CN106327975A - 一种电源屏闪光板电路 - Google Patents

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Abstract

一种电源屏闪光板电路，包括电源模块、频率调节模块、CPU模块、频率显示模块和闪光电源输出模块，所述电源模块将输入的24V交流电降为稳定可靠的5V直流电，以提供各模块工作电源，所述频率调节模块产生脉冲送入CPU模块，CPU模块接收脉冲信号并对闪光电源频率进行计数，将所计的频率数据发送至频率显示模块进行显示，同时控制闪光电源输出模块输出闪光频率，频率调节模块包括增量编码器，可随时调节闪光频率。本发明能够提供真实的铁路现场所需要的24V交流闪光电源，实现电源1：1的通断比，参数精度和稳定性更高，且采用集成电路来实现，可靠性高、不易故障、电路简单、体积小、工作稳定，能够改善铁路院校关于铁路信号电源设备的实训教学。

Description

一种电源屏闪光板电路
技术领域
本发明涉及铁路信号技术及铁路信号设备的供电系统、信号电源的稳定技术，特别涉及一种提供铁路现场所需的24V交流闪光电源的电源屏闪光板电路。
背景技术
信号电源屏是为信号设备提供电源的系统，信号电源屏所提供电源的稳定性、可靠性、安全性将直接影响信号设备的工作。一直以来，信号电源屏的闪光电源存在以下不足之处：
1．闪光电源电路板未采用集成电路，体积大，安装占用空间大；
2．采用分立元件，易损坏，可靠性差；
3．闪光频率用两个电位器调节，调节过多时，容易损坏电路；
4．闪光频率大小不直观，仅靠感觉；
5．闪光电源稳定性差，影响信号设备的正常工作。
而目前铁道类院校在模拟铁路现场时，为了提高实验的效率，学生需要通过观察和动手操作设备，直观的了解设备的工作情况和测量相关的参数，但由于当前电源板电路存在的上述不足，闪光电源频率的调节不便，不能直观的观察当前输出的电源频率，且设备容易损坏，可靠性差，实验效果不能满足教学的需求，不适用于信号专业实验实训的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种同铁路现场设备相适应，能满足实践性教学需要的专业实验设备的电源屏闪光板电路，以克服上述已有技术存在的不足，满足高职院校学生对实验实训的需求。
本发明采取的技术方案是：一种电源屏闪光板电路，包括电源模块、频率调节模块、CPU模块、频率显示模块和闪光电源输出模块；
所述电源模块的输入端连接24V交流电，输出端分别与频率调节模块、CPU模块和闪光电源输出模块的输入端电路连接，频率调节模块的输出端与CPU模块的输入端电路连接，CPU模块的输出端与频率显示模块和闪光电源输出模块的输入端电路连接，闪光电源输出模块的输出端连接外部设备；
所述电源模块用于将输入的24V交流电降为稳定可靠的5V直流电，并将5V直流电输送至频率调节模块、CPU模块和闪光电源输出模块，为其提供工作电源；
所述频率调节模块用于输出脉冲并将脉冲送入CPU模块；
所述CPU模块用于接收频率调节模块传来的脉冲信号并通过脉冲对闪光电源频率进行计数，将所计的频率数据发送至频率显示模块显示，同时控制闪光电源输出模块输出的频率；
所述频率显示模块用于显示闪光电源当前的频率；
所述闪光电源输出模块用于接收CPU模块传来的信号并在CPU模块的控制下完成闪光电源的输出；
所述电源模块包括整流单元和降压稳压单元；
所述整流单元的输入端连接24V交流电，输出端连接降压稳压单元的输入端，降压稳压单元的输出端与CPU模块电路连接；
所述整流单元用于将输入的24V交流电经整流后输出直流电至降压稳压单元，所述降压稳压单元用于将整流单元输出的直流电降为稳定可靠的5V直流电；
所述频率调节模块包括增量编码器；
所述CPU模块包括时钟振荡器、中断器、计数器和中央处理器；
所述时钟振荡器的输出端分别与中断器和计数器的输入端电路连接，中断器的输入端还与频率调节模块之增量编码器的输出端电路连接，中断器和计数器的输出端分别与中央处理器的输入端电路连接，中央处理器的输出端与频率显示模块的输入端电路连接；
所述时钟振荡器用于给CPU模块提供统一的时钟，所述中断器用于接收频率调节模块之增量编码器发来的脉冲信号，并将信号输出至中央处理器，所述计数器用于产生与脉冲相对应的频率周期，所述中央处理器用于处理中断器发来的脉冲信号，同时接收由计数器发来的频率周期信号，最后将频率输出至频率显示模块和闪光电源输出模块；
