DE3112575A1

DE3112575A1 - Circuit arrangement for continuously controlling the brightness of signalling lamps

Info

Publication number: DE3112575A1
Application number: DE19813112575
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. DDR 7027 Leipzig Kauerauf; Josef Dipl.-Ing. DDR 7010 Leipzig Kreiner; Rolf Dipl.-Ing. DDR 7060 Leipzig Laube; Herbert DDR 7027 Leipzig Schnelle; Alfred Wieczorek
Original assignee: TELTOV GERAETE REGLER
Current assignee: TELTOV GERAETE REGLER
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DD150961A1

Abstract

These signalling lamps are used in traffic light systems. The aim of the invention is a circuit arrangement which automatically adapts the brightness of the signalling lamps to the ambient brightness. On the one hand, distinct recognisability of the signalling lamps is to be achieved without there being a blinding effect and, on the other hand, the life of the incandescent lamps is to be increased and electrical energy saved. The essence of the invention consists in that the incandescent lamps are driven with a lower power system voltage. To generate this low power system voltage, the values of the ambient brightness and the magnitude of the power system voltage are processed in a microcomputer. The microcomputer uses these values to program a programmable timing element which is started at the zero crossing of the power system phase and outputs a signal for driving the signalling lamps in the rising phase. Depending on the time programmed, the current flow angle in the signalling lamp changes and with it the brightness. The field of application is traffic light systems for controlling road traffic at junctions.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Steuerung der Helligkeit von Signalgeberlampen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung dient der kontinuierlichen Steuerung der Helligkeit der Signalgeberlampen von Lichtsignalanlagen für die Steuerung des Straßenverkehrs an Knotenpunkten.Circuit arrangement for the continuous control of the brightness of signal generator lamps Field of application of the invention The invention is used for continuous Control of the brightness of the signal head lamps of traffic light systems for the control of road traffic at junctions.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die bisher zum Einsatz gekommenen Lichtsignalanlagen besitzen keine Anordnungen, die die kontinuierliche Steuerung der Helligkeit der Signalgeberlampen von Lichtsignalanlagen vorsehen. In der Offenlegungsschrift 2416 768 wird eine Anordnung beschrieben, die der Erhöhung der Lebensdauer von Glühlampen und der Optimierung der Blendverhältnisse bei Lichtsignalanlagen dient. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch Einschalten von Zusatzimpedanzen in den Lampenstromkreis die Betriebsspannung der Glühlampe auf ca. 85 ffi ihres Nennwertes herabgesetzt wird. Die Zuschaltung der Impedanzen wird durch eine geeignete Relaisschaltung mit der Ein- bzw. Ausschaltung der Straßenbeleuchtung gekoppelt. Bei Vorhandensein einer vom Straßenbeleudhtungsnetz unabhängigen Steuerspannung kann der Zuschaltzeitpunkt der Impedanzen noch optimiert werden.Characteristics of the known technical solutions The ones used so far Traffic light systems that have arrived do not have any arrangements that allow continuous Provide for control of the brightness of the signal head lamps of traffic light systems. In the laid-open specification 2416 768 an arrangement is described that the increase the service life of incandescent lamps and the optimization of the glare conditions in traffic light systems serves. The object is achieved in that by switching on additional impedances in the lamp circuit, the operating voltage of the incandescent lamp to approx. 85 ffi of their Nominal value is reduced. The connection of the impedances is made by a suitable Relay switching coupled with the switching on and off of the street lighting. In the presence of a control voltage that is independent of the street lighting network the time at which the impedances are switched on can still be optimized.

Als Zusatzimpedanzen sind Drosselspulen und Transformatoren vorgesehen.Reactors and transformers are provided as additional impedances.

