Светофорная головка переездного светофора с импульсным стабилизатором напряжения в режиме светомаскировки

Основным функциональным элементом светодиодной головки является излучатель светодиодный для переездных светофоров (ИСПС) красного (К) или лунно-белого (Б) цвета свечения. Схема электрическая принципиальная головки приведена на рис. 62.

Рис. 62. Электрическая схема светооптической светодиодной головки
переездного светофора с импульсным стабилизатором
источника питания в светомаскировочном режиме

Рассмотрим принцип работы схемы (рис. 62). Постоянное или переменное напряжение В подается на излучатель ИСПС через входные клеммы ХТ1 и ХТ2.

Газовый разрядник FV1 ограничивает выбросы напряжения на входе на уровне 90 В. Варистор R2 защищает схему по входу от перенапряжения на уровне 17 В – для переменного и 22 В – для постоянного тока. Резистор R1 разделяет цепи разрядника и варистора. Предохранитель FU1 обеспечивает защиту от перегрузки схемы контроля по току.

Переменное входное напряжение выпрямляется диодным мостом на диодах VD1 – VD4 с барьером Шоттки.

Светодиодная матрица состоит из 96 светодиодов красного цвета свечения, соединенных в 48 параллельных цепочек по 2 светодиода в каждой. Резисторы R1 – R48 подобраны таким образом, чтобы обеспечить потребляемый ток каждой цепочке около 20 мА, а общий потребляемый ток матрицы – от 0, 9 до 1, 0 А при напряжении на матрице 6 В.

Питание матрицы осуществляется от стабилизированного напряжения, выполненного на микросхеме DA2. Для разгрузки стабилизатора по току используется транзистор VT5.

Резистор R9 ограничивает ток через микросхему стабилизатора на уровне не более 60 мА. При бо́ льшей величине тока возросшее падение напряжения на резисторе R9 открывает транзистор VT5 и основной потребляемый ток протекает через него.

Для уменьшения силы света головки красного цвета свечения в светомаскировочном режиме используется схема, построенная на компараторе DA1 и таймере DA3, работающем в режиме генератора.

В качестве источника опорного напряжения для компаратора
DA1 (вывод 2) используется делитель, выполненный на резисторах R5 и R8. На инвертирующий вход (вывод 3) подается напряжение с делителя R6 и R7. Для отстройки от помех компаратор охвачен положительной обратной связью, обеспечиваемой резистором R10.

При номинальном входном напряжении () на инвертирующем входе компаратора DA1 (вывод 3) присутствует напряжение больше опорного, а на выходе компаратора (вывод 7) устанавливается низкий логический уровень. Низкий логический уровень с выхода компаратора поступает на вход 4 (сброс) таймера DA3. При этом на выходе таймера также устанавливается низкий постоянный уровень. Соответственно транзисторы VT1, VT3 и VT4 находятся в закрытом состоянии, а транзистор VT2 открыт напряжением на затворе, приложенном через резистор R18. Так как транзистор VT2 включен последовательно с матрицей светодиодов и сопротивление его в открытом состоянии незначительно (падение напряжения менее 0, 06 В), то к матрице приложено полное напряжение 6 В, при этом свечение матрицы будет максимальным, а потребляемый ток составит 0, 9…1, 0 А. Потребляемый ток всей головкой в этом случае составляет около 1, 3 А. Этого тока достаточно для надежного срабатывания и удержания огневого реле (на рис. 62 схема включения реле отсутствует).

При снижении постоянного входного напряжения в режиме светомаскировки до значения 8, 4±0, 1 В или переменного до 7, 3±0, 1 В напряжение на инвертирующем входе компаратора становится меньше опорного, а на его выходе устанавливается высокий логический уровень. Высокий логический уровень на входе сброса таймера переводит его работу в режим генератора. В целях исключения мерцания матрицы частота следования импульсов генератора выбрана около 400 Гц и определяется емкостью конденсаторов С3 – С6 и сопротивлениями резисторов R12 – R15.

Форма сигнала на выходе генератора приведена на рис. 63. В промежутки времени t низкий уровень на выходе таймера закрывает транзисторы VT1, VT3 и VT4 и открывает транзистор VT2. К матрице прикладывается полное напряжение 6 В и обеспечивается максимальная светимость. В промежутки времени t₁ высокий уровень на выходе таймера открывает транзистор VT1, который в свою очередь закрывает VT2, и светодиодная матрица выключается. Поскольку светодиодная матрица оказывается включенной в течение около 5 % от времени Т, а напряжение при включенном состоянии соответствует максимальной светимости, то средняя сила света матрицы составляет те же 5 % от нормальной силы света. Такой режим работы матрицы соответствует светомаскировочному режиму.

Рис. 63 Форма сигнала на выходе генератора:

Т – период следования импульсов; t₁ – длительность паузы;
t – длительность импульса; Т / t = 20

Чтобы обеспечить нормальное срабатывание огневого реле в светомаскировочном режиме в промежутки времени t₁, высокий уровень на выходе таймера открывает транзисторы VT3 и VT4. Открытые транзисторы, включенные последовательно для надежности, подключают в качестве нагрузки стабилизатора резистор R19, сопротивление которого выбрано таким образом, чтобы обеспечить средний потребляемый ток от 0, 8 до 1, 1 А.

В связи с тем, что сила света матрицы практически не зависит от входного напряжения в диапазоне от 7 до 8, 5 В – для постоянного тока и в диапазоне от 6 до 7, 5 В – для переменного тока, то появляется возможность выставить такое сопротивление резистора ДСН (14 Ом) в схеме контроля (см. рис. 61, а), при котором светомаскировочный режим будет нормально обеспечен как на постоянном, так и переменном токе.

Таблица14