CN101718408A - 一种机场跑道警戒装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电子电路设计技术领域，提供了一种机场跑道警戒装置，包括：第一LED发光单元；第二LED发光单元；控制单元，用于控制第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光；整流单元，用于将输入的交流电整流成直流电后分别向控制单元、第一LED发光单元和第二LED发光单元供电；保护单元，用于当整流单元输出的直流电的电压超过预设值时，使得整流单元停止向第一LED发光单元和/或第二LED发光单元供电，由于LED寿命长、节能等优点，因此，采用LED发光可以减少维修和更换的次数，降低人力物力成本。

Description

一种机场跑道警戒装置
技术领域
本发明属于电子电路设计技术领域，尤其涉及一种应用于机场跑道的警戒用装置。
背景技术
为了在能见度条件下向飞机驾驶员提供的警示信号，在机场跑道上均设置警戒装置。目前的警戒装置普遍采用OSRAM卤钨灯作为光源，由助航灯控制系统采用恒流源对警戒灯进行调光实现警戒灯的闪烁。由于卤钨灯的寿命短，需要频繁的维修和更换，人力物力成本高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种机场跑道警戒装置，旨在解决现有技术提供的机场跑道警戒装置普遍采用卤钨灯作为光源，需要频繁的维修和更换，造成人力物力成本高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种机场跑道警戒装置，所述装置包括：
第一LED发光单元；
第二LED发光单元；
控制单元，用于控制所述第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光；
整流单元，用于将输入的交流电整流成直流电后分别向所述控制单元、第一LED发光单元和第二LED发光单元供电；
保护单元，用于当所述整流单元输出的直流电的电压超过预设值时，使得所述整流单元停止向所述第一LED发光单元和/或第二LED发光单元供电。
在上述机场跑道警戒装置中，所述装置还包括：
电流变换单元，用于将机场电源系统输出的恒定电流降流成所述第一LED发光单元和第二LED发光单元的工作电流后，输出给所述整流单元。
进一步地，所述装置还包括：
滤波单元，用于滤除所述整流单元输出的直流电中的纹波电压。
更进一步地，所述整流单元具体包括由二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4构成的整流桥，所述整流桥的两个电压输入端分别连接所述电流变换单元的两个电压输出端，所述整流桥的正输出端作为所述整流单元的正输出端连接所述滤波单元的输入端以及所述保护单元的输入端，所述整流桥的负输出端作为所述整流单元的负输出端接地。
更进一步地，所述滤波单元具体包括分别并联于所述整流单元的正输出端和负输出端之间的电阻R3、电容C2、电容C3以及电容C4，且电阻R3的与所述整流单元的正输出端连接的一端同时作为所述滤波单元的输入端连接所述整流单元的正输出端，并同时作为所述滤波单元的输出端连接所述控制单元的输入端。
更进一步地，所述控制单元具体包括直流-直流变换器、单片机、场效应管Q1以及场效应管Q2；所述直流-直流变换器的输入引脚Vin作为所述控制单元的输入端连接所述滤波单元的输出端，所述直流-直流变换器的输入引脚Vin同时通过电容C5接地，所述直流-直流变换器的输出引脚Vout连接所述单片机的供电引脚；所述单片机的复位引脚通过电阻R5连接所述直流-直流变换器的输出引脚，所述单片机的第一数据输入/输出引脚通过电阻R8连接所述场效应管Q1的栅极，所述单片机的第二数据输入/输出引脚通过电阻R10连接所述场效应管Q2的栅极；所述场效应管Q1的栅极同时通过电阻R9接地，所述场效应管Q1的源极接地，所述场效应管Q1的漏极连接所述第一LED发光单元的供电接口中的负极端，所述第一LED发光单元的供电接口中的正极端连接所述整流单元的正输出端；所述场效应管Q2的栅极同时通过电阻R11接地，所述场效应管Q2的源极接地，所述场效应管Q2的漏极连接所述第二LED发光单元的供电接口中的负极端，所述第二LED发光单元的供电接口中的正极端连接所述整流单元的正输出端。
更进一步地，所述直流-直流变换器为低压差线性稳压器。
更进一步地，所述控制单元的输入端是通过限流电阻R4与所述滤波单元的输出端连接的。
