專利名稱：用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及到鐵路機(jī)車中機(jī)車制動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特指一種用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)是以電制動(dòng)(包括電阻制動(dòng)及再生制動(dòng))與空氣制動(dòng)為基 礎(chǔ)，在優(yōu)先、充分使用電制動(dòng)的原則下，空氣制動(dòng)與電制動(dòng)兩種方式有機(jī)結(jié)合的一種新的制 動(dòng)技術(shù)。以前用于將空氣制動(dòng)轉(zhuǎn)化為電制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號大多使用電壓信號，然而電壓信號 做驅(qū)動(dòng)信號存在著以下不足1、抗干擾能力差，干擾信號源大多是電壓信號，而機(jī)車上有多 種電壓電源這樣很可能使用于電制動(dòng)的控制信號失真；2、不易遠(yuǎn)距離傳輸，電壓信號經(jīng)過 發(fā)送電路的輸出阻抗，電纜的電阻以及接觸電阻形成了電壓降損失，從而也有可能使信號 失真，不利行車安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用 新型提供一種性價(jià)比高、抗干擾能力強(qiáng)的用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為一種用于電力機(jī)車空電聯(lián) 合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置，包括輸入端、輸出端、光電隔離模塊、與供電電源連接的電源隔離 變換模塊、電壓轉(zhuǎn)換器、A/D與D/A轉(zhuǎn)換模塊和采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，其中采樣、 鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元以可編程邏輯陣列器件為核心，所述輸入端經(jīng)光電隔離模塊、電 壓轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換模塊接入采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù) 輸出單元再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊和光電隔離模塊接入輸出端。基于上述基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)施例的方案是，所述可編程邏輯陣列器件由CPU和 CPLD連接或CPU和FPGA連接而成。本實(shí)用新型的工作原理是所述用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置包括 輸入輸出端、光電隔離模塊、與電源連接的電源隔離變換模塊、電壓轉(zhuǎn)換器、A/D與D/A轉(zhuǎn)換 模塊和以可編程邏輯陣列器件為核心的采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，其中輸入端壓力 傳感器信號作為基準(zhǔn)或電流源信號，通過光電隔離模塊消除噪聲后，輸入給電壓轉(zhuǎn)換器，電 壓轉(zhuǎn)換器將直流4 20mA的電流信號轉(zhuǎn)換為直流0 5V的電壓信號。電壓信號再通過A/ D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號輸入到采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，采樣、鎖存比較及 數(shù)據(jù)輸出單元對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將基準(zhǔn)和電流源信號的差值0 4mA轉(zhuǎn)換為成線性正 比的12位數(shù)字信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為4 20mA的電流信號再經(jīng)光電隔離模塊消除 噪聲后用于機(jī)車電制力控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于1、用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置抗干擾能力強(qiáng)，在機(jī)車特殊的工作 條件下，能精準(zhǔn)地用于空電聯(lián)合制動(dòng)的控制，能大大減少空氣制動(dòng)對機(jī)車輪對傷害的同時(shí)又能做到行車安全；2、采用AD公司的A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊，可靠性高，速度快；3、采用最先進(jìn)的可編程邏輯陣列器件CPU+CPLD(FPGA)結(jié)構(gòu)，使得能在最小的體 積內(nèi)完成更多的功能；4、裝置通過軟件編程，具備自診斷功能，當(dāng)裝置發(fā)生以下三類故障時(shí)可告警輸入端壓力傳感器損壞；輸出D/A轉(zhuǎn)換模塊故障；制動(dòng)邏輯控制線(848、849號線)輸入故障；而且以上故障均可記錄、查詢；5、裝置可與PC通信通過專門的軟件將內(nèi)部狀態(tài)顯示到PC。
