专利名称：采用多层保护机制的信号灯相位控制装置的制作方法
技术领域：
采用多层保护机制的信号灯相位控制装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种道路交通信号机的相位灯的控制及保护技术领域，尤指一种主要应用于各路口车辆及行人通行安全的检测控制系统，是对交通信号灯的多层保护，以确保交通信号灯能安全有序运行的相位控制装置。
背景技术：
[0002]交通信号灯在长时间的使用过程中，因种种原因会出现红灯或绿灯常亮故障，有时出现红灯不亮或红、绿灯同亮灯等重大故障，同时，相位控制板不能及时检测出此类故障，误导车辆和行人，极易引发交通事故。发明内容[0003]为了克服上述不足之处，本实用新型的主要目的旨在提供一种改进型的交通信号机的相位板电路结构，对相位控制驱动模块进行了改进，既在每路输出电路上分别用电流互感器和光电耦合器对各路输出驱动信号灯上的电流电压实时监控，同时又在每个相位上加保险管，使交通信号灯能更好地工作在最佳状态，使经过路口的车辆和行人的安全得到更好保护的采用多层保护机制的信号灯相位控制装置。[0004]本实用新型要解决的技术问题是主要解决如何设计相位板电路结构问题，还要解决现有交通信号机的相位控制驱动检测过程中的不稳定性及对电流或电压检测的不精确性等有关技术问题。[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该装置有复杂可编程逻辑器件、发光二极管、光电耦合器、可控硅元件、电流互感器、保险管、整流、滤波电路及交通信号机的主控板模块等，由复杂可编程逻辑器件、集成电路和各模块电路组成一整体的交通信号机的相位板电路结构，主控板的输出端与相位板的输入端相互电连接，相位板电路结构至少包括有[0006]可编程逻辑电路、驱动控制电路、浪涌抑制电路、电流和电压检测电路、输出保护电路、输出端子及LED显示电路，所述可编程逻辑电路的输出端与驱动控制电路的输入端相互电连接；所述驱动控制电路的输出端与浪涌抑制电路的输入端相互电连接，浪涌抑制电路的输出端同时与LED显示电路的输入端相互电连接；所述浪涌抑制电路的输出端与电流和电压检测电路的输入端相互电连接，电流和电压检测电路的输出端同时与可编程逻辑电路的输入端相互电连接；所述电流和电压检测电路的输出端与输出保护电路的输入端相互电连接；所述输出保护电路的输出端与输出端子的输入端相互电连接。[0007]进一步的，所述的采用多层保护机制的信号灯相位控制装置的相位板上的一个信号灯至少包括有[0008]一可编程逻辑电路主要由低功耗CPLD模块组成；[0009]一驱动控制电路由电阻R121、光电耦合器E13、可控硅V6和电阻Rl33组成，光电耦合器E13引脚1经由电阻R121后与电源相互电连接，引脚3分别与可控硅V6的控制端和电阻R106的一端相互电连接，引脚4与电阻R133的一端相互电连接；[0010]一浪涌抑制电路由可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9组成，可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9之间相互并接，可控硅V6的控制端分别与光电耦合器E13的引脚3和电阻R106的一端相互电连接；[0011]电流和电压检测电路的电流检测电路由电流互感器L2、运算放大器Ul 1及其外围元件组成，运算放大器Ull的引脚1分别与二极管Dl的负极和二极管D6的正极相互电连接，引脚2的一路分别与二极管Dl的正极和电阻R2的一端相互电连接，另一路经由电流互感器L2后接地，引脚3接地；[0012]电流和电压检测电路的电压检测电路由电流互感器L2、电阻R75和光电耦合器 E14组成，光电耦合器E14的引脚1分别与电阻R36和电容CM —端相互电连接，引脚2接地，引脚3与信号机柜内相位板上的N端输出相互电连接，引脚4与电阻R75的一端相互电连接；[0013]一输出保护电路由保险管Fl组成，保险管Fl为过流保护电路，保险管Fl的一端分别与阻容隔离器RC9、瞬变电压抑制二极管V21、可控硅V6和电阻R133的一端相互电连接，保险管Fl的另一端与电源火线相互电连接，交流电220VAC通过保险管Fl，可控硅V6和电流互感器L2到达ROl相位板的输出，在信号机内，将ROl信号通过带有保险管的接线排输出到信号灯的一端，信号灯的另一端接带有保险管的接线排，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；[0014]一输出端子由电流互感器L2和光电耦合器E14组成，电流互感器L2的引脚1输出和光电耦合器E14的引脚3输出，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；[0015]一 