專利名稱：37e電力機(jī)車用的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力機(jī)車控制領(lǐng)域，特別是一種37E電力機(jī)車用的控制器。
37E電力機(jī)車是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)串聯(lián)電阻的大小及兩個(gè)電機(jī)的串并聯(lián)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)功率的。不同阻值的電阻及兩個(gè)電機(jī)連接到組合接觸器的相應(yīng)接點(diǎn)上，風(fēng)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)組合接觸器轉(zhuǎn)動(dòng)，連接不同的接點(diǎn)，從而完成電機(jī)功率的調(diào)節(jié)?？刂破鞯闹饕δ苁歉鶕?jù)控制信號(hào)和反饋信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙閥按一定的次序動(dòng)作，控制氣路的開(kāi)閉，帶動(dòng)風(fēng)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使組合接觸器轉(zhuǎn)到所要求的相應(yīng)位置。
37E電力機(jī)車原有的控制器是一種機(jī)械式的控制器，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，機(jī)械零部件受到磨損，使控制器頻繁發(fā)生故障，影響機(jī)車的運(yùn)行。經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位有第一，控制圓筒由于長(zhǎng)年磨損出現(xiàn)橢圓，使接觸指與接觸面之間的壓力不能保持穩(wěn)定，接觸壓力過(guò)大，會(huì)使接觸指頂住接觸面，阻止控制鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸壓力過(guò)小，容易產(chǎn)生電弧燒損，使控制器不能正常工作。
第二，鎖扣線圈上的銜鐵在電磁力的作用下吸合，斷電時(shí)在彈簧力的作用下斷開(kāi)，在此過(guò)程中釋放控制鼓。其變化的時(shí)間間隔跟銜鐵與控制鼓的行程有關(guān)，這個(gè)距離是用銜鐵上的調(diào)整螺絲來(lái)進(jìn)行調(diào)整的，由于振動(dòng)和磨損，調(diào)整螺絲難以準(zhǔn)確調(diào)整，導(dǎo)致鎖扣線圈不能起到正常的控制作用。
第三，交叉開(kāi)關(guān)的彈片容易燒損，更換時(shí)稍有變形，就接觸不良；卷簧經(jīng)長(zhǎng)期使用而發(fā)生變形，必須調(diào)整接觸壓力大小與鎖扣線圈的調(diào)整螺絲，這種調(diào)整非常困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
總之，原來(lái)的37E電力機(jī)車的控制器已成為整個(gè)電力機(jī)車的薄弱環(huán)節(jié)。必須進(jìn)行徹底改造以提高其控制性能和可靠性。
近年來(lái)，逐漸將微電子技術(shù)用于電力機(jī)車。中國(guó)專利ZL92227346.4提供了一種由微機(jī)和接口電路所組成的電力機(jī)車控制電源屏自動(dòng)檢測(cè)儀，接口電路由高壓電源、繼電器控制轉(zhuǎn)換電路、過(guò)零脈沖產(chǎn)生電路和測(cè)試通道所組成，用于完成控制電源屏半控橋各整流元件的正反向漏電流，觸發(fā)脈沖幅值，不同電壓下的正反向觸發(fā)脈沖移相角和不對(duì)稱度，控制插件和電源環(huán)節(jié)、調(diào)整環(huán)節(jié)和移相環(huán)節(jié)檢測(cè)的自動(dòng)化。顯然，這只是一種檢測(cè)裝置。實(shí)用新型ZL92228296.X則提供了一種由微機(jī)和接口電路所組成的機(jī)車自動(dòng)停車裝置自動(dòng)檢測(cè)儀。所有這些微電子技術(shù)均用于檢測(cè)裝置而未涉及控制器。
本實(shí)用新型的目的是提供一種以單片機(jī)為核心，帶有光電耦合器的輸入輸出，用大功率場(chǎng)效應(yīng)管作為輸出驅(qū)動(dòng)電路的，配備有先進(jìn)的開(kāi)關(guān)電源的37E電力機(jī)車用的控制器，有效地降低電力機(jī)車的故障率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩煽俊?br> 按照本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，硬件部分由單片機(jī)控制核心電路、開(kāi)關(guān)電源電路和功放電路三大部分組成，其結(jié)構(gòu)如下有8個(gè)輸入口的輸入裝置和輸入顯示器相接并經(jīng)輸入光電耦合器與單片機(jī)的輸入端的8個(gè)端口相連接，該單片機(jī)內(nèi)設(shè)有存貯控制程序的電可擦程序存貯器，單片機(jī)有幾個(gè)輸出端，其中P2輸出端經(jīng)輸出光電耦合器與功放驅(qū)動(dòng)電路相連接，功放驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)輸出端分別和雙閥以及輸出顯示器相連接，單片機(jī)的另一個(gè)輸出接口和報(bào)警電路相接，而單片機(jī)的串行接口則和數(shù)碼顯示電路相連接，整個(gè)控制器各部件與單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電源相接。
