でき省資源化に貢献する。 The constant current generator switching system for ship traffic signals according to the present invention includes a commercial single-phase AC power source with an output voltage of V (volts), a constant current supply capacitor with a capacitance C (farad), and the primary side of the output transformer. A plurality of input side switching taps, which are connected in series with the winding and linearly change the amplitude of the AC constant current generated in the secondary side winding of the output transformer, include the primary side winding of the output transformer. The stored charge can be obtained by a very simple configuration comprising two regular current generators and a constant current generator provided in the main body, and a load circuit in which a plurality of lamps equipped with an electroluminescent light source are connected in series. since Q is fixed, the primary winding of the output transformer, the constant current I 1 corresponding to the electrostatic capacitance C (farads) flows, is connected in series with the secondary winding of the output transformer Load (number and arrangement of light-emitting electroluminescent light sources Even if the load is short-circuited, for example, even if the load is short-circuited, the power supply voltage will not be affected, and the output transformer will always be stable. current supply can be realized. As a result, the operating state of the constant current generator can be checked with the secondary side of the output transformer short-circuited. In addition, since multiple lights are connected in series with a single wire as in a single stroke, the amount of wiring can be greatly reduced compared to the case where power is supplied to each lamp with two wires, saving resources. to contribute to.
さらに、前記一次側巻線に流れる定電流I1と選択された入力側切換タップまでの巻数T1との積I1・T1(アンペアターン)が、前記二次側巻線に発生する交流定電流I2と二次側巻線の巻数T2との積I2・T2(アンペアターン)が一定、すなわちI1・T1=I2・T2の関係が成立し、I1が前述したように一定で、T2を固定とした場合、各入力側切換タップまでの巻数T1に比例した交流定電流I2が前記出力変成器の二次側巻線に発生するので、電子発光光源に通電される負荷電流を100%通電から、例えば、0.2%という微少な通電まで入力側切換タップの切り換えによって精度良く調整することができる。 Further, the product I 1 · T 1 (ampere turn) of the constant current I 1 flowing through the primary side winding and the number of turns T 1 up to the selected input side switching tap is an alternating current generated in the secondary side winding. The product I 2 · T 2 (ampere turn) of the constant current I 2 and the number of turns T 2 of the secondary winding is constant, that is, the relationship of I 1 · T 1 = I 2 · T 2 is established, and I 1 is As described above, when T 2 is constant and T 2 is fixed, an AC constant current I 2 proportional to the number of turns T 1 to each input side switching tap is generated in the secondary winding of the output transformer. The load current supplied to the light-emitting light source can be accurately adjusted by switching the input side switching tap from 100% energization to a very small energization of 0.2%, for example.
しかも、この調整は出力変成器の二次側巻線に発生する正弦波である交流定電流I2の振幅の大きさを変化させることによって達成されるため、負荷電流を低減させていった場合であっても灯火がちらつくことなく、良好な視認性を発揮させることができる。さらに、電流式のタップ切換は、電圧式のタップ切換と異なり、タップ間に電位差が発生しないため絶縁破壊などの故障の発生が抑制され、装置の安全性が向上する。 Moreover, if the adjustment is to be achieved by varying the magnitude of the amplitude of the alternating constant current I 2 is a sine wave generated in the secondary winding of the output transformer, which went to reduce the load current However, good visibility can be exhibited without flickering the lamp. Further, unlike the voltage-type tap switching, the current-type tap switching does not generate a potential difference between the taps, so that the occurrence of a failure such as a dielectric breakdown is suppressed and the safety of the device is improved.
加えて、以下のような各請求項に特有の構成に対応した格別の効果を奏することができる。 In addition, special effects corresponding to the configurations specific to the following claims can be obtained.
