CN107356883B - 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法 - Google Patents

一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107356883B
CN107356883B CN201710678527.3A CN201710678527A CN107356883B CN 107356883 B CN107356883 B CN 107356883B CN 201710678527 A CN201710678527 A CN 201710678527A CN 107356883 B CN107356883 B CN 107356883B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal lamp
controller
current
effective value
switch control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710678527.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107356883A (zh
Inventor
杨志华
王玉梅
李红涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Keli Information Industry Co Ltd
Original Assignee
Anhui Keli Information Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Keli Information Industry Co Ltd filed Critical Anhui Keli Information Industry Co Ltd
Priority to CN201710678527.3A priority Critical patent/CN107356883B/zh
Publication of CN107356883A publication Critical patent/CN107356883A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107356883B publication Critical patent/CN107356883B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/44—Testing lamps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/097—Supervising of traffic control systems, e.g. by giving an alarm if two crossing streets have green light simultaneously

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法，该装置包括控制器、开关控制电路、IO扩展模块、检测模块以及电流转换电路，开关控制电路输入端连接控制器；交流电L线经开关控制电路、电流转换电路连接信号灯一端，信号灯另一端连接交流电N线；电流转换电路输出端连接检测模块的输入端，检测模块的输出端连接控制器；控制器、IO扩展模块以及检测模块之间SPI通信连接。本发明基于该装置通过对信号灯电流有效值检测及判断，实现了对信号灯故障、控制器电路故障的有效监测及精准判断；控制器还可以实时输出信号灯的电流有效值，便于后期的大数据分析和处理；本发明判断故障准确，安全可靠，便于扩展，实现成本低。

Description

一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法
技术领域
本发明涉及交通信号控制系统技术，具体涉及一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置。
背景技术
为确保路口信号灯的正常工作，信号灯控制器在正常控制信号灯亮灭的同时，还需对信号灯的工作状态进行实时检测，以确保信号灯的正常工作及路口交通信号的正常指示。当前对信号灯不亮的检测方法一般为通过电流互感器及交流光耦判断信号灯的电流有无状态，根据光耦的导通与否判断信号灯的亮灭状态，该方法对器件的选型及精度要求较高，长时间工作后，出现误判的情况也更多；在判断信号灯的工作状态时，无法给出实际的电流有效值供后期对信号灯或控制器进行深入的数据分析。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于电流有效值的信号灯检测装置及方法，通过基于SPI通信的信号灯电流有效值检测及判断，实现了对信号灯故障、控制器电路故障的有效监测及精准判断，控制器还可以实时输出信号灯的电流有效值，以便于后期的大数据分析和处理。
为实现上述技术目的，本发明所提供的一种基于电流有效值的信号灯检测装置及方法，该装置包括控制器、开关控制电路、检测模块以及电流转换电路，所述开关控制电路输入端连接控制器，接收控制器的指令控制信号灯的点亮与熄灭；交流电L线经开关控制电路、电流转换电路连接信号灯一端，信号灯另一端连接交流电N线；电流转换电路输出端连接检测模块的输入端，检测模块的输出端连接控制器，所述控制器、开关控制电路以及检测模块之间SPI通信连接。
作为本发明的进一步改进，本发明中装置还包括采用扩展芯片MCP23S17的IO扩展模块，所述IO扩展模块输入端连接控制器，其输出端连接开关控制电路所述IO扩展模块与控制器SPI通信连接。
具体地说，所述控制器控制器采用STM32微控器。
具体地说，所述检测模块采用BL6522B芯片。
具体地说，所述电流转换电路的互感器采用电流型电流互感器TA1013-2ZM。基于电流有效值的信号灯故障检测方法包括以下步骤：
(1)控制器自学习阈值电流Imin；
(2)控制器通过开关控制电路控制信号灯的开关，并通过电流转换电路和检测模块检测稳定状态下流经信号灯的电流有效值I；