所述频率显示模块包括数码管。
其进一步的技术方案是：所述整流单元包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1和电容C2，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成桥式整流电路，其输入端连接24V交流电，输出端分别连接用于滤波的电容C1和电容C2的正负端，并将经滤波的直流电输送降压稳压单元；
所述降压稳压单元包括AMS1117三端稳压器、电容C3和电容C4，所述AMS1117三端稳压器的输入端与整流单元之电容C1的正极连接，地端接地，输出端与电容C3的正极连接，电容C4与电容C3并联，电容C3的负极接地，正极输出5V直流电。
其更进一步的技术方案是：所述闪光电源输出模块包括电阻R1、大功率晶闸管SCR和闪光指示灯LAMP，所述电阻R1两端分别连接CPU模块的P3.4端和大功率晶闸管SCR的门极，大功率晶闸管SCR的阴极连接闪光指示灯LAMP，阳极与闪光指示灯LAMP的另一端连接24V交流电。
更进一步：所述CPU模块采用STC15F2K60S2系列单片机。
更进一步：所述数码管为三位7段数码管。
由于采取上述技术方案，本发明之一种电源屏闪光板电路具有如下有益效果：
1．本发明采用CPU模块控制输出闪光电源的频率，能够提供真实的铁路现场所需要的24V交流闪光电源，实现电源1：1的通断比，参数精度和稳定性更高；
2．本发明采用增量编码器来产生脉冲和通过调节确定闪光电源的频率，频率调节更方便，且不易损坏电路；
3．本发明采用三位7段数码管来显示闪光电源的频率，可清楚直观地显示当前输出的闪光电源频率，与增量编码器配合调节频率更方便；
4．本发明之一种电源屏闪光板电路采用集成电路来实现，可靠性高、不易故障、电路简单、体积小、工作稳定，能够改善铁路院校关于铁路信号电源设备的实训教学。
附图说明
图1：本发明之一种电源屏闪光板电路整体结构框图；
图2：本发明之电源模块电路结构图；
图3：本发明之闪光电源输出模块电路结构图；
图4：本发明之CPU模块电路连接示意图；
图5：本发明之频率显示模块电路连接示意图；
图6：本发明之增量编码器电路连接示意图；
图中：
1—电源模块，11—整流单元，12—降压稳压单元，121—AMS1117三端稳压器，2—频率调节模块，21—增量编码器，3—CPU模块，31—时钟振荡器，32—中断器，33—计数器，34—中央处理器，4—频率显示模块，41—数码管，5—闪光电源输出模块。
具体实施方式
一种电源屏闪光板电路，如图1所示，包括电源模块1、频率调节模块2、CPU模块3、频率显示模块4和闪光电源输出模块5；
所述电源模块1的输入端连接24V交流电，输出端分别与频率调节模块2、CPU模块3和闪光电源输出模块5的输入端电路连接，频率调节模块2的输出端与CPU模块3的输入端电路连接，CPU模块3的输出端与频率显示模块4和闪光电源输出模块5的输入端电路连接，闪光电源输出模块5的输出端连接外部设备；
所述电源模块1用于将输入的24V交流电降为稳定可靠的5V直流电，并将5V直流电输送至频率调节模块2、CPU模块3和闪光电源输出模块5，为其提供工作电源；
所述频率调节模块2用于输出脉冲并将脉冲送入CPU模块3；
所述CPU模块3用于接收频率调节模块2传来的脉冲信号并通过脉冲对闪光电源频率进行计数，将所计的频率数据发送至频率显示模块4显示，同时控制闪光电源输出模块5输出的频率，提供真实的铁路现场所需要的24V交流闪光电源，实现电源1：1的通断比，参数精度和稳定性高；
所述频率显示模块4用于显示闪光电源当前的频率；
所述闪光电源输出模块5用于接收CPU模块3传来的信号并在CPU模块3的控制下完成闪光电源的输出；
所述电源模块1包括整流单元11和降压稳压单元12；
所述整流单元11的输入端连接24V交流电，输出端连接降压稳压单元12的输入端，降压稳压单元12的输出端与CPU模块3电路连接；
所述整流单元11用于将输入的24V交流电经整流后输出直流电至降压稳压单元12，所述降压稳压单元12用于将整流单元11输出的直流电降为稳定可靠的5V直流电；
