一種機(jī)車無人警惕裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機(jī)車無人警惕裝置，包括：主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元；其中，數(shù)字量輸入單元的輸入端與外部電氣設(shè)備連接，輸出端與主控制單元的第一輸入端口連接；數(shù)字量輸出單元的輸入端與主控制單元的第一輸出端口連接，輸出端與外部電氣設(shè)備連接；預(yù)留單元與主控制單元的第二輸入端口或第二輸出端口連接；供電單元分別與主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元和預(yù)留單元連接。主控制單元實(shí)時(shí)檢測(cè)其他各單元的參數(shù)信息，且當(dāng)其他各單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。因此，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置具備自我故障診斷的功能。
【專利說明】
一種機(jī)車無人警惕裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路貨運(yùn)機(jī)車中制動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)車無人警惕裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]重載運(yùn)輸技術(shù)是鐵路貨運(yùn)未來的發(fā)展方向，但是隨著貨車編組長(zhǎng)度、載重和速度的增加，長(zhǎng)大重載列車的制動(dòng)技術(shù)成為目前主要解決的問題。
[0003]警惕裝置作為與制動(dòng)技術(shù)相關(guān)的一種裝置，用于當(dāng)司機(jī)在列車行駛過程中出現(xiàn)打瞌睡、離崗等行為，或者在司機(jī)發(fā)生緊急傷病、喪失機(jī)車控制能力時(shí)，給制動(dòng)系統(tǒng)傳遞警惕懲罰指令，以使得機(jī)車上閘制動(dòng)，控制機(jī)車自動(dòng)停車。因此，警惕裝置的安全可靠性直接影響著整個(gè)列車的安全運(yùn)行。
[0004]然而，目前現(xiàn)有的警惕裝置只能在發(fā)生緊急情況時(shí)向制動(dòng)系統(tǒng)傳遞警惕懲罰指令，而不具備故障診斷和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。且由于機(jī)車在行駛過程中警惕裝置無法解除，即使機(jī)車各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行正常，機(jī)車由于無法解除警惕導(dǎo)致仍舊無法運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，本發(fā)明提供一種機(jī)車無人警惕裝置，該警惕裝置具備故障診斷和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，且支持直接切除警惕裝置，保證機(jī)車正常運(yùn)行。技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供一種機(jī)車無人警惕裝置，包括:主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元；其中，
[0007]所述數(shù)字量輸入單元的輸入端與外部電氣設(shè)備連接，所述數(shù)字量輸入單元的輸出端與所述主控制單元的第一輸入端口連接，所述數(shù)字量輸入單元用于將所述外部電氣設(shè)備輸入的信號(hào)進(jìn)行處理后得到一數(shù)字控制信號(hào)，并將所述數(shù)字控制信號(hào)輸入至所述主控制單元;
[0008]所述數(shù)字量輸出單元的輸入端與所述主控制單元的第一輸出端口連接，所述數(shù)字量輸出單元的輸出端與外部電氣設(shè)備連接，所述數(shù)字量輸出單元用于將所述主控制單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出至所述外部電氣設(shè)備；
[0009]所述預(yù)留單元與所述主控制單元的第二輸入端口或第二輸出端口連接；
[0010]所述供電單元分別與所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元和預(yù)留單元連接，用于為所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元和預(yù)留單元供電；
[0011]所述主控制單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元的參數(shù)信息，且當(dāng)所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，所述主控制單元判斷不滿足預(yù)設(shè)條件的參數(shù)信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生故障，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
[0012]優(yōu)選地，所述主控制單元具體為型號(hào)為CPC1-PP⑶02的處理器。
[0013]優(yōu)選地，所述數(shù)字量輸入單元包括電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?、穩(wěn)壓管限幅單元、電容濾波單元、光電隔離單元和施密特觸發(fā)器；
