CN208351722U - 新型交通信号灯控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型交通信号灯控制装置，包括AC/DC转换模块、AC/DC电压采样模块、太阳能板模块、太阳能采样模块、第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块、蓄电池、蓄电池采样模块、控制模块、第二通道选择模块、第二升压稳压模块、5V稳压模块和交通信号灯驱动模块；AC/DC转换模块将市电转换为低压直流电，太阳能板模块将太阳能转换为低压直流电，控制模块选择一路电能通过第一升压稳压模块和蓄电池充电模块给蓄电池充电；控制模块控制第二通道选择模块选择一路电能信号，通过第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块驱动交通信号灯工作。本实用新型可靠性高、性能稳定且成本低廉。

Description

新型交通信号灯控制装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种新型交通信号灯控制装置。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，汽车已经广泛进入了人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

交通信号灯保证了城市交通的有序性，进而降低交通事故发生的概率，在整个城市的交通运行中起着巨大的作用。一旦交通信号灯不能正常工作，其危害是多方面的。现阶段绝大部分交通信号灯由市电220V供电，但其可能会由于突发意为，如暴雨、雷击、飓风等自然灾害造成供电系统损害，或者由于施工等其他人为原因不得不暂时切断其供电系统。因此，现阶段交通信号灯供电系统很不稳定，有较大的安全隐患。

太阳能交通信号灯目前多应用于移动式的交通信号灯，其在施工现场可快速安置，具有便捷性。其能源来自于太阳能，是取之不尽用之不竭的绿色能源。白天，太阳能电池板获取的多余能量被存储于蓄电池中，可供晚上或阴天使用。但是，太阳能交通信号灯供电系统中的蓄电池大小直接决定了它的供电稳定性。若蓄电池太小，则很难在连续阴雨天使用，并且也很难应用于耗电量较大，具有多组交通信号灯的路口。若蓄电池较大，则成本较高。

此外，交通信号灯本身也具有一定的使用寿命，但是目前交通信号灯的报修依赖于民众的反应与交通部门的巡检。这种方式效率低，增加了隐形的交通事故发生几率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可靠性高、工作性能稳定且成本相对低廉的新型交通信号灯控制装置。

本实用新型提供的这种新型交通信号灯控制装置，包括AC/DC转换模块、AC/DC电压采样模块、太阳能板模块、太阳能采样模块、第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块、蓄电池、蓄电池采样模块、控制模块、第二通道选择模块、第二升压稳压模块、交通信号灯驱动模块和5V稳压模块；AC/DC转换模块和太阳能板模块均与第一通道选择模块连接，第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块和蓄电池依次串联；AC/DC转换模块、太阳能板模块和蓄电池同时与第二通道选择模块连接，第二通道选择模块、第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块依次串接；蓄电池的输出端连接5V稳压模块，5V稳压模块输出稳定的电压信号并为新型交通信号灯控制装置供电；控制模块同时与第一通道选择模块、第二通道选择模块、交通信号灯驱动模块和通信模块连接；AC/DC转换模块的输出端还通过AC/DC电压采样模块连接控制模块，太阳能板模块的输出端通过太阳能采样模块连接控制模块，蓄电池的输出端通过蓄电池采样模块连接控制模块；AC/DC转换模块将220V市电转换为低压直流电；太阳能板模块将太阳能转换为低压直流电；AC/DC电压采样模块采样并判断AC/DC转换模块的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块，太阳能采样模块采样并判断太阳能板模块的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块，蓄电池采样模块采样并判断蓄电池的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块；控制模块根据上传的信号输出第一控制信号控制第一通道选择模块选择一路电能信号，通过第一升压稳压模块和蓄电池充电模块给蓄电池充电；控制模块根据上传的信号输出第二控制信号控制第二通道选择模块选择一路电能信号，通过第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块驱动交通信号灯工作。

所述的新型交通信号灯控制装置还包括通信模块；通信模块与控制模块连接，用于所述新型交通信号灯控制装置与外部进行通信，同时通信模块的电源输入端也与5V稳压模块的输出端连接并获取电能。

