CN219740666U - 一种航行灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航行灯控制器，包括通过CAN总线连接的主控模块、支路模块和通讯模块；主控模块设置在主控制面板中，主控制面板上设置有操作按钮、调光电位器和指示灯，操作按钮、调光电位器和指示灯均与主控模块电性连接；支路模块和通讯模块设置在控制箱中，支路模块的数目为多个，支路模块连接控制航行灯。模块化设置，可应用于不同配置需求的航行灯，单个模块故障不影响其他模块的运行；主控模块与支路模块之间通过CAN总线通讯，保证系统的实时性；调光电位器连接到主控模块，由主控模块采集调光信息传输到支路模块进行调光，避免系统对故障误判；指示灯连接到主控模块，主控模块采用PWM输出进行指示灯的调光输出，信息更完善。

Description

一种航行灯控制器

技术领域

本实用新型涉及航行灯控制领域，尤其涉及一种航行灯控制器。

背景技术

航行灯是指航空器或船舶航行中供空中或海上交通互相发现的判断航行方向的信号灯组。航行灯用于标志航空器或船舶的位置和航行方向，给周围航空器或船舶提供航行信息。航行灯控制器用以控制航行灯，是保证船舶安全航行的重要设备。

现有技术中航行灯控制器存在以下不足：1、对航行灯的调光使用设置在控制面板上的电位器接线至控制箱控制可控硅输出到航行灯，增加了控制面板和控制箱之间的线束；而且对航行灯进行调光操作没有反馈给控制器，调光为低亮度时容易误判为光源组件故障；2、每路航行灯的输出使用互感器模块采集电流信号，互感器占用空间大；3、控制面板上设置指示灯用以指示航行灯状态，在航行灯故障时闪烁，仅仅表示航行灯故障，不能充分显示故障信息，不能确认是何种故障；4、控制面板的指示灯的亮度用以对应显示航行灯的调光亮度时，使用电位器分压实现指示灯的亮度调节，指示灯亮度会随着指示灯点亮的数量的增加变得越来越暗。因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种航行灯控制器，解决现有航行灯控制器调光方式设置不合理的问题。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种航行灯控制器，包括通过CAN总线连接的主控模块、支路模块和通讯模块；所述主控模块设置在主控制面板中，所述主控制面板上设置有操作按钮、调光电位器和指示灯，所述操作按钮、所述调光电位器和所述指示灯均与所述主控模块电性连接；所述支路模块和所述通讯模块设置在控制箱中，所述支路模块的数目为多个，所述支路模块连接控制航行灯。

进一步地，所述主控模块包括主MCU单元和连接所述主MCU单元的主CAN总线单元、模拟量输入单元、开关量输入单元、PWM输出单元和供电的主电源单元；所述操作按钮连接所述开关量输入单元；所述调光电位器连接所述模拟量输入单元，所述指示灯连接所述PWM输出单元；所述主MCU单元通过所述主CAN总线单元连接的CAN总线连接所述支路模块。

进一步地，所述开关量输入单元包括I/O扩展芯片和场效应管阵列，所述主MCU单元与所述I/O扩展芯片通过I2C总线连接；所述I/O扩展芯片为多个，所述I/O扩展芯片连接多个所述场效应管阵列；所述操作按钮的开关量输入连接到所述场效应管阵列的控制端，所述场效应管阵列的输出端连接到I/O扩展芯片的输入端。

进一步地，所述PWM输出单元包括LED驱动芯片，所述主MCU单元与所述LED驱动芯片通过I2C总线连接；所述LED驱动芯片为多个；所述LED驱动芯片的输出端连接到所述指示灯，以控制所述指示灯的开启、关闭和PWM亮度调节输出。

进一步地，所述支路模块包括支路MCU单元和连接所述支路MCU单元的支路CAN总线单元、输出单元、霍尔电流检测单元、过零检测电路和供电的支路电源单元；所述航行灯连接输出单元；所述支路MCU单元通过支路CAN总线单元连接的CAN总线连接主控模块。

进一步地，所述输出单元包括控制继电器和可控硅，所述控制继电器常开触点的一端串联限流保护电阻后连接到220V供电电源的输入端1P，另一端串联保险丝后连接到所述航行灯的供电端1C，所述霍尔电流检测单元串联连接在所述控制继电器常开触点与保险丝之间；所述可控硅的T1极串联限流保护电阻后连接到220V供电电源的输入端2P，T2极串联保险丝后连接到所述航行灯的供电端2C；通过控制所述控制继电器和所述可控硅的通断控制所述航行灯供电的通断。