[0014]其中所述數(shù)字量輸入單元接收到的所述外部電氣設(shè)備輸入的信號(hào)依次經(jīng)過所述電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?、穩(wěn)壓管限幅單元、濾波單元、光電隔離單元和施密特觸發(fā)器進(jìn)行處理。
[0015]優(yōu)選地,所述數(shù)字量輸出單元包括光電隔離單元、濾波單元、過流保護(hù)電路單元；
[0016]其中，所述數(shù)字量輸出單元接收到的所述主控制單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)依次經(jīng)過所述光電隔離單元、濾波單元、過流保護(hù)電路單元進(jìn)行處理。
[0017]優(yōu)選地，所述光電隔離單元具體為光耦TLP624-4。
[0018]優(yōu)選地，所述供電單元包括至少一個(gè)直流轉(zhuǎn)直流DC/DC全隔離模塊電源。
[0019]優(yōu)選地，當(dāng)所述供電單元包括多個(gè)DC/DC全隔離模塊電源時(shí)，每一參數(shù)類型的所述DC/DC全隔離模塊電源至少包括兩塊，且所述每一參數(shù)類型的所述DC/DC全隔離模塊電源包括的至少兩塊DC/DC全隔離模塊電源并聯(lián)連接；
[0020]其中每種參數(shù)類型間的DC/DC全隔離模塊電源串聯(lián)連接。
[0021]優(yōu)選地，所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件包括:
[0022]所述數(shù)字量輸入單元的硬件溫度大于第一預(yù)設(shè)閾值，和/或所述數(shù)字量輸入單元的工作電壓超出第一預(yù)設(shè)電壓范圍；
[0023]所述數(shù)字量輸出單元的硬件溫度大于第二預(yù)設(shè)閾值，和/或所述數(shù)字量輸出單元的工作電壓超出第二預(yù)設(shè)電壓范圍；
[0024]所述預(yù)留單元的硬件溫度大于第三預(yù)設(shè)閾值；
[0025]以及所述供電單元的供電電壓超出第三預(yù)設(shè)電壓范圍。
[0026]優(yōu)選地，所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元均采用高集成度的板卡結(jié)構(gòu)。
[0027]基于本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)車無人警惕裝置，包括:機(jī)箱、包括如上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的主控制單元的信息處理板、包括如上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的數(shù)字量輸入單元的數(shù)字量輸入板、包括如上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的數(shù)字量輸出單元的數(shù)字量輸出板、包括如上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的供電單元的電源板、以及中繼板和網(wǎng)卡板。
[0028]應(yīng)用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置中包括主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元。其中，主控制單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元的參數(shù)信息，且當(dāng)所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，主控制單元判斷不滿足預(yù)設(shè)條件的參數(shù)信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生故障，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。因此，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置具備自我故障診斷的功能，且直接利用主控制單元本身具備的存儲(chǔ)功能即可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信息、以及設(shè)備相關(guān)參數(shù)信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功倉泛。
[0029]同時(shí)采用本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置在機(jī)車正常行駛過程中，如果機(jī)車無人警惕裝置的警惕信號(hào)無法解除，只需直接切除該警惕裝置，便保證了機(jī)車的正常運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中主控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸入單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸入單元的電路連接原理圖；
[0035]圖5為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸出單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸出單元的電路連接原理圖；
