CN106652526B - 信号机电路智能检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种信号机电路智能检测装置及其控制方法，属于智能交通的信号控制技术领域，装置包括开关控制电路、交流开关、功率电阻、外部接口以及微控制器；交流开关的开关按键与开关控制电路的输出端连接、输入引脚通过功率电阻连接与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口与信号机的信号灯火线连接；微控制器的输出端与开关控制电路的输入端连接。另外提供一种上述信号机电路智能检测装置的控制方法。通过设置功率电阻模拟实际信号机的信号灯负载，微控制器通过输出控制交流开关的通/断来控制信号灯火线、功率电阻的接入/断开，并对信号机发送的故障信息进行分析，实现对信号机故障检测电路的自动检测，检测过程简单且智能化水平较高。

Description

信号机电路智能检测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能交通的信号控制技术领域，特别涉及一种信号机电路智能检测装置及其控制方法。

背景技术

目前，对信号机电路的生产检测及现场维护一般采用的是人工手动检测分析的方法，在检测过程中，对信号机的各个通信功能模块、信号灯的控制电路以及信号灯故障检测电路等进行独立的检测、对比和分析。现有的这种检测方式具有较为明显的缺陷：一是，现有的这种检测方式流程复杂且智能化水平较低，无法适应交通控制行业的快速智能化发展需求。二是，现有的检测方式检测效率低且检测结果的可靠性较差。三是，现有的检测方式缺乏对信号机内部各个模块之间的通信数据的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号机电路智能检测装置及其控制方法，以解决现有的检测方式流程复杂的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种信号机电路智能检测装置，该装置包括开关控制电路、交流开关、功率电阻、外部接口以及微控制器；

交流开关的开关按键与开关控制电路的输出端连接、输入引脚通过功率电阻连接与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口与信号机的信号灯火线连接；

微控制器的输出端与开关控制电路的输入端连接。

第二方面，提供一种上述信号机电路智能检测装置的控制方法，该方法包括：

在信号机通信正常时，微控制器发送电路检测指令至信号机以控制信号机进入电路检测模式；

微控制器控制交流开关以及功率电阻的通/断，并接收信号机发送的故障状态信息；并实时检测电压状态；

微控制器根据交流开关的通/断状态、功率电阻的通/断状态、实时电压信息以及信号机的故障状态信息判断信号机内的电路是否正常。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过设置功率电阻模拟实际信号机的信号灯负载，微控制器通过输出控制交流开关的通/断来控制信号灯火线的接入/断开，以及功率电阻的接入/断开，实时电压信息检测，并通过对信号机发送的故障信息进行分析，实现对信号机内电路的自动检测，检测过程简单且智能化水平较高。

附图说明

图1是本发明一实施例中的信号机电路智能检测装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中的开关控制电路的结构示意图；

图3是本发明一实施例中的电压检测电路的结构示意图；

图4是本发明一实施例中的信号机电路智能检测装置的控制方法的流程示意图；

图5是本发明一实施例中的对信号机内通信数据进行检测的流程示意图；

图6是本发明一实施例中的对信号机内部的故障检测电路进行自动化检测的流程示意图；

图7是本发明一实施例中的对信号机内部的开关检测电路进行故障检测的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图7，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例公开了一种信号机电路智能检测装置，该装置包括开关控制电路10、交流开关20、功率电阻30、外部接口40以及微控制器50；

交流开关20的开关按键与开关控制电路10的输出端连接、输入引脚通过功率电阻30连接与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口40与信号机的信号灯火线连接；微控制器50的输出端与开关控制电路10的输入端连接。

具体地，交流开关20包括并联的第一、第二交流开关21、22，第一、第二交流开关21、22的开关按键与开关控制电路10的输出端连接、输入引脚通过功率电阻30与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口40与信号机的信号灯的火线连接。

具体地，在实际应用中，功率电阻30采用10KΩ20W的功率电阻，满足一般LED信号灯20W左右的负载特点，可有效模拟信号灯的负载运行。第一、第二交流开关21、22采用过电流4A的BTA204双向交流可控硅，具有控制简单可靠的特点。当第一交流开关21断开时，功率电阻30未接入电流，可模拟信号灯损坏故障，当第二交流开关22闭合时，将信号机L_R1与火线L连接，可模拟信号灯误亮故障。

