專利名稱：帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置，尤其適用于地鐵中連接鋼軌兩端絕緣接頭，使鋼軌中電流只流通一個(gè)方向，并消除軌道因電流突變產(chǎn)生電弧而發(fā)生打火現(xiàn)象的裝置中。
二背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的地鐵單向?qū)ㄑb置是用二極管回路加必要的保護(hù)線路構(gòu)成，當(dāng)列車通過(guò)絕緣接頭時(shí)，時(shí)常在二極管上產(chǎn)生反向電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定值，列車車輪離開(kāi)絕緣接頭后，很容易發(fā)生電流突變而產(chǎn)生電弧，發(fā)生軌道打火現(xiàn)象，使軌道燒毀，并容易使得列車司機(jī)產(chǎn)生誤判斷，不能遠(yuǎn)距離對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)試或監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
三、技術(shù)內(nèi)容(1)發(fā)明目的本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有消弧功能，能消除軌道打火現(xiàn)象，并可遠(yuǎn)距離進(jìn)行調(diào)控的帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置。
(2)技術(shù)方案本實(shí)用新型帶消弧功能單向?qū)ㄑb置，主電路由大功率二極管加接阻容吸收裝置和壓敏電阻構(gòu)成，并串接帶輔助觸點(diǎn)的熔斷器。在上述主電路旁邊并聯(lián)一反向晶閘管電路，晶閘管的陽(yáng)極接到軌道絕緣接頭的一端，并與二極管的陰極相連，晶閘管并聯(lián)兩條保護(hù)支路，一條為壓敏電阻支路，一條為阻容串聯(lián)支路，晶閘管的陰極通過(guò)一帶輔助觸點(diǎn)的熔斷器接到軌道絕緣接頭的另一端，主回路中二極管起單向?qū)ㄗ饔?，晶閘管的作用是在列車通過(guò)絕緣接頭時(shí)提供反向電流通路。平時(shí)晶閘管是不導(dǎo)通的，以便絕緣接頭起作用。當(dāng)列車通過(guò)絕緣接頭時(shí)，晶閘管的觸發(fā)端應(yīng)一直加上觸發(fā)電壓，如果在二極管上形成反向電壓，當(dāng)晶閘管兩端產(chǎn)生正向電壓時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，這樣就防止了電弧打火?？刂齐娐酚蓛蓧K以51單片機(jī)為核心的電路板組成。在軌道絕緣接頭兩端連接兩串聯(lián)電阻，對(duì)絕緣接頭兩端產(chǎn)生的壓降進(jìn)行分壓，兩電阻連接點(diǎn)第一塊51單片機(jī)電路板上的串行A/D轉(zhuǎn)換芯片的一模擬輸入端，A/D轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)字輸出端與該單片機(jī)的接口相連，當(dāng)列車接近絕緣接頭時(shí)，絕緣接頭兩端產(chǎn)生電壓，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)該電壓，來(lái)判斷列車是否進(jìn)入絕緣接頭防護(hù)區(qū)間。單片機(jī)的一并行口中的一端口通過(guò)電阻接到一晶體管的基極，晶體管的發(fā)射極接地，晶體管的集電極接到一繼電器線圈的一端，繼電器線圈的另一端接到電源上，繼電器接點(diǎn)的一端通過(guò)一電阻接到電源，繼電器接點(diǎn)的另一端接到晶閘管VT1的觸發(fā)電壓端，單片機(jī)一方面檢測(cè)主回路的工作狀態(tài)，主要是二極管及晶閘管的工作狀況及熔斷器的通斷情況；另一方面采集絕緣接頭兩端電壓，當(dāng)絕緣接頭兩端電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，表明列車已接近絕緣接頭防護(hù)區(qū)間，此時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)電壓，并在一定時(shí)間范圍內(nèi)，通過(guò)單片機(jī)的延時(shí)一直保持電壓，此時(shí)間范圍要保證列車通過(guò)絕緣接頭防護(hù)區(qū)間。單片機(jī)的串行口RXD、TXD分別與一串行通訊轉(zhuǎn)換芯片的R和D口相連，并且單片機(jī)的并行口中的一端口與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片的RE、DE口相連。