[0037]圖7為本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中供電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]請(qǐng)參閱圖1，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，包括主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500 ;其中，
[0040]數(shù)字量輸入單元200的輸入端與外部電氣設(shè)備600連接，數(shù)字量輸入單元200的輸出端與主控制單元100的第一輸入端口連接。在本實(shí)施例中，數(shù)字量輸入單元用于將外部電氣設(shè)備600輸入的信號(hào)進(jìn)行處理后得到一數(shù)字控制信號(hào)，并將數(shù)字控制信號(hào)輸入至主控制單元100 ；
[0041]數(shù)字量輸出單元300的輸入端與主控制單元100的第一輸出端口連接，數(shù)字量輸出單元300的輸出端與外部電氣設(shè)備600連接。在本實(shí)施例中，數(shù)字量輸出單元300用于將主控制單元100輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出至外部電氣設(shè)備600。
[0042]在本實(shí)施例中，外部電氣設(shè)備600可以包括電控制動(dòng)單元中的電控閥或機(jī)車控制單元CPU等。
[0043]預(yù)留單元400與主控制單元100的第二輸入端口或第二輸出端口連接。
[0044]在本實(shí)施例中，預(yù)留單元400作為一個(gè)擴(kuò)張單元可以與主控制單元100的第二輸入端口或第二輸出端口相連，以用于后續(xù)的擴(kuò)展使用。
[0045]供電單元500分別與主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300和預(yù)留單元400連接，用于為主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300和預(yù)留單元400供電。
[0046]在本發(fā)明中，主控制單元100用于實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500的參數(shù)信息，且當(dāng)所述數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，判斷不滿足預(yù)設(shè)條件的參數(shù)信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生故障，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
[0047]在本發(fā)明中，數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500的參數(shù)信息可以包括:數(shù)字量輸入單元200的硬件溫度值、和/或數(shù)字量輸入單元200的工作電壓值；數(shù)字量輸出單元300的硬件溫度值、和/或數(shù)字量輸出單元300的工作電壓值；預(yù)留單元400的硬件溫度值；以及供電單元500的供電電壓值。
[0048]在實(shí)際工作過程中，當(dāng)數(shù)字量輸入單元200的硬件溫度值大于第一預(yù)設(shè)閾值，和/或數(shù)字量輸入單元200的工作電壓超出第一預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，表明當(dāng)前的數(shù)字量輸入單元200的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件，可以判斷得知當(dāng)前的數(shù)字量輸入單元200發(fā)生故障，此時(shí)主控制單元100控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。同理，當(dāng)數(shù)字量輸出單元300的硬件溫度大于第二預(yù)設(shè)閾值，和/或數(shù)字量輸出單元300的工作電壓超出第二預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，表明當(dāng)前的數(shù)字量輸出單元300的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件，可以判斷得知當(dāng)前的數(shù)字量輸出單元300發(fā)生故障，此時(shí)主控制單元100控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。以此類推，當(dāng)預(yù)留單元400的硬件溫度大于第三預(yù)設(shè)閾值，以及供電單元500的供電電壓超出第三預(yù)設(shè)電壓范圍時(shí)，表明當(dāng)前的預(yù)留單元400和供電單元500的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件，此時(shí)的預(yù)留單元400和供電單元500發(fā)生故障，主控制單元100控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
[0049]需要說明的是，本發(fā)明中關(guān)于第一預(yù)設(shè)閾值、第二預(yù)設(shè)閾值、第三預(yù)設(shè)閾值、第一預(yù)設(shè)電壓范圍、第二預(yù)設(shè)電壓范圍和第三預(yù)設(shè)電壓范圍的大小可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定，也可由設(shè)計(jì)研發(fā)人員自行定義。
