CN107291014B - 一种轨道交通用继电器控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用继电器控制电路，包括CPU‑A和CPU‑B，所述CPU‑A和CPU‑B均与计轴信号fR相连，所述CPU‑A和CPU‑B分别对计轴信号fR进行相同的处理，且CPU‑A产生控制继电器的信号fa、CPU‑B产生控制继电器的信号fb，其特征在于，还包括信号处理电路和推挽处理电路，信号fa经过信号处理电路输出fc，信号fb和信号fc经过推挽处理电路输出控制继电器的信号fT，且信号fc作为推挽处理电路的使能控制信号。双CPU的设计提高了电路的可靠性，该电路将双CPU输出的信号，通过外部电路统一起来：当CPU‑A出现故障时，推挽电路将不受fc的控制，CPU‑B正常输出；当CPU‑B出现故障时，其产生的错误信号无法经过推挽电路，外部继电器处于安全的不控制状态，提高了轨道交通的安全性。

Description

一种轨道交通用继电器控制电路
技术领域
本发明涉及一种轨道交通用继电器控制电路。
背景技术
轨道交通信号设备以安全可靠为主要考核指标，因此，轨道交通信号电路往往需要采用冗余设计，即1个CPU可以完成的工作，还需要再配置1个CPU用于冗余。现有设计虽然在一定程度上提高了系统的可靠性，但两个CPU之间是并行独立的关系，各个CPU之间并无直接的关系，当一个CPU出现故障时，由于故障模式不定，会导致继电器的输出不可控。在轨道交通中，不可控的继电器会导致巨大的损失甚至人员伤亡，带来诸多安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种轨道交通用继电器控制电路，提高电路的可靠性，继而提高轨道交通的安全性。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种轨道交通用继电器控制电路，包括CPU-A和CPU-B，所述CPU-A和CPU-B均与计轴信号fR相连，所述CPU-A和CPU-B分别对计轴信号fR进行相同的处理，且CPU-A产生控制继电器的信号fa、CPU-B产生控制继电器的信号fb，还包括信号处理电路和推挽处理电路，信号fa经过信号处理电路输出fc，信号fb和信号fc经过推挽处理电路输出控制继电器的信号fT，且信号fc作为推挽处理电路的使能控制信号。
优选，CPU-A和CPU-B的型号为单片机AT89C55。
优选，信号fa经过光电耦合器N1A耦合后，经电容C22耦合至三极管Q1的基极，控制Q1的电流通断，Q1的集电极和+12V之间经变压器T11产生信号fc。
优选，信号fb经过光电耦合器N1B耦合后，经电容C25耦合至三极管Q2的基极，控制Q2的电流通断，信号fc作为N1B的一个上拉电平信号，Q2的集电极和+12V之间经变压器T12处产生信号fT。
优选，光电耦合器N1A和N1B的型号为TLP521-4。
优选，信号fa与光电耦合器N1A的负极相连，光电耦合器N1A的正极通过电阻RP1A与电源VCC相连，光电耦合器N1A的发射极与-12V相连，光电耦合器N1A的集电极通过电阻R21与+12V相连，且光电耦合器N1A的集电极还通过电容C22与三极管Q1的基极相连，电容C22与三极管Q1的基极之间设置有电阻R23，电阻R23的另一端、三极管Q1的发射极均与-12V相连，三极管Q1的集电极通过电容C21、电阻R22与+12V相连，Q1的集电极和+12V分别与变压器T11的一次侧相连，变压器T11的二次侧的一个输出端与-12V相连，变压器T11的二次侧的另一个输出端通过电阻R24、二极管D11输出信号fc，二极管D11的负极和-12V之间还设置有电容C23。
优选，信号fb与光电耦合器N1B的负极相连，光电耦合器N1B的正极通过电阻RP1B与电源VCC相连，光电耦合器N1B的发射极与-12V相连，光电耦合器N1B的集电极通过电阻R26与信号fc相连，且光电耦合器N1B的集电极还通过电容C25与三极管Q2的基极相连，电容C25与三极管Q2的基极之间设置有电阻R28，电阻R28的另一端、三极管Q2的发射极均与-12V相连，三极管Q2的集电极通过电容C24、电阻R27与+12V相连，Q2的集电极和+12V分别与变压器T12的一次侧相连，变压器T12的二次侧的一个输出端作为控制继电器的输出负信号JDQ-T，变压器T12的二次侧的另一个输出端通过电阻R25、二极管D12、接线端子JP1输出控制继电器的输出正信号，二极管D12的负极和JDQ-T之间设置有电容C26，所述接线端子JP1和JDQ-T之间设置有光电二极管D1A。
