CN220107968U - 一种leu采集兼自检型异或电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LEU采集兼自检型异或电路，用于采集信号机状态变化，包括一端连接于信号发生器的第三通断件，第一通断件的一端连接于第三通断件另一端和信号机，另一端连接于三极管的基极，三极管的集电极连接于第二通断件的一端和第三通断件的另一端，第二通断件的另一端连接于状态指示器，第二通断件的一端连接于信号机，第一通断件、第二通断件和第三通断件在低电平时导通，高电平时截止。本实用新型的有益效果：通过信号机输出的高低电平状态改变三极管的导通截止，影响光电耦合器的导通截止，实现在信号机输出高电平时，信号发生器的电平信号与状态指示器的电平信号状态不同，方便直观得到信号机的电平信号，从而获知信号机的点灯状态。

Description

一种LEU采集兼自检型异或电路

技术领域

本申请涉及信号机控制技术领域，尤其是涉及一种LEU采集兼自检型异或电路。

背景技术

LEU作为轨道交通IATP运行模式下信号机状态的采集设备，用于采集管辖区域内多组信号机电灯状态。现有采集方式一般通过线缆将信号机接点直接与MCU相连，这样不仅对MCU性能具有较高要求，同时还会产生当未采集到信号机点灯状态时，无法准确判断是否为内部电路故障导致。

中国专利《一种道路交通信号机故障实时监测与安全防护装置》，公开号：CN115035740A，公开日：2022年09月09日，具体公开了通过灯驱动信号检测子电路对信号灯的每一路灯驱动信号进行实施监测，根据预设的故障条件判断是否发生信号机故障，一旦检测到信号机故障，则根据信号机故障的类型，通过继电器、黄闪切换电路控制待监测信号机进行实时的故障处理，该方案虽然通过光耦输出的电平信号反馈信号灯电路故障，但是通过复杂的冲突规则设定判断信号机故障的实际情况，需要设定阈值以及监测信号变化，结构复杂。

中国专利《一种电化学直流电源同频异相并联控制系统及其控制方法》，公开号：CN 103956729A，公开日：2014年04月04日，具体公开了通过多个光电耦合器的组合实现输入信号和输出信号的同频控制，但其控制基于输入信号的变化，即同样只监测外部待检测回路是否正常工作，与自身电路是否故障并无自检手段。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在用较为复杂的结构实现信号机状态的采集并且在出现信号问题时无法直观判断是否是自身电路故障导致的问题，提出一种LEU采集兼自检型异或电路，通过光电耦合器以及三极管导通截止实现在获知信号发生器输入的电平信号和状态指示器获得的电平信号后可以直接获取到信号机点灯状态，结构简单，方便直接判断信号机的点灯状态。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的一种LEU采集兼自检型异或电路，用于采集信号机状态变化，包括第一通断件U21、第二通断件U22、第三通断件U23、三极管Q2、信号发生器以及状态指示器，第三通断件U23一端与信号发生器相连，另一端连接于第一通断件U21的一端，第一通断件U21的另一端连接于三极管Q2的基极，第一通断件U21的一端还连接于信号机，三极管Q2的集电极连接于第二通断件U22的一端，三极管Q2的发射极连接于高电平电压，三极管Q2的集电极还连接于第三通断件U23的另一端，第二通断件U22的另一端连接于状态指示器，第二通断件U22的一端还连接于信号机，第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23在低电平时导通，高电平时截止。

优选的，第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23为第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22和第三光电耦合器U23，第三光电耦合器U23的发射端负极连接于信号发生器，第三光电耦合器U23的发射端正极连接于电源电压，第三光电耦合器U23的接收端E极接地，第三光电耦合器U23的接收端C极连接于第一光电耦合器U21的发射端负极，第一光电耦合器U21的发射端正极连接于三极管Q2的集电极，第一光电耦合器U21的接收端C极连接于三极管Q2的基极，第一光电耦合器U21的接收端E极连接于信号机和第二光电耦合器U22的发射端负极，第二光电耦合器U22的发射端负极还连接于三极管Q2的集电极，第二光电耦合器U22的发射端正极连接于电源电压，第二光电耦合器U22的接收端C极连接于电源电压，第二光电耦合器U22的接收端E极连接于状态指示器，三极管Q2的发射端连接于电源电压。

优选的，信号发生器用以输出设定频率的高低电平交替的信号。

优选的，第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22以及第三光电耦合器U23为PS2801-1。

