CN207164226U - 一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于电流有效值的信号灯故障检测装置，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。本实用新型通过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；本实用新型判断故障准确，安全可靠，便于扩展，实现成本低。
Description
技术领域
本实用新型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。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种基于电流有效值的信号灯检测装置，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，本实用新型所提供的一种基于电流有效值的信号灯检测装置，包括控制器、开关控制电路、检测模块以及电流转换电路，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。
作为本实用新型的进一步改进，本实用新型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。
由以上技术方案可知，本实用新型所提供的一种基于电流有效值的信号灯检测装置，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；本实用新型还包括IO扩展模块，可根据待检测信号灯的数量灵活扩展，提高了本实用新型的可扩展性；本实用新型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是本实用新型的电路框图。
图2是本实用新型中电流互感器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
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。
具体判断过程为：
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，检测信号灯的电流值，由检测到的电流值结合信号灯的控制状态，判断故障种类，可实时输出相应的故障状态及电流有效值，便于对信号灯或线路进行相应的检修。具体而言：
当控制器控制某个信号灯熄灭或点亮并稳定运行后，可开始进行信号灯的电流有效值检测及故障判断。如控制器控制火线L断开，则信号灯应当为熄灭状态，此时，流经信号灯的电流经过电流转换电路转换为安全的交流低压，检测芯片检测到，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，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，用于信号灯的工作状态判断：如信号灯点亮时小于，则信号灯存在不亮故障；如控制信号灯熄灭时大于，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，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。
其中，为尽量减小小电流误差，小于预先设定的最小电流值时，控制器均认为信号灯为不亮状态，的值可以根据信号灯正常工作时的电流值的一定比例取值设定。
本实用新型通过基于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。本实用新型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实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型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，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。
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，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，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，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，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。
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| CN201720992196.6U CN207164226U (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 |
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| CN107356883A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-17 | 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及方法 |
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2017
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| CN107356883B (zh) * | 2017-08-09 | 2023-11-07 | 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及方法 |
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