Светодиодный светофор

Полезная модель относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования поездов, а именно к светофорам, размещаемым на пересечении железнодорожных путей с автомобильной дорогой. Светодиодный светофор содержит источник постоянного напряжения, контакт сигнального реле, две светодиодные цепи, состоящие из соединения согласно включенных пар светодиодов, два транзистора, два конденсатора и шесть резисторов. В первом рабочем состоянии свет излучают светодиоды второй светодиодной цепи, светодиоды первой светодиодной цепи погашены. Во втором рабочем состоянии свет излучают светодиоды первой светодиодной цепи, а светодиоды второй светодиодной цепи погашены. Технический результат заключается в повышении надежности светодиодного светофора. 1 ил.

Полезная модель относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования поездов, а именно к светофорам, размещаемым на пересечении железнодорожных путей с автомобильной дорогой.

Известен светодиодный светофор, содержащий источник постоянного напряжения, два транзистора и две группы светодиодов, управляемые генератором импульсов (RU 2238592, G08G 1/095, B61L 23/00, опубл. 20.10.2004 г.).

Недостатком известного светодиодного светофора является низкая надежность.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является светодиодный светофор, содержащий источник постоянного напряжения, контакт сигнального реле, первую и вторую светодиодные цепи, состоящие из соединения согласно включенных светодиодов, два транзистора, два конденсатора и четыре резистора, где общий контакт сигнального реле соединен с одним из полюсов источника постоянного напряжения, фронтовой контакт сигнального реле параллельно подключен через первый резистор к входному выводу первой светодиодной цепи и через второй резистор - к входному выводу второй светодиодной цепи, причем выходной вывод первой светодиодной цепи подключен к коллектору первого транзистора, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи и первого резистора - к первому выводу первого конденсатора, при этом второй вывод первого конденсатора параллельно присоединен через третий резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе второго транзистора, выходной вывод второй светодиодной цепи подключен к коллектору второго транзистора, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи и второго резистора - к первому выводу второго конденсатора, при этом второй вывод второго конденсатора параллельно присоединен через четвертый резистор к фронтовому контакту сигнального реле и к базе первого транзистора, а эмиттеры обоих транзисторов подключены к другому полюсу источника постоянного напряжения (RU 2278041, B61L 5/12, B61L 23/00, опубл. 20.06.2006 г.).

Недостатком данного светодиодного светофора является низкая надежность. Этот недостаток вызван тем, что в момент переходного процесса закрытия-открытия транзисторов, коммутирующих светодиодные цепи, на переход коллектор-база закрывающегося транзистора воздействует высокое напряжение, складывающееся из напряжения источника питания и напряжения конденсатора, заряженного к этому моменту также до величины напряжения источника питания. Описанное воздействие может вызвать пробой перехода база-коллектор транзисторов, то есть отказ светодиодного светофора.

Задача полезной модели заключается в повышении надежности светодиодного светофора.

Технический результат достигается тем, что в светодиодный светофор, содержащий источник постоянного напряжения, контакт сигнального реле, первую и вторую светодиодные цепи, состоящие из соединения согласно включенных пар светодиодов, два транзистора, два конденсатора и четыре резистора, где общий контакт сигнального реле соединен с первым полюсом источника постоянного напряжения, фронтовой контакт сигнального реле параллельно подключен через первый резистор к входному выводу первой светодиодной цепи и через второй резистор - к входному выводу второй светодиодной цепи, выходной вывод первой светодиодной цепи подключен к коллектору первого транзистора, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи и первого резистора - к первому выводу первого конденсатора, второй вывод которого присоединен через третий резистор к фронтовому контакту сигнального реле, выходной вывод второй светодиодной цепи подключен к коллектору второго транзистора, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи и второго резистора - к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого присоединен через четвертый резистор к фронтовому контакту сигнального реле, а эмиттеры обоих транзисторов подключены к второму полюсу источника постоянного напряжения, введены два диода и два дополнительных резистора, второй вывод первого конденсатора через первый диод подключен к базе второго транзистора, которая через первый дополнительный резистор подключена ко второму полюсу источника постоянного напряжения, второй вывод второго конденсатора через второй диод подключен к базе первого транзистора, которая через второй дополнительный резистор подключена к второму полюсу источника постоянного напряжения.

Схема светодиодного светофора представлена на чертеже.

