CN108749861A - 风冷散热的列调功能单元及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风冷散热的列调功能单元及其实现方法。该功能单元包括开关电源芯片、LDO电源芯片、散热风扇、温度检测芯片、ARM处理器芯片、RS‑422接口芯片、运算放大器、功率放大器、450M收发信机和450M接收机；通过开关电源芯片和LDO电源芯片进行供电转换；通过温度检测芯片检测设备内部环境温度；通过散热风扇进行风冷散热降低设备内部环境温度；通过运算放大器和功率放大器对音频和亚音频信号进行调整处理；ARM处理器芯片通过RS‑422接口芯片与电台主控进行数据通信，并控制450M收发信机和450M接收机进行无线收发；实现了铁路无线列调系统的450M无线传输和设备散热。
Description
技术领域
本发明涉及铁路无线列调系统，特别涉及一种风冷散热的列调功能单元及其实现方法。
背景技术
目前，我国铁路无线列调系统的无线传输仍以450M模拟制式和GSM-R制式为主，其中450M模拟制式的无线列调通信有同频半双工通信和异频全双工通信两种通信方式。铁路无线列调机车电台一般安装在机车设备间内，外部环境温度较高，电台进行发射会在设备内部产生较多的热量，当外部环境温度较高时电台内部热量无法通过传导进行及时散热，热量累积会造成电台内部温度过高。出于安全方面设计，电台内部温度过高时，设备会进入过温保护状态，关闭无线发射功能以防止电台内部温度继续升高。夏季气温较高时，机车设备间内温度会随之升高，机车电台易进入过温保护状态导致无线列调通信故障。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，为满足铁路无线列调系统450M模拟制式无线通信功能需求，同时，为解决机车电台在夏季气温较高时，容易进入过温保护状态导致无线列调通信故障的问题，本发明提供一种风冷散热的列调功能单元其实现方法。
本发明采取的技术方案是：一种风冷散热的列调功能单元，其特征在于：包括型号为LM22670的开关电源芯片、型号为SPX1117-3.3的LDO电源芯片、型号为9A0912H4011的散热风扇、型号为LM75的温度检测芯片、型号为LPC1765的ARM处理器芯片、型号为MAX490E的RS-422接口芯片、七个型号为NJM2904M的运算放大器、型号为LM4864的功率放大器、型号为TK-868G的450M收发信机和型号为451A的450M接收机；七个运算放大器分别为：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器和第七运算放大器；所述开关电源芯片输入端连接外部供电，用于将DC13.8V转换为DC5V后通过输出端向其他器件供电；LDO电源芯片输入端连接开关电源芯片输出端，用于将DC5V转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电；散热风扇通过供电接口连接外部供电；ARM处理器芯片通过IIC接口连接温度检测芯片，ARM处理器芯片的UART2接口连接450M收发信机的通信接口，ARM处理器芯片的UART3接口连接450M接收机的通信接口；RS-422接口芯片的TTL电平端接口连接ARM处理器芯片的UART1接口，RS-422电平端接口连接电台主控通信接口；第一运算放大器输入端连接电台麦克风接口，输出端连接450M收发信机的音频输入MI引脚；第二运算放大器输入端连接450M收发信机的亚音频输出DEO引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.0引脚；第三运算放大器输入端连接ARM处理器芯片的PWM1.4引脚，输出端连接450M收发信机的亚音频输入DI引脚；第四运算放大器输入端连接450M接收机的亚音频输出DEC引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.1引脚；第五运算放大器输入端连接450M收发信机的音频输出AFO引脚；第六运算放大器输入端连接450M接收机的音频输出AF引脚；第五运算放大器、第六运算放大器的输出端汇接至第七运算放大器输入端；功率放大器输入端连接第七运算放大器的输出端，输出端连接电台的扬声器接口。