Die Anordnung weist folgende Nachteile auf: Die beschriebene Lösung ist nicht optimal ausgelegt, da nur eine Ein-und Ausschaltung zwischen Tag- und Nachtzeit möglich ist. Helligkeitsunterschiede zwischen den Tagen, aber auch innerhalb eines Tages werden nicht berücksichtigt. Ein weiterer Nachteil ist, daß durch das Zuschalten der Impedanzen ein für das Energienetz unwirtschaftlicher Blindstromteil vorhanden ist.The arrangement has the following disadvantages: The solution described is not optimally designed, as there is only one switching on and off between day and Night time is possible. Differences in brightness between the days, but also within one day are not taken into account. Another disadvantage is that the Switching on the impedances a reactive current part that is uneconomical for the energy network is available.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur kontinuierlichen Steuerung der Helligkeit der Signallampen von Lichtsignalanlagen, die über den ganzen Tagesablauf automatisch das günstigste Verhältnis zwischen ausreichender Helligkeit, d.h. deutlicher Erkennbarkeit der Signalgeber und der dafür notwendigen minimalen Betriebsspannung zur Gewährleistung einer höheren Lebensdauer der Glühlampen und zur Einsparung von Elektroenergie einstellt. Die Zuschaltung von zusätzlichen Impedanzen soll entfallen.OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is a circuit arrangement for continuous control of the brightness of the signal lamps of traffic light systems, which over the entire daily routine automatically finds the most favorable ratio between sufficient Brightness, i.e. clearer recognizability of the signal generators and the necessary ones minimum operating voltage to ensure a longer service life of the incandescent lamps and adjusts to save electrical energy. The activation of additional Impedances should be omitted.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, eine Lichtsignalanlage zu realisieren, die die Helligkeit der Signalgeberlampen entsprechend der Umgebungshelligkeit steuert. Die Erfindung dient dem sparsamen Verbrauch von Elektroenergie, sowie der Erhöhung der Verfügbarkeit von Lichtsignalanlagen. Gleichzeitig soll der Material- und Arbeitzeitaufwand, der durch den häufigen Lanpenwechsel bei defekten Glühlampen auftritt, wesentlich verringert werden.Explain the essence of the invention The technical problem posed by the invention is solved, consists in realizing a traffic light system, which controls the brightness of the signal head lamps according to the ambient brightness. The invention serves the economical consumption of electrical energy, as well as the increase the availability of traffic lights. At the same time, the material and labor costs, which occurs due to the frequent change of lantern with defective light bulbs, is essential be reduced.

Die Erfindung dient auch der Verminderung des Blendverhaltens der Signalgeberlampen.The invention also serves to reduce the glare behavior of the Beeper lamps.

Die Lösung der Erfindung soll durch eine Anordnung erreicht werden, deren Prinzip darauf beruht, mit einer gewollten Unterspannung gegenüber der Nennspannung der Signalgeberlampen zu arbeiten, wobei dieser Sollwert in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit gesteuert werden soll. Netzspannungsschwankungen werden entsprechend der aktuellen Größe des Sollwertes ausgeregelt.The solution of the invention is to be achieved by an arrangement whose principle is based on a deliberate undervoltage compared to the nominal voltage the signal head lamps to work, this setpoint depending on the Ambient brightness should be controlled. Mains voltage fluctuations are accordingly adjusted to the current size of the setpoint.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Betriebsverhalten von Glühlampen ausgenutzt, das durch die direkte Abhängigkeit zwischen angelegter Betriebsspannung und Lebensdauer gekennzeichnet ist.The operating behavior of incandescent lamps is used to solve the problem, This is due to the direct relationship between the applied operating voltage and the service life is marked.

Die bekannten Glühlampenkennlinien weisen einen tjxponentieilen Verlauf zwischen Betriebsspannung und Lebensdauer auf, so daß beispielsweise eine 10 0 ziege Spannungsverringerung gegenüber dem Nennwert eine um das etwa 4-fache höhere Lebensdauer bewirkt. Bei 15 %-iger Spannungsverringerung wird bereits eine ca. 10-fache Erhöhung der Lebensdauer erreicht. Dagegen bewirkt eine Überspannung ein gleichartiges, aber negatives Verhalten auf die Lebensdauer.The well-known incandescent lamp characteristics show a tjxponentieilen course between operating voltage and service life, so that, for example, a 10 0 goat Voltage reduction compared to the nominal value is approximately 4 times longer service life causes. With a 15% reduction in voltage, there is already an approx. 10-fold increase reached the service life. On the other hand, an overvoltage has the same effect, but negative behavior on the life span.