优选，接线端子JP1内置有保险丝F1。
本发明的有益效果是：
第一、光电耦合器的使用提供了隔离，由于耦合线圈（T11和T12）的使用产生的信号的顶端将会出现小幅度的波动，可以提供继电器需要脉动电平，且解决了CPU输出对继电器的驱动能力的问题。
第二、双CPU的设计提高了电路的可靠性，该电路将双CPU输出的信号，通过外部电路统一起来：当CPU-A出现故障时，推挽电路将不受fc的控制，CPU-B正常输出；当CPU-B出现故障时，其产生的错误信号无法经过推挽电路，外部继电器处于安全的不控制状态，提高了轨道交通的安全性。
附图说明
图1是本发明一种轨道交通用继电器控制电路的结构框图；
图2是本发明CPU-A的实施例一的电路连接关系示意图；
图3是本发明CPU-B的实施例一的电路连接关系示意图；
图4是本发明电路2的实施例一的电路图；
图5是本发明电路3的实施例一的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种轨道交通用继电器控制电路，如图1所示，包括双CPU，即CPU-A和CPU-B，所述CPU-A和CPU-B均与计轴信号fR相连，所述CPU-A和CPU-B分别对计轴信号fR进行相同的处理，且CPU-A产生控制继电器的信号fa、CPU-B产生控制继电器的信号fb，此为现有技术，相当于冗余配置的两个CPU。
双CPU设计可参照图2和图3所示，CPU-A和CPU-B为单片机AT89C55（即U1和U2），提供控制信号，该单片机同时接收计轴信号（对应图2和图3中的fr1-fr8）后进行相同的信号处理后在pin11口产生控制继电器的信号电平JDQ0a（即fa）和JDQ0b（即fb）。
控制电路还包括信号处理电路（即图1中的L1电路）和推挽处理电路（即图1中的L2电路，也即驱动电路），信号fa经过信号处理电路输出fc，信号fb和信号fc经过推挽处理电路输出控制继电器的信号fT，且信号fc作为推挽处理电路的使能控制信号。
优选，信号fa经过光电耦合器N1A耦合后，经电容C22耦合至三极管Q1的基极，控制Q1的电流通断，Q1的集电极和+12V之间经变压器T11产生信号fc；信号fb经过光电耦合器N1B耦合后，经电容C25耦合至三极管Q2的基极，控制Q2的电流通断，信号fc作为N1B的一个上拉电平信号，Q2的集电极和+12V之间经变压器T12处产生信号fT。
具体电路图可参照图4和5所示，其中，光电耦合器N1A和N1B的型号为TLP521-4，下面进行详细描述：
信号fa与光电耦合器N1A的负极相连，光电耦合器N1A的正极通过电阻RP1A与电源VCC相连，光电耦合器N1A的发射极与-12V相连，光电耦合器N1A的集电极通过电阻R21与+12V相连，且光电耦合器N1A的集电极还通过电容C22与三极管Q1的基极相连，电容C22与三极管Q1的基极之间设置有电阻R23，电阻R23的另一端、三极管Q1的发射极均与-12V相连，三极管Q1的集电极通过电容C21、电阻R22与+12V相连。
Q1的集电极和+12V分别与变压器T11的一次侧相连，变压器T11的二次侧的一个输出端与-12V相连，变压器T11的二次侧的另一个输出端通过电阻R24、二极管D11输出信号fc（即图4中的V1+），二极管D11的负极和-12V之间还设置有电容C23。信号fc具有一定的驱动能力，可作为光电耦合器N1B的pin14的一个上拉电平。
对应的，信号fb与光电耦合器N1B的负极相连，光电耦合器N1B的正极通过电阻RP1B与电源VCC相连，光电耦合器N1B的发射极与-12V相连，光电耦合器N1B的集电极通过电阻R26与信号fc相连，且光电耦合器N1B的集电极还通过电容C25与三极管Q2的基极相连，电容C25与三极管Q2的基极之间设置有电阻R28，电阻R28的另一端、三极管Q2的发射极均与-12V相连，三极管Q2的集电极通过电容C24、电阻R27与+12V相连。
