CN202035180U - 一种信号灯电路及信号灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于信号灯领域，提供了信号灯电路及信号灯，包括：电源输入接口模块，以电池为核心，用于作为信号灯电路的电源；ISP烧录接口模块，用于通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写；按键模块，用于通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖；单片机及外围电路模块，用于实现对电池电压的采样，实现低压报警及低压保护；以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号；LED模块，用于接收控制信号，实现调光功能。本实用新型实施例提供的电路功耗小，延长了电池使用时间；LED模块的采用，减少元器件数量，提高了电流稳定性；按键模块能够消抖，避免了灯具在强干扰环境中受到电磁干扰。

Description

一种信号灯电路及信号灯

技术领域

本实用新型属于信号灯领域，尤其涉及一种信号灯电路及信号灯。

背景技术

为满足目前铁路、网电、厂电、冶金、石油、石化等行业巡检照明，如铁路列检、巡线、设备检修等。使用者使用手持式，通过背带携带的巡检灯。

但传统的巡检灯电路功耗大，电池使用时间短；照明LED控制采用BUCK电路，元器件数量多，电流稳定性差；在有电磁干扰情况下，干扰信号通过IO口进入单片机，造成单片机误判，会出现闪烁；无电量显示和低压报警等辅助功能，使用者无法检测灯具电量，在电压过低的情况下，使用者不能提前充电。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种信号灯电路，旨在解决传统的巡检灯电路功耗大，电池使用时间短；照明LED控制采用BUCK电路，元器件数量多，电流稳定性差；在有电磁干扰情况下，干扰信号通过IO口进入单片机，造成单片机误判，会出现闪烁；无电量显示和低压报警等辅助功能，使用者无法检测灯具电量，在电压过低的情况下，使用者不能提前充电的问题。

本实用新型实施例的目的在于提供一种信号灯电路，包括：

以电池为核心，作为信号灯电路的电源的电源输入接口模块；

通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写的ISP烧录接口模块；

通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖的按键模块；

实现对所述电源输入接口模块中电池电压的采样，实现低压报警及低压保护，以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号的单片机及外围电路模块；

接收所述单片机及外围电路模块的控制信号，实现调光功能的LED模块。

上述结构中，所述单片机及外围电路模块包括单片机，稳压管，电阻R18～R23，电阻R1～R5，电容C2；

所述电容C2连接在电源和地之间，单片机的电源端直接与电源连接，单片机的第一引脚中断端与LED模块连接，单片机的复位端经电阻R22与电源连接，单片机的比较输出端经电阻R3与稳压管的阴极连接，单片机的第一模数转换端同时接稳压管的阴极和控制极，所述稳压管的阳极接地，单片机的第二模数转换端经电阻R23与LED模块相连，单片机的串行数据输出端接所述LED模块，单片机的串行时钟端接LED模块，单片机的第三模数转换端经串联的电阻R18和电阻R2与电源相连，单片机的第四模数转换端经串联的电阻R19和电阻R1与电源相连，单片机的第五模数转换端经串联的电阻R20和电阻R5与电源相连，单片机的外部模拟输出电压端经串联的电阻R21和电阻R4与电源相连，单片机的地端与地相连。

上述结构中，所述按键模块包括照明按键S1、红色信号按键S2、绿色信号按键S3、黄色信号按键S4、并联电容C3～C6；

照明按键S1的一端接电阻R1和电阻R19的公共连接端，照明按键S1的另一端接地，电容C3与照明按键S1并联；红色信号按键S2的一端接电阻R2和电阻R18的公共连接端，红色信号按键S2的另一端接地，电容C4与红色信号按键S2并联；绿色信号按键S3的一端接电阻R4和电阻R21的公共连接端，绿色信号按键S3的另一端接地，电容C5与绿色信号按键S3并联；黄色信号按键S4的一端接电阻R5和电阻R20的公共连接端，黄色信号按键S4的另一端接地，电容C6与黄色信号按键S4并联。

上述结构中，所述LED模块包括照明LED、红色LED、绿色LED、黄色LED、MOS管Q1～Q4、恒流驱动芯片、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R16以及电容C7；

