通信式交通信号红灯测检器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通信式交通信号红灯测检器，包括壳体和电子线路板，其特征在于，电子线路板上设置了包括红灯信号检测单元(1)、波形整形单元(2)、单片机处理单元(3)、RS485通信单元(4)、输出指示单元(5)和供电单元(6)；红灯信号检测单元对红灯信号电流进行整流、限流后，加到光电耦合器，再输出到波形整形单元进行电容滤波和反向器整形后输入单片机处理单元，单片机处理单元对红灯信号进行检测和数据处理后，通过UART串口，将数字信号输入到RS485通信单元，再输出到摄拍单元，摄拍单元启动对闯红灯违章车辆进行图片摄拍和记录；其优点是，可以同时检测8路以至更多的红灯信号，安装使用及维护方便，工作稳定性好，使用寿命长。
【专利说明】通信式交通信号红灯测检器
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号灯的检测装置，具体说是一种通信式交通信号红灯测检器，该检测器主要是用于适时检测道路交通路口信号灯组中的红灯信号开或关的工作状态，把红灯信号的亮或灭的工作状态信号传送给闯红灯自动记录系统的抓拍单元，使抓拍单元能准确及时地启动拍摄动作，把闯红灯的违章车辆自动记录拍摄下来。
【背景技术】
[0002]目前市场上常用的交通信号红灯检测器，是一种继电器式交通信号红灯检测器，其结构主要由12V电源模块、继电器组件组成。道路交通的每路220V红灯信号分别连接到继电器组件中的不同继电器的线包，电源模块的12V电源连接到每个继电器开关上的两个簧片引脚之一，另一个引脚用导线连接到闯红灯自动记录系统抓拍单元。当有红灯点亮时，220V红灯信号就给所连接到的继电器线包通电，使这个继电器吸合，继电器开关闭合接通，把12V的电平传输到闯红灯自动记录系统抓拍单元，闯红灯自动记录系统抓拍单元再进行12V电平的检测，以判断该路信号灯组是在红灯状态，从而启动闯红灯违章车辆的图片拍摄。由此可见，目前常用的继电器式交通信号红灯检测器，虽然能较好地完成对红灯信号的检测，但是存在以下不足，其一，连接线多，接线复杂，安装不便:由于每个继电器只能检测I路红灯信号，如要检测8路红灯信号就需16跟输入线，16根输出线，还要12V的电源线，所以接线非常多而复杂。连接线过多，在实际应用中工程安装复杂。其二，工作稳定性差:继电器的工作是由红灯信号加到其线包上的电压驱动，当市电波动较大时，红灯信号的电压同样波动，从而导致继电器误动，工作不稳定，甚至出现错误信号。其三，传输距离短:继电器式交通信号红灯检测器传输的是12V电平信号，当连接线过长时，线阻很大，对传输的电平损耗较大，所以在一定程度上限制了信号的传输距离，其有效传输距离在300米左右。其四，使用寿命短:继电器的吸合其实是其内部簧片的机械运动，靠触点的结合与分离来传输信号，在室外工作的环境较差，继电器触点在使用中易氧化，接触不良而导致使用寿命短。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]本发明要解决的技术问题是，针对上述现有技术存在的缺陷或不足，提供一种通信式交通信号红灯测检器，本发明可以克服现有技术存在的连接线多，接线复杂，安装不便，工作稳定性差，使用寿命短等缺陷。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]一种通信式交通信号红灯测检器，包括壳体和电子线路板，其特征在于，所述的电子线路板上设置的电子线路，包括红灯信号检测单元、波形整形单元、单片机处理单元、RS485通信单元、输出指示单元和供电单元；所述的红灯信号检测单元对红灯信号电流进行整流、限流后，加到光电耦合器，再由光电耦合器耦合输出到波形整形单元，波形整形单元进行电容滤波和反向器整形后输入单片机处理单元，单片机处理单元对红灯信号进行检测和数据处理后，通过UART串口，将数字信号输入到RS485通信单元，RS485通信单元按照RS485电气规范输出到摄拍单元，摄拍单元启动对闯红灯违章车辆进行图片摄拍和记录。
