基于低压传输和供电的ＬＥＤ交通信号灯控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于低压传输和供电的ＬＥＤ交通信号灯控制系统，包括交通信号控制机、ＬＥＤ交通信号灯以及传输／驱动模块等。交通信号控制机的输入端与２２０Ｖ交流电源相连，输出与传输／驱动模块的输入相连；传输／驱动模块将传输的控制信号转换为３６Ｖ交流信号，并直接将３６Ｖ交流信号作为ＬＥＤ交通信号灯的供电电源，实现对ＬＥＤ交通信号灯的驱动和控制。本系统控制电路简单、成本低、传输可靠；可借用现有过街管网的弱电线路管道来铺设传输线缆，从而避免借用现有的过街管网高低压线路混穿带来的安全隐患，安装方便、扩充性好；ＬＥＤ交通信号灯采用线损补偿技术，输入电压可以适应较宽的范围，从而解决低压信号在传输中存在的线损问题。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于ITS (智能交通系统)
，具体涉及一种基于低压传输和供 电的LED交通信号灯控制系统。
技术介绍
LED交通信号灯控制系统作为智能交通系统(ITS)重要的组成部分，在城市交通 管理现代化建设中起着越来越重要的作用。传统的道路交通信号灯采用白炽灯作为发光部 件，存在耗电量大、亮度不高、容易损坏等缺陷，给道路交通管理带来不便。LED(发光二极 管)具有发光亮度高、颜色鲜艳醒目、电光转换效率高、耗电量小、寿命长、响应时间快等优 点。采用超高亮度LED的交通信号灯比传统交通信号灯在各项性能上都有较大优势，整机 可靠性大大提高，目前在国内外得到广泛应用。目前，LED交通信号灯控制系统对LED交通信号灯可采用多种控制方式，如沿袭传 统交通信号灯的交流220V强电控制方式以及弱电隔离控制方式。在强电控制方式下，不能 借用现有的过街弱电线路管道来铺设传输线缆，并且在很多城市路面无法或者不准开挖， 将使得铺设线缆的施工难度大，成本高；在弱电隔离控制方式下，需要采用交流220V电压 对LED交通信号灯提供驱动电源，仍然存在铺设线缆的问题。目前，在安装LED交通信号灯 的大部分路口铺设的过街管道都是弱电线路管道，这些管道不允许强/弱电混穿共用，所 以无法借用现有的过街线路管道。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，设计出一种基于低压传输和供电的LED交通信号 灯控制系统，它能够借用现有过街管网实现对交通控制信号的传输，并提供LED交通信号 灯的供电电源，大大提高了 LED交通信号控制系统的安全性及可靠性，同时也降低了施工 成本。本技术的技术方案如下一种基于低压传输和供电的LED交通信号控制灯系统，包括交通信号控制机、传 输/驱动模块以及LED交通信号灯三部分，其特征在于输/驱动模块以及LED交通信号灯三部分，其特征在于所述交通信号控制机的输入端与220V交流电源相连，其输出与传输/驱动模块的 输入相连；所述传输/驱动模块采用36V交流信号传输方式来实现对LED交通信号灯的控制 和驱动；传输/驱动模块的输出与LED交通信号灯相连，为LED交通信号灯提供正常工作的 直流电压，并实现对LED交通信号灯的控制和驱动。所述传输/驱动模块包括传输模块和驱动模块。交通信号控制机采用220V交流电源供电，由传输模块将传输的控制信号转换为 36V交流信号，从而可以借用现有的过街弱电线路管道来铺设线缆，实现控制信号的传输，同时也将传输的36V交流信号作为LED交通信号灯的供电电源，再经交/直流变换及稳压 后，转换成合适的直流电压来驱动LED交通信号灯正常工作。LED交通信号灯是由多支LED与一支限流电阻串联形成一组，再由多组并联而成。 LED和其它二极管一样，都是非线性元件，LED的管压降与材料及工艺有关，通常管压降会 处于一定的电压范围内。这样，可以根据串联的LED数量以及限流电阻的大小来确定LED 交通信号灯正常的工作电压。在信号传输过程中，由于传输的控制信号存在线路损耗，所以必须进行补偿，使传 输的控制信号电压处于LED交通信号灯能正常工作的输入电压值范围内，并驱动LED交通 信号灯正常工作，从而有效地解决由于线损而带来的可靠性问题。本系统采用36V低压传输方式实现对LED交通信号灯的控制和驱动，控制电路简 单、成本低、传输可靠；可借用现有的过街弱电线路管道来传输控制信号，从而避免了在借 用的现有管道中高低压线路混穿带来的安全隐患，使其安装方便、扩充性好；LED交通信号 灯采用线损补偿技术，直接将传输的36V交流信号作为LED交通信号灯的供电电源，输入电 压可以适应较宽的范围，从而解决低压信号在传输中存在的线损问题。附图说明图1为基于低压传输和供电的LED交通信号控制灯系统原理框图；图2为传输模块原理框图；图3为驱动模块原理框图；图4为交通信号控制机硬件原理框图；图5为LED交通信号灯原理图。具体实施方式图1为基于低压传输和供电的LED交通信号灯控制系统原理框图。交通信号控制 机采用220V的电源供电，输出的LED交通信号灯的控制信号经传输模块转换成36V交流信 号。在传输过程中，长度为1公里的2. 