Anordnung zum überwachten Betrieb eines Verbrauchers

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum überwachten Betrieb eines Verbrauchers, beispielsweise einer Lampe in einer Signalanlage, insbesondere in einem Überwachungssignal für den Schienenverkehr, mit einer elektronischen Ansteuerung und einer Überwachung des Verbraucherstromes.

[0002] Eine derartige Anordnung ist aus EP-A-0 346 807 bekannt.

[0003] Bei Signalanlagen, insbesondere für den Schienenverkehr, ist es bekannt, die für unterschiedliche Signale verwendeten Lampen hinsichtlich ihrer Funktion zu überwachen. Bei neueren Signalanlagen werden elektronische Ansteuerelemente zum Betrieb derartiger Lampen verwendet, wobei im Lampenstromkreis Überwachungselemente angeordnet werden, um den Stromfluß zu überwachen. Durch die Anordnung der Überwachungselemente im Lampenstromkreis können beim Auftreten von Defekten in diesem Lampenstromkreis nicht definierbare Zustände auftreten, beispielsweise durch Erdschluß, Leitungskurzschluß, Kontaktverschweißung oder Überspannung. Das Auftreten derartiger Fehler ist insbesondere bei Überwachungssignalanlagen für Bahnübergänge kritisch, da derartige Überwachungssignale im Gegensatz zu Hauptsignalen aus der Stellwerktechnik nur einen "Fahrbegriff" und keinen signalisierten "Haltbegriff" kennen; alle Signalbilder, die nicht exakt den Fahrbegriff definieren, gelten als verbindlicher Haltbegriff. Hieraus folgt, daß die Abschaltung des Fahrbegriffes signaltechnisch sicher ausgeführt werden muß. Bei elektronischen Systemen gestaltet sich dieses Problem jedoch als schwierig, da Halbleiterelemente auch von verdoppelten Systemen im selben Stromkreis liegen und durch Überspannungen gleichzeitig ausfallen können.

[0004] Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum überwachten Betrieb eines Verbrauchers, insbesondere einer Lampe in einer Signalanlage, mit einer elektronischen Ansteuerung und einer Überwachung des Verbraucherstromkreises zu schaffen, die unter Verwendung ausschließlich elektronischer Ansteuerelemente einen signaltechnisch sicheren Betrieb mit signaltechnisch sicherem Abschaltvorgang ergibt.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung durch zwei unabhängig voneinander wirkende Mikrocomputer erfolgt, die bei einer ordnungsgemäßen Funktion jeweils eine Impulsfolge gleicher Frequenz und Amplitude, jedoch mit gegenläufiger Phase erzeugen und derart synchronisiert sind, daß die jeweils einem Wicklungsende einer Primärwicklung eines Transformators zugeordneten Impulsfolgen eine definierte Primärspannung ergeben, die in der im Verbraucherstromkreis liegenden Sekundärwicklung eine zum Betrieb des jeweiligen Verbrauchers benötigte Sekundärspannung erzeugt, wobei zwischen jedem Mikrocomputer und dem zugehörigen Ende der Primärwicklung eine elektronische Leistungsstufe mit Tristate-Ausgang angeordnet ist, und daß im Verbraucherstromkreis ein Strommeßglied angeordnet ist, das jedem Mikrocomputer das Vorhandensein und den Wert des Verbraucherstromes zur Auswertung mitteilt.

[0006] Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß durch die beiden vollständig voneinander auch hinsichtlich ihrer Ansteuerung getrennten Mikrocomputer die erforderliche Verbraucherspannung nur bei einer ordnungsgemäßen Funktion und Synchronisation beider Mikrocomputer erzeugt wird und daß bei Defekten in einem dieser getrennten Systeme über die Strommessung eine Meldung erfolgt, die zur Abschaltung des noch wirkenden zweiten Systems herangezogen wird. Das Strommeßglied im Verbraucherstromkreis kann in bekannter Weise ein Widerstand sein, mit dessen Hilfe nicht nur das Vorhandensein oder Ausbleiben des Stromes festgestellt wird, sondern auch die Größe des Stromflusses, die ggf. bei der Verwendung eines Verbrauchers mit niedrigerer Leistung selbsttätig reduziert wird. Das Strommeßglied kann weiterhin dazu benutzt werden, den Einschaltstrom des Verbrauchers zu begrenzen, um hierdurch dessen Lebensdauer zu erhöhen.

[0007] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phasenverschiebung der Impulsfolgen zur Anpassung an die Nenndaten des jeweiligen Verbrauchers durch tabellarisch in den Mikrocomputern abgelegte Sollwerte in Abhängigkeit vom Meßergebnis des Strommeßgliedes verändert werden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt demzufolge eine sichere Anpassung der Betriebsdaten an die Leistungsdaten des jeweils verwendeten und zu überwachenden Verbrauchers.

[0008] Sofern die erfindungsgemäße Anordnung zum Betrieb von mit Gleichspannung gespeisten Glühlampen verwendet wird, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, zwischen den Lampenstromkreis und die Sekundärwicklung des Transformators einen Gleichrichter zu schalten, so daß die erfindungsgemäße, durch Erzeugen zweier getrennter Impulsfolgen betriebene Anordnung nicht nur für mit Wechselstrom gespeiste, sondern auch für mit Gleichstrom betriebene Signallampen eingesetzt werden kann.