更进一步地，所述保护单元具体包括稳压管ZD1、稳压管ZD2、可控硅整流器SCR、电阻R1、电阻R2以及电容C1；稳压管ZD1的阳极连接稳压管ZD2的阴极，稳压管ZD1的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接可控硅整流器SCR的正极，稳压管ZD1的阳极同时作为所述保护单元的输入端连接所述整流单元的正输出端；可控硅整流器SCR的控制极连接稳压管ZD2的阳极，电阻R1和电容C1并联于稳压管ZD2的阳极和地之间，可控硅整流器SCR的阴极接地。
本发明实施例提供的机场跑道警戒装置采用LED发光单元发光，通过控制单元控制第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光，以形成机场跑道警戒所必须的闪烁效果，由于LED寿命长、节能等优点，因此，采用LED发光可以减少维修和更换的次数，降低人力物力成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的机场跑道警戒装置的结构原理图；
图2是图1的具体电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的机场跑道警戒装置采用LED光源发光，通过控制单元控制第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光，以形成机场跑道警戒所必须的闪烁效果。
图1示出了本发明实施例提供的机场跑道警戒装置的结构原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例提供的机场跑道警戒装置包括第一LED发光单元15，第二LED发光单元16，用于控制第一LED发光单元15和第二LED发光单元16交替发光的控制单元14，以及用于将输入的交流电整流成直流电后分别向控制单元14、第一LED发光单元15和第二LED发光单元16供电的整流单元13。
其中，整流单元13可以采用外接交流电源供电，也可以采用机场电源系统供电。本发明实施例中，整流单元13采用机场电源系统供电，该机场电源系统具体包括一具有多级调光功能的恒流调光柜以及一起到隔离保护作用的隔离变压器，该恒流调光柜输出的恒定电流经隔离变压器后，由电流变换单元12降流成第一LED发光单元15和第二LED发光单元16工作所需的电流，之后输出给整流单元13。
由于LED寿命长、节能等优点，因此，采用LED发光可以减少维修和更换的次数，降低人力物力成本。
为了使得控制单元15的供电电压更平稳，本发明实施例提供的机场跑道警戒装置还包括滤波单元17，用于滤除整流单元13输出的直流电中的纹波电压，以使得该直流电的电压光滑平稳，为控制单元15正常工作奠定基础。
为了避免第一LED发光单元15和/或第二LED发光单元16由于供电电压而烧坏，本发明实施例提供的机场跑道警戒装置还包括保护单元18，用于当整流单元13输出的直流电的电压超过预设值时，使得整流单元13停止向第一LED发光单元15和/或第二LED发光单元16供电。其中的预设值可以是小于或等于第一LED发光单元15和/或第二LED发光单元16的工作电压的任意值。
图2示出了图1的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
整流单元13具体包括由二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4构成的整流桥，且该整流桥的两个电压输入端分别连接电流变换单元12的两个电压输出端，该整流桥的正输出端作为整流单元13的正输出端同时连接滤波单元17的输入端以及保护单元18的输入端，该整流桥的负输出端作为整流单元13的负输出端接地。
滤波单元17具体包括分别并联于整流单元13的正输出端和负输出端之间的电阻R3、电容C2、电容C3以及电容C4，且电阻R3的与整流单元13的正输出端连接的一端同时作为滤波单元17的输入端连接整流单元13的正输出端，并同时作为滤波单元17的输出端连接控制单元14的输入端。其中的电容C2、电容C3以及电容C4选取的容值较大，可以对整流单元17输出的直流电起到很好的滤波效果。
控制单元14具体包括低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)U1、单片机U2、N沟道金氧半场效晶体管Q1以及N沟道金氧半场效晶体管Q2，该N沟道金氧半场效晶体管Q1和/或N沟道金氧半场效晶体管Q2在具体实现时也可以采用其它类型的开关管替代。其中，低压差线性稳压器U1的输入引脚Vin作为控制单元14的输入端连接滤波单元17的输出端。为了避免滤波单元17滤波后进入控制单元14的直流电的电压过大，控制单元14的输入端具体是通过限流电阻R4与滤波单元17的输出端连接的。低压差线性稳压器U1的输入引脚Vin同时通过电容C5接地，低压差线性稳压器U1的输出引脚Vout连接单片机U2的供电引脚VCC，该供电引脚VCC同时通过电容C8接地。单片机U2的复位引脚RES通过电阻R5连接低压差线性稳压器U1的输出引脚Vout，该复位引脚RES同时通过电容C6接地。单片机U2的第一数据输入/输出引脚PB1通过电阻R8连接金氧半场效晶体管Q1的栅极，单片机U2的第二数据输入/输出引脚PB2通过电阻R10连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，单片机U2的第三数据输入/输出引脚PB3通过电阻R6接地，单片机U2的第四数据输入/输出引脚PB4通过电阻R7接地，单片机U2的接地引脚GND接地，单片机U2的第五数据输入/输出引脚PB0通过电容C7接地。金氧半场效晶体管Q1的栅极同时通过电阻R9接地，金氧半场效晶体管Q1的源极接地，金氧半场效晶体管Q1的漏极连接第一LED发光单元15的供电接口CN1中的负极端，第一LED发光单元15的供电接口CN1中的正极端连接整流单元13的正输出端；金氧半场效晶体管Q2的栅极同时通过电阻R11接地，金氧半场效晶体管Q2的源极接地，金氧半场效晶体管Q2的漏极连接第二LED发光单元16的供电接口CN2中的负极端，第二LED发光单元16的供电接口CN2中的正极端连接整流单元13的正输出端。其中的低压差线性稳压器U1在具体实现时还可以采用其它类型的直流-直流变换器替代，当选用其它类型的直流-直流变换器时，连接关系与上述相同，在此不再赘述。
保护单元18具体包括稳压管ZD1、稳压管ZD2、可控硅整流器SCR、电阻R1、电阻R2以及电容C1。其中，稳压管ZD1的阳极连接稳压管ZD2的阴极，稳压管ZD1的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接可控硅整流器SCR的正极，稳压管ZD1的阳极同时作为保护单元18的输入端连接整流单元13的正输出端。可控硅整流器SCR的控制极连接稳压管ZD2的阳极，电阻R1和电容C1并联于稳压管ZD2的阳极和地之间，可控硅整流器SCR的阴极接地。其中，电阻R2可以起到部分蓄能作用，以使得整流单元13向第一LED发光单元15和第二LED发光单元16的供电可以更彻底的关断，而在具体实现时，也可以根据情况不采用电阻R2，而将可控硅整流器SCR的阳极直接连接整流单元13的正输出端。
图2所示的电路的工作过程如下：
电流变换单元12将机场电源11输出的6.6A的交流电变换成第一LED发光单元15和第二LED发光单元16工作所需的交流电，变换后的交流电经整流桥整流桥整流成直流电后，由R3、电容C2、电容C3和电容C4进行滤波，滤波后的直流电经低压差线性稳压器U1降压成单片机U2所需的工作电压后输出给单片机U2，单片机U2开始工作。单片机U2根据其内嵌的程序通过第一数据输入/输出引脚PB1和第二数据输入/输出引脚PB2输出高低交替的电平信号，以控制金氧半场效晶体管Q1和金氧半场效晶体管Q2交替导通，进而实现了第一LED发光单元15和第二LED发光单元16的交替发光。
当整流桥输出的电压超过了预设电压时，稳压管ZD1和稳压管ZD2反向击穿，整流桥输出的电压经稳压管ZD1和稳压管ZD2输出给可控硅整流器SCR的控制极，当该控制极电流超过可控硅整流器SCR的触发电流时，可控硅整流器SCR导通，进而使得整流桥输出的电压直接经过可控硅整流器SCR，而不再继续向第一LED发光单元15和第二LED发光单元16的供电，达到了对第一LED发光单元15和第二LED发光单元16的的保护目的。
本发明实施例提供的机场跑道警戒装置采用LED发光单元发光，通过控制单元控制第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光，以形成机场跑道警戒所必须的闪烁效果，由于LED寿命长、节能等优点，因此，采用LED发光可以减少维修和更换的次数，降低人力物力成本；再有，通过滤波单元对整流单元输出给控制单元的直流电进行滤波，可以使得控制单元的供电电压更平稳；再有，当整流单元输出给第一LED发光单元15和/或第二LED发光单元16的直流电的电压过大时，通过保护单元使得该直流电停止向第一LED发光单元15和/或第二LED发光单元16输出，避免了电压过大而损坏LED。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机场跑道警戒装置，其特征在于，所述装置包括：
