本發(fā)明涉及交通信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)，具體涉及一種基于電壓有效值的信號(hào)燈故障檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

為確保路口信號(hào)燈的正常工作，信號(hào)燈控制器在正常控制信號(hào)燈亮滅的同時(shí)，還需對(duì)信號(hào)燈的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以確保信號(hào)燈的正常工作及路口交通信號(hào)的正常指示。當(dāng)前對(duì)信號(hào)燈誤亮的檢測(cè)方法一般為通過交流光耦判斷信號(hào)燈的兩端電壓狀態(tài)，根據(jù)光耦的導(dǎo)通與否判斷信號(hào)燈的亮滅狀態(tài)，且該方法對(duì)器件的選型及精度要求較高，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)誤判的情況；由于在信號(hào)燈熄滅時(shí)，信號(hào)燈兩端會(huì)存在一定的虛壓，有時(shí)該虛壓超出國(guó)標(biāo)允許值，光耦檢測(cè)的方法無法對(duì)信號(hào)燈兩端的虛壓做出正確的判斷；同時(shí)該方法也無法對(duì)控制器自身控制電路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷；在判斷信號(hào)燈的工作狀態(tài)時(shí)，無法給出實(shí)際的電壓有效值供后期對(duì)信號(hào)燈或接線情況進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電壓有效值的信號(hào)燈檢測(cè)裝置，通過基于spi通信的信號(hào)燈電壓有效值檢測(cè)及判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)燈誤亮、虛壓故障、開關(guān)電路故障的有效監(jiān)測(cè)及精準(zhǔn)判斷，控制器還可以實(shí)時(shí)輸出信號(hào)燈的端電壓有效值，以便于后期的大數(shù)據(jù)分析和處理。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所提供的一種基于電壓有效值的信號(hào)燈檢測(cè)裝置，包括控制器、開關(guān)控制電路、檢測(cè)模塊以及電壓轉(zhuǎn)換電路，所述開關(guān)控制電路輸入端連接控制器，交流電l線經(jīng)開關(guān)控制電路連接信號(hào)燈；開關(guān)控制電路接收控制器指令控制信號(hào)燈的上電與斷電；所述電壓轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接信號(hào)燈兩端的交流電l線和n線，其輸出端連接檢測(cè)模塊的輸入端，檢測(cè)模塊的輸出端連接控制器，所述控制器、開關(guān)控制電路以及檢測(cè)模塊之間spi通信連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明還包括采用擴(kuò)展芯片mcp23s17的io擴(kuò)展模塊，所述io擴(kuò)展模塊輸入端連接控制器，其輸出端連接開關(guān)控制電路，所述io擴(kuò)展模塊與控制器spi通信連接。

具體地說，所述控制器采用stm32微控器。

具體地說，所述檢測(cè)模塊采用bl6522b芯片。

具體地說，所述電壓轉(zhuǎn)換電路的互感器采用電流型電壓互感器tv1005-1m。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明所提供的一種基于電壓有效值的信號(hào)燈檢測(cè)裝置，基于spi通信，檢測(cè)模塊將信號(hào)燈端電壓有效值傳輸至控制器，控制器結(jié)合當(dāng)前信號(hào)燈的控制狀態(tài)和所述端電壓有效值，判斷該信號(hào)燈的故障種類，并將該端電壓有效值實(shí)時(shí)輸出，便于后期的大數(shù)據(jù)分析和處理；本發(fā)明還包括io擴(kuò)展模塊，可根據(jù)待檢測(cè)信號(hào)燈的數(shù)量靈活擴(kuò)展，提高了本發(fā)明的可擴(kuò)展性；本發(fā)明中電壓轉(zhuǎn)換電路采用電流型電壓互感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的有效隔離及降壓，提高測(cè)試的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路框圖。

圖2是本發(fā)明中電壓互感器的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1所示的實(shí)施例中基于電壓有效值的信號(hào)燈故障檢測(cè)裝置，包括控制器、io擴(kuò)展模塊、開關(guān)控制電路、檢測(cè)模塊以及電壓轉(zhuǎn)換電路，開關(guān)控制電路輸入端連接io擴(kuò)展模塊，其輸出端連接交流電l線，開關(guān)控制電路接收控制器的控制指令，通過控制交流l線的連通與斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制；io擴(kuò)展模塊輸入端連接控制器，其輸出端連接開關(guān)控制電路，可根據(jù)需要控制的信號(hào)燈數(shù)量進(jìn)行擴(kuò)展，電壓轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接信號(hào)燈兩端的l線和n線，其輸出端連接檢測(cè)模塊的輸入端，電壓轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)燈的端電壓按一定比例縮小為交流低電壓，并傳輸至檢測(cè)模塊；檢測(cè)模塊的輸出端連接控制器，將檢測(cè)到的信號(hào)燈端電壓有效值傳輸給控制器進(jìn)行故障判斷；控制器、開關(guān)控制電路以及檢測(cè)模塊之間spi通信連接。