Eine ähnliche Abhängigkeit besteht zwischen Betriebsspannung und Helligkeit. Die Helligkeit hat einen unmittelbaren Einfluß auf die gute Erkennbarkeit der Signalgeber.There is a similar relationship between operating voltage and brightness. The brightness has a direct influence on the good visibility of the signal transmitter.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besteht aus einer Einrichtung zur Messung der Umgebungshelligkeit, einer Einrichtung zur Auswertung der Netzspannung, einem Mikrorechner, einem programmierbaren Zeitglied sowie den Leistungsschaltern für die Signalgeberlampen. Die Einrichtung zur Messung der Umgebungshelligkeit besteht aus einem photoempfindlichen Halbleiterbauelement. An das photoempfindliche Halbleiterbauelement schließt sich ein Wandler an, der eine logarithmierende Kennlinie besitzt. Der Ausgang des Wandlers wird auf einen A/D-Wandler geschaltet, der mit dem Mikrorechner verbunden ist. Die Einrichtung zur Auswertung der Netzspannung besteht aus einer Gleichrichterschaltung, an die sich ein A/D-Wandler anschließt. Der Ausgang des A/D-Wandlers ist mit dem Mikrorechner verbunden. Am Mikrorechner sind ein programmierbares Zeitglied und die Leistungsschalter für die Signalgeberlampen angeschlossen.The circuit arrangement according to the invention consists of a device for measuring the ambient brightness, a device for evaluating the mains voltage, a microcomputer, a programmable timer and the circuit breakers for the signal head lamps. The device for measuring the ambient brightness exists from a photosensitive semiconductor component. To the photosensitive semiconductor component it is followed by a converter that has a logarithmic characteristic. The exit of the converter is switched to an A / D converter, which is connected to the microcomputer is. The device for evaluating the mains voltage consists of a rectifier circuit, to which an A / D converter is connected. The output of the A / D converter is with the Microcomputer connected. There is a programmable timer and on the microcomputer the circuit breakers for the signaling lamps are connected.

Die Funktion der Schaltung ist folgende: Das photoempfindliche Halbleiterbauelement wandelt die Umgebungshelligkeit in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird einem Wandler zugeführt, der eine logarithmierende Kennlinie besitzt. Über eine Wertebereichszuordnung wird nach einer Analog-Digitalumwandlung der Meßwert einem Mikrorechner zugeführt. Die Genauigkeit der Anordnung hängt von der Auflösung in Wertebereiche der analogen Eingangsgröße ab. Zur Auswertung der Netzspannung wird diese nach dem Gleichrichten digitalisiert und dem Rechner zugeführt. Der Rechner besitzt somit ein Signal über die Umgebungshelligkeit und über die Höhe der Netzspannung. Entsprechend diesen Werten programmiert der Mikrorechner das programmierbare Zeitglied. Das Zeitglied wird somit auf eine Zeit programmiert, die mit der Umgebungshelligkeit und mit der Höhe der Netzspannung im Verhältnis steht.The function of the circuit is as follows: The photosensitive semiconductor component converts the ambient brightness into an electrical signal. The electrical signal is fed to a converter which has a logarithmic characteristic. Above an assignment of a range of values becomes the measured value after an analog-digital conversion fed to a microcomputer. The accuracy of the arrangement depends on the resolution in value ranges of the analog input variable. For evaluating the mains voltage this is digitized after rectification and fed to the computer. The computer thus has a signal about the ambient brightness and the level of the mains voltage. The microcomputer programs the programmable timer according to these values. The timer is thus programmed to a time that corresponds to the ambient brightness and is related to the level of the mains voltage.

