CN218332851U - Led信号机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道信号设备技术领域，特别是一种LED信号机构。该LED信号机构包括光源组件(1)、控制电路(2)以及接口匹配电路(3)。控制电路(2)可根据光源组件(1)中的主LED组(11)和副LED组(12)的工作状态来控制该接口匹配电路(3)。进而，无需额外设置点灯单元即可同时满足报警主机和监督继电器(41)的工作需求。此外，该信号机构中的第一开关驱动电路(5)中还设置了阻容耦合电路(52)。从而，在光源组件故障时，在单片机(51)死机或者失效的情况下，仍能关断MOS管(54)并触发报警主机进行报警。

Description

LED信号机构

技术领域

本实用新型涉及轨道信号设备技术领域，特别是一种LED信号机构。

背景技术

信号机是设立在铁路轨道旁的一种信号设备，主要用于传递铁路沿线的各种状态，方便司机和调车员方便快捷的了解前方铁路状况，从而采取措施控制列车的进出或者列车速度。点光源型LED信号机有主副两组LED，正常情况下主LED组点亮，监督继电器可靠吸起；当主LED组发生故障时，自动转换到副LED组点亮，同时信号机向室内进行报警，监督继电器仍可靠吸起；当主LED组和副LED组都发生故障时，监督继电器可靠落下，触发报警电路进行报警。

现有的LED信号机中设置有点灯单元，点灯单元包括变压器和灯丝转换继电器，灯丝转换继电器用于在主LED组故障时转换至副LED组工作，并通过其接点构成报警单元。其中，变压器用于将220V或110V交流电转换为适于主LED组和副LED组使用的电压。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种LED信号机构，用以实现如下目的：其一、无需额外设置点灯单元即可同时满足报警主机和监督继电器的工作需求；其二、能够适应轨道交通领域110V和220V两种电源规格，市场适用性较强；其三、在光源组件故障时，在单片机死机或者失效的情况下，仍能关断MOS管并触发报警主机进行报警。

在本实用新型提供的一种LED信号机构的一个实施例中，该LED信号机构用于连接在电源线路上，且该电源线路上串联有监督继电器，所述LED信号机构包括光源组件、控制电路以及接口匹配电路。监督继电器一般设置在室内，室内还设置有报警主机，而LED信号机构设置在室外。其中，光源组件包括并联的主LED组和副LED组，该光源组件可以设置在由电源线路供电的一回路中；控制电路用于检测所述主LED组和所述副LED组的工作状态，且能够在所述主LED组工作时关闭所述副LED组，并在所述主LED组故障时切换至所述副LED组工作；接口匹配电路包括一监测电路和一功耗电路，所述监测电路包括第一继电器，且所述第一继电器的常闭触点用于串联在报警主机的采集电路中，以在所述常闭触点闭合时触发所述报警主机进行报警；所述功耗电路连接在所述电源线路上。其中，所述控制电路设置成能够响应于检测到所述主LED组故障且切换至所述副LED组工作的状态而控制所述常闭触点由断开状态转换为闭合状态。以及，所述控制电路还设置成能够响应于检测到所述主LED组和所述副LED组均故障时控制所述功耗电路断开，且使所述监督继电器能响应于所述电源线路中的电流而触发由原先的吸起状态转换为落下状态。

示例性地，该控制电路中可以设置有微处理器以及与该微处理器连接的电压检测器件或者电流检测器件。该电压检测器件可以为单片机，通过单片机可直接采样主LED组和副LED组上的电压。此外，该电流检测器件用来检测主LED组和副LED组处于正常工作状态还是处于故障状态，这类电流检测器件可以为电磁式电流互感器、霍尔电流传感器、分流器、罗氏线圈、TMR电流传感器等，控制电路可以通过接收这类电压检测器件或者电流检测器件反馈的信号来确定主LED组和副LED组的工作状态。

示例性地，控制电路可以通过控制单片机来驱动三极管开关电路、MOS管开关电路、集成驱动电路和继电器开关电路中的任一种来控制主LED组和副LED组的点灯和灭灯的功能，达到在所述主LED组工作时关闭所述副LED组，并在所述主LED组故障时切换至所述副LED组工作的目的。