5mm2线缆产生的线路损耗约为9V。在实际应用中， 传输线缆均在1公里以内，使传输末端的电压处于27V以上，而驱动模块能适应一个较宽的 交流输入电压范围(18 48V)，可将控制信号转换成LED交通信号灯能正常工作的直流电 压，并驱动LED交通信号灯发光。这样就可借用现有的过街弱电线路管道来铺设传输线缆， 同时也能够保证对LED交通信号灯的可靠控制。图2为传输模块原理框图。传输模块由单管共射放大电路、M0C3041光电耦合器 以及双向可控硅电路组成。交通信号控制机输出的控制信号(高电平有效)通过传输模块 中的单管共射放大电路放大后，再经M0C3041光电耦合器过零触发双向可控硅导通后，输 出36V交流信号。图3为驱动模块原理框图。传输模块包括整流滤波电路、高频变换器、调宽方波/ 整流电路和稳压电路，传输模块输出的36V交流信号经整流电路及滤波电路后，进入高频 变换器被转换成所需电压值的方波，再连接调宽方波/整流电路，最后再将这个方波电压 经整流滤波变为所需要的直流电压。稳压电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比 较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。同时稳压电路连接高频变换器，稳压电路 用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到输出稳定的电压。此驱动模块输入电压在 18 48V范围内仍可以稳定输出+12V/+13. 8V的直流电压。图4是交通信号控制机硬件原理框图。交通信号控制机采用220V交流电源供电， 经专用电源转换成+5V、+12V两种电源供给控制主板。控制主板主要用于完成交通信号控 制机开机自检、初始化和交通信号控制等功能。ARM主控制芯片工作于+3.3/1. 8V两种电 压，系统其他器件尽量选择工作电压为+3. 3V，ARM主控制芯片使用12MHz和32. 768kHz两 种时钟，12MHz经芯片内倍频处理后，分别为ARM核与系统提供180MHz和60MHz的时钟频 率；32. 768kHz慢时钟用于ARM芯片的启动。交通信号控制机在通讯、干线或区域协调控制 模式中需要使用统一的时间来同步，因此设计RTC(实时时钟)来校准；RTC可以提供可编 程的实时时钟年、月、日、时、分、秒、星期及一个时钟中断，并可以在掉电后使用备用电源 工作；存储器模块用来扩展存储空间、存放嵌入式操作系统及其文件系统、应用程序和其他 在运行或系统掉电后需要保存的数据；通讯模块采用TCP/IP网络协议实现与上位机(交 通控制中心)的双向通讯和数据传输，控制主板可利用从上位机下载的数据实现路口 LED 交通信号灯状态的控制；传输模块通过可控硅电路将控制主板输出的直流控制信号转换成 36V交流低压信号进行传输。图5为LED交通信号灯原理图。经传输/驱动模块传输过来的36V交流电压由于 线路损耗使传输末端的交流电压处于27V 36V之间，由于驱动模块可以适应一个较宽的 交流输入电压范围(18 48V)，通过驱动模块将交流控制信号转换成LED交通信号灯正常 工作的直流电压，并控制和驱动LED交通信号灯发光。LED交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低压传输和供电的ＬＥＤ交通信号控制灯系统，包括交通信号控制机、传输／驱动模块以及ＬＥＤ交通信号灯三部分，其特征在于：所述交通信号控制机的输入端与２２０Ｖ交流电源相连，其输出与传输／驱动模块的输入相连；所述传输／驱动模块将传输的控制信号转换为３６Ｖ交流信号，所述传输／驱动模块输出的３６Ｖ交流信号经过街管网中的弱电线路管道实现传输线的过街布线，并直接将传输的３６Ｖ交流信号作为ＬＥＤ交通信号灯的供电电源，实现对ＬＥＤ交通信号灯的驱动和控制；所述传输／驱动模块包括传输模块和驱动模块。

【技术特征摘要】
一种基于低压传输和供电的LED交通信号控制灯系统，包括交通信号控制机、传输/驱动模块以及LED交通信号灯三部分，其特征在于所述交通信号控制机的输入端与220V交流电源相连，其输出与传输/驱动模块的输入相连；所述传输/驱动模块将传输的控制信号转换为36V交流信号，所述传输/驱动模块输出的36V交流信号经过街管网中的弱电线路管道实现传输线的过街布线，并直接将传输的36V交流信号作为LED交通信号灯的供电电源，实现对LED交通信号灯的驱动和控制；所述传输/驱动模块包括传输模块和驱动模块。2.根据权利要求1所述的基于低压传输和供电的LED交通信号灯控制系统，其特征在 于所述传输模块由单管共射放大电路、光电耦合器以及双向可控硅电路组成，交通信号控 制机输出的控制信号连接传输模块中的单管共射放大电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯梁，薛平，汪然，
申请(专利权)人：重庆市易博数字技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]