Светодиодный светофор содержит источник постоянного напряжения 1, контакт 2 сигнального реле, первую 3 и вторую 4 светодиодные цепи, состоящие из соединения согласно включенных пар светодиодов, соответственно 3.1.1-3.2.К и 4.1.1-4.2.К, например, красного цвета излучения, первый 5 и второй 6 транзисторы, первый 7 и второй 8 конденсаторы, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 основные резисторы, первый 13 и второй 14 дополнительные резисторы, первый 15 и второй 16 диоды. Общий контакт сигнального реле 2 соединен с первым полюсом 1.1 источника постоянного напряжения 1. Фронтовой контакт сигнального реле 2 параллельно подключен через первый резистор 9 к входному выводу 3.1 первой светодиодной цепи 3 и через второй резистор 10 - к входному выводу 4.1 второй светодиодной цепи 4. Выходной вывод 3.2 первой светодиодной цепи 3 подключен к коллектору первого транзистора 5, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи 3 и первого резистора 9 - к первому выводу первого конденсатора 7. Второй вывод первого конденсатора 7 присоединен через третий резистор 11 к фронтовому контакту сигнального реле 2. Выходной вывод 4.2 второй светодиодной цепи 4 подключен к коллектору второго транзистора 6, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи 4 и второго резистора 10 - к первому выводу второго конденсатора 8, второй вывод которого присоединен через четвертый резистор 12 к фронтовому контакту сигнального реле 2. Эмиттеры обоих транзисторов 5 и 6 подключены ко второму полюсу 1.2 источника постоянного напряжения 1. Второй вывод первого конденсатора 7 через первый диод 15 подключен к базе второго транзистора 6, которая через первый дополнительный резистор 13 подключена ко второму полюсу 1.2 источника постоянного напряжения 1. Второй вывод второго конденсатора 8 через второй диод 16 подключен к базе первого транзистора 5, которая через второй дополнительный резистор 14 подключена ко второму полюсу 1.2 источника постоянного напряжения 1.

Работа светодиодного светофора характеризуется тремя устойчивыми состояниями: исходным и двумя рабочими. В исходном состоянии светодиодного светофора сигнальное реле выключено, его фронтовой контакт 2 разомкнут, конденсаторы 7 и 8 разряжены, светодиоды 3.1.1,,3.2.К и 4.1.1,,4.2.К обеих светодиодных цепей 3 и 4 свет не излучают. В первом рабочем состоянии фронтовой контакт 2 сигнального реле замкнут, свет излучают светодиоды 4.1.1,,4.2.К второй светодиодной цепи 4, светодиоды 3.1.1,,3.2.К первой светодиодной цепи 3 погашены. Во втором рабочем состоянии фронтовой контакт 2 сигнального реле также замкнут, свет излучают светодиоды 3.1.1,,3.2.К первой светодиодной цепи 3, а светодиоды 4.1.1,,4.2.К второй светодиодной цепи 4 погашены.

Переход светодиодного светофора из исходного в первое рабочее состояние происходит после замыкания фронтового контакта 2 сигнального реле. При этом к светодиодным цепям 3 и 4, резисторам 9, 10, 11, 12 и к эмиттерам транзисторов 5 и 6 подключаются соответственно первый 1.1 и второй 1.2 полюса источника постоянного напряжения 1. Пусть в момент окончания этого переходного процесса из-за разницы параметров резисторов 9, 10, 11, 12 и различных коэффициентов усиления транзисторов 5 и 6 второй конденсатор 8 будет заряжен, второй транзистор 6 открыт и насыщен, первый конденсатор 7 разряжен, а первый транзистор 5 закрыт, так как во-первых, отрицательным потенциалом второго вывода второго конденсатора 8 заперт второй диод 16, а во-вторых, на базу первого транзистора 5 поступает также отрицательный потенциал от вывода 1.2 источника постоянного напряжения 1 через второй дополнительный резистор 14.

В первом рабочем состоянии в светодиодном светофоре формируется электрическая цепь включения светодиодов 4.1.1,,4.2.К второй светодиодной цепи 4: полюс 1.1 источника постоянного напряжения 1 -замкнутый фронтовой контакт 2 сигнального реле - второй резистор 10 - светодиоды 4.1.1-4.2.К второй светодиодной цепи 4 - открытый второй транзистор 6 - второй полюс 1.2 источника постоянного напряжения 1. Светодиоды 4.1.1-4.2.К второй светодиодной цепи 4 излучают свет.

Одновременно, в первом рабочем состоянии происходят еще два процесса. Первый - это заряд первого конденсатора 7 по следующей цепи: полюс 1.1 источника постоянного напряжения 1 - замкнутый фронтовой контакт 2 сигнального реле - первый резистор 9 - первый конденсатор 7 - первый диод 15 - переход база - эмиттер второго транзистора 6. Второй - разряд второго конденсатора 8 по цепи, проходящей через второй 10 и четвертый 12 резисторы.