第一LED发光单元；
第二LED发光单元；
控制单元，用于控制所述第一LED发光单元和第二LED发光单元交替发光；
整流单元，用于将输入的交流电整流成直流电后分别向所述控制单元、第一LED发光单元和第二LED发光单元供电；
保护单元，用于当所述整流单元输出的直流电的电压超过预设值时，使得所述整流单元停止向所述第一LED发光单元和/或第二LED发光单元供电。
2.如权利要求1所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述装置还包括：
电流变换单元，用于将机场电源系统输出的恒定电流降流成所述第一LED发光单元和第二LED发光单元的工作电流后，输出给所述整流单元。
3.如权利要求2所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述装置还包括：滤波单元，用于滤除所述整流单元输出的直流电中的纹波电压。
4.如权利要求3所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述整流单元具体包括由二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4构成的整流桥，所述整流桥的两个电压输入端分别连接所述电流变换单元的两个电压输出端，所述整流桥的正输出端作为所述整流单元的正输出端连接所述滤波单元的输入端以及所述保护单元的输入端，所述整流桥的负输出端作为所述整流单元的负输出端接地。
5.如权利要求4所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述滤波单元具体包括分别并联于所述整流单元的正输出端和负输出端之间的电阻R3、电容C2、电容C3以及电容C4，且电阻R3的与所述整流单元的正输出端连接的一端同时作为所述滤波单元的输入端连接所述整流单元的正输出端，并同时作为所述滤波单元的输出端连接所述控制单元的输入端。
6.如权利要求5所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述控制单元具体包括直流-直流变换器、单片机、场效应管Q1以及场效应管Q2；所述直流-直流变换器的输入引脚Vin作为所述控制单元的输入端连接所述滤波单元的输出端，所述直流-直流变换器的输入引脚Vin同时通过电容C5接地，所述直流-直流变换器的输出引脚Vout连接所述单片机的供电引脚；所述单片机的复位引脚通过电阻R5连接所述直流-直流变换器的输出引脚，所述单片机的第一数据输入/输出引脚通过电阻R8连接所述场效应管Q1的栅极，所述单片机的第二数据输入/输出引脚通过电阻R10连接所述场效应管Q2的栅极；所述场效应管Q1的栅极同时通过电阻R9接地，所述场效应管Q1的源极接地，所述场效应管Q1的漏极连接所述第一LED发光单元的供电接口中的负极端，所述第一LED发光单元的供电接口中的正极端连接所述整流单元的正输出端；所述场效应管Q2的栅极同时通过电阻R11接地，所述场效应管Q2的源极接地，所述场效应管Q2的漏极连接所述第二LED发光单元的供电接口中的负极端，所述第二LED发光单元的供电接口中的正极端连接所述整流单元的正输出端。
7.如权利要求6所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述直流-直流变换器为低压差线性稳压器。
8.如权利要求6所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述控制单元的输入端是通过限流电阻R4与所述滤波单元的输出端连接的。
9.如权利要求6所述的机场跑道警戒装置，其特征在于，所述保护单元具体包括稳压管ZD1、稳压管ZD2、可控硅整流器SCR、电阻R1、电阻R2以及电容C1；稳压管ZD1的阳极连接稳压管ZD2的阴极，稳压管ZD1的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接可控硅整流器SCR的正极，稳压管ZD1的阳极同时作为所述保护单元的输入端连接所述整流单元的正输出端；可控硅整流器SCR的控制极连接稳压管ZD2的阳极，电阻R1和电容C1并联于稳压管ZD2的阳极和地之间，可控硅整流器SCR的阴极接地。
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