所述频率调节模块2包括增量编码器21，如图6所示，增量编码器21是一种用于产生脉冲的旋钮，当其顺时针旋转时，A、B端会输出脉冲，依次为11、10、01、00、11……循环下去，意味着频率增加，步进1次/min，当其逆时针旋转时，A、B端依次输出11、01、00、11……循环下去，意味着频率降低，步减1次/min，A、B端分别与CPU模块3的P3.2和P3.3连接，把脉冲送入CPU模块3，当需要调整频率时，只需旋转增量编码器21即可，调节方便，且不易损坏电路；
所述CPU模块3包括时钟振荡器31、中断器32、计数器33和中央处理器34；
所述时钟振荡器31的输出端分别与中断器32和计数器33的输入端电路连接，中断器32的输入端还与频率调节模块2之增量编码器21的输出端电路连接，中断器32和计数器33的输出端分别与中央处理器34的输入端电路连接，中央处理器34的输出端与频率显示模块4的输入端电路连接；
所述时钟振荡器31用于给CPU模块3提供统一的时钟，所述中断器32用于接收频率调节模块2之增量编码器21发来的脉冲信号，并将信号输出至中央处理器34，所述计数器33用于产生与脉冲相对应的频率周期，所述中央处理器34用于处理中断器32发来的脉冲信号，同时接收由计数器33发来的频率周期信号，最后将频率输出至频率显示模块4和闪光电源输出模块5，驱动频率显示模块4进行显示；
所述中央处理器34首先根据接收到的脉冲判断频率是增加还是降低（后简称频率加与频率减），然后根据频率加或频率减的要求，由计数器完成对应频率周期的产生，最后由中央处理器34输出；
所述频率显示模块4包括数码管41。
如图2所示，所述整流单元11包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1和电容C2，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成桥式整流电路，其输入端连接24V交流电，输出端分别连接用于滤波的电容C1和电容C2的正负端，并将经滤波的直流电输送降压稳压单元12；
所述降压稳压单元12包括AMS1117三端稳压器121、电容C3和电容C4，所述AMS1117三端稳压器121的输入端与整流单元11之电容C1的正极连接，地端接地，输出端与电容C3的正极连接，电容C4与电容C3并联，电容C3的负极接地，正极输出5V直流电，用VCC表示（参见图2）。
如图3所示，所述闪光电源输出模块5包括电阻R1、大功率晶闸管SCR和闪光指示灯LAMP，所述电阻R1两端分别连接CPU模块3的P3.4端和大功率晶闸管SCR的门极，起限流作用，大功率晶闸管SCR的阴极连接闪光指示灯LAMP，阳极与闪光指示灯LAMP的另一端连接24V交流电，当CPU模块3的P3.4输出高电平时，使晶闸管SCR导通，此时24V交流电可顺利通过晶闸管SCR，使闪光指示灯LAMP点亮，A1与A2有电输出，而当P3.4输出低电平时，晶闸管SCR不导通，24V交流电无法通过晶闸管SCR，此时闪光指示灯LAMP不亮，A1与A2无电输出，依次循环，从而实现闪光电源的输出。
如图4所示，所述CPU模块3采用STC15F2K60S2系列单片机。
如图5所示，所述数码管41为三位7段数码管，用于显示闪光电源的频率（次/分），包含U-S1、U-S2、U-S3，7段分别与CPU模块3的P10~P16连接，U-S1的地（COM）与P35连接，U-S2的地（COM）与P36连接，U-S3的地（COM）与P37连接，当频率为1.5Hz时，需要显示每分钟闪的次数，即为次/分，通过换算可知应显示90次/min，因此CPU模块3控制U-S1、U-S2、U-S3分别显示0、9、0，清楚直观地显示当前输出的闪光电源频率，与增量编码器配合调节频率更方便。
工作过程：
假设此时闪光频率为90次/min，当需要调整闪光电源的频率至120次/min时，顺时针旋转增量编码器21，使其产生30个脉冲，当CPU模块3检测到脉冲后，中央处理器34在计数器33的作用下，产生2Hz（即周期为0.5S）的脉冲，由单片机I/O口P3.4输出；同时，通过P1.0-P1.6驱动三位数码管41显示120，P3.4输出的脉冲控制闪光电源输出模块5中的晶闸管SCR通断，实现闪光电源的输出。

Claims (5)

1.一种电源屏闪光板电路，其特征在于：
