專利名稱：適用于雙套led點(diǎn)式光源色燈信號機(jī)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路色燈信號機(jī)及其點(diǎn)燈控制電路，特別是釆用大功率LED發(fā)光 器件制造的雙套點(diǎn)式鐵路色燈信號機(jī)的監(jiān)測與控制。
背景技術(shù)：
長期以來，鐵路信號燈以白熾燈作為信號光源。在白熾燈信號機(jī)供電電路中， 串聯(lián)有一個監(jiān)督燈絲工作狀態(tài)的燈絲繼電器，它的作用是檢測流入信號機(jī)的電 流，只有流入信號機(jī)的電流正常時，該燈絲繼電器才能吸合，它的吸合表示信號 機(jī)工作正常。燈絲繼電器在鐵路信號系統(tǒng)已使用了幾十年，它是性能可靠的定型 產(chǎn)品。近年來，用LED作為光源的色燈信號機(jī)正在逐步取代白熾燈信號機(jī)。而 LED光源信號機(jī)的耗電量只有白熾燈信號機(jī)的三分之一左右，如果仍采用交流 220V電壓供電，電流會減少三分之二左右。LED光源信號機(jī)供電電流減小后，會 造成信號聯(lián)鎖電路燈絲繼電器不能吸合，信號聯(lián)鎖電路不能正常工作。為使信號 聯(lián)鎖電路不受影響，于是在技術(shù)改造中，大多是將燈絲繼電器工作電流減小后用 于LED光源信號機(jī)的供電電路中。但這種做法，由于工作電流與釋放電流差值偏 小，造成燈絲繼電器的工作不可靠，且在長距離供電電路中，鐵路信號燈的光源 斷路后燈絲繼電器也不能可靠落下，即出現(xiàn)故障不報警，因此存在不安全隱患。 為此，現(xiàn)有技術(shù)，如中國專利ZL 200520019916. 8公開了一種"用于LED光源色 燈信號機(jī)的控制電路"，釆用以下措施 一是在電源線兩端并聯(lián)一個電壓與電流 門限繼電器，以防止信號機(jī)不工作時干擾信號通過電纜傳入信號機(jī)，造成LED光 源信號機(jī)誤顯示；二是在LED主光源旁裝有光敏電阻元件，當(dāng)光敏電阻元件檢測 不到發(fā)光信號時立即轉(zhuǎn)換點(diǎn)亮LED副光源并報警；三是將電源變壓器輸出端抽出 72V抽頭，串聯(lián)原來的JZXC-H18型燈絲繼電器，再接入點(diǎn)燈單元和故障檢測單 元，即釆取降低點(diǎn)燈電源電壓的措施，保持點(diǎn)燈電流不變，以保證信號聯(lián)鎖電路 正常工作。但該技術(shù)方案針對LED開短路檢測釆用光敏電阻，這種檢測方式易受 外部干擾，也存在不安全隱患；還有，LED光源未能恒流供電，而恒流供電對確保LED亮度和光譜的穩(wěn)定是非常重要的；再有，該技術(shù)方案還是需要對原來的電 源變壓器進(jìn)行改造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種安全可靠、無需變動現(xiàn)有的鐵路信號聯(lián)鎖電路器 材、并具有對LED信號光源恒流供電功能、適用于雙套LED點(diǎn)式光源點(diǎn)燈需要的 信號機(jī)控制電路。
為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是設(shè)計一種適用于雙套LED點(diǎn) 式光源色燈信號機(jī)控制電路，包括電源部分、點(diǎn)燈控制部分、故障檢測部分及分 別由所述三部分所構(gòu)成的LED主光源回路和LED副光源回路。
所述的電源部分包括點(diǎn)燈變壓器、點(diǎn)燈變壓器電流匹配器、電源模塊。所述 的點(diǎn)燈變壓器電流匹配器(以下簡稱電流匹配器)并聯(lián)在所述的在點(diǎn)燈變壓器次 級交流輸出的兩端，該電流匹配器一端直接與點(diǎn)燈變壓器次級的一端連接，另一 端通過點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器常開接點(diǎn)與點(diǎn)燈變壓器次級的另一端連接。采用電流匹配 器的目的是在鐵路信號燈點(diǎn)亮?xí)r，由點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器接通電流匹配器，使得點(diǎn)燈 變壓器初級電流值達(dá)到信號連鎖電路中燈絲繼電器額定范圍，保證了信號聯(lián)鎖電 路中燈絲繼電器可靠工作，實現(xiàn)了 LED光源對傳統(tǒng)白熾燈信號光源電路結(jié)構(gòu)的無 縫替換。