すなわち、本請求項1に係る船舶通航信号用定電流発生器切換システムによれば、2台の定電流発生器が出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続されていると共に前記負荷回路と接続され直列回路を形成し、前記2台の定電流発生器の各々が該定電流発生器の出力端を短絡させて前記直列回路から切り離す回路接点器を有していることにより、2台の定電流発生器の回路接点器の両方を短絡させた場合、負荷回路には電流が流れず、各定電流発生器は出力端を短絡させた状態で動作試験を実施することができる。また、どちらか一方の回路接点器を開放することによって、開放された側の定電流発生器が負荷回路に瞬時に接続される。さらに2台の定電流発生器を切り換える場合、一方の回路接点器を短絡させると同時に他方の回路接点器を開放させることにより、切換時間を殆ど要することなく2台の定電流発生器の切換が実現する。しかも、両方の回路接点が開放状態になったとしても、2台の定電流発生器の出力が逆相になるように接続されていることにより、2台の定電流発生器が出力する交流定電流が互いに相殺されるため、負荷回路に過電流が流れることが回避される。したがって、正規用及び代行用の2台の定電流発生器が常に運行状態で、瞬時交代が可能な24時間運用港内通航情報伝達管理システムに適合した定電流発生器切換システムが実現できる。 That is, according to the constant current generator switching system for ship traffic signals according to the first aspect of the present invention, the AC constant currents output from the two constant current generators are connected in series so as to be in reverse phase and By connecting to a load circuit to form a series circuit, each of the two constant current generators has a circuit contactor that shorts the output end of the constant current generator and disconnects from the series circuit, When both of the circuit contacts of the two constant current generators are short-circuited, no current flows through the load circuit, and each constant current generator can perform an operation test with the output terminal short-circuited. . Further, by opening one of the circuit contactors, the open-side constant current generator is instantaneously connected to the load circuit. In addition, when switching two constant current generators, one circuit contactor is short-circuited and at the same time the other circuit contactor is opened, so that the two constant current generators can be switched without requiring much switching time. Realize. In addition, even if both circuit contacts are open, the constant current generators output by the two constant current generators are connected to each other because the outputs of the two constant current generators are connected in opposite phases. Since the currents cancel each other, it is avoided that an overcurrent flows through the load circuit. Therefore, it is possible to realize a constant current generator switching system suitable for a 24-hour in-port traffic information transmission management system capable of instantaneous change in which two constant current generators for regular use and substitute use are always in operation.
また、本請求項2に係る船舶通航信号用定電流発生器切換システムによれば、請求項1に係る船舶通航信号用定電流発生器切換システムが奏する効果に加えて、出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を微調整する複数の出力側切換タップが、前記出力変成器の二次側巻線に設けられていることにより、灯火のグローブに埃が付着し輝度が低下した場合であっても前記出力側切換タップの切り換えによって灯火に流れる負荷電流を増加させて輝度の低下を補償することができるので、熱発光光源に比べて長寿命である電子発光光源を運用途中で特別な保守を繰り返すことなく、電子発光光源の寿命が尽きるまで安全要求輝度100%を維持することができる。
Further, according to the constant current generator switching system for ship traffic signals according to
また、本請求項3に係る船舶通航信号用定電流発生器切換システムによれば、請求項1又は請求項2に係る船舶通航信号用定電流発生器切換システムが奏する効果に加えて、電子発光光源がLEDであることにより、LEDは半導体を用いたpn接合と呼ばれる固体構造で作られており、この構造の中で電子の持つエネルギーを直接、光エネルギーに変換することで発光し、巨視的には熱や運動の介在を必要としないので、優れた耐久性や耐衝撃性、長寿命化、高効率化を実現できる。
According to the ship traffic signal constant current generator switching system according to
しかも、ハロゲンランプのような熱発光光源においては、過電流によってフィラメントが溶断することを防ぐために過電流継電器を設置する必要があったが、LEDは、多少の過電流が流れたとしても素子が溶断することがなく過電流継電器を設置する必要がないので、装置構成の簡略化を図ることができる。 Moreover, in a thermoluminescent light source such as a halogen lamp, it was necessary to install an overcurrent relay in order to prevent the filament from fusing due to overcurrent. Since there is no need to install an overcurrent relay without fusing, the device configuration can be simplified.