进一步地，所述控制继电器线圈的一端连接到+24V供电电源，另一端连接到三极管的集电极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极串联限流电阻后连接到继电器使能端PLA，所述继电器使能端PLA连接支路MCU单元，由所述支路MCU单元控制继电器使能端PLA；所述可控硅的G极连接到光电隔离器的输出端，所述光电隔离器的输入端连接到可控硅使能端SCR，所述可控硅使能端SCR连接支路MCU单元，由所述支路MCU单元控制可控硅使能端SCR。

进一步地，所述霍尔电流检测单元包括多个霍尔电流检测芯片，所述霍尔电流检测芯片对应设置在输出单元的输出端，用以监测输出到所述航行灯的电流。

进一步地，所述霍尔电流检测芯片的输出端连接分压电阻后连接到电流检测输出端I，所述电流检测输出端I连接支路MCU单元。

进一步地，还包括备用控制面板，所述备用控制面板中设置有主控模块，所述主控模块与支路模块和通讯模块通过CAN总线连接。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的航行灯控制器，模块化设置，可应用于不同配置需求的航行灯，单个模块故障不影响其他模块的运行；主控模块与支路模块之间通过CAN总线通讯，保证系统的实时性；调光电位器连接到主控模块，由主控模块采集调光信息传输到支路模块进行航行灯的调光，避免系统对故障的误判；指示灯连接到主控模块，主控模块根据支路模块传输的报警信息采用PWM输出进行指示灯的调光输出，信息更完善；支路模块设置霍尔电流检测芯片检测电流，无需电流互感器，节省空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的航行灯控制器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的主控模块方框示意图；

图3为本实用新型实施例中的主控模块的开关量输入单元原理图；

图4为本实用新型实施例中的主控模块的PWM输出单元原理图；

图5为本实用新型实施例中的支路模块方框示意图；

图6为本实用新型实施例中的支路模块的输出单元以及霍尔电流检测单元原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型实施例中的航行灯控制器结构示意图。

请参见图1，本实用新型实施例中的航行灯控制器，包括通过CAN总线连接的主控模块、支路模块和通讯模块；主控模块设置在主控制面板中，主控制面板上设置有操作按钮、调光电位器和指示灯，操作按钮、调光电位器和指示灯均与主控模块电性连接；支路模块和通讯模块设置在控制箱中，支路模块的数目为多个，支路模块连接控制航行灯。

优选地，还包括备用控制面板，备用控制面板中设置有主控模块，主控模块与支路模块和通讯模块通过CAN总线连接。备用控制面板可在主控制面板出现故障时，替换原主控制面板进行控制。

请参见图2，本实用新型实施例中的航行灯控制器，主控模块包括主MCU单元和连接主MCU单元的主CAN总线单元、模拟量输入单元、开关量输入单元、PWM输出单元和供电的主电源单元；操作按钮连接开关量输入单元；调光电位器连接模拟量输入单元，指示灯连接PWM输出单元；主MCU单元通过主CAN总线单元连接的CAN总线连接支路模块。

请参见图3，本实用新型实施例中的航行灯控制器，开关量输入单元包括I/O扩展芯片和场效应管阵列，主MCU单元与I/O扩展芯片通过I2C总线连接；I/O扩展芯片为多个，I/O扩展芯片连接多个场效应管阵列；操作按钮的开关量输入连接到场效应管阵列的控制端，场效应管阵列的输出端连接到I/O扩展芯片的输入端。主MCU单元通过I2C总线获取各路输入状态。

具体地，I/O扩展芯片为PCA9535PW,118，场效应管阵列为TBD62083AFWG；以其中一路输入为例，开关量输入IN1串联分压电阻R2后连接到场效应管阵列的控制端8B，场效应管阵列的控制端8B连接分压电阻R3后接地；场效应管阵列的输出端8C转换为3.3V的TTL电平连接到I/O扩展芯片的输入端，同时连接上拉电阻R1后连接到电源VCC，连接去抖滤波电容C1后接地，I/O扩展芯片的输入端连接滤波电容后接地。其他各路输入类似，不再赘述。

请参见图4，本实用新型实施例中的航行灯控制器，PWM输出单元包括LED驱动芯片，主MCU单元与LED驱动芯片通过I2C总线连接；LED驱动芯片为多个；LED驱动芯片的输出端连接到指示灯，以控制指示灯的开启、关闭和PWM亮度调节输出。

