CN1177107A - 交通信号控制器的输出电压检测电路 - Google Patents

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Abstract

一种交通信号控制器的输出电压检测电路,包括:一检测电压分压单元,把加至交通信号系统上的有交流成分的检测输入电压分为几个有设定值的电压;一锁定单元,锁定检测电压分压单元的电压,产生一检测输出电压;一过零检测信号发生单元,检测交流电压源的过零定时,产生一过零检测信号;一存储单元,存储延时算法;一中央处理器(CPU),从存储单元中读取过零检测信号的延时算法,执行延时程序,给锁定单元提供一个已设定延时常数的锁定时钟信号。

Description

交通信号控制器的输出电压检测电路
本发明涉及一种交通信号控制器的输出电压检测电路，特别是一种交通信号控制器的改进输出电压检测电路，它能减少随工作温度改变的特性变化，而提供一种混合式集成装置，使产品结构紧凑，并通过设置程序的方法调节检测参考点。
在交通信号控制器中，设有一种在实时中检测交通灯ON/OFF信号状态的功能，用来判断是否能够实现正常的信号控制。
检测能否实现正常的信号控制的方法有两种。这两种方法中，一种方法是：检测是否给输出一个ON信号的交通灯ON/OFF电缆正常提供一个电压，另一种方法是：检测是否给输出一个OFF信号的交通灯ON/OFF电缆没有提供一个电压。
通常，由于检测能否准确产生一个ON状态是很重要的，在上述检测方法中，前一种方法是用于红灯组(PR：行人红灯，R：车辆红灯，Y：车辆黄灯)。此外，由于能否准确产生一个OFF状态也是很重要的。在上述检测方法中，后一种方法是用于绿灯组(PG：行人绿灯，G：车辆绿灯，A：车辆左转或右转灯)。
在交通信号控制器中，检测能否正常给交通信号控制器输入一个电压是十分重要的。在正常情况下，交通信号控制是能连续实现的，在异常情况下，交通信号控制是停止的，这是因为发生了交通事故，以及实行“on”或“off”操作。
如图1所示，一种交通信号控制器的常用输出电压检测电路，它包括一个检测电压分压单元11，用于把具有交流成份提供给交通信号系统的检测输入电压V1分为几个设有预定值的电压。一个光电耦合器12，用于接收检测电压分压单元11的输出电压，一个信号转换器13，用于通过光电耦合器12周期性地输入一个电压时，输出一个低电平，而在没有周期地输入电压时，输出一个高电平。
这里，检测电压分压单元11包括一个与输入终端串联的电阻R11，与电阻R11和输入终端并联的二极管D11和电阻R12。
光电耦合器12包括一个与检测电压分压单元11和电阻R12并联的发光二极管LED，一个根据发光二极管LED的检波而能开通和截止的光敏晶体管PTR。
此外，信号转换器13包括一个连接在电源端电压Vcc和光电耦合器12的光敏晶体管PTR之间的电阻R13，串接在光电耦合器12的光敏晶体管PTR集电极和地之内的电阻R14和电容C11，一个与电阻R14并接的二极管D2，一个通常与电阻R14和电容C11连接并能输出一个检测电压V0的输出缓冲器BUF11。
参见附图，将描述交通信号器的常规输出电压检测的工作原理。
首先，当电源提供给能接通/断开交通信号的交通信号ON/OFF电缆时，具有交流成份，并能由交通信号ON/OFF电缆进行反馈的检测输入电压V1由电阻R11和R12分为设有预定值的电压，由此的分压加给光电耦合器12。
这里，在检测输入电压V1正常输入时，其电压值范围为120V～220V。光电耦合器12的发光二极管LED和光敏晶体管PTR根据电源的频率周期性地，重复地接通/关断。
也就是说，如果输入检测输入电压V1时，光电耦合器12的光敏晶体管PTR就导通，电源端电压Vcc经过光敏晶体管PTR接至地端。光敏晶体管PTR集电极在时间T2内输出波形如图2B所示，如果不输入检测输入电压V1，由于光电耦合器12的光敏晶体PTR截止，电源端电压Vcc通过电阻R14以一时间常数(T＝R14×C11)给电容C11充电，如图2B所示，光敏晶体管PTR的集电极在时间T1内输出一高电平电压。
那时，在光敏晶体管PTR导通时，由于电压从二极管D12和信号转换器13的光敏晶体管PTR对地很快地放电，而电源加给交通信号on/off电缆时，换句话说，在输入检测电压V1时，输出缓冲器BUF11在时间T1内输出一个低电平的检测输出电压V0，如图2所示。
反之，如果不输入检测输入电压V1，在时间T2内就会输出一个高电位的检测输出电压V0，如图2所示。
由信号转换器13的输出缓冲器BUF11输出的检测输出电压V0加至系统控制器(未示)。系统控制器(未示)判断能否对交通信号正常地实现电压输入/输出。
一般情况下，交通信号系统的工作温度设定为-34℃～+74℃。电压反馈系统是这样设置的，输入电压在交流AC 15V以下不检测，在交流25V以上检测。
此外，交通信号控制器设置成能驱动48只交通灯。因而，具有48路输出的交通信号控制器，设有一个48个信号的输出电路。这样，在输出电压反馈电路中，就要执行48次程序操作。
然而，在交通信号控制器的常规输出电压检测电路中，光电耦合器12作为一个重要的元件装在电路中。由于光电耦合器12的导通电流是变化的，则对检测电压的起点变化是不利的。此外，在装置工作温度的范围内能满足电压检测特性的装置的形成是很困难的。