优选的，三极管Q2为PNP型9012。

优选的，还包括二极管D5，二极管D5的正极连接于第二光电耦合器U22的发射端负极，二极管D5的负极连接于信号机。

优选的，还包括电容C90以及第一电阻R69，第一电阻R69的一端连接于第二光电耦合器U22的接收端E极，另一端连接于状态指示器，电容C90串联于第一电阻R69，且电容C90一端接地。

优选的，还包括第二电阻R70，第二电阻R70一端连接于三极管Q2的基极，另一端连接于三极管Q2的发射端。

优选的，还包括第三电阻R71，第三电阻R71一端连接于信号机，另一端连接于第一光电耦合器U21的接收端E极。

优选的，还包括第四电阻R72，第四电阻R72一端连接于电容C90的接地端，第四电阻R72的另一端连接于第二光电耦合器U22的接收端E极。

本实用新型的有益效果：通过信号机输出的高低电平状态改变三极管的导通截止，从而影响光电耦合器的导通截止，实现在信号机输出高电平时，信号发生器的电平信号与状态指示器的电平信号状态不同，方便直观得到信号机的电平信号，从而获知信号机的点灯状态，且同时当信号发生器无论输出高电平还是低电平时，状态指示器的电平信号状态始终不变即可判断是电路自身故障，便于检修处理。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例下的一种LEU采集兼自检型异或电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本实用新型的一种最佳实施例，仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围，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。

如图1所示，一种LEU采集兼自检型异或电路，包括第一通断件U21、第二通断件U22、第三通断件U23、三极管Q2、信号发生器以及状态指示器，第三通断件U23一端与信号发生器相连，另一端连接于第一通断件U21的一端，第一通断件U21的另一端连接于三极管Q2的基极，第一通断件U21的一端还连接于信号机，三极管Q2的集电极连接于第二通断件U22的一端，三极管Q2的发射极连接于高电平电压，第二通断件U22的另一端连接于状态指示器，第二通断件U22的一端还连接于信号机，第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23在低电平时导通，高电平时截止，三极管Q2的集电极还连接于第三通断件U23的另一端。可以理解的是第三通断件U23与第一通断件U21相连，当第三通断件U23发生截止时，第一通断件U21没有电流通过，三极管Q2的基极也没有电流通过，三极管Q2截止。

具体的，当信号发生器发出低电平，第三通断件U23导通，当信号机发出低电平时，第一通断件U21导通，三极管Q2导通，高电平电压从三极管的集电极通入至第二通断件U22，此时第二通断件U22截止，状态指示器显示低电平；当信号发生器发出低电平，第三通断件U23导通，当信号机发出高电平时，第一通断件U21截止，三极管Q2截止，高电平电压无法从三极管的集电极通入至第二通断件U22，第三通断件U23和第二通断件U22导通，状态指示器显示高电平；当信号发生器发出高电平时，第三通断件U23截止，第一通断件U21截止，三极管Q2截止，当信号机发出低电平时，第二通断件U22导通，状态指示器显示高电平；当信号发生器发出高电平时，第三通断件U23截止，第一通断件U21截止，三极管Q2截止，当信号机发出高电平时，第二通断件U22截止，状态指示器显示低电平。

优选的，LEU采集兼自检型异或电路，包括第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22、第三光电耦合器U23、三极管Q2、第一电阻R69、第二电阻R70、第三电阻R71、第四电阻R72、第五电阻R73、第六电阻R74、二极管D5、电容C90、信号发生器以及状态指示器，即第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23为第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22和第三光电耦合器U23。

具体的，第三光电耦合器U23的发射端负极连接于信号发生器，第三光电耦合器U23的发射端正极连接于电源电压，第三光电耦合器U23的接收端E极接地，第三光电耦合器U23的接收端C极连接于第一光电耦合器U21的发射端负极，第一光电耦合器U21的发射端正极连接于三极管Q2的集电极，第一光电耦合器U21的接收端C极连接于三极管Q2的基极，第一光电耦合器U21的接收端E极连接于信号机和第二光电耦合器U22的发射端负极，第二光电耦合器U22的发射端负极还连接于三极管Q2的集电极，第二光电耦合器U22的发射端正极连接于电源电压，第二光电耦合器U22的接收端C极连接于电源电压，第二光电耦合器U22的接收端E极连接于状态指示器，三极管Q2的发射端连接于电源电压。可以理解的是，这里的信号发生器以及状态指示器并不是限定具体的元器件，只需要能实现信号发生以及展示高低电平信号输出的元器件均可作为本申请中的信号发生器以及状态指示器；同样，第一光电耦合器U21的接收端E极连接于信号机是指连接于信号机点灯状态的采集端，即信号机的电平信号采集端。