[0050]還需要說明的是，本發(fā)明中的報(bào)警裝置可以包括警示燈、蜂鳴器、消音器等一種或多種的組合形式。當(dāng)本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置處于非正常工作狀態(tài)中時(shí)，警示燈可以以固定或多變的閃爍頻率進(jìn)行閃爍，蜂鳴器和消音器發(fā)出不同頻率段的聲音來報(bào)警。
[0051]為了更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的說明，發(fā)明人將上述主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500分別進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0052]請(qǐng)參閱圖2，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中主控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]在本發(fā)明中優(yōu)選的，主控制單元100具體為型號(hào)為CPC1-PP⑶02的處理器。具體在本發(fā)明中，主控制單元100主要是對(duì)CPC1-PPCD02與各種外圍器件的接口進(jìn)行設(shè)計(jì)，接口設(shè)計(jì)主要包括數(shù)字量部分、LED顯示部分和模擬量輸入部分。
[0054]其中，在數(shù)字量部分，制動(dòng)控制單元共設(shè)計(jì)了 64路數(shù)字量的輸入、32路數(shù)字量的輸出，并通過一片8255芯片來完成擴(kuò)展。其中，8255芯片的PA 口用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，PB 口用于產(chǎn)生通道選通信號(hào)，PC 口用于讀取面板上按鍵的輸入。8255芯片的選通信號(hào)是 CPC1-PPCD02 地址信號(hào)通過 CPLD (Complex Programable Logic Device)邏輯編程實(shí)現(xiàn)的，并且各接口模塊的地址需要保證不與CPC1-PP⑶02其它外圍設(shè)備相沖突。
[0055]在LED顯示部分，LED是通過一片8255芯片擴(kuò)展得來的。其中，8255芯片的PA 口、PB 口、PC 口分別連接一個(gè)數(shù)碼管，其多個(gè)數(shù)碼管共陰極連接。
[0056]在模擬量輸入部分，CPC1-PP⑶02與單片機(jī)通過雙口 RAM進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信，其用于傳輸模擬量輸入、輸出以及風(fēng)缸壓力的目標(biāo)值等數(shù)據(jù)。雙口 RAM是一種常見的共享式多端口存儲(chǔ)器，配備有兩套獨(dú)立的地址、數(shù)據(jù)和控制線，允許兩個(gè)獨(dú)立的CPU或控制器同時(shí)異步地訪問存儲(chǔ)單元。
[0057]請(qǐng)參閱圖3，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸入單元的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，數(shù)字量輸入單元200包括電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?01、穩(wěn)壓管限幅單元202、電容濾波單元203、光電隔離單元204和施密特觸發(fā)器205。
[0058]在本發(fā)明中，數(shù)字量輸入單元200接收到的外部電氣設(shè)備600輸入的信號(hào)依次經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?01、穩(wěn)壓管限幅單元202、濾波單元203、光電隔離單元204和施密特觸發(fā)器205進(jìn)行處理，得到一數(shù)字控制信號(hào)，并最終將得到的數(shù)字控制信號(hào)輸入至主控制單元100。
[0059]在本實(shí)施例中較優(yōu)的，光電隔離單元204具體為光耦TLP624-4。
[0060]可同時(shí)參閱圖4，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸入單元的電路連接原理圖。
[0061]在本發(fā)明中，INl表示輸入的IlOV開關(guān)量信號(hào)，其負(fù)端為IlOV接地。當(dāng)INl有信號(hào)輸入時(shí)，首先通過電阻R2和電阻R3進(jìn)行分壓，并在電阻R3上產(chǎn)生壓降。經(jīng)過壓降后的電壓如果仍大于穩(wěn)壓二極管D2的穩(wěn)壓值時(shí)，穩(wěn)壓二極管D2被擊穿，光耦TLP624-4導(dǎo)通。根據(jù)光耦TLP624-4的導(dǎo)通特性可知，當(dāng)發(fā)光二極管正向壓降Vf電壓大于0.9V時(shí)，就會(huì)有正向的電流產(chǎn)生，使TCP624-4內(nèi)部光耦導(dǎo)通。因此在本發(fā)明中，通過調(diào)整穩(wěn)壓二級(jí)管D2的穩(wěn)壓值和分壓電阻R3的值可以改變光耦TLP624-4的導(dǎo)通臨界值。在光耦TLP624-4的輸出端，通過連接一阻值為IK的電阻R6實(shí)現(xiàn)與施密特觸發(fā)器的連接。