[0007]所述的红灯信号检测单元:主要由二极管、压敏电阻、电阻、光电耦合器组成；在每组红灯信号接入两端口都并接了压敏电阻471，起防止浪涌和雷电保护作用，红灯信号由二极管整流，经过电阻降压和电阻分压加到光电耦合器，由光电耦合器耦合到波形整形单
J Li ο
[0008]所述的波形整形单元:主要由电解电容、电阻，反向器组成。光电耦合器的耦合信号由电阻取样获得，经电解电容滤波，加到反向器进行整形后送到单片机处理单元。
[0009]所述的单片机处理单元:主要由单片机、电容、电阻、晶振组成；单片机是整个红灯检测器的核心器件，它要完成红灯信号识别、编码、驱动指示灯、按通信协议发送数字信号。电容接在单片机的正负电源引脚，起去耦作用；电容、电阻组成单片机的上电复位电路，使单片机可靠复位，进入初始化程序；电容和晶振接到单片机的内部震荡电路引脚上，组成完整的时基震荡电路，为单片机提供稳定的工作时钟信号。
[0010]所述的RS485通信单元:主要由MAX485集成电路、信号输出AB接线端口、二个电阻组成；二个电阻分别接到MAX485集成电路的2、3脚和4脚，提供MAX485集成电路的工作偏置电压，MAX485集成电路按照RS485通信电气规范完成输入数字信号转换为AB两线的输出电位差，通过信号输出AB接线端口连接到抓拍单元。
[0011]所述的输出指示单元:主要由九个电阻，九个LED红色发光二极管组成。电阻接到单片机I/o 口和LED指示灯，起限流作用，第一个到第八分别指示八路红灯信号状态，第九个LED指示灯为RS485通信单元工作指示灯。
[0012]所述的供电单元:主要由保险管、变压器、整流桥堆、电解电容、瓷片电容、三端稳压器LM7805组成；220V交流市电经保险管接到变压器，变压器变压输出交流9V电压，经整流桥堆、电解电容整流滤波为12V直流，再输入三端稳压器LM7805进行稳压，得到直流5V电压，供其它单元电路使用，瓷片电容接到三端稳压器LM7805的输入、输出端起到去耦合和去干扰作用。
[0013](三)有益效果
[0014]通信式交通信号红灯检测器弥补了继电器式交通信号红灯检测器连接线多、接线复杂、安装不便、工作稳定性差、传输距离近、使用寿命短等缺点。具有如下优点和效果:
[0015]安装使用方便:红灯信号输入线采用了接线端口连接，通信采用两线双绞，本发明一个检测器可以同时检测8路以至更多的红灯信号，相比目前常用的继电器式检测器，大大减少了连接线，且安装十分方便。
[0016]工作稳定性好:红灯信号检测采用了光电耦合器，适应电压范围宽，数字信号处理采用抗干扰强、性能稳定的单片机，通信采用RS485方式，整系统工作稳定可靠。
[0017]传输距离远:RS485为电位差传输,受传输电缆长度影响小,最大可传输距离为12公里，能满足不同路口的使用需求。
[0018]使用寿命长:通信式交通信号红灯检测器采用了光电耦合器检测红灯信号，通信采用RS485方式，信号处理为数字化，传输信号数字化，整机使用寿命大大延长。
[0019]维护方便:本产品设计时考虑到方便维护，所有连线的连接都采用接线端口，拆卸方便；采用了 9个LED发光二极管做为指示灯，不用仪表测量和拆卸机壳就能判断机器的工作状态和每路红灯信号状态，非常方便维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明通信式交通信号红灯检测器功能模块方框示意图。
[0021]图2是本发明通信式交通信号红灯检测器电子线路参考示意图。
[0022]图中所示:1、红灯信号检测单元，2、波形整形单元，3、单片机处理单元，4、RS485 通信单元,5、输出指示单元和,6、供电单元。
