專利名稱：一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置。
背景技術(shù)：
目前地鐵系統(tǒng)是以鋼軌作為牽引回流的通道，鋼軌直接安裝在整體道床上，通過防震絕緣墊和道床結(jié)構(gòu)鋼筋隔離。在地鐵長期的運(yùn)營過程中，灰塵、污水、道渣、金屬粉末等吸附在防震絕緣墊上，減小了鋼軌和整體道床之間的泄漏阻抗，鋼軌中的電流通過這些污染物流入到整體道床中，從而產(chǎn)生雜散電流。地鐵整體道床、隧道、高架橋內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋為雜散電流的通路。雜散電流進(jìn)入金屬通路時(shí)，不對金屬產(chǎn)生腐蝕，在離開金屬通路時(shí)通過與金屬周圍的電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對金屬造成腐蝕。如果雜散電流腐蝕防護(hù)措施做的不好， 將對地鐵的結(jié)構(gòu)鋼筋、周圍建筑物鋼筋、金屬管道造成腐蝕，降低建筑結(jié)構(gòu)或地下金屬管道網(wǎng)的使用壽命。單向?qū)ㄑb置是地鐵系統(tǒng)中防止雜散電流擴(kuò)散的重要組成部分，其作用是為了避免車輛在車輛段或者高架橋以外的走行軌上運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的雜散電流對正行線或高架橋的影響。單向?qū)刂蒲b置是單向?qū)ㄑb置的核心部件，在主要用于實(shí)現(xiàn)單向?qū)ㄑb置的控制及監(jiān)控功能。目前的單向?qū)刂蒲b置所采用的硬件平臺(tái)通常是基于8位單片機(jī)，隨著地鐵的發(fā)展、地鐵線路的擴(kuò)展和延伸，基于8位單片機(jī)的單向?qū)刂蒲b置已無法滿足現(xiàn)有的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置，用于對軌道絕緣接頭上產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)高速、可靠和準(zhǔn)確的單向?qū)刂?，有效解決電弧打火燒軌道的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供以下技術(shù)方案一種單向?qū)刂蒲b置，包括用于采樣模擬量信號的模擬量輸入模塊；用于獲取開關(guān)量信號的開關(guān)量輸入模塊；用于輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號的P麗輸出模塊；與上述PWM輸出模塊連接的，用于驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊；與上述模擬量輸入模塊、上述開關(guān)量輸入模塊以及上述PWM輸出模塊連接的，用于按照預(yù)置的處理算法對上述模擬量輸入模塊和上述開關(guān)量輸入模塊獲取到的電信號進(jìn)行處理，且為PWM輸出模塊提供單脈沖輸入信號的控制處理模塊；與上述控制處理模塊連接的，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485模塊和控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN模塊；[0014]其中，上述控制處理模塊由數(shù)字信號處理器構(gòu)建。 一種單向?qū)ㄑb置，包括單向?qū)刂蒲b置，與該單向?qū)刂蒲b置連接的消弧裝置；其中，單向?qū)w控制裝置包括用于采樣模擬量信號的模擬量輸入模塊；用于獲取開關(guān)量信號的開關(guān)量輸入模塊；用于輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號的P麗輸出模塊；與上述PWM輸出模塊連接的，用于驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊；與上述模擬量輸入模塊、上述開關(guān)量輸入模塊以及上述PWM輸出模塊連接的，用于按照預(yù)置的處理算法對上述模擬量輸入模塊和上述開關(guān)量輸入模塊獲取到的電信號進(jìn)行處理，且為PWM輸出模塊提供單脈沖輸入信號的控制處理模塊；與上述控制處理模塊連接的，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485模塊和控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN模塊；其中，上述控制處理模塊由數(shù)字信號處理器構(gòu)建。從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型實(shí)施例中，單向?qū)刂蒲b置采用數(shù)字信號處理器作為主控制芯片， 對獲取到的電信號進(jìn)行處理并輸出，由于數(shù)字信號處理器能夠?qū)崟r(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)，因此，本實(shí)用新型基于數(shù)字信號處理器的單向?qū)刂蒲b置可對軌道絕緣接頭上產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)高速、可靠和準(zhǔn)確的單向?qū)刂疲行Ы鉀Q電弧打火燒軌道的問題。

