Сегодня светодиодные светофоры практически везде: они управляют движением автомобилей и пешеходов практически во всех городах. Железная дорога не осталась в сторонке, несмотря на то, что там подобные штуки в новинку. Сейчас там почти все светофоры ламповые: они известны многим поколениям работников службы автоматики, неприхотливы к обслуживанию, меняй лампу если сгорит основная спираль и включится резервная (или меняй по времени), да подкрашивай иногда. Встретить светодиодные светофоры можно далеко не везде, это объясняется их высокой ценой в сравнении с новыми ламповыми, а также жадности руководства, лучше опять построить виллу. Да и машинисты недолюбливают их из-за чрезмерной яркости, бьющей в глаза ясной ночью...
Но есть места, где новинка очень хорошо прижилась. Это железнодорожные переезды. Сегодня даже на частных железных дорогах переездные светофоры светодиодные, не говоря уж о РЖД. Именно о переездных светофорах далее пойдёт речь. Думаю не надо объяснять важность этих светофоров для безопасности дорожного движения и сохранности человеческих жизней. Из-за мигающего режима работы лампы в переездах склонны к быстрому износу нити накала. Поэтому, если контроль целостности остальных ламп на ЖД осуществляется только при горении лампы сигнала (ток есть - лампа исправна), то красных ламп (не только на переездах) всегда. Просто когда лампа не горит, через неё пропускается малый ток, недостаточный для накала нити, но достаточный для удержания огневого реле (включается катушкой последовательно с лампой для контроля) включенным. Ламповые (по научному линзовые) светофоры могли разбить вандалы или внезапно сгореть, в результате чего мигающий красный свет станет менее заметным. Светодиоды не боятся частых включений-выключений, а светодиодные светофоры умеют пропускать через себя малый ток для контроля. Всего производителя таких светофоров в России два: Транс-Сигнал и Армавировский электромеханический завод (АЭМЗ). Вот как выглядят светофорные головки производства Транс-Сигнала:
Корпус из крышки-рассеивателя с внутри установленными корпусными красными светодиодами (в новых вариантах светодиоды SMD). Любопытный факт: в головке белого цвета меньшее количество светодиодов, чем в красной, что связано с мощностью одного светодиода. Транс-Сигнал завоевал популярность почти на всех переездах и переходах: есть версия с человечком, прямо как на автомобильной дороге. Возможно, это объясняется меньшей ценой в сравнении с головками АЭМЗ, а также простой схемы управления. Вот схема переездной головки Транс-Сигнала, взятая из паспорта:
Входное напряжение выпрямляется диодным мостом, если напряжение достаточно, стабилитрон VD1 открывает транзистор VT1, тот в свою очередь закрывает VT2 подтягивая отрицательный потенциал к его базе, и ток через шунтирующее сопротивление R4 не идёт. Линейный стабилизатор напряжения на стобилитроне VT4 обеспечивает стабильную яркость горения. Если напряжение питания недостаточно, то на базе транзистора VT2 оказывается положительный потенциал через R3 (VT1 закрыт), VT2 открывается и подключает к линии питания мощный резистор R4, шунтирующий схему в режиме контроля целостности лампы. При низком напряжении питания в режиме контроля светодиодный модуль имеет низкое сопротивление, прямо как лампа накаливания...
А вот так выглядит светофорная головка производства АЭМЗ, который очень известен по обычным линзовым светофорам (фото из Ютуба):
Сразу бросается в глаза отсутствие рассеивателя, а также то, что прозрачной осталась только крышка. Если Транс-Сигнал выпускает переездную головку белого цвета, то АЭМЗ не стал заморачиваться этим, продолжая выпускать красные переездные светофоры. На переездах их можно встретить довольно редко, а в исполнении для поездов ещё реже. Всё потому что дорого обходится производство таких светофоров на заводе, привыкшем выпускать ламповые. Схема в них намного сложнее, в чём мы убедимся далее на обзоре головки АЭМЗ.
Продолжение следует...
(1)
Уже давно появился подаренный от знакомых СЦБистов светодиодный модуль производства АЭМЗ. Крышка из полусантиметрового оргстекла крепится к корпусу на алюминиевых заклёпках, хотя конуструкция корпуса предусматривает закрепление винтами с гайками. Выдавливаем заклёпки и открываем крышку:
Перед нами 96 красных корпусных светодиодов и 48 резисторов на плате чёрного цвета. Откручиваем винты и достаём плату со светодиодами, тут же нам открывается вид на внутреннюю начинку:
Много-много хитрых сплетений дорожек, однако схема проста: два светодиода последовательно и резистор. И так 48 раз. Схема управления здесь явно посложнее, чем представленная в паспорте на головку Транс-Сигнала. Сразу бросается в глаза огромный алюминиевый радиатор, на котором установлен один-единственный транзистор КТ818, добро смазанный термопастой. Несмотря на хорошую уплотнительную резинку, схема от влаги защищиена ещё и щедрым слоем лака. Плата крепится к радиатору через изолирующие проставки из бакелита.