(3)根据信号灯的工作状态以及检测到的电流有效值I，控制器判断信号灯是否存在故障以及故障种类。
具体地说，步骤(1)的具体过程为：
(1.1)控制器控制信号灯的点亮，延迟一定时间，待信号灯处于稳定状态时，检测流经信号灯的电流有效值I；
(1.2)初始设定Imin＝5mA,若I≤15mA,则Imin为5mA；若15mA≤I≤60mA,则Imin＝I/3；若I≥60mA，则Imin＝20mA。
具体地说，步骤(3)中判断信号灯是否存在故障以及故障种类的具体过程如下：
当信号灯状态为点亮时，如果检测到的电流有效值I大于等于Imin，则信号灯正常；如果I小于Imin，则信号灯存在不亮故障；
当信号灯状态为熄灭时，如果检测到的电流有效值I小于Imin，则信号灯正常；如果I大于等于Imin，则判断信号灯控制器电路异常。
由以上技术方案可知，本发明所提供的一种基于电流有效值的信号灯检测装置及方法，基于SPI通信，检测模块将信号灯的电流有效值传输至控制器，控制器结合当前信号灯的控制状态和所述电流有效值，判断该信号灯的故障种类，并将该电流有效值实时输出，便于后期的数据分析和处理；本发明还包括IO扩展模块，可根据待检测信号灯的数量灵活扩展，提高了本发明的可扩展性；本发明中电流转换电路采用电流型电流互感器，可实现对交流电流的有效隔离及降压，提高测试的安全性。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
图2是本发明中电流互感器的示意图。
图3是电流阈值Imin自学习流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，实施例中的基于电流有效值的信号灯故障检测装置，包括控制器、IO扩展模块、开关控制电路、检测模块以及电流转换电路，开关控制电路输入端连接IO扩展模块，交流电L线经开关控制电路、电流转换模块连接信号灯一端，信号灯另一端连接交流电N线；开关控制电路接收控制器的控制指令，控制交流电L线的导通与断开，实现对信号灯的控制；电流转换模块将流经信号灯的电流值转换为交流低电压，并传输至检测模块，检测模块通过SPI通信输出该交流低电压有效值至控制器；IO扩展模块输入端连接控制器，其输出端连接开关控制电路，根据需要控制的信号灯数量进行扩展，IO扩展模块与控制器SPI通信连接。
本实施例中，控制器采用STM32微控器，该微控器具有SPI通信接口，通过SPI通信接口与检测模块的芯片通信连接，通过使能引脚可实现对多个电流检测芯片的分时控制及通信。
本实施例中，检测模块采用基于SPI通信的BL6522B芯片，可同时输入6路交流模拟低电压进行检测，并通过SPI通信输出交流电压有效值；检测芯片可根据信号灯检测路数进行扩展；由于控制器需首先对信号灯进行开关控制，然后才可以进行状态的检测，因此控制器对信号灯的控制和状态检测可通过同一路SPI通信实现。
本实施例中，IO扩展芯片采用SPI通信的MCP23S17，该芯片可通过扩展16位IO输出接口，每个IO输出通过开关控制电路控制一路信号灯的开关；IO扩展芯片也可根据控制信号灯的个数进行扩展。
如图2所示，本实施例中，电流转换电路的互感器采用电流型交流电流互感器TA1013-2ZM，该互感器可实现对低于2A的交流电流检测转换输出，并输出按比例缩小的电流值；输出电阻r采用200Ω的电阻，可将互感器输出的电流信号转换为电压信号，以便检测芯片进行电压检测。
本实施例中装置的工作原理为：
控制器通过预先设置存储的信号灯控制指令，通过具备SPI通信功能的IO扩展芯片及开关控制电路，实现对各个信号灯的亮灭开关控制；通过具备SPI通信功能的交流电压检测芯片及电流转换电路，通过预设的比值，实现对每一路信号灯电流的实时检测。控制器根据对每一路信号灯的开关控制指令及实时检测的电流有效值，可判断信号灯是否存在不亮故障、开关控制电路是否正常；同时，控制器可实时输出信号灯的电流有效值，用于后期的大数据分析和处理。
为尽量减小小电流误差，小于预先设定的最小电流值Imin时，信号机控制器均认为信号灯为不亮状态；同时为提高抗干扰性能，信号灯控制器上电稳定运行后，控制器首先自学习信号灯点亮的最小电流值Imin，根据信号灯正常工作时的电流值I的一定比例取值。
利用图1中所示装置检测信号灯的故障的方法包括以下步骤：
(1)控制器自学习最小电流值Imin；具体过程如下：如图2所示，事先设定信号灯最小工作电流Imin为5mA，控制器在系统上电稳定运行的第一阶段进行信号灯最小工作电流Imin的自学习，若信号灯正常工作电流I小于15mA，则Imin为5mA；若信号灯正常工作电流I大于60mA，则Imin为20mA，若信号灯正常工作电流I在15mA-60mA之间，则Imin取相应正常工作电流I的1/3。
(2)控制器通过开关控制电路控制信号灯的开关，并通过电流转换电路和检测模块检测稳定状态下流经信号灯的电流值I；
控制器控制信号灯开关后，经过延迟时间0.1s，待信号灯进入稳定的工作状态后，流经信号灯的电流I经过电流转换电路转换为安全的交流低压Vout，检测芯片检测到Vout，并计算得到相应的有效值，控制器通过SPI通信获取到检测芯片检测计算的Vout，通过电流转换电路比值的计算，得出实际的交流电流有效值I；
(3)根据信号灯的工作状态以及检测到的电流值I，控制器判断信号灯是否存在故障以及故障种类；具体而言：
当信号灯状态为点亮时，如果检测到的电流有效值I大于等于Imin，则信号灯正常；如果I小于Imin，则信号灯存在不亮故障；
当信号灯状态为熄灭时，如果检测到的电流有效值I小于Imin，则信号灯正常；如果I大于等于Imin，则判断信号灯控制器电路异常，控制器还可以可实时输出相应的故障状态及电流有效值I，可用于后期数据分析和处理，也便于对信号灯或线路进行相应的检修。
本发明通过基于SPI通信的信号灯电流有效值检测及判断，实现了对信号灯不亮故障、控制器电路异常的有效监测及判断。基于SPI通信，可实现对多个信号灯状态检测的有效扩展，克服了需对各个检测电路进行单独输入判断的连接不便；通过对信号灯电流有效值的检测，解决了对信号灯不亮无法可靠判断的问题，且可同时判断控制器的工作状态；通过基于电流互感器的电流转换电路，实现了交流电流输入的有效隔离及转换。本发明可实现对信号灯不亮及控制器异常的精确检测，安全可靠，便于扩展，实现成本低。
