CN212812084U - 一种两线制串联模式的多层式信号灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两线制串联模式的多层式信号灯，包括中间导体固定杆、主控制板和动态模式恒流器，所述中间导体固定杆设置在底座上，在中间导体固定杆外部套装有从下至上依次设置的白色灯罩、蓝色灯罩、绿色灯罩、黄色灯罩和红色灯罩，在每个灯罩内均设有两个LED灯组，每个LED灯组均连接有一个与其对应的LED灯组控制器；本系统中只通过两根线即内串联导线和外串联导线进行连接，并利用中间导体固定杆提供地线，从而大大简化了多层式信号灯的结构；同时采用同样的LED灯组控制器，解决了原来的产品需要制作多种不同控制板，种类过多产品的维护管理不便、且造成库存积压降低生产效率的问题。

Description

一种两线制串联模式的多层式信号灯

技术领域

本实用新型涉及信号灯控制技术，具体是一种两线制串联模式的多层式信号灯。

背景技术

多层式信号灯广泛用于各种工业、农业、交通等环境，利用不同颜色发出设备的各种信息，让技术人员及时处理故障，防止事故的发生。

如图1为现有的多层式信号灯结构图，颜色通常有红色、绿色、黄色、蓝色、白色等五层，工作时最少亮一个，最多亮三个。为了点亮不同层的灯组，使用5根灯组控制线和1根地线共6根线，当每层的控制线和地线连接时相应的层灯组被点亮；这种结构的多层式信号灯存在如下问题：

1、每层中都有上面LED灯组及控制板和反射镜，下面也有LED灯组及控制板和反射镜，每层内部为了传递5种控制电信号，使用6根直径为0.8mm的细钢丝线作为导线以焊接方式连接上、下面LED灯组和控制板，因此组装五层的多层式信号灯时手工焊接6*10＝60个焊接点，操作繁琐不利于批量生产；

2、连接上LED灯组的控制板和下LED灯组的控制板时，为了减少6根连接线对发出的光产生干扰，采用直径为0.8mm的细钢丝线作为导线，但也能干扰LED灯组发出的光线；

3、而层和层之间使用6P连接器(具有6个引脚的插头和插座)进行连接。因此需要焊接5个6P连接器，由于多层式信号灯结构非常紧凑，因此只能使用小型的6P连接器，当受到较大冲击和使用时间较长时发生接触不良现象，且组装较麻烦；

4、由于上下LED灯组及控制板的结构不同，且不同颜色的LED灯组及控制板的结构也不同，因此组装五层的多层式信号灯时需要制作10种PCB控制板，种类过多产品的维护管理不便、且造成库存积压、导致生产效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种两线制串联模式的多层式信号灯，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种两线制串联模式的多层式信号灯，包括中间导体固定杆、主控制板和动态模式恒流器，所述中间导体固定杆设置在底座上，在中间导体固定杆外部套装有从下至上依次设置的白色灯罩、蓝色灯罩、绿色灯罩、黄色灯罩和红色灯罩，在每个灯罩内均设有两个LED灯组，每个LED灯组均连接有一个与其对应的LED灯组控制器，所述LED灯组控制器包括三态开关、同步型快速充电器、电流型信号检测器、控制器，在中间导体固定杆顶部设有上弹簧片，在中间导体固定杆底部设有下弹簧片，在中间导体固定杆外壁上设有地线，每个灯罩内的两个LED灯组控制器通过内串联导线串联连接，不同灯罩内的LED灯组控制器通过外串联导线串联后与上下两端分别对接上弹簧片和动态模式恒流器，动态模式恒流器和下弹簧片对接。

所述动态模式恒流器包括控制器U4和可控恒流源，动态模式恒流器具有CHR、CHY、CHG、CHB、CHW和CON连接点；所述三态开关包括相连接的效应管Q6、效应管Q9，效应管Q9连接有电阻R1、电阻R3、电阻R6和二极管D1；控制器包括相连接的颜色设定开关和控制器U3，控制器与三台开关相连接，颜色设定开关连接同步型快速充电器，所述同步型快速充电器包括首尾对接的三极管Q7、三极管Q8和三极管Q11，三极管Q7与二极管D1相连接，三极管Q8连接有二极管D2，三极管Q11连接有电阻R8、电阻R9和电容C1；所述电流型信号检测器包括依次连接的三极管Q10、电阻R5和电阻R7，电阻R5还与效应管Q6相连接。

作为本实用新型的优选方案：所述LED灯组3，由不同颜色的4个以上数量的LED串、并联组成；在每个灯罩内均设有上反射镜15和下反射镜13。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本系统中只通过两根线即内串联导线和外串联导线进行连接，并利用中间导体固定杆提供地线，从而大大简化了多层式信号灯的结构，手工焊接点只有10个点，无需6P的连接器，且5层LED灯组及控制板的结构相同，只需要1种结构的PCB板，因此产品的维护、管理方便、可大大提高生产效率降低成本；同时采用同样的LED灯组控制器，解决了原来的产品需要制作多种不同控制板，种类过多产品的维护管理不便、且造成库存积压降低生产效率的问题。

