一种仿生同步信号灯及其控制电路 【技术领域】
本发明涉及信号灯技术领域，更具体地说，涉及一种仿生同步信号灯及其控制电路。
背景技术
当今，同步信号灯已被广泛应用，如某段道路临时产生故障时，采用同步信号灯来进行故障标识等。一般情况下，同步信号灯的同步信号为一主机广播式发送的统一的同步信号，其它同步信号灯接收此同步信号以进行闪烁，形象的说，像一个指挥带领一个乐队。目前市场上的同步信号灯主要通过电缆或者无线电广播方法实现同步信号的传输，前者布线复杂、施工困难，后者则会产生额外的持续的无线电信号，对外界产生一定的电磁干扰。
另外，还有一种同步信号灯采用“手拉手”同步方式，虽然这种同步方式可以省去集中控制箱，同步连接的灯的数量也没有限制，但是这种方式存在一定缺点，即当一个灯具出现故障，连接在此灯后面的所有灯的同步都会出现问题，容错性较差。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种仿生同步信号灯及其控制电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：构造一种仿生同步信号灯控制电路，该仿生同步信号灯控制电路连接至LED光源组，其包括同步信号控制模块和LED驱动模块，所述同步信号控制模块包括：
同步信号产生模块：其产生并发射红外同步信号；
同步信号接收模块：其接收所述红外同步信号；
多谐振荡电路：其产生PWM信号，并依据所述同步信号接收模块接收的红外同步信号对所述PWM信号进行调节；
所述PWM信号控制所述LED驱动模块间歇性地为所述LED光源组供电，当所述LED光源组发光时，所述同步信号产生模块产生并发射所述红外同步信号。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：构造一种仿生同步信号灯，该一种仿生同步信号灯包括仿生同步信号灯控制电路以及与其相连的LED光源组，所述仿生同步信号灯控制电路包括同步信号控制模块和LED驱动模块，所述同步信号控制模块包括：
同步信号产生模块：其产生并发射红外同步信号；
同步信号接收模块：其接收所述红外同步信号；
多谐振荡电路：其产生PWM信号，并依据所述同步信号接收模块接收的红外同步信号对所述PWM信号进行调节；
所述PWM信号控制所述LED驱动模块间歇性地为所述LED光源组供电，当所述LED光源组发光时，所述同步信号产生模块产生并发射所述红外同步信号。
上述本发明所述的仿生同步信号灯控制电路，所述LED光源组、同步信号产生模块并联、并串接在所述LED驱动模块的输出正端与输出负端之间。
上述本发明所述的仿生同步信号灯控制电路，所述同步信号接收模块包括相互并联的多个红外线接收三极管；
所述多谐振荡电路包括555定时器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一电容和第二电容；
所述555定时器的电源端与复位端相连、且连接至电源；所述555定时器的电压控制端连接至第一电容的第一端，第一电容的第二端连接至地；所述555定时器的高电平触发端和低电平触发端相连、且连接至第二电容的第一端，第二电容的第二端连接至地；所述555定时器的放电端连接至第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第二电容的第一端，第二电容的第二端连接至地；所述555定时器的输出端连接至所述LED驱动模块的使能控制端；并且第二电阻连接在所述555定时器的放电端与电源之间；
所述多个红外线接收三极管的集电极相连并连接至电源，所述多个红外线接收三极管的发射极相连并连接至第一二极管的正极，第一二极管的负极连接至第三电阻的第一端，第三电阻的第二端连接至所述555定时器的放电端；第四电阻的第一端连接至第一二极管的正极，第四电阻的第二端连接至地。
上述本发明所述的仿生同步信号灯控制电路，所述同步信号产生模块包括多个红外线发射二极管；所述多个红外线发射二极管呈矩阵式连接，其中所述多个红外线发射二极管串联形成至少两个串联条，所述各个串联条之间并联连接。
上述本发明所述的仿生同步信号灯控制电路，所述LED光源组包括多个发光的LED灯；所述多个LED灯呈矩阵式连接，其中所述多个LED灯串联形成至少两个串联条，所述各个串联条之间并联连接。
实施本发明的仿生同步信号灯，具有以下有益效果：
1、安装时不需要同步线缆，不需要集中控制箱等其它附属设备，减少了安装的成本和难度，且同步信号灯的数量不受限制；
2、当少数同步信号灯出现故障时，其它同步信号灯不会受影响，容错性较好；