所述的控制模块为由型号为STC89C51的单片机芯片构成的控制模块。

所述的AC/DC转换模块为由二极管过程的全桥整流模块。

所述的AC/DC电压采样模块、太阳能采样模块和蓄电池采样模块均为由电压比较器芯片构成的电压采样模块。

所述的交通信号灯驱动模块为由型号为XL3003的降压型恒流芯片构成的驱动模块。

所述的第一升压稳压模块和第二升压稳压模块均由型号为MC34063的升压稳压芯片构成的升压稳压模块。

所述的第一通道选择模块和第二通道选择模块均为由开关管和电阻构成的通道选择模块。

所述的蓄电池充电模块为由型号为TL494的芯片构成的充电模块。

本实用新型提供的这种新型交通信号灯控制装置，通过三电源模式的方式，使得控制装置的电能供给更加可靠，同时通过实时采集三电源的输出电压信号、交通灯工作电压信号的方式实现对三电源及交通灯状态的监控，不仅保证了控制装置供电的可靠性，也实现了交通信号灯的状态监测，此外，本实用新型的电路设计简单可靠，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的控制模块的电路原理示意图。

图3为本实用新型的AC/DC转换模块的电路原理示意图。

图4为本实用新型的AC/DC电压采样模块、太阳能采样模块或蓄电池采样模块的电路原理示意图。

图5为本实用新型的交通信号灯驱动模块的电路原理示意图。

图6为本实用新型的第一升压稳压模块或第二升压稳压模块的电路原理示意图。

图7为本实用新型的第一通道选择模块或第二通道选择模块的电路原理示意图。

图8为本实用新型的蓄电池充电模块的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种新型交通信号灯控制装置，包括AC/DC转换模块、AC/DC电压采样模块、太阳能板模块、太阳能采样模块、第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块、蓄电池、蓄电池采样模块、控制模块、第二通道选择模块、第二升压稳压模块、5V稳压模块、交通信号灯驱动模块和通信模块；AC/DC转换模块和太阳能板模块均与第一通道选择模块连接，第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块和蓄电池依次串联；AC/DC转换模块、太阳能板模块和蓄电池同时与第二通道选择模块连接，第二通道选择模块、第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块依次串接；蓄电池的输出端连接5V稳压模块，5V稳压模块输出稳定的电压信号并为新型交通信号灯控制装置的控制部分(包括控制模块和通信模块)供电；控制模块同时与第一通道选择模块、第二通道选择模块、交通信号灯驱动模块和通信模块连接；AC/DC转换模块的输出端还通过AC/DC电压采样模块连接控制模块，太阳能板模块的输出端通过太阳能采样模块连接控制模块，蓄电池的输出端通过蓄电池采样模块连接控制模块；AC/DC转换模块将220V市电转换为低压直流电；太阳能板模块将太阳能转换为低压直流电；AC/DC电压采样模块判断AC/DC转换模块的输出电压是否超过事先设定的阈值并上传(可以以高低电平的形式上传，也可以总线的形式上传等)控制模块，太阳能采样模块判断太阳能板模块的输出电压是否超过事先设定的阈值并上传(可以以高低电平的形式上传，也可以总线的形式上传等)控制模块，蓄电池采样模块判断蓄电池的输出电压是否超过事先设定的阈值并上传(可以以高低电平的形式上传，也可以总线的形式上传等)控制模块；控制模块根据上传的信号输出第一控制信号信号控制第一通道选择模块选择一路电能信号，通过第一升压稳压模块和蓄电池充电模块给蓄电池充电；控制模块根据上传的信号输出第二控制信号控制第二通道选择模块选择一路电能信号，通过第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块驱动交通信号灯工作；通信模块用于所述新型交通信号灯控制装置与外部进行通信；控制模块可以根据上传的信号，来判断220V市电、太阳能和蓄电池的工作状态，即220V市电是否有电，太阳能是否充足，以及蓄电池是否需要充电等状态，并将状态信息通过通信模块对外发送(比如上传至控制中心)，从而达到供电状态报警的目的。此外，交通灯驱动模块将输出电压信号上传控制模块，经过控制模块的模数转换后判断电压是否在设定的合理范围，并将信息通过通信模块对外发送，从而达到交通灯状态监测的目的。

如图2所示为本实用新型的控制模块的电路原理示意图：控制模块为由型号为STC89C51的单片机芯片构成的控制模块；图中的U5即为单片机芯片，U6为实时时钟芯片(型号为DS1302)，U7为AD转换芯片(型号为PCF8591)；实时时钟芯片U6及其附属电路为单片机芯片提供精确的时间信号(单片机获取时间信号引脚为DS_SCLK、DS_IO以及DS_RST)；单片机芯片的VDD引脚则直接连接5V电源信号，同时也通过滤波电容C19接地并给电源信号滤波，芯片的RES引脚通过下拉电阻R34接地，芯片的VSS引脚字节接地，芯片的X0和X1引脚连接晶振Y1并获取晶振信号，芯片的P1.6引脚和P1.7引脚则作为通信引脚直接AD转换芯片的输出端(SCL信号和SDA信号)，AD转换芯片的输入端则连接QYD信号，该QYD信号为交通信号灯驱动模块的交通灯工作电压采样点，将通过采样该采样点的电压信号可以判断交通灯的工作状态。