附图说明

图1为现有的多层式信号灯结构。

图2为本实用新型中两线制串联模式的多层种式信号灯结构图。

图3为本实用新型的电路原理图。

图4为单层亮时序图。

图5为单层不亮时序图。

图中1-中间导体固定杆，2-LED灯组，3-内串联导线，4-外串联导线，5-底座，6-地线，7-下弹簧片，8-主控制板，9-白色灯罩，10-蓝色灯罩，11-绿色灯罩，12-黄色灯罩，13-下反射镜，14-红色灯罩，15-上反射镜，16-上弹簧片。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图2-3，一种两线制串联模式的多层式信号灯，包括中间导体固定杆1、主控制板8和动态模式恒流器，所述中间导体固定杆1设置在底座5上，在中间导体固定杆1外部套装有从下至上依次设置的白色灯罩9、蓝色灯罩10、绿色灯罩11、黄色灯罩12和红色灯罩14，在每个灯罩内均设有两个LED灯组2，每个LED灯组2均连接有一个与其对应的LED灯组控制器，所述LED灯组控制器包括三态开关、同步型快速充电器、电流型信号检测器、控制器，在中间导体固定杆1顶部设有上弹簧片16，在中间导体固定杆1底部设有下弹簧片7，在中间导体固定杆1外壁上设有地线6，每个灯罩内的两个LED灯组控制器通过内串联导线串联连接，不同灯罩内的LED灯组控制器通过外串联导线串联后与上下两端分别对接上弹簧片16和动态模式恒流器，动态模式恒流器和下弹簧片7对接；本系统中只通过两根线即内串联导线和外串联导线进行连接，并利用中间导体固定杆1提供地线，从而大大简化了多层式信号灯的结构，手工焊接点只有10个点，无需6P的连接器，且5层LED灯组及控制板的结构相同，只需要1种结构的PCB板，因此产品的维护、管理方便、可大大提高生产效率降低成本；同时采用同样的LED灯组控制器，解决了原来的产品需要制作多种不同控制板，种类过多产品的维护管理不便、且造成库存积压降低生产效率的问题。

所述动态模式恒流器包括控制器U4和可控恒流源，动态模式恒流器具有CHR、CHY、CHG、CHB、CHW和CON连接点，工作中当CHR、CHY、CHG、CHB、CHW中某个线和CON连接时，控制器U4接收到由低电平变成高电平的信号，控制器U4控制可控恒流源发出响应的电流脉冲；电流幅度为45mA,以15ms导通0.4ms不导通表示数据0，以15ms导通0.8ms不导通表示数据1；CHR、CHY、CHG、CHB、CHW的编码分别设定为001B、010B、011B、100B、101B的二进制，000B时全部关闭。

所述三态开关包括相连接的效应管Q6、效应管Q9，效应管Q9连接有电阻R1、电阻R3、电阻R6和二极管D1；控制器包括相连接的颜色设定开关和控制器U3，控制器与三台开关相连接，颜色设定开关连接同步型快速充电器，所述同步型快速充电器包括首尾对接的三极管Q7、三极管Q8和三极管Q11，三极管Q7与二极管D1相连接，三极管Q8连接有二极管D2，三极管Q11连接有电阻R8、电阻R9和电容C1；所述电流型信号检测器包括依次连接的三极管Q10、电阻R5和电阻R7，电阻R5还与效应管Q6相连接。

三态开关提供截止、饱和导通和半导通状态，饱和导通时双态开关的两端电压近似为0，而半导通状态时双态开关的两端电压近似为6V；当控制器U3的PB1为低电平时，效应管Q6截止LED灯组亮；当控制器U3的PB1为高电平，PB2为低电平时，效应管Q9的控制极被二极管二极管D1拉低效应管Q9截止，场效应管效应管Q6的控制极通过电阻电阻R1得到5V的电压效应管Q6饱和导通，LED灯组两端被短路LED灯组不亮；当控制器U3的PB1为高电平，PB2为高电平时二极管二极管D1截止，LED灯组电压超过6V以上时电阻电阻R3和电阻R6的分压值超过2.5V，效应管Q9开始导通，限制效应管Q6进一步导通，因此LED灯组电压被限制在6V左右，此时LED灯组不亮(灯组的点亮电压大于10V),利用这个6V左右电压给电容电容C1充电1ms提供控制板的工作电压，然后双态开关进入饱和导通状态，从而减少功率损耗；同步型快速充电器当LED灯组两端电压超过6V时，同步型快速充电器把输入端的6V以上的电压稳定在5V后给电容C1充电，提供工作电压；输入电压经过电阻R2在二极管D2两端建立2.5V的电压，因此三极管Q8导通给三极管Q7基极提供电流，从而三极管Q7导通给电容C1快速充电，当输出电压超过5V以上时电阻电阻R8、电阻R9的分压值超过2.5V，三极管Q11开始导通电阻R4的压降变高，三极管Q8提供的电流变小，从而稳定输出电压。