3、不需要无线电收发电路，无电磁辐射污染，不需单片机控制，电路结构简单，成本低廉；
4、安装灵活，尤其有利于临时场合的使用。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明仿生同步信号灯的结构方框图；
图2是本发明仿生同步信号灯控制电路的结构方框图；
图3是本发明仿生同步信号灯一优选实施例的电路图。
【具体实施方式】
如图1所示，是本发明仿生同步信号灯的结构方框图，该仿生同步信号灯包括仿生同步信号灯控制电路1以及与其相连的LED光源组2，仿生同步信号灯控制电路1为LED光源组2供电，并控制LED光源组2中的多个LED灯同步。
如图2所示，是本发明仿生同步信号灯控制电路的结构方框图，该仿生同步信号灯控制电路1包括同步信号控制模块11和LED驱动模块12。
其中，同步信号控制模块11包括多谐振荡电路111、同步信号接收模块112和同步信号产生模块113。同步信号产生模块113用于产生并发射红外同步信号；同步信号接收模块112用于接收红外同步信号；多谐振荡电路111产生一PWM信号，并依据同步信号接收模块接收的红外同步信号对PWM信号进行调节。PWM信号控制LED驱动模块12间歇性地为LED光源组2供电，在LED光源组2发光的同时同步信号产生模块113产生并发射红外同步信号。
LED光源组2、同步信号产生模块113相并联，并串接在LED驱动模块12的输出正端(+)与输出负端(-)之间，即满足了在LED光源组2发光的同时同步信号产生模块113产生并发射红外同步信号。
本发明中，LED驱动模块12为可驱动LED光源组2供电的恒流驱动电路，其内部可设置有过压保护电路、过流保护电路以及过温保护电路等等。
如图3所示，是本发明仿生同步信号灯一优选实施例的电路图。本实施例中，仿生同步信号灯由仿生同步信号灯控制电路和LED光源组2组成，仿生同步信号灯控制电路包括同步信号控制模块和LED驱动模块12，同步信号控制模块包括多谐振荡电路111、同步信号接收模块112和同步信号产生模块113。
同步信号接收模块112包括相互并联的多个红外线接收三极管Q1......Qn，用来接收同步信号产生模块113发出的红外同步信号，当然，红外线接收三极管的具体数量可根据实际灯具尺寸和安装场合最优化选择。多谐振荡电路111主要由555定时器U1及其外围电路构成，如：多谐振荡电路111包括555定时器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2；555定时器U1的电源端(第8引脚)与复位端(第4引脚)相连、且连接至电源VCC；555定时器U1的接地端(第1引脚)连接至地；555定时器U1的电压控制端(第5引脚)连接至第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接至地；555定时器U1的高电平触发端(第6引脚)和低电平触发端(第2引脚)相连、且连接至第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端连接至地；555定时器U1的放电端(第7引脚)连接至第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端连接至地；555定时器U1的输出端(第3引脚)连接至LED驱动模块12的使能控制端(EN)；并且第二电阻R2连接在555定时器U1的放电端(第7引脚)与电源之间。
555定时器U1的输出端(第3引脚输出的PWM信号的时间参数为：
T＝tw1+tw2，
其中tw1＝0.7(R1+R2)C2，tw2＝0.7R2C2，
tw1为第二电容C2两端的电压由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时间，tw2为第二电容C2放电所需的时间。
同时，该PWM信号的占空比：为q＝tw1/(tw1+tw2)。
可见，第一电阻R1、第二电阻R2和第二电容C2决定了多谐振荡电路111的振荡频率，第一电阻R1和第二电阻R2了决定了多谐振荡电路111产生的PWM信号的占空比，通过调节第一电阻R1和第二电阻R2即可调节PWM信号的占空比。
多个红外线接收三极管Q1......Qn的集电极相连并连接至电源VCC，多个红外线接收三极管Q1......Qn的发射极相连并连接至第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接至第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连接至555定时器U1的放电端(第7引脚)；第四电阻R4的第一端连接至第一二极管D1的正极，第四电阻R4的第二端连接至地。