LED显示电路由发光二极管RED和电阻R105组成，发光二极管RED的正端与电源相互电连接，负端经由电阻R105后与光电耦合器E13引脚2相互电连接，当复杂可编程逻辑器件CPLD输出RDVl为低电平有效时，光电耦合器E13为工作状态，此时发光二极管 RED被点亮。[0016]本实用新型的有益效果是该装置成功地解决了现有交通信号机的相位控制驱动检测过程中的不稳定性及对电流或电压检测的不精确性，通过在每路输出电路上分别用电流互感器和光电耦合器对各路输出驱动信号灯上的电流电压实时监控，同时又在每个相位上加保险管，使交通信号灯能更好地工作在最佳状态，并使用多层保护机制，使各路口的车辆及行人的通行更加安全；本实用新型在实际使用中，功能实用，性能稳定并且安全可靠， 极大地降低了信号机的故障发生率。同时，在交通信号灯运行时所发生的任何红绿冲突，绿绿冲突及所有红灯全熄灭能及时作出反应；具有简单，实用，稳定和可靠等优点。
[0017]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0018]附图1为本实用新型相位板上一红灯为例的电路原理图；[0019]附图2为本实用新型主控板与相位板之间各模块关系示意图；[0020]附图中标号说明[0021]1-主控板；[0022]2-相位板；[0023]3-可编程逻辑电路；[0024]4-驱动控制电路；[0025]5-浪涌抑制电路；[0026]6-电流和电压检测电路；[0027]7-输出保护电路；[0028]8-输出端子；[0029]9-LED显示电路；具体实施方式
[0030]请参阅附图1、2所示，本实用新型有复杂可编程逻辑器件、发光二极管、光电耦合器、可控硅元件、电流互感器、保险管、整流、滤波电路及交通信号机的主控板1等模块，由复杂可编程逻辑器件、集成电路和各模块电路组成一整体的交通信号机的相位板2电路结构，主控板1的输出端与相位板2的输入端相互电连接，相位板2电路结构至少包括有 可编程逻辑电路3、驱动控制电路4、浪涌抑制电路5、电流和电压检测电路6、输出保护电路7、输出端子8及LED显示电路9，所述可编程逻辑电路3的输出端与驱动控制电路4的输入端相互电连接；所述驱动控制电路4的输出端与浪涌抑制电路5的输入端相互电连接，浪涌抑制电路5的输出端同时与LED显示电路9的输入端相互电连接；所述浪涌抑制电路5的输出端与电流和电压检测电路6的输入端相互电连接，电流和电压检测电路6 的输出端同时与可编程逻辑电路3的输入端相互电连接；所述电流和电压检测电路6的输出端与输出保护电路7的输入端相互电连接；所述输出保护电路7的输出端与输出端子8 的输入端相互电连接。[0032]请参阅附图1所示，进一步的，所述的采用多层保护机制的信号灯相位控制装置的相位板2上的一个信号灯至少包括有[0033]一可编程逻辑电路3主要由低功耗CPLD模块组成；[0034]一驱动控制电路4由电阻R121、光电耦合器E13、可控硅V6和电阻Rl33组成，光电耦合器E13弓丨脚1经由电阻R121后与电源相互电连接，引脚3分别与可控硅V6的控制端和电阻R106的一端相互电连接，引脚4与电阻R133的一端相互电连接；[0035]一浪涌抑制电路5由可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9组成， 可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9之间相互并接，可控硅V6的控制端分别与光电耦合器E13的引脚3和电阻R106的一端相互电连接；[0036]电流和电压检测电路6的电流检测电路由电流互感器L2、运算放大器Ull及其外围元件组成，运算放大器Ull的引脚1分别与二极管Dl的负极和二极管D6的正极相互电连接，引脚2的一路分别与二极管Dl的正极和电阻R2的一端相互电连接，另一路经由电流互感器L2后接地，引脚3接地；[0037]电流和电压检测电路6的电压检测电路由电流互感器L2、电阻R75和光电耦合器 