信號燈電流型控制系統的製作方法

2023-12-07 22:32:51

信號燈電流型控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種信號燈電流型控制系統，用於控制信號燈，所述信號燈電流型控制系統包括比較器、電流檢測元件、繼電器、處理器、LED驅動晶片及顯示設備，所述繼電器通過電流檢測元件與信號燈相連，所述電流檢測元件還與比較器相連，所述處理器與LED驅動晶片及比較器相連,所述LED驅動晶片還與顯示設備相連，所述電流檢測元件用於檢測流經信號燈的電流，並將其傳輸至比較器，經過比較器處理之後，信號被繼續傳輸至處理器，所述處理器對接收到的電流信號進行處理，並通過LED驅動晶片對應控制繼電器以及顯示設備的工作狀態。上述信號燈電流型控制系統,用電流型測量元件代替了電壓型測量元件，使電路板與信號燈迴路完全隔離。
【專利說明】
信號燈電流型控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及信號燈控制領域，特別涉及一種電流型的信號燈控制系統。
【背景技術】
[0002]在此以前各相關單位或者個人生產有對應的控制設備，其實現途徑都是通過自鎖開關的閉合作為輸入控制信號送到單片機處理後，輸出一個開關信號並驅動放大控制繼電器，由繼電器觸點控制60W左右的船舶信號燈的亮和滅，為了達到船舶信號燈斷絲報警或者切換的目的，都是採用在船舶信號燈迴路類似串電阻類元件的方法獲得一個電壓信號，將此信號通過相關電路處理後送入單片機判斷船舶信號燈是否斷絲。此類控制系統缺點有:1.船舶信號燈迴路沒有和控制電路電氣隔離，當船舶信號燈迴路出現斷絲、短路、接地後，將會導致此控制電路板相關電路直接損壞而不能正常工作;2.電路板工作電源直接集成在電路板上，損壞後不易修復或者修復困難;3.由於電路板設計考慮欠缺，更換新電路板繁瑣;4.由於電路板程序設計考慮欠缺，給船舶相關管理操作人員檢修增加難度;5.電路板損壞後致使船舶航行、船舶信號燈處於癱瘓狀態，不能應急使用，影響船舶信號指示，從而影響船舶安全;6.航行、船舶信號燈控制電路板不能互換，不能互為備用便於檢查電路板的好壞;7.只能使用單一光源(例如白熾燈)。
【實用新型內容】
[0003]針對上述現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是:提供了一種可使電路板與船舶信號燈迴路完全隔離，防止因信號燈迴路短路、接地，斷絲造成電路板極易損壞，影響船舶安全，同時考慮了電路的易維修性，互換性，通用性，擴展性，壞板手動臨時使用等，從而大大延長了使用年限和減少了該系統出故障的機率。
[0004]本實用新型提供了一種信號燈電流型控制系統，用於控制信號燈，包括比較器、電流檢測元件、繼電器、處理器、LED驅動晶片及顯示設備，所述繼電器通過電流檢測元件與信號燈相連，所述電流檢測元件還與比較器相連，所述處理器與LED驅動晶片及比較器相連，所述LED驅動晶片還與顯示設備相連，所述電流檢測元件用於檢測流經信號燈的電流，並將其傳輸至比較器，經過比較器處理之後，信號被繼續傳輸至處理器，所述處理器對接收到的電流信號進行處理，並通過LED驅動晶片對應控制繼電器以及顯示設備的工作狀態。
[0005]進一步的，所述比較器的反相輸入端與滑動變阻器的滑動端相連，所述滑動變阻器的第一端與電流檢測元件的第一腳相連，所述滑動變阻器的第一端還直接與電源相連，所述滑動變阻器的第二端接地，所述電流檢測元件的第二腳接地，第三腳與比較器的同相輸入端相連，所述比較器的輸出端與處理器相連，電源端與電源相連，接地端接地。
[0006]如權利要求2所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於;所述比較器的輸出端通過光隔離元件與處理器相連.
