專利名稱：交通信號控制器的輸出電壓檢測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種交通信號控制器的輸出電壓檢測電路，特別是一種交通信號控制器的改進輸出電壓檢測電路，它能減少隨工作溫度改變的特性變化，而提供一種混合式集成裝置，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，并通過設置程序的方法調(diào)節(jié)檢測參考點。
在交通信號控制器中，設有一種在實時中檢測交通燈ON/OFF信號狀態(tài)的功能，用來判斷是否能夠?qū)崿F(xiàn)正常的信號控制。
檢測能否實現(xiàn)正常的信號控制的方法有兩種。這兩種方法中，一種方法是檢測是否給輸出一個ON信號的交通燈ON/OFF電纜正常提供一個電壓，另一種方法是檢測是否給輸出一個OFF信號的交通燈ON/OFF電纜沒有提供一個電壓。
通常，由于檢測能否準確產(chǎn)生一個ON狀態(tài)是很重要的，在上述檢測方法中，前一種方法是用于紅燈組(PR行人紅燈，R車輛紅燈，Y車輛黃燈)。此外，由于能否準確產(chǎn)生一個OFF狀態(tài)也是很重要的。在上述檢測方法中，后一種方法是用于綠燈組(PG行人綠燈，G車輛綠燈，A車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)燈)。
在交通信號控制器中，檢測能否正常給交通信號控制器輸入一個電壓是十分重要的。在正常情況下，交通信號控制是能連續(xù)實現(xiàn)的，在異常情況下，交通信號控制是停止的，這是因為發(fā)生了交通事故，以及實行“on”或“off”操作。
如

圖1所示，一種交通信號控制器的常用輸出電壓檢測電路，它包括一個檢測電壓分壓單元11，用于把具有交流成份提供給交通信號系統(tǒng)的檢測輸入電壓V1分為幾個設有預定值的電壓。一個光電耦合器12，用于接收檢測電壓分壓單元11的輸出電壓，一個信號轉(zhuǎn)換器13，用于通過光電耦合器12周期性地輸入一個電壓時，輸出一個低電平，而在沒有周期地輸入電壓時，輸出一個高電平。
這里，檢測電壓分壓單元11包括一個與輸入終端串聯(lián)的電阻R11，與電阻R11和輸入終端并聯(lián)的二極管D11和電阻R12。
光電耦合器12包括一個與檢測電壓分壓單元11和電阻R12并聯(lián)的發(fā)光二極管LED，一個根據(jù)發(fā)光二極管LED的檢波而能開通和截止的光敏晶體管PTR。
此外，信號轉(zhuǎn)換器13包括一個連接在電源端電壓Vcc和光電耦合器12的光敏晶體管PTR之間的電阻R13，串接在光電耦合器12的光敏晶體管PTR集電極和地之內(nèi)的電阻R14和電容C11，一個與電阻R14并接的二極管D2，一個通常與電阻R14和電容C11連接并能輸出一個檢測電壓V0的輸出緩沖器BUF11。
參見附圖，將描述交通信號器的常規(guī)輸出電壓檢測的工作原理。
首先，當電源提供給能接通/斷開交通信號的交通信號ON/OFF電纜時，具有交流成份，并能由交通信號ON/OFF電纜進行反饋的檢測輸入電壓V1由電阻R11和R12分為設有預定值的電壓，由此的分壓加給光電耦合器12。
這里，在檢測輸入電壓V1正常輸入時，其電壓值范圍為120V～220V。光電耦合器12的發(fā)光二極管LED和光敏晶體管PTR根據(jù)電源的頻率周期性地，重復地接通/關斷。
也就是說，如果輸入檢測輸入電壓V1時，光電耦合器12的光敏晶體管PTR就導通，電源端電壓Vcc經(jīng)過光敏晶體管PTR接至地端。光敏晶體管PTR集電極在時間T2內(nèi)輸出波形如圖2B所示，如果不輸入檢測輸入電壓V1，由于光電耦合器12的光敏晶體PTR截止，電源端電壓Vcc通過電阻R14以一時間常數(shù)(T＝R14×C11)給電容C11充電，如圖2B所示，光敏晶體管PTR的集電極在時間T1內(nèi)輸出一高電平電壓。
那時，在光敏晶體管PTR導通時，由于電壓從二極管D12和信號轉(zhuǎn)換器13的光敏晶體管PTR對地很快地放電，而電源加給交通信號on/off電纜時，換句話說，在輸入檢測電壓V1時，輸出緩沖器BUF11在時間T1內(nèi)輸出一個低電平的檢測輸出電壓V0，如圖2所示。
反之，如果不輸入檢測輸入電壓V1，在時間T2內(nèi)就會輸出一個高電位的檢測輸出電壓V0，如圖2所示。
由信號轉(zhuǎn)換器13的輸出緩沖器BUF11輸出的檢測輸出電壓V0加至系統(tǒng)控制器(未示)。系統(tǒng)控制器(未示)判斷能否對交通信號正常地實現(xiàn)電壓輸入/輸出。
一般情況下，交通信號系統(tǒng)的工作溫度設定為-34℃～+74℃。電壓反饋系統(tǒng)是這樣設置的，輸入電壓在交流AC 15V以下不檢測，在交流25V以上檢測。