本发明所述的一种风冷散热的列调功能单元的实现方法，其特征在于：通过开关电源芯片将DC13.8V转换为DC5V后为其他器件供电；通过LDO电源芯片将DC5V转换为DC3.3V后为其他器件供电；通过散热风扇进行风冷散热降低设备内部环境温度；ARM处理器芯片通过IIC接口与温度检测芯片进行通信，读取温度检测芯片检测到的设备内部环境温度信息，通过UART2接口对450M收发信机进行控制管理，实现无线收发；通过UART3接口对450M接收机进行控制管理，实现无线接收；实现ARM处理器芯片UART1接口TTL电平与电台主控通信接口RS-422电平的桥接，从而实现ARM处理器芯片与电台主控间的数据通信；通过第一运算放大器对电台麦克风采集到的音频信号进行调整后传输到450M收发信机进行无线发送；通过第二运算放大器对450M收发信机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码；通过第三运算放大器将ARM处理器芯片输出的亚音频信号进行调整后传输到450M收发信机进行无线发送；通过第四运算放大器将450M接收机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码；通过第五运算放大器、第六运算放大器分别将450M收发信机和450M接收机接收到的音频信号进行调整后叠加在一起，再传输到第七运算放大器的输入端；通过第七运算放大器对叠加后的音频信号进行二次调整后传输到功率放大器输入端；功率放大器将二次调整后的音频信号进行功率放大后传输到电台扬声器；当进行半双工通信时，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线接收和发送；当进行全双工通信时，由450M接收机进行音频和亚音频信号的无线接收，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线发送。
本发明的有益效果是：实现了铁路无线列调系统450M模拟制式无线通信，同时，解决了机车电台在夏季气温较高时，容易进入过温保护状态导致无线列调通信故障的问题。
附图说明
图1为本发明电路原理示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和实施例详细描述。
如图1所示，一种风冷散热的列调功能单元包括开关电源芯片、LDO电源芯片、散热风扇、温度检测芯片、ARM处理器芯片、RS-422接口芯片、运算放大器、功率放大器、450M收发信机和450M接收机；开关电源芯片型号为LM22670；LDO电源芯片型号为SPX1117-3.3；散热风扇型号为9A0912H4011；温度检测芯片型号为LM75；ARM处理器芯片型号为LPC1765；RS-422接口芯片型号为MAX490E；七个运算放大器型号均为NJM2904M；功率放大器型号为LM4864；450M收发信机型号为TK-868G；450M接收机型号为451A；七个运算放大器分别为第一运算放大器至第七运算放大器。
开关电源芯片输入端连接外部供电，将DC13.8V转换为DC5V后通过输出端向其他器件供电；LDO电源芯片输入端连接开关电源芯片输出端，将DC5V转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电。
散热风扇供电接口连接外部供电，通过散热风扇进行风冷散热降低设备内部环境温度。
ARM处理器芯片通过IIC接口连接温度检测芯片，与温度检测芯片进行通信读取温度检测芯片检测到的工作环境温度信息；通过UART2接口连接450M收发信机，对450M收发信机进行控制管理实现无线收发；通过UART3接口连接450M接收机，对450M接收机进行控制管理实现无线接收。
RS-422接口芯片的TTL电平端接口连接ARM处理器芯片的UART1接口，RS-422电平端接口连接电台主控的通信接口，通过RS-422接口芯片实现ARM处理器芯片UART1接口TTL电平与电台主控通信接口RS-422电平的桥接，从而实现ARM处理器芯片与电台主控间的数据通信。
第一运算放大器输入端连接电台麦克风接口，输出端连接450M收发信机的音频输入MI引脚，通过第一运算放大器对电台麦克风采集到的音频信号进行调整后传输到450M信道进行无线发送。
第二运算放大器输入端连接450M收发信机的亚音频输出DEO引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.0引脚，通过第二运算放大器对450M收发信机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码。
第三运算放大器输入端连接ARM处理器芯片的PWM1.4引脚，输出端连接450M收发信机的亚音频输入DI引脚，通过第三运算放大器将ARM处理器芯片输出的亚音频信号进行调整后传输到450M收发信机进行无线发送。
第四运算放大器输入端连接450M接收机的亚音频输出DEC引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.1引脚，通过第四运算放大器将450M接收机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码。
第五运算放大器输入端连接450M收发信机的音频输出AFO引脚；第六运算放大器输入端连接450M接收机的音频输出AF引脚；第五运算放大器、第六运算放大器的输出端汇接至第七运算放大器输入端；通过第五运算放大器、第六运算放大器分别将450M收发信机和450M接收机接收到的音频信号进行调整后叠加在一起，再传输到第七运算放大器输入端。