[0007]進一步的，所述處理器為STCl 2C5A60S2晶片，其第一及第二時鐘引腳分別與晶振的兩端相連，所述第一時鐘引腳與晶振之間的節點通過第一電容接地，所述第二時鐘引腳與晶振之間的節點通過第二電容接地，所述處理器的接地引腳接地，電源引腳通過第三電容接地，第四電容與第三電容並聯連接，所述電源引腳還與第一二極體的陰極相連，所述第一二極體的陽極與電源相連，所述處理器的第一數據引腳與LED驅動晶片的第一輸入端相連，所述處理器的第二數據引腳與LED驅動晶片的第二輸入端相連，所述處理器的第三數據引腳與LED驅動晶片的第三輸入端相連，所述處理器的第四數據引腳與比較器的輸出端相連。
[0008]進一步的，所述處理器的第一數據引腳與LED驅動晶片的第一輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第二數據引腳與LED驅動晶片的第二輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第三數據引腳與LED驅動晶片的第三輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第四數據引腳與比較器的輸出端之間設置有光隔離元件。
[0009]進一步的，所述處理器的第一數據引腳通過第一電阻與光電耦合器的第一輸出引腳相連，所述處理器的第二數據引腳通過第二電阻與光電耦合器的第二輸出引腳相連，所述處理器的第三數據引腳通過第三電阻與光電耦合器的第三輸出引腳相連，所述光電耦合器的輸入引腳通過第四電阻與按鍵相連。
[0010]進一步的，所述顯示設備包括發光二極體以及蜂鳴器，所述LED驅動晶片的輸出端與發光二極體的陽極相連，所述發光二極體的陰極通過第五電阻與第二二極體的陽極相連，所述第二二極體的陰極與發光二極體的陽極相連，所述第二二極體的陰極及陽極還分別與繼電器的線圈的兩端相連。
[0011]進一步的，所述繼電器的開關的第一觸點還直接與扭子開關的一端相連，所述繼電器的開關的第二觸點與扭子開關的另一端相連，所述繼電器的開關的第三觸點空置。
[0012]進一步的，所述信號燈的一端與插座的第一腳相連，所述信號燈的另一端與電流檢測元件的第五腳以及直流電源均相連，所述插座的第十一引腳與電源+12V相連，所述插座的第十二引腳接地，所述插座的第十三引腳、第十六引腳均與交直流電壓檢測器相連，所述插座的第十七引腳及第十八引腳均與繼電器的開關的第一觸點相連，所述插座的第十七引腳及第十八引腳還均接地。
[0013]本控制系統的優點有:第一，用電流型測量元件代替了電壓型測量元件，使電路板與信號燈迴路完全隔離，防止信號燈迴路因短路、接地，斷絲造成電路板極易損壞。第二，適用於各種光源，如，白熾燈、節能燈、LED等。第三，具有手動臨時應急功能，防止因電路板損壞不能使用時臨時應急使用。第四，航行、信號燈顯示和主板可以互為通用及電路板所有相同元件及程序可以互換，便於檢查替換修理和互為備用。第五，電路板工作電源和電路分離，防止因電源損壞不能修復時造成電路板報廢。第六，處理器上各輸入輸出在主板上完成「完全隔離」，防止外電路和外線引入幹擾，另外即使按鍵輸入、信號燈引出線短路也不至於損壞電路板。第七，具有擴展性，根據船舶要求，重新按要求設計按鍵顯示板後可以實現任意船舶對不同燈數和不同布局的要求(一個主板只能控制十二個燈，但可以使用多個主板和一個顯示板實現控制更多燈數)。
【附圖說明】

[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本實用新型信號燈電流型控制系統的較佳實施方式的方框圖。
[0016]圖2是本實用新型信號燈電流型控制系統的較佳實施方式的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0018]請參見圖1，本實用新型信號燈電流型控制系統的較佳實施方式包括比較器U3-1A、電流檢測元件JC1、繼電器、處理器U1-0、LED驅動晶片U4-1及顯示設備。