MOS管Q1的源极与电源连接，MOS管Q1的栅极经电阻R23与单片机的第二模数转换端连接，电阻R6跨接在MOS管Q1的栅极和源极之间，MOS管Q1的漏极与照明LED的阳极连接；恒流驱动芯片的电源端与MOS管Q1的漏极连接，恒流驱动芯片的驱动端与照明LED的负极连接，恒流驱动芯片的地端接地，电容C7跨接在恒流驱动芯片的电源端和地端之间；MOS管Q2的源极与电源连接，MOS管Q2的栅极与单片机的第一引脚中断端连接，电阻R8跨接在MOS管Q2的源极和栅极之间，MOS管Q2的漏极通过电阻R10与红色LED的阳极连接，红色LED的阴极接地；MOS管Q3的源极与电源连接，MOS管Q3的栅极与单片机的串行时钟端连接，电阻R11跨接在MOS管Q3的源极和栅极之间，MOS管Q3的漏极通过电阻R13与绿色LED的阳极连接，绿色LED的阴极接地；MOS管Q4的源极与电源连接，MOS管Q4的栅极与单片机的串行数据输出端连接，电阻R14跨接在MOS管Q4的源极和栅极之间，MOS管Q4的漏极通过电阻R16与黄色LED的阳极连接，黄色LED的阴极接地。

本实用新型实施例的另一目的在于提供一种包含上述电路的信号灯。

本实用新型实施例提供的电路功耗小，延长了电池使用时间；照明LED控制采用恒流芯片控制，取代了原有的BUCK电路，减少元器件数量，提高了电流稳定性；并联电容消抖，在有电磁干扰情况下，干扰信号不会通过IO口进入单片机，从而造成单片机误判。有效改善了灯具在强干扰环境中的使用性能；此外，照明LED具有强弱光两种档位、电量显示和低电压报警的功能，让使用者随时可以检测灯具电量，在电压过低的情况下，提请使用者充电。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的信号灯电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的电源输入接口模块的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的ISP烧录接口模块的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的信号灯电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的照明LED控制采用恒流芯片控制，取代了原有的BUCK电路，减少元器件数量；并联电容消抖，在有电磁干扰情况下，干扰信号不会通过IO口进入单片机，从而造成单片机误判；此外，照明LED具有强弱光两种档位、电量显示和低电压报警的功能，让使用者随时可以检测灯具电量。

一种信号灯电路，包括：

以电池为核心，作为信号灯电路的电源的电源输入接口模块；

通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写的ISP烧录接口模块；

通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖的按键模块；

实现对所述电源输入接口模块中电池电压的采样，实现低压报警及低压保护，以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号的单片机及外围电路模块；

接收所述单片机及外围电路模块的控制信号，实现调光功能的LED模块。

一种信号灯，该信号灯安装有信号灯电路，所述电路包括：

以电池为核心，作为信号灯电路的电源的电源输入接口模块；

通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写的ISP烧录接口模块；

通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖的按键模块；

实现对所述电源输入接口模块中电池电压的采样，实现低压报警及低压保护，以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号的单片机及外围电路模块；

接收所述单片机及外围电路模块的控制信号，实现调光功能的LED模块。

以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1示出了本实用新型实施例提供的信号灯电路的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

该信号灯电路包括5个模块，分别为电源输入接口模块1、ISP烧录接口模块2、单片机及外围电路模块3、按键模块4、LED模块5。电源输入接口模块1用于作为信号灯电路的电源，程序通过ISP烧录接口模块2传入单片机及外围电路模块3中，单片机及外围电路模块3通过程序对按键模块4的动作进行识别，输出信号给LED模块5，从而实现LED模块5工作光、强光等功能的切换。

如图2，电源输入接口模块1主要器件为电池，为整个信号灯电路提供工作电源。

如图3，ISP烧录接口模块2，以六个管脚的ISP芯片U4为核心，实现单片机在电路板上可以进行程序烧写。

如图4，作为本实用新型实施例的一优选方案，单片机及外围电路模块3包括单片机U2，稳压管U1，电阻R18～R23，电阻R1～R5，电容C2；

电容C2连接在电源和地之间，单片机U2的电源端VCC直接与电源连接，单片机U2的第一引脚中断端PB0与LED模块5连接，单片机U2的复位端PB3经电阻R22与电源连接，单片机U2的比较输出端PB2经电阻R3与稳压管U1的阴极连接，单片机U2的第一模数转换端PA7同时接稳压管U1的阴极和控制极，稳压管U1的阳极接地，单片机U2的第二模数转换端PA6经电阻R23与LED模块5相连，单片机U2的串行数据输出端PA5接LED模块5，单片机U2的串行时钟端PA4接LED模块5，单片机U2的第三模数转换端PA3经串联的电阻R18和电阻R2与电源相连，单片机U2的第四模数转换端PA2经串联的电阻R19和电阻R1与电源相连，单片机U2的第五模数转换端PA1经串联的电阻R20和电阻R5与电源相连，单片机U2的外部模拟输出电压端PA0经串联的电阻R21和电阻R4与电源相连，单片机U2的地端GND与地相连。

在单片机及外围电路模块3中，单片机U2可以采用单片机Atiny24A，稳压管U1采用基准电压芯片TL431。单片机Atiny24A为核心，此单片机Atiny24A输入电压范为2.7V～5.5V，共14个脚，12个I/O，内部自带AD，支持脉冲宽度调制输出，支持ISP烧录。通过单片机Atiny24A的内置AD，实现对电源模块1中电池电压的采样。

外围电路部分有单片机IO口上拉电阻R18～R23，基准电压芯片TL431。上拉电阻R18～R23串接在相应的IO口，有效改善了灯具在强干扰环境中的使用性能；基准电压芯片TL431的基准电压为2.5V，精度1％。基准电压2.5V是一个理论上不受任何外界因素影响的稳定的参考电压，使用这个2.5V的电压跟电池电压来比较，如果电池电压低于2.5V，就实现低压报警及低压保护。

作为本实用新型实施例的一优选方案，按键模块4包括照明按键S1、红色信号按键S2、绿色信号按键S3、黄色信号按键S4，并联电容C3～C6。

照明按键S1的一端接电阻R1和电阻R19的公共连接端，照明按键S1的另一端接地，电容C3与照明按键S1并联；红色信号按键S2的一端接电阻R2和电阻R18的公共连接端，红色信号按键S2的另一端接地，电容C4与红色信号按键S2并联；绿色信号按键S3的一端接电阻R4和电阻R21的公共连接端，绿色信号按键S3的另一端接地，电容C5与绿色信号按键S3并联；黄色信号按键S4的一端接电阻R5和电阻R20的公共连接端，黄色信号按键S4的另一端接地，电容C6与黄色信号按键S4并联。

在有电磁干扰情况下，并联电容C3～C6消抖，干扰信号不会通过IO口进入单片机U2，从而造成单片机U2误判。通过程序，单片机U2对按键动作进行识别，从而实现工作光、强光等功能的切换。

作为本实用新型实施例的一优选方案，LED模块5包括照明LEDLED1、红色LED LED2、绿色LED LED3、黄色LED LED4、MOS管Q1～Q4、恒流驱动芯片U3、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R16以及电容C7。

MOS管Q1的源极与电源连接，MOS管Q1的栅极经电阻R23与单片机U2的第二模数转换端PA6连接，电阻R6跨接在MOS管Q1的栅极和源极之间，MOS管Q1的漏极与照明LED LED1的阳极连接；恒流驱动芯片U3的电源端VDD与MOS管Q1的漏极连接，恒流驱动芯片U3的驱动端LED与照明LED LED1的负极连接，恒流驱动芯片U3的地端GND接地，电容C7跨接在恒流驱动芯片U3的电源端VDD和地端GND之间；MOS管Q2的源极与电源连接，MOS管Q2的栅极与单片机U2的第一引脚中断端PB0连接，电阻R8跨接在MOS管Q2的源极和栅极之间，MOS管Q2的漏极通过电阻R10与红色LED LED2的阳极连接，红色LED LED2的阴极接地；MOS管Q3的源极与电源连接，MOS管Q3的栅极与单片机U2的串行时钟端PA4连接，电阻R11跨接在MOS管Q3的源极和栅极之间，MOS管Q3的漏极通过电阻R13与绿色LED LED3的阳极连接，绿色LED LED3的阴极接地；MOS管Q4的源极与电源连接，MOS管Q4的栅极与单片机U2的串行数据输出端PA5连接，电阻R14跨接在MOS管Q4的源极和栅极之间，MOS管Q4的漏极通过电阻R16与黄色LED LED4的阳极连接，黄色LED LED4的阴极接地。

MOS管Q1～Q4选用PMOS，IRF公司的IRLML6401，控制电压在1.8V仍可导通，通过单片机U2控制MOS管的通断，来控制LED的亮灭。

恒流驱动芯片U3可以采用芯片QX7135，该芯片是一款低静态电流、低压差的LED恒流驱动器。输出电流范围可从100mA到400mA步进调节。单片机Atiny24A通过脉冲宽度调制输出来控制恒流驱动芯片QX7135的输出，恒流驱动芯片QX7135驱动照明LED，调整LED的工作电流，从而实现LED模块5工作光、强光等功能的切换。在本实用新型实施例中，通过软件处理可以在主照明光源实现上电-弱光-强光的控制；照明光源与信号灯直接无缝转换；以及电量显示功能。

在本实用新型实施例中，通过ISP烧录接口模块2，实现单片机U2在电路板上可以进行程序烧写。单片机U2通过程序对按键模块4的动作进行识别，单片机U2通过脉冲宽度调制输出来控制恒流驱动芯片U3的输出，恒流驱动芯片U3驱动LED，调整LED的工作电流，从而实现调光从而实现工作光、强光等功能的切换。通过单片机U2的内置AD，实现对电源输入接口模块1中电池电压的采样，从而判断电池的当前电量，并实现低压报警及低压保护。

本实用新型实施例提供的电路，整个电路功耗小，延长了电池使用时间；照明LED控制采用恒流驱动芯片QX7135控制，取代了原有的BUCK电路，减少元器件数量，提高了电流稳定性；单片机IO口上拉电阻R18～R23，并联电容C3～C6消抖，在有电磁干扰情况下，干扰信号不会通过IO口进入单片机，从而造成单片机误判，有效改善了灯具在强干扰环境中的使用性能；通过软件设计，使系统照明LED具有强弱光两种档位、电量显示和低电压报警的功能，让使用者随时可以检测灯具电量，在电压过低的情况下，提请使用者充电；手持式使用，通过背带携带；在-20～+40度正常工作，外壳防护等级IP65；超低温型配置满足-45度工作环境需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种信号灯电路，其特征在于，包括：

以电池为核心，作为信号灯电路的电源的电源输入接口模块；

通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写的ISP烧录接口模块；

通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖的按键模块；

实现对所述电源输入接口模块中电池电压的采样，实现低压报警及低压保护，以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号的单片机及外围电路模块；

接收所述单片机及外围电路模块的控制信号，实现调光功能的LED模块。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述单片机及外围电路模块包括单片机，稳压管，电阻R18～R23，电阻R1～R5，电容C2；

所述电容C2连接在电源和地之间，单片机的电源端直接与电源连接，单片机的第一引脚中断端与LED模块连接，单片机的复位端经电阻R22与电源连接，单片机的比较输出端经电阻R3与稳压管的阴极连接，单片机的第一模数转换端同时接稳压管的阴极和控制极，所述稳压管的阳极接地，单片机的第二模数转换端经电阻R23与LED模块相连，单片机的串行数据输出端接所述LED模块，单片机的串行时钟端接LED模块，单片机的第三模数转换端经串联的电阻R18和电阻R2与电源相连，单片机的第四模数转换端经串联的电阻R19和电阻R1与电源相连，单片机的第五模数转换端经串联的电阻R20和电阻R5与电源相连，单片机的外部模拟输出电压端经串联的电阻R21和电阻R4与电源相连，单片机的地端与地相连。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述按键模块包括照明按键S1、红色信号按键S2、绿色信号按键S3、黄色信号按键S4、并联电容C3～C6；

照明按键S1的一端接电阻R1和电阻R19的公共连接端，照明按键S1的另一端接地，电容C3与照明按键S1并联；红色信号按键S2的一端接电阻R2和电阻R18的公共连接端，红色信号按键S2的另一端接地，电容C4与红色信号按键S2并联；绿色信号按键S3的一端接电阻R4和电阻R21的公共连接端，绿色信号按键S3的另一端接地，电容C5与绿色信号按键S3并联；黄色信号按键S4的一端接电阻R5和电阻R20的公共连接端，黄色信号按键S4的另一端接地，电容C6与黄色信号按键S4并联。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述LED模块包括照明LED、红色LED、绿色LED、黄色LED、MOS管Q1～Q4、恒流驱动芯片、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R16以及电容C7；

MOS管Q1的源极与电源连接，MOS管Q1的栅极经电阻R23与单片机的第二模数转换端连接，电阻R6跨接在MOS管Q1的栅极和源极之间，MOS管Q1的漏极与照明LED的阳极连接；恒流驱动芯片的电源端与MOS管Q1的漏极连接，恒流驱动芯片的驱动端与照明LED的负极连接，恒流驱动芯片的地端接地，电容C7跨接在恒流驱动芯片的电源端和地端之间；MOS管Q2的源极与电源连接，MOS管Q2的栅极与单片机的第一引脚中断端连接，电阻R8跨接在MOS管Q2的源极和栅极之间，MOS管Q2的漏极通过电阻R10与红色LED的阳极连接，红色LED的阴极接地；MOS管Q3的源极与电源连接，MOS管Q3的栅极与单片机的串行时钟端连接，电阻R11跨接在MOS管Q3的源极和栅极之间，MOS管Q3的漏极通过电阻R13与绿色LED的阳极连接，绿色LED的阴极接地；MOS管Q4的源极与电源连接，MOS管Q4的栅极与单片机的串行数据输出端连接，电阻R14跨接在MOS管Q4的源极和栅极之间，MOS管Q4的漏极通过电阻R16与黄色LED的阳极连接，黄色LED的阴极接地。