以上所述的实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置检测信号灯故障的方法，故障检测装置包括控制器、开关控制电路、检测模块以及电流转换电路，其特征在于：所述开关控制电路输入端连接控制器，接收控制器的指令控制信号灯的点亮与熄灭；交流电L线经开关控制电路、电流转换电路连接信号灯一端，信号灯另一端连接交流电N线；电流转换电路输出端连接检测模块的输入端，检测模块的输出端连接控制器；所述控制器、开关控制电路以及检测模块之间SPI通信连接；
方法包括以下步骤：
(1)控制器自学习阈值电流Imin；
(2)控制器通过开关控制电路控制信号灯的开关，并通过电流转换电路和检测模块检测稳定状态下流经信号灯的电流值I；
(3)根据信号灯的工作状态以及检测到的电流值I，控制器判断信号灯是否存在故障以及故障种类；
步骤(1)的具体过程为：
(1.1)控制器控制信号灯的点亮，延迟一定时间，待信号灯处于稳定状态时，检测流经信号灯的电流值I；
(1.2)初始设定Imin＝5mA,若I≤15mA,则Imin为5mA；若15mA≤I≤60mA,则Imin＝I/3；若I≥60mA，则Imin＝20mA；
步骤(3)中判断信号灯是否存在故障以及故障种类的具体过程如下：
当信号灯状态为点亮时，如果检测到的电流值I大于等于Imin，则信号灯正常；如果I小于Imin，则信号灯存在不亮故障；
当信号灯状态为熄灭时，如果检测到的电流值I小于Imin，则信号灯正常；如果I大于等于Imin，则判断信号灯控制器电路异常。
2.根据权利要求1所述的基于电流有效值的信号灯故障检测装置检测信号灯故障的方法，其特征在于：还包括采用扩展芯片MCP23S17的IO扩展模块，所述IO扩展模块输入端连接控制器，其输出端连接开关控制电路，IO扩展模块与控制器SPI通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于电流有效值的信号灯故障检测装置检测信号灯故障的方法，其特征在于：所述控制器采用STM32微控器。
4.根据权利要求1所述的基于电流有效值的信号灯故障检测装置检测信号灯故障的方法，其特征在于：所述检测模块采用BL6522B芯片。
5.根据权利要求1所述的基于电流有效值的信号灯故障检测装置检测信号灯故障的方法，其特征在于：所述电流转换电路的互感器采用电流型交流电流互感器TA1013-2ZM。
CN201710678527.3A 2017-08-09 2017-08-09 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法 Active CN107356883B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710678527.3A CN107356883B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710678527.3A CN107356883B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107356883A CN107356883A (zh) 2017-11-17
CN107356883B true CN107356883B (zh) 2023-11-07

Family

ID=60286533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710678527.3A Active CN107356883B (zh) 2017-08-09 2017-08-09 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107356883B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108417072B (zh) * 2018-05-08 2024-05-14 杭州普乐科技有限公司 一种交通信号灯故障智能检测装置及其检测方法
CN111833634B (zh) * 2019-04-17 2021-07-13 青岛海信网络科技股份有限公司 一种信号灯故障检测方法及装置
CN112557939A (zh) * 2020-11-19 2021-03-26 浙江远望通信技术有限公司 一种基于电流特征分析的爆闪灯故障分析方法
CN112532433B (zh) * 2020-11-19 2023-04-07 浙江远望通信技术有限公司 一种基于ping和电流特征的通用网络设备故障分析方法
CN114441990B (zh) * 2021-12-23 2023-05-02 北京北大千方科技有限公司 一种交通信号机的漏电检测装置和方法
CN114596719A (zh) * 2022-03-21 2022-06-07 无锡安邦电气股份有限公司 一种基于软硬件双层架构的信号灯态实时监控系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805949A1 (de) * 1988-02-25 1989-09-07 Siemens Ag Einrichtung zur teilabschaltung einer strassenverkehrssignalanlage
US5952832A (en) * 1996-12-06 1999-09-14 General Electric Company Diagnostic circuit and method for predicting fluorescent lamp failure by monitoring filament currents
CN101515025A (zh) * 2009-03-16 2009-08-26 安徽科力信息产业有限责任公司 一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置及其检测方法
CN102509472A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 安徽科力信息产业有限责任公司 一种智能交通信号控制机的独立故障检测与处理电路
CN204740740U (zh) * 2015-07-29 2015-11-04 杭州云正科技有限公司 一种交通信号灯故障检测装置
