一种LED信号机点灯电路的制作方法

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种新型led信号机点灯电路。

背景技术：

铁路及轨道交通的运行离不开信号机，而正确的信号是安全运行的基本保障。就铁路信号机之前使用的白炽灯而言，它的工作原理是电流通过灯丝时产生热量，而螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝温度达2000摄氏度以上，灯丝处于白炽状态是，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。白炽灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分(可能不到1％，没计算过)可以转化为有用的光能。白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质(钨)以及温度决定的。比例不平衡就导致了光的颜色的偏色，所以在白炽灯下物体的颜色不够真实。白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华。日光灯两端发黑过程是：钨丝的升华直接变成钨气，这些钨气体遇到温度较低的灯管壁又凝华在灯管壁上而发黑的，当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命，所以白炽灯的功率越大。

随着铁路及轨道交通方面建设的如火如荼，led信号机在线上大量的应用。led相比于传统的白炽灯有着很多优良的改进，首先led灯光源安全、发热量低、无热辐射性、可以安全触摸，能精确控制发光角度、无眩光、节能环保、不含有汞等有害物质。其次白炽灯光效为12-24lm/w，大部分的耗电变成了热量损耗；而led灯光效可发到50-200lm/w，90％的电能转化为可见光，而且发光的单色性好。而且led寿命时间长，是白炽灯的几百倍，这便大大减少了信号机的维护维修成本，也顺应铁路事业的高速发展及铁路行车安全提出更高的要求。随着led照明技术的发展，目前，国内轨道交通线路上led信号机的使用数量也已经赶超传统的灯泡灯丝式信号机，然而，现有技术中led信号机的安全性和可靠性等方面仍有待提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种新型led信号机点灯电路，从而提高led信号机的安全性和可靠性。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种led信号机点灯电路，至少包括电源管理模块，灯珠状态采集模块和安全驱动模块，其中，所述电源管理模块与交流输入相连接，前级双路的交流电源相连接，用于生成双路电源输出并选择一路输出至后级电路作为供电电压；

所述灯珠状态采集模块与灯盘相连接，用于通过多通道ad采集模块对所述灯盘进行电流和电压采集；

所述安全驱动模块与所述电源管理模块和灯珠状态采集模块相连接，采用异构的双处理器和并行处理控制信号，其至少包括第一处理器单元、第二处理器单元、表决器和安全继电器，所述第一处理器单元和第二处理器单元用于并行处理控制信号以及同时检测所述电源管理模块和灯盘的状态并以此输出表决信息；所述表决器用于接收所述第一处理器单元和第二处理器单元的表决信息并当两者表决信息相一致时通过所述安全继电器控制灯盘主回路。

作为优选的技术方案，所述电源管理模块至少包括电源防护单元、第一电源转换稳压单元、第二电源转换稳压单元和电源管理单元，其中，所述电源防护单元与交流输入相连接，用于灯盘的防雷和滤波；

所述第一电源转换稳压单元和第二电源转换稳压单元用于独立产生双路隔离稳压输出；

所述电源管理单元与所述第一电源转换稳压单元和第二电源转换稳压单元相连接，用于选择一路输出至后级电路作为供电电压且当任一路电源因故障损坏时自动无隙切到另一路电源供电。

作为优选的技术方案，所述灯珠状态采集模块至少包括第一ad电流采集单元、第一ad电压采集单元、第二ad电流采集单元和第二ad电压采集单元，所述第一ad电流采集单元和第一ad电压采集单元与所述第一处理器单元相连接，所述第二ad电流采集单元和第二ad电压采集单元与所述第二处理器单元相连接。

作为优选的技术方案，所述第一处理器单元和第二处理器单元用于根据获取的灯盘电流信号和电压信号判断灯盘的工作状态并产生报警信号。

作为优选的技术方案，所述安全驱动模块采用二取二驱动方式，所述第一处理器单元和第二处理器单元作为两个相互独立的执行机构分别接收驱动命令，且只有同时输出时才能驱动安全继电器。

作为优选的技术方案，所述安全驱动模块还设置对外接口，所述对外接口为继电器干接点接口，具有强制导向接点结构。

作为优选的技术方案，所述安全继电器用于对一组继电器的常开常闭干节点状态进行采集以判断安全继电器是否正常动作。

作为优选的技术方案，所述电源防护单元至少包括防雷电路和滤波电路。

作为优选的技术方案，所述防雷电路包括横向防雷和纵向防雷，横向防雷由x电容对火线和零线之间进行防护，纵向防雷由y电容，气体放电管，瞬态抑制二极管对地防护。

作为优选的技术方案，所述滤波电路用于通过共模电感线圈抑制共模干扰和滤波电容对其他杂波的过滤。

与现有技术相比较，本发明采用二取二驱动方式和双电源保障机制，从而极大提高led信号机的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的原理图。

标号说明：电源防护单元1、第一电源转换稳压单元2、第二电源转换稳压单元3、电源管理单元4、第一处理器单元5、第二处理器单元6、第一ad电流采集单元7、第一ad电压采集单元8、第二ad电流采集单元9、第二ad电压采集单元10、表决器11、灯盘12、安全继电器13。

具体实施方式

以下结合具体实施例来说明本发明，下列实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不限定本发明的保护范围。