功率放大器输入端连接第七运算放大器的输出端，输出端连接电台的扬声器接口，通过第七运算放大器对叠加后的音频信号进行二次调整后传输到功率放大器输入端；通过功率放大器将二次调整后的音频信号进行功率放大后传输到电台扬声器。
当进行半双工通信时，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线接收和发送；当进行全双工通信时，由450M接收机进行音频和亚音频信号的无线接收，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线发送。
Claims (2)
1.一种风冷散热的列调功能单元，其特征在于：包括型号为LM22670的开关电源芯片、型号为SPX1117-3.3的LDO电源芯片、型号为9A0912H4011的散热风扇、型号为LM75的温度检测芯片、型号为LPC1765的ARM处理器芯片、型号为MAX490E的RS-422接口芯片、七个型号为NJM2904M的运算放大器、型号为LM4864的功率放大器、型号为TK-868G的450M收发信机和型号为451A的450M接收机；七个运算放大器分别为：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器和第七运算放大器；所述开关电源芯片输入端连接外部供电，用于将DC13.8V转换为DC5V后通过输出端向其他器件供电；LDO电源芯片输入端连接开关电源芯片输出端，用于将DC5V转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电；散热风扇通过供电接口连接外部供电；ARM处理器芯片通过IIC接口连接温度检测芯片，ARM处理器芯片的UART2接口连接450M收发信机的通信接口，ARM处理器芯片的UART3接口连接450M接收机的通信接口；RS-422接口芯片的TTL电平端接口连接ARM处理器芯片的UART1接口，RS-422电平端接口连接电台主控通信接口；第一运算放大器输入端连接电台麦克风接口，输出端连接450M收发信机的音频输入MI引脚；第二运算放大器输入端连接450M收发信机的亚音频输出DEO引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.0引脚；第三运算放大器输入端连接ARM处理器芯片的PWM1.4引脚，输出端连接450M收发信机的亚音频输入DI引脚；第四运算放大器输入端连接450M接收机的亚音频输出DEC引脚，输出端连接ARM处理器芯片的AD0.1引脚；第五运算放大器输入端连接450M收发信机的音频输出AFO引脚；第六运算放大器输入端连接450M接收机的音频输出AF引脚；第五运算放大器、第六运算放大器的输出端汇接至第七运算放大器输入端；功率放大器输入端连接第七运算放大器的输出端，输出端连接电台的扬声器接口。
2.一种如权利要求1所述的风冷散热的列调功能单元的实现方法，其特征在于：通过开关电源芯片将DC13.8V转换为DC5V后为其他器件供电；通过LDO电源芯片将DC5V转换为DC3.3V后为其他器件供电；通过散热风扇进行风冷散热降低设备内部环境温度；ARM处理器芯片通过IIC接口与温度检测芯片进行通信，读取温度检测芯片检测到的设备内部环境温度信息，通过UART2接口对450M收发信机进行控制管理，实现无线收发；通过UART3接口对450M接收机进行控制管理，实现无线接收；实现ARM处理器芯片UART1接口TTL电平与电台主控通信接口RS-422电平的桥接，从而实现ARM处理器芯片与电台主控间的数据通信；通过第一运算放大器对电台麦克风采集到的音频信号进行调整后传输到450M收发信机进行无线发送；通过第二运算放大器对450M收发信机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码；通过第三运算放大器将ARM处理器芯片输出的亚音频信号进行调整后传输到450M收发信机进行无线发送；通过第四运算放大器将450M接收机接收到的亚音频信号进行调整后传输到ARM处理器芯片进行采样解码；通过第五运算放大器、第六运算放大器分别将450M收发信机和450M接收机接收到的音频信号进行调整后叠加在一起，再传输到第七运算放大器的输入端；通过第七运算放大器对叠加后的音频信号进行二次调整后传输到功率放大器输入端；功率放大器将二次调整后的音频信号进行功率放大后传输到电台扬声器；当进行半双工通信时，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线接收和发送；当进行全双工通信时，由450M接收机进行音频和亚音频信号的无线接收，由450M收发信机进行音频和亚音频信号的无线发送。
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