电流型信号检测器检测电阻R7两端的压降，不管三态开关处于什么状态，只要动态模式恒流器输出电流则电流经过电阻R7产生大于0.6V的电压，三极管Q11导通控制器U3的PB0为低电平，当动态模式恒流器输出电流为0时(发出逻辑0或1时)，电阻R7的压降为0V三极管三极管Q11截止控制器U3的PB0为高电平，从而检测出动态模式恒流器输出发出的逻辑0或1。

控制器通过控制器U3的PB0接收高、低电平信号后，判断低电平时间，如果低电平时间为0.4ms左右则认定为数据0，如果低电平时间为0.8ms则认定为数据1，连续接收数据后判断是否001B、010B、011B、100B、101B、000B的二进制，如果是则与设定开关状态比较，如果一样则点亮LED灯组。

如图4，上电后如果CHR为高电平，则动态模式恒流器发出电流幅度为45mA的001B电流脉冲波形，同时每层LED灯组控制器的单片机U3的处于初始状态，PB0、PB1、PB2引脚都处于输入状态，因为R10连接到PB1，因此三态开关自动处于半导通状态，所有的LED灯组两端出现6V左右的电压，储能电容电压迅速上升到5V，控制器U3开始工作，控制三态开关处于饱和状态，使所有的LED灯组不亮。同时当检测到电流波形的上升沿时控制器U3控制三态开关处于1ms的半导通状态，在LED灯组两端出现6V左右的电压，给储能电容充电，这时LED灯组两端虽然有6V左右的电压，但每个LED灯组的驱动电压大于10V，因此LED灯组不亮；当经过3个电流脉冲后控制器U3检测到其3脚位置信息，与颜色设定开关的编码比较后如果相同则点亮；当检测到001B的信息，控制器U3控制三态开关处于截止状态点亮LED灯组，这时LED灯组的驱动电压大于10V(每个颜色的驱动电压都不一样)，能满足5V充电电压的要求，由于不导通时间很短，占空比约为95％以上，因此不会影响LED灯组的亮度。

再如图5，当经过3个电流脉冲后控制U3检测到其3脚位置信息010B，与颜色设定开关的编码比较后如果不同，则控制器U3控制三态开关处于饱和状态使LED灯组不亮。但为了获得定时的充电电压，控制器U3检测到电流波形的上升沿时控制三态开关先处于1ms的半导通状态，在LED灯组两端出现6V左右的电压，给储能电容充电，然后进入饱和导通状态，从而减少三态开关功率损耗。

在实际设计中，控制器U4可采用MK6A12P-14型号芯片，控制器U3可采用MK6A12P型号芯片，此处不做具体限制。

实施例2：

在实施例1的基础之上，所述LED灯组3，由不同颜色的4个以上数量的LED串、并联组成，驱动电压大于10V；在每个灯罩内均设有上反射镜15和下反射镜14，用于对光线进行反射，从而提高光照效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种两线制串联模式的多层式信号灯，包括中间导体固定杆(1)、主控制板(8)和动态模式恒流器，其特征在于，所述中间导体固定杆(1)设置在底座(5)上，在中间导体固定杆(1)外部套装有从下至上依次设置的白色灯罩(9)、蓝色灯罩(10)、绿色灯罩(11)、黄色灯罩(12)和红色灯罩(14)，在每个灯罩内均设有两个LED灯组(2)，每个LED灯组(2)均连接有一个与其对应的LED灯组控制器，所述LED灯组控制器包括三态开关、同步型快速充电器、电流型信号检测器、控制器，在中间导体固定杆(1)顶部设有上弹簧片(16)，在中间导体固定杆(1)底部设有下弹簧片(7)，在中间导体固定杆(1)外壁上设有地线(6)，每个灯罩内的两个LED灯组控制器通过内串联导线串联连接，不同灯罩内的LED灯组控制器通过外串联导线串联后与上下两端分别对接上弹簧片(16)和动态模式恒流器，动态模式恒流器和下弹簧片(7)对接。

2.根据权利要求1所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，所述动态模式恒流器包括控制器U4和可控恒流源，动态模式恒流器具有CHR、CHY、CHG、CHB、CHW和CON连接点。

3.根据权利要求2所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，所述三态开关包括相连接的效应管Q6、效应管Q9，效应管Q9连接有电阻R1、电阻R3、电阻R6和二极管D1。

4.根据权利要求3所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，控制器包括相连接的颜色设定开关和控制器U3，控制器与三台开关相连接，颜色设定开关连接同步型快速充电器，所述同步型快速充电器包括首尾对接的三极管Q7、三极管Q8和三极管Q11，三极管Q7与二极管D1相连接，三极管Q8连接有二极管D2，三极管Q11连接有电阻R8、电阻R9和电容C1。

5.根据权利要求4所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，所述电流型信号检测器包括依次连接的三极管Q10、电阻R5和电阻R7，电阻R5还与效应管Q6相连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，所述LED灯组3，由不同颜色的4个以上数量的LED串、并联组成。

7.根据权利要求1或2所述的一种两线制串联模式的多层式信号灯，其特征在于，在每个灯罩内均设有上反射镜(15)和下反射镜(13)。

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