CN220020415U - 一种红灯信号采集装置及红灯信号检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及信号检测技术领域，具体涉及一种红灯信号采集装置及红灯信号检测系统；该装置包括耦合夹、信号线及铜箔；该信号线的一端固定在该铜箔上；该耦合夹形成一个用于将该铜箔与红灯电源线固定在一起的夹持空间，以实现该信号线和该红灯电源线的信号耦合，该信号线输出耦合后的红灯采集信号；在上述方案中，耦合夹将信号线和红灯电源线固定在一起，并将信号线和铜箔焊接在一起，耦合夹可以直接在红灯电源线上操作，不仅无需断电连接，可以降低对交通的影响，而且无需占用红灯电源线接口，不影响信号机带负载数量。

Description

一种红灯信号采集装置及红灯信号检测系统

技术领域

本申请涉及信号检测技术领域，具体涉及一种红灯信号采集装置及红灯信号检测系统。

背景技术

红灯信号检测设备用于在道路上对红灯信号进行检测并配合电子警察进行道路交通违规抓拍的配套设施。

目前红灯信号检测设备在对红灯信号进行检测时，需要将红灯电源线接进检测器，这种接触式的检测方式不仅增加了红灯信号检测的工作量和工作难度，还会挤占一部分负载接口；并且对于已经安装完成，正在使用中的红灯设备，目前红灯信号检测设备需要断电后进行接线，极为影响当地交通。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种红灯信号采集装置及红灯信号检测系统，以解决目前红灯信号检测设备需要断电后进行接线，极为影响当地交通的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种红灯信号采集装置；所述装置包括：耦合夹、信号线及铜箔；

所述信号线的一端固定在所述铜箔上；

所述耦合夹形成一个用于将所述铜箔与红灯电源线固定在一起的夹持空间，

以实现所述信号线和所述红灯电源线的信号耦合，所述信号线输出耦合后的红灯采集信号。

根据上述技术手段，耦合夹形成的夹持空间将铜箔和红灯电源线固定在一起，保证红灯电源线与铜箔接触，并将信号线和铜箔焊接在一起，可以扩大信号线与红灯电源线的分布电容，增大信号耦合的强度；耦合夹可以直接在红灯电源线上操作，不仅无需断电连接，可以降低对交通的影响，而且无需占用红灯电源线接口，不影响信号机带负载数量；此外，信号线不需要直接接入220伏交流电压，减小了线径和耐压值，节省了成本；工作人员也无需对高压电源直接操作，提高了现场施工人员的安全保障。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述耦合夹包括结构相同的上层金属片及下层金属片；

所述上层金属片及所述下层金属片用于形成所述夹持空间，以夹住所述铜箔、所述信号线和所述红灯电源线。

根据上述技术手段，上层金属片及下层金属片夹住铜箔、信号线和红灯电源线，进而实现非接触式红灯信号采集。

结合第一方面对应的实施方式，所述上层金属片及所述下层金属片上均设有对应的螺钉孔，所述螺钉孔用于穿过螺钉，以对所述铜箔、所述信号线和所述红灯电源线进行挤压。

根据上述技术手段，螺钉穿过螺钉孔，将铜箔、信号线和红灯电源线在上层金属片及下层金属片进行挤压，改为非接触式拾取红灯信号信息，不需要对红灯线缆端子进行操作，大大提高了对现场环境的适应性，同时也可以减少故障维护工作量，降低维护资源。

结合第一方面对应的实施方式，所述信号线包括屏蔽层及线芯，所述信号线靠近耦合夹的一端的屏蔽层与所述螺钉连接；所述信号线靠近耦合夹的一端的线芯焊接在所述铜箔上。

结合第一方面对应的实施方式，所述信号线靠近所述耦合夹的一端的屏蔽层套接在所述螺钉上。

根据上述技术手段，信号线的屏蔽层与螺钉连接，可以增强抗干扰能力。

结合第一方面对应的实施方式，所述铜箔与所述上层金属片之间设有第一导热衬垫；线缆层与所述下层金属片之间设有第二导热衬垫；所述线缆层包括所述信号线和所述红灯电源线。

根据上述技术手段，该第一导热衬垫可以对铜箔和上层金属片进行绝缘，该第二导热衬垫可以对铜箔和信号线和红灯电源线之间的挤压程度进行缓冲，进而保护线缆。

第二方面，本申请实施例提供了一种红灯信号检测系统；所述系统包括信号处理电路、ADC采集模块、控制模块及如上所述的红灯信号采集装置；

所述信号处理电路的输入端与所述信号线远离所述耦合夹的一端连接；

所述信号处理电路的输出端与所述ADC采集模块的输入端连接；所述ADC采集模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；