该电路包括电源模块（1）、频率调节模块（2）、CPU模块（3）、频率显示模块（4）和闪光电源输出模块（5）；
所述电源模块（1）的输入端连接24V交流电，输出端分别与频率调节模块（2）、CPU模块（3）和闪光电源输出模块（5）的输入端电路连接，频率调节模块（2）的输出端与CPU模块（3）的输入端电路连接，CPU模块（3）的输出端与频率显示模块（4）和闪光电源输出模块（5）的输入端电路连接，闪光电源输出模块（5）的输出端连接外部设备；
所述电源模块（1）用于将输入的24V交流电降为稳定可靠的5V直流电，并将5V直流电输送至频率调节模块（2）、CPU模块（3）和闪光电源输出模块（5），为其提供工作电源；
所述频率调节模块（2）用于输出脉冲并将脉冲送入CPU模块（3）；
所述CPU模块（3）用于接收频率调节模块（2）传来的脉冲信号并通过脉冲对闪光电源频率进行计数，将所计的频率数据发送至频率显示模块（4）显示，同时控制闪光电源输出模块（5）输出的频率；
所述频率显示模块（4）用于显示闪光电源当前的频率；
所述闪光电源输出模块（5）用于接收CPU模块（3）传来的信号并在CPU模块（3）的控制下完成闪光电源的输出；
所述电源模块（1）包括整流单元（11）和降压稳压单元（12）；
所述整流单元（11）的输入端连接24V交流电，输出端连接降压稳压单元（12）的输入端，降压稳压单元（12）的输出端与CPU模块（3）电路连接；
所述整流单元（11）用于将输入的24V交流电经整流后输出直流电至降压稳压单元（12），所述降压稳压单元（12）用于将整流单元（11）输出的直流电降为稳定可靠的5V直流电；
所述频率调节模块（2）包括增量编码器（21）；
所述CPU模块（3）包括时钟振荡器（31）、中断器（32）、计数器（33）和中央处理器（34）；
所述时钟振荡器（31）的输出端分别与中断器（32）和计数器（33）的输入端电路连接，中断器（32）的输入端还与频率调节模块（2）之增量编码器（21）的输出端电路连接，中断器（32）和计数器（33）的输出端分别与中央处理器（34）的输入端电路连接，中央处理器（34）的输出端与频率显示模块（4）的输入端电路连接；
所述时钟振荡器（31）用于给CPU模块（3）提供统一的时钟，所述中断器（32）用于接收频率调节模块（2）之增量编码器（21）发来的脉冲信号，并将信号输出至中央处理器（34），所述计数器（33）用于产生与脉冲相对应的频率周期，所述中央处理器（34）用于处理中断器（32）发来的脉冲信号，同时接收由计数器（33）发来的频率周期信号，最后将频率输出至频率显示模块（4）和闪光电源输出模块（5）；
所述频率显示模块（4）包括数码管（41）。
2.如权利要求1所述的一种电源屏闪光板电路，其特征在于：所述整流单元（11）包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1和电容C2，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成桥式整流电路，其输入端连接24V交流电，输出端分别连接用于滤波的电容C1和电容C2的正负端，并将经滤波的直流电输送降压稳压单元（12）；
所述降压稳压单元（12）包括AMS1117三端稳压器（121）、电容C3和电容C4，所述AMS1117三端稳压器（121）的输入端与整流单元（11）之电容C1的正极连接，地端接地，输出端与电容C3的正极连接，电容C4与电容C3并联，电容C3的负极接地，正极输出5V直流电。
3.如权利要求1或2所述的一种电源屏闪光板电路，其特征在于：所述闪光电源输出模块（5）包括电阻R1、大功率晶闸管SCR和闪光指示灯LAMP，所述电阻R1两端分别连接CPU模块（3）的P3.4端和大功率晶闸管SCR的门极，大功率晶闸管SCR的阴极连接闪光指示灯LAMP，阳极与闪光指示灯LAMP的另一端连接24V交流电。
4.如权利要求3所述的一种电源屏闪光板电路，其特征在于：所述CPU模块（3）采用STC15F2K60S2系列单片机。
5.如权利要求4所述的一种电源屏闪光板电路，其特征在于：所述数码管（41）为三位7段数码管。
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