[0062]作為本領(lǐng)域公知，光耦TLP624-4的光耦開啟和關(guān)斷時(shí)間分別為10ms和300ms，存在較大時(shí)延。因此，本發(fā)明選用施密特觸發(fā)器來優(yōu)化輸出波形，使信號(hào)的邊沿跳變時(shí)間大于ns級(jí)，最終把信號(hào)傳輸給外部電氣設(shè)備600，以保證信號(hào)的完整性。因此，本發(fā)明提供的數(shù)字量輸入單元200電路可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)機(jī)車上的惡劣工作環(huán)境。
[0063]請(qǐng)參閱圖5，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸出單元的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，數(shù)字量輸出單元300包括光電隔離單元301、濾波單元302和過流保護(hù)電路單元303。
[0064]在本發(fā)明中，數(shù)字量輸出單元300接收到的主控制單元100輸出的數(shù)字控制信號(hào)依次經(jīng)過所述光電隔離單元301、濾波單元302、過流保護(hù)電路單元303進(jìn)行處理，最終傳輸送至電控制動(dòng)機(jī)的電控閥。
[0065]在本實(shí)施例中較優(yōu)的，光電隔離單元301具體為光耦TLP624-4。
[0066]可同時(shí)參閱圖6，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中數(shù)字量輸出單元的電路連接原理圖。
[0067]在本發(fā)明中，數(shù)字量輸出為32路，在輸出通道中，主控制單元100接收背板總線信號(hào)輸出某一個(gè)通道的開關(guān)信號(hào)，由于主控制單元100輸出信號(hào)為TTL電平，負(fù)載能力較低，為了與其外部的IlOV直流工作系統(tǒng)相連接，并具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，因此本發(fā)明采用MOSFET作為功率放大元件，并利用主控制單元100發(fā)出高頻調(diào)制控制信號(hào)通過脈沖隔離變壓器耦合控制MOSFET通斷，輸出額定電流/電壓為0.9A/110V的信號(hào)。且其輸出具有短路保護(hù)功能，短路保護(hù)設(shè)定值為6A，M0SFET保護(hù)電路可以迅速關(guān)斷出現(xiàn)問題的M0SFET。具體地如圖6中數(shù)字量輸出原邊部分，DOl接收主控制單元100發(fā)出的信號(hào)后，經(jīng)過74HC04非門增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力后，來控制三極管Ql的通斷。由于脈沖變壓器采用的是異名端接法，所以當(dāng)三極管Ql導(dǎo)通時(shí)，變壓器的原邊將磁能儲(chǔ)存起來。當(dāng)三極管Ql關(guān)斷時(shí)，變壓器通過副邊的整流電路釋放能量。如圖6中數(shù)字量輸出次邊部分所示，經(jīng)過脈沖變壓器后，在正向驅(qū)動(dòng)脈沖最初的極短時(shí)間內(nèi)，由于電阻R2和電容C2的存在，電壓U2被箝位在較低的電位而使穩(wěn)壓二極管D4截止，三極管Q2由于沒有基極電流保持截止?fàn)顟B(tài)，電壓幾乎全部加在MOSFET上，給輸入電容迅速充電。隨著柵源電壓的建立，MOSFET管開通，漏源極間的電壓減小，二極管D7正向偏置而導(dǎo)通，電壓Ul被箝位，穩(wěn)壓二極管D4及三極管Q2由于反偏而繼續(xù)可靠的截止。當(dāng)MOSFET過流時(shí)，漏極電壓迅速升高，二極管D7反偏截止，電壓U2開始升高。當(dāng)電壓U2升至高于穩(wěn)壓二級(jí)管D4與三極管Q2的門限值電壓之和時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，柵極電位被下拉至接近0V，從而使MOSFET可靠的關(guān)斷，主電路電流被切斷，過電流得到了遏制。
[0068]本發(fā)明通過自動(dòng)檢測(cè)每個(gè)通道的輸出電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出通道過電流、長(zhǎng)時(shí)間輸出短路以及接地故障的保護(hù)功能。每個(gè)輸出通道都具有過流保護(hù)功能，主控制單元100輸出板設(shè)計(jì)總的輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，每點(diǎn)的輸出電流最大為8A。每塊輸出板為8點(diǎn)，各輸出通道均有對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示燈指示該通道的工作狀態(tài)。
[0069]請(qǐng)參閱圖7，其示出了本發(fā)明提供的一種機(jī)車無人警惕裝置中供電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，供電單元500包括至少一個(gè)直流轉(zhuǎn)直流DC/DC (直流轉(zhuǎn)直流)全隔離模塊電源。
[0070]優(yōu)選地，本發(fā)明中的供電單元500包括多種參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源，例如，參數(shù)類型為110V/48的DC/DC全隔離模塊電源、參數(shù)類型為48/15V的DC/DC全隔離模塊電源、參數(shù)類型為15/5V的DC/DC全隔離模塊電源等。