本实施例中，微控制器50通过输出和开关控制电路10可以控制第一交流开关21的通/断，以实现功率电阻30的连接/断开，微控制器50通过输出和开关控制电路10也可以控制第二交流开关22的通/断，以控制交流火线与信号灯火线的连接/断开。通过控制信号灯火线的连接/断开以及功率电阻的连接/断开，实现对信号机内的故障检测电路的自动检测，比如，信号灯有控制输出，但是第一交流开关21处于断开状态即功率电阻未接入，则可模拟信号灯出现损坏故障，如果信号灯无控制输出但是第二交流开关22为闭合状态，则可模拟信号灯出现误亮故障。因此，通过控制交流开关20的通/断，结合信号机发送的故障信息即可判断当前信号机内的故障检测电路是否正常，如果信号机发送的信号灯故障信息与信号机电路智能检测装置模拟的故障信息相反，则说明信号机内的故障检测电路出现故障，因此，本实施例中的信号机电路智能检测装置通过简单的电路连接即可实现对信号机电路故障的自动化判断，智能化水平较高。

具体地，如图1所示，上述实施例中的信号机电路智能检测装置还包括CAN控制器60，所述的外部接口40包括信号灯组控制线接口41和CAN通信接口42，交流开关20的输入、输出引脚通过信号灯组控制线接口41与信号机的零、火线连接，CAN控制器60通过CAN通信接口42与信号机的CAN接口连接。

需要说明的是，本实施例中的微控制器50采用STM32芯片，通过CAN控制器60和CAN通信接口42与信号机的CAN接口连接，可以实时检测信号机内部各模块之间的通信数据，其中，信号灯组控制线接口41用于连接信号机的红黄绿信号灯控制输出火线L和零线N，以检测信号机的输出电压状态和模拟负载，该信号灯控制输出火线L包括红灯火线L_R、黄灯火线L_Y、绿灯火线L_G。通过设置CAN控制器60以及CAN通信接口42，可以对信号机内部各模块之间的通信数据进行检测，提高信号机的通信电路数据传输的可靠性。

具体地，如图2所示，开关控制电路10包括译码器11和第一光电耦合器12，译码器11的输入端与微控制器50的输出端连接、输出端经过第一电阻13与第一光电耦合器12的输入端连接，第一光电耦合器12的输出端分别通过第二、第三电阻14、15与交流开关20的引脚连接。

具体地，译码器11为三八译码器，采用74HC138芯片，输出低电平有效，可确保红黄绿信号灯的开关控制在同一时刻只有一个有效。第一光电耦合器12为过零点触发光耦，采用MOC3061芯片，安全可靠。第一电阻13、第二电阻14以及第三电阻15均采用2KΩ电阻，当译码器11输出的C1_R1为高电平时，控制交流可控硅导通，否则，控制交流可控硅断开。

本实施例中的开关控制电路10由微控制器50的PA1、PA2以及PA3等IO输出引脚控制，微控制器50的输出经过开关控制电路中的三八译码器输出控制信号C1_R1控制第一光电耦合器12，第一光电耦合器12的输出端分别与第二、第三电阻14、15串联后连接第一交流开关21的三个引脚S1_C、S1_1以及S1_2，微控制器50的输出经过三八译码器输出控制信号C2_R1实现对第二交流开关22的安全控制，同样的，微控制器50的输出经过三八译码器输出C1_Y1和C2_Y1实现对黄灯对应的控制，输出C1_G1和C2_G1实现对绿灯相应开关的控制。本实施例中通过采用三八译码器可确保微控制器50通过输出实现对第一光电耦合器12的控制信号C1_R1、C2_R1、C1_Y1、C2_Y1、C1_G1和C2_G1的唯一输出控制，使这些信号不会同时发生进行输出有效控制的情况。

具体地，如图1，本实施例中的信号机电路智能检测装置还包括电压检测电路70，电压检测电路70的输入端通过信号灯组控制线接口41与信号机的零、火线连接、输出端与微控制器50的输入端连接。

具体地，如图3所示，电压检测电路70包括第二光电耦合器71，第二光电耦合器71的输入端与第四电阻72并联后与第五电阻73串联，信号机的零、火线与第五电阻73串联分压后连接至第二光电耦合器71，第二光电耦合器71的输出端与微控制器50的输入端连接。

需要说明的是，本实施例中的第二光电耦合器71为交流光耦，采用TLP126芯片，第四电阻72采用100KΩ碳膜电阻，第五电阻73采用1KΩ碳膜电阻，经过交流光耦的转换，当有交流电压输入时，输出V_R1为高电平，否则为低电平。

