CN111157920A - 机车扳键开关插头校线器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机车扳键开关插头校线器，包括扳键开关组信号采集单片机U1和用于输出控制LED显示的单片机U2，单片机U1顺序扫描扳键开关组开关量的输入情况，将每一个开关单元的状态进行编码，得出若干个状态码，然后对这若干个状态码分别添加特征码，让每一组信号都有各自的识别特征；之后通过串行通信将编码好的信息发送到单片机U2，单片机U2接收到信息后，与预设的信息进行对比；点亮或者不点亮显示板上分配的LED。本发明单人操作即可完成；试验时间由原来的20分钟缩短至1分钟内完成；校线准确率及完成率可达到100％；操作简单，可在不同的环境下使用。

Description

机车扳键开关插头校线器

技术领域

本发明涉及一种机车扳键开关插头校线器，机车扳键开关插头校线器可用于铁路机车扳键开关制作完成后验证线缆接线是否正确。

背景技术

随着电气时代的不断发展，电力机车已经成为电器牵引的重要力量。虽然科技发展日新月异，但是在实际的生产装配过程中还是存在人为的因素。产品的生产依然取决于人的操作。

扳键开关是操作机车的重要开关组，扳键开关制作后需检查接线点位是否正确，以保证设备接线正确。整个扳键开关组结构较小，同时需要装配到一起的零部件，连接的电缆短接片加在一起非常多。由于全部采用手工组装，难免会有出现装配错误的情况发生。组装后如果要对开关组进行校线作业，至少需要两个人配合。一人操作扳钮，一人用万用表测试，工作效率较低。

在一线生产中发现，因为扳键开关装配接线错误导致后工序暂停及非正常返工。影响了正常的作业效率，而且在返工过程中也容易造成操纵台面划伤等次生损坏。设计一种能在扳键开关装配好就能测试其功能的工装就提上了日程。最终达到，扳键开关测试后就能保证电路动作正常的结果。

发明内容

为了解决在实际工作中存在的困难与检测效率低下等问题，提供一种操作简单，且可以单人操作，校验可靠的机车扳键开关插头校线器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

机车扳键开关插头校线器，包括扳键开关组信号采集单片机U1和用于输出控制LED显示的单片机U2，其中单片机U1与扳键开关组连接，单片机U2分别与单片机U1和指示灯连接；

单片机U1和单片机U2分别连接一个晶振电路，单片机U1和单片机U2的VCC端接5V电源；单片机U1的RXD端与单片机U2的TXD端连接，单片机U1的TXD端与单片机U2的RXD端连接；

单片机U1顺序扫描扳键开关组开关量的输入情况，将每一个开关单元的状态进行编码，得出若干个状态码，然后对这若干个状态码分别添加特征码，让每一组信号都有各自的识别特征；之后通过串行通信将编码好的信息发送到单片机U2，单片机U2接收到信息后，与预设的信息进行对比；如果相应特征码与状态码均正确，马上输出控制信号，点亮显示板上分配的LED，如果相应特征码与状态码中存在一个不正确，显示板上分配的LED不亮。

作为优选方式，单片机U1和单片机U2采用80C51单片机。

作为优选方式，单片机U1和单片机U2采用STC8952RC单片机。

作为优选方式，机车为HXD1C型电力机车，HXD1C型电力机车操纵台扳键开关组是用于间接操纵机车控制电路的主令电器。

作为优选方式，HXD1C型电力机车操纵台扳键开关组控制机车，主断路器、受电弓、压缩机、前照灯、辅照灯、标志灯、司机室灯共七种设备。

作为优选方式，输入校线器的扳键开关量为22个点位，整个扳键开关组的控制位有26个，所以对应的输出设置26个LED。

作为优选方式，单片机U1的P0组端口连接主断路器开关单元和受电弓开关单元；单片机U1的P1组端口连接压缩机、前照灯开关单元和辅照灯开关单元；单片机U1的P2组端口连接标志灯开关单元和司机室灯开关单元。

作为优选方式，单片机U2的P0组端口连接插件P0.0-0.7，单片机U2的P1组端口连接插件P1.0-1.7，单片机U2的P2组端口连接插件P2.0-2.7；单片机U2的RD端和WR端连接插件P3.6-3.7的4号端和3号端，插件P3.6-3.7的1号端接+5V电源，插件P3.6-3.7的2号端接地。

作为优选方式，主断路器对应设置发光二极管L1、发光二极管L2和发光二极管L3；受电弓对应设置发光二极管L4、发光二极管L5和发光二极管L6；压缩机对应设置发光二极管L7、发光二极管L8和发光二极管L9；前照灯对应设置发光二极管L10、发光二极管L11和发光二极管L12；辅照灯对应设置发光二极管L13、发光二极管L14、发光二极管L15、发光二极管L16和发光二极管L17；标志灯包括前标志灯和后标志灯，前标志灯对应设置发光二极管L18、发光二极管L19和发光二极管L20；后标志灯对应设置发光二极管L21、发光二极管L22和发光二极管L23；司机室灯对应设置发光二极管L24、发光二极管L25和发光二极管L26。