而且，由于制造一个包括光敏晶体管PTR和发光装置LED的混合式集成电路是很困难的，这样就不可能生产出一个结构紧凑的产品。
因此，本发明的目的之一是提供一种能克服现有技术中所遇到的上述问题的交通信号控制器的输出电压检测电路。
本发明的另一个目的是提供一种能够相对于工作温度的变化而使工作特性的变化降低至最小程度，并能使产品结构紧凑的交通信号控制器的改进输出电压检测电路。
为了实现上述目的，本发明提供一种交通信号控制器的输出电压检测电路，它包括一个检测电压分压单元，用于把加到交通信号系统中具有交流成份的检测输入电压分为几个具有设定值的电压；一锁定单元，用于锁定检测电压分压单元的一个电压并能产生一个检测输出电压；一个过零检测信号发生单元，用于检测交流电压源过零计时并能产生一个过零检测信号；一存储单元，用于存储一延时算法；一中央处理器(CPU)，用于从存储单元中读取过零检测信号的延时算法，并执行延时程序，以一个设定延时常数给锁定单元提供一个锁定时钟信号。
本发明的另外的优点，目的和特征从下面的描述中将会变得更清楚。
从下面给出的详细描述和仅用于举例说明。而不是用来限制本发明的附图，将会变得更明了本发明，其中：
图1是交通信号控制器的常规输出电压检测电路的电路图；
图2A至2C是图1电路中信号的波形图；
图3是根据本发明交通信号控制器输出电压检测电路的电路图；
图4A至4E是图3电路中信号的波形图。
如图3所示，根据本发明的交通信号控制器输出电压检测电路，它包括一个检测电压分压单元31，用于把加至交通信号系统中具有交流成份的检测输入电压V1分为几个具有设定值的电压；一个锁定单元，用于锁定来自检测电压分压单元31的电压，并输出相同的检测输出电压V0；一个过零检测信号发生单元34，用于检测交流电压AC的过零计时，并能产生一个过零检测信号ZC；一存储单元35，用于存储一延时算法；一中央处理器33，用于从存储单元35中读取延时算法，并执行延时程序，延时时间与延时常数DK一样多，给锁定单元32输出一个锁定时钟信号LCK。
这里，检测电压分压单元31包括一个连接在接收检测输入电压V1的输入端和锁定单元32的输入端D之间的电阻R31，一个连接在接收检测输入电压V1的另一输入端和锁定单元32的输入端D之间的电阻R32，一个与电阻R32并联的电容C31。
如锁定单元32所示，一D型触发器32-1用于本发明中。
此外，中央处理器33包括一延时处理单元33-3，用于接收过零检测信号发生单元34输出的过零检测信号ZC，并以由延时常数DK设定的时间延时，该延时常数DK根据存储单元35中读取的延时算法设定的，还给锁定单元32的D型触发器32-1的时钟信号输入端CK输出一个锁定时钟信号LCK。
现参见附图，对本发明的交通信号控制器的输出电压检测电路的工作原理作描述。
首先，在给用于接通交通灯的交通灯ON/OFF电缆供电时，来自交通灯ON/OFF电缆中具有交流成份的检测输入电压V1，如图4D所示，由电阻R31和R32分为具有设定值的电压，并给电容31充电。由此充电电压加至锁定单元32的D型触发器32-1的输入端D。这里，加至输入端D的电压值大约为5V的TTL值。
电阻R31和R32的阻值是这样设定的，在检测输入电压V1达到一检测参考值时，D型触发器32-1的输入端D的电压值判明为高电平，换句话说，在起始时，判明电压是存在的。
D型触发器32-1是一个从锁定时钟信号LCK输入计时的上升沿到下一个锁定时钟信号输入计时的上升沿能保持输入端D的电位。拘句话说，输入端D的电压是与锁定时钟信号LCK的上升沿锁定同步的，如图4C所示，锁定时钟信号LCK是由中央处理器33输出提供的。
因此，在D型触发器32-1中，检测输出电压V0从输出端 Q输出是根据检测输入电压V1能否输入而定的，并与锁定时钟信号LCK同步。
如图4A所示，交流电压加至过零检测信号发生单元34，过零检测信号发生单元34测得过零计时，并产生一个过零检测信号ZC，如图4B所示。在过零检测信号ZC加至中央处理器33时，中央处理器33的延时处理单元33-1从存储单元35中读取延时算法，执行延时程序，产生一个锁定时钟信号LCK，如图4C所示，该时钟信号LCK通过延时过零检测信号ZC一个设定的延时常数CK获得，由此把产生的锁定时钟信号LCK输出给D型触发器32-1的时钟信号输入端CK。
在锁定单元32的D型触发器32-1中，如图4E所示，一检测输出电压V0从输出端输出并与锁定时钟信号LCK同步。
因此，通过设定延时常数DK，是可以调节D型触发器32-1的锁定定时的。这样，即使检测输入电压V1是一个随时间而变化的交流电压，也可以根据一锁定定时在交流电压的峰值点锁定及在峰值附近点锁定，以便能够改变设定的检测参考值。
如上所述，由于用锁定装置延时的锁定时钟信号LCK和由延时算法设定的延时常数DK是用作锁定单元32的D触发器32-1时钟信号，就精确地调节检测定时。此外，还能方便地设置一种在交通信号系统工作温度变化范围(一般为-34℃～+74℃)的电压反馈电路，以此能使根据工作温度变化的特性变化降低至最小程度。换句话说，如果输入电压在交流15V以下，电压不能被检测，如果输入电压在交流25V以上，电压就能被检测。而且，还能使所有部件形成一个混合式集成装置，从而能制造出结构紧溱的产品。
虽然，用于说明发明目的本发明的最佳施例已完全公开，本领域的技术人员是能够对其作出各种修改、增加和替换，并没有脱离权利要求所述的本发明的范围和精神。