在本实施例中，将信号发生器定义为信号发生端1_Q，状态指示器定义为状态指示端1_C，信号机的电平信号采集端定义为采集端OUT；各个光电耦合器的发射端正极定义为对应光电耦合器的引脚A，各个光电耦合器的发射端负极定义为对应光电耦合器的引脚K，各个光电耦合器的接收端C极定义为对应光电耦合器的引脚C，各个光电耦合器的接收端E极定义为对应光电耦合器的引脚E。如表1为信号机点灯状态判断的异或逻辑真值表，具体判断过程如下：

1)信号发生端1_Q为低电平时：第三光电耦合器U23的引脚A至引脚K导通，引脚C至引脚E导通，第一光电耦合器U21的引脚A至引脚K导通，若此时采集端OUT为高电平，引脚C至引脚E不导通，三极管Q2基极为高电平表现为截止状态，24V正电压无法通过三极管流至第二光电耦合器U22的K引脚。则第二光电耦合器U22的引脚A至引脚K导通，引脚C至引脚E导通，状态指示端1_C表现为高电平；

2)信号发生端1_Q为低电平时：第三光电耦合器U23的引脚A至引脚K导通，引脚C至引脚E导通，第一光电耦合器U21的引脚A至引脚K导通，若此时采集端OUT为低电平，引脚C至引脚E导通，三极管Q2基极为低电平表现为导通状态，24V正电压能够通过三极管流至第二光电耦合器U22的K引脚。则第二光电耦合器U22的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，状态指示端1_C表现为低电平；

3)信号发生端1_Q为高电平时：第三光电耦合器U23的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，第一光电耦合器U21的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，三极管Q2基极为高电平表现为截止状态，24V正电压无法通过三极管流至第二光电耦合器U22的K引脚。若此时采集端OUT为低电平，则第二光电耦合器U22的引脚A至引脚K导通，引脚C至引脚E导通，状态指示端1_C表现为高电平；

4)信号发生端1_Q为高电平时：第三光电耦合器U23的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，第一光电耦合器U21的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，三极管Q2基极为高电平表现为截止状态，24V正电压无法通过三极管流至第二光电耦合器U22的K引脚。若此时采集端OUT为高电平，则第二光电耦合器U22的引脚A至引脚K不导通，引脚C至引脚E不导通，状态指示端1_C表现为低电平。

表1信号机点灯状态判断的异或逻辑真值表

信号发生端1_Q	状态指示端1_C	采集端OUT
			高电平	低电平	高电平
高电平	高电平	低电平
			低电平	高电平	高电平
低电平	低电平	低电平

由上述判断可知，在信号机未点灯时，即采集端OUT采集到的电平信号为低电平时，信号发生端1_Q和状态指示端1_C的电平信号状态始终相同，此时若在一定时间内不断改变信号发生端1_Q输出的电平状态，状态指示端1_C始终为低电平时，即可判断电路故障。若状态指示端1_C存在高电平状态即可以判断电路正常运行，则可以通过信号发生端1_Q和状态指示端1_C的差异进行判断采集端OUT的电平状态，即当信号发生端1_Q和状态指示端1_C电平状态不同时，采集端OUT处于高电平状态，信号机点灯，若信号发生端1_Q和状态指示端1_C电平状态时，采集端OUT处于低电平状态，信号机不点灯。

优选的，信号发生器用以输出设定频率的高低电平交替的信号，即方波信号，当电路正常工作时，状态指示器的电平信号变化频率应与信号发生器输出的频率相同，否则，立即判定电路故障。信号发生器一直以设定的频率输出方波信号，可以每时每刻判断电路的运行状态，及时发现电路故障，便于及时检修，同时也可以及时发现内部线路元器件老化导致的信号传递延迟等问题，确保对信号机点灯状态的判断及时准确。

进一步，第一电阻R69、第二电阻R70、第三电阻R71、第四电阻R72、第五电阻R73、第六电阻R74均为限流电阻，确保电路运行安全。

具体的，第一电阻R69的一端连接于第二光电耦合器U22的接收端E极，另一端连接于状态指示器和电容C90，第四电阻R72一端连接于电容C90的一端并接地，第四电阻R72的另一端连接于第二光电耦合器U22的接收端E极，电容C90能够过滤电路中的干扰信号，避免杂乱信号引起状态指示器的不正常电平信号状态变化。

