国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

    前言

    本電源智能控制系統用于鐵路信號機兩路供電電源電壓，電流的實時測量記錄。能自動按規定技術指標投入電源電壓質量較好的一路。當兩路輸入電源電壓都不符合要求時，輸出電壓在延時10秒后會自動切斷，當再有一路或兩路輸入電壓符合要求時，可自動投入較好的一路。由于本系統是用于鐵路現場的測量儀器，因此必須具有較高的測量精度，高度智能化，適應現場的惡劣環境，較大的數據記錄存儲空間，方便快捷的查詢打印模式，較強的擴展功能。

    1  硬件組成及特點

    硬件原理如圖1所示：

    圖1  硬件原理圖

    1.1  測量部分

    本控制器的電壓，電流測量部分采用美國CRYSTAL公司的專用電量測量芯片CS5460A，CS5460A是高度集成的ΔΣ模擬－數字轉換器（ADC），它將兩個ΔΣADC，高速能量計算功能和一個串行接口集成在一個單芯片上,它用于精確測量和計算VRMS和IRMS值。CS5460A與低成本變壓器及電阻分壓器相連來測量電壓，與電流互感器及電阻分壓器相連來測量電流。 CS5460A 的特性是有與微控制器通訊的雙向串口，加電后芯片被初始化可自動實時測量電壓、電流有效值。同時還包括一個可編程增益放大器，ΔΣ調制器，高速濾波器，系統校準功能。高通濾波器可以在計算前將輸入信號的直流分量過濾掉。高速濾波器用作一個固定的sinc2濾波器，并由一個短FIR補償。為了方便CS5460與微控制器之間通訊，該轉換器包括一個與SPITM和MicrowireTM兼容的簡單3線串口。串口內部有一個施密特觸發器，允許慢上升沿的時鐘信號。

    1.2 主控CPU

    本控制器的主控CPU采用美國Microchip公司的PIC系列單片機PIC16C65B，PIC系列單片機是采用精簡指令集計算機（RISC）結構的高性能價格比的嵌入式控制器。其高速度、寬工作電壓、低功耗、較大的輸入、輸出驅動能力、一次性編程（OTP）芯片的低價位，體現了最新微控制器的諸多特點，同時也非常適合本系統的設計要求。

    1.3 數據記錄存儲

    對于故障數據的記錄和存儲,本系統采用美國ATMEL公司的大容量串行EEPROM AT24C256,它采用2線串行接口(I2C),低功耗CMOS技術,具有較寬的電壓和溫度范圍,整個存儲器具有硬件寫保護,1000000次的擦/寫周期,數據保存40年以上，每個管腳的ESD保護都大于4000V，存儲容量為256K（32768*8），在本系統中可以實時記錄3270條故障記錄。采用循環滾動刷新方式，確保存儲最近的3270條故障記錄。

    對于數據的可靠性方面，考慮到現場可能的惡劣環境，為防止存儲數據被錯誤改寫，只有在數據記錄時才給存儲器供電，并且采用校驗的讀寫方式確保數據可靠記錄，其他時間切斷存儲切斷存儲器電源，確保記錄數據處于安全狀態。

    1.4 實時時鐘

    系統記錄故障數據的標尺為時間，所以高可靠的實時時鐘也是數據記錄的關鍵技術，本系統采用PHILIPS公司推出的一種低功耗時鐘/日歷芯片-PCF8563，它也是采用2線串行接口(I2C)，內部包括了上電復位電路、振蕩與分頻電路。具有記時、日歷、定時、鬧鐘、中斷輸出和可編程時鐘輸出等功能。它的數據保持、時鐘工作的電壓為1～5.5V，與同類器件相比，PCF8563休眠電流典型值為0.25微安（3V電池）。而其它器件最小為1微安，對本系統時鐘的電池更為有利。比同類器件更靈活的可選時鐘輸出可以非常方便的校準時鐘。另外PCF8563內部集成有電壓低檢測器，并在秒寄存器的最高位做出指示，通過檢測該位可知數據是否可靠，從而提醒及時更換電池和校準時鐘。

    1.5 供電電源的切換單元

    系統實時檢測兩路供電電壓，當需要切換時，啟動切換電路，切換電路采用軟硬件結合的方式，確保電路在帶載的情況下可靠的切換。硬件上采用互鎖邏輯電路，確保在任意時間只有一路導通，避免了兩路電源的貫穿短路。  