所述信号处理电路用于提高所述红灯采集信号的输入阻抗，并降低负载的输出阻抗；所述ADC采集模块用于对所述信号处理电路的输出信号进行峰值采样；所述控制模块用于根据所述峰值。

根据上述技术手段，信号线将耦合到的红灯采集信号，送入到信号处理电路，由于耦合的能量较小，对信号线的线径没有通流的需求，大大减小了信号线线径，在该信号处理电路中，输入的红灯采集信号为小信号，其通过源极跟随器提高输入阻抗，降低对输入信号的影响；降低输出阻抗，提高带负载能力；ADC采集模块对信号处理电路的输出信号进行峰值采样判断，控制模块会设置判断的阈值，一旦阈值达到，便认为红灯信号检测成功，获取红灯检测信号；另外，在某些干扰比较大的环境，可灵活控制阈值来过滤干扰，以提高产品的抗干扰性能。

结合第二方面对应的实施方式，所述信号线远离所述耦合夹的一端的屏蔽层接地；所述信号线远离所述耦合夹的一端通过目标连接器端子与所述信号处理电路的输入端连接；

所述目标连接器端子内设置有子信号线及接地线。

根据上述技术手段，由于耦合夹的耦合的能量较小，对信号线的线径没有通流的需求，大大减小了信号线的线径，信号线采用屏蔽线缆，其远离耦合夹的一端的屏蔽层接地，抗干扰性能好。

结合第二方面对应的实施方式，所述信号处理电路为源极跟随电路。

结合第二方面或其对应的实施方式，在所述源极跟随电路中，

电源电压VCC依次通过第一电阻R205和第二电阻R209接入接地端；

所述电源电压VCC还通过第一开关管Q17连接至ADC采集模块的输入端；

所述电源电压VCC还依次通过第一开关管Q17及第三电阻R210接入所述接地端；

所述红灯采集信号连接至第一开关管Q17的控制端；所述红灯采集信号还通过第一二极管D12接入所述接地端。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号采集装置的结构爆炸示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号采集装置在应用时的结构爆炸示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号采集装置的整体结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号检测系统的结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的信号处理电路的电路结构图。

其中，1-信号线；2-铜箔；3-红灯电源线；01-上层金属片；02-下层金属片；001-螺钉孔；002-螺钉；11-屏蔽层；12-线芯；4-第一导热衬垫；5-第二导热衬垫。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号采集装置的结构爆炸示意图。该红灯信号采集装置包括耦合夹、信号线1及铜箔2；

该信号线1的一端固定在该铜箔2上；

该耦合夹形成一个用于将铜箔2与红灯电源线3固定在一起的夹持空间，以实现该信号线1和该红灯电源线3的信号耦合，该信号线1输出耦合后的红灯采集信号。

在一种可能的实施方式中，请参照图2示出的该红灯信号采集装置在应用时的结构爆炸示意图，该信号线1固定在该铜箔2上时，可根据应用场景将该信号线1焊接在该铜箔2的上表面，或将该信号线1焊接在该铜箔2的下表面；同样的，在检测时，仅需保证该铜箔2与红灯电源线3相接触即可，也就是说，该红灯电源线3可以与该铜箔2的上表面接触，也可以与该铜箔2的下表面接触，该铜箔2与该红灯电源线3直接接触，使得铜箔2可以对信号线1及红灯电源线3进行信号耦合，该信号线1输出耦合后的红灯采集信号；该耦合夹形成的夹持空间将该铜箔2、该信号线1和该红灯电源线3挤压在一起，避免在耦合过程中该铜箔2、该信号线1和该红灯电源线3的松动。