本発明の船舶通航信号用定電流発生器切換システムは、商用交流単相電源と定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生する交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた正規用及び代行用の2台の定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備えており、前記2台の定電流発生器が出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続されていると共に前記負荷回路と接続され直列回路を形成し、前記2台の定電流発生器の各々が該定電流発生器の出力端を短絡させて前記直列回路から切り離す回路接点器を有していることによって、LEDやHIDランプなどのいわゆる電子発光光源を用いた複数の灯火が直列に接続されている負荷回路に対して簡単な回路構成で輝度調整の高精度化を図ると共に、正規用及び代行用の2台の電源の切換時間を圧縮し、さらに、灯火の保守メンテナンス負担を軽減することができるものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。 In the constant current generator switching system for ship traffic signals according to the present invention, a commercial AC single-phase power source, a constant current supply capacitor, and a primary winding of an output transformer are connected in series, and two of the output transformers are connected. Two constant current generators for normal use and substitute use, in which a plurality of input side switching taps for linearly changing the amplitude of the AC constant current generated in the secondary winding are provided in the primary winding of the output transformer And a load circuit in which a plurality of lights equipped with an electroluminescent light source are connected in series, and the AC constant currents output from the two constant current generators are connected in series so that they are in reverse phase. Connected to the load circuit to form a series circuit, and each of the two constant current generators has a circuit contactor for short-circuiting the output terminal of the constant current generator and disconnecting from the series circuit LED or HID lamp In addition to improving the accuracy of brightness adjustment with a simple circuit configuration for a load circuit in which a plurality of lamps using so-called electroluminescent light sources are connected in series, switching between two power supplies for regular use and substitute use As long as the time can be reduced and the maintenance load of the lamp can be reduced, any specific embodiment may be used.
本発明の一実施例を図1乃至図6に基づいて説明する。
ここで、図1は、本発明の実施例である船舶通航信号用定電流発生器切換システムの主要構成要素の一つである正規用の定電流発生器の回路図であり、図2は、船舶通航信号用定電流発生器切換システムの主要構成要素の別の一つである負荷回路の回路図である。図3乃至図6は、正規用の定電流発生器と代行用の定電流発生器の切換動作を説明するための回路接点器の状態図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 1 is a circuit diagram of a regular constant current generator that is one of the main components of a constant current generator switching system for ship traffic signals according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a circuit diagram of the load circuit which is another one of the main components of the constant current generator switching system for ship traffic signals. 3 to 6 are state diagrams of the circuit contactor for explaining the switching operation between the regular constant current generator and the substitute constant current generator.