圖1為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的另一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3_a為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的控制處理模塊電路圖；圖3_b為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的模擬量輸入模塊電路圖；圖3-c為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的開關(guān)量輸入模塊電路圖；圖3-dl為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的開關(guān)量輸出模塊電路圖一；圖3_d2為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的開關(guān)量輸出模塊電路圖二 ；圖3-el為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的按鍵模塊電路圖；圖3_e2為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的LED模塊電路圖；圖3_e3為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的液晶顯示模塊電路圖；圖3-fl為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的PWM輸出模塊電路圖一；圖3_f2為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置的PWM輸出模塊電路圖二 ；圖3_g為本實(shí)用新型提供的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊電路圖；圖4為本實(shí)用新型提供的單向?qū)ㄑb置40 —個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置。[0042]為使得本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(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)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(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它實(shí)施例，都 屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單向?qū)刂蒲b置10，請參閱圖1，包括用于采樣模擬量信號的模擬量輸入模塊11 ；用于獲取開關(guān)量信號的開關(guān)量輸入模塊12 ；用于輸出脈沖寬度調(diào)制(P麗，Pulse Width Modulation)信號的PWM輸出模塊13 ；與PWM輸出模塊13連接的，用于驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊14 ；與模擬量輸入模塊11、開關(guān)量輸入模塊12以及PWM輸出模塊13連接的，用于按照預(yù)置的處理算法對模擬量輸入模塊11和開關(guān)量輸入模塊12獲取到的電信號進(jìn)行處理，且為PWM輸出模塊13提供單脈沖輸入信號的控制處理模塊15 ；與控制處理模塊15連接的，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊模塊16 ；其中，通訊模塊16可包括RS485模塊和控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN，Controller Area Network)模塊，其中，RS485模塊可提供RS485總線通訊功能，CAN模塊可提供CAN總線通訊功能；其中，控制處理模塊15由數(shù)字信號處理器構(gòu)建。進(jìn)一步的，單向?qū)刂蒲b置10還可包括開關(guān)量輸出模塊17，開關(guān)量輸出模塊17 與控制處理模塊15連接，可用于輸出開關(guān)量信號。進(jìn)一步的，單向?qū)刂蒲b置10還可包括人機(jī)接口模塊18，人機(jī)接口模塊18 與控制處理模塊15連接，其中，人機(jī)接口模塊包括按鍵模塊，發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)模塊和液晶顯示模塊。由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例中，單向?qū)刂蒲b置采用數(shù)字信號處理器作為主控制芯片，對獲取到的電信號進(jìn)行處理并輸出，由于數(shù)字信號處理器能夠?qū)崟r(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)，因此，本實(shí)用新型基于數(shù)字信號處理器的單向?qū)刂蒲b置可對軌道絕緣接頭上產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)高速、可靠和準(zhǔn)確的單向?qū)刂疲行Ы鉀Q電弧打火燒軌道的問題。參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種單向?qū)刂蒲b置，具體可以包括控制處理模塊21，與控制處理模塊21連接的模擬量輸入模塊22，與控制處理模塊 21連接的開關(guān)量輸入模塊23，與控制處理模塊21連接的通訊模塊24，與控制處理模塊21 連接的開關(guān)量輸出模塊25，與控制處理模塊21連接的人機(jī)接口模塊26，與控制處理模塊21 連接的PWM輸出模塊27，以及與PWM輸出模塊27連接的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊(圖中未示出)。其中，控制處理模塊21為單向?qū)刂蒲b置的核心。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，控制處理模塊21可采用型號為DSPIC30F6014A的數(shù)字信號處理器作為主控制芯片，該數(shù)字信號處理器每秒可處理高達(dá)3千萬的機(jī)器語言指令數(shù)，內(nèi)部包含144KB大小的Flash存儲(chǔ)器，8KB大小的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Rand0m Access Memory)，以及多達(dá)4KB大小的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M,Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 同時(shí)，該數(shù)字信號處理器還配置有16通道的12為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(即A/D轉(zhuǎn)換器)、PWM輸出、CAN、I2C和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能，還提供了大量通用輸入/輸出(GPIO，General Purpose Input Output)接口。