示例性地，当电源线路上的工作电流大于监督继电器的吸起阈值时，监督继电器的动合接点处于闭合状态。工作电流小于监督继电器的释放阈值时，监督继电器的动合接点处于断开状态。该监督继电器的接点串联在室内报警电路中。例如，该监督继电器可设置成当电源线路上的电流小于40mA而断开，进而引发第二次报警，通知工作人员该信号机构已经无法正常工作。

优选地，所述功耗电路可以包括：第三电阻、第二继电器和第二开关驱动电路。其中，第三电阻与所述光源组件并联。所述第二继电器的常开触点与所述第三电阻串联。第二开关驱动电路与所述控制电路信号连接，并用于控制第二继电器的线圈的通断，以控制所述常开触点的开闭。其中，该第二开关驱动电路可以为由单片机驱动的三极管开关电路、MOS管开关电路、集成驱动电路和继电器开关电路等。

在本实施例提供的LED信号机构中，在所述电源线路的输入为110V交流电的条件下，所述控制电路控制所述功耗电路始终保持断开。以及，在所述电源线路的输入为220V交流电的条件下，在所述主LED组或所述副LED组工作时所述控制电路保持所述功耗电路始终导通。从而使得在输入为110V和220V条件下，电源线路上的电流均能满足监督继电器的正常工作需求。

从上述方案中可以看出，本实用新型的LED信号机构中通过设置接口匹配电路，且控制电路可根据光源组件中的主LED组和副LED组的工作状态来控制该接口匹配电路。该LED信号机构无需额外设置点灯单元，即可在主LED组故障时，报警主机的采集电路能响应于接口匹配电路中所述监测电路的第一继电器的常闭触点闭合而触发报警主机进行报警。以及，在主LED组和所述副LED组均故障时，监督继电器能够及时的通过感应电源线路上的电流变化而断开，并通过触发报警的方式告知工作人员该信号机构已经无法正常工作。可知，本实施例提供的LED信号机构还能够适用于110V和220V两种规格的电源输入，满足地铁和高铁等所有轨道交通领域对信号机构的匹配需求。

在上述实施例提供的LED信号机构的一种优选地实施方式中，所述监测电路中还设置有第一开关驱动电路，该第一开关驱动电路与所述控制电路信号连接，并设置成响应于所述主LED组工作而控制所述常闭触点断开，以及响应于所述主LED组故障而控制所述常闭触点闭合。

示例性地，所述第一开关驱动电路可以包括单片机、阻容耦合电路、整流滤波电路和MOS管。其中，该单片机设置成接收所述控制电路的控制信号并在所述主LED组工作的状态下输出PWM信号。阻容耦合电路设置成接收所述单片机的PWM信号，且其用于隔离直流电并只允许交流信号通过。整流滤波电路接入所述阻容耦合电路输出的交流信号并输出直流信号。MOS管连接在所述整流滤波电路与所述第一继电器的线圈之间，并在接收到来自所述整流滤波电路的直流信号时控制所述第一继电器的线圈导通。

示例性地，当该MOS管为NMOS管时，所述MOS管的栅极连接在所述整流滤波电路的输出侧，所述MOS管的源极连接在所述第一继电器的线圈上，所述MOS管的漏极接地。需要说明的是，虽然本实施例是以NMOS管为例进行说明的，但本实用新型的保护范围不限于此，例如，该MOS管也可以选择为PMOS管。此外，该处的MOS管也可以替换为三极管、光耦、IC开关驱动器或者FET器件，也能实现对第一继电器的开关控制。

优选地，该阻容耦合电路可以包括第一电容和第一电阻。其中，第一电容连接在所述单片机的输出端；第一电阻的一端连接在所述第一电容的输出端且另一端接地。使得高于一定频率的交流信号波才能通过，起到高通滤波的作用，以更好的实现隔直流通交流的目的。需要说明的是，第一电阻还可以更换为二极管，且将该二极管的阳极接地而阴极连接在第一电容的输出端，从而起到与第一电阻等效的作用。单片机的IO端口的直流信号和低频率的交流信号无法通过第一电容，使得该第一开关驱动电路的抗干扰能力优于由单片机的电平直接驱动的电路。