本発明の実施例である船舶通航信号用定電流発生器切換システムの主要構成要素の一つである正規用の定電流発生器100は、図1に示すように、商用単相交流電源110と一定の静電容量C(ファラッド)を有するコンデンサ120と出力変成器130の一次側巻線130Pとが直列に接続されている。
As shown in FIG. 1, a regular constant
さらに、出力変成器130の二次側巻線130Sに発生する交流定電流I2の振幅を線形に変化させるための複数の入力側切換タップ130Aが、出力変成器130の一次側巻線130Pに設けられている。この入力側切換タップ130Aは、要求される輝度(%)の変更段階、例えば、図9に示すように、100%、30%、25%、10%、5%、1%、0.2%と一次側巻線130Pの巻数が比例関係になるように設けられている。なお、図1においては、5%、1%、0.2%に対応する入力側切換タップは、記載を省略している。
Further, a plurality of input-side switching taps 130A for varying the amplitude of the alternating constant current I 2 generated in the secondary winding
そして、出力変成器130における電圧降下は、コンデンサ120の端子間電圧に比べて十分に小さいため、商用単相交流電源110の出力電圧がV(ボルト)で一定であり、コンデンサ120の静電容量C(ファラッド)が固定、例えば、200μFであることによって、出力変成器130の一次側巻線130Pには、静電容量C(ファラッド)に対応した定電流I1が流れる。さらに、この定電流I1と選択された入力側切換タップまでの巻数T1との積I1・T1(アンペアターン)と、二次側巻線130Sに発生する交流定電流I2と二次側巻線130Sの巻数T2との積I2・T2(アンペアターン)とが一定、すなわちI1・T1=I2・T2の関係が成立するため、I1が前述したように一定で、二次側巻線130Sの巻数T2を固定とした場合、各入力側切換タップまでの巻数T1に比例した交流定電流I2が出力変成器130の二次側巻線130Sに発生する。
Since the voltage drop in the
その結果、入力側切換スイッチ130Bによって、所望の入力側切換タップ130Aを選択することにより、出力変成器130の二次側巻線130Sに一次側巻線130Pの巻数T1に比例した交流定電流I2を発生させることができる。例えば、T1が1000ターンでありT2がT1の3倍の3000ターンとした場合、I1を20Aの定電流とすることによって、I2としてI1の3分の1の6.6Aの定電流が得られる。そして、T1を全巻数の30%である300ターンに切り替えることによって、I2として、6.6Aの30%である1.98Aの定電流が得られる。
As a result, the input
また、本実施例を構成する正規用の定電流発生器100は、図1に示すように、出力変成器130の二次側巻線130Sに、例えば、全巻数に対して0%、1%、3%、5%という細かい間隔で巻数を減少させる複数の出力側切換タップ130Cが設けられている。そして、出力側切換スイッチ130Dによって、所望の出力側切換タップ130Cを選択することにより、前述したI1・T1=I2・T2の関係において、二次側巻線130Sの巻数T2を若干減少させることができるため、負荷に供給される交流定電流I2の振幅を微増(数%の上昇)させることができる。これにより、灯火のグローブに埃が付着して輝度が低下した際に初期の輝度を維持するように微調整することができる。ここで、灯火の輝度の微調整用の切換タップを出力変成器130の二次側に設ける理由は、一次側に設けた入力側切換タップ130Aの巻数の線形関係を変更することなく、負荷電流を微増することができるからである。なお、本実施例を構成する代行用の定電流発生器は、図1で示した正規用の電流発生器と全く同じ回路であるので、図示を省略する。
Further, as shown in FIG. 1, the regular constant
そして、正規用及び代行用の2台の定電流発生器が、出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続される。ここで、2台の定電流発生器は、同じ商用交流単相電源110から給電を受けているので、図1に示した回路において、出力端OUTのA端子同士あるいはB端子同士を接続することによって、2台の定電流発生器が、出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続される。そして、開放されている出力端OUT間に負荷回路が接続され2台の定電流発生器と負荷回路とが直列回路を形成している。さらに2台の定電流発生器の出力端OUTの各々に、該出力端OUTを短絡させて前記直列回路から切り離す回路接点器が接続されている(図3乃至図6参照)。
Then, two constant current generators for regular use and substitute use are connected in series so that the AC constant current to be output is in reverse phase. Here, since the two constant current generators are supplied with power from the same commercial AC single-
負荷回路は、例えば、港湾や海峡の管制信号板、電光情報掲示板などの用途に応じて、適宜必要数の灯火が直列に接続されている。その一例として負荷回路の回路構成を図2に示す。なお、本実施例に於いては、灯火を構成する電子発光光源としてLEDを用いている。 In the load circuit, for example, a necessary number of lights are connected in series as appropriate in accordance with applications such as a control signal board in a harbor or a strait, an electric information bulletin board, and the like. As an example, a circuit configuration of a load circuit is shown in FIG. In this embodiment, an LED is used as the electroluminescent light source constituting the lamp.