在一种可能的实施方式中，该耦合夹包括结构相同的上层金属片01及下层金属片02；

该上层金属片01及该下层金属片02用于形成该夹持空间，以夹住该铜箔2、该信号线1和红灯电源线3。

在一种可能的实施方式中，该上层金属片01及该下层金属片02上均设有对应的螺钉孔001，该螺钉孔001用于穿过螺钉002，以对该铜箔2、该信号线1和该红灯电源线3进行挤压。

进一步的，如图1所示，该上层金属片01上的螺钉孔001与该下层金属片02上的螺钉孔001一一对应，该螺钉孔001可根据需要设置有多个；相应的，该螺钉002也可根据需要设置有多个。

在一种可能的实施方式中，该信号线1包括屏蔽层11及线芯12，该信号线1靠近耦合夹的一端的屏蔽层11与该螺钉002连接；该信号线1靠近耦合夹的一端的线芯12焊接在该铜箔2上。

在一种可能的实施方式中，所述信号线1靠近该耦合夹的一端的屏蔽层11套接在该螺钉002上。

进一步的，如图1所示，该信号线1包括屏蔽层11及线芯12，该信号线1远离耦合夹的一端的屏蔽层11包裹在线芯12的外表面；该信号线1远离耦合夹的一端的屏蔽层11与线芯12分离；该信号线1远离耦合夹的一端的屏蔽层11以圆环形式套接在螺钉002上；使得该信号线1靠近耦合夹的一端的屏蔽层11与螺钉002连接，进而增强抗干扰能力。

在一种可能的实施方式中，该铜箔2与该上层金属片01之间设有第一导热衬垫4；线缆层与该下层金属片02之间设有第二导热衬垫5；该线缆层包括该信号线1和该红灯电源线3。

进一步的，该第一导热衬垫4可以对铜箔2和上层金属片01进行绝缘，该第二导热衬垫5可以对铜箔2和信号线1和红灯电源线3之间的挤压程度进行缓冲，进而保护线缆。

请参照图3示出的一种红灯信号采集装置的整体结构示意图，耦合夹一方面夹住铜箔2和红灯电源线3，将铜箔2和红灯电源线3固定在一起；另一方面信号线1和铜箔2焊接在一起，红灯电源线3贴近铜箔2固定(保证红灯电源线3与铜箔2接触即可)，耦合夹将红灯电源线3和铜箔2夹住，保证红灯电源线3和铜箔2紧密接触，进一步扩大信号线1与红灯电源线3的分布电容，增大信号耦合的强度。

耦合夹采用两片带螺钉孔001，结构相同的金属片(即上述的上层金属片01和下层金属片02)，将铜箔2和红灯电源线3挤压在一起，金属片上的螺钉002接信号线1的屏蔽层11，以增强抗干扰能力；铜箔2和金属片之间使用导热衬垫(即上述的第一导热衬垫4及第二导热衬垫5)，该导热衬垫的第一导热衬垫4可以对铜箔2和金属片进行绝缘，第二导热衬垫5对铜箔2和红灯电源线3之间的挤压程度进行缓冲，以保护线缆；这种结构成本低，安装方便，使用安全。

综上所述，耦合夹形成的夹持空间将铜箔2和红灯电源线3固定在一起，保证红灯电源线与铜箔接触，并将信号线1和铜箔2焊接在一起，可以扩大信号线1与红灯电源线3的分布电容，增大信号耦合的强度；耦合夹可以直接在红灯电源线3上操作，因此，不仅无需断电连接，可以降低对交通的影响，而且无需占用红灯电源线3的接口，不影响信号机带负载数量；

此外，由于上述红灯信号采集装置是非接触式的采集装置，不需要破线，该采集装置作为模块集成到信号机，供电可由信号机供电，因此，信号线不需要直接接入220伏交流电压，减小了线径和耐压值，节省了成本；工作人员也无需对高压电源直接操作，提高了现场施工人员的安全保障。