参见图1，所示为本发明新型led信号机点灯电路的原理框图，至少包括电源管理模块，灯珠状态采集模块和安全驱动模块，其中，所述电源管理模块与交流输入相连接，前级双路的交流电源相连接，用于生成双路电源输出并选择一路输出至后级电路作为供电电压；

所述灯珠状态采集模块与灯盘12相连接，用于通过多通道ad采集模块对所述灯盘12进行电流和电压采集；

所述安全驱动模块与所述电源管理模块和灯珠状态采集模块相连接，采用异构的双处理器和并行处理控制信号，其至少包括第一处理器单元5、第二处理器单元6、表决器11和安全继电器13，第一处理器单元5和第二处理器单元6用于并行处理控制信号以及同时检测所述电源管理模块和灯盘的状态并以此输出表决信息；表决器11用于接收所述第一处理器单元5和第二处理器单元6的表决信息并当两者表决信息相一致时通过所述安全继电器13控制灯盘主回路。

进一步的，电源管理模块至少包括电源防护单元1、第一电源转换稳压单元2、第二电源转换稳压单元3和电源管理单元4，其中，所述电源防护单元1与交流输入相连接，用于灯盘12的防雷和滤波；防雷电路分为横向防雷和纵向防雷，纵向防雷由y电容，气体放电管，瞬态抑制二极管对地防护，横向防雷由x电容对火线和零线之间进行防护，所述滤波电路，主要通过共模电感线圈抑制共模干扰和滤波电容对其他杂波的过滤。

第一电源转换稳压单元2和第二电源转换稳压单元3用于独立产生双路隔离稳压输出；

电源管理单元4与第一电源转换稳压单元2和第二电源转换稳压单元3相连接，用于选择一路输出至后级电路作为供电电压且当任一路电源因故障损坏时自动无隙切到另一路电源供电。其中，电源转换稳压单元2功能与单元3相同，单元2与单元3为灯盘提供安全稳定的工作电压，两电源设备可以通过电源管理单元4进行实时的电压监管，无隙切换，从而增强电源的故障安全系数；

另外，第一处理器单元5和第二处理器单元6是异构的32位处理器，提高处理器的工作安全等级，双处理器主要同时采集12路灯珠的电流电压信息，当相应的支路没有电流电压信号可以当断丝处理，当总电流小于预设值的70％，处理器会发出报警信号，当总电流小于预设值的50％，处理器发出报警信息，并且让灯丝继电器落下，灯珠全部熄灭。

另外双处理对采集的信号同时处理分析，当所有运行状态正常，会同时表决输出，然后通过表决器11来驱动安全继电器13的线包，从而闭合灯盘12的主回路开关。同时在安全继电器的动作杆的驱使下，采集回路的干节点也闭合回路，这样就会有继电器的闭合成功的信号采集回来，以构成安全的输入输出检测。

进一步的，灯珠状态采集模块至少包括第一ad电流采集单元、第一ad电压采集单元、第二ad电流采集单元和第二ad电压采集单元，所述第一ad电流采集单元和第一ad电压采集单元与所述第一处理器单元相连接，所述第二ad电流采集单元和第二ad电压采集单元与所述第二处理器单元相连接。

ad电流采集单元7和ad电流采集单元9是相同器件，是16路的ad采集模块，用来采集灯盘12上12路串联灯珠的电流信号，模块7和模块9分别将采集信号传递给第一处理器单元5和第二处理器单元6，让双处理器能并行处理电流信息，分析灯珠状态，已达到安全点灯，断丝报警。

ad电压采集单元8和ad电压采集单元10是相同器件，为16路ad采集模块用来采集灯盘12上的供电电压信号，模块8和模块10分别将采集信号传递给第一处理器单元5和第二处理器单元6，让双处理器能并行处理，检测采集的电压信号是否正常，已确定灯盘工作状态。

灯盘12是有节能型发光二极管组成的灯盘备个灯珠采用5串12并的方式进行连接，所以驱动和检测一般为12路，对每路灯珠的状态能进行安全驱动和检测。

安全继电器13主要功能是实现驱动命令的执行与外部设备状态的反馈。为确保系统的可靠性，电子驱动单元选用的继电器均为安全继电器，安全继电器具有强制导向接点结构，即使发生接点粘连现象时也能确保安全。

采用上述技术方案，能够实现以下功能，从而极大提高led信号机的安全性和可靠性。

1)主电源是经过防雷滤波防护的双路电源，再经过电源管理芯片检测管理电源；

2)电子驱动单元采集继电器接点开启或闭合状态，采集继电器接点电流，采集继电器接点电压，并将采集后的数据回检，以构成闭环控制；

3)灯珠状态采集单元结合多通道ad采集芯片将各路电流和电压信号发送到处理器，然后分析电流状态确定灯盘是否正常工作，当相应的支路没有电流电压信号、判定为灯丝断丝，当总电流小于预设值的70％，处理器产生报警信号，当总电流小于预设值的50％，处理器产生报警信号，控制灯丝继电器落下，灯珠全部熄灭。

4)安全驱动单元采用异构的双处理器同时对电源，对灯盘状态进行检测，并行处理控制信号，当双处理同时处理无误后进行表决，通过安全继电器闭合灯盘主回路。

以上公开的仅为本申请的具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。