优选地，所述整流滤波电路可以包括第一二极管和第二电容。第一二极管的阳极连接在所述阻容耦合电路的输出端；第二电容的一端连连接在第一二级管的阴极且另一端接地。

优选地，该LED信号机构还包括第二电阻，该第二电阻一端连接在所述整流滤波电路的输出端而另一端接地，用来减小MOS管的栅极(以NMOS管为例)的等效阻抗，以保护MOS管。

优选地，该LED信号机构还包括第二二极管，该第二二极管并联在所述第一继电器的线圈上，且其阳极连接在所述MOS管与所述第一继电器的线圈之间。从而，当单片机停止输出PWM信号时，通过第二二极管可以吸收第一继电器的线圈的反激电压，保护第一继电器的线圈，减少对第一开关驱动电路的干扰。

在本实施例提供的LED信号机构中，第一开关驱动电路控制第一继电器的常闭触点的开闭动作，该第一开关驱动电路包括单片机、阻容耦合电路、整流滤波电路和MOS管。该第一开关驱动电路利用了电容的隔离直流特性，既能让连续变化的PWM耦合通过，又可以阻止直流电压通过，在单片机出现故障的情况下，单片机的IO端口无PWM信号输出，此时不管单片机的IO端口输出是持续的高电平还是低电平，经过阻容耦合电路后都没有电压输出了，这时MOS管关断，监测电路中第一继电器失电且常闭触点闭合，从而在光源组件故障时能触发报警主机更可靠地进行报警，避免出现漏报或误报的情况。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本实用新型的一个实施例中LED信号机构的结构示意图。

图2为图1中LED信号机构的接口匹配电路的结构示意图。

图3为图2中接口匹配电路的第一开关驱动电路的结构示意图。

其中，附图标记如下：

1-光源组件 11-主LED组 12-副LED组

2-控制电路 3-接口匹配电路 31-监测电路

311-常闭触点 312-第一继电器的线圈 3121-第二二极管

32-功耗电路 321-第三电阻 322-常开触点

323-第二开关驱动电路 41-监督继电器 42-采集电路

5-第一开关驱动电路 51-单片机 52-阻容耦合电路

521-第一电容 522-第一电阻 53-整流滤波电路

531-第一二极管 532-第二电容 54-MOS管

541-第二电阻 G-栅极 S-源极

D-漏极

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型进一步详细说明。

在本实用新型提供的一种LED信号机构的一个实施例中，如图1所示，该LED信号机构用于连接在电源线路上，且该电源线路上串联有监督继电器41，LED信号机构包括光源组件1、控制电路2以及接口匹配电路3。监督继电器41一般设置在室内，室内还设置有报警主机，而LED信号机构设置在室外。

光源组件1包括并联的主LED组11和副LED组12，该光源组件1可以设置在由电源线路供电的一回路中。控制电路2用于检测主LED组11和副LED组12的工作状态，且能够在主LED组11工作时关闭副LED组12，并在主LED组11故障时切换至副LED组12工作。结合图2，该接口匹配电路3包括一监测电路31和一功耗电路32，监测电路31包括第一继电器，且第一继电器的常闭触点311用于串联在报警主机的采集电路42中，以在常闭触点311闭合时触发报警主机进行报警。功耗电路32连接在电源线路上。图1中Rs表示电源线路的线缆的等效内阻，AC表示输入为交流电。

控制电路2设置成能够响应于检测到主LED组11故障且切换至副LED组12工作的状态而控制常闭触点311由断开状态转换为闭合状态。以及，控制电路2还设置成能够响应于检测到主LED组11和副LED组12均故障时控制功耗电路32断开，且使监督继电器41能响应于电源线路中的电流而触发由原先的吸起状态转换为落下状态。

示例性地，该控制电路2中可以设置有微处理器以及与该微处理器连接的电压检测器件或者电流检测器件。该电压检测器件可以为单片机，通过单片机可直接采样主LED组和副LED组上的电压。此外，该电流检测器件用来检测主LED组11和副LED组12处于正常工作状态还是处于故障状态，这类电流检测器件可以为电磁式电流互感器、霍尔电流传感器、分流器、罗氏线圈、TMR电流传感器等，控制电路2可以通过接收这类电压检测器件或者电流检测器件反馈的信号来确定主LED组11和副LED组12的工作状态。