作为优选方式，发光二极管L1-发光二极管L26分别对应设置一个三极管，发光二极管L1-发光二极管L26分别与对应三极管的集电极相连。

本发明的有益效果是：

1单人操作即可完成；

2试验时间由原来的20分钟缩短至1分钟内完成；

3校线准确率及完成率可达到100％；

4操作简单，可在不同的环境下使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明指示灯的连接示意图；

图2为本发明单片机的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果含有术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下方和下面，包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

机车扳键开关插头校线器，包括扳键开关组信号采集单片机U1和用于输出控制LED显示的单片机U2，其中单片机U1与扳键开关组连接，单片机U2分别与单片机U1和指示灯连接；

单片机U1和单片机U2分别连接一个晶振电路，单片机U1和单片机U2的VCC端接5V电源；单片机U1的RXD端与单片机U2的TXD端连接，单片机U1的TXD端与单片机U2的RXD端连接；

单片机U1顺序扫描扳键开关组开关量的输入情况，将每一个开关单元的状态进行编码，得出若干个状态码，然后对这若干个状态码分别添加特征码，让每一组信号都有各自的识别特征；之后通过串行通信将编码好的信息发送到单片机U2，单片机U2接收到信息后，与预设的信息进行对比；如果相应特征码与状态码均正确，马上输出控制信号，点亮显示板上分配的LED，如果相应特征码与状态码中存在一个不正确，显示板上分配的LED不亮。

单片机U1工作时，自身的I\O口通过连接电缆与被测试硬件相连。程序通过顺序扫描I\O口P0、I\O口P1、I\O口P2的电位状态，得出一串数字码。例如所有扳键开关位置均在“0位、关位”)时，会生首先生成如下数字码。

主断、受电弓(11001100)。

压缩机、前照灯、辅照灯(00000001)。

前标志灯、后标志灯、司机室灯(00111111)。

将以上数字码进行编码处理，例如主断、受电弓代码(11001100)。首先将低4位进行独立处理通过程序逻辑“与”一个数字码(00001111)。得到一个单独的代码(00001100)，再通过程序逻辑“或”一个特征代码(10000000)。此时主断、受电弓处于“0位”时的代码(10001100)。通过逻辑指令“与”、“或”操作后，得到了一个添加了特征码的主断代码(10001100)。处于高4位的受电弓代码的处理过程如下，将主断、受电弓“0位”代码(11001100)，使用逻辑指令“与”一个数字码(11110000)，得到(11000000)，然后通过逻辑指令“右移”4位后得到数字码(00001100)，最后通过“或”指令添加特征码(1001000)后得到最终数字码(10011100).通过以上操作后，本来在一组的主断、受电弓代码(11001100)被分解为两个独立的并且带有特征的独立代码。主断(10001100)，受电弓(10011100)。通过执行分解、移位、添加特征码的操作后。最终会得到以下代码：

主断(10001100)、受电弓(10011100)、主压缩机(10100001)、前照灯(10110011)、辅照灯(11001111)、前标志灯(11010011)、后标志灯(11100011)和司机室灯(11110011)。

以上代码在单片机U1形成后即刻发送至单片机U2。单片机U2预置了以上各个位置的代码，U2通过将接收到的代码与自身预置的代码进行比较。如果一致，就会点亮相应的LED灯，达到显示扳键开关位置的功能，单片机U2内置了扳键开关组所有位置的代码。若不在代码库内的代码发送过来。不会被识别。不会点亮任何LED。

将制作好的扳键开关插头与扳键开关插头校线器的插座端相连，校线器由5V电源供电，通电后，依次操作扳键开关各开关，开关的闭合情况由校线器的指示灯对应显示。通过手上操作扳键到相应的位置，观察测试仪显示板上的LED的亮灭，即可判断接线与组装是否正确。

实施例二

如图2所示，单片机U1和单片机U2采用STC8952RC单片机。机车为HXD1C型电力机车，HXD1C型电力机车操纵台扳键开关组是用于间接操纵机车控制电路的主令电器。

HXD1 C型电力机车操纵台扳键开关组控制机车，主断路器、受电弓、压缩机、前照灯、辅照灯、标志灯、司机室灯共七种设备。扳键开关主要由供操纵人员控制的扳钮，联动凸轮、微动开关组以及连接线和插头组成。每一个控制的功能块都有单独的凸轮-微动开关联合结构。根据不同的功能需求，每一组开关的控制节点数也不尽相同。扳键开关组通过插头与外部电路连接，由“司机室I/O”电源开关控制。每一组开关都有单独的电路供电，并联到这组微动开关的进线处，出线通过插头与司机室I/O模块连接，将司机指令送入中央控制系统(CCU)。其中最重要的结构就是凸轮组，通过对凸轮组件进行交错装配，达到信号的差异化输出。