本實(shí)施例中，控制器采用stm32微控器，該微控器具有spi通信接口，通過spi通信接口與檢測(cè)模塊的芯片通信連接，通過使能引腳可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)電壓檢測(cè)芯片的分時(shí)控制及通信。

本實(shí)施例中，檢測(cè)模塊采用spi通信的bl6522b芯片，可同時(shí)輸入6路交流模擬低電壓進(jìn)行檢測(cè)，并通過spi通信輸出交流電壓有效值；檢測(cè)芯片可根據(jù)信號(hào)燈檢測(cè)路數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展；由于控制器需首先對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行開關(guān)控制，然后才可以進(jìn)行狀態(tài)的檢測(cè)，因此控制器對(duì)信號(hào)燈的控制和狀態(tài)檢測(cè)可通過同一路spi通信實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，io擴(kuò)展芯片采用spi通信的mcp23s17，該芯片可通過擴(kuò)展16位io輸出接口，每個(gè)io輸出通過開關(guān)控制電路控制一路信號(hào)燈的開關(guān)；io擴(kuò)展芯片也可根據(jù)控制信號(hào)燈的個(gè)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。

如圖2所示，本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈端電壓的交流高壓與檢測(cè)芯片檢測(cè)的交流低壓的有效隔離，電壓轉(zhuǎn)換電路采用電流型電壓互感器進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，互感器的交流輸入端串聯(lián)電阻r以將交流電壓轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，互感器的輸出并聯(lián)電阻r以將互感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電壓的交流電壓信號(hào)。該電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電壓的有效隔離及降壓，提高測(cè)試的安全性。電壓轉(zhuǎn)換電路的互感器采用電流型電壓互感器tv1005-1m，該互感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)低于ac1000v的交流電壓檢測(cè)轉(zhuǎn)換輸出，電阻r采用51kω5w的功率電阻，可將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并通過互感器輸出同樣的電流值，輸出電阻r采用200ω的電阻，可將互感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，以便檢測(cè)芯片進(jìn)行電壓檢測(cè)。檢測(cè)芯片將檢測(cè)到的交流電壓值，通過計(jì)算輸入輸出電阻比而得到比例系數(shù)，從而輸出信號(hào)燈的端電壓有效值。

具體判斷過程為：

控制器控制信號(hào)燈開關(guān)后，經(jīng)過延遲時(shí)間0.1s，待信號(hào)燈進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)后，檢測(cè)信號(hào)燈兩端的電壓值，由檢測(cè)到的電壓值結(jié)合信號(hào)燈的控制狀態(tài)，判斷故障種類，可實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的故障狀態(tài)及電壓有效值，便于對(duì)信號(hào)燈或線路進(jìn)行相應(yīng)的檢修。具體而言：

當(dāng)控制器控制信號(hào)燈熄滅時(shí)，如檢測(cè)到信號(hào)燈的端電壓為大于ac90v的交流有效值，則判斷信號(hào)燈為誤亮的故障狀態(tài)；如檢測(cè)到的端電壓為ac30v-90v的交流有效值，判斷為信號(hào)燈兩端存在異常的虛壓；如檢測(cè)到的交流有效值不大于ac30v，則判斷信號(hào)燈正常熄滅。當(dāng)控制器控制信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r，如檢測(cè)到信號(hào)燈的端電壓為大于ac90v的交流有效值，則判斷信號(hào)燈正常工作；如檢測(cè)到的端電壓為ac30v-90v的交流有效值，判斷為控制器輸出故障；如檢測(cè)到的交流有效值不大于ac30v，則判斷開關(guān)電路故障或信號(hào)燈短路；對(duì)于大于ac264v的高壓，可判斷為高壓故障。

其中，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般虛壓在ac30v以上，會(huì)影響信號(hào)燈的亮滅；信號(hào)燈正常處于點(diǎn)亮的狀態(tài)時(shí)，端電壓在ac90v以上。因此，本實(shí)施例中，控制器通過spi通信獲取檢測(cè)到的信號(hào)燈端電壓值若大于ac90v，則判斷信號(hào)燈為點(diǎn)亮狀態(tài)，若端電壓值在ac30v-90v之間，則判斷信號(hào)燈存在超范圍的虛壓，若端電壓值小于ac30v，則判斷信號(hào)燈為熄滅狀態(tài)。

控制器可同時(shí)輸出信號(hào)燈的工作狀態(tài)及檢測(cè)到的端電壓值，用于后期數(shù)據(jù)分析和處理。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。