Claims (5)

1.一种交通信号控制器的输出电压检测电路，它包括：
一检测电压分压单元，用于把加至交通信号系统具有交流成份的一检测输入电压分为几个具有设定值的电压；
一锁定单元，用于锁定检测电压分压单元的电压，并能产生一检测输出电压；
一过零检测信号发生单元，用于检测交流电压源的过零定时，并能产生一过零检测信号；
一存储单元，用于存储一延时算法；
一中央处理单元，用于从存储单元中读取过零检测信号的延时算法，执行延时程序，以设定延时常数给锁定单元提供一锁定时钟信号。
2.如权利要求1所述的电路，其中所述的中央处理单元包括延时处理单元，用于从存储单元中读取延时算法，执行延时程序，并以一个设定延时常数延时过零检测信号而获得的锁定时钟信号给锁定单元。
3.如权利要求1所述的电路，其中所述的锁定单元用中央处理单元的锁定时钟信号作为时钟信号的输入，它还包括一个与时钟信号输入同步的D触发器。
4.如权利要求1所述的电路，其中所述的检测电压分压单元包括：
一分压单元，用于分离加至交通灯系统上的交流电压；
一电容器，由其中的分压对其充电。
5.如权利要求4所述的电路，其中所述的电容是用作保护作用的电容器。
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