[0019]所述繼電器通過電流檢測元件JCl與信號燈相連，所述電流檢測元件JCl還與比較器U3-1A相連，所述處理器Ul-O與LED驅動晶片U4-1及比較器U3-1A相連，所述LED驅動晶片U4-1還與顯示設備相連。所述電流檢測元件JCl用於檢測流經信號燈的電流，並將其傳輸至比較器U3-1A，經過比較器U3-1A處理之後，信號被繼續傳輸至處理器U1-0，所述處理器Ul-O對接收到的電流信號進行處理，並通過LED驅動晶片U4-1對應控制繼電器以及顯示設備的工作狀態。對於上述信號燈電流型控制系統的具體電路結構及工作原理將在下述進行詳細的說明:
[0020]請繼續參考圖2所示，所述比較器U3-1A的反相輸入端與滑動變阻器Wl的滑動端相連，所述滑動變阻器Wl的第一端與電流檢測元件JCl的第一腳JCl-1相連，所述滑動變阻器Wl的第一端還直接與電源4VCC+5相連，所述滑動變阻器Wl的第二端接地。所述電流檢測元件JCl的第二腳JC1-2接地，第三腳JC1-3與比較器U3-1A的同相輸入端相連。所述比較器U3-1A的輸出端與處理器Ul-O相連，電源端與電源4VCC+5相連，接地端接地。本實施方式中，所述比較器U3-1A的輸出端通過光隔離元件與處理器相連。
[0021]所述處理器為STC12C5A60S2晶片U1-0，其時鐘引腳XTALl及XTAL2分別與晶振Yl的兩端相連，所述時鐘引腳XTALl與晶振Yl之間的節點通過電容C1-8接地，所述時鐘引腳XTAL2與晶振YI之間的節點通過電容C1-9接地。所述處理器U1-O的接地引腳VSS接地，電源弓丨腳VCC通過電容Cl-O接地，電容C1-7與電容Cl-O並聯連接，所述電源引腳VCC還與二極體D27的陰極相連，所述二極體D27的陽極與電源1VCC+5相連。本實施方式中，所述電容C1-7為大電容，用於存儲電能，以使得當電源被切換時，所述處理器Ul-O不掉電源。所述二極體D27用於防止電源被切斷時，除開所述處理器Ul-O以外的其他元件消耗電容C1-7內所存儲的電會K。
[0022]所述處理器Ul-O的數據引腳P0.0與LED驅動晶片U4-1的輸入端INl相連，所述處理器Ul-O的數據引腳P0.1與LED驅動晶片U4-1的輸入端IN2相連，所述處理器Ul-O的數據引腳P0.2與LED驅動晶片U4-1的輸入端IN3相連，所述處理器Ul-O的數據引腳P3.0與比較器U3-1A的輸出端相連。本實施方式中，所述處理器Ul-O的上述引腳(包括數據引腳P0.0、P0.1、P0.2及P3.0)與LED驅動晶片U4-1以及比較器U3-1A之間均設置有光隔離元件。所述處理器Ul-O的數據引腳？1.0通過電阻1?1-25與光電耦合器1]1-9的輸出引腳01712相連，所述處理器Ul-O的數據引腳P3.7通過電阻R1-24與光電耦合器U1-9的輸出引腳0UT3相連，所述處理器Ul-O的數據引腳P3.6通過電阻R1-23與光電耦合器U1-9的輸出引腳0UT4相連。所述光電耦合器U1-9的輸入引腳IN2通過電阻R3-27與按鍵KEYl相連。
[0023]本實施方式中，所述顯示設備包括發光二極體LEDl以及蜂鳴器。所述LED驅動晶片U4-1的輸出端OUTI與發光二極體LEDI的陽極相連，所述發光二極體LEDI的陰極通過電阻Rl與二極體Dl的陽極相連，所述二極體Dl的陰極與發光二極體LEDl的陽極相連。所述二極體Dl的陰極及陽極還分別與繼電器的線圈KM的兩端相連。
[0024]所述繼電器的開關的第一觸點I還直接與扭子開關S的一端相連，所述繼電器的開關的第二觸點2與扭子開關S的另一端相連，所述繼電器的開關的第三觸點3空置。本實施方式中，所述扭子開關S用於在系統損壞後應急使用，即所述繼電器和扭子開關S的作用相同，其中所述繼電器是電路控制，扭子開關S是人手動控制。
[0025]所述信號燈的一端與插座JP7的第一腳JP7-1相連，所述信號燈的另一端與電流檢測元件JCl的第五腳JC1-5以及直流電源DC220均相連。所述插座JP7的第^^一引腳JP7-11與電源+12V相連，所述插座JP7的第十二引腳JP7-12接地，所述插座JP7的第十三引腳JP7-13、第十六引腳JP7-16均與交直流電壓檢測器相連，所述插座JP7的第十七引腳JP7-17及第十八引腳JP7-18均與繼電器的開關的第一觸點I相連。所述插座JP7的第十七引腳JP7-17及第十八引腳JP7-18還均接地。本實施方式中僅以一個信號燈為例進行說明，當然，其他實施方式中亦可包括多個信號燈。