按照本實(shí)用新型，根據(jù)37E電力機(jī)車的具體情況，8個(gè)輸入接口分別為0位反饋信號(hào)接口，反饋信號(hào)1、反饋信號(hào)2，增檔，減檔，運(yùn)行信號(hào)，電制，電源等信號(hào)，分別與機(jī)車的各信號(hào)源相接。
按照本實(shí)用新型，輸入光電耦合器和輸出光電耦合器選用PC817光電耦合器或其它功能相同或相似的光電耦合器。
按照本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，作為核心部分的單片機(jī)，可選用CPU內(nèi)部有4K×8的電可擦寫(xiě)1000次以上的FLASH程序存貯器的80C51系列單片機(jī)，也可選用功能相同或相近的其它單片機(jī)。
按照本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，功放驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)并列的大功率場(chǎng)效應(yīng)功放管所組成，其輸出端分別和雙閥相連接，這種大功率場(chǎng)效應(yīng)管可選用IRF840或類似的功放管，用于驅(qū)動(dòng)雙閥SF1、SF2。
按照本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，報(bào)警電路可以是由史密特觸發(fā)器所組成的聲音報(bào)警電路或類似的報(bào)警電路。用于發(fā)生故障時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警。
按照本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車用的控制器，所述的數(shù)碼顯示電路由移位寄存器74LS164和數(shù)碼顯示管所組成。用于完成檔位、輸入輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障代碼顯示。其中檔位顯示為0-47檔。
在37E電力機(jī)車上，反饋1、反饋2在風(fēng)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置，狀態(tài)改變一次(即三接點(diǎn)信號(hào))，0位反饋只有0位為高電壓，其余位置接地，通過(guò)反饋信號(hào)可以判斷風(fēng)動(dòng)機(jī)組合接觸器是否到位，為下一步轉(zhuǎn)動(dòng)作好準(zhǔn)備。增檔、減檔運(yùn)行信號(hào)為機(jī)車運(yùn)行是處于加速、減速還是運(yùn)行狀態(tài)。電制時(shí)，即從0位開(kāi)始增檔直到末位(26位)后不再增擋，其中0位時(shí)高速使能信號(hào)無(wú)效。0位反饋信號(hào)有效電壓為24伏，其余均為48伏，都是開(kāi)關(guān)量，采用光電耦合器隔離后輸入至單片機(jī)CPU內(nèi)。
在單片機(jī)CPU的程序存貯器內(nèi)存貯有控制軟件。
使用本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，其工作過(guò)程是開(kāi)機(jī)后，控制器首先檢查風(fēng)動(dòng)組合接觸器的位置，通過(guò)反饋1、反饋2、0位反饋判斷其是否在0位，如果不在0位，則發(fā)出組合接觸器不同步報(bào)警信號(hào)，這時(shí)司機(jī)可以使用操縱桿強(qiáng)制關(guān)回0位。
接下來(lái)司機(jī)要進(jìn)行運(yùn)行或電制操作。如果控制器檢測(cè)到運(yùn)行信號(hào)，則檔位顯示運(yùn)行0位，同時(shí)發(fā)出高速使能信號(hào)，司機(jī)這時(shí)才有可能連通主回路，之后通過(guò)操縱桿就可以進(jìn)行啟動(dòng)和運(yùn)行操作了。在0位以外的其它檔位都沒(méi)有使能信號(hào)。即在非0位不能進(jìn)行主回路的連通操作，保證了安全。如果控制器檢測(cè)到的是電制信號(hào)，則檔位顯示電制0位，司機(jī)通過(guò)操縱桿進(jìn)行電制的啟動(dòng)、增檔、減檔，但最高檔位為26檔位。在電制時(shí)，始終沒(méi)有高速使能信號(hào)。
運(yùn)行分三個(gè)階段，即串并聯(lián)運(yùn)行，牽引過(guò)渡和并聯(lián)運(yùn)行級(jí)。