示例性地，控制电路2可以通过控制单片机51来驱动三极管开关电路、MOS管开关电路、集成驱动电路和继电器开关电路中的任一种来控制主LED组11和副LED组12的点灯和灭灯的功能，达到在主LED组11工作时关闭副LED组12，并在主LED组11故障时切换至副LED组12工作的目的。

示例性地，当电源线路上的工作电流大于监督继电器41的吸起阈值时，监督继电器41的动合接点处于闭合状态。工作电流小于监督继电器41的释放阈值时，监督继电器41的动合接点处于断开状态。该监督继电器41的接点串联在室内报警电路中。例如，该监督继电器41可设置成当电源线路上的电流小于40mA而断开，进而引发第二次报警，通知工作人员该信号机构已经无法正常工作。

优选地，如图2所示，该功耗电路32可以包括：第三电阻321、第二继电器和第二开关驱动电路323。其中，第三电阻321与光源组件1并联。第二继电器的常开触点322与第三电阻321串联。第二开关驱动电路323与控制电路2信号连接，并用于控制第二继电器的线圈的通断，以控制常开触点322的开闭。其中，该第二开关驱动电路323可以为由单片机51驱动的三极管开关电路、MOS管开关电路、集成驱动电路和继电器开关电路等。

在本实施例提供的LED信号机构中，在电源线路的输入为110V交流电的条件下，控制电路2控制功耗电路32始终保持断开。以及，在电源线路的输入为220V交流电的条件下，在主LED组11或副LED组12工作时控制电路2保持功耗电路32始终导通。从而使得在输入为110V和220V条件下，电源线路上的电流均能满足监督继电器41的正常工作需求。

从上述方案中可以看出，本实用新型的LED信号机构中通过设置接口匹配电路3，且控制电路2可根据光源组件1中的主LED组11和副LED组12的工作状态来控制该接口匹配电路3。该LED信号机构无需额外设置点灯单元，即可在主LED组11故障时，报警主机的采集电路42能响应于接口匹配电路3中监测电路31的第一继电器的常闭触点311闭合而触发报警主机进行报警。以及，在主LED组11和副LED组12均故障时，监督继电器41能够及时的通过感应电源线路上的电流变化而断开，并通过触发报警的方式告知工作人员该信号机构已经无法正常工作。可知，本实施例提供的LED信号机构还能够适用于110V和220V两种规格的电源输入，满足地铁和高铁等所有轨道交通领域对信号机构的匹配需求。

在上述实施例提供的LED信号机构的一种优选地实施方式中，如图2所示，监测电路31中还设置有第一开关驱动电路5，该第一开关驱动电路5与控制电路2信号连接，并设置成响应于主LED组11工作而控制常闭触点311断开，以及响应于主LED组11故障而控制常闭触点311闭合。

示例性地，如图3所示，第一开关驱动电路5可以包括单片机51、阻容耦合电路52、整流滤波电路53和MOS管54。其中，该单片机51设置成接收控制电路2的控制信号并在主LED组11工作的状态下输出PWM信号。阻容耦合电路52设置成接收单片机51的PWM信号，且其用于隔离直流电并只允许交流信号通过。整流滤波电路53接入阻容耦合电路52输出的交流信号并输出直流信号。MOS管54连接在整流滤波电路53与第一继电器的线圈312之间，并在接收到来自整流滤波电路53的直流信号时控制第一继电器的线圈312导通。图3中Vcc表示给第一继电器的线圈312供电的电源。

示例性地，继续参照图3，当该MOS管54为NMOS管时，MOS管54的栅极G连接在整流滤波电路53的输出侧，MOS管54的源极S连接在第一继电器的线圈312上，MOS管54的漏极D接地。需要说明的是，虽然本实施例是以NMOS管54为例进行说明的，但本实用新型的保护范围不限于此，例如，该MOS管54也可以选择为PMOS管54。此外，该处的MOS管54也可以替换为三级管、光耦、IC开关驱动器或者FET器件，也能实现对第一继电器的开关控制。