[0009] Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung schematisch dargestellt.

[0010] Die Darstellung zeigt einen ersten Mikrocomputer 1 und einen zweiten Mikrocomputer 2, die jeweils unabhängig voneinander arbeiten und getrennt angesteuert werden, jedoch miteinander durch eine Synchronisationsleitung 3 verbunden sind. Jedem Mikrocomputer 1 bzw. 2 ist eine Leistungsstufe mit Tristate-Ausgang 4 nachgeschaltet.

[0011] Die Mikrocomputer 1 und 2 erzeugen unabhängig voneinander jeweils eine Impulsfolge, die am Tristate-Ausgang 4 des Mikrocomputers 1 als Impulsfolge f1 und am Tristate-Ausgang 4 des Mikrocomputers 2 als Impulsfolge f2 eingezeichnet ist. Die Impulsfolgen f1 und f2 haben gleiche Frequenz und gleiche Amplitude, werden jedoch durch die Synchronisation der beiden Mikrocomputer 1 und 2 mit gegenläufiger Phase erzeugt, so daß sie sich bei ordnungsgemäßem Betrieb der Anordnung ergänzen.

[0012] Während der Tristate-Ausgang 4 des Mikrocomputers 1 an das eine Ende einer Primärwicklung 5a eines Transformators 5 angeschlossen ist, ist der Tristate-Ausgang 4 des Mikrocomputers 2 an das andere Ende dieser Primärwicklung 5a angeschlossen. Bei einem ordnungsgemäßen, synchronisierten Betrieb wird in der Primärwicklung 5a des Transformators 5 eine Primärspannung erzeugt, die sich durch die gleichartigen, jedoch phasenverschobenen Impulsfolgen f1 und f2 der beiden synchronisierten Mikrocomputer 1 und 2 ergibt. Auf diese Weise entsteht in der Sekundärwicklung 5b des Transformators 5 eine Betriebsspannung U, mit der eine Signallampe 6 betrieben wird. Da es sich beim Ausführungsbeispiel bei dieser Signallampe 6 um eine mit Gleichspannung gespeiste Glühlampe handelt, ist zwischen die Sekundärwicklung 5b des Transformators 5 und die Signallampe 6 beim Ausführungsbeispiel ein Gleichrichter 7 geschaltet.

[0013] Sofern die Signallampe 6 als Überwachungssignal für Bahnübergangs-Anlagen verwendet wird, ergibt der ordnungsgemäße Betrieb der beiden Mikrocomputer 1 und 2 durch Brennen der Signallampe 6 einen Fahrbegriff. Dieser Fahrbegriff kann gezielt abgeschaltet und damit zu einem Haltbegriff umgewandelt werden, wenn mindestens bei einem Rechnersystem der zugehörige Wicklungsanschluß über den Tristate-Ausgang 4 hochohmig geschaltet wird und damit der Stromfluß primärseitig unterbrochen wird. Ein im Lampenstromkreis angeordnetes Strommeßglied 8 kann hierbei das Vorhandensein bzw. den Wert des Lampenstromes zur Auswertung an die Mikrocomputer 1 und 2 mitteilen. Hierdurch ist es gleichzeitig möglich, die durch die Impulsfolgen f1 und f2 der Mikrocomputer 1 und 2 erzeugte Betriebsspannung U an die Nennspannung der jeweils zu betreibenden Signallampe 6 anzupassen. Diese Anpassung kann durch Änderung der Frequenz und/oder der Amplitude der Impulsfolgen f1 und f2 oder durch eine Phasenverschiebung der Impulsfolgen f1 und f2 relativ zueinander (Impulsbreitenmodulation) erfolgen. Sofern die Nenndaten der jeweiligen Signallampe 6 tabellarisch in den Mikrocomputern 1 und 2 abgelegt sind, kann die Betriebsspannung U auf besonders einfache Weise an die Nenndaten der jeweiligen Signallampe 6 angepaßt werden.

[0014] Die Betriebssicherheit der voranstehend beschriebenen Anordnung wird schließlich dadurch erhöht, daß gleichzeitige Ausfälle in den Energieausgängen der beiden Mikrocomputer 1 und 2 entweder zu einem Kurzschluß oder zu einem Gleichstromfluß in der Primärwicklung 5a des Transformators 5 führen, der keine Energieübertragung zur Sekundärwicklung 5b zur Folge hat.