[0026]下面將對上述信號燈電流型控制系統的工作原理進行簡單的描述:
[0027]當所述按鍵KEYl按下鬆開後，所述繼電器被吸合，信號燈迴路(如圖2中粗線所示部分)工作，如果所述信號燈正常，即所述信號燈發光，所述信號燈迴路中將會對應產生電流，所述電流檢測元件JCl檢測到迴路中的電流，此時，所述處理器Ul-O接收到電流檢測信號，其將通過LED驅動晶片U4-1對應控制發光二極體LEDl常亮，所述蜂鳴器不報警。若所述信號燈燈絲斷開，即所述信號燈不發光，即所述信號燈迴路不產生電流，所述電流檢測元件JCl將無法檢測到電流，此時，所述處理器Ul-O接收到無電流的檢測信號，其將通過LED驅動晶片U4-1對應控制發光二極體LEDl閃爍以及蜂鳴器報警。同時，其他實施方式中還可包括消音按鍵，當用戶按下消音按鍵時，所述蜂鳴器將停止報警。當更換或修復已斷絲的信號燈後，用戶再次按下所述按鍵KEYl並鬆開後，繼電器被吸合，信號燈迴路工作，所述信號燈發光，同理，所述發光二極體LEDl常亮。
[0028]當然，其他實施方式中，亦可通過一個按鍵同時控制兩個信號燈，此時，第一繼電器與第二繼電器之間設置有延時。當所述按鍵被按下並鬆開後，所述第一繼電器被吸合，第一信號燈迴路工作，如果第一信號燈正常，即所述第一信號燈發光，所述第一信號燈迴路中將對應產生電流，所述第一電流檢測元件檢測到迴路中的電流，此時，所述第一發光二極體常亮。若所述第一信號燈燈絲斷開，即所述第一信號燈不發光，所述電流檢測元件JCl將無法檢測到電流，此時，所述處理器接收到無電流的檢測信號，其將通過第一LED驅動晶片對應控制第一發光二極體閃爍以及蜂鳴器報警。
[0029]當延時達到後，所述第二繼電器吸合，即第二信號燈迴路被閉合，第二信號燈迴路工作，如果第二信號燈正常，即所述第二信號燈發光，所述第二信號燈迴路中將對應產生電流，所述電流檢測元件JCl檢測到迴路中的電流，此時，所述第二發光二極體常亮。
[0030]本控制系統的優點有:第一，用電流型測量元件代替了電壓型測量元件，使電路板與信號燈迴路完全隔離，防止信號燈迴路因短路、接地，斷絲造成電路板極易損壞。第二，適用於各種光源，如，白熾燈、節能燈、LED等。第三，具有手動臨時應急功能，防止因電路板損壞不能使用時臨時應急使用。第四，航行、信號燈顯示和主板可以互為通用及電路板所有相同元件及程序可以互換，便於檢查替換修理和互為備用。第五，電路板工作電源和電路分離，防止因電源損壞不能修復時造成電路板報廢。第六，處理器上各輸入輸出在主板上完成「完全隔離」，防止外電路和外線引入幹擾，另外即使按鍵輸入、信號燈引出線短路也不至於損壞電路板。第七，具有擴展性，根據船舶要求，重新按要求設計按鍵顯示板後可以實現任意船舶對不同燈數和不同布局的要求(一個主板只能控制十二個燈，但可以使用多個主板和一個顯示板實現控制更多燈數)。
[0031]以上僅為本實用新型的實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
【主權項】
1.一種信號燈電流型控制系統，用於控制信號燈，其特徵在於:包括比較器、電流檢測元件、繼電器、處理器、LED驅動晶片及顯示設備，所述繼電器通過電流檢測元件與信號燈相連，所述電流檢測元件還與比較器相連，所述處理器與LED驅動晶片及比較器相連，所述LED驅動晶片還與顯示設備相連，所述電流檢測元件用於檢測流經信號燈的電流，並將其傳輸至比較器，經過比較器處理之後，信號被繼續傳輸至處理器，所述處理器對接收到的電流信號進行處理，並通過LED驅動晶片對應控制繼電器以及顯示設備的工作狀態。2.