此外，交通信號控制器設置成能驅(qū)動48只交通燈。因而，具有48路輸出的交通信號控制器，設有一個48個信號的輸出電路。這樣，在輸出電壓反饋電路中，就要執(zhí)行48次程序操作。
然而，在交通信號控制器的常規(guī)輸出電壓檢測電路中，光電耦合器12作為一個重要的元件裝在電路中。由于光電耦合器12的導通電流是變化的，則對檢測電壓的起點變化是不利的。此外，在裝置工作溫度的范圍內(nèi)能滿足電壓檢測特性的裝置的形成是很困難的。
而且，由于制造一個包括光敏晶體管PTR和發(fā)光裝置LED的混合式集成電路是很困難的，這樣就不可能生產(chǎn)出一個結(jié)構(gòu)緊湊的產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種能克服現(xiàn)有技術中所遇到的上述問題的交通信號控制器的輸出電壓檢測電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠相對于工作溫度的變化而使工作特性的變化降低至最小程度，并能使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊的交通信號控制器的改進輸出電壓檢測電路。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種交通信號控制器的輸出電壓檢測電路，它包括一個檢測電壓分壓單元，用于把加到交通信號系統(tǒng)中具有交流成份的檢測輸入電壓分為幾個具有設定值的電壓；一鎖定單元，用于鎖定檢測電壓分壓單元的一個電壓并能產(chǎn)生一個檢測輸出電壓；一個過零檢測信號發(fā)生單元，用于檢測交流電壓源過零計時并能產(chǎn)生一個過零檢測信號；一存儲單元，用于存儲一延時算法；一中央處理器(CPU)，用于從存儲單元中讀取過零檢測信號的延時算法，并執(zhí)行延時程序，以一個設定延時常數(shù)給鎖定單元提供一個鎖定時鐘信號。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點，目的和特征從下面的描述中將會變得更清楚。
從下面給出的詳細描述和僅用于舉例說明。而不是用來限制本發(fā)明的附圖，將會變得更明了本發(fā)明，其中圖1是交通信號控制器的常規(guī)輸出電壓檢測電路的電路圖；圖2A至2C是圖1電路中信號的波形圖3是根據(jù)本發(fā)明交通信號控制器輸出電壓檢測電路的電路圖；圖4A至4E是圖3電路中信號的波形圖。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的交通信號控制器輸出電壓檢測電路，它包括一個檢測電壓分壓單元31，用于把加至交通信號系統(tǒng)中具有交流成份的檢測輸入電壓V1分為幾個具有設定值的電壓；一個鎖定單元，用于鎖定來自檢測電壓分壓單元31的電壓，并輸出相同的檢測輸出電壓V0；一個過零檢測信號發(fā)生單元34，用于檢測交流電壓AC的過零計時，并能產(chǎn)生一個過零檢測信號ZC；一存儲單元35，用于存儲一延時算法；一中央處理器33，用于從存儲單元35中讀取延時算法，并執(zhí)行延時程序，延時時間與延時常數(shù)DK一樣多，給鎖定單元32輸出一個鎖定時鐘信號LCK。
這里，檢測電壓分壓單元31包括一個連接在接收檢測輸入電壓V1的輸入端和鎖定單元32的輸入端D之間的電阻R31，一個連接在接收檢測輸入電壓V1的另一輸入端和鎖定單元32的輸入端D之間的電阻R32，一個與電阻R32并聯(lián)的電容C31。
如鎖定單元32所示，一D型觸發(fā)器32-1用于本發(fā)明中。
此外，中央處理器33包括一延時處理單元33-3，用于接收過零檢測信號發(fā)生單元34輸出的過零檢測信號ZC，并以由延時常數(shù)DK設定的時間延時，該延時常數(shù)DK根據(jù)存儲單元35中讀取的延時算法設定的，還給鎖定單元32的D型觸發(fā)器32-1的時鐘信號輸入端CK輸出一個鎖定時鐘信號LCK。
現(xiàn)參見附圖，對本發(fā)明的交通信號控制器的輸出電壓檢測電路的工作原理作描述。
首先，在給用于接通交通燈的交通燈ON/OFF電纜供電時，來自交通燈ON/OFF電纜中具有交流成份的檢測輸入電壓V1，如圖4D所示，由電阻R31和R32分為具有設定值的電壓，并給電容31充電。由此充電電壓加至鎖定單元32的D型觸發(fā)器32-1的輸入端D。這里，加至輸入端D的電壓值大約為5V的TTL值。
電阻R31和R32的阻值是這樣設定的，在檢測輸入電壓V1達到一檢測參考值時，D型觸發(fā)器32-1的輸入端D的電壓值判明為高電平，換句話說，在起始時，判明電壓是存在的。
