CN103983913A

CN103983913A - 便携式25hz相敏轨道电路模拟测试仪

Info

Publication number: CN103983913A
Application number: CN201410223757.7A
Authority: CN
Inventors: 田宝; 郭发水
Original assignee: Luoyang Teng Hua Electronic Science And Technology Co Ltd; Electrical Engineering Co Ltd of China Railway Seventh Group Co Ltd
Current assignee: Luoyang Teng Hua Electronic Science And Technology Co Ltd; Electrical Engineering Co Ltd of China Railway Seventh Group Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-08-13

Abstract

本发明公开了一种便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪，包括直流电源单元、25H_Z正弦波信号发生单元、波形信号控制检测单元；25H_Z正弦波信号发生单元包括逆变器、输入端通过功率放大器与所述逆变器输出端连接的整形变压器、连接于所述整形变压器输出端的输出接口；波形信号控制检测单元包括CPU单片机控制器、连接于所述CPU单片机控制器通信接口的数码显示器，CPU单片机控制器的控制输出端分别与所述逆变器、电源控制器的输入控制端连接，CPU单片机控制器的输入控制端连接有输出电压调谐旋钮和启动按钮，CPU单片机控制器波形采样信号输入端与整形变压器输出端连接。本发明实现了将全站场的轨道电路预先进行模拟调试。

Description

便携式25HZ相敏轨道电路模拟测试仪

技术领域

本发明涉及铁路车站轨道电路电气特性试验测试仪，尤其是涉及便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪。

背景技术

在铁路25H_Z相敏轨道电路设备施工、换装过程中，按照要求必须对铁路25H_Z相敏轨道电路进行电气特性的试验检测，以保证轨道电路的安全可靠。目前，对铁路25H_Z相敏轨道电路电气特性的检测多采用万用表进行。由于万用表只能测试电缆、局部线路的通断状况和电路电压测试，而不能模拟测试发送、接受电路的有关电气参数，因此存在以下不足：1、在新建线路时，当工务方面新建线路没有到位、铁路股道暂时没有铺设通的情况下，室外轨道电路设备的安装与调试无法进行；2、在没有电源情况下，影响轨道电路安装后的验证发送、接受系统及室内、室外电路是否贯通、相敏轨道电路极性交叉是否正确；3、不能预先对25H_Z相敏轨道电路发送、接受电路的电气特性进行局部或系统测试、试验，故轨道电路接受、发送系统换装大点前存在的断路、短路、电气参数不良等错误很难发现；4、在既有的轨道线路信号设备大修、中修施工中，站场时刻处于运用状态，涉及到安全运输方面的问题，轨道电路设备在换装大点前不能连通试验，给电务工程技术人员造成很大压力；故在换装大点时间内常发生因处理轨道电路方面的故障不顺利而砸大点的现象，严重影响了铁路运输生产；5、不能对继电器组合架局部小电路进行校验，导致不能及时发现施工安装、接配线及电气参数方面存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪，包括直流电源单元、25H_Z正弦波信号发生单元、波形信号控制检测单元；所述直流电源单元由输出端相并联的交、直流电源转换器和蓄电池构成；所述25H_Z正弦波信号发生单元包括逆变器、输入端通过功率放大器与所述逆变器输出端连接的整形变压器、连接于所述整形变压器输出端的输出接口；所述波形信号控制检测单元包括CPU单片机控制器、连接于所述CPU单片机控制器通信接口的数码显示器，CPU单片机控制器的控制输出端分别与所述逆变器、电源控制器的输入控制端连接，CPU单片机控制器的输入控制端连接有输出电压调谐旋钮和启动按钮，CPU单片机控制器的波形采样信号输入端与整形变压器输出端连接；所述数码显示器信号输入端通过隔离元件与输出接口连接；所述功率放大器电源输入端通过电源控制器与直流电源单元输出端连接，所述逆变器的电源输入端与直流电源单元输出端连接；CPU单片机控制器、数码显示器的电源输入端分别通过开关电源与直流电源单元输出端连接。

所述CPU单片机控制器的采样信号输入端连接有用于检测所述功率放大器温度的温度传感器；所述输出接口通过隔离检测变压器与所述CPU单片机控制器的采样信号输入端连接；所述直流电源单元输出端与输出接口电源接线端子连接。

本发明优点主要体现在以下几方面：

1、实现了将全站场的轨道电路预先进行模拟调试，克服了工程安装中存在的接配线短路、断路、不正确的错误，大大降低了工作人员大点内工作紧张、压力大的情况。

2、在运营线上不受运输方面要小点的限制，即可对25H_Z相敏轨道电路进行测试、试验、调整等工作项目，工作适应性强；

3、在无交流220V电源的地方工作可使用蓄电池做供电电源，方便在室外移动工作；

4、输出的24V直流电压，方便工作人员对室内继电器组合架的局部电路进行测试、试验、校对工作；

5、电务工程人员可以将相关25H_Z相敏轨道电路设备的安装、调试工作在换装大点之前进行完毕，为点内换装提前做好准备，解决了25H_Z相敏轨道电路设备安装施工后测试试验受限于运输方面的影响。