在微電腦控制下，司機(jī)通過(guò)操縱桿來(lái)控制機(jī)車的啟動(dòng)與行駛，通過(guò)數(shù)碼管來(lái)顯示運(yùn)行的檔位，按一定的順序的速度發(fā)出雙閥控制信號(hào)，使風(fēng)動(dòng)機(jī)組合接觸器以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，控制著牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。操縱桿有三個(gè)狀態(tài)中立位，加速位，減速位，在需要停車時(shí)，把操縱桿放在減檔位置后，手可以脫離操縱桿，待歸0位后便可以制動(dòng)。
采用本實(shí)用新型的控制器還具有下列功能首先是不同步報(bào)警強(qiáng)制關(guān)回。在機(jī)車牽引運(yùn)行或電制行車過(guò)程中，由于雙閥漏氣、卡死或風(fēng)動(dòng)機(jī)組合接觸器故障，有時(shí)會(huì)發(fā)生不同步現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)不同步，控制器就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，封鎖增檔信號(hào)，使增檔無(wú)效，只有減檔有效，這時(shí)司機(jī)可以通過(guò)減檔強(qiáng)制風(fēng)動(dòng)機(jī)組合接觸器關(guān)回。真正回0位后報(bào)警信號(hào)自動(dòng)清除。
其次是1、2位慢啟動(dòng)功能。為了啟動(dòng)方便和保護(hù)電機(jī)，本控制器在啟動(dòng)時(shí)，也就是在1、2位時(shí)，每個(gè)檔位停留的時(shí)間稍長(zhǎng)一點(diǎn)，在以后的每一擋位按正常速度上升，在降檔時(shí)在1、2位不停留。
其它報(bào)警功能包括中立位誤觸發(fā)增擋信號(hào)(-1)，風(fēng)動(dòng)機(jī)組合接觸器不同步(-2)，功放電源斷(-3)，某一不宜長(zhǎng)期停留檔位的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(-4)。
采用本實(shí)用新的37E電力機(jī)車控制器，可使電力機(jī)車實(shí)現(xiàn)保證安全、節(jié)省人員、提高作業(yè)效率，減少維修費(fèi)用等，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都很顯著。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的電路圖。
圖2為控制程序流程圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型的37E電力機(jī)車控制器，包括電源、輸入裝置1和雙閥SF1、SF2，有8個(gè)輸入口的輸入裝置1和輸入顯示器6相接，并經(jīng)輸入光電耦合器2與單片機(jī)3的輸入端P0的8個(gè)端口相連接，該單片機(jī)內(nèi)設(shè)有存貯控制程序的電可擦程序存貯器，單片機(jī)3的P2輸出端經(jīng)輸出光電耦合器4與功放驅(qū)動(dòng)電路5相連接，功放驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)輸出端分別和雙閥SF1、SF2以及輸出顯示器8相連接，單片機(jī)3的P1.0輸出端和報(bào)警電路9相接，單片機(jī)3的串行口TXD、RXD則和數(shù)碼顯示電路7相連接。整個(gè)控制器的各部件與單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電源相連接。
如圖1所示，8個(gè)輸入口分別為0位反饋信號(hào)(1.0)，反饋信號(hào)1(1.1)，反饋信號(hào)2(1.2)，增檔(1.3)，減檔(1.4)，運(yùn)行信號(hào)(1.5)，電制信號(hào)(1.6)，電源信號(hào)(1.7)。
如圖1所示，輸入光電耦合器和輸出光電耦合器選用PC817光電耦合器。
單片機(jī)選用CPU內(nèi)部有4K×8的電可擦寫(xiě)1000次以上的FLASH程序存貯器的80C51系列單片機(jī)。
如圖1所示，功放驅(qū)動(dòng)電路5由兩個(gè)并列的大功率場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2所組成，其輸出端分別和雙閥SF1、SF2相連接，用以打開(kāi)或關(guān)閉雙閥。
如圖1所示，報(bào)警電路9為由史密特觸發(fā)器所組成的聲音報(bào)警電路。數(shù)碼顯示電路7山移位寄存器74LS164和數(shù)碼顯示管所組成。
按照?qǐng)D1所示的37E電力機(jī)車控制器，其運(yùn)行過(guò)程是輸入信號(hào)經(jīng)輸入光電耦合器2隔離后輸入至單片機(jī)3的P0口，信號(hào)經(jīng)CPU處理后由P2口輸出，經(jīng)輸出光電耦合器4隔后送到功放驅(qū)動(dòng)電路5去驅(qū)動(dòng)雙閥SF1、SF2和輸出顯示器8。同時(shí)，由CPU的串行接口TXD、KXD將輸出信號(hào)送至數(shù)碼顯示電路7，報(bào)警信號(hào)則由P1.0口送至聲音報(bào)警電路9。