在实际应用中，电压检测电路70用于判断信号灯控制输出的电压有无状态，并将信号灯电压输出有无的状态反馈至微控制器50，如果微控制器50通过电压检测电路70检测到信号机的信号灯输出的电压有无状态与微控制器50通过CAN通信接口42实时获取的信号机控制信号中分析得到的信号灯输出电压有无状态相同，则确定信号机内的信号灯开关控制电路未发生故障，如果信号灯控制输出的电压有无状态不同，则确定信号机内的信号灯开关控制电路发生故障。具体判断过程为：如果微控制器50在信号灯有控制输出检测到有电压信号，在信号灯无控制输出检测到无电压信号，则确定信号机内的信号灯开关控制电路的控制输出和断开正常，否则，确定信号机内的信号灯开关控制电路出现故障。通过本实施例中简单的电路设置，即可实现对信号机内信号灯开关控制电路状态的自动检测。

具体地，如图1所示，本实施例中的信号机电路智能检测装置还包括与微控制器50的输出端连接的显示屏80。在实际应用中，显示屏80采用128*64点阵的液晶屏，可有效显示检测结果，比如信号机的通信故障、无控制输出、控制输出短路、信号灯故障检测电路异常以及信号灯开关控制电路异常等检测结果。微控制器50将通过CAN通信接口42获取的信号机控制信号进行分析得到的信号灯输出电压有无状态与通过电压检测电路70实时检测到的信号灯控制输出的电压有无状态进行对比分析，然后将对比分析的结果通过显示屏80进行显示，以实现对信号机状态的自动分析与结果显示。

如图4所示，本实施例公开了一种对上述信号机电路智能检测装置的控制方法，该方法包括如下步骤S1至S3：

S1、在信号机通信正常时，微控制器50发送电路检测指令至信号机以控制信号机进入电路检测模式；

S2、微控制器50控制交流开关20以及功率电阻30的通/断，并接收信号机发送的故障状态信息；

S3、微控制器50根据交流开关20的通/断状态、功率电阻的通/断状态、回路电压信息以及信号机的故障状态信息判断信号机内的电路是否正常。

需要说明的是，本实施例中通过第一交流开关21、第二交流开关22的通/断来实现对信号机内信号灯故障检测电路的工作状态的判断的过程如图5所示：

（1）在信号机内各模块之间的通信正常时，信号机电路智能检测装置发送控制指令至信号机以控制信号机进入检修模式，即信号机仅执行该检测装置的指令；

（2）微控制器50发送控制方案1的控制指令至信号机，即控制所有奇数通道绿灯亮、偶数通道红灯亮；断开奇数通道绿灯和偶数通道红灯的功率电阻开关，闭合奇数通道红灯和偶数通道绿灯的交流电开关，同时接收信号机发送的当前故障状态信息；

（3）微控制器50发送控制方案2的控制指令至信号机，控制所有偶数通道绿灯亮，奇数通道红灯亮断开偶数通道绿灯和奇数通道红灯的功率电阻开关，闭合偶数通道红灯和奇数通道绿灯的交流电开关，并接收信号机发送的当前故障状态信息；

（4）微控制器50发送控制方案3的控制指令，控制所有黄灯进入黄闪状态；断开所有通道黄灯的功率电阻开关，闭合所有通道黄灯的交流电开关，并接收信号机发送的当前故障状态信息；

（5）当功率电阻断开时，无灯损坏故障信息，则信号机内的信号灯故障检测电路异常；

（6）交流电接入时，无误亮故障信息，则信号机内的信号灯故障检测电路异常；

（7）否则，信号机内的信号灯故障检测电路正常；

（8）通过显示屏80显示故障检测电路的状态，故障检测电路判断结束。

具体地，如图6，在上述实施例中的步骤S1之前，还包括如下步骤S01至S03：

S01、微控制器50通过CAN通信接口42输出数据检测信号至信号机以检测信号机内的心跳数据是否正常；

S02、如果正常，则确定信号机通信正常；

S03、如果不正常，则确定信号机通信异常。

具体地，本实施中的信号机电路智能检测装置的控制方法，还包括如下步骤：

微控制器50输出开关检测信号至信号机的信号灯进行电压输出；

如果微控制器50通过电压检测电路70接收到信号机的信号灯输出电压，则判断信号机内的开关控制电路正常；

如果微控制器50通过电压检测电路70未接收到信号机的信号灯输出电压，则判断信号机内的开关控制电路故障。

具体地，对信号机内的信号灯的开关控制电路进行检测的具体过程如图7所示：

（1）在信号机内各模块之间的通信正常时，信号机电路智能检测装置发送控制指令至信号机以控制信号机进入检修模式，即信号机仅执行该检测装置的指令；

（2）微控制器50发送控制方案1的控制指令至信号机，即控制所有奇数通道绿灯亮、偶数通道红灯亮，并将当前检测到的信号灯各输入交流电压状态，与微控制器50当前的控制状态同时保存；