优选地，继续参照图3，该阻容耦合电路52可以包括第一电容521和第一电阻522。其中，第一电容521连接在单片机51的输出端；第一电阻522的一端连接在第一电容521的输出端且另一端接地。使得高于一定频率的交流信号波才能通过，起到高通滤波的作用，以更好的实现隔直流通交流目的。需要说明的是，第一电阻522还可以更换为二极管，且将该二极管的阳极接地而阴极连接在第一电容521的输出端，从而起到与第一电阻522等效的作用。单片机51的IO端口的直流信号和低频率的交流信号无法通过第一电容521，使得该第一开关驱动电路5的抗干扰能力优于由单片机的电平直接驱动的电路。

优选地，整流滤波电路53可以包括第一二极管531和第二电容532。第一二极管531的阳极连接在所述阻容耦合电路(52)的输出端；第二电容532的一端连接在第一二级管531的阴极且另一端接地。

优选地，该LED信号机构还可以包括第二电阻541，该第二电阻541一端连接在整流滤波电路53的输出端而另一端接地，用来减小MOS管54的栅极G(以NMOS管为例)的等效阻抗，以保护MOS管54。

优选地，该LED信号机构还可以包括第二二极管3121，该第二二极管3121并联在第一继电器的线圈312上，且其阳极连接在MOS管54与第一继电器的线圈312之间。从而，当单片机51停止输出PWM信号时，通过第二二极管3121可以吸收第一继电器的线圈312的反激电压，进而保护第一继电器的线圈312，减少对第一开关驱动电路5的干扰。

在本实施例提供的LED信号机构中，第一开关驱动电路5控制第一继电器的常闭触点311的开闭动作，该第一开关驱动电路5包括单片机51、阻容耦合电路52、整流滤波电路53和MOS管54。该第一开关驱动电路5利用了电容的隔离直流特性，既能让连续变化的PWM耦合通过，又可以阻止直流电压通过，在单片机51出现故障的情况下，单片机51的IO端口无PWM信号输出，此时不管单片机51的IO端口输出是持续的高电平还是低电平，经过阻容耦合电路52后都没有电压输出了，这时MOS管54关断，监测电路31中第一继电器失电且常闭触点311闭合，从而在光源组件1故障时能触发报警主机更可靠地进行报警，避免出现漏报或误报的情况。

由上可知，本实用新型提出了一种LED信号机构，能够实现如下目的：其一、无需额外设置点灯单元即可同时满足报警主机和监督继电器41的工作需求；其二、能够适应轨道交通领域110V和220V两种电源规格，市场适用性较强；其三、在光源组件故障时，在单片机51死机或者失效的情况下，仍能关断MOS管54并触发报警主机进行报警。

本实用新型涉及轨道信号设备技术领域，特别是一种LED信号机构。该LED信号机构包括光源组件1、控制电路2以及接口匹配电路3。控制电路2可根据光源组件1中的主LED组11和副LED组12的工作状态来控制该接口匹配电路3。进而，无需额外设置点灯单元即可同时满足报警主机和监督继电器41的工作需求。此外，该信号机构中的第一开关驱动电路5中还设置了阻容耦合电路52。从而，在光源组件故障时，在单片机51死机或者失效的情况下，仍能关断MOS管54并触发报警主机进行报警。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED信号机构，其用于连接在电源线路上，且该电源线路上串联有监督继电器(41)，其特征在于，所述LED信号机构包括：

光源组件(1)，其包括并联的主LED组(11)和副LED组(12)；

控制电路(2)，其用于检测所述主LED组(11)和所述副LED组(12)的工作状态，且能够在所述主LED组(11)工作时关闭所述副LED组(12)，并在所述主LED组(11)故障时切换至所述副LED组(12)工作；

接口匹配电路(3)，其包括一监测电路(31)和一功耗电路(32)，所述监测电路(31)包括第一继电器，且所述第一继电器的常闭触点(311)用于串联在报警主机的采集电路(42)中，以在所述常闭触点(311)闭合时触发所述报警主机进行报警；所述功耗电路(32)连接在所述电源线路上；

