一种超声波交通灯控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种控制装置，特别是涉及一种超声波交通灯控制装置。

背景技术：

城市拥堵会导致人们出行带来巨大不便和更长的出行时间，同时由于拥堵导致汽车的能耗大大增加，增加的能耗使得汽车尾气更加严重，影响着城市环境和空气质量。城市的交通管制主要依靠交通信号灯的指导汽车的行驶，就如今大多数的交通信号灯控制系统，主要还是采用定时的方式或者分时段不同方案的方式管制交通。这种方式不够智能，不会自适应不同交通状况对应的不同控制方案。最进兴起的可远程控制的交通灯控制系统，由于需要连接网络和服务器等其他设备，会导致安装成本和运营成本都会大大增加，往往超出预算指标，并不合适。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种超声波交通灯控制装置，该装置通过并排安装交通指示灯附近的超声波探测器，探测车流情况，分析计算后，实时调整交通路口的交通信号灯的时序控制方案，达到自适应的智能控制，改善交通通信，达到节能减排的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波交通灯控制装置，所述装置包括大功率开关电源、DC-DC调压模块、主控芯片、路灯驱动电路、LED路灯、超声波探测器驱动电路、超声波探测器、RS485通信模块；220V的交流市电接入到大功率开关电源；大功率开关电源连接LED路灯驱动电路和DC-DC调压模块，DC-DC调压模块连接主控芯片、超声波探测器驱动电路和RS485通信模块；主控芯片的IO口连接路灯驱动电路，驱动电路直接连接LED路灯的控制端控制路灯的暗灭。主控芯片的IO口连接超声波探测器驱动电路，超声波探测器驱动电路连接超声波探测器；主控芯片的串口连接RS485通信模块。

所述的一种超声波交通灯控制装置，所述主控芯片的IO口设置成输出模式连接到路灯驱动电路。

所述的一种超声波交通灯控制装置，所述主控芯片分8个IO口设置成4路输出4路输入模式连接到超声波探测器驱动电路。

所述的一种超声波交通灯控制装置，所述超声波探测器安装在交通灯的支架上，超声波探测器正下方对应到车道的正中心位置。

本实用新型的优点与效果是：

本实用新型内置高性能主控芯片，通过驱动电路驱动超声波探测器进行测距，超声波探测器安装在交通灯附近，通过超声波发送和接收的时差来计算其与正下方反射点的距离，从而便知道超声波探测器正下方有无车辆通过，继而可判断当前的车流量情况。通过分析车流量的大小来实时调制交通灯的控制策略，达到交通流量智能自我控制。会极大的减少城市交通的拥堵情况，可为节能减排做出巨大贡献。

本实用新型首先控制系统按照原有的控制时序进行交通灯时序控制，当“黄灯”闪烁时，超声波探测器进行发送超声波，经过计算超声波的收发时差继而可测得超声波探测器与下方物体的距离，由于已知原有超声波探测器到路面的距离，所用可以通过当前测定的超声波探测器到正下方的距离来判断当前是否有车辆通过，如果在“黄灯”闪烁时，有车辆通过，说明当前的车流量较大，就可以通过下次延长当前方向交通的通行时间来控制交通流量。本设计的超声波探测器只在“黄灯”闪烁时进行超声波探测器的工作，这样可以实现节约能耗的作用，而且还可以延长超声波探测器的使用寿命。通过系统的探测车流量情况，实时调整交通灯的控制时序，实现智能控制，达到控制城市交通拥堵，实现节能减排的目标。

附图说明

图1是超声波探测器安装和探测示意图；

图2是控制系统的系统框图；

图3是路灯驱动电路示意图；

图4是超声波探测器驱动电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型进行详细说明。

本装置包括大功率开关电源、DC-DC调压模块、主控芯片、路灯驱动电路、LED路灯、超声波探测器驱动电路、超声波探测器、RS485通信模块。220V的交流市电直接接入到大功率开关电源。大功率开关电源直接连接LED路灯驱动电路和DC-DC调压模块，为其供电。DC-DC调压模块直接连接主控芯片、超声波探测器驱动电路和RS485通信模块。主控芯片的IO口直接连接路灯驱动电路，驱动电路直接连接LED路灯的控制端控制路灯的暗灭。主控芯片的IO口直接连接超声波探测器驱动电路，超声波探测器驱动电路直接连接超声波探测器。主控芯片的串口直接连接RS485通信模块，进行通信。

