一种自动节能红绿灯装置的制作方法

本实用新型涉及智能交通领域，特别是涉及一种自动节能红绿灯装置。

背景技术：

随着经济的高速发展与人们生活水平的提高，城乡机动车数量不断增加，交通压力日益加剧。现有的红绿灯通常由LED发光二极管组成，光亮强度在一定限流范围内与其驱动电流成正比关系。而现有的大多数红绿灯在任意时刻的驱动电流都是恒定的，导致其光亮强度一直恒定。当白天光线很强时，若固定的光亮强度太低，驾驶员不易分辨；当夜晚光线很弱时，若固定的光亮强度太高，容易致使驾驶员眼花，影响其安全行驶。同时，在不合适的时刻采用不合适的光亮强度，会造成不必要的用电浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有红绿灯亮度设置不合理、造成用电浪费的问题，本实用新型提出一种自动节能红绿灯装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种自动节能红绿灯装置，包括红绿灯，还包括自动节能电路，自动节能电路中，市电输入经过市电采集控制电路，然后经过第一整流滤波电路进行整流滤波后得到一直流电压，直流电压进入电压变换电路，电压变换电路通过反馈电路采集反馈信号，反馈信号包括采光电路采集的信号和取样电路采集的实际输出直流电压，并根据反馈信号将直流电压转换为高频方波电压，高频方波电压再经过第二整流滤波电路进行整流滤波，得到输出直流电压，输出直流电压供给红绿灯。

上述方案中，市电采集控制电路包括MCU控制器以及与MCU控制器连接的A/D模块、光耦器件U2和MOSFET管Q1。A/D模块用于采集市电输入电压并转换为数字信号送给MCU控制器，MCU控制器判断市电是否低于100V，若检测到市电低于100V时，通过光耦器件和MOSFET管切断市电输入；若检测到市电高于100V时，通过光耦器件和MOSFET管接通市电输入。

上述方案中，第一整流滤波电路包括桥式整流电路和含有滤波电容C1的滤波电路。

上述方案中，电压变换电路包括5L0380R模块、与5L0380R模块连接的变压器T1。

上述方案中，反馈电路包括光耦器件817C和与光耦器件817C发光端连接的运算放大器LM358，运算放大器LM358与采光电路和取样电路连接，将反馈信号反馈给电压变换电路。

上述方案中，5L0380R模块的引脚1接地，引脚2连接到变压器T1的300V输出端，引脚3连接到变压器T1的12V输出端,并通过启动电阻R11连接到变压器T1的直流输入端，引脚4连接到反馈电路中光耦器件817C的引脚4。

上述方案中，第二整流滤波电路内设有电感L1和滤波电容C3。在电感L1和滤波电容C3之间还可以设置过流保护电路，过流保护电路中设置负载电流检测电阻R1、过流控制管Q3、延时电阻R3和延时电容C2。过流控制管三极管Q3作为过流控制管，当开关电源负载电流I0*R0>0.7时，过流控制三极管导通，电源输出电压由过流控制管集电极输出，触发晶闸管导通，将开关电源负载短路，实现保护。延时电阻R3和延时电容C2构成保护启动RC延时电路，以免开机瞬间负载电流冲击造成误动作。

上述方案中，在市电输入和市电采集控制电路之间设有EMI电磁干扰滤波器，EMI电磁干扰滤波器内包括电容C6、电感L3、电容C4、电容C7和热敏电阻RT1。由C6、L3、C4、C7组成双π型滤波网络，双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。RT1能有效的防止浪涌电流。

上述方案中，采光电路具体包括硅光二极管D2、放大器。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过采光电路采集外界环境的光线，来控制电压变换电路内开关管的开关周期，实现输出电压的调节，从而实现红绿灯的亮度的调节，更好的符合人眼的需求；同时还能节约用电量。同时，还引入取样电路，进行PID控制。

附图说明

图1是本实用新型系统结构框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图中标记：：1-市电输入，2-市电采集控制电路，3-第一整流滤波电路，4-电压变换电路，5-反馈电路，6-采光电路，7-取样电路，8-第二整流滤波电路，9-红绿灯，10-EMI电磁干扰滤波器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