圖1是本實(shí)用新型的工作原理圖；具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖1所示，用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置包括輸入端、輸出端、光 電隔離模塊、與電源連接的電源隔離變換模塊、電壓轉(zhuǎn)換器、A/D與D/A轉(zhuǎn)換模塊和采樣、鎖 存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，其中采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元以可編程邏輯陣列器件為核 心，所述輸入端經(jīng)光電隔離模塊、電壓轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換模塊接入采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸 出單元，所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊和光電隔離模塊接入輸出 端。具體說明如下1、輸入信號本實(shí)施例所述壓差轉(zhuǎn)換裝置有兩種類型的輸入信號。模擬輸入信號 (對應(yīng)圖1中線號851與852，線號可根據(jù)車型做相應(yīng)改變)，信號范圍為4 20mA電流源， 輸入阻抗不大于500 Q。另有兩路110V，開關(guān)控制信號(對應(yīng)圖1中線號848與849，線號 可根據(jù)車型做相應(yīng)改變)和一路110v地。2、輸出信號所述壓差轉(zhuǎn)換裝置輸出信號為電流信號，電流范圍4 20mA直流 (對應(yīng)圖1中輸出線號889，可以根據(jù)車型做相應(yīng)改變)。對于每一路輸入、輸出信號，均采用了光電隔離模塊，這樣既能保證信號的準(zhǔn)確 性，又能對每路信號進(jìn)行單獨(dú)采樣。3、輸入、輸出工作邏輯關(guān)系裝置在849號線的下降沿(1 — 0)時(shí)鎖定電流源輸入信號作為基準(zhǔn)，在849號線 為低電平期間電流源信號將不變或減小，采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元對基準(zhǔn)和電流源 信號求差。在整個(gè)849號線為低電平期間基準(zhǔn)應(yīng)保持穩(wěn)定不變，鎖定時(shí)間最長可達(dá)1. 0小 時(shí)；輸出信號(889號線)與所求差值成正比，差值0 4mA對應(yīng)輸出電流(889號 線)4 20mA。差值大于4mA輸出應(yīng)限幅，限幅輸出電流不大于22mA (20 22mA之間不要 求線性關(guān)系)；滿刻度(20mA)輸出誤差不大于士 ；849號線為高電平期間，壓差轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)禁止輸出，禁止輸出時(shí)電流應(yīng)不超出士0. ImA ；848號線為高電平期間允許壓差轉(zhuǎn)換裝 置工作，848號線為低電平期間，不論849號線及差值如何，壓差轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)禁止輸出，禁止 輸出時(shí)電流應(yīng)不超出士0. 1mA。本實(shí)施例所述用于電力機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置可以實(shí)現(xiàn)下列功能1、通過讀取控制信號判斷壓差轉(zhuǎn)換裝置是否工作，工作時(shí)將列車管壓力傳感器信 號經(jīng)光電隔離模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊送CPU+CPLD跟基準(zhǔn)信號比較后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為控 制電制力大小的電流信號。2、壓差轉(zhuǎn)換裝置具備自診斷功能，可以查詢、記錄故障，當(dāng)裝置發(fā)生故障時(shí)可告警。3、壓差轉(zhuǎn)換裝置可與PC通信通過專門的軟件將內(nèi)部狀態(tài)顯示到PC。
權(quán)利要求一種用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置，包括輸入端、輸出端、光電隔離模塊、與供電電源連接的電源隔離變換模塊、電壓轉(zhuǎn)換器、A/D與D/A轉(zhuǎn)換模塊和采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，其特征是所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元以可編程邏輯陣列器件為核心，所述輸入端經(jīng)光電隔離模塊、電壓轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換模塊接入采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊和光電隔離模塊接入輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，所述 可編程邏輯陣列器件由CPU和CPLD連接或由CPU和FPGA連接而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電力機(jī)車空電聯(lián)合制動(dòng)的壓差轉(zhuǎn)換裝置，包括輸入端、輸出端、光電隔離模塊、與供電電源連接的電源隔離變換模塊、電壓轉(zhuǎn)換器、A/D與D/A轉(zhuǎn)換模塊和采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元以可編程邏輯陣列器件為核心，所述輸入端經(jīng)光電隔離模塊、電壓轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換模塊接入采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元，所述采樣、鎖存比較及數(shù)據(jù)輸出單元再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊和光電隔離模塊接入輸出端。本實(shí)用新型具有抗干擾能力強(qiáng)、信號傳輸中不易失真、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，能精確的用電力機(jī)車空電聯(lián)合時(shí)空氣制動(dòng)力信號控制電制動(dòng)力。
文檔編號G05B19/05GK201613825SQ20102003142
公開日2010年10月27日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者傅成駿, 劉杰, 劉豫湘, 方長征, 毛金虎, 鄧?yán)钇? 高殿柱, 高風(fēng) 申請人:南車株洲電力機(jī)車有限公司