本实用新型通过大功率开关电源模块将220V市电变成供给系统用的稳定的直流电源，这个直流电供LED路灯用电。直流电源还通过DC-DC调压模块将直流电压降低，供给整个控制系统和超声波探测器用电。主控芯片采用意法半导体公司的STM32单片机，型号为STM32F103RCT6。主控芯片的IO口设置成输出模式连接到路灯驱动电路，通过控制驱动电路来控制LED交通灯的时序，疏导交通。主控芯片分8个IO口设置成4路输出4路输入模式连接到超声波探测器驱动电路，用来控制超声波探测器的收发情况，4路发送，4路接收，分别对应到4个超声波探测器，每个超声波探测器有一收一发。超声波探测器驱动电路连接到超声波探测器上，超声波探测器应安装在安装交通灯的L型支架上，超声波探测器正下方应对应到车道的正中心位置。通过探测车流量来实时变更此交通岗的控制时序。

图1中：1.为控制系统箱体，2.为交通灯，3.为超声波探测器4.为车辆。

图2中2.为交通灯，3.为超声波探测器，5.为开关电源，6.为DC-DC调压模块，7.为主控芯片，8.为路灯驱动电路，9.为超声波探测器驱动电路，10为RS485通信模块。

图2 中：220V的交流市电直接接入到大功率开关电源。大功率开关电源直接连接LED路灯驱动电路和DC-DC调压模块，为其供电。DC-DC调压模块直接连接主控芯片、超声波探测器驱动电路和RS485通信模块。主控芯片的IO口直接连接路灯驱动电路，驱动电路直接连接LED路灯的控制端控制路灯的暗灭。主控芯片的IO口直接连接超声波探测器驱动电路，超声波探测器驱动电路直接连接超声波探测器。主控芯片的串口直接连接RS485通信模块，进行通信。

图3中：主控芯片I/O口通过电阻连接驱动电路三极管基极，三极管的集电极连接MOS管基极，三极管和MOS管的发射极连接到被控路灯。MOS管的通过主控芯片控制三极管的导通，控制MOS管的开通和关断，从而控制路灯。

图4中：主控芯片的I/O口连接到两个芯片上，MAX232和TL074，两个芯片在直接连接到超声波探测器上，探测器一个接收一个发送。

使用时，首先要确定超声波探测器3的安装位置，本设计的超声波探测器3与交通灯2一起安装在L型支架的上，要确保超声波探测器3与路面平行安装，其正下方要正对着路面车道的正中间，可避免错过探测行驶的车辆4。本系统将220V市电11通过开关电源5将交流电变换成系统用的直流电，其为LED交通灯2供电，还会通过DC-DC调压模块6将其变换成供控制系统用的低压直流电，供主控芯片7、超声波驱动电路9和RS485通信模块10供电。主控芯片7通过智能判断后的实时控制路灯驱动电路8继而控制交通灯的时序。主控芯片7通过超声波探测器驱动电路9向超声波探测器3发送8个40khz的方波，检测超声波的信号返回情况，通过超声波从发射到返回的时间来测定其与下发物体的距离，测试距离=(间隔时间*声速(340M/S))/2。通过测得的距离即可知道当前是否有车辆4通过，超声波探测器3的工作时间为“黄灯”闪烁时，这样可知路口的交通情况，若此时还有车辆4通过，表明此方向的交通流量较大，应该增加通行时间，则系统会自动更改交通灯是控制时序。RS485通信模块10连接到主控芯片7的串口上进行通信，现场调试人员可根据现场情况预设控制时序、控制通行的最大时间和最小时间阈值和超声波探测器探测车辆的阈值等。