信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路及检测方法技术

本发明专利技术提供一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，包括信号控制机和信号灯；信号控制机包括：信号机可控硅驱动电路、交流电压检测电路；信号灯包括：保险丝F1、保险丝熔断电路、全桥整流电路、阻抗匹配电路、DC‑DC电路、LED串联灯组、LED灯组电压检测电路；信号机可控硅驱动电路的电力输入端用于接市电的火线L，电力输出端接火线L1，控制端用于接控制信号DR1；交流电压检测电路的一交流输入端接火线L1，另一交流输入端接中性线N；交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC；保险丝F1的一端接火线L1，另一端接火线L3；DC‑DC电路采用恒流驱动电路；本发明专利技术简化了检测方式，降低了成本。

Signal Lamp Fault Detection Circuit and Detection Method Combining Signal Lamp and Signal Controller

【技术实现步骤摘要】
信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路及检测方法
本专利技术涉及交通信号灯，尤其是一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路。
技术介绍
交通信号控制机为路口信号控制方案的核心主机，通过可控硅控制交通信号灯的亮灭状态。信号控制机除了能按设定的方案控制信号灯外，还需要对信号灯出现的故障进行准确的判断。常见的信号灯故障检测方案，是通过检测可控硅输出端的电压及可控硅输出端串联回路内电流来进行判断，当可控硅输出端电压和电流在合理范围内，则认为信号灯处于正常工作状态。反之，当可控硅输出端电压和电流不在合理范围内，则认为信号灯处于故障状态。此种方法不仅要检测可控硅输出端的电压，还要检测可控硅输出端的电流，电路复杂、调试麻烦且成本也高。传统信号灯采用φ5mm的子弹型LED发光二极管密集排列的型式，每个信号灯有近百颗LED组成，通过多路串联、并联形成LED阵列。随着LED技术的发展，每颗功率在2-3W的大功率LED得到广泛推广和使用。大功率LED具有光通量高、光衰小、可靠性高等优点，已经普遍应用于道路交通信号灯。由于大功率LED光通量高，每个信号灯只要5到7颗LED就能满足光学要求，只需将这些LED全部串联，无需如传统φ5mmLED多路串联和并联组合。LED驱动电源为恒流输出控制，输出电压会随着负载电阻的升高而升高。作为公知常识，大功率LED发生故障时，其内阻会变高，处于高阻抗状态。所以，当恒流电源驱动大功率LED串联灯组时，当有一个或多个LED发生故障时，LED灯组两端电压会升高。现有专利文献CN102509471B公开了一种LED交通信号灯故障监测系统及方法，包括设置于交通信号机内部的交流电供电及检测单元，设置于交通信号机外的LED灯组电流检测模块、交流电通断控制模块和续流元件。信号机内部的交流电供电及检测单元，用于驱动点亮信号灯，同时检测可控硅输出端的电压和电流。信号灯两端LED灯组电流检测模块，用于检测LED灯组电流的大小。当LED灯组电流值大于等于LED信号灯工作电流阀值时，交流电通断控制模块保持连通状态，交流电供电及检测单元检测到交流电流不为零，认为LED信号灯工作正常。当LED信号灯工作电流小于电流阀值时，向交流电通断控制模块发送信号，控制交流电通断控制模块断开交流回路，交流电供电及检测单元检测到的交流电流为零，认为LED信号灯为故障状态综上，现有技术中关于信号灯状态的检测，需要通过检测可控硅输出端的电压和交流电流两种信号，交流电流检测需要通过互感器、高精度运放、AD转换等电路实现，电路复杂且成本较高。现有技术中关于信号灯状态的检测，还需要检测LED灯组的电流，此电流需要高精度采样电阻、高精度运放等电路实现，电路复杂成本也高。同时，由于各品牌信号灯LED灯组电流不同，所以设置的工作电流阀值也不同，给各品牌信号灯的互换和通用性带来较大的麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，通过该电路中可控硅输出端电压即可检测信号灯故障。本专利技术采用的技术方案是：一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，包括信号控制机和信号灯；信号控制机包括：信号机可控硅驱动电路、交流电压检测电路；信号灯包括：保险丝F1、保险丝熔断电路、全桥整流电路、阻抗匹配电路、DC-DC电路、LED串联灯组、LED灯组电压检测电路；信号机可控硅驱动电路的电力输入端用于接市电的火线L，电力输出端接火线L1，控制端用于接控制信号DR1；交流电压检测电路的一交流输入端接火线L1，另一交流输入端接中性线N；交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC；保险丝F1的一端接火线L1，另一端接火线L3；保险丝熔断电路的一个连接端接火线L3，另一个连接端接中性线N；保险丝熔断电路的电源端接DC-DC电路的正输出端，接地端接地；保险丝熔断电路的控制端接LED灯组电压检测电路输出的控制信号DR2；全桥整流电路的两个交流输入端分别接火线L3和中性线N，全桥整流电路的正输出端接节点HV，负输出端接地；阻抗匹配电路的一端接节点HV，另一端接地；DC-DC电路采用恒流驱动电路；DC-DC电路的两个输入端分别接节点HV和地，DC-DC电路的正输出端接LED串联灯组的阳极和LED灯组电压检测电路的正极端，DC-DC电路的负输出端接LED串联灯组的阴极和LED灯组电压检测电路的负极端，以及地；LED灯组电压检测电路的检测输出端输出控制信号DR2，LED灯组电压检测电路的检测输出端接保险丝熔断电路的控制端。