具体地，LED驱动芯片为PCA9622DR,118，以其中一路PWM输出为例LED驱动芯片的输出端连接续流二极管D1后连接+24V供电电源。其他各路PWM输出类似，不再赘述。相较三极管输出节省主MCU资源，可实现常闭、常开、PWM三种模式。使用常闭常开模式时，可输出至DC24V(100mA)小功率负载。续流二极管D1，当输出连接感性负载时避免突波电压的发生。

指示灯的报警显示包括：出现总线故障时，对应的指示灯亮起，指示灯的状态为闪烁5次停2秒，闪烁值0为熄灭，1为点亮；出现断丝故障时，对应的指示灯亮起，指示灯的状态为闪烁3次停2秒；航行灯累计运行时间超时，对应的指示灯亮起，指示灯的状态为闪烁1次停2秒；电源故障时，则相应的电源指示灯闪烁无故障则常亮。指示灯实现了航行灯状态的实时显示，又能给操作人员提供航行灯更多的状态信息。

请参见图5，本实用新型实施例中的航行灯控制器，支路模块包括支路MCU单元和连接支路MCU单元的支路CAN总线单元、输出单元、霍尔电流检测单元、过零检测电路和供电的支路电源单元；航行灯连接输出单元；支路MCU单元通过支路CAN总线单元连接的CAN总线连接主控模块。

请参见图6，本实用新型实施例中的航行灯控制器，输出单元包括控制继电器K301和可控硅Q302，控制继电器K301常开触点的一端串联限流保护电阻R301后连接到220V供电电源的输入端1P，另一端串联保险丝F301后连接到航行灯的供电端1C，霍尔电流检测单元串联连接在控制继电器K301常开触点与保险丝F301之间；可控硅Q302的T1极串联限流保护电阻R306后连接到220V供电电源的输入端2P，可控硅Q302的T2极串联保险丝F302后连接到航行灯的供电端2C；可控硅Q302的T1极与T2极之间设置有串联连接的电阻R307和电容C305，实现高通滤波；通过控制控制继电器K301和可控硅Q302的通断控制航行灯供电的通断。

具体地，控制继电器K301线圈的一端连接到+24V供电电源，另一端连接到三极管Q301的集电极，三极管Q301的发射极接地，三极管Q301的发射极与基极之间连接有下拉电阻R305，三极管Q301的基极串联限流电阻R304后连接到继电器使能端PLA，继电器使能端PLA连接支路MCU单元，由支路MCU单元控制继电器使能端PLA；控制继电器K301线圈并联有续流保护二极管D301；

可控硅Q302的G极连接到光电隔离器U302的输出端，光电隔离器U302的输入端串联限流电阻R308后连接到可控硅使能端SCR，可控硅使能端SCR连接支路MCU单元，由支路MCU单元控制可控硅使能端SCR。

霍尔电流检测单元包括多个霍尔电流检测芯片U301，霍尔电流检测芯片U301对应设置在输出单元的输出端，即设置在在控制继电器K301常开触点与保险丝F301之间，用以监测输出到航行灯的电流。霍尔电流检测芯片U301的输出端连接分压电阻R302后连接到电流检测输出端I，电流检测输出端I连接支路MCU单元。

当继电器使能端RLY为高电平时，三极管Q301导通，控制继电器K301通电吸合，继电器使能端RLY为低电平时，关断控制继电器K301，续流保护二极管D1保护前端驱动电路。控制继电器K301配合可控硅Q302可以实现断开输出时的双断，220VAC电源在控制继电器K301和可控硅Q302都导通情况下，电流流过霍尔电流检测芯片U301，并在霍尔电流检测芯片U301的VOUT脚输出电流模拟量，再经过R302分压，C306滤波给到支路MCU单元采样计算，保险丝F301和保险丝F302在电路短路过流时形成保护。

本实用新型实施例中的航行灯控制器，在实际使用时，按下主控制面板上的航行灯操作按钮，主控模块获取到操作按钮的操作信息；主控模块给相应的支路模块发送航行灯控制报文，支路模块根据报文执行开灯、关灯、调光、闪烁等指令；支路模块发送每个通道的状态报文；支路模块通过霍尔传感器输出的电流模拟量信号计算航行灯实际电流，并通过CAN总线发送给主控模块；主控模块根据支路模块各路的输出电流及亮度信息判断航行灯是否出现断丝故障；主控模块根据报文信息判断航行灯状态；主控模块判断航行灯正常，指示灯显示航行灯亮度信息；主控模块判断航行灯故障，指示灯显示航行灯故障信息；对于可调光的航行灯，主控模块读取电位器值，给相应的支路模块发送航行灯亮度控制报文。