如图3所示为本实用新型的AC/DC转换模块的电路原理示意图：市电220V信号通过保险F1和热敏电阻R1进行保护后，通过滤波电容C1滤波，然后再次通过压敏电阻R2进行保护，然后通过变压器T1转换为低压交流电，再通过由D1～D4构成的全桥整流电流整流为直流电能，最后通过C2和C3滤波后，输出最终的直流电能。

如图4所示为本实用新型的AC/DC电压采样模块、太阳能采样模块或蓄电池采样模块的电路原理示意图：AC/DC电压采样模块、太阳能采样模块或蓄电池采样模块均可采用如图4所示的电路。其中，VCC为待采样的电压信号的正极，可变电阻R7的左端则连接待采样的电压信号的负极，可变电阻R7的另一端连接电压比较器U1的负输入端；电阻R8一端接地，另一端连接电压比较器U1的负输入端；电压比较器U11正输入端连接稳压芯片IC1的输出端，电压比较器输出端输出最终的采样信号B1并接入控制模块(如图1所示的T2/P1.0、T2EX/P1.1或P1.2引脚)；稳压芯片IC1的正极接地，负极连接电阻R5，R5的另一端接U1的电源端，同时也连接待采样的电压信号的正极；稳压管D6的负极连接U1的输出端，D6的正极接地。电压采样电路的工作原理如下：输入电压通过U1的负极接入电路，同时输入电压经过R5限流后，稳压二极管IC1可输出稳定的2.5V到电压比较器U1的正输入端；另一方面，输入电压经过可变电阻R7、电阻R8分压后，在电压比较器U1的负输入端输入一个电压，若此电压大于2.5V则电压比较器U1的输出端为低电平，若此电压小于2.5V则电压比较器U1的输出端为高电平。U1的输出端信号通过D6保护后，直接输入到控制模块，控制模块根据上传的信号即可知道待测电压的电压值与事先设定的阈值之间的大小。

如图5所示为本实用新型的交通信号灯驱动模块的电路原理示意图：交通信号灯驱动模块为由型号为XL3003的降压型恒流芯片构成的驱动模块；图中芯片U4即为型号为XL3003的降压型恒流芯片，芯片的1脚直接接地，5脚连接电源信号VCC_IN_2(为由控制模块通过第二通道选择模块选择的最终的一路电源信号)，同时也通过电容C16和C17接地滤波，LED1为控制模块输出的一路驱动信号，其将开关管Q4接通，使得电路工作；同时，降压型恒流芯片的5脚和4脚之间通过电容C13滤波，芯片的3脚为输出引脚，其通过滤波电感L3滤波后，再通过电容C14和C15滤波后，为交通灯供电；芯片输出的电流经过R32后可得到一个电压值，此电压值由CS管脚接入到芯片内部比较器反相输入端，控制内部MOS管的开关频率以达到恒流。控制模块中的AD转换电压取样点为引脚QYD，交通灯老化或损坏后，其阻值与正常不同，整个电路为恒流工作模式，因此交通灯阻值改变，QYD点电压就会变化，根据电压值不同可判断交通灯状态。

如图6所示为本实用新型的第一升压稳压模块或第二升压稳压模块的电路原理示意图：第一升压稳压模块和第二升压稳压模块均由型号为MC34063的升压稳压芯片构成的升压稳压模块；MC34063可以将输入范围为5V-25V的电压升压稳压为16V-25V。芯片内部集成1.25V基准电源，输出电压可经R12、R13分压后由管脚FB输入芯片内部比较器方向输入端，与基准电压比较，同时控制管脚SE输出的PWM频率。当管脚SE为高电平时，电感L1经Q2接地，此时电感储存能量，由电容C4向负载供电。当管脚SE为低电平时，电感L1开始释放能量，电压方向与输入电压相同，两部分电压串联，提高输出电压。当输入电压高于16V时，SE管脚一直为低电平，Q2关闭，输入电压经R9、L1、D7向负载提供能量，输入电压与输出电压基本相同。