进一步地，信号机可控硅驱动电路包括电阻R2、R5、R6、光耦U1、可控硅Q1；光耦U1的发光器阳极通过电阻R6接电压VDD，光耦U1的发光器阴极用于接控制信号DR1；光耦U1的受光器一端接电阻R5的一端，受光器另一端接可控硅Q1的控制端；电阻R2的一端、可控硅Q1的一端和电阻R5的另一端相接，并用于接火线L，电阻R2的另一端接可控硅Q1的另一端，并连接火线L1。更进一步地，电阻R2的阻值为数十K欧。进一步地，交流电压检测电路包括二极管D7、D8、D9、D10、电阻R11、R13；二极管D7的阳极和二极管D9的阴极接火线L1，二极管D8的阳极和二极管D10的阴极接中性线N，二极管D7和D8的阴极接电阻R11的一端，二极管D9和D10的阳极接电阻R13的一端，电阻R11的另一端接电阻R13的另一端，并作为交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC。更进一步地，电阻R11的阻值为数百K欧至1.2M欧，电阻R13的阻值为R11的数十分之一到百分之一。进一步地，保险丝熔断电路包括继电器J1、二极管D4、电阻R8、NPN三极管Q4；电阻R8的一端接LED灯组电压检测电路的检测输出端输出的控制信号DR2，另一端接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地，集电极接继电器J1线圈一端和二极管D4的阳极；继电器J1线圈另一端接二极管D4的阴极，以及DC-DC电路的正输出端；继电器J1的常开触点一端接火线L3，另一端接中性线N；LED灯组电压检测电路包括电阻R9、稳压二极管DZ3、电阻R10；电阻R9的一端接LED串联灯组的阳极，另一端接稳压二极管DZ3的阴极，稳压二极管DZ3的阳极接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接LED串联灯组的阴极和地；从稳压二极管DZ3的阳极输出控制信号DR2。进一步地，阻抗匹配电路包括二极管D1、稳压二极管DZ1、DZ2、电阻R1、R3、R4、R7、R14、电容C1、C2、NPN三极管Q2、Q3；二极管D1的阳极接节点HV，阴极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接稳压二极管DZ2的阴极，稳压二极管DZ2的阳极接电阻R7的一端、电容C2的正极和三极管Q3的基极；电阻R7的另一端、电容C2的负极和三极管Q3的发射极接地；三极管Q3的集电极接电阻R4的一端、电容C1的正极和三极管Q2的基极；电阻R4的另一端接节点HV；电容C1的负极和三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的集电极接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接节点HV；电阻R14的一端接节点HV，另一端接地。更进一步地，电阻R2的阻值为数十K欧，电阻R3的阻值为数K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，包括信号控制机和信号灯；其特征在于,信号控制机包括：信号机可控硅驱动电路、交流电压检测电路；信号灯包括：保险丝F1、保险丝熔断电路、全桥整流电路、阻抗匹配电路、DC‑DC电路、LED串联灯组、LED灯组电压检测电路；信号机可控硅驱动电路的电力输入端用于接市电的火线L，电力输出端接火线L1，控制端用于接控制信号DR1；交流电压检测电路的一交流输入端接火线L1，另一交流输入端接中性线N；交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC；保险丝F1的一端接火线L1，另一端接火线L3；保险丝熔断电路的一个连接端接火线L3，另一个连接端接中性线N；保险丝熔断电路的电源端接DC‑DC电路的正输出端，接地端接地；保险丝熔断电路的控制端接LED灯组电压检测电路输出的控制信号DR2；全桥整流电路的两个交流输入端分别接火线L3和中性线N，全桥整流电路的正输出端接节点HV，负输出端接地；阻抗匹配电路的一端接节点HV，另一端接地；DC‑DC电路采用恒流驱动电路；DC‑DC电路的两个输入端分别接节点HV和地，DC‑DC电路的正输出端接LED串联灯组的阳极和LED灯组电压检测电路的正极端，DC‑DC电路的负输出端接LED串联灯组的阴极和LED灯组电压检测电路的负极端，以及地；LED灯组电压检测电路的检测输出端输出控制信号DR2，LED灯组电压检测电路的检测输出端接保险丝熔断电路的控制端。...