所述的點(diǎn)燈控制部分包括開關(guān)MOS管、恒流單元、LED主光源、LED副光源、 點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器、光源轉(zhuǎn)換繼電器。所述的恒流單元由恒流管與限流電阻串聯(lián)組 成，并分別串聯(lián)在所述的主光源回路和所述的副光源回路中，以達(dá)到對信號機(jī)主、 副LED光源恒流供電的目的。LED光源回路的電流恒定是保證LED光源的發(fā)光亮 度穩(wěn)定的關(guān)鍵，當(dāng)電壓波動時由恒流單元來調(diào)節(jié)，從而消除電壓波動對LED回路 電流值的影響。所述的點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器設(shè)有常開接點(diǎn)，所述的光源轉(zhuǎn)換繼電器設(shè) 有常閉接點(diǎn)。
所述的故障檢測部分包括檢測單元、兩個比較器、對應(yīng)于該兩個比較器的比 較器輸入電阻，所述的兩個比較器及對應(yīng)的比較器輸入電阻連接在所述的LED主
光源回路中。所述的檢測單元由電流檢測芯片和電流采樣電阻并聯(lián)組成，串聯(lián)在 所述的LED主光源回路中，用來檢測LED主光源回路的電流，該電流大小可直接反映出LED主光源是否正常；并且將LED主光源正極作為電壓檢測點(diǎn)，用于檢測 LED主光源回路有否短路故障。當(dāng)LED主光源回路中電流或檢測點(diǎn)電位發(fā)生變化 時，所述的檢測單元的輸出值也隨之變化，通過該檢測單元的輸出信號分別控制 所述的兩個比較器的輸出狀態(tài)，任一比較器的輸出狀態(tài)均可控制LED主光源回路 中的開關(guān)M0S管的開或關(guān)，由開關(guān)M0S管的開或關(guān)來控制光源轉(zhuǎn)換繼電器的吸合 或落下，從而實現(xiàn)主副光源的轉(zhuǎn)換及故障報警。所述主光源回路包括有直流電源、開關(guān)M0S管、恒流單元、檢測單元、兩比 較器、對應(yīng)于所述兩比較器的比較器輸入電阻以及LED主光源；所述副光源回路 包括有直流電源、恒流單元、光源轉(zhuǎn)換繼電器及LED副光源。點(diǎn)燈供電交流220V電源經(jīng)所述的點(diǎn)燈變壓器降壓和所述的電源模塊整流后 得到直流12V電源，該直流電源通過所述的開關(guān)MOS管、恒流單元、電流采樣電 阻連接到信號機(jī)LED主光源，點(diǎn)亮LED主光源，所述的LED主光源回路接通。當(dāng) LED主光源回路發(fā)生故障時，經(jīng)主光源回路的檢測單元、比較器及比較器輸入電 阻作用，LED主光源回路中的開關(guān)MOS管自動關(guān)閉，直流電源通過光源轉(zhuǎn)換繼電 器的常閉接點(diǎn)、恒流單元連接到LED副光源，點(diǎn)亮LED副光源，所述的LED副光 源回路接通，并由光源轉(zhuǎn)換繼電器的常閉接點(diǎn)完成LED主光源故障報警輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果1. 采用點(diǎn)燈變壓器電流匹配器，使得點(diǎn)燈變壓器初級電流值達(dá)到信號連鎖 電路中燈絲繼電器正常工作的額定范圍，實現(xiàn)了在鐵路信號燈光源改用LED時， 可不改變信號聯(lián)鎖電路中的燈絲繼電器的電氣特性、點(diǎn)燈供電電壓以及燈絲報警 接口電路的目的，確保了信號聯(lián)鎖電路的可靠性。2. 采用恒流供電模式，確保LED光源亮度和光譜的穩(wěn)定。3. LED主光源故障檢測釆用直接監(jiān)督LED主光源回路中的電流或電壓，檢測 出LED主光源回路開路或短路故障，這種檢測方法準(zhǔn)確、可靠。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作詳細(xì)闡述。