[0023]【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0025]如图1所示，本发明通信式交通信号红灯测检器，包括壳体和电子线路板，在电子 线路板上设置的电子线路包括有，红灯信号检测单元1、波形整形单元2、单片机处理单元 3、RS485通信单元4、输出指示单元5和供电单元6。红灯信号检测单元I对红灯信号电流 进行整流、限流后，加到光电耦合器，再由光电耦合器耦合输出到波形整形单元2，波形整形 单元2进行电容滤波和反向器整形后输入单片机处理单元3，单片机处理单元3对红灯信号 进行检测和数据处理后，通过UART串口，将数字信号输入到RS485通信单元4，RS485通信 单元4按照RS485电气规范输出到摄拍单元，摄拍单元启动对闯红灯违章车辆进行图片摄 拍和记录。
[0026]图2所示的是本发明通信式交通信号红灯检测器电子线路参考示意图，该附图较 清楚地示出各功能模块的电子线路结构:
[0027]红灯信号检测单元I主要由二极管，(优选二极管1N4007)、压敏电阻(优选安装 置压敏电阻471)、电阻(优选安装51K电阻、470 Q电阻)、光电耦合器(优选安装光电耦合 器4N25)组成；在每组红灯信号接入两端口都并接了压敏电阻471，起防止浪涌和雷电保护 作用，红灯信号电流由二极管1N4007整流，经过51K电阻降压和470 Q电阻分压加到光电 耦合器4N25的输入，耦合到波形整形单元2。
[0028]所述的波形整形单元2:主要由电解电容(优选安装IOUF电解电容)、电阻(优 选安装置IOK电阻)，反向器(优选安装74LS14反向器)组成。光电耦合器4N25的耦合信 号由IOK电阻取样获得，经IOUF电解电容滤波，加到反向器74LS14进行整形后送到单片机
处理单元。
[0029]所述的单片机处理单元3:主要由单片机(优选8位STC12C5A32S2)、电容(优 选0.1UF电容、30PF电容、IOUF电容)、电阻(优选安装IOK电阻)和晶振(优选安装 22.1184MHZ晶振)组成。8位单片机STC12C5A32S2是整个红灯检测器的核心器件，它要完 成红灯信号识别、编码、驱动指示灯、按通信协议发送数字信号。0.1UF电容接在单片机的正 负电源引脚，起去耦作用；10UF电容、IOK电阻组成单片机的上电复位电路，使单片机可靠 复位，进入初始化程序；2个30PF电容和22.1184MHZ晶振接到单片机的内部震荡电路引脚 组成完整的时基震荡电路，为单片机提供稳定的工作时钟信号。
[0030]所述的RS485通信单元4:主要由MAX485集成电路、信号输出AB接线端口、二个 电阻(优选IK电阻)组成；2个IK电阻组分别接到MAX485集成电路的2、3脚和4脚，提 供MAX485集成电路的工作偏置电压，MAX485集成电路按照RS485通信电气规范完成输入数字信号转换为AB两线的输出电位差，通过信号输出AB接线端口连接到抓拍单元。
[0031]所述的输出指示单元5:主要由九个电阻(优选安装IK电阻)，九个LED发光二极 管(优选安装LED红色发光二极管)组成。电阻接到单片机I/O 口和LED指示灯，起限流 作用，第一个到第八分别指示八路红灯信号状态，第九个LED指示灯为RS485通信单元工作 指示灯。
[0032]所述的供电单元6主要由保险管、变压器、整流桥堆、电解电容、瓷片电容、三端稳 压器LM7805组成；220V交流电经保险管接到变压器，变压器变压输出交流9V电压，经整流 桥堆、电解电容整流滤波为12V直流，再输入三端稳压器LM7805进行稳压，得到直流5V电 压，供其它单元电路使用，瓷片电容接到三端稳压器LM7805的输入、输出端起到去耦合和 去干扰作用。
[0033]工作原理:
[0034]通信式交通信号红灯检测器可以同时检测八路红灯信号，红灯信号为220V交流 市电。红灯信号电流经过整流、限流、加到光电耦合器，再由光电耦合器耦合输出，经过电容 滤波、反向器整形后输入单片机，单片机对红灯信号进行检测和数据处理，单片机完成数据 处理后，通过I/O 口驱动指示灯，指示灯点亮表示对应的信号灯为红灯信号，同时通过UART 串口，按红灯检测器通信协议发送数字信号，数字信号输入到RS485通信单元4，RS485通信 单元4按照RS485电气规范输出到闯红灯抓拍单元，抓拍单元启动对闯红灯违法车辆进行 图片抓拍和记录。整个红灯检测器的工作电源由供电单元提供，220V交流市电经变压器变 压到9V，再通过整流桥堆整流，电解电容滤波为直流12V左右电压，再通过三端稳压器，把 电压稳定在直流5V，供整个红灯检测器工作使用。