Здесь дорожки тоже довольно запутанные, создаётся чувство, что плату проектировали не люди, а компьютер. Видим здесь целых три микросхемы, при этом Транс-Сигнал обошёлся всего лишь несколькими транзисторами. Плата односторонняя, хотя кто-то додумался расположить три SMD транзистора прямо под большим резистором слева. Входное напряжение после низкоомного резистора выпрямляется и сглаживается конденсатором. Имеется защита от превышения напряжения в виде варистора и разрядника. Далее рассмотрим работу схемы подробнее.
Здесь мы видим линейный стабилизатор 7806 (точнее его российский аналог КР1158ЕН6В), таймер КР1441ВИ1 пр-ва Микрон и компаратор (именно компаратор, а не ОУ) К554СА301А. Двое последних для поддержки режима ДСН (двойное снижение напряжения), снижение яркости свечения на случай светомаскировки в военное время. Компаратор сравнивает напряжение питания и опорное, если напряжение питания (выпрямленное) меньше девяти вольт, то запускает таймер. Он начинает генерировать прямоугольные импульсы частотой 2.3 кГц (при уменьшении напряжения чостота возрастает вплоть до 3 кГц), скважностью (соотношением времени высокого сигнала к периоду) около 12%. Большой десятиваттный резистор вовсе не шунтирует цепь! Он включается вместо светодиодов, когда те не горят. В режиме полной яркости он не участвует в работе. Возможно это сделано для нормального удержания огневого реле при низкой скважности. При длительном горении в режиме ДСН этот резистор очень сильно греется. Схема обеспечивает стабильное питание 5.8В на плате светодиодов в режиме полной яркости, причём их стабилизация судя по всему по току (ток неизменный при изменении напряжения питания). Электроника запускается и начинает потреблять ток контроля уже при 2.3В выпрямленного напряжения, при этом светодиоды не горят. Мощность в режмие полной яркости при напряжении питания 12В (выпрямленном) 18 Вт. Измерив сопротивление резистора в последовательной цепочке на плате светодиодов и падение напряжения на нём, получаем ток в 22.7 мА, что немного выше номинального тока для светодиодов подобного типа, что не есть хорошо, несмотря на то, что светодиоды горят непродолжительное время. При длительной работе, особенно в жару, все светодиодные светофоры на ЖД (не только переездные), выгорают. На фото это видно плохо, но белый светодиодный модуль (не мигающий!) заметно просел в яркости. Причём в некоторых головках отельные светодиоды могли просесть почти до нуля.
На замену светодиодного модуля требуется больше времени и ресурсов, нежели на одну лампу. Возможно именно поэтому светодиодные светофоры хорошо прижились только на переездах из-за своего непродолжительного характера работы. Хотя, у нас, на ЮВЖД, практически все перегоны оборудованы светдиоными светофорами, гуляя в жару можно находить выгоревшие огни. А на станциях абсолютно везде только ламповые: пришёл - лампу заменил - ушёл.
По слухам у нас на Октябрьской дороге "режим войны" заставили использовать в ночное время, чтобы светодиоды не вырывали глаза машинистам, новые светили ночью и правда "вырви глаз".
На станциях тоже не очень спешат менять головы, Грузино по крайней мере пока "ламповое", но подозреваю, что не везде, возможно, что в старые светофоры вставляют светодиодные модули. А выборгский ход вроде уже весь светодиодный.
У нас с ослеплением борятся просто и тупо: направляют светофор не прямо в глаза, а под небольшим углом в сторону...хотя не проверить это без угломеров...
По слухам некоторые светодиодные светофоры для поездов не предусматривают питание от трансформатора как лампа, для них нужен общий источник питания и изменения в схеме управления... А для этого нужно прерывать движение поездов и/или искать большое окно в графике, что вызывает заметные осложнения при переводе всей станции на светодиоды. Также и со светофором: надо окно чтоб его поставить, потом перключиться с старого на новый, потом убрать старый... Это может т\нуться от полугода, а то и больше. Кстати чтобы убрать светофор на заброшенном/разобранном пути тоже нужны изменения в схеме, а этим никто не захочет заморачиваться, СЦБистам проще поддерживать работоспособность светофора даже несмотря на то что рельсы уже отсутствуют...
Ну кстати это здравая идея, т.к. слепить машинистов, да ещё и в условиях темновой адаптации – весьма чревато. А уж синим светом так тем более, одна радость, что обычные машинисты не так много его за ночную смену встречают наверное.
А вот это уже криминал конкретный... у линзовых диодов очень узкая КСС, пяток градусов в сторону может привести к тому, что в дневное время сигнал вообще перестанет быть виден..
Настоящая находка для попильщиков из РЖД, эти диодные светофоры (равно как и диодники ДКУ за место РКУ-250).
Хоть они и довольно узконаправленные, но не как радиорелейные антенны) несмотря на то, что Транс-Сигнал применяет дополнительную линзу к светодиоду, в ясный солнечный день можно с земли разглядывать проходные светофоры на перегоне, находясь на станции. Этот фокус используется например для определения местоположения проехавшего поезда..
У нас на ЮВЖД ещё не такая тотальная замена освещения, но местами диоды уже есть. Только у нас можно наблюдать и галоген, и накал, и натрий (да-да, на платформах есть), и ДРЛ в кососветных корытцах, РКУ06, моих любимых РКУ28, МГЛ на вышках и новых мачтах (однажды там был натрий), ну и местами диоды, на платформах и мачтах. И всё это в пределе одного перегона и пары станций