附图说明

图1是本发明的电路原理结构框图。

图2是本发明的电路原理图。

图3是本发明正弦波脉宽序列调制信号和正弦波的关系图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明所述的便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪，包括直流电源单元A、25H_Z正弦波信号发生单元B、波形信号控制检测单元C；所述直流电源单元A由输出端相并联的交、直流电源转换器1和蓄电池2构成；所述25H_Z正弦波信号发生单元B包括逆变器3、输入端通过功率放大器4与所述逆变器3输出端连接的整形变压器5，所述整形变压器5输出端与输出接口6的25H_Z正弦波信号接线端子连接；所述波形信号控制检测单元C包括CPU单片机控制器7、连接于所述CPU单片机控制器7通信接口的数码显示器8，CPU单片机控制器7的控制输出端分别与所述逆变器3、电源控制器9的输入控制端连接，CPU单片机控制器7的输入控制端连接有输出电压调谐旋钮和启动按钮，CPU单片机控制器7的波形采样信号输入端与整形变压器5输出端连接；所述数码显示器8信号输入端通过隔离采样电压互感器与输出接口6的电源接线端子连接；所述功率放大器4电源输入端通过电源控制器9与直流电源单元A输出端连接，所述逆变器3的电源输入端与直流电源单元A输出端连接；CPU单片机控制器7、数码显示器8的电源输入端分别通过开关电源10与直流电源单元A输出端连接；所述直流电源单元A输出端与输出接口6电源接线端子连接。为检测功率放大器4温度并给予温度保护，CPU单片机控制器7的采样信号输入端连接有用于检测所述功率放大器4温度的温度传感器；为实现对电源的过压、过流保护，输出接口6的电源接线端子通过隔离检测变压器11与CPU单片机控制器7的采样信号输入端连接。为达到工作时对本模拟测试仪的降温散热，在本模拟测试仪的壳体内安装有冷却风扇12。

现结合附图对本发明工作原理简述如下：

本发明是基于电子逆变电源技术为基础而设计的电子辅助测试工具。基本原理如图1、2所示，电路系统由三部分组成，其基本工作原理如下：

1、直流电源单元A，主要由交、直流电源转换器1、电子开关电源10和蓄电池2组成，其作用为系统电子电路提供工作电源和输出一定的直流电压。交、直流电源变换器1是采用电子开关电源模块，功能是将单相220V输入的电源变换成系统电子电路所需的直流12V、24V工作电压。电子开关电源10为DC/DC直流/直流变换电路，为CPU单片机控制器7内的模拟集成电路提供+15V、-15V工作电压和CPU单片机控制器7内的数字集成电路及电子电路提供+12V、-12V工作电压，并为数码显示器8提供+12V、-12V工作电压；为方便工作人员在室外现场移动测试及没有交流220V电源的地方工作，设有蓄电池2为测试仪提供工作电源，其输出接口与交、直流电源转换器1输出接口相并联。交、直流电源转换器1和蓄电池2可同时使用。

电源系统的工作过程：插入AC220V电源，交、直流电源转换器1的输出端产生直流24V、12V电压，开启电源总开关DK后，再开启系统电路工作开关，直流24V加入DC/DC开关电源电路10的输入端，其输出端便产生+15V、-15V，+12V、-12V工作电压，直接供给CPU单片机控制器7，同时将+12V、-12V工作电压供给数码显示器8；此时CPU单片机控制器7、数码显示器8各自的CPU芯片赋予各电路软、硬件初始化，系统电路进入静态工作状态。开闭启动开关KQ，电路即进入动态工作状态。

2、25H_Z正弦波信号发生单元B是SPWM正弦波脉冲电源逆变主电路。分别由电源控制器9、电子逆变正弦波脉冲信号放大、驱动电路3，正弦波脉冲功率放大器4及正弦波形成整形变压器5和输出接口6组成。其工作原理为：由CPU单片机控制器7产生的SPWM正弦波序列脉冲信号，经并口数据接口送入电子逆变器3的信号输入端，经放大后的SPWM序列脉冲信号再送入由IGBT大功率场效应管等元器件组成的复合推挽式功率放大器4，进行脉冲功率放大。其放大后的正、负周期性SPWM序列脉冲，送至整形变压器5的初级线圈，经电磁感应后，在整形变压器5的次级绕组电感L和电容器C组成的无源滤波网络的输出端产生正弦波感应电压，该电压送至输出接口6的接线端子上，即为输出标准的正弦波交流电压。由于CPU单片机控制器7所输出的SPWM正弦波序列脉冲信号的周期为25Hz信号，故输出接口6所输出的正弦波电压频率也就为25Hz交流电压。电压的幅值则由输出电压调谐旋钮所决定。