In jeder Halbwelle der Netzphase aktiviert der Mikrorechner das Zeitglied. Die Aktivierung kann vorteilhaft im Nulldurchgang der Netzphase erfolgen. Nach Ablauf der vom Mikrorechner entsprechend der Umgebungshelligkeit und der Höhe der Netzspannung im Zeitglied programmierten Zeit steuert der Mikrorechner die Leistungsschalter ftir die Signalgeberlampen an. Welche Signalgeberlampen angesteuert werden, richtet sich nach dem internen Programm des Mikrorechners. Mit diesem Ablauf wird der Leistungsschalter zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb der Halbwelle geschaltet. Es ergibt sich ein bestimmter Stromflußwinkel, der unmittelbar au£ die Helligkeit der Signalgeberlampen Einfluß hat.The microcomputer activates the timing element in every half cycle of the network phase. The activation can advantageously take place in the zero crossing of the network phase. After expiration that of the microcomputer according to the ambient brightness and the level of the mains voltage The microcomputer controls the circuit breakers in the time programmed in the timer for the beeper lamps. Which signal head lamps are controlled will, depends on the internal program of the microcomputer. With this expiry will the circuit breaker is switched at certain times within the half-wave. A certain angle of current flow results which directly affects the brightness the signal head lamps has influence.

Ausführungsbei spie 1 Das Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung ist in Figur 1 dargestellt. Dem photoelektrischen Bauelement 1 folgt der Wandler mit lagarithmierender Kennlinie 2 und der A/D-Wandler 3. Dem Gleichrichter 4 für die Netzspannung schließt sich der A/D-Wandler 5 an. A/D-Wandler 3 und 5 sind mit dem Mikrorechner 6 verbunden. Am Mikrorechner 6 ist das programmierbare Zeitglied 7 und ein Leistungsschalter 8 angeschlossen.Der Leistungsschalter 8 steuert die Signalgeberlampe 9.Exemplary embodiment spie 1 The basic circuit diagram of the circuit arrangement is shown in FIG. The converter follows the photoelectric component 1 with lagarithmizing characteristic 2 and the A / D converter 3. The rectifier 4 for the line voltage is connected to the A / D converter 5. A / D converters 3 and 5 are with the microcomputer 6 connected. The programmable timing element is on the microcomputer 6 7 and a circuit breaker 8 connected. The circuit breaker 8 controls the Beeper lamp 9.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform näher beschrieben.An embodiment is described in more detail in FIG.

An einer ausgewählten Stelle wird der Phototransistor 10 angebracht, dessen Aufgabe es ist, einen der Umgebungshelligkeit proportionalen Strom zu liefern. Der Stromfluß ueber die Basis-Emitter-Diode von Transistor 11 erzeugt einen logarithmischen Spannungsverlauf, der von den Transistoren 12 und 13 linear verstärkt wird. Ausgewertet wird diese Spannuhg von einem Schwellwertschalter 14, der den Spannungsbereich, z.B. in 4 digitale Zustände, unterteilt.The phototransistor 10 is attached to a selected location, whose task it is to deliver a current proportional to the ambient brightness. The current flow through the base-emitter diode of transistor 11 generates a logarithmic one Voltage curve that is linearly amplified by transistors 12 and 13. Evaluated this voltage is controlled by a threshold switch 14 that controls the voltage range, e.g. divided into 4 digital states.

Die Netzphase wird über eine Diode einem Ladekondensator 15 zugeführt.The mains phase is fed to a charging capacitor 15 via a diode.

Ein Schwellwertschalter 16 digitalisiert den Wert der Netzspannung.A threshold switch 16 digitizes the value of the mains voltage.

Ausgangsgrößen sind z.B. 4 Digitalwerte.Output variables are e.g. 4 digital values.

Ein Mikrorechner 6 einschließlich eines zugehörigen Programms wertet die eingehenden Digitalwerte aus und ermittelt, z.B. nach einem Matrixverfahren, einen Steuerwert für ein programmierbares Zeitglied 7.A microcomputer 6 including an associated program evaluates the incoming digital values from and determined, e.g. according to a matrix method, a control value for a programmable timer 7.

Für die Funktion notwendig ist weiterhin die Kenntnis des Zeitpunktes des Spannungsnulldurchganges der Netzphase, der mittels Nullspannungsdetektor 17 festgestellt wird.Knowledge of the point in time is still necessary for the function of the voltage zero crossing of the mains phase, which is determined by means of zero voltage detector 17 is detected.

Der Zeitablauf ist nun folgender: - Bei Feststellung eines Netzphasennulldurchgangs wird das programmierbare Zeitglied 7 mit einem, aus den Digitalwerten der Umgebungshelligkeit und den Digitalwerten des anliegenden Netzspannungseffektivwertes, gewonnenen Steuerwert geladen.The timing is now as follows: - When a network phase zero crossing is determined the programmable timing element 7 with one, from the digital values of the ambient brightness and the digital values of the applied mains voltage effective value, obtained control value loaded.

- Nach Ablauf der im Zeitglied 7 eingestellten Zeit gibt der Mikrorechner 6 ein Signal an den Impulsverstärker 18. Der Impulsverstärker 18 erzeugt einen Zündimpuls und dieser Zündimpuls wird über eine Potentialtrennung 19 zur Zündung des in Reihe zur Signalgeberlampe 9 liegenden Halbleiterschalters 20, z.B. eines Triacs, benutzt.- After the time set in timer 7 has elapsed, the microcomputer gives 6 a signal to the pulse amplifier 18. The pulse amplifier 18 generates an ignition pulse and this ignition pulse is used via a potential separation 19 to ignite the in series semiconductor switch 20, e.g. of a triac, lying next to the signal transmitter lamp 9.

Durch den unterschiedlichen Zündzeitpunkt des Triacs ergibt sich ein unterschiedlicher Stromflußwinkel, und damit eine unterschiedliche Helligkeit der Signalgeberlampe.The different ignition times of the triac result in a different current flow angle, and thus a different brightness of the Beeper lamp.

Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen 1 photoelektrisches Bauelement 2 Wandler mit lagarithmierender Kennlinie 3 A/D-Wandler 4 Gleichrichterschaltung 5 A/D-Wandler 6 Mikrorechner 7 programmierbares Zeitglied 8 Leistungsschalter 9 Signalgeberlampe 10 Phototransistor 11 Transistor 12 Transistor 13 Transistor 14 Schwellwertschalter 15 Ladekondensator 16 Schwellwertschalter 17 Nullspannungsdetektor 18 Impulsverstärker 19 Potentialtrennung 20 TriacList of the reference symbols used 1 photoelectric component 2 converters with lagarithmizing characteristic 3 A / D converter 4 rectifier circuit 5 A / D converter 6 microcomputer 7 programmable timer 8 power switch 9 Signal lamp 10 phototransistor 11 transistor 12 transistor 13 transistor 14 Threshold switch 15 Charging capacitor 16 Threshold switch 17 Zero voltage detector 18 Pulse amplifier 19 Electrical isolation 20 Triac

Claims

Circuit arrangement for continuous control the brightness of signal head lamps of traffic light systems, which come from a microcomputer and circuit breakers for the signaling lamps, characterized in that that a device for measuring the ambient brightness, which comes from a photosensitive Element (1), a converter with a logarithmic characteristic curve (2) and an A / D converter (3) consists, and a device for evaluating the mains voltage, which consists of a Rectifier circuit (4) and an A / D converter (5) exist on a microcomputer (6), which is a value from the ambient brightness and the value of the mains voltage Programming a timer (7) calculated, connected that the microcomputer so connected to a programmable timing element (7) that firstly the microcomputer (6) the timing element (7) according to the values of the ambient brightness and the mains voltage can program that, secondly, the microcomputer (6) start the timer (7) can and that, thirdly, the timing element (7) the computer (6) for controlling the circuit breaker (8) can cause, and that the power switch (8) to control the signal generator lamps (9) are connected to the microcomputer (6).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the programmable timer (7) is activated in the zero crossing of the mains phase, and the control of the circuit breaker (8) in the rising half-wave of the Mains phase takes place.