[0071]在本發(fā)明中，每一參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源至少包括兩塊，該同一參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源并聯(lián)連接。同時(shí)，不同參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源間串聯(lián)連接。具體地如圖7所示，本發(fā)明中的供電單元500采用DC/DC全隔離模塊電源，其輸入電源+11V經(jīng)過濾波后進(jìn)入110/48V全隔離模塊電源，將+11V電壓轉(zhuǎn)換成+48V輸出至48/15V全隔離模塊電源，進(jìn)而經(jīng)由48/15V全隔離模塊電源，將+48V電壓轉(zhuǎn)換成+15V輸出至15/5V全隔離模塊電源，最后經(jīng)由15/5V全隔離模塊電源，將+15V電壓轉(zhuǎn)換成+5V進(jìn)行輸出。同時(shí)，不同參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源間也設(shè)置有電壓輸出接口。
[0072]本發(fā)明中，每一參數(shù)類型的DC/DC全隔離模塊電源均采用兩電源供電方式，互為冗余備份，當(dāng)其中一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，本發(fā)明自動(dòng)轉(zhuǎn)換到另外一路電源繼續(xù)工作，提高了主控制單元100工作的可靠性。
[0073]應(yīng)用本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置中包括主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500。其中，主控制單元100用于實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500的參數(shù)信息,且當(dāng)所述數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，主控制單元100判斷不滿足預(yù)設(shè)條件的參數(shù)信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生故障，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。因此，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置具備自我故障診斷的功能，且直接利用主控制單元100本身具備的存儲(chǔ)功能即可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信息、以及設(shè)備相關(guān)參數(shù)信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
[0074]同時(shí)采用本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置在機(jī)車正常行駛過程中，如果機(jī)車無人警惕裝置的警惕信號(hào)無法解除，只需直接切除該警惕裝置，便保證了機(jī)車的正常運(yùn)行。
[0075]此外，本發(fā)明中的主控制單元100、數(shù)字量輸入單元200、數(shù)字量輸出單元300、預(yù)留單元400和供電單元500均采用高集成度的板卡結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置在硬件結(jié)構(gòu)上采用智能化、模塊化、集成化的設(shè)計(jì)思想，在充分考慮單元可靠性的前提下，充分考慮了主控制單元100的自診斷功能、存儲(chǔ)功能和主控制單元100的免維護(hù)性和可擴(kuò)展性。
[0076]基于此，本發(fā)明提供的機(jī)車無人警惕裝置還可以包括機(jī)箱、包括主控制單元的信息處理板、包括數(shù)字量輸入單元的數(shù)字量輸入板、包括數(shù)字量輸出單元的數(shù)字量輸出板、包括供電單元的電源板、以及中繼板和網(wǎng)卡板。本發(fā)明中，機(jī)箱采用長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱，其共有7個(gè)板位，系統(tǒng)占用4個(gè)板位，還有3個(gè)預(yù)留板位為以后擴(kuò)展用，且本發(fā)明采用機(jī)箱背板出線方式。
[0077]需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0078]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0079]以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種機(jī)車無人警惕裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本申請(qǐng)的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請(qǐng)的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)車無人警惕裝置，其特征在于，包括:主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元；其中， 