D型觸發(fā)器32-1是一個從鎖定時鐘信號LCK輸入計時的上升沿到下一個鎖定時鐘信號輸入計時的上升沿能保持輸入端D的電位。拘句話說，輸入端D的電壓是與鎖定時鐘信號LCK的上升沿鎖定同步的，如圖4C所示，鎖定時鐘信號LCK是由中央處理器33輸出提供的。
因此，在D型觸發(fā)器32-1中，檢測輸出電壓V0從輸出端Q輸出是根據(jù)檢測輸入電壓V1能否輸入而定的，并與鎖定時鐘信號LCK同步。
如圖4A所示，交流電壓加至過零檢測信號發(fā)生單元34，過零檢測信號發(fā)生單元34測得過零計時，并產(chǎn)生一個過零檢測信號ZC，如圖4B所示。在過零檢測信號ZC加至中央處理器33時，中央處理器33的延時處理單元33-1從存儲單元35中讀取延時算法，執(zhí)行延時程序，產(chǎn)生一個鎖定時鐘信號LCK，如圖4C所示，該時鐘信號LCK通過延時過零檢測信號ZC一個設定的延時常數(shù)CK獲得，由此把產(chǎn)生的鎖定時鐘信號LCK輸出給D型觸發(fā)器32-1的時鐘信號輸入端CK。
在鎖定單元32的D型觸發(fā)器32-1中，如圖4E所示，一檢測輸出電壓V0從輸出端輸出并與鎖定時鐘信號LCK同步。
因此，通過設定延時常數(shù)DK，是可以調(diào)節(jié)D型觸發(fā)器32-1的鎖定定時的。這樣，即使檢測輸入電壓V1是一個隨時間而變化的交流電壓，也可以根據(jù)一鎖定定時在交流電壓的峰值點鎖定及在峰值附近點鎖定，以便能夠改變設定的檢測參考值。
如上所述，由于用鎖定裝置延時的鎖定時鐘信號LCK和由延時算法設定的延時常數(shù)DK是用作鎖定單元32的D觸發(fā)器32-1時鐘信號，就精確地調(diào)節(jié)檢測定時。此外，還能方便地設置一種在交通信號系統(tǒng)工作溫度變化范圍(一般為-34℃～+74℃)的電壓反饋電路，以此能使根據(jù)工作溫度變化的特性變化降低至最小程度。換句話說，如果輸入電壓在交流15V以下，電壓不能被檢測，如果輸入電壓在交流25V以上，電壓就能被檢測。而且，還能使所有部件形成一個混合式集成裝置，從而能制造出結(jié)構(gòu)緊溱的產(chǎn)品。
雖然，用于說明發(fā)明目的本發(fā)明的最佳施例已完全公開，本領域的技術人員是能夠?qū)ζ渥鞒龈鞣N修改、增加和替換，并沒有脫離權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種交通信號控制器的輸出電壓檢測電路，它包括一檢測電壓分壓單元，用于把加至交通信號系統(tǒng)具有交流成份的一檢測輸入電壓分為幾個具有設定值的電壓；一鎖定單元，用于鎖定檢測電壓分壓單元的電壓，并能產(chǎn)生一檢測輸出電壓；一過零檢測信號發(fā)生單元，用于檢測交流電壓源的過零定時，并能產(chǎn)生一過零檢測信號；一存儲單元，用于存儲一延時算法；一中央處理單元，用于從存儲單元中讀取過零檢測信號的延時算法，執(zhí)行延時程序，以設定延時常數(shù)給鎖定單元提供一鎖定時鐘信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述的中央處理單元包括延時處理單元，用于從存儲單元中讀取延時算法，執(zhí)行延時程序，并以一個設定延時常數(shù)延時過零檢測信號而獲得的鎖定時鐘信號給鎖定單元。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述的鎖定單元用中央處理單元的鎖定時鐘信號作為時鐘信號的輸入，它還包括一個與時鐘信號輸入同步的D觸發(fā)器。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述的檢測電壓分壓單元包括一分壓單元，用于分離加至交通燈系統(tǒng)上的交流電壓；一電容器，由其中的分壓對其充電。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其中所述的電容是用作保護作用的電容器。
全文摘要
一種交通信號控制器的輸出電壓檢測電路,包括:一檢測電壓分壓單元,把加至交通信號系統(tǒng)上的有交流成分的檢測輸入電壓分為幾個有設定值的電壓;一鎖定單元,鎖定檢測電壓分壓單元的電壓,產(chǎn)生一檢測輸出電壓;一過零檢測信號發(fā)生單元,檢測交流電壓源的過零定時,產(chǎn)生一過零檢測信號;一存儲單元,存儲延時算法;一中央處理器(CPU),從存儲單元中讀取過零檢測信號的延時算法,執(zhí)行延時程序,給鎖定單元提供一個已設定延時常數(shù)的鎖定時鐘信號。
文檔編號G08G1/097GK1177107SQ9711928
公開日1998年3月25日 申請日期1997年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月11日
發(fā)明者李庭 申請人:Lg產(chǎn)電株式會社