如图7为本实用新型的第一通道选择模块或第二通道选择模块的电路原理示意图：第一通道选择模块和第二通道选择模块均为由开关管和电阻构成的通道选择模块；在具体实施时，第一通道选择模块由两路图7所示的通道选择电路构成，第二通道选择模块则由三路图7所示的通电选择电路构成；图中，X1为通道选择电路的输入端控制信号(对应于图1中控制芯片的P1.3、P1.4和P1.5引脚)，输入电源信号(图中供电模块)的负极连接开关管Q1的动作端一端，输入电源信号的正极则通过保护二极管D5连接负载(即最终的电源输出端)，开关管Q1的动作端另一端直接连接负载(即最终的电源输出端的另一端)；控制信号通过电阻R3连接开关管Q1的控制端。当控制模块给出的控制信号X1为高电平时，开关管Q1导通，此时输入的电源信号直接为负载供电，而当X1信号为低电平时，此时开关管Q1关断，此时输入的电源信号与负载断开。控制模块通过控制各路通道选择电路的导通与关断，从而控制各路电源与负载之间的导通与关断关系。

如图8所示为本实用新型的蓄电池充电模块的电路原理示意图：蓄电池充电模块为由型号为TL494的芯片构成的充电模块；使用芯片TL494，可进行恒流、恒压、恒功率充电。芯片管脚VREF可输出5V基准电压。基准电压经过R25、R27分压后经过第15管脚接入比较器2的反相输入端；经过R17、R20分压后经过第2管脚接入比较器1的反相输入端。当输出电压较小时，输出电压经R0采样后由第16管脚接入比较器2同相输入端，控制C2输出的PWM波，以达到恒流输出。当输出电压逐渐增大，稳压管D8反向导通，输出电压经D8、R23、R22、R30采样后由第16管脚接入比较器2同相输入端，控制C2输出的PWM波，以达到恒功率输出。当输出电压进一步增大，输出电压经R15、R16、R18、R19分压后由第1管脚接入比较器1同相输入端，控制C1输出的PWM波，以达到恒压输出。

Claims (9)

1.一种新型交通信号灯控制装置，其特征在于包括AC/DC转换模块、AC/DC电压采样模块、太阳能板模块、太阳能采样模块、第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块、蓄电池、蓄电池采样模块、控制模块、第二通道选择模块、第二升压稳压模块、交通信号灯驱动模块和5V稳压模块；AC/DC转换模块和太阳能板模块均与第一通道选择模块连接，第一通道选择模块、第一升压稳压模块、蓄电池充电模块和蓄电池依次串联；AC/DC转换模块、太阳能板模块和蓄电池同时与第二通道选择模块连接，第二通道选择模块、第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块依次串接；蓄电池的输出端连接5V稳压模块，5V稳压模块输出稳定的电压信号并为新型交通信号灯控制装置供电；控制模块同时与第一通道选择模块、第二通道选择模块、交通信号灯驱动模块和通信模块连接；AC/DC转换模块的输出端还通过AC/DC电压采样模块连接控制模块，太阳能板模块的输出端通过太阳能采样模块连接控制模块，蓄电池的输出端通过蓄电池采样模块连接控制模块；AC/DC转换模块将220V市电转换为低压直流电；太阳能板模块将太阳能转换为低压直流电；AC/DC电压采样模块采样并判断AC/DC转换模块的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块，太阳能采样模块采样并判断太阳能板模块的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块，蓄电池采样模块采样并判断蓄电池的输出电压是否超过设定的阈值并上传控制模块；控制模块根据上传的信号输出第一控制信号控制第一通道选择模块选择一路电能信号，通过第一升压稳压模块和蓄电池充电模块给蓄电池充电；控制模块根据上传的信号输出第二控制信号控制第二通道选择模块选择一路电能信号，通过第二升压稳压模块和交通信号灯驱动模块驱动交通信号灯工作。

2.根据权利要求1所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于还包括通信模块；通信模块与控制模块连接，用于所述新型交通信号灯控制装置与外部进行通信，同时通信模块的电源输入端也与5V稳压模块的输出端连接并获取电能。

3.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的控制模块为由型号为STC89C51的单片机芯片构成的控制模块。

4.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的AC/DC转换模块为由二极管过程的全桥整流模块。

5.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的AC/DC电压采样模块、太阳能采样模块和蓄电池采样模块均为由电压比较器芯片构成的电压采样模块。

6.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的交通信号灯驱动模块为由型号为XL3003的降压型恒流芯片构成的驱动模块。

7.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的第一升压稳压模块和第二升压稳压模块均由型号为MC34063的升压稳压芯片构成的升压稳压模块。

8.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的第一通道选择模块和第二通道选择模块均为由开关管和电阻构成的通道选择模块。

9.根据权利要求1或2所述的新型交通信号灯控制装置，其特征在于所述的蓄电池充电模块为由型号为TL494的芯片构成的充电模块。