本实施例中，同步信号产生模块113包括多个红外线发射二极管D31......D4n，该多个红外线发射二极管D31......D4n呈矩阵式连接，即该多个红外线发射二极管D31......D4n串联形成至少两个串联条，各个串联条之间并联连接。LED光源组2包括多个发光的LED灯D11......D2n，该多个LED灯D11......D2n灯呈矩阵式连接，即该多个LED灯D11......D2n串联形成至少两个串联条，各个串联条并联连接。可见，当某串联条中的一个红外线发射二极管或LED灯发生故障时，其它串联条中的红外线发射二极管或LED灯的还可正常工作，容错性较好。
具体工作过程如下：电源VCC刚开始供电时，第二电容C2两端电压为0V，即555定时器U1的高电平触发端(第6引脚)和低电平触发端(第2引脚)的电压为0V，555定时器U1的放电端(第7引脚)内部所连接的三极管截止，555定时器U1的输出端(第3引脚)输出高电平，电源VCC通过第一电阻R1、第二电阻R2对第二电容C2充电，第二电容C2两端电压逐渐上升，当第二电容C2两端的电压(即555定时器U1的高电平触发端(第6引脚)和低电平触发端(第2引脚)的电压)上升至2/3VCC的时候，555定时器U1的输出端(第3引脚)输出低电平，555定时器U1的放电端(第7引脚)内部所连接的三极管导通，第二电容C2通过第一电阻R1和555定时器U1的放电端(第7引脚)放电，第二电容C2两端电压逐渐下降，当电压下降到1/3VCC的时候，555定时器U1的放电端(第7引脚)和输出端再次翻转，第二电容C2再次充电，如此反复循环，555定时器U1的输出端(第3引脚)便输出一个稳定的PWM信号。该PWM信号连接至LED驱动模块12的使能端(EN)，于是控制LED驱动模块12间歇性地为LED光源组2供电，在LED光源组2发光的同时同步信号产生模块113产生并发射红外同步信号，该红外线同步信号为红外线脉冲。
当红外线接收三极管Q1......Qn中的任意一个检测到有红外线脉冲时，该检测到红外线脉冲的红外线接收三极管中将有电流流过，第四电阻R4两端便产生一个压降，如果此时第二电容C2处于充电期间，555定时器U1的放电端(第7引脚)的电压高于红外线接收三极管Q1......Qn的发射极上的电压，则第一二极管D1截止，红外线接收三极管Q1......Qn均截止；如果此时第二电容C2处于放电期间，555定时器U1的放电端(第7引脚)与红外线接收三极管Q1......Qn的发射极之间的压降依次通过第一二极管D1和第三电阻R3对第二电容C2充电，使第二电容C2的放电时间比正常情况稍慢，这短暂的相移就导致555定时器U1的输出端(第3引脚)输出的PWM信号发生变化，于是导致LED驱动模块12为LED光源组2供电的时间间歇发生变化，如此经过多次反馈，LED光源组2中各LED灯D11......D2n的闪烁便会趋于同步。
本发明中，同步信号产生模块113的安装需满足多方向性，相应地，同步信号接收模块112的安装也需满足多方向性。当然，也可通过设置同步信号产生模块113中红外线发射二极管D31......D3n的方向来设置发射红外同步信号的方向，相应地，可通过设置同步信号接收模块112中红外线接收三极管Q1......Qn的方向来设置接收红外同步信号的方向。
本发明中，还可采用红外接收头替代同步信号接收模块112中的红外线接收三极管Q1......Qn。
本发明通过模仿自然界中萤火虫的同步现象，将一种新颖的同步机制应用在了信号灯上，各个信号灯的发光规律是由仿生同步信号灯控制电路中的可重新调控的多谐振荡电路控制，即通过555定时器就完成了此机制中的重新调控振荡器的设计，不需要无线电收发电路，无电磁辐射污染，不需单片机控制，电路结构简单，成本低廉。
本发明的仿生同步信号灯可应用于标示区域轮廓用的场合中，如用作公路故障灯、航空障碍灯等，使标示区域轮廓更加明显。如，在一个区域周边设置有多个本发明的仿生同步性信号灯，当其中某个仿生同步性信号灯发生故障时，其它仿生同步性信号灯不受影响，在应用上也增加了容错性。
进一步地，在临时搭建使用的场合中，由于本仿生同步信号灯无需同步线缆等其它附属同步设备，本仿生同步性信号灯还可以采用电池独立供电，可以在一定距离内随意放置，使用十分方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。