[0035]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种通信式交通信号红灯测检器，包括壳体和电子线路板，其特征在于，所述的电子线路板上设置的电子线路，包括红灯信号检测单元(I)、波形整形单元(2)、单片机处理单元(3)、RS485通信单元(4)、输出指示单元(5)和供电单元(6);所述的红灯信号检测单元(I)对红灯信号电流进行整流、限流后，加到光电耦合器，再由光电耦合器耦合输出到波形整形单元(2)，波形整形单元(2)进行电容滤波和反向器整形后输入单片机处理单元(3)，单片机处理单元(3)对红灯信号进行检测和数据处理后，通过UART串口，将数字信号输入到RS485通信单元(4)，RS485通信单元(4)按照RS485电气规范输出到摄拍单元，摄拍单元启动对闯红灯违章车辆进行图片摄拍和记录。
2.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的红灯信号检测单元(1)，主要由二极管、压敏电阻、电阻、光电耦合器组成；所述压敏电阻并接在每组红灯信号的两接入端，起防止浪涌和雷电的保护作用，红灯信号电流由二极管整流，经过电阻降压和电阻分压加到光电耦合器。
3.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的波形整形单元(2)，主要由电解电容、电阻，反向器组成。光电耦合器的耦合信号由电阻取样获得，经电解电容滤波，加到反向器进行整形后送到单片机处理单元(3)。
4.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的单片机处理单元(3)，主要由单片机、电容、电阻、晶振组成；单片机是整个红灯检测器的核心器件，它要完成红灯信号识别、编码、驱动指示灯、按通信协议发送数字信号；电容接在单片机的正负电源引脚，起去耦作用；电容、电阻组成单片机的上电复位电路，使单片机可靠复位，进入初始化程序；电容和晶振接到单片机的内部震荡电路引脚上，组成完整的时基震荡电路，为单片机提供稳定的工作时钟信号。
5.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的RS485通信单元(4)，主要由MAX485集成电路、信号输出AB接线端口、二个电阻组成；二个电阻分别接到MAX485集成电路的2、3脚和4脚，提供MAX485集成电路的工作偏置电压，MAX485集成电路按照RS485通信电气规范完成输入数字信号转换为AB两线的输出电位差，通过信号输出AB接线端口连接到抓拍单元。
6.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的输出指示单元(5)，主要由九个电阻，九个LED红色发光二极管组成。电阻接到单片机I/O 口和LED指示灯，起限流作用，第一个到第八分别指示八路红灯信号状态，第九个LED指示灯为RS485通信单元(4)工作指示灯。
7.如权利要求1所述的通信式交通信号红灯测检器，其特征在于，所述的供电单元(6)，主要由保险管、变压器、整流桥堆、电解电容、瓷片电容、三端稳压器LM7805组成；220V交流市电经保险管接到变压器，变压器变压输出交流9V电压，经整流桥堆、电解电容整流滤波为12V直流，再输入三端稳压器LM7805进行稳压，得到直流5V电压，供其它单元电路使用，瓷片电容接到三端稳压器LM7805的输入、输出端起到去耦合和去干扰作用。
【文档编号】G08G1/097GK103559800SQ201310460659
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】吴水清, 申德永 申请人:吉安市永安交通设施有限公司