如權利要求1所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述比較器的反相輸入端與滑動變阻器的滑動端相連，所述滑動變阻器的第一端與電流檢測元件的第一腳相連，所述滑動變阻器的第一端還直接與電源相連，所述滑動變阻器的第二端接地，所述電流檢測元件的第二腳接地，第三腳與比較器的同相輸入端相連，所述比較器的輸出端與處理器相連，電源端與電源相連，接地端接地。3.如權利要求2所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述比較器的輸出端通過光隔離元件與處理器相連。4.如權利要求1所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述處理器為STC12C5A60S2晶片，其第一及第二時鐘引腳分別與晶振的兩端相連，所述第一時鐘引腳與晶振之間的節點通過第一電容接地，所述第二時鐘引腳與晶振之間的節點通過第二電容接地，所述處理器的接地引腳接地，電源引腳通過第三電容接地，第四電容與第三電容並聯連接，所述電源引腳還與第一二極體的陰極相連，所述第一二極體的陽極與電源相連，所述處理器的第一數據引腳與LED驅動晶片的第一輸入端相連，所述處理器的第二數據引腳與LED驅動晶片的第二輸入端相連，所述處理器的第三數據引腳與LED驅動晶片的第三輸入端相連，所述處理器的第四數據引腳與比較器的輸出端相連。5.如權利要求4所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述處理器的第一數據引腳與LED驅動晶片的第一輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第二數據引腳與LED驅動晶片的第二輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第三數據引腳與LED驅動晶片的第三輸入端之間設置有光隔離元件，所述處理器的第四數據引腳與比較器的輸出端之間設置有光隔離元件。6.如權利要求4所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述處理器的第一數據引腳通過第一電阻與光電耦合器的第一輸出引腳相連，所述處理器的第二數據引腳通過第二電阻與光電耦合器的第二輸出引腳相連，所述處理器的第三數據引腳通過第三電阻與光電耦合器的第三輸出引腳相連，所述光電耦合器的輸入引腳通過第四電阻與按鍵相連。7.如權利要求1所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述顯示設備包括發光二極體以及蜂鳴器，所述LED驅動晶片的輸出端與發光二極體的陽極相連，所述發光二極體的陰極通過第五電阻與第二二極體的陽極相連，所述第二二極體的陰極與發光二極體的陽極相連，所述第二二極體的陰極及陽極還分別與繼電器的線圈的兩端相連。8.如權利要求7所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述繼電器的開關的第一觸點還直接與扭子開關的一端相連，所述繼電器的開關的第二觸點與扭子開關的另一端相連，所述繼電器的開關的第三觸點空置。9.如權利要求8所述的信號燈電流型控制系統，其特徵在於:所述信號燈的一端與插座的第一腳相連，所述信號燈的另一端與電流檢測元件的第五腳以及直流電源均相連，所述插座的第十一引腳與電源+12V相連，所述插座的第十二引腳接地，所述插座的第十三引腳、第十六引腳均與交直流電壓檢測器相連，所述插座的第十七引腳及第十八引腳均與繼電器的開關的第一觸點相連，所述插座的第十七引腳及第十八引腳還均接地。
【文檔編號】H05B33/08GK205693951SQ201620663514
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月29日 公開號201620663514.X, CN 201620663514, CN 205693951 U, CN 205693951U, CN-U-205693951, CN201620663514, CN201620663514.X, CN205693951 U, CN205693951U
【發明人】何家富
【申請人】何家富