Bezugszeichenliste:

[0015] 

1

Mikrocomputer

2

Mikrocomputer

3

Synchronisationsleitung

4

Tristate-Ausgang

5

Transformator

5a

Primärwicklung

5b

Sekundärwicklung

6

Signallampe

7

Gleichrichter

8

Strommeßglied

f1

Impulsfolge

f2

Impulsfolge

U

Betriebsspannung

Ansprüche

1. Anordnung zum überwachten Betrieb eines Verbrauchers, beispielsweise einer Lampe (6) in einer Signalanlage, insbesondere in einem Überwachungssignal für den Schienenverkehr, mit einer elektronischen Ansteuerung und einer Überwachung des Verbraucherstromes,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerung durch zwei unabhängig voneinander wirkende Mikrocomputer (1,2) erfolgt, die bei einer ordnungsgemäßen Funktion jeweils eine Impulsfolge (f1,f2) gleicher Frequenz und Amplitude, jedoch mit gegenläufiger Phase erzeugen und derart synchronisiert sind, daß die jeweils einem Wicklungsende einer Primärwicklung (5a) eines Transformators (5) zugeführten Impulsfolgen (f1,f2) eine definierte Primärspannung ergeben, die in der im Verbraucherstromkreis liegenden Sekundärwicklung (5b) eine zum Betrieb des jeweiligen Verbrauchers (6) benötigte Sekundärspannung erzeugt, wobei zwischen jedem Mikrocomputer (1,2) und dem zugehörigen Ende der Primärwicklung (5a) eine elektronische Leistungsstufe mit Tristate-Ausgang (4) angeordnet ist, und daß im Verbraucherstromkreis ein Strommeßglied (8) angeordnet ist, das jedem Mikrocomputer (1,2) das Vorhandensein und den Wert des Verbraucherstromes zur Auswertung mitteilt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phasenverschiebung der Impulsfolgen (f1,f2) zur Anpassung an die Nenndaten des jeweiligen Verbrauchers (6) durch tabellarisch in den Mikrocomputern (1,2) abgelegte Sollwerte in Abhängigkeit vom Meßergebnis des Strommeßgliedes (8) verändert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 zum Betrieb von mit Gleichspannung gespeisten Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lampenstromkreis und die Sekundärwicklung (5b) des Transformators (5) ein Gleichrichter (7) geschaltet ist.

Claims

1. Arrangement for the monitored operation of a load, for example a lamp (6) in a signalling system, in particular in a monitoring signal for rail traffic, having an electronic drive and monitoring of the load current, characterized in that the drive is performed by two microcomputers (1, 2) which act independently of one another, respectively generate in the case of a regular function a pulse train (f1, f2) of the same frequency and amplitude but opposite phase and are synchronized in such a way that the pulse trains (f1, f2) supplied in each case to a winding end of a primary winding (5a) of a transformer (5) produce a defined primary voltage which generates in the secondary winding (5b) situated in the load circuit a secondary voltage required for operating the respective load (6), an electronic driver with a tristate output (4) being arranged between each microcomputer (1, 2) and the associated end of the primary winding (5a), and in that there is arranged in the load circuit a current-measuring element (8) which informs each microcomputer (1, 2) of the presence and the value of the load current.

2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that for the purpose of being matched to the nominal values of the respective load (6), the frequency and/or amplitude and/or phase shift of the pulse trains (f1, f2) is/are varied as a function of the measurement result of the current-measuring element (8) by means of desired values filed in tabular fashion in the microcomputers (1, 2).

3. Arrangement according to Claims 1 and 2 for operating incandescent lamps fed with a DC voltage, characterized in that a rectifier (7) is connected between the lamp circuit and the secondary winding (5b) of the transformer (5).

Revendications

1. Agencement pour l'exploitation surveillée d'un organe consommateur, par exemple d'une lampe (6) dans une installation de signalisation, en particulier dans un signal de surveillance du trafic ferroviaire, comprenant un dispositif de commande électronique et un dispositif de surveillance du courant consommé, caractérisé en ce que la commande s'effectue au moyen de deux micro-ordinateurs (1, 2) qui agissent indépendamment l'un de l'autre, qui, en cas de fonctionnement correct, génèrent chacun une série d'impulsions (f₁, f₂) de fréquence et d'amplitude identiques mais de phase opposée, et qui sont synchronisés de façon que les séries d'impulsions (f₁, f₂) affectées à chacune des extrémités de l'enroulement primaire (5a) d'un transformateur (5) fournissent une tension primaire définie qui produit, dans l'enroulement secondaire (5b) situé dans le circuit de courant consommé, une tension secondaire nécessaire au fonctionnement de l'organe consommateur correspondant (6), entre chaque micro-ordinateur (1, 2) et l'extrémité correspondante de l'enroulement primaire (5a) étant prévu un étage électronique de puissance comportant une sortie à trois états (4), et en ce que, sur le circuit de courant consommé, est implanté un élément de mesure de courant (8) qui signale à chaque micro-ordinateur (1, 2), à des fins d'analyse, la présence et la valeur du courant consommé.

2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence et/ou l'amplitude et/ou le déphasage des séries d'impulsions (f₁, f₂) sont modifiés au moyen de valeurs de consigne mémorisées sous forme de tables dans les micro-ordinateurs (1, 2), afin de les adapter aux caractéristiques nominales de chaque organe consommateur (6).

3. Agencement selon la revendication 1 et 2 destiné à faire fonctionner des ampoules électriques alimentées par une tension continue, caractérisé en ce qu'un redresseur (7) est implanté entre le circuit d'alimentation des lampes et l'enroulement secondaire (5b) du transformateur (5).

Zeichnung