下面结合图1、图2对本实用新型作详细说明。

如图1，一种自动节能红绿灯装置，包括红绿灯9，还包括自动节能电路，自动节能电路中，市电输入1经过市电采集控制电路2，然后经过第一整流滤波电路3进行整流滤波后得到一直流电压，直流电压进入电压变换电路4，电压变换电路4通过反馈电路5采集反馈信号，反馈信号包括采光电路6采集的信号和取样电路7采集的实际输出直流电压，并根据反馈信号将直流电压转换为高频方波电压，高频方波电压再经过第二整流滤波电路8进行整流滤波，得到输出直流电压，输出直流电压供给红绿灯9。通过采集反馈信号，进而调节电压变换电路4内开关管的通断，控制输出电压的值。

优选地，市电采集控制电路2包括MCU控制器以及与MCU控制器连接的A/D模块、光耦器件U2和MOSFET管Q1。A/D模块用于采集市电输入电压并转换为数字信号送给MCU控制器，MCU控制器判断市电是否低于100V，若检测到市电低于100V时，通过光耦器件和MOSFET管切断市电输入；若检测到市电高于100V时，通过光耦器件和MOSFET管接通市电输入。

优选地，第一整流滤波电路3包括桥式整流电路和含有滤波电容C1的滤波电路。

优选地，电压变换电路4包括5L0380R模块、与5L0380R模块连接的变压器T1。5L0380R集成块内部完成了振荡、输出等功能，整个开关电源电路简洁，功耗较低，性能优越。此外，该电源模块内部集成了过压、过流、欠压、过热保护电路，还设有反峰吸收电路，成本低，功效大。

优选地，反馈电路5包括光耦器件817C和与光耦器件817C发光端连接的运算放大器LM358，运算放大器LM358与采光电路8和取样电路7连接，将反馈信号反馈给电压变换电路4。

优选地，5L0380R模块的引脚1接地，引脚2连接到变压器T1的300V输出端，引脚3连接到变压器T1的12V输出端,并通过启动电阻R11连接到变压器T1的直流输入端，引脚4连接到反馈电路5中光耦器件817C的引脚4。

优选地，第二整流滤波电路8内设有电感L1和滤波电容C3。在电感L1和滤波电容C3之间还可以设置过流保护电路，过流保护电路中设置负载电流检测电阻R1、过流控制管Q3、延时电阻R3和延时电容C2。三极管Q3作为过流控制管，当开关电源负载电流I0*R0>0.7时，过流控制三极管Q3导通，电源输出电压由集电极输出，触发晶闸管导通，将开关电源负载短路，实现保护。R3和C2构成保护启动延时电路，以免开机瞬间负载电流冲击造成误动作。R1取值应该极小，保证正常电流时压降不足0.3v。

此外，还可以引入输入端过流保护：保险丝、热敏电阻；输出端过压保护；输出端短路保护。

如图2所示，优选地，在市电输入1和市电采集控制电路2可设EMI电磁干扰滤波器10，EMI电磁干扰滤波器10内包括电容C6、电感L3、电容C4、电容C7和热敏电阻RT1。由电容C6、电感L3、电容C4、电容C7组成双π型滤波网络，对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰；同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C1第一整流滤波点路中的电容充电，瞬间电流极大，产生浪涌，加了RT1后，瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。

优选地，采光电路8具体包括硅光二极管D2、放大器。硅光二极管能够根据感知外界环境的光线，并转换为电信号，经过放大和后，将对应的电信号通过反馈电路5送给电压变换电路4。

工作原理：当白天时，外界光线较强，硅光二极管能够采集到的光信号很强，通过反馈电路控制电压变化电路的开关周期，提高了输出直流电压的平均电压，红绿灯亮度增强；当晚上时，外界光线较暗，硅光二极管能够采集到的光信号很弱，通过反馈电路控制电压变化电路的开关周期，从而降低了输出直流电压的平均电压，红绿灯亮度减弱。另外，电路还引入PID控制，将实际输出直流电压反馈给电压变化电路，将实际输出直流电压和预植的电压比较，从而快速响应电压变化需求。其中，预植的电压和采光电路采集到的电信号成正比关系。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。