После окончания разряда второго конденсатора 8 происходит переход светодиодного светофора из первого рабочего состояния во второе. Этот переход сопровождается также двумя процессами: открытием первого транзистора 5 и закрытием второго транзистора 6. Так как отрицательный потенциал, имевшийся на втором выводе второго конденсатора 8 и запиравший второй диод 16 к этому моменту будет полностью израсходован, то образуется следующая цепь открытия первого транзистора 5: полюс 1.1 источника постоянного напряжения 1 - замкнутый фронтовой контакт 2 сигнального реле - четвертый резистор 12 - второй диод 16 - база - эмиттер первого транзистора 5 - полюс 1.2 источника постоянного напряжения 1.

При этом в момент времени, предшествующий закрытию второго транзистора 6, на базу транзистора 6 будет воздействовать только потенциал источника питания постоянного напряжения 1, так как для отрицательного потенциала, накопленного в первом рабочем состоянии светодиодного светофора на втором выводе первого конденсатора 7, первый диод 15 будет включен в непроводящем направлении. Таким образом, удвоения напряжения на базе второго транзистора 6 происходить не будет, что позволит предотвратить его выход из строя вследствие перенапряжения на переходе база-коллектор этого транзистора.

После открытия первого транзистора 5 образуется цепь включения светодиодов 3.1.1-3.2.К первой светодиодной цепи 3: полюс 1.1 источника постоянного напряжения 1 - контакт 2 сигнального реле - первый резистор 9 - первая светодиодная цепь 3 - открытый первый транзистор 5 - полюс 1.2 источник постоянного напряжения 1. Светодиоды 3.1.1-3.2.К первой светодиодной цепи 3 будут излучать свет.

После открытия первого транзистора 5 начинается разряд первого конденсатора 7 по цепи, проходящей через первый 9 и третий 11 резисторы. При этом отрицательным потенциалом второго вывода первого конденсатора 9 запирается первый диод 15. Потенциалом второго полюса 1.2 источника постоянного напряжения 1, воздействующего через первый дополнительный резистор 13 на базу второго транзистора 6, второй транзистор 6 закрывается. Светодиодный светофор закончил переход во второе рабочее состояние.

Аналогично после окончания разряда первого конденсатора 7 происходит переход светодиодного светофора из второго рабочего состояния в первое. При этом в момент этого переходного процесса воздействия на базу первого транзистора 5 удвоенного напряжения источника постоянного тока светодиодного светофора также происходить не будет.

В дальнейшем светодиодный светофор работает в автоколебательном режиме мультивибратора, поочередно включая светодиоды первой 3 и второй 4 светодиодных цепей.

Требуемый период Т свечения светодиодов определяется следующим выражением:

Т=t₁+t₂=0,7С₇(R₁₁+R₉)+0,7C₈(R₁₂+R₁₀),

где t ₁ и t₂ - длительности полупериодов протекания тока соответственно, через первую 3 и вторую 4 светодиодные цепи;

С₇ - емкость первого конденсатора 7;

C₈ - емкость второго конденсатора 8.

Требуемая скважность свечения устанавливается длительностями полупериодов t₁ и t₂.

Таким образом, введение в светодиодный светофор двух диодов и двух дополнительных резисторов, а также их соответствующее подключение, повышает надежность светодиодного светофора, так как предотвращает выход из строя транзисторов светодиодного светофора вследствие воздействия на их переходы перенапряжений.

Светодиодный светофор, содержащий источник постоянного напряжения, контакт сигнального реле, первую и вторую светодиодные цепи, состоящие из соединения согласно включенных пар светодиодов, два транзистора, два конденсатора и четыре резистора, где общий контакт сигнального реле соединен с первым полюсом источника постоянного напряжения, фронтовой контакт сигнального реле параллельно подключен через первый резистор к входному выводу первой светодиодной цепи и через второй резистор - к входному выводу второй светодиодной цепи, выходной вывод первой светодиодной цепи подключен к коллектору первого транзистора, а из точки соединения светодиодов первой светодиодной цепи и первого резистора - к первому выводу первого конденсатора, второй вывод которого присоединен через третий резистор к фронтовому контакту сигнального реле, выходной вывод второй светодиодной цепи подключен к коллектору второго транзистора, а из точки соединения светодиодов второй светодиодной цепи и второго резистора - к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого присоединен через четвертый резистор к фронтовому контакту сигнального реле, а эмиттеры обоих транзисторов подключены ко второму полюсу источника постоянного напряжения, отличающийся тем, что в него введены два диода и два дополнительных резистора, второй вывод первого конденсатора через первый диод подключен к базе второго транзистора, которая через первый дополнительный резистор подключена ко второму полюсу источника постоянного напряжения, второй вывод второго конденсатора через второй диод подключен к базе первого транзистора, которая через второй дополнительный резистор подключена ко второму полюсу источника постоянного напряжения.