專利名稱：內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實時監(jiān)測電傳動內(nèi)燃機車的主發(fā)電機整流輸出電壓、電流、電功率，從而計算出機車柴油機在給定時期內(nèi)累計輸出功(負(fù)荷量)的新型機車柴油機技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)測儀器。
它安裝在鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”擴展槽上。
有關(guān)部門已經(jīng)提出，真正能反映內(nèi)燃機車技術(shù)狀態(tài)的是內(nèi)燃機車柴油機的技術(shù)狀態(tài)，柴油機技術(shù)狀態(tài)是確定內(nèi)燃機車檢修周期的重要依據(jù)；而柴油機輸出功即負(fù)荷量的多少又決定了柴油機的技術(shù)狀態(tài)。因此，柴油機輸出功可以準(zhǔn)確反映內(nèi)燃機車技術(shù)狀態(tài)，進而計算出內(nèi)燃機車的檢修周期。
現(xiàn)在，大部分機務(wù)段已經(jīng)按照鐵道部文件在機車上安裝了“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”，而“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”實際上就是一個能夠隨時給擴展板提供電源和機車運用信息的擴展平臺。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，它包括檢測主機板、轉(zhuǎn)儲器、傳感器；所述的檢測主機板安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由數(shù)字信號采集處理電路、通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、電流電壓采集傳感器和檢測主板控制單元組成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點1)本系統(tǒng)解決了傳感器的漂移問題，使得系統(tǒng)性能穩(wěn)定，檢測準(zhǔn)確能常年不間斷連續(xù)使用。2)解決了小型系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)存儲問題，存儲數(shù)據(jù)容量大，保持時間長。3)本系統(tǒng)解決了機車內(nèi)部的強大電磁干擾問題，使得系統(tǒng)抗干擾能力強，符合車載設(shè)備要求。4)本系統(tǒng)解決了與鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”的485通信問題。5)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便，節(jié)省資源。6)本系統(tǒng)可以應(yīng)用紀(jì)錄數(shù)據(jù)，結(jié)合油耗儀、壓力波檢測儀的檢測數(shù)據(jù)，可以全面摸索機車負(fù)荷量與柴油機性能變化關(guān)系。7)本系統(tǒng)具有硬件自檢功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以報告故障位置及類型。8)管理軟件能讀檢測結(jié)果進行分析，輸出規(guī)范的報表。9)本系統(tǒng)把檢測、處理、記錄系統(tǒng)集成一塊擴展板安在“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”上，不但可以隨時讀取機車運用信息如時間、公里標(biāo)、速度，還可以實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)與LKJ-93所記錄信息的在時間、公里標(biāo)上的統(tǒng)一性，實現(xiàn)機務(wù)部門對機車負(fù)荷情況的動態(tài)跟蹤管理，提高負(fù)荷記錄儀所記錄數(shù)據(jù)的分析效率和利用率。10)本發(fā)明“內(nèi)燃機車負(fù)荷紀(jì)錄儀”不但可以和專用的轉(zhuǎn)儲器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，實現(xiàn)與地面計算機的通訊，還可以通過“tax2箱”的通訊紀(jì)錄單元進行數(shù)據(jù)紀(jì)錄，從而利用機務(wù)段現(xiàn)有的LKJ-93的轉(zhuǎn)儲器實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲。
圖2數(shù)字信號輸入電路原理圖。
圖3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖。
圖4鍵盤電路原理圖。
圖5RS232通訊電路原理圖。
圖6硬件狗原理圖。
圖7電流電壓信號采集電路及隔離電路原理圖。
圖8顯示驅(qū)動電路原理圖。
圖9控制、存儲電路原理圖。


圖10顯示負(fù)電源電路原理圖。
圖11主程序流程圖。
圖12串行口通信——轉(zhuǎn)儲器與計算機程序流程圖。
圖13串行口通信——轉(zhuǎn)儲器與主機程序流程圖。
圖14串行口通信——主機板和TAX2通信程序流程圖。
圖15RS485通訊電路原理圖。
圖16本系統(tǒng)外形圖。
本內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀分為檢測主機板、傳感器、轉(zhuǎn)儲器、管理軟件四部分。它們是這樣工作的傳感器采集機車電流電壓信號，經(jīng)過隔離處理后，輸出穩(wěn)定低壓信號送主機板，主機板采集到傳感器輸出的信號后進行識別計算，得到各項所需數(shù)據(jù)，同時，主機板每50ms接收一次TAX2箱傳來的機車信息，刷新主機板紀(jì)錄信息坐標(biāo)。當(dāng)需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲時，可用轉(zhuǎn)儲器轉(zhuǎn)儲主機板紀(jì)錄數(shù)據(jù)，并傳給地面計算機。軟件由主機檢測軟件、轉(zhuǎn)儲器通信軟件、地面計算機管理分析軟件組成。(見圖1)本系統(tǒng)數(shù)字信號采集處理由U3、U5A、R6、R8、U6、U8組成，完成傳感器輸出信號的采集處理。保證數(shù)據(jù)采集的頻率和精度。工作過程是傳感器輸出信號進入IN0/IN1時，CPU控制U3選通其中一路，使信號進入U5A，進行信號放大的處理，輸出經(jīng)IN進入U6進行A/D轉(zhuǎn)換。(見圖2、3)在圖4中，U22、U23組成鍵盤控制電路，實現(xiàn)人機對話。工作過程是當(dāng)有鍵按下時，U22，U23識別，識別數(shù)據(jù)U22處理后送CPU，CPU識別后根據(jù)編制程序判斷處理何項工作。
在圖5中，U2、C5、C6、C7、C8組成通訊電路，RXD、TXD、232TD、232RD相互對應(yīng)構(gòu)成通訊回路。