更为具体的，第二电阻R70一端连接于三极管Q2的基极，另一端连接于三极管Q2的发射端，在没有输入电压或输入端悬空时，第二电阻R70能够确保三极管Q2的可靠截止。

优选的，第三电阻R71一端连接于信号机，另一端连接于第一光电耦合器U21的接收端E极；第五电阻R73一端连接于第三光电耦合器U23的接收端E极，另一端接地；第六电阻R74一端连接于信号发生器，另一端连接于第三光电耦合器U23的发射端负极。通过多个限流电阻，对电路进行分流，避免导通时电压过高对电路造成损害。

进一步优选的，二极管D5的正极连接于第二光电耦合器U22的发射端负极，二极管D5的负极连接于信号机，防止信号机的电流倒灌至第二光电耦合器U22。

可选的，第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22以及第三光电耦合器U23为具有高隔离电压和高速开关特性的PS2801-1。

可选的，三极管Q2为PNP型9012。

可选的，电容C90为220pF/50V。

可选的，第一电阻R69阻值为100Ω/5％，第二电阻R70阻值为3KΩ/5％，第三R71阻值为4.7KΩ/5％，第四电阻R72阻值为2KΩ/5％，第五电阻R73阻值为5.1KΩ/5％，第六电阻R74阻值为1KΩ/5％。

优选的，第三光电耦合器U23的发射端正极连接的电源电压为3.3V，第二光电耦合器U22的发射端正极连接的电源电压为24V，第二光电耦合器U22的接收端C极连接的电源电压为3.3V，三极管Q2的发射端连接的电源电压为24V，以便于实现高低电平的转换。

以上之具体实施方式为本实用新型一种LEU采集兼自检型异或电路的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LEU采集兼自检型异或电路，用于采集信号机状态变化，其特征在于：包括第一通断件U21、第二通断件U22、第三通断件U23、三极管Q2、信号发生器以及状态指示器，所述第三通断件U23一端与信号发生器相连，另一端连接于所述第一通断件U21的一端，所述第一通断件U21的另一端连接于所述三极管Q2的基极，所述第一通断件U21的一端还连接于信号机，所述三极管Q2的集电极连接于所述第二通断件U22的一端，所述三极管Q2的发射极连接于高电平电压，所述三极管Q2的集电极还连接于第三通断件U23的另一端，所述第二通断件U22的另一端连接于所述状态指示器，所述第二通断件U22的一端还连接于信号机，所述第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23在低电平时导通，高电平时截止。

2.如权利要求1所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：所述第一通断件U21、第二通断件U22和第三通断件U23为第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22和第三光电耦合器U23，所述第三光电耦合器U23的发射端负极连接于信号发生器，所述第三光电耦合器U23的发射端正极连接于电源电压，所述第三光电耦合器U23的接收端E极接地，所述第三光电耦合器U23的接收端C极连接于所述第一光电耦合器U21的发射端负极，所述第一光电耦合器U21的发射端正极连接于所述三极管Q2的集电极，所述第一光电耦合器U21的接收端C极连接于所述三极管Q2的基极，所述第一光电耦合器U21的接收端E极连接于信号机和所述第二光电耦合器U22的发射端负极，所述第二光电耦合器U22的发射端负极还连接于所述三极管Q2的集电极，所述第二光电耦合器U22的发射端正极连接于电源电压，所述第二光电耦合器U22的接收端C极连接于电源电压，所述第二光电耦合器U22的接收端E极连接于状态指示器，所述三极管Q2的发射端连接于电源电压。

3.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：所述信号发生器用以输出设定频率的高低电平交替的信号。

4.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：所述第一光电耦合器U21、第二光电耦合器U22以及第三光电耦合器U23为PS2801-1。

5.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：所述三极管Q2为PNP型9012。

6.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：还包括二极管D5，所述二极管D5的正极连接于所述第二光电耦合器U22的发射端负极，所述二极管D5的负极连接于信号机。

7.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：还包括电容C90以及第一电阻R69，所述第一电阻R69的一端连接于所述第二光电耦合器U22的接收端E极，另一端连接于所述状态指示器，所述电容C90串联于所述第一电阻R69，且所述电容C90一端接地。

8.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：还包括第二电阻R70，所述第二电阻R70一端连接于所述三极管Q2的基极，另一端连接于所述三极管Q2的发射端。

9.如权利要求2所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：还包括第三电阻R71，所述第三电阻R71一端连接于信号机，另一端连接于所述第一光电耦合器U21的接收端E极。

10.如权利要求7所述的一种LEU采集兼自检型异或电路，其特征在于：还包括第四电阻R72，所述第四电阻R72一端连接于所述电容C90的接地端，所述第四电阻R72的另一端连接于所述第二光电耦合器U22的接收端E极。