综上所述，本实用新型提供的航行灯控制器，模块化设置，可应用于不同配置需求的航行灯，单个模块故障不影响其他模块的运行；主控模块与支路模块之间通过CAN总线通讯，保证系统的实时性；调光电位器连接到主控模块，由主控模块采集调光信息传输到支路模块进行航行灯的调光，避免系统对故障的误判；指示灯连接到主控模块，主控模块根据支路模块传输的报警信息采用PWM输出进行指示灯的调光输出，信息更完善；支路模块设置霍尔电流检测芯片检测电流，无需电流互感器，节省空间。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种航行灯控制器，其特征在于，包括通过CAN总线连接的主控模块、支路模块和通讯模块；所述主控模块设置在主控制面板中，所述主控制面板上设置有操作按钮、调光电位器和指示灯，所述操作按钮、所述调光电位器和所述指示灯均与所述主控模块电性连接；所述支路模块和所述通讯模块设置在控制箱中，所述支路模块的数目为多个，所述支路模块连接控制航行灯。

2.如权利要求1所述的航行灯控制器，其特征在于，所述主控模块包括主MCU单元和连接所述主MCU单元的主CAN总线单元、模拟量输入单元、开关量输入单元、PWM输出单元和供电的主电源单元；所述操作按钮连接所述开关量输入单元；所述调光电位器连接所述模拟量输入单元，所述指示灯连接所述PWM输出单元；所述主MCU单元通过所述主CAN总线单元连接的CAN总线连接所述支路模块。

3.如权利要求2所述的航行灯控制器，其特征在于，所述开关量输入单元包括I/O扩展芯片和场效应管阵列，所述主MCU单元与所述I/O扩展芯片通过I2C总线连接；所述I/O扩展芯片为多个，所述I/O扩展芯片连接多个所述场效应管阵列；所述操作按钮的开关量输入连接到所述场效应管阵列的控制端，所述场效应管阵列的输出端连接到I/O扩展芯片的输入端。

4.如权利要求2所述的航行灯控制器，其特征在于，所述PWM输出单元包括LED驱动芯片，所述主MCU单元与所述LED驱动芯片通过I2C总线连接；所述LED驱动芯片为多个；所述LED驱动芯片的输出端连接到所述指示灯，以控制所述指示灯的开启、关闭和PWM亮度调节输出。

5.如权利要求1所述的航行灯控制器，其特征在于，所述支路模块包括支路MCU单元和连接所述支路MCU单元的支路CAN总线单元、输出单元、霍尔电流检测单元、过零检测电路和供电的支路电源单元；所述航行灯连接输出单元；所述支路MCU单元通过支路CAN总线单元连接的CAN总线连接主控模块。

6.如权利要求5所述的航行灯控制器，其特征在于，所述输出单元包括控制继电器和可控硅，所述控制继电器常开触点的一端串联限流保护电阻后连接到220V供电电源的输入端1P，另一端串联保险丝后连接到所述航行灯的供电端1C，所述霍尔电流检测单元串联连接在所述控制继电器常开触点与保险丝之间；

所述可控硅的T1极串联限流保护电阻后连接到220V供电电源的输入端2P，T2极串联保险丝后连接到所述航行灯的供电端2C；通过控制所述控制继电器和所述可控硅的通断控制所述航行灯供电的通断。

7.如权利要求6所述的航行灯控制器，其特征在于，所述控制继电器线圈的一端连接到+24V供电电源，另一端连接到三极管的集电极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极串联限流电阻后连接到继电器使能端PLA，所述继电器使能端PLA连接支路MCU单元，由所述支路MCU单元控制继电器使能端PLA；

所述可控硅的G极连接到光电隔离器的输出端，所述光电隔离器的输入端连接到可控硅使能端SCR，所述可控硅使能端SCR连接支路MCU单元，由所述支路MCU单元控制可控硅使能端SCR。

8.如权利要求5所述的航行灯控制器，其特征在于，所述霍尔电流检测单元包括多个霍尔电流检测芯片，所述霍尔电流检测芯片对应设置在输出单元的输出端，用以监测输出到所述航行灯的电流。

9.如权利要求8所述的航行灯控制器，其特征在于，所述霍尔电流检测芯片的输出端连接分压电阻后连接到电流检测输出端I，所述电流检测输出端I连接支路MCU单元。

10.如权利要求1所述的航行灯控制器，其特征在于，还包括备用控制面板，所述备用控制面板中设置有主控模块，所述主控模块与支路模块和通讯模块通过CAN总线连接。