附圖l信號機(jī)主光源工作時原理圖； 附圖2信號機(jī)副光源工作時原理圖。圖中Tl點(diǎn)燈變壓器R點(diǎn)燈變壓器電流匹配器U2電源模塊Ql開關(guān)M0S管U3恒流管ZLED主光源FLED副光源Rl限流電阻R2電流取樣電阻U4恒流管R3限流電阻U5電流檢測芯片R7比較器輸入電阻訓(xùn)比較器R8比較器輸入電阻U1A比較器Dl穩(wěn)壓管D2隔離二極管D3隔離二極管D4隔離二極管D5隔離二極管R9分壓電阻R4分壓電阻R5分壓電阻R6分壓電阻R10分壓電阻Rll分壓電阻R12分壓電阻R13 分壓電阻Kl 光源轉(zhuǎn)換繼電器K2 點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器具體實施方法參見附圖1,由鐵路信號樓點(diǎn)燈供電交流220V,該電源連接到點(diǎn)燈變壓器 Tl初級，先經(jīng)過T1降壓后，由點(diǎn)燈變壓器T1次級輸出交流13V電源。點(diǎn)燈變 壓器電流匹配器R的一端直接與點(diǎn)燈變壓器T1次級交流輸出的一端相連接，另 一端通過點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器K2常開接點(diǎn)"K212"與點(diǎn)燈變壓器T1次級交流輸出的 另一端相連接。點(diǎn)燈變壓器T1次級輸出交流13V電源與電源模塊U2的"L"、 "N" 端相連接，由電源模塊U2將交流13V轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?2V輸出。直流12V正極與開 關(guān)MOS管Ql的一端(1、 2、 3腳)相連接。開關(guān)M0S管Ql的另一端(5、 6、 7、 8腳)與恒流管U3的輸入端"IN"相連接，恒流管U3輸出端"OUT"與限流電 阻R1的一端相連接。限流電阻R1的另一端與恒流管U3的"ADJ"端、電流檢測 芯片U5的"RS+"端及電流取樣電阻R2的一端相連接，電流取樣電阻R2的另一 端與電流檢測芯片U5的"RS-"端、信號機(jī)主光源ZLED發(fā)光二極管"+"端、以 及比較器輸入電阻R8的一端相連接，電阻R8的另一端與比較器U1A的"-"端 相連接。主光源ZLED發(fā)光二極管"-"端接直流電源負(fù)極。電流檢測芯片U5的 "OUT"端即"0UT3"與比較器輸入電阻R7的一端相連接，電阻R7的另一端與 比較器U1B的"-"端相連接。參見附圖2，恒流管U4的輸入端"IN"與光源轉(zhuǎn) 換繼電器K1的常閉接點(diǎn)相連接，該組常閉接點(diǎn)的另一端與直流12V電源正極相 連接，恒流管U4輸出端"OUT"與限流電阻R3的一端相連接，電阻R3的另一端 與恒流管U4的"ADJ"端及信號機(jī)副光源FLED發(fā)光二極管"+"端相連接。副光 源FLED發(fā)光二極管"-"端接直流電源負(fù)極。參見附圖l,當(dāng)通電瞬間時，開關(guān)M0S管Ql的4腳處于低電平、開啟開關(guān) MOS管Ql,直流電源12V經(jīng)開關(guān)M0S管Ql的1、 2、 3腳和開關(guān)M0S管Q1的5、 6、 7、 8腳連接到恒流管U3的輸入端"IN",恒流管U3與限流電阻R1串聯(lián)組成 恒流單元。該恒流單元輸出的350mA的恒流源經(jīng)由電流檢測芯片U5和電流釆樣 電阻R2并聯(lián)組成的檢測單元、連接到信號機(jī)主光源ZLED "+"極，點(diǎn)亮信號機(jī)主光源ZLED。此時，光源轉(zhuǎn)換繼電器K1處于吸合狀態(tài)，而12V直流電源經(jīng)隔離 二極管D4至點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器K2，使點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器K2處于吸合狀態(tài)，點(diǎn)燈變 壓器電流匹配器R接通。檢測單元電流取樣電阻R2信號由電流檢測芯片U5的輸 出端"OUT"連接到比較器輸入電阻R7，再至比較器U1B的"-"端。將信號機(jī) 主光源ZLED "+"極作為電壓監(jiān)測點(diǎn)，用于檢測LED主光源回路有否短路故障， 該電壓監(jiān)測點(diǎn)信號由檢測電路輸出端"0UT1"連接到比較器輸入電阻R8,再至 比較器U1A的"-"端。