各個(gè)顯示器使機(jī)車司機(jī)對(duì)機(jī)車狀態(tài)、控制狀態(tài)有一個(gè)清楚的了解，隨時(shí)采取必要的行動(dòng)。完全電子化的控制器消除了機(jī)械磨損，徹底解決了各種由機(jī)械磨損或變形所造成的控制故障，提高了控制性能和穩(wěn)定性，提高了電力機(jī)車的作業(yè)率和可靠性。
如圖2所示，本控制器控制程序的主要程序流程為初始化→輸入檢測(cè)、AB換檔處理→經(jīng)兩次判斷“運(yùn)行否”“同步否”為“是”后→檔位處理→讀取數(shù)據(jù)→發(fā)動(dòng)作信號(hào)→顯示檔位完成過(guò)程返回輸入檢測(cè)。如果“運(yùn)行否”判斷為“否”，則繼續(xù)進(jìn)行“電制否”，“誤觸發(fā)”判斷，然后發(fā)出報(bào)警或返回，“同步否”判斷為“否”時(shí)，等待計(jì)數(shù)，作不同步處理后返回。全套控制程序存貯在電可擦程序存貯器內(nèi)。
實(shí)施例某鋼鐵公司機(jī)車廠的一臺(tái)37E電力機(jī)車上經(jīng)過(guò)四個(gè)多月的實(shí)際運(yùn)行，完全達(dá)到原設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)所有的控制功能，沒(méi)有發(fā)生一次器件損壞，也沒(méi)有發(fā)生運(yùn)行失控現(xiàn)象，運(yùn)行故障率顯著降低。
權(quán)利要求1.一種37E電力機(jī)車用的控制器，包括電源、輸入裝置(1)和雙閥SF1、SF2，風(fēng)動(dòng)機(jī)、組合接觸器，其特征在于有8個(gè)輸入口的輸入裝置(1)和輸入顯示器相接并經(jīng)輸入光電耦合器(2)與單片機(jī)(3)的輸入端P0的8個(gè)端口相連接，該單片機(jī)內(nèi)設(shè)有存貯控制程序的電可擦程序存貯器，單片機(jī)(3)的P2輸出端經(jīng)輸出光電耦合器(4)與功放驅(qū)動(dòng)電路(5)相連接，功放驅(qū)動(dòng)電路(5)的兩個(gè)輸出端分別和雙閥SF1、SF2以及輸出顯示器(8)相連接，單片機(jī)(3)的P1.0輸出端和報(bào)警電路(9)相接，單片機(jī)(3)的串行口TXD、RXD則和數(shù)碼顯示電路(7)相連接，整個(gè)控制器各部件與單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電源相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述的8個(gè)輸入口分別為0位反饋信號(hào)(1.0)，反饋信號(hào)1(1.1)，反饋信號(hào)2(1.2)，增檔(1.3)，減檔(1.4)，運(yùn)行信號(hào)(1.5)，電制信號(hào)(1.6)，電源信號(hào)(1.7)，分別與機(jī)車各信號(hào)源相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述輸入光電耦合器(2)和輸出光電耦合器(4)選用PC817光電耦合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述的單片機(jī)選用CPU內(nèi)部有4K×8的電可擦寫(xiě)1000次以上的PLASH程序存貯器的80C51系列單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述的功放驅(qū)動(dòng)電路(5)由兩個(gè)并列的大功率場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2所組成，其輸出端分別和雙閥SF1、SF2相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述的報(bào)警電路(9)為由史密特觸發(fā)器所組成的聲音報(bào)警電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的37E電力機(jī)車用的控制器，其特征在于所述的數(shù)碼顯示電路(7)由移位寄存器74LS164和數(shù)碼顯示管所組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種由輸入裝置、輸入顯示器、輸入光電耦合器、單片機(jī)、功放驅(qū)動(dòng)電路,輸出數(shù)碼顯示電路,聲音報(bào)警電路,輸出顯示器、雙閥SF1、SF2所組成的37E電力機(jī)車用控制器,在單片機(jī)的CPU中裝有控制軟件,整個(gè)控制器由單獨(dú)的電源供電。輸入裝置有8個(gè)輸入口,功放驅(qū)動(dòng)電路采用大功率場(chǎng)效應(yīng)管,聲音報(bào)警電路由史密特觸發(fā)器所組成。采用本控制器代替原有的機(jī)械控制器。顯著地減少了故障,提高了機(jī)車的安全性和作業(yè)率。
文檔編號(hào)G01R31/00GK2307300SQ97222499
公開(kāi)日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1997年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月5日
發(fā)明者孫永華 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵集團(tuán)公司