在圖6中，U9、C3、R13構(gòu)成硬件狗電路，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位電路出現(xiàn)故障或受到外界干擾時，/RES在1.2秒內(nèi)發(fā)出復(fù)位信號，使系統(tǒng)重新正常工作。
在圖7中，U6、U4構(gòu)成電傳動內(nèi)燃機車主發(fā)整流輸出電壓、電流采集傳感器，IR1、IR2為機車電流正負(fù)輸入，經(jīng)U4隔離放大處理后，由IN0輸出給主機板；R9、R1、C4、TVS1構(gòu)成電壓輸入端調(diào)理電路，TVS1由+12V、-12V供電，使TVS1工作，VR1、VR2為機車電壓輸入，經(jīng)GTL隔離放大處理后，由IN1輸出，送主機板。
在圖8中，U15、74LS04構(gòu)成大屏幕液晶顯示驅(qū)動電路，實現(xiàn)該系統(tǒng)檢測、控制的可視化。
在圖9中，U1、U13、U3、U14構(gòu)成檢測主機控制單元。U1根據(jù)U4存儲的檢測、通訊、故障檢查軟件控制整個系統(tǒng)的檢測、通信、自檢功能的完成，U2、U3實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。U11、U12組成片選電路，根據(jù)U1指令選擇硬件，完成相應(yīng)功能，C43、C44、XTA3共同組成晶振電路，確定整個系統(tǒng)工作速度和工作頻率。
在圖10中，U17、D2、C10構(gòu)成大屏幕液晶顯示背光電路。
在圖11、圖12、圖13中，是檢測主機和轉(zhuǎn)儲器的檢測、通訊程序流程。
在圖15中，U16、U10A、U11A構(gòu)成485通信電路，實現(xiàn)主機板與鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”，CPU控制Q1端，當(dāng)Q1端糕點平時，選通U16的數(shù)據(jù)輸出功能，驅(qū)動COM2A、COM2A為輸出驅(qū)動器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)由主機板到TAX2的傳輸；當(dāng)Q1低點平時，使COM2A、COM2A為接收器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)由TAX2到主機板的傳輸。
本發(fā)明所述的U1為8098、U2為MAX232、U3為AD7503，U4為AD202JY、U5為62256、U5A為LM358、U6為AD574、U7為GTL、U8為74LS377、U9為DS1232、U10A為74LS21、U11為74LS138、U12為74LS373、U13為74LS373、U14為2674、U15為74LS245、U16為MAX1480、U17為7660、U14A為74LS08、U22為8279、U23為74LS138。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是它包括檢測主機板(1)、轉(zhuǎn)儲器(2)、傳感器(3)；所述的檢測主機板(1)安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由數(shù)字信號采集處理電路、通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、電流電壓采集傳感器和檢測主板控制單元組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是所述的數(shù)字信號采集處理電路由U3、U5A、R6、R8、U6、U8組成，所述的檢測主機控制單元由U1、U13、U3和U14構(gòu)成，所述的電流電壓采集傳感器由U4和U6構(gòu)成，所述的通信電路為485通信電路和232通信電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是所述的傳感器(3)由電流傳感器，電壓傳感器組成，所述的轉(zhuǎn)儲器(2)由控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、鍵盤控制單元、硬件狗電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是所述的鍵盤控制電路由U22、U23組成，所述的硬件狗電路由U9、C3、R13構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是所述的485通信電路由U16、U10A和U11A構(gòu)成，所述的232通信電路由U2組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是它還包括液晶顯示驅(qū)動電路、液晶顯示背光電路、通訊電路和通訊回路，所述的液晶顯示驅(qū)動電路由U15、74LSO4構(gòu)成，所述的液晶顯示背光電路由U17、D2、C10構(gòu)成，所述的通訊電路由U2、C5、C6、C7、C8組成，所述的通訊回路由RXD、TXD、232TD、232RD相互對應(yīng)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是R1、R9、C4、TVS1構(gòu)成電壓輸入端調(diào)理電路，U11、U12組成片選電路，C43、C44、XTA3共同組成晶振電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，其特征是；所述的U1為8098、U2為MAX232、U3為AD7503，U4為AD202JY、U5為62256、U5A為LM358、U6為GTL、U8為74LS3 77、U9為DS1232、U10A為74LS21、U10B為74LS21、U11為74LS138、U12為74LS373、U13為74LS373、U14為2674、U15為74LS2 45、U16為MAX1480、U17為7660、U21C為74LS04、U14A為74LS08、U21A為74LS04、U21C為74LS04、U22為8279、U23為74LS138。
全文摘要
內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，它包括檢測主機板、轉(zhuǎn)儲器、傳感器；所述的檢測主機板安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由數(shù)字信號采集處理電路、通訊電路、數(shù)據(jù)存儲器、電流電壓采集傳感器和檢測主板控制單元組成。本發(fā)明為機務(wù)段提供一套完整的監(jiān)測電傳動內(nèi)燃機車負(fù)荷記錄儀，能夠記錄機車在不同線路區(qū)段運用中的負(fù)荷情況，從而根據(jù)檢修質(zhì)量源于預(yù)防的原則，通過分析機車的負(fù)荷量指標(biāo)，確定機車修理的梯次周期結(jié)構(gòu)，提高機車的可靠性，減少機車檢修成本。
文檔編號B61L23/00GK1397463SQ02100448
公開日2003年2月19日 申請日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
發(fā)明者曾凡志, 劉厚軍, 陳世永 申請人:哈爾濱鐵路局齊齊哈爾科學(xué)技術(shù)研究所