直流電源12V可通過光源轉(zhuǎn)換繼電器K1的常閉接點(diǎn)連 接由恒流管U4和限流電阻R3組成的信號機(jī)副光源FLED回路恒流單元。在信號 機(jī)主光源ZLED發(fā)生故障時，由該恒流單元輸出的350mA的恒流源連接到信號機(jī) 副光源發(fā)光二極管"+"極，點(diǎn)亮信號機(jī)副光源FLED。參見附圖2，當(dāng)信號機(jī)主光源ZLED回路開路時，由檢測單元輸出端"OUT" 輸出的信號使比較器U1B輸出信號經(jīng)隔離二極管D2和分壓電阻R4、 R5、 R6, 控制開關(guān)M0S管Ql切斷信號機(jī)主光源ZLED回路，關(guān)閉ZLED,同時使光源轉(zhuǎn)換 繼電器K1落下，接通FLED回路點(diǎn)亮信號機(jī)副光源。當(dāng)信號機(jī)主光源ZLED短路 時，電壓檢測點(diǎn)輸出信號由輸出端"0UT1"通過R8連接到比較器U1A "-"端， 比較器U1A的輸出信號通過隔離二極管D3和分壓電阻R5控制開關(guān)MOS管Ql切 斷信號機(jī)主光源ZLED回路，關(guān)閉ZLED,同時使光源轉(zhuǎn)換繼電器Kl落下，接通 FLED回路點(diǎn)亮信號機(jī)副光源。電路中，由FLED回路光源轉(zhuǎn)換繼電器Kl的一組 常閉接點(diǎn)作為ZLED斷路、短路的報警輸出條件，當(dāng)信號機(jī)主光源ZLED回路發(fā)生 開路或短路故障時，在接通信號機(jī)副光源FLED回路的同時，12V直流電源經(jīng)光 源轉(zhuǎn)換繼電器Kl常閉接點(diǎn)、隔離二極管D5至點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器K2，使點(diǎn)燈狀態(tài) 繼電器K2處于吸合狀態(tài)，點(diǎn)燈變壓器電流匹配器R接通。因此無論信號機(jī)主光 源或副光源點(diǎn)亮，點(diǎn)燈變壓器電流匹配器R均可由點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器K2的 一組常 開接點(diǎn)接通，使得點(diǎn)燈變壓器T1初級電流值達(dá)到信號連鎖電路中燈絲繼電器正 常工作額定范圍。電路中的分壓電阻R9與穩(wěn)壓管Dl生成一個基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn) 電壓經(jīng)分壓電阻R12和分壓電阻Rl3分壓后的電壓作為比較器U1B的基準(zhǔn)電壓， 又經(jīng)分壓電阻R10和分壓電阻R11分壓后的電壓作為比較器U1A的基準(zhǔn)電壓。
權(quán)利要求
1.用于雙套LED點(diǎn)光源色燈信號機(jī)控制電路，包括電源部分、點(diǎn)燈控制部分、故障檢測部分及分別由所述三部分所構(gòu)成的LED主光源回路和LED副光源回路，其特征在于所述的電源部分包括點(diǎn)燈變壓器(T1)、點(diǎn)燈變壓器電流匹配器(R)、電源模塊(U2)，所述的點(diǎn)燈變壓器電流匹配器(R)并聯(lián)在所述的在點(diǎn)燈變壓器(T1)次級交流輸出的兩端；所述的點(diǎn)燈控制部分包括開關(guān)MOS管(Q1)、恒流單元、LED主光源(ZLED)、LED副光源(FLED)、點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器(K2)、光源轉(zhuǎn)換繼電器(K1)，所述的恒流單元由恒流管(U3、U4)與限流電阻(R1、R3)串聯(lián)組成，并分別串聯(lián)在所述的LED主光源回路和所述的LED副光源回路中；所述故障檢測部分包括檢測單元、兩個比較器(U1A、U1B)、對應(yīng)于該兩個比較器的比較器輸入電阻(R8、R7)，所述的兩個比較器(U1A、U1B)及對應(yīng)的比較器輸入電阻(R8、R7)連接在所述的LED主光源回路中，所述的檢測單元由電流檢測芯片(U5)和電流采樣電阻(R2)并聯(lián)組成，串聯(lián)在所述的LED主光源回路中，并且將LED主光源正極作為電壓檢測點(diǎn)；所述的LED主光源回路和LED副光源回路分別包括LED主光源(ZLED)和LED副光源(FLED)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙套LED點(diǎn)光源色燈信號機(jī)控制電路，其特征在 