所述數(shù)字量輸入單元的輸入端與外部電氣設(shè)備連接，所述數(shù)字量輸入單元的輸出端與所述主控制單元的第一輸入端口連接，所述數(shù)字量輸入單元用于將所述外部電氣設(shè)備輸入的信號(hào)進(jìn)行處理后得到一數(shù)字控制信號(hào)，并將所述數(shù)字控制信號(hào)輸入至所述主控制單元； 所述數(shù)字量輸出單元的輸入端與所述主控制單元的第一輸出端口連接，所述數(shù)字量輸出單元的輸出端與外部電氣設(shè)備連接，所述數(shù)字量輸出單元用于將所述主控制單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行處理后，輸出至所述外部電氣設(shè)備； 所述預(yù)留單元與所述主控制單元的第二輸入端口或第二輸出端口連接； 所述供電單元分別與所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元和預(yù)留單元連接，用于為所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元和預(yù)留單元供電； 所述主控制單元用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元的參數(shù)信息，且當(dāng)所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，所述主控制單元判斷不滿足預(yù)設(shè)條件的參數(shù)信息對(duì)應(yīng)的設(shè)備發(fā)生故障，控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主控制單元具體為型號(hào)為CPC1-PPCD02的處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字量輸入單元包括電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?、穩(wěn)壓管限幅單元、電容濾波單元、光電隔離單元和施密特觸發(fā)器； 其中所述數(shù)字量輸入單元接收到的所述外部電氣設(shè)備輸入的信號(hào)依次經(jīng)過所述電阻網(wǎng)絡(luò)降壓?jiǎn)卧?、穩(wěn)壓管限幅單元、濾波單元、光電隔離單元和施密特觸發(fā)器進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字量輸出單元包括光電隔離單元、濾波單元、過流保護(hù)電路單元； 其中，所述數(shù)字量輸出單元接收到的所述主控制單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)依次經(jīng)過所述光電隔離單元、濾波單元、過流保護(hù)電路單元進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述光電隔離單元具體為光耦TLP624-4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述供電單元包括至少一個(gè)直流轉(zhuǎn)直流DC/DC全隔離模塊電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述供電單元包括多個(gè)DC/DC全隔離模塊電源時(shí)，每一參數(shù)類型的所述DC/DC全隔離模塊電源至少包括兩塊，且所述每一參數(shù)類型的所述DC/DC全隔離模塊電源包括的至少兩塊DC/DC全隔離模塊電源并聯(lián)連接； 其中每種參數(shù)類型間的DC/DC全隔離模塊電源串聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元中的任意一個(gè)設(shè)備的參數(shù)信息不滿足預(yù)設(shè)條件包括: 所述數(shù)字量輸入單元的硬件溫度大于第一預(yù)設(shè)閾值，和/或所述數(shù)字量輸入單元的工作電壓超出第一預(yù)設(shè)電壓范圍； 所述數(shù)字量輸出單元的硬件溫度大于第二預(yù)設(shè)閾值，和/或所述數(shù)字量輸出單元的工作電壓超出第二預(yù)設(shè)電壓范圍； 所述預(yù)留單元的硬件溫度大于第三預(yù)設(shè)閾值； 以及所述供電單元的供電電壓超出第三預(yù)設(shè)電壓范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主控制單元、數(shù)字量輸入單元、數(shù)字量輸出單元、預(yù)留單元和供電單元均采用高集成度的板卡結(jié)構(gòu)。
10.一種機(jī)車無人警惕裝置，其特征在于，包括:機(jī)箱、包括如上權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的主控制單元的信息處理板、包括如上權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的數(shù)字量輸入單元的數(shù)字量輸入板、包括如上權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的數(shù)字量輸出單元的數(shù)字量輸出板、包括如上權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的供電單元的電源板、以及中繼板和網(wǎng)卡板。
【文檔編號(hào)】B61L23/00GK104228878SQ201410481646
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】方長(zhǎng)征, 周鵬, 晏義, 彭學(xué)前, 鄧宗群, 劉泉 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車有限公司