E14组成，光电耦合器E14的引脚1分别与电阻R36和电容CM —端相互电连接，引脚2接地，引脚3与信号机柜内相位板2上的N端输出相互电连接，引脚4与电阻R75的一端相互电连接；[0038]一输出保护电路7由保险管Fl组成，保险管Fl为过流保护电路，保险管Fl的一端分别与阻容隔离器RC9、瞬变电压抑制二极管V21、可控硅V6和电阻R133的一端相互电连接，保险管Fl的另一端与电源火线相互电连接，交流电220VAC通过保险管F1，可控硅V6 和电流互感器L2到达ROl相位板的输出，在信号机内，将ROl信号通过带有保险管的接线排输出到信号灯的一端，信号灯的另一端接带有保险管的接线排，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；一输出端子8由电流互感器L2和光电耦合器E14组成，电流互感器L2的引脚1 输出和光电耦合器E14的引脚3输出，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；一 LED显示电路9由发光二极管RED和电阻R105组成，发光二极管RED的正端与电源相互电连接，负端经由电阻R105后与光电耦合器E13引脚2相互电连接，当复杂可编程逻辑器件CPLD输出RDVl为低电平有效时，光电耦合器E13为工作状态，此时发光二极管 RED被点亮。本实用新型的具体结构特征如下请参阅附图1所示，本实用新型所用的相位板电路各保护措施如下措施1 保险管Fl和接线排上的保险管起到过流保护作用；措施2 串接在回路上的电流互感器(L2)，时刻采集通过回路(即信号灯)的电流，产生交流小信号，此交流小信号经整流，滤波处理后，产生AYO，AYO经通道选择器的编译后，送到相位板上的处理器处理后，经软总线送到主控板，以实现对信号灯工作电流的实时监控；措施3 当信号灯亮时，在信号灯、电流互感器(L2)、R75和光电耦合器(E14)的初级间，也同时形成回路，使光电耦合器(E14)的输出级产生低电平信号RVF1，经可编程逻辑电路(CPLD)处理后，经软总线送到主控板，以实现对信号灯的实时监控(注如果信号灯不亮，RVFl为高电平)；措施4:电路上，用TVS管(V21)和阻容隔离器(RC9)来抑制由电网上本身就有的或由于可控硅(V6)的导通和截止的瞬间所产生的浪涌，以保护信号灯。措施5 由于各信号灯的实时电流都通过上述措施2的方式，主控板都能监控。所以，通过主控板内的软件可以实现发现并处理信号灯在运行过程中不应该出现的故障，如红一绿冲突，绿一绿冲突灯。附图1中，仅仅显示了本相位板上的一个相位灯(现以红灯为例，加以说明)复杂可编程逻辑器件CPLD (Complex Programmable Logic Device)输出 RDVl (低有效)，光电耦合器E13工作。此时，交流控制电经保险管Fl，电阻R133和E13的输出端， 生成交流控制信号，使可控硅V6导通。此为驱动控制电路；交流电220VAC随即通过Fl，可控硅V6和电流互感器L2到达ROl (相位板的输出).信号机内，将R01，通过带有保险管的接线排输出到信号灯(红灯)的一端，信号灯的另一端接带有保险管的接线排，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路。红灯开始亮。此为信号灯的驱动电路；LPlA发光二极管RED和R105组成LED显示电路；电流互感器L2、运算放大器Ull及其外围元件构成电流检测电路；电流互感器L2、R75和光电耦合器E14构成电压检测电路；保险管Fl为过流保护电路；[0055]TVS管V6和阻容隔离器RC9构成浪涌抑制电路。虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应该认识到，以上的实施例仅仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化，变换都将落在本实用新型权利要求书的范围里。