于所述點(diǎn)燈控制部分還包括點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器U2),其設(shè)有常開接點(diǎn)(K212)， 所述點(diǎn)燈變壓器電流匹配器(R)的一端直接與點(diǎn)燈變壓器(Tl)次級交流輸出 的一端相連接，另一端通過所述點(diǎn)燈狀態(tài)繼電器U2)常開接點(diǎn)(K212)與所述 點(diǎn)燈變壓器(Tl)次級交流輸出的另一端相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙套LED點(diǎn)光源色燈信號機(jī)控制電路，其特征在 于所述LED主光源回路包括有直流電源、開關(guān)MOS管(Ql )、恒流單元、檢測 單元、兩比較器(U1A、 U1B)、對應(yīng)于所述兩比較器(U1A、 U1B)的比較器輸入 電阻(R8、 R7)以及主光源(ZLED),所述開關(guān)M0S管(Ql)的一端與直流電流 的正極相連接，其另一端與恒流管(U3)的輸入端(IN)相連接，該恒流管(U3) 輸出端(OUT)與限流電阻(Rl)的一端相連接，該限流電阻(Rl)的另一端與所述恒流管(U3)的ADJ端、電流檢測芯片(U5)的RS+端及電流取樣電阻(R2) 的一端相連接，電流取樣電阻(R2)的另一端與電流檢測芯片(U5)的RS-端、 主光源(ZLED)發(fā)光二極管+端、以及比較器輸入電阻(R8)的一端相連接，該 比較器輸入電阻(R8)的另一端和與之對應(yīng)的比較器(U1A)的-端相連接，電流 檢測芯片(U5)的輸出端(0UT3)與另一比較器輸入電阻(R7)的一端相連接， 所述另一比較器輸入電阻(R7)的另一端和與之對應(yīng)的比較器(U1B)的-端相連 接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙套LED點(diǎn)光源色燈信號機(jī)控制電路，其特征在 于所述LED副光源回路包括有直流電源、恒流單元、光源轉(zhuǎn)換繼電器(K1)及 LED副光源(FLED),所述光源轉(zhuǎn)換繼電器(Kl)設(shè)有常閉接點(diǎn)，恒流管(U4 ) 的輸入端(IN)與所述光源轉(zhuǎn)換繼電器(Kl)的常閉接點(diǎn)相連接，該組常閉接點(diǎn) 的另一端與直流電源正極相連接，恒流管(U4)輸出端(OUT)與限流電阻(R3) 的一端相連接，該限流電阻(R3)的另一端與恒流管(U4)的ADJ端及副光源(FLED) 發(fā)光二極管+端相連接。
全文摘要
一種用于雙套LED點(diǎn)光源色燈信號機(jī)控制電路，包括點(diǎn)燈控制部分、故障檢測部分、電源部分及分別由所述三部分所構(gòu)成的LED主光源回路和LED副光源回路。點(diǎn)燈變壓器次級并聯(lián)一點(diǎn)燈變壓器電流匹配器，使點(diǎn)燈變壓器初級電流值達(dá)到燈絲繼電器正常工作的額定范圍。電路采用恒流供電，以消除電壓波動對LED回路電流值的影響。采用電流檢測芯片和電流采樣電阻并聯(lián)組成檢測單元、串聯(lián)在LED主光源回路中，并且將LED主光源正極作為電壓檢測點(diǎn)。當(dāng)主回路發(fā)生開路或短路時，檢測電路的輸出值也隨之變化并控制比較器的輸出狀態(tài)，進(jìn)而控制回路中的開關(guān)MOS管的開或關(guān)，從而實現(xiàn)主副光源的轉(zhuǎn)換及故障報警。在鐵路信號燈改用LED時，無需變動現(xiàn)有的電路器材，確保了信號聯(lián)鎖電路的可靠性。
文檔編號H05B37/02GK101316467SQ20081003375
公開日2008年12月3日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者張海南, 王正權(quán), 葛明鈞 申請人:上海鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所