第二塊以51單片機(jī)為核心的電路板上的單片機(jī)的串行通訊口RXD、TXD口與該電路板上的串行通訊芯片的R、D口相連，該單片機(jī)的一并行口中的一端口與該串行通訊轉(zhuǎn)換芯片的RE、DE口相連，該串行通訊芯片的B、A口與前一單片機(jī)電路板上的串行通訊芯片的B、A口對(duì)應(yīng)相連。該單片機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口同鍵盤(pán)顯示接口芯片相連，鍵盤(pán)顯示接口分別連接一4-6位數(shù)碼顯示器和4-12鍵小鍵盤(pán)。第二塊單片機(jī)組成的電路板可稱為遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表，遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表的作用主要是在監(jiān)控室觀察設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，更為重要的可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試設(shè)備。由于設(shè)備安裝在隧道現(xiàn)場(chǎng)，而調(diào)試必須在列車運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，一旦列車運(yùn)行調(diào)試人員根本無(wú)法進(jìn)入隧道，所以只有通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表來(lái)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)主要設(shè)置絕緣接頭兩端電壓分壓比較值和觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，在列車正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車接近絕緣接頭時(shí)軌道對(duì)地電壓和列車通過(guò)絕緣接頭防護(hù)區(qū)間的時(shí)間。
(3)技術(shù)效果本實(shí)用新型帶消弧功能單向?qū)ㄑb置，由于采用上述方案，可以有效解決軌道絕緣接頭電流的單向?qū)?，克服傳統(tǒng)單向?qū)ㄑb置電弧打火燒軌道的現(xiàn)象，并可以在遠(yuǎn)距離對(duì)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和監(jiān)測(cè)。
四

圖1是本實(shí)用新型主電路及狀態(tài)檢測(cè)電路圖。
圖2是本實(shí)用新型遠(yuǎn)程控制儀表電路圖。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型帶消弧功能單向?qū)ㄑb置，圖1所示主電路及狀態(tài)檢測(cè)電路圖，主電路由大功率二極管(D3)并聯(lián)電阻(R3)和電容(C3)吸收裝置及壓敏電阻(RV3)，串接帶輔助觸點(diǎn)(K3)的熔斷器(FU3)構(gòu)成，阻容吸收裝置和壓敏電阻起過(guò)壓保護(hù)作用，熔斷器起過(guò)流保護(hù)作用。在上述主電路旁邊并聯(lián)一反向晶閘管電路，晶閘管(VT1)的陽(yáng)極接到軌道絕緣接頭的一端(N)端，晶閘管(VT1)并聯(lián)兩條支路，一條為壓敏電阻(RV4)，一條為電阻(R4)和電容(C4)串聯(lián)支路，晶閘管(VT1)的陰極通過(guò)一帶輔助觸點(diǎn)(K4)的熔斷器(FU4)接到軌道絕緣接頭的另一端(M)端，主回路中二極管起單向?qū)ㄗ饔茫чl管的作用是在列車通過(guò)絕緣接頭時(shí)提供反向電流通路。平時(shí)晶閘管是不導(dǎo)通的，以便絕緣接頭起作用。當(dāng)列車通過(guò)絕緣接頭時(shí)，晶閘管的觸發(fā)端應(yīng)一直加上觸發(fā)電壓，如果在二極管上形成反向電壓，當(dāng)晶閘管兩端產(chǎn)生正向電壓時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，這樣就防止了電弧打火?？刂齐娐酚蓛蓧K以89C51單片機(jī)(IC2、IC4)為核心的電路板組成。在軌道絕緣接頭兩端(M、N)連接兩串聯(lián)電阻(R9、R10)，軌道絕緣接頭兩端(M、N)的信號(hào)(ΔU)經(jīng)電阻(R9)和(R10)分壓后送入AD轉(zhuǎn)換器(IC1TLC2543)的模擬量輸入端(AIN0)，AD轉(zhuǎn)換器(IC1TLC2543)TI公司的TLC2543串行12位AD轉(zhuǎn)換器。