权利要求1.一种采用多层保护机制的信号灯相位控制装置，该装置有复杂可编程逻辑器件、发光二极管、光电耦合器、可控硅元件、电流互感器、保险管、整流、滤波电路及交通信号机的主控板(1)模块，其特征在于由复杂可编程逻辑器件、集成电路和各模块电路组成一整体的交通信号机的相位板O)电路结构，主控板(1)的输出端与相位板O)的输入端相互电连接，相位板O)电路结构至少包括有可编程逻辑电路⑶、驱动控制电路⑷、浪涌抑制电路(5)、电流和电压检测电路(6)、 输出保护电路(7)、输出端子⑶及LED显示电路(9)，所述可编程逻辑电路(3)的输出端与驱动控制电路的输入端相互电连接；所述驱动控制电路的输出端与浪涌抑制电路(5)的输入端相互电连接，浪涌抑制电路(5)的输出端同时与LED显示电路(9)的输入端相互电连接；所述浪涌抑制电路(5)的输出端与电流和电压检测电路(6)的输入端相互电连接，电流和电压检测电路(6)的输出端同时与可编程逻辑电路(3)的输入端相互电连接；所述电流和电压检测电路(6)的输出端与输出保护电路(7)的输入端相互电连接；所述输出保护电路⑵的输出端与输出端子⑶的输入端相互电连接。
2.根据权利要求1所述的采用多层保护机制的信号灯相位控制装置，其特征在于所述的相位板( 上的一个信号灯至少包括有一可编程逻辑电路(3)主要由低功耗CPLD模块组成；一驱动控制电路由电阻R121、光电耦合器E13、可控硅V6和电阻R133组成，光电耦合器E13弓丨脚1经由电阻R121后与电源相互电连接，引脚3分别与可控硅V6的控制端和电阻R106的一端相互电连接，引脚4与电阻R133的一端相互电连接；一浪涌抑制电路(5)由可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9组成，可控硅V6、瞬变电压抑制二极管V21和阻容隔离器RC9之间相互并接，可控硅V6的控制端分别与光电耦合器E13的引脚3和电阻R106的一端相互电连接；电流和电压检测电路(6)的电流检测电路由电流互感器L2、运算放大器Ull及其外围元件组成，运算放大器Ull的引脚1分别与二极管Dl的负极和二极管D6的正极相互电连接，引脚2的一路分别与二极管Dl的正极和电阻R2的一端相互电连接，另一路经由电流互感器L2后接地，引脚3接地；电流和电压检测电路(6)的电压检测电路由电流互感器L2、电阻R75和光电耦合器 E14组成，光电耦合器E14的引脚1分别与电阻R36和电容CM —端相互电连接，引脚2接地，引脚3与信号机柜内相位板⑵上的N端输出相互电连接，引脚4与电阻R75的一端相互电连接；一输出保护电路(7)由保险管Fl组成，保险管Fl为过流保护电路，保险管Fl的一端分别与阻容隔离器RC9、瞬变电压抑制二极管V21、可控硅V6和电阻R133的一端相互电连接，保险管Fl的另一端与电源火线相互电连接，交流电220VAC通过保险管Fl，可控硅V6和电流互感器L2到达ROl相位板的输出，在信号机内，将ROl信号通过带有保险管的接线排输出到信号灯的一端，信号灯的另一端接带有保险管的接线排，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；一输出端子(8)由电流互感器L2和光电耦合器E14组成，电流互感器L2的引脚1输出和光电耦合器E14的引脚3输出，在信号机柜内接到相位板上的N端，形成回路；一 LED显示电路(9)由发光二极管RED和电阻R105组成，发光二极管RED的正端与电源相互电连接，负端经由电阻R105后与光电耦合器E13引脚2相互电连接，当复杂可编程逻辑器件CPLD输出RDVl为低电平有效时，光电耦合器E13为工作状态，此时发光二极管 RED被点亮。
专利摘要一种涉及道路交通信号机的相位灯的控制及保护技术领域，尤指一种主要应用于各路口车辆及行人通行安全的检测控制系统的采用多层保护机制的信号灯相位控制装置。本实用新型由复杂可编程逻辑器件、集成电路和各模块电路组成一整体的交通信号机的相位板电路结构，相位板电路包括可编程逻辑电路、驱动控制电路、浪涌抑制电路、电流和电压检测电路、输出保护电路、输出端子及LED显示电路等。主要解决如何设计相位板电路结构等有关技术问题。本实用新型的优点是解决了现有交通信号机的相位控制驱动检测过程中的不稳定性及对电流或电压检测的不精确性，极大地降低了信号机的故障发生率，具有简单，实用，稳定和可靠等优点。
文档编号G08G1/07GK202306826SQ20112037893
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者唐德军, 汪志涛, 田小马 申请人:上海骏码交通科技有限公司