図2に示したように、直列に接続された複数の灯火に内装された電子発光光源300Bの任意の一つが不点灯になっても他の電子発光光源300Bが影響を受けないようにするため、負荷回路300を構成する各灯火には、絶縁トランス300Aを備えている。そして、電子発光光源300Bに加わる逆方向電流を遮断するための逆流防止ダイオード300Cが電子発光光源300Bと直列に接続されている。なお、逆流防止ダイオード300Cを用いて電子発光光源300Bに加わる逆方向電流を遮断することに換えて2つの電子発光光源300Bを互いに極性が逆方向となるように並列接続したものを絶縁トランス300Aの二次側に接続しても良い。この場合、正弦波交流電流の正方向通電時及び逆方向通電時に2つの電子発光光源300Bが交互に点灯し、エネルギー効率が向上すると共に、負荷回路300を構成する灯火のちらつきが一層低減し、その効果は甚大である。
As shown in FIG. 2, in order to prevent the other electroluminescent
次に、本実施例を構成する正規用及び代行用の2台の定電流発生器の切換動作について図3乃至図6に基づき説明する。 Next, the switching operation of the two constant current generators for regular use and substitute for use in this embodiment will be described with reference to FIGS.
図3は、正規用の定電流発生器100と代行用の定電流発生器400の出力端OUTのそれぞれに接続された回路接点器101及び回路接点器401が、両方とも短絡状態にある。この時、負荷回路300には、電流が流れない。そして、定電流発生器100、400は、出力端OUTが短絡状態にあるが、本発明による定電流発生器は、前述したように負荷の変動にかかわらず常に定電流を出力するので短絡事故を起こす心配はない。
In FIG. 3, the
図4は、正規用の定電流発生器100と代行用の定電流発生器400の出力端OUTのそれぞれに接続された回路接点器101及び回路接点器401のうち、回路接点器101だけが開放状態にある。この時、負荷回路300には、正規用の定電流発生器100から電流が供給される。代行用の定電流発生器400は、出力端OUTが短絡状態にあり負荷回路300への電流供給は行っていない。
FIG. 4 shows that, of the
図5は、正規用の定電流発生器100と代行用の定電流発生器400の出力端OUTのそれぞれに接続された回路接点器101及び回路接点器401のうち、回路接点器401だけが開放状態にある。この時、負荷回路300には、代行用の定電流発生器400から電流が供給される。正規用の定電流発生器100は、出力端OUTが短絡状態にあり負荷回路300への電流供給は行っていない。ここで、本発明による定電流発生器は、前述したように電圧制御によって、定電流を得るものではなく、負荷変動に関係なく定電流を発生させるものであるため回路接点器にアークが発生することなく、図4に示した正規用の定電流発生器100からの給電と図5に示した代行用の定電流発生器400からの給電との切換は、瞬時に行うことができる。
FIG. 5 shows that, of the
図6は、正規用の定電流発生器100と代行用の定電流発生器400の出力端OUTのそれぞれに接続された回路接点器101及び回路接点器401が、両方とも開いた状態にある。この時、定電流発生器100と定電流発生器400は、出力端OUTが逆相に接続されているため、それぞれから出力される電流が相殺して負荷回路300には、電流が流れない。
FIG. 6 shows that the
また、本発明の船舶通航信号用電流発生器切換システムを構成する定電流発生器100は、出力変成器130の一次側巻線130Pに設けられた入力側切換タップ130Aの設置位置を図9に示した輝度(%)と熱発光光源電流(A)の関係に対応させて設けることによって、従来から用いられている熱発光光源に対しても入力側切換タップ130Aの切り換えにより従来の定電流装置と同様に、所望の輝度に対する電流を出力する電源として使用することも可能である。
Further, in the constant
本発明は、一定の静電容量C(ファラッド)の電流供給用コンデンサに定電圧Vを印加すると静電容量Cに対応した定電流が発生するという原理を応用して、きわめて簡単な構成で負荷変動に因らず定電流を発生する定電流発生器を構成することができると共に、正規用及び代行用の2台の定電流発生器を瞬時に切り換えることができ、さらに海上の異常や危険を知らせるモールス信号も加えることで安全対策面での機能を向上させることができ、港内走行の安全性が増すことにより、大型船舶誘導制御が可能になる。また、小型船の誘導制御も同様に行え、管制官の無線情報に合わせた視覚情報提供の一端を担うことができ、港湾や海峡の船舶通航信号システムの安全性を高めると共に、輝度調整の高精度化、エネルギー効率の高効率化、保守メンテナンス負担の軽減を実現でき、その産業上の利用可能性はきわめて高い。 