图4是根据一示例性实施例示出的一种红灯信号检测系统的结构示意图。该系统包括信号处理电路、ADC采集模块、控制模块及如图1、图2及图3示出的红灯信号采集装置；

该信号处理电路的输入端与该信号线远离该耦合夹的一端连接；

该信号处理电路的输出端与该ADC采集模块的输入端连接；该ADC采集模块的输出端与该控制模块的输入端连接；

该信号处理电路用于提高该红灯采集信号的输入阻抗，并降低负载的输出阻抗；该ADC采集模块用于对该信号处理电路的输出信号进行峰值采样；该控制模块用于根据该峰值，获取红灯检测信号。

进一步的，在图4中，红灯信号采集装置将耦合的红灯采集信号通过屏蔽线送到信号处理电路；即通过源极跟随电路，提高带载能力，再送入ADC采集模块进行采样判断，之后，控制模块(MCU)会根据输入电压的峰值进行判断，控制模块内部会设置判断的阈值，一旦阈值达到，便认为红灯信号检测成功，对该红灯采集信号进行峰值捕获，从而获取红灯检测信号。另外，在某些干扰比较大的环境，控制模块可灵活控制阈值来过滤干扰，以提高产品的抗干扰性能。

进一步的，该ADC采集模块的型号可根据应用场景进行选择，示例性的，该ADC采集模块可以为现有的Flash模拟数字转换器(Flash ADC)、循序渐进式模拟数字转换器(Successive approximation Register ADC)及集成模拟数字转换器(Integrating ADC)。

在一种可能的实施方式中，该信号线1远离该耦合夹的一端的屏蔽层11接地；该信号线1远离该耦合夹的一端通过目标连接器端子与该信号处理电路的输入端连接；

该目标连接器端子内设置有子信号线及接地线。

在一种可能的实施方式中，该信号处理电路为源极跟随电路。

进一步的，信号线1的作用是将耦合到的红灯采集信号，送入到信号处理电路，由于信号线1所耦合的能量较小，对信号线1的线径没有通流的需求，大大减小了信号线1的线径。

进一步的，该接地线设有一根，该子信号线可根据实际应用场景设有一根或多根。示例性的，该信号线1远离该耦合夹的一端所连接的目标连接器端子实际可以采用一个DB9端子；该DB9端子内置8根信号线及一根接地线；该信号线1采用屏蔽线缆，其远离该耦合夹的一端的屏蔽层11接地，抗干扰性能较好。

信号处理电路将输入的小信号(即上述红灯采集信号)通过源极跟随器提高输入阻抗，降低对输入信号的影响；并降低输出阻抗，提高带负载能力，该信号处理电路的输出信号输入到ADC采集模块(即图4中的ADC采集)，ADC采集模块进行峰值采样判断；单片机(该单片机为控制模块，该控制模块可以是图4中的MCU)可以根据ADC采集模块的输入电压峰峰值，灵活设置阈值，进而改变信号检测的灵敏度，现场适应性强；单片机将每一路的信号计算的最终结果，以并口的形式发送给CPU控制器，CPU控制器将各路红灯检测信号打包，通过以太网发送给终端设备。

在一种可能的实施方式中，请参照图5示出的信号处理电路的电路结构图，如图5所示，在该源极跟随电路中，电源电压VCC依次通过第一电阻R205和第二电阻R209接入接地端；

该电源电压VCC还通过第一开关管Q17连接至该ADC采集模块的输入端；

该电源电压VCC还依次通过第一开关管Q17及第三电阻R210接入该接地端；

该红灯采集信号连接至第一开关管Q17的控制端；该红灯采集信号还通过第一二极管D12接入该接地端。

基于图5的信号处理电路的电路结构，其工作原理可以如下所示：

该信号处理电路为源极跟随电路，红灯采集信号从RED_L7输入，经过第一开关管Q17的栅极，从第一开关管Q17的漏极输出到ADC采集模块，从REDLIN_L7输出，进行采样判断；其中，第一电阻R205和第二电阻R209为该信号处理电路提供直流偏置，由于耦合的红灯采集信号为高阻电压信号，带载能力较弱，为保证输入阻抗足够大，偏置电阻不能太小，因此第一二极管D12为ESD保护管，保护第一开关管Q17不被静电打坏，第三电阻R210为ADC采集模块采集提供默认电平，防止误动作。