【技术特征摘要】
1.一种信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，包括信号控制机和信号灯；其特征在于,信号控制机包括：信号机可控硅驱动电路、交流电压检测电路；信号灯包括：保险丝F1、保险丝熔断电路、全桥整流电路、阻抗匹配电路、DC-DC电路、LED串联灯组、LED灯组电压检测电路；信号机可控硅驱动电路的电力输入端用于接市电的火线L，电力输出端接火线L1，控制端用于接控制信号DR1；交流电压检测电路的一交流输入端接火线L1，另一交流输入端接中性线N；交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC；保险丝F1的一端接火线L1，另一端接火线L3；保险丝熔断电路的一个连接端接火线L3，另一个连接端接中性线N；保险丝熔断电路的电源端接DC-DC电路的正输出端，接地端接地；保险丝熔断电路的控制端接LED灯组电压检测电路输出的控制信号DR2；全桥整流电路的两个交流输入端分别接火线L3和中性线N，全桥整流电路的正输出端接节点HV，负输出端接地；阻抗匹配电路的一端接节点HV，另一端接地；DC-DC电路采用恒流驱动电路；DC-DC电路的两个输入端分别接节点HV和地，DC-DC电路的正输出端接LED串联灯组的阳极和LED灯组电压检测电路的正极端，DC-DC电路的负输出端接LED串联灯组的阴极和LED灯组电压检测电路的负极端，以及地；LED灯组电压检测电路的检测输出端输出控制信号DR2，LED灯组电压检测电路的检测输出端接保险丝熔断电路的控制端。2.如权利要求1所述的信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，其特征在于，信号机可控硅驱动电路包括电阻R2、R5、R6、光耦U1、可控硅Q1；光耦U1的发光器阳极通过电阻R6接电压VDD，光耦U1的发光器阴极用于接控制信号DR1；光耦U1的受光器一端接电阻R5的一端，受光器另一端接可控硅Q1的控制端；电阻R2的一端、可控硅Q1的一端和电阻R5的另一端相接，并用于接火线L，电阻R2的另一端接可控硅Q1的另一端，并连接火线L1。3.如权利要求2所述的信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，其特征在于，电阻R2的阻值为数十K欧。4.如权利要求2所述的信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，其特征在于，交流电压检测电路包括二极管D7、D8、D9、D10、电阻R11、R13；二极管D7的阳极和二极管D9的阴极接火线L1，二极管D8的阳极和二极管D10的阴极接中性线N，二极管D7和D8的阴极接电阻R11的一端，二极管D9和D10的阳极接电阻R13的一端，电阻R11的另一端接电阻R13的另一端，并作为交流电压检测电路的检测输出端输出检测电压信号ADC。5.如权利要求4所述的信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，其特征在于，电阻R11的阻值为数百K欧至1.2M欧，电阻R13的阻值为R11的数十分之一到百分之一。6.如权利要求1或2所述的信号灯与信号控制机相结合的信号灯故障检测电路，其特征在于，保险丝熔断电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢一明，
申请(专利权)人：无锡安邦电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32