IC2為單片機(jī)，采用89C51，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，(IC1TLC2543)對(duì)輸入的模擬信號(hào)(ΔU)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換結(jié)果由單片機(jī)(IC289C51)通過(guò)(IC2P3.5)接收，(P3.2)控制AD轉(zhuǎn)換器(IC1TLC2543)的操作，(IC2P3.3)向AD轉(zhuǎn)換器(IC1TLC2543)提供時(shí)鐘信號(hào)，(IC2P3.4)控制AD轉(zhuǎn)換器(IC1TLC2543)的使能操作。單片機(jī)(IC289C51)采集的電壓與其內(nèi)部軟件設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，當(dāng)大于設(shè)定值后，通過(guò)單片機(jī)(IC289C51)的(IC2P1.4)口控制繼電器(JDQ)，把觸發(fā)電壓加到主回路晶閘管(VT1)的觸發(fā)極(CF)上，控制晶閘管的導(dǎo)通。主回路保險(xiǎn)的通斷狀態(tài)K3、K4與單片機(jī)(IC289C51)的并行口(IC2P2)口相連，單片機(jī)(IC289C51)定時(shí)采集(IC2P2)口的狀態(tài)，從而實(shí)時(shí)了解主回路的狀態(tài)情況。單片機(jī)(IC289C51)的串行通訊口(RXD、TXD)分別與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片(IC375LBC184)的(R)和(D)口相連，并且單片機(jī)(IC289C51)的(IC2P1)口中的(IC2P1.2)口與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片(IC375LBC184)的(IC3RE、DE)口相連。串行通訊轉(zhuǎn)換芯片(IC375LBC184)，主要完成接收遠(yuǎn)程控制儀表所發(fā)送的調(diào)試命令及參數(shù)，并把所檢測(cè)的主回路的狀態(tài)信息傳送到遠(yuǎn)程控制儀表，通過(guò)單片機(jī)(IC289C51)的(IC4P1.2)口控制發(fā)送及接收。
圖2所示遠(yuǎn)程控制儀表電路圖，主要由單片機(jī)(IC489C51)，串行通訊轉(zhuǎn)換芯片(IC575LBC184)，顯示和鍵盤(pán)的接口電路(IC68297)，4-6位LED顯示模塊(IC7)，4-12鍵小鍵盤(pán)(IC8)組成。單片機(jī)(IC489C51)的串行通訊口(RXD、TXD)口與串行通訊芯片(IC575LBC184)的R、D口相連，單片機(jī)(IC489C51)的并行口(P1)口中的(P1.2)口與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片(IC575LBC184)的(RE、DE)口相連，串行通訊芯片(IC575LBC184)的(IC5B、A)口與主電路板的串行通訊芯片(IC375LBC184)的(IC3B、A)口對(duì)應(yīng)相連，通過(guò)程序可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離狀態(tài)監(jiān)控。單片機(jī)(IC489C51)的(IC4P1.2)口控制通訊的發(fā)送和接收，系統(tǒng)復(fù)位運(yùn)行后(IC4P1.2)設(shè)置為低電平，系統(tǒng)通訊處于接收狀態(tài)，接收狀態(tài)檢測(cè)及觸發(fā)電路所檢測(cè)的主回路故障信息，并通過(guò)(IC7)LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，操作人員經(jīng)過(guò)(IC8)小鍵盤(pán)操作設(shè)置好內(nèi)部電壓參考值和延時(shí)時(shí)間T，運(yùn)行程序，此時(shí)(IC4P1.2)設(shè)置為高電平，系統(tǒng)通訊處于發(fā)送狀態(tài)，可以把設(shè)置好的數(shù)據(jù)傳送到狀態(tài)檢測(cè)及觸發(fā)電路板。
遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表的作用主要是在監(jiān)控室觀察設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，更為重要的可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試設(shè)備。由于設(shè)備安裝在隧道現(xiàn)場(chǎng)，而調(diào)試必須在列車運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，一旦列車運(yùn)行調(diào)試人員根本無(wú)法進(jìn)入隧道，所以只有通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表來(lái)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)主要設(shè)置絕緣接頭兩端電壓分壓比較值和觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，在列車正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車接近絕緣接頭時(shí)軌道對(duì)地電壓和列車通過(guò)絕緣接頭防護(hù)區(qū)間的時(shí)。
權(quán)利要求1.一種帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置，主電路由大功率二極管及保護(hù)線路組成，它包括由二極管D3構(gòu)成單向?qū)ㄑb置的主電路，并聯(lián)電阻R3串聯(lián)電容C3吸收裝置和壓敏電阻RV3，串接帶輔助觸點(diǎn)K3的熔斷器FU3，其特征在于在所述主電路旁邊并聯(lián)一反向晶閘管電路，晶閘管的陽(yáng)極接到軌道絕緣接頭的一端N端，晶閘管并聯(lián)兩條支路，一條為壓敏電阻RV4，一條為電阻R4串聯(lián)電容C4支路，晶閘管的陰極通過(guò)一帶輔助觸點(diǎn)K4的熔斷器FU4接到軌道絕緣接頭的另一端M端，在軌道絕緣接頭兩端M、N連接兩串聯(lián)電阻R9、R10，兩電阻連接點(diǎn)Q接到一串行A/D轉(zhuǎn)換芯片IC1的一模擬輸入端，該A/D轉(zhuǎn)換芯片IC1的數(shù)字輸出端與一單片機(jī)IC2的一端口相連，單片機(jī)IC2的一并行口中的一端口通過(guò)電阻R12接到晶體管T的基極，晶體管T的發(fā)射極接地，集電極接到繼電器JDQ線圈的一端，繼電器JDQ線圈的另一端接到電源+12V，繼電器的接點(diǎn)J的一通過(guò)電阻R11接到電源+12V，另一端接到晶閘管VT1的觸發(fā)電壓CF端，單片機(jī)IC2的串行口RXD、TXD分別與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片IC3的R和D口相連，并且單片機(jī)IC2的P1口中的一端口與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片IC3的RE、DE口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置，其特征在于單片機(jī)IC4的串行通訊口RXD、TXD口與串行通訊芯片IC5的R、D口相連，單片機(jī)IC4的一并行口中的一端口與串行通訊轉(zhuǎn)換芯片IC5的RE、DE口相連，串行通訊芯片IC5的B、A口與單片機(jī)IC2的電路板的串行通訊芯片IC3的B、A口對(duì)應(yīng)相連。
專利摘要一種帶消弧功能的單向?qū)ㄑb置，最適用于直流鐵路運(yùn)輸中消除軌道打火現(xiàn)象，并可遠(yuǎn)距離進(jìn)行調(diào)控，它由大功率二極管和晶閘管及保護(hù)線路構(gòu)成單向?qū)ㄑb置主回路，控制電路由兩塊以51單片機(jī)為核心的電路板組成，一塊控制晶閘管觸發(fā)與狀態(tài)檢測(cè)，可消除軌道因電流突變產(chǎn)生電弧而發(fā)生打火現(xiàn)象；另一塊通過(guò)串行通訊芯片與前一塊通訊，可通過(guò)鍵盤(pán)輸入指令，并通過(guò)數(shù)碼顯示器實(shí)時(shí)顯示單向?qū)ㄑb置的工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)B61L1/02GK2574958SQ0225801
公開(kāi)日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2002年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月28日
發(fā)明者李威, 李志峰, 趙煜, 李允彩 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)