模擬量輸入模塊22、開關(guān)量輸入模塊23、通訊模塊24，開關(guān)量輸出模塊25，人機(jī)接口模塊26和PWM輸出模塊27通過總線與控制處理模塊21連接，控制處理模塊21按照預(yù)置的處理算法進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和分析，以及控制上述各功能模塊相互協(xié)調(diào)工作，例如，對模擬量輸入模塊22和開關(guān)量輸入模塊23獲取到的電信號進(jìn)行處理，為PWM 輸出模塊27提供單脈沖輸入信號等。圖3-a為本實(shí)用新型實(shí)施例中的由數(shù)字信號處理器 DSPIC30F6014A構(gòu)建的控制處理模塊21的原理圖。模擬量輸入模塊22用于采樣模擬量信號，如圖3-b所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的模擬量輸入模塊電路圖，采用差分方式輸入，采集信號分別經(jīng)電阻分壓、濾波后進(jìn)入運(yùn)放器進(jìn)行信號調(diào)理，然后輸入(AN端)控制處理模塊21的數(shù)字信號處理器。由圖2可看出， 本實(shí)用新型實(shí)施例中的單向?qū)刂蒲b置20可采集12路模擬量(ΑΝ0 AN11)，如可以是二極管支路電流信號、消弧支路電流信號和電壓信號。開關(guān)量輸入模塊23用于采樣開關(guān)量信號，如圖3-c所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的開關(guān)量輸入模塊電路圖，外部開關(guān)量經(jīng)電阻分壓、閥值限制、光耦隔離后輸入(DI端)控制處理模塊21的數(shù)字信號處理器。由圖2可看出，本實(shí)用新型實(shí)施例中的單向?qū)刂蒲b置20可采集16路開關(guān)量(DI0 DI15)，每一路開關(guān)量輸入可具有公共COM輸入端，也可有獨(dú)立的COM輸入端，以滿足輸入信號不共地的場合。通訊模塊24用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，本實(shí)用新型實(shí)施例中的單向?qū)刂蒲b置包含一路RS485模塊和一路CAN模塊，其中，RS485模塊可提供RS485總線通訊功能，CAN 模塊可提供CAN總線通訊功能。開關(guān)量輸出模塊25用于輸出開關(guān)量信號，如圖3-dl所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的開關(guān)量輸出模塊電路圖，控制處理模塊21輸出信號(DO端)經(jīng)光耦隔離⑴54)和達(dá)林頓芯片(U26)驅(qū)動(dòng)后控制繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量信號的輸出控制，在實(shí)際應(yīng)用中，如圖3-d2所示，控制處理模塊21輸出信號也可先經(jīng)由SN74HC245芯片(U41)驅(qū)動(dòng)，U41的片選信號OE通過電阻上拉至正5伏，從而避免了系統(tǒng)上電時(shí)繼電器的誤動(dòng)作。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的人機(jī)接口模塊26包括按鍵模塊、LED模塊和液晶顯示模塊，其中，按鍵模塊可如圖3-el所示，其包含8個(gè)按鍵，分別可提供向上、向下、向左、向右、 力口、減以及回車等，LED模塊和液晶顯示模塊可分別如圖3-e2和圖3_e3所示。人機(jī)接口模塊26通過3組I2C接口與控制處理模塊21通信，信號線SCL1、SDA1用于驅(qū)動(dòng)LED模塊，信號線SCL2、SDA2和INTO用于按鍵輸入，液晶顯示模塊采用串行數(shù)據(jù)通信方式，因此只需3 根信號線CID、SCLK和LBR即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和背光開關(guān)控制與亮度調(diào)節(jié)功能。PWM輸出模塊24用于輸出脈沖寬度調(diào)制信號，如圖3-fl所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的PWM輸出模塊電路圖，控制處理模塊21輸出的單脈沖信號(PWM端)經(jīng)光耦隔離 (U3)后輸出至與其相連的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊，在實(shí)際應(yīng)用中，如圖3-f2所示，控制處理模塊 21輸出信號也可先經(jīng)由SN74HC245芯片(U40)驅(qū)動(dòng)。圖3_g為本實(shí)用新型實(shí)施例中的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊電路圖，由圖可見，一個(gè)可控硅驅(qū)動(dòng)模塊可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路可控硅，PWM輸出模塊24輸出的信號經(jīng)過達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)(U26) 后進(jìn)入脈沖變壓器(U27)，同時(shí)輸出兩路觸發(fā)脈沖信號，以控制可控硅的導(dǎo)通。由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例中，單向?qū)刂蒲b置采用數(shù)字信號處理器作為主控制芯片，對獲取到的電信號進(jìn)行處理并輸出，由于數(shù)字信號處理器能夠?qū)崟r(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法，具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)，因此，本實(shí)用新型基于數(shù)字信號處理器的單向?qū)刂蒲b置可對軌道絕緣接頭上產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)高速、可靠和準(zhǔn)確的單向?qū)刂疲行Ы鉀Q電弧打火燒軌道的問題。