Q2的集电极和+12V分别与变压器T12的一次侧相连，变压器T12的二次侧的一个输出端作为控制继电器的输出负信号JDQ-T，变压器T12的二次侧的另一个输出端通过电阻R25、二极管D12、接线端子JP1输出控制继电器的输出正信号JDQ+T，二极管D12的负极和JDQ-T之间设置有电容C26，所述接线端子JP1和JDQ-T之间设置有光电二极管D1A。
负信号JDQ-T和正信号JDQ+T即是信号fT，该信号用于控制继电器（如铁轨旁的红绿灯的控制），其中，接线端子JP1内置有保险丝F1。
本发明可以提供驱动继电器的电流和电压，光电耦合器的使用提供了隔离，由于耦合线圈（T11和T12）的使用产生的信号的顶端将会出现小幅度的波动，可以提供继电器需要脉动电平。
本发明的有益效果是：
第一、光电耦合器的使用提供了隔离，由于耦合线圈（T11和T12）的使用产生的信号的顶端将会出现小幅度的波动，可以提供继电器需要脉动电平，且解决了CPU输出对继电器的驱动能力的问题。
第二、双CPU的设计提高了电路的可靠性，该电路将双CPU输出的信号，通过外部电路统一起来：当CPU-A出现故障时，推挽电路将不受fc的控制，CPU-B正常输出；当CPU-B出现故障时，其产生的错误信号无法经过推挽电路，外部继电器处于安全的不控制状态，提高了轨道交通的安全性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种轨道交通用继电器控制电路，包括CPU-A和CPU-B，所述CPU-A和CPU-B均与计轴信号fR相连，所述CPU-A和CPU-B分别对计轴信号fR进行相同的处理，且CPU-A产生控制继电器的信号fa、CPU-B产生控制继电器的信号fb，其特征在于，还包括信号处理电路和推挽处理电路，信号fa经过信号处理电路输出fc，信号fb和信号fc经过推挽处理电路输出控制继电器的信号fT，且信号fc作为推挽处理电路的使能控制信号；
信号fa经过光电耦合器N1A耦合后，经电容C22耦合至三极管Q1的基极，控制Q1的电流通断，Q1的集电极和+12V之间经变压器T11产生信号fc；
信号fb经过光电耦合器N1B耦合后，经电容C25耦合至三极管Q2的基极，控制Q2的电流通断，信号fc作为N1B的一个上拉电平信号，Q2的集电极和+12V之间经变压器T12处产生信号fT；
光电耦合器N1A和N1B的型号为TLP521-4；
信号fa与光电耦合器N1A的负极相连，光电耦合器N1A的正极通过电阻RP1A与电源VCC相连，光电耦合器N1A的发射极与-12V相连，光电耦合器N1A的集电极通过电阻R21与+12V相连，且光电耦合器N1A的集电极还通过电容C22与三极管Q1的基极相连，电容C22与三极管Q1的基极之间设置有电阻R23，电阻R23的另一端、三极管Q1的发射极均与-12V相连，三极管Q1的集电极通过电容C21、电阻R22与+12V相连，Q1的集电极和+12V分别与变压器T11的一次侧相连，变压器T11的二次侧的一个输出端与-12V相连，变压器T11的二次侧的另一个输出端通过电阻R24、二极管D11输出信号fc，二极管D11的负极和-12V之间还设置有电容C23；
信号fb与光电耦合器N1B的负极相连，光电耦合器N1B的正极通过电阻RP1B与电源VCC相连，光电耦合器N1B的发射极与-12V相连，光电耦合器N1B的集电极通过电阻R26与信号fc相连，且光电耦合器N1B的集电极还通过电容C25与三极管Q2的基极相连，电容C25与三极管Q2的基极之间设置有电阻R28，电阻R28的另一端、三极管Q2的发射极均与-12V相连，三极管Q2的集电极通过电容C24、电阻R27与+12V相连，Q2的集电极和+12V分别与变压器T12的一次侧相连，变压器T12的二次侧的一个输出端作为控制继电器的输出负信号JDQ-T，变压器T12的二次侧的另一个输出端通过电阻R25、二极管D12、接线端子JP1输出控制继电器的输出正信号，二极管D12的负极和JDQ-T之间设置有电容C26，所述接线端子JP1和JDQ-T之间设置有光电二极管D1A；
接线端子JP1内置有保险丝F1；
负信号JDQ-T和正信号JDQ+T即是信号fT，该信号用于控制继电器，包括铁轨旁的红绿灯的控制。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用继电器控制电路，其特征在于，CPU-A和CPU-B的型号为单片机AT89C55。
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