The present invention applies a principle that a constant current corresponding to the capacitance C is generated when a constant voltage V is applied to a capacitor for supplying a current having a constant capacitance C (Farad). A constant current generator that generates a constant current regardless of fluctuations can be configured, and the two constant current generators for regular use and substitution can be switched instantaneously, and further, abnormalities and dangers at sea can be avoided. By adding the Morse signal to inform, the function in terms of safety measures can be improved, and by increasing the safety of traveling in the port, large vessel guidance control becomes possible. In addition, guidance control of small ships can be performed in the same way, and it can play a part in providing visual information in accordance with the controller's radio information, improving the safety of ship traffic signal systems in ports and straits, and improving brightness adjustment. It can achieve high accuracy, high energy efficiency, and reduced maintenance burden, and its industrial applicability is extremely high.
100、400 ・・・定電流発生器
101、401 ・・・回路接点器
110 ・・・商用単相交流電源
120 ・・・コンデンサ
130 ・・・出力変成器
130A・・・(出力変成器の)入力側切換タップ
130B・・・(出力変成器の)入力側切換スイッチ
130C・・・(出力変成器の)出力側切換タップ
130D・・・(出力変成器の)出力側切換スイッチ
130P・・・(出力変成器の)一次側巻線
130S・・・(出力変成器の)二次側巻線
300 ・・・負荷回路
300A・・・(負荷回路300の)絶縁トランス
300B・・・(負荷回路300の)電子発光光源
300C・・・(負荷回路300の)逆流防止ダイオード
200、500 ・・・定電流光度調整装置
210 ・・・商用単相交流電源
220 ・・・共振回路
220A・・・(共振回路の)コンデンサ
220B・・・(共振回路の)リアクトル
230 ・・・出力変成器
230P・・・(出力変成器の)一次側巻線
230S・・・(出力変成器の)二次側巻線
240 ・・・灯火
240A・・・(灯火の)絶縁トランス
240B・・・(灯火の)熱発光光源
240C・・・(灯火の)逆流防止ダイオード
250 ・・・分流回路
250A・・・(分流回路の)サイリスタ
250B・・・(分流回路の)サイリスタ
260 ・・・サイクル制御回路
270 ・・・電流検出器
280 ・・・配線
100, 400 ... constant
Claims (3)
前記2台の定電流発生器が出力する交流定電流が逆相となるように直列に接続されていると共に前記負荷回路と接続され直列回路を形成し、
前記2台の定電流発生器の各々が該定電流発生器の出力端を短絡させて前記直列回路から切り離す回路接点器を有していることを特徴とする船舶通航信号用定電流発生器切換システム。 A commercial AC single-phase power supply, a constant current supply capacitor, and a primary winding of the output transformer are connected in series, and the amplitude of the AC constant current generated in the secondary winding of the output transformer is linear. Two constant-current generators for regular use and substitution, which are provided on the primary winding of the output transformer, and a plurality of lamps equipped with an electroluminescent light source are connected in series. A constant current generator switching system for a ship traffic signal comprising a load circuit that is
The AC constant currents output by the two constant current generators are connected in series so as to be in reverse phase and connected to the load circuit to form a series circuit,
Each of the two constant current generators has a circuit contactor for short-circuiting the output terminal of the constant current generator and disconnecting it from the series circuit. system.
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