進(jìn)一步的，本實(shí)用新型實(shí)施例的單向?qū)刂蒲b置支持通訊功能，液晶顯示功能，開關(guān)量輸入和輸出功能，同時(shí)利用隔離可控硅脈沖變壓器的輸出控制消弧，可進(jìn)一步提高的消弧控制的準(zhǔn)確性和可靠性。 本實(shí)用新型實(shí)施例的一種單向?qū)ㄑb置40，可參見圖4，包括單向?qū)刂蒲b置41，與單向?qū)刂蒲b置41連接的消弧裝置42。其中，單向?qū)刂蒲b置41具體可參照上述實(shí)施例中的圖1和圖2所示，其包含各模塊所構(gòu)建的電路可參照圖3-a、圖3-b、圖3-c、圖3-b、圖3-dl、圖3-d2、圖3-el、圖 3-e2、圖3-e3、圖3-fl、圖3-f2、圖3-g所示，此處不再贅述。以上對本實(shí)用新型所提供的一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，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)理解為對本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種單向?qū)刂蒲b置，其特征在于，包括 用于采樣模擬量信號的模擬量輸入模塊； 用于獲取開關(guān)量信號的開關(guān)量輸入模塊；用于輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號的PWM輸出模塊； 與所述PWM輸出模塊連接的，用于驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊； 與所述模擬量輸入模塊、所述開關(guān)量輸入模塊以及所述PWM輸出模塊連接的，用于按照預(yù)置的處理算法對所述模擬量輸入模塊和所述開關(guān)量輸入模塊獲取到的電信號進(jìn)行處理，且為PWM輸出模塊提供單脈沖輸入信號的控制處理模塊；與所述控制處理模塊連接的，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485模塊和控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN模塊；其中，所述控制處理模塊由數(shù)字信號處理器構(gòu)建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括與所述控制處理模塊連接的，用于輸出開關(guān)量信號的開關(guān)量輸出模塊； 所述控制處理模塊還用于對所述開關(guān)量輸出模塊的開關(guān)量信號輸出進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于， 還包括與所述控制處理模塊連接的人機(jī)接口模塊； 所述人機(jī)接口模塊包括按鍵模塊，發(fā)光二極管LED模塊；液晶顯示模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述數(shù)字信號處理器的型號為DSPIC30F6014A。
5.一種單向?qū)ㄑb置，其特征在于，包括單向?qū)刂蒲b置，與所述單向?qū)刂蒲b置連接的消弧裝置； 其中，所述單向?qū)w控制裝置包括 用于采樣模擬量信號的模擬量輸入模塊； 用于獲取開關(guān)量信號的開關(guān)量輸入模塊； 用于輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號的PWM輸出模塊； 與所述PWM輸出模塊連接的，用于驅(qū)動(dòng)可控硅導(dǎo)通的可控硅驅(qū)動(dòng)模塊； 與所述模擬量輸入模塊、所述開關(guān)量輸入模塊以及所述PWM輸出模塊連接的，用于按照預(yù)置的處理算法對所述模擬量輸入模塊和所述開關(guān)量輸入模塊獲取到的電信號進(jìn)行處理，且為PWM輸出模塊提供單脈沖輸入信號的控制處理模塊；與所述控制處理模塊連接的，用于與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊模塊，所述通訊模塊包括RS485模塊和控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN模塊；其中，所述控制處理模塊由數(shù)字信號處理器構(gòu)建。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述單向?qū)刂蒲b置還包括與所述控制處理模塊連接的，用于輸出開關(guān)量信號的開關(guān)量輸出模塊； 所述控制處理模塊還用于對所述開關(guān)量輸出模塊的開關(guān)量信號輸出進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于， 所述單向?qū)刂蒲b置還包括與所述控制處理模塊連接的人機(jī)接口模塊； 所述人機(jī)接口模塊包括 按鍵模塊，發(fā)光二極管LED模塊；液晶顯示模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述數(shù)字信號處理器的型號為dsPIC30F6014A 。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種單向?qū)刂蒲b置和單向?qū)ㄑb置，其中，單向?qū)刂蒲b置包括模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊、PWM輸出模塊、可控硅驅(qū)動(dòng)模塊、通訊模塊以及采用數(shù)字信號處理器構(gòu)建構(gòu)建的控制處理模塊。本實(shí)用新型實(shí)施例中的單向?qū)刂蒲b置采用數(shù)字信號處理器作為主控制芯片，可對軌道絕緣接頭上產(chǎn)生的電流實(shí)現(xiàn)高速、可靠和準(zhǔn)確的單向?qū)刂?，有效解決電弧打火燒軌道的問題。
文檔編號G05B19/04GK202166851SQ201120227259
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者張進(jìn)軍, 文小龍, 程許平, 羅良慶 申請人:深圳市華力特電氣股份有限公司