3、波形信号控制检测单元C由CPU单片机控制器7、数码显示器8、隔离检测器（隔离检测变压器11）和输出电路过压、过流、过热传感器件组成。其主要功能为产生SPWM正弦波序列脉冲信号，检测系统电路静态、动态工作是否正常，发送工作指令，显示输出接口6所输出的正弦波交流电的频率、电压、电流。

3.1、SPWM正弦波脉宽调制和正弦波产生工作原理:

CPU单片机控制器7内的正弦函数发生器产生的脉宽调制信号与时序脉冲信号进行调制，使脉冲宽度与脉冲间隔宽度系列的占空比按正弦规律进行排序，产生正弦波脉宽调制信号。如图3所示，即在正弦值由0到1逐渐变化时，时序脉冲的宽度逐渐加大，而脉冲间的间隙宽度则逐渐缩小；在正弦值由1到0时，脉冲宽度逐渐减小，脉冲间隔逐渐加大。此序列脉冲波形在正弦值（0～1、1～0）区间产生正半周期序列波形；在正弦值（0～－1、－1～0）区间时产生倒相的负半周期序列波形，完成一个正弦周期所需的序列波。周而复始，所产生的正负周期序列波形就是SPWM正弦波脉宽调制序列信号。经放大电路放大到一定能量的激励信号，去激励由IGBT场效应晶体管组成的复合推挽式功率放大器4进行功率放大，继而驱动由电感器L、电容器C所组成的无源滤波网络（整形变压器5），生成标准的正弦波电压并送至输出接口6，供测试试验轨道电路使用。

3.2、CPU单片机控制器7，是以8位分辨率、双通道A/D转换芯片ADC0832为CPU中心处理器,配软件程序芯片M27C256等附属的电子电路所组成，实现人机对话，发出输出电压、频率、幅度、倒相等工作指令；隔离检测变压器11起到保护、监测系统电路工作静态、动态信息作用，经A/D模数将采集到的信号转换后输入CPU单片机控制器7，由CPU单片机控制器7发出实时工作指令，控制SPWM正弦波脉宽调制、电子逆变器3工作。电路防护方面采用隔离检测技术，隔离检测变压器11、温度传感器完成对输出电路过流、过载、短路、波形失真和功率放大器4的晶体管工作过热等信息检测，将检测信息馈送到CPU单片机控制器7。

3.3、输出电压调谐工作原理：旋动输出电压调谐旋钮时产生的模拟电压信号送到CPU单片机控制器7，经A/D模数转换器转换成数字信息，由CPU单片机控制器7运算并调制SPWM正弦波序列脉冲宽度与脉冲间隔的占空比。脉冲宽度与输出电压成正比，脉冲宽度越宽，脉冲间隔越小，输出电压越高；反之，脉冲宽度越乍，脉冲间隔越大，输出电压越低。也就是电位器在0～47KΩ变化时，输出电压在0～250V之间随者变化，达到电位器与输出电压的无极调整。

Claims

1.一种便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪，包括直流电源单元、25H_Z正弦波信号发生单元、波形信号控制检测单元；其特征在于：所述直流电源单元由输出端相并联的交、直流电源转换器和蓄电池构成；所述25H_Z正弦波信号发生单元包括逆变器、输入端通过功率放大器与所述逆变器输出端连接的整形变压器、连接于所述整形变压器输出端的输出接口；所述波形信号控制检测单元包括CPU单片机控制器、连接于所述CPU单片机控制器通信接口的数码显示器，CPU单片机控制器的控制输出端分别与所述逆变器、电源控制器的输入控制端连接，CPU单片机控制器的输入控制端连接有输出电压调谐旋钮和启动按钮，CPU单片机控制器的波形采样信号输入端与整形变压器输出端连接；所述数码显示器信号输入端通过隔离元件与输出接口连接；所述功率放大器电源输入端通过电源控制器与直流电源单元输出端连接，所述逆变器的电源输入端与直流电源单元A输出端连接；CPU单片机控制器、数码显示器的电源输入端分别通过开关电源与直流电源单元输出端连接。

2.根据权利要求1所述的便携式25H_Z相敏轨道电路模拟测试仪，其特征在于：所述CPU单片机控制器的采样信号输入端连接有用于检测所述功率放大器温度的温度传感器；所述输出接口通过隔离检测变压器与所述CPU单片机控制器的采样信号输入端连接；所述直流电源单元输出端与输出接口电源接线端子连接。