CN105070086A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 杭州云正科技有限公司 一种交通信号灯故障智能检测、报警系统及方法
CN205983857U (zh) * 2015-12-18 2017-02-22 天津通翔智能交通系统有限公司 一种道路交通信号灯故障监测装置
CN207164226U (zh) * 2017-08-09 2018-03-30 安徽科力信息产业有限责任公司 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9578728B2 (en) * 2013-06-18 2017-02-21 Dialight Corporation Long life, fail safe traffic light
US9995780B2 (en) * 2015-10-14 2018-06-12 Grote Industries, Inc. Trailer lighting outage detection circuit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3805949A1 (de) * 1988-02-25 1989-09-07 Siemens Ag Einrichtung zur teilabschaltung einer strassenverkehrssignalanlage
US5952832A (en) * 1996-12-06 1999-09-14 General Electric Company Diagnostic circuit and method for predicting fluorescent lamp failure by monitoring filament currents
CN101515025A (zh) * 2009-03-16 2009-08-26 安徽科力信息产业有限责任公司 一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置及其检测方法
CN102509472A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 安徽科力信息产业有限责任公司 一种智能交通信号控制机的独立故障检测与处理电路
CN204740740U (zh) * 2015-07-29 2015-11-04 杭州云正科技有限公司 一种交通信号灯故障检测装置
CN105070086A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 杭州云正科技有限公司 一种交通信号灯故障智能检测、报警系统及方法
CN205983857U (zh) * 2015-12-18 2017-02-22 天津通翔智能交通系统有限公司 一种道路交通信号灯故障监测装置
CN207164226U (zh) * 2017-08-09 2018-03-30 安徽科力信息产业有限责任公司 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
交通信号灯故障检测系统设计与实现;任立新;《电子设计工程》;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107356883A (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107356883B (zh) 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置及方法
JP5778268B2 (ja) 設備のフェールセーフな接続または接続解除のための安全回路
CN102509472A (zh) 一种智能交通信号控制机的独立故障检测与处理电路
CN110307944B (zh) 深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法
CN104135398A (zh) 一种智能rs485集线器及总线锁死检测方法
CN101913369B (zh) 一种计算机联锁系统的信号执行单元及其工作方法
CN106373409B (zh) 一种信号机监控电路
CN107481541B (zh) 一种信号灯线路搭接故障检测方法
CN107346004B (zh) 一种基于电压有效值的信号灯故障检测装置
CN105510730B (zh) 适用于换流阀反向恢复期保护单元rpu的测试装置及方法
CN103095509A (zh) 一种快速检测rs485总线故障的方法
US20100026369A1 (en) Method for monitoring whether the switching threshold of a switching transducer lies within a predefined tolerance range
CN102508064A (zh) 电气设备故障诊断方法、设备、系统和工程机械
CN202331806U (zh) 一种智能交通信号控制机的独立故障检测与处理电路
KR20160141573A (ko) 리던던시 적용 시스템의 릴레이 고장 감지 장치
CN210297351U (zh) 一种配网自动化主站与配网终端的调试装置
CN113629855A (zh) 一种基于冗余控制的舞台驱动系统及方法
CN207440266U (zh) 一种基于电压有效值的信号灯故障检测装置
CN103746343B (zh) 一种消防应急电源的开关电源电路
CN106558914A (zh) 开关控制装置及方法
CN111224462A (zh) 双电源自动转换开关装置及其控制方法
CN113928367B (zh) 道岔控制系统
CN113655752B (zh) 二总线设备及其自检方法、楼宇自控系统
CN110164149A (zh) 基于直流信号的交通信号灯控制装置及方法
CN105337803B (zh) 一种环形系统通讯线解裂检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant