CN205693951U - 信号灯电流型控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号灯电流型控制系统，用于控制信号灯，所述信号灯电流型控制系统包括比较器、电流检测元件、继电器、处理器、LED驱动芯片及显示设备，所述继电器通过电流检测元件与信号灯相连，所述电流检测元件还与比较器相连，所述处理器与LED驱动芯片及比较器相连,所述LED驱动芯片还与显示设备相连，所述电流检测元件用于检测流经信号灯的电流，并将其传输至比较器，经过比较器处理之后，信号被继续传输至处理器，所述处理器对接收到的电流信号进行处理，并通过LED驱动芯片对应控制继电器以及显示设备的工作状态。上述信号灯电流型控制系统,用电流型测量元件代替了电压型测量元件，使电路板与信号灯回路完全隔离。

Description

信号灯电流型控制系统

技术领域

本实用新型涉及信号灯控制领域，特别涉及一种电流型的信号灯控制系统。

背景技术

在此以前各相关单位或者个人生产有对应的控制设备，其实现途径都是通过自锁开关的闭合作为输入控制信号送到单片机处理后，输出一个开关信号并驱动放大控制继电器，由继电器触点控制60W左右的船舶信号灯的亮和灭，为了达到船舶信号灯断丝报警或者切换的目的，都是采用在船舶信号灯回路类似串电阻类元件的方法获得一个电压信号，将此信号通过相关电路处理后送入单片机判断船舶信号灯是否断丝。此类控制系统缺点有：1.船舶信号灯回路没有和控制电路电气隔离，当船舶信号灯回路出现断丝、短路、接地后，将会导致此控制电路板相关电路直接损坏而不能正常工作；2.电路板工作电源直接集成在电路板上，损坏后不易修复或者修复困难；3.由于电路板设计考虑欠缺，更换新电路板繁琐；4.由于电路板程序设计考虑欠缺，给船舶相关管理操作人员检修增加难度；5.电路板损坏后致使船舶航行、船舶信号灯处于瘫痪状态，不能应急使用，影响船舶信号指示，从而影响船舶安全；6.航行、船舶信号灯控制电路板不能互换，不能互为备用便于检查电路板的好坏；7.只能使用单一光源（例如白炽灯）。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种可使电路板与船舶信号灯回路完全隔离，防止因信号灯回路短路、接地，断丝造成电路板极易损坏，影响船舶安全，同时考虑了电路的易维修性，互换性，通用性，扩展性，坏板手动临时使用等，从而大大延长了使用年限和减少了该系统出故障的机率。

本实用新型提供了一种信号灯电流型控制系统，用于控制信号灯，包括比较器、电流检测元件、继电器、处理器、LED驱动芯片及显示设备，所述继电器通过电流检测元件与信号灯相连，所述电流检测元件还与比较器相连，所述处理器与LED驱动芯片及比较器相连,所述LED驱动芯片还与显示设备相连，所述电流检测元件用于检测流经信号灯的电流，并将其传输至比较器，经过比较器处理之后，信号被继续传输至处理器，所述处理器对接收到的电流信号进行处理，并通过LED驱动芯片对应控制继电器以及显示设备的工作状态。

进一步的，所述比较器的反相输入端与滑动变阻器的滑动端相连，所述滑动变阻器的第一端与电流检测元件的第一脚相连，所述滑动变阻器的第一端还直接与电源相连，所述滑动变阻器的第二端接地，所述电流检测元件的第二脚接地，第三脚与比较器的同相输入端相连，所述比较器的输出端与处理器相连，电源端与电源相连，接地端接地。

如权利要求2所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于;所述比较器的输出端通过光隔离元件与处理器相连.

进一步的，所述处理器为STC12C5A60S2芯片，其第一及第二时钟引脚分别与晶振的两端相连，所述第一时钟引脚与晶振之间的节点通过第一电容接地，所述第二时钟引脚与晶振之间的节点通过第二电容接地，所述处理器的接地引脚接地，电源引脚通过第三电容接地，第四电容与第三电容并联连接，所述电源引脚还与第一二极管的阴极相连，所述第一二极管的阳极与电源相连，所述处理器的第一数据引脚与LED驱动芯片的第一输入端相连，所述处理器的第二数据引脚与LED驱动芯片的第二输入端相连，所述处理器的第三数据引脚与LED驱动芯片的第三输入端相连，所述处理器的第四数据引脚与比较器的输出端相连。

进一步的，所述处理器的第一数据引脚与LED驱动芯片的第一输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第二数据引脚与LED驱动芯片的第二输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第三数据引脚与LED驱动芯片的第三输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第四数据引脚与比较器的输出端之间设置有光隔离元件。

进一步的，所述处理器的第一数据引脚通过第一电阻与光电耦合器的第一输出引脚相连，所述处理器的第二数据引脚通过第二电阻与光电耦合器的第二输出引脚相连，所述处理器的第三数据引脚通过第三电阻与光电耦合器的第三输出引脚相连，所述光电耦合器的输入引脚通过第四电阻与按键相连。

进一步的，所述显示设备包括发光二极管以及蜂鸣器，所述LED驱动芯片的输出端与发光二极管的阳极相连，所述发光二极管的阴极通过第五电阻与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与发光二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极及阳极还分别与继电器的线圈的两端相连。

进一步的，所述继电器的开关的第一触点还直接与扭子开关的一端相连，所述继电器的开关的第二触点与扭子开关的另一端相连，所述继电器的开关的第三触点空置。

进一步的，所述信号灯的一端与插座的第一脚相连，所述信号灯的另一端与电流检测元件的第五脚以及直流电源均相连，所述插座的第十一引脚与电源+12V相连，所述插座的第十二引脚接地，所述插座的第十三引脚、第十六引脚均与交直流电压检测器相连，所述插座的第十七引脚及第十八引脚均与继电器的开关的第一触点相连，所述插座的第十七引脚及第十八引脚还均接地。

本控制系统的优点有：第一，用电流型测量元件代替了电压型测量元件，使电路板与信号灯回路完全隔离，防止信号灯回路因短路、接地，断丝造成电路板极易损坏。第二，适用于各种光源，如，白炽灯、节能灯、LED等。第三，具有手动临时应急功能，防止因电路板损坏不能使用时临时应急使用。第四，航行、信号灯显示和主板可以互为通用及电路板所有相同元件及程序可以互换，便于检查替换修理和互为备用。第五，电路板工作电源和电路分离，防止因电源损坏不能修复时造成电路板报废。第六，处理器上各输入输出在主板上完成“完全隔离”，防止外电路和外线引入干扰，另外即使按键输入、信号灯引出线短路也不至于损坏电路板。第七，具有扩展性，根据船舶要求，重新按要求设计按键显示板后可以实现任意船舶对不同灯数和不同布局的要求（一个主板只能控制十二个灯，但可以使用多个主板和一个显示板实现控制更多灯数）。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型信号灯电流型控制系统的较佳实施方式的方框图。

图2是本实用新型信号灯电流型控制系统的较佳实施方式的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型信号灯电流型控制系统的较佳实施方式包括比较器U3-1A、电流检测元件JC1、继电器、处理器U1-0、LED驱动芯片U4-1及显示设备。

所述继电器通过电流检测元件JC1与信号灯相连，所述电流检测元件JC1还与比较器U3-1A相连，所述处理器U1-0与LED驱动芯片U4-1及比较器U3-1A相连,所述LED驱动芯片U4-1还与显示设备相连。所述电流检测元件JC1用于检测流经信号灯的电流，并将其传输至比较器U3-1A，经过比较器U3-1A处理之后，信号被继续传输至处理器U1-0，所述处理器U1-0对接收到的电流信号进行处理，并通过LED驱动芯片U4-1对应控制继电器以及显示设备的工作状态。对于上述信号灯电流型控制系统的具体电路结构及工作原理将在下述进行详细的说明：

请继续参考图2所示，所述比较器U3-1A的反相输入端与滑动变阻器W1的滑动端相连，所述滑动变阻器W1的第一端与电流检测元件JC1的第一脚JC1-1相连，所述滑动变阻器W1的第一端还直接与电源4VCC+5相连，所述滑动变阻器W1的第二端接地。所述电流检测元件JC1的第二脚JC1-2接地，第三脚JC1-3与比较器U3-1A的同相输入端相连。所述比较器U3-1A的输出端与处理器U1-0相连，电源端与电源4VCC+5相连，接地端接地。本实施方式中，所述比较器U3-1A的输出端通过光隔离元件与处理器相连。

所述处理器为STC12C5A60S2芯片U1-0，其时钟引脚XTAL1及XTAL2分别与晶振Y1的两端相连，所述时钟引脚XTAL1与晶振Y1之间的节点通过电容C1-8接地，所述时钟引脚XTAL2与晶振Y1之间的节点通过电容C1-9接地。所述处理器U1-0的接地引脚VSS接地，电源引脚VCC通过电容C1-0接地，电容C1-7与电容C1-0并联连接，所述电源引脚VCC还与二极管D27的阴极相连，所述二极管D27的阳极与电源1VCC+5相连。本实施方式中，所述电容C1-7为大电容，用于存储电能，以使得当电源被切换时，所述处理器U1-0不掉电源。所述二极管D27用于防止电源被切断时，除开所述处理器U1-0以外的其他元件消耗电容C1-7内所存储的电能。

所述处理器U1-0的数据引脚P0.0与LED驱动芯片U4-1的输入端IN1相连，所述处理器U1-0的数据引脚P0.1与LED驱动芯片U4-1的输入端IN2相连，所述处理器U1-0的数据引脚P0.2与LED驱动芯片U4-1的输入端IN3相连，所述处理器U1-0的数据引脚P3.0与比较器U3-1A的输出端相连。本实施方式中，所述处理器U1-0的上述引脚（包括数据引脚P0.0、P0.1、P0.2及P3.0）与LED驱动芯片U4-1以及比较器U3-1A之间均设置有光隔离元件。所述处理器U1-0的数据引脚P1.0通过电阻R1-25与光电耦合器U1-9的输出引脚OUT2相连，所述处理器U1-0的数据引脚P3.7通过电阻R1-24与光电耦合器U1-9的输出引脚OUT3相连，所述处理器U1-0的数据引脚P3.6通过电阻R1-23与光电耦合器U1-9的输出引脚OUT4相连。所述光电耦合器U1-9的输入引脚IN2通过电阻R3-27与按键KEY1相连。

本实施方式中，所述显示设备包括发光二极管LED1以及蜂鸣器。所述LED驱动芯片U4-1的输出端OUT1与发光二极管LED1的阳极相连，所述发光二极管LED1的阴极通过电阻R1与二极管D1的阳极相连，所述二极管D1的阴极与发光二极管LED1的阳极相连。所述二极管D1的阴极及阳极还分别与继电器的线圈KM的两端相连。

所述继电器的开关的第一触点1还直接与扭子开关S的一端相连，所述继电器的开关的第二触点2与扭子开关S的另一端相连，所述继电器的开关的第三触点3空置。本实施方式中，所述扭子开关S用于在系统损坏后应急使用，即所述继电器和扭子开关S的作用相同，其中所述继电器是电路控制，扭子开关S是人手动控制。

所述信号灯的一端与插座JP7的第一脚JP7-1相连，所述信号灯的另一端与电流检测元件JC1的第五脚JC1-5以及直流电源DC220均相连。所述插座JP7的第十一引脚JP7-11与电源+12V相连，所述插座JP7的第十二引脚JP7-12接地，所述插座JP7的第十三引脚JP7-13、第十六引脚JP7-16均与交直流电压检测器相连，所述插座JP7的第十七引脚JP7-17及第十八引脚JP7-18均与继电器的开关的第一触点1相连。所述插座JP7的第十七引脚JP7-17及第十八引脚JP7-18还均接地。本实施方式中仅以一个信号灯为例进行说明，当然，其他实施方式中亦可包括多个信号灯。

下面将对上述信号灯电流型控制系统的工作原理进行简单的描述：

当所述按键KEY1按下松开后，所述继电器被吸合，信号灯回路（如图2中粗线所示部分）工作，如果所述信号灯正常，即所述信号灯发光，所述信号灯回路中将会对应产生电流，所述电流检测元件JC1检测到回路中的电流，此时，所述处理器U1-0接收到电流检测信号，其将通过LED驱动芯片U4-1对应控制发光二极管LED1常亮，所述蜂鸣器不报警。若所述信号灯灯丝断开，即所述信号灯不发光，即所述信号灯回路不产生电流，所述电流检测元件JC1将无法检测到电流，此时，所述处理器U1-0接收到无电流的检测信号，其将通过LED驱动芯片U4-1对应控制发光二极管LED1闪烁以及蜂鸣器报警。同时，其他实施方式中还可包括消音按键，当用户按下消音按键时，所述蜂鸣器将停止报警。当更换或修复已断丝的信号灯后，用户再次按下所述按键KEY1并松开后，继电器被吸合，信号灯回路工作，所述信号灯发光，同理，所述发光二极管LED1常亮。

当然，其他实施方式中，亦可通过一个按键同时控制两个信号灯，此时，第一继电器与第二继电器之间设置有延时。当所述按键被按下并松开后，所述第一继电器被吸合，第一信号灯回路工作，如果第一信号灯正常，即所述第一信号灯发光，所述第一信号灯回路中将对应产生电流，所述第一电流检测元件检测到回路中的电流，此时，所述第一发光二极管常亮。若所述第一信号灯灯丝断开，即所述第一信号灯不发光，所述电流检测元件JC1将无法检测到电流，此时，所述处理器接收到无电流的检测信号，其将通过第一LED驱动芯片对应控制第一发光二极管闪烁以及蜂鸣器报警。

当延时达到后，所述第二继电器吸合，即第二信号灯回路被闭合，第二信号灯回路工作，如果第二信号灯正常，即所述第二信号灯发光，所述第二信号灯回路中将对应产生电流，所述电流检测元件JC1检测到回路中的电流，此时，所述第二发光二极管常亮。

本控制系统的优点有：第一，用电流型测量元件代替了电压型测量元件，使电路板与信号灯回路完全隔离，防止信号灯回路因短路、接地，断丝造成电路板极易损坏。第二，适用于各种光源，如，白炽灯、节能灯、LED等。第三，具有手动临时应急功能，防止因电路板损坏不能使用时临时应急使用。第四，航行、信号灯显示和主板可以互为通用及电路板所有相同元件及程序可以互换，便于检查替换修理和互为备用。第五，电路板工作电源和电路分离，防止因电源损坏不能修复时造成电路板报废。第六，处理器上各输入输出在主板上完成“完全隔离”，防止外电路和外线引入干扰，另外即使按键输入、信号灯引出线短路也不至于损坏电路板。第七，具有扩展性，根据船舶要求，重新按要求设计按键显示板后可以实现任意船舶对不同灯数和不同布局的要求（一个主板只能控制十二个灯，但可以使用多个主板和一个显示板实现控制更多灯数）。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种信号灯电流型控制系统，用于控制信号灯，其特征在于：包括比较器、电流检测元件、继电器、处理器、LED驱动芯片及显示设备，所述继电器通过电流检测元件与信号灯相连，所述电流检测元件还与比较器相连，所述处理器与LED驱动芯片及比较器相连,所述LED驱动芯片还与显示设备相连，所述电流检测元件用于检测流经信号灯的电流，并将其传输至比较器，经过比较器处理之后，信号被继续传输至处理器，所述处理器对接收到的电流信号进行处理，并通过LED驱动芯片对应控制继电器以及显示设备的工作状态。

2.如权利要求1所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述比较器的反相输入端与滑动变阻器的滑动端相连，所述滑动变阻器的第一端与电流检测元件的第一脚相连，所述滑动变阻器的第一端还直接与电源相连，所述滑动变阻器的第二端接地，所述电流检测元件的第二脚接地，第三脚与比较器的同相输入端相连，所述比较器的输出端与处理器相连，电源端与电源相连，接地端接地。

3.如权利要求2所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述比较器的输出端通过光隔离元件与处理器相连。

4.如权利要求1所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述处理器为STC12C5A60S2芯片，其第一及第二时钟引脚分别与晶振的两端相连，所述第一时钟引脚与晶振之间的节点通过第一电容接地，所述第二时钟引脚与晶振之间的节点通过第二电容接地，所述处理器的接地引脚接地，电源引脚通过第三电容接地，第四电容与第三电容并联连接，所述电源引脚还与第一二极管的阴极相连，所述第一二极管的阳极与电源相连，所述处理器的第一数据引脚与LED驱动芯片的第一输入端相连，所述处理器的第二数据引脚与LED驱动芯片的第二输入端相连，所述处理器的第三数据引脚与LED驱动芯片的第三输入端相连，所述处理器的第四数据引脚与比较器的输出端相连。

5.如权利要求4所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述处理器的第一数据引脚与LED驱动芯片的第一输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第二数据引脚与LED驱动芯片的第二输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第三数据引脚与LED驱动芯片的第三输入端之间设置有光隔离元件，所述处理器的第四数据引脚与比较器的输出端之间设置有光隔离元件。

6.如权利要求4所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述处理器的第一数据引脚通过第一电阻与光电耦合器的第一输出引脚相连，所述处理器的第二数据引脚通过第二电阻与光电耦合器的第二输出引脚相连，所述处理器的第三数据引脚通过第三电阻与光电耦合器的第三输出引脚相连，所述光电耦合器的输入引脚通过第四电阻与按键相连。

7.如权利要求1所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述显示设备包括发光二极管以及蜂鸣器，所述LED驱动芯片的输出端与发光二极管的阳极相连，所述发光二极管的阴极通过第五电阻与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与发光二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极及阳极还分别与继电器的线圈的两端相连。

8.如权利要求7所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述继电器的开关的第一触点还直接与扭子开关的一端相连，所述继电器的开关的第二触点与扭子开关的另一端相连，所述继电器的开关的第三触点空置。

9.如权利要求8所述的信号灯电流型控制系统，其特征在于：所述信号灯的一端与插座的第一脚相连，所述信号灯的另一端与电流检测元件的第五脚以及直流电源均相连，所述插座的第十一引脚与电源+12V相连，所述插座的第十二引脚接地，所述插座的第十三引脚、第十六引脚均与交直流电压检测器相连，所述插座的第十七引脚及第十八引脚均与继电器的开关的第一触点相连，所述插座的第十七引脚及第十八引脚还均接地。