（3）微控制器50发送控制方案2的控制指令至信号机，控制所有偶数通道绿灯亮，奇数通道红灯亮，并将当前检测到的信号灯各输入交流电压状态，与微控制器50当前的控制状态同时保存；

（4）微控制器50发送控制方案3的控制指令，控制所有黄灯进入黄闪状态，并将当前检测到的信号灯各输入交流电压状态，与微控制器50当前的控制状态同时保存；

（5）分析比较微控制器50的控制信号灯输出状态和当前检测到的信号灯输出电压状态；

（6）如控制信号灯有电压输出，而检测到信号灯无电压输出，则判断信号灯开关控制电路出现断路故障；

（7）如控制信号灯无电压输出，而检测到信号灯有电压输出，则判断信号灯开关控制电路出现开路故障；

（8）否则，信号灯开关控制电路正常；

（9）通过显示屏80显示信号灯开关控制电路的状态，信号灯开关控制电路状态判断结束。

本发明公开的一种信号机电路智能检测装置及其控制方法，通过设置开关控制电路10、功率电阻30，可实现对信号灯故障检测电路的有效检测，通过设置电压检测电路70可实现对信号灯开关控制电路的有效检测，通过设置CAN通信接口42可实时监测信号机的通信数据，并判断通信数据的有效性，最后通过显示屏将检测的结果进行显示，以便于对信号机检测结果的直观判断和维修。本发明实现了对信号机内电路的自动化检测，有效的提高了检测的智能化水平、检测的有效性以及检测的可靠性。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种信号机电路智能检测装置，其特征在于，包括开关控制电路(10)、交流开关(20)、功率电阻(30)、外部接口(40)以及微控制器(50)；

交流开关(20)的开关按键与开关控制电路(10)的输出端连接、输入引脚通过功率电阻(30)连接与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口(40)与信号机的信号灯火线连接；

微控制器(50)的输出端与开关控制电路(10)的输入端连接；

所述的交流开关(20)包括并联的第一交流开关(21)、第二交流开关(22)，第一交流开关(21)、第二交流开关(22)的开关按键与开关控制电路(10)的输出端连接、输入引脚通过功率电阻(30)与信号机的零线连接、输出引脚通过外部接口(40)与信号机的信号灯的火线连接，第一交流开关(21)、第二交流开关(22)采用双向交流可控硅；

所述的开关控制电路(10)包括译码器(11)和第一光电耦合器(12)，译码器(11)的输入端与微控制器(50)的输出端连接、输出端经过第一电阻(13)与第一光电耦合器(12)的输入端连接，第一光电耦合器(12)的输出端分别通过第二、第三电阻(14、15)与交流开关(20)的引脚连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括CAN控制器(60)，所述的外部接口(40)包括信号灯组控制线接口(41)和CAN通信接口(42)，交流开关(20)的输入、输出引脚通过信号灯组控制线接口(41)与信号机的零、火线连接，CAN控制器(60)通过CAN通信接口(42)与信号机的CAN接口连接。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括电压检测电路(70)，电压检测电路(70)的输入端通过信号灯组控制线接口(41)与信号机的零、火线连接、输出端与微控制器(50)的输入端连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的电压检测电路(70)包括第二光电耦合器(71)，第二光电耦合器(71)的输入端与第四电阻(72)并联后与第五电阻(73)串联，信号机的零、火线与第五电阻(73)串联分压后连接至第二光电耦合器(71)，第二光电耦合器(71)的输出端与微控制器(50)的输入端连接。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括与微控制器(50)的输出端连接的显示屏(80)。

6.如权利要求1-5任一项所述的信号机电路智能检测装置的控制方法，其特征在于，包括：

S1、在信号机通信正常时，微控制器(50)发送电路检测指令至信号机以控制信号机进入电路检测模式；

S2、微控制器(50)控制交流开关(20)以及功率电阻(30)的通/断，并接收信号机发送的故障状态信息；通过电压检测电路实时检测电压信息；

S3、微控制器(50)根据交流开关(20)的通/断状态、功率电阻的通/断状态、实时电压信息以及信号机的故障状态信息判断信号机内的电路是否正常。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述的步骤S1之前，还包括：

S01、微控制器(50)通过CAN通信接口(42)输出数据检测信号至信号机以检测信号机内的心跳数据是否正常；

S02、如果正常，则确定信号机通信正常；

S03、如果不正常，则确定信号机通信异常。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

微控制器(50)输出开关检测信号至信号机的信号灯进行电压输出；

如果微控制器(50)通过电压检测电路(70)接收到信号机的信号灯输出电压，则判断信号机内的开关控制电路正常；如果微控制器(50)通过电压检测电路(70)未接收到信号机的信号灯输出电压，则判断信号机内的开关控制电路故障。