其中，所述控制电路(2)设置成能够响应于检测到所述主LED组(11)故障且切换至所述副LED组(12)工作的状态而控制所述常闭触点(311)由断开状态转换为闭合状态；以及，所述控制电路(2)还设置成能够响应于检测到所述主LED组(11)和所述副LED组(12)均故障时控制所述功耗电路(32)断开，且使所述监督继电器(41)能响应于所述电源线路中的电流而触发由原先的吸起状态转换为落下状态。

2.根据权利要求1所述的LED信号机构，其特征在于，在所述电源线路的输入为110V交流电的条件下，所述控制电路(2)控制所述功耗电路(32)始终保持断开；以及，

在所述电源线路的输入为220V交流电的条件下，在所述主LED组(11)或所述副LED组(12)工作时所述控制电路(2)保持所述功耗电路(32)始终导通。

3.根据权利要求1所述的LED信号机构，其特征在于，所述监测电路(31)中还设置有：

第一开关驱动电路(5)，其与所述控制电路(2)信号连接，并设置成响应于所述主LED组(11)工作而控制所述常闭触点(311)断开，以及响应于所述主LED组(11)故障而控制所述常闭触点(311)闭合。

4.根据权利要求3所述的LED信号机构，其特征在于，所述第一开关驱动电路(5)包括：

单片机(51)，其设置成接收所述控制电路(2)的控制信号并在所述主LED组(11)工作的状态下输出PWM信号；

阻容耦合电路(52)，其设置成接收所述单片机(51)的PWM信号，且其用于隔离直流电并只允许交流信号通过；

整流滤波电路(53)，其接入所述阻容耦合电路(52)输出的交流信号并输出直流信号；

MOS管(54)，其连接在所述整流滤波电路(53)与所述第一继电器的线圈(312)之间，并在接收到来自所述整流滤波电路(53)的直流信号时控制所述第一继电器的线圈(312)导通。

5.根据权利要求4所述的LED信号机构，其特征在于，所述MOS管(54)为NMOS管；其中，所述MOS管(54)的栅极(G)连接在所述整流滤波电路(53)的输出侧，所述MOS管(54)的源极(S)连接在所述第一继电器的线圈(312)上，所述MOS管(54)的漏极(D)接地。

6.根据权利要求4所述的LED信号机构，其特征在于，所述阻容耦合电路(52)包括：

第一电容(521)，其连接在所述单片机(51)的输出端；

第一电阻(522)，其一端连接在所述第一电容(521)的输出端且另一端接地。

7.根据权利要求4所述的LED信号机构，其特征在于，所述整流滤波电路(53)包括：

第一二极管(531)，其阳极连接在所述阻容耦合电路(52)的输出端；

第二电容(532)，其一端连接在所述第一二极管(531)的阴极且另一端接地。

8.根据权利要求4所述的LED信号机构，其特征在于，还包括：

第二电阻(541)，其一端连接在所述整流滤波电路(53)的输出端而另一端接地；

第二二极管(3121)，其并联在所述第一继电器的线圈(312)上，且其阳极连接在所述MOS管(54)与所述第一继电器的线圈(312)之间。

9.根据权利要求3所述的LED信号机构，其特征在于，所述第一开关驱动电路(5)包括：

单片机(51)，其设置成接收所述控制电路(2)的控制信号且在所述主LED组(11)工作的状态下输出PWM信号；

阻容耦合电路(52)，其设置成接收所述单片机(51)的PWM信号，且其用于隔离直流电并只允许交流信号通过；

整流滤波电路(53)，其接入所述阻容耦合电路(52)输出的交流信号并输出直流信号；

开关三极管，其连接在所述整流滤波电路(53)与所述第一继电器的线圈(312)之间，并在接收到来自所述整流滤波电路(53)的直流信号时控制所述第一继电器的线圈(312)导通。

10.根据权利要求1所述的LED信号机构，其特征在于，所述功耗电路(32)包括：

第三电阻(321)，其与所述光源组件(1)并联；

第二继电器，所述第二继电器的常开触点(322)与所述第三电阻(321)串联；

第二开关驱动电路(323)，其与所述控制电路(2)信号连接，并用于控制第二继电器的线圈的通断，以控制所述常开触点(322)的开闭。

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