5.一种信号灯，该信号灯安装有信号灯电路，其特征在于，所述电路包括：

以电池为核心，作为信号灯电路的电源的电源输入接口模块；

通过程序烧写芯片输出程序，实现单片机在电路板上进行程序烧写的ISP烧录接口模块；

通过对按键的操作，输出控制信号并通过并联电容消抖的按键模块；

实现对所述电源输入接口模块中电池电压的采样，实现低压报警及低压保护，以及通过对所述按键模块输出的控制信号进行识别并输出信号的单片机及外围电路模块；

接收所述单片机及外围电路模块的控制信号，实现调光功能的LED模块。

6.如权利要求5所述的信号灯，其特征在于，所述单片机及外围电路模块包括单片机，稳压管，电阻R18～R23，电阻R1～R5，电容C2；

所述电容C2连接在电源和地之间，单片机的电源端直接与电源连接，单片机的第一引脚中断端与LED模块连接，单片机的复位端经电阻R22与电源连接，单片机的比较输出端经电阻R3与稳压管的阴极连接，单片机的第一模数转换端同时接稳压管的阴极和控制极，所述稳压管的阳极接地，单片机的第二模数转换端经电阻R23与LED模块相连，单片机的串行数据输出端接所述LED模块，单片机的串行时钟端接LED模块，单片机的第三模数转换端经串联的电阻R18和电阻R2与电源相连，单片机的第四模数转换端经串联的电阻R19和电阻R1与电源相连，单片机的第五模数转换端经串联的电阻R20和电阻R5与电源相连，单片机的外部模拟输出电压端经串联的电阻R21和电阻R4与电源相连，单片机的地端与地相连。

7.如权利要求6所述的信号灯，其特征在于，所述按键模块包括照明按键S1、红色信号按键S2、绿色信号按键S3、黄色信号按键S4、并联电容C3～C6；

照明按键S1的一端接电阻R1和电阻R19的公共连接端，照明按键S1的另一端接地，电容C3与照明按键S1并联；红色信号按键S2的一端接电阻R2和电阻R18的公共连接端，红色信号按键S2的另一端接地，电容C4与红色信号按键S2并联；绿色信号按键S3的一端接电阻R4和电阻R21的公共连接端，绿色信号按键S3的另一端接地，电容C5与绿色信号按键S3并联；黄色信号按键S4的一端接电阻R5和电阻R20的公共连接端，黄色信号按键S4的另一端接地，电容C6与黄色信号按键S4并联。

8.如权利要求7所述的信号灯，其特征在于，所述LED模块包括照明LED、红色LED、绿色LED、黄色LED、MOS管Q1～Q4、恒流驱动芯片、电阻R6、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R13、电阻R14、电阻R16以及电容C7；

MOS管Q1的源极与电源连接，MOS管Q1的栅极经电阻R23与单片机的第二模数转换端连接，电阻R6跨接在MOS管Q1的栅极和源极之间，MOS管Q1的漏极与照明LED的阳极连接；恒流驱动芯片的电源端与MOS管Q1的漏极连接，恒流驱动芯片的驱动端与照明LED的负极连接，恒流驱动芯片的地端接地，电容C7跨接在恒流驱动芯片的电源端和地端之间；MOS管Q2的源极与电源连接，MOS管Q2的栅极与单片机的第一引脚中断端连接，电阻R8跨接在MOS管Q2的源极和栅极之间，MOS管Q2的漏极通过电阻R10与红色LED的阳极连接，红色LED的阴极接地；MOS管Q3的源极与电源连接，MOS管Q3的栅极与单片机的串行时钟端连接，电阻R11跨接在MOS管Q3的源极和栅极之间，MOS管Q3的漏极通过电阻R13与绿色LED的阳极连接，绿色LED的阴极接地；MOS管Q4的源极与电源连接，MOS管Q4的栅极与单片机的串行数据输出端连接，电阻R14跨接在MOS管Q4的源极和栅极之间，MOS管Q4的漏极通过电阻R16与黄色LED的阳极连接，黄色LED的阴极接地。

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