进一步的，该第一开关管Q17为NMOS管；其型号可以为2N7002LT1G，当该第一开关管Q17为NMOS管时，该第一开关管Q17的控制端为其栅极。

进一步的，该第一电阻R205、第二电阻R209及第三电阻R210的型号可以为0603；第一电阻R205的阻值为10MΩ，精度为1％；第二电阻R209的阻值为4.7MΩ，精度为5％；第三电阻R210的阻值为4.7MΩ，精度为5％；第一二极管D12的型号可以为BV-FA05UCA。

综上所述，耦合夹将铜箔2和红灯电源线3固定在一起，并将信号线1和铜箔2焊接在一起，红灯电源线3与铜箔2接触，可以扩大信号线1与红灯电源线3的分布电容，增大信号耦合的强度；耦合夹可以直接在红灯电源线3上操作，因此，不仅无需断电连接，可以降低对交通的影响，而且无需占用红灯电源线3的接口，不影响信号机带负载数量；

此外，由于上述红灯信号采集装置是非接触式的采集装置，不需要破线，该采集装置作为模块集成到信号机，供电可由信号机供电，因此，信号线1不需要直接接入220伏交流电压，减小了线径和耐压值，节省了成本；工作人员也无需对高压电源直接操作，提高了现场施工人员的安全保障。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种红灯信号采集装置，其特征在于，所述装置包括：耦合夹、信号线及铜箔；

所述信号线的一端固定在所述铜箔上；

所述耦合夹形成一个用于将所述铜箔与红灯电源线固定在一起的夹持空间，以实现所述信号线和所述红灯电源线的信号耦合，所述信号线输出耦合后的红灯采集信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耦合夹包括结构相同的上层金属片及下层金属片；

所述上层金属片及所述下层金属片用于形成所述夹持空间，以夹住所述铜箔、所述信号线和所述红灯电源线。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上层金属片及所述下层金属片上均设有对应的螺钉孔，所述螺钉孔用于穿过螺钉，以对所述铜箔、所述信号线和所述红灯电源线进行挤压。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号线包括屏蔽层及线芯，所述信号线靠近所述耦合夹的一端的屏蔽层与所述螺钉连接；所述信号线靠近耦合夹的一端的线芯焊接在所述铜箔上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号线靠近所述耦合夹的一端的屏蔽层套接在所述螺钉上。

6.根据权利要求2至5任一所述的装置，其特征在于，所述铜箔与所述上层金属片之间设有第一导热衬垫；线缆层与所述下层金属片之间设有第二导热衬垫；所述线缆层包括所述信号线和所述红灯电源线。

7.一种红灯信号检测系统，其特征在于，所述系统包括信号处理电路、ADC采集模块、控制模块及如权利要求1至6任一所述的红灯信号采集装置；

所述信号处理电路的输入端与所述信号线远离所述耦合夹的一端连接；所述信号处理电路的输出端与所述ADC采集模块的输入端连接；所述ADC采集模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；

所述信号处理电路用于提高红灯采集信号的输入阻抗，并降低负载的输出阻抗；所述ADC采集模块用于对所述信号处理电路的输出信号进行峰值采样；所述控制模块用于根据所述峰值，获取红灯检测信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号线远离所述耦合夹的一端的屏蔽层接地；所述信号线远离所述耦合夹的一端通过目标连接器端子与所述信号处理电路的输入端连接；

所述目标连接器端子内设置有子信号线及接地线。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号处理电路为源极跟随电路。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，在所述源极跟随电路中，

电源电压VCC依次通过第一电阻(R205)和第二电阻(R209)接入接地端；

所述电源电压VCC还通过第一开关管(Q17)连接至ADC采集模块的输入端；

所述电源电压VCC还依次通过第一开关管(Q17)及第三电阻(R210)接入所述接地端；

所述红灯采集信号连接至第一开关管(Q17)的控制端；所述红灯采集信号还通过第一二极管(D12)接入所述接地端。