    1.6 鍵盤及顯示

    系統實時和記錄數據的顯示和切換由鍵盤及顯示電路完成，采用不同的顯示方式加以區別，使各種數據一目了然。同時還可以方便的通過鍵盤查詢故障數據和設置系統的時鐘。

    1.7 打印接口

    系統記錄的故障數據可以通過鍵盤查詢，同時還可以采用微型打印機打印輸出。打印時可以通過鍵盤設置起始和終了記錄，系統自動判別其時間順序，按事件發生時間打印故障數據及故障發生的時刻。同時標明故障時刻的供電情況。

    1.8 供電電源

    系統高可靠性的電源是系統成敗的關鍵，本系統的電源要在只有一路滿足最低工作電壓和兩路接近最高極限電壓時，為系統提供優質、可靠的供電電源。系統采用分級多段的供電方式，較好的解決了寬范圍的電源方案。

    1.9 系統擴展

    系統為將來的擴展預留充分的接口。故障數據的輸出在顯示查詢、打印的基礎上，增加專用IC卡存儲，可將故障數據提到PC機上通過專用軟件直觀的分析故障數據，繪制打印故障曲線和故障記錄。

    2  軟件組成及特點

    系統的軟件是在硬件設計的基礎上，可靠、高效的完成各種系統功能，同時還在智能控制及良好的人機接口上采取了多項措施。

    2.1 記錄數據的智能化管理

    記錄的故障數據須可靠的按時間順序記錄，同時采用循環遞推的方式，準確記錄最后的3270條記錄，在查詢和打印時能夠快速、準確。

    2.2 合理的切換邏輯

    由于兩路電源空載負載的情況不同，在切換前后兩路電壓都會根據帶載情況的不同，發生不同程度的波動，在考慮電壓變化極限的情況下，系統電源切換采用滯環邏輯控制，考慮電壓變化的情況下，確保每次切換后供電電源質量更優，有效的防止了系統切換振蕩。

    2.3 有效數據冗余

    對于數據的測量，在確保硬件可靠的基礎上，軟件上同時采取實時刷新測量數據、智能剔除粗大誤差，快速判斷電壓變換趨勢等方法，保證及時切換供電電源。在記錄數據采用特征標識碼及數據和校驗相結合的方法，保證記錄數據的可靠和真實。

    3  性能指標

    本機工作電壓: 額定電壓  220V   50Hz

    極限范圍：140～300V(-80V～+80V)

    測量電壓范圍：120V～300V

    測量精度：140～300V時，誤差不超過3V

    負載功率：1.1KW

    工作溫度：-30～70℃

    兩路切換時間：小于0.5秒

    采樣時間：0.5秒

    檢測功能：

    正常范圍187～253V，工作范圍140～270V (-80V～+50V)

    A．兩路都正常（198～242V）時，不記錄、不切換；兩路都正常（187～198V，242～253 V）時，記錄、不切換。       

    B．一路正常，另一路超正常范圍時，記錄、切換到正常一路。

    C．兩路都超正常范圍時，記錄、切換到較好一路。

    D．一路超正常范圍，另一路超140～270V時，記錄、切換到可用一路。

    E．兩路都超過140～270V時，記錄、若持續超過10秒切斷兩路負載。

    F．超正常范圍，每變化3V時，記錄一次，但變化3V應持續超過5秒以上。

    顯示、記錄內容：

    A．超出范圍記錄：兩路電壓實時值，日期、時間（年月日、時分秒）。

    B．采用LED同時顯示兩路電源電壓的電壓值，查詢時顯示電壓值發生的日期、時間。

    C．記錄數據容量大于3276條。

    備有微型打印機接口，可實時打印出故障數據、設備號、日期及時間。

    具有專用IC卡存儲功能，進行故障記錄和分析。

    4  系統的應用

    高可靠性，良好的電磁兼容性是貫穿本系統設計的指導思想。目前，本系統已成功應用于大同鐵路局鐵路信號機的電源控制中，以本系統為基礎加以改進，還可用于其它的電源監測與控制。高度的智能化與大量可靠的故障記錄，為工作人員及時監測與處理故障提供了可靠的依據。

     參考文獻

    [1] 王有緒、許杰、李拉成. PIC系列單片機接口技術及應用系統設計. 北京：北京航空航天大學出版社.2000

    [2] CIRRUS LOGIC CORPORATION. Single Phase Bi-Directional Power/Energy IC-CS5460A. 2002