关于电信号的差异化输出，在电力机车控制系统中最重的就是，对电信号冗余采集。假如只用一个开关的开闭来反应这个开关的状态，那么一旦这个开关故障，系统会认为它一直闭合或者一直断开，无法判断开关是否故障。采用电信号冗余-差异化输出就可以有效避免这个问题，同时系统还可以判断开关是否故障。例如一个开关有A/B两个输出点，当置于闭合位时(A＝1\B＝0)系统认为开关处于闭合位。当开关置于断开位时(A＝0\B＝1)系统认为开关处于断开位。若(A＝1\B＝1)或者(A＝0\B＝0)时开关触点就处于异常状态，此时系统可以判断该开关故障。

输入校线器的扳键开关量为22个点位，整个扳键开关组的控制位有26个，所以对应的输出设置26个LED。但是一个单片机的I/O数量只有32个，若使用一个单片机无法将输入输出都包涵在内。若使用点阵出输入/输出模式，也会存在死点效应，导致某些点位同时输入时发生冲突，导致不能有效识别输入信号。所以采用双芯模式。即用一个单片机采集扳键开关组的数字量输入信号。另一个单片机控制数字量输出信号，用以点亮LED指示灯，显示开关组当前的状态。通过与扳键组实际的动作对比即可判断开关组的工作状态是否正常。

单片机U1的P0组端口连接主断路器开关单元和受电弓开关单元；单片机U1的P1组端口连接压缩机、前照灯开关单元和辅照灯开关单元；单片机U1的P2组端口连接标志灯开关单元和司机室灯开关单元。单片机U2的P0组端口连接插件P0.0-0.7，单片机U2的P1组端口连接插件P1.0-1.7，单片机U2的P2组端口连接插件P2.0-2.7；单片机U2的RD端和WR端连接插件P3.6-3.7的4号端和3号端，插件P3.6-3.7的1号端接+5V电源，插件P3.6-3.7的2号端接地。

如图1所示，主断路器对应设置发光二极管L1(主断合)、发光二极管L2(0位)和发光二极管L3(主断分)；受电弓对应设置发光二极管L4(升弓)、发光二极管L5(0位)和发光二极管L6(降弓)；压缩机对应设置发光二极管L7(强泵)、发光二极管L8(合位)和发光二极管L9(0位)；前照灯对应设置发光二极管L10(弱光)、发光二极管L11(强光)和发光二极管L12(0位)；辅照灯对应设置发光二极管L13(闪烁)、发光二极管L14(前)、发光二极管L15(0位)、发光二极管L16(后)和发光二极管L17(全)；标志灯包括前标志灯和后标志灯，前标志灯对应设置发光二极管L18(前红)、发光二极管L19(0位)和发光二极管L20(前白)；后标志灯对应设置发光二极管L21(后红)、发光二极管L22(0位)和发光二极管L23(后白)；司机室灯对应设置发光二极管L24(弱光)、发光二极管L25(强光)和发光二极管L26(0位)。上述括号中的文字与图1中的文字对应。

发光二极管L1-发光二极管L26分别对应设置一个三极管，发光二极管L1-发光二极管L26分别与对应三极管的集电极相连，三极管均采用8550D型三极管，所有三极管的发射级接地。发光二极管L1-发光二极管L26分别对应三极管Q1-三极管Q26。所有发光二极管的正极通过电阻R5(1kΩ)连接+5V电源，所有发光二极管的负极连接对应的三极管的集电极。三极管Q1-三极管Q8分别连接插件P0.0-0.7的1端-8端；三极管Q9-三极管Q16分别连接插件P1.0-1.7的1端-8端；三极管Q17-三极管Q24分别连接插件P2.0-2.7的1端-8端；三极管Q25和三极管Q26分别连接插件P3.6-3.7的3号端和4号端。

本发明的整个电路可以采用铝合金材料做装置外壳以减轻重量，搬运轻便、试验操作省力、方便操作。使用5V电源驱动校线器，使用充电宝等电源装备即可使用，适应各种试验环境。LED指示灯对应开关位置，试验过程简单易操作。

本发明体积小巧，整个主机大小可为200×120×75mm，仅为一包抽纸大小。将制作好的扳键开关插头与扳键开关插头校线器的插座端相连，校线器由5V电源供电，通电后，依次操作扳键开关各开关，开关的闭合情况由校线器的指示灯对应显示。结构简单，只需要极少的器件就能组装完成。仅采用了两个单片机最小系统，LED指示灯，外加接线与插头组成。电源连接极简，采用了标准的USB接口作为电源输入，可以用手机充电器等一切USB电源供电。甚至可以使用充电宝供电移动使用。使用便捷，只需要一人操作就可以完成检测，大大提高了工作效率与产品的良品率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.机车扳键开关插头校线器，其特征在于：包括扳键开关组信号采集单片机U1和用于输出控制LED显示的单片机U2，其中单片机U1与扳键开关组连接，单片机U2分别与单片机U1和指示灯连接；

单片机U1和单片机U2分别连接一个晶振电路，单片机U1和单片机U2的VCC端接5V电源；单片机U1的RXD端与单片机U2的TXD端连接，单片机U1的TXD端与单片机U2的RXD端连接；

单片机U1顺序扫描扳键开关组开关量的输入情况，将每一个开关单元的状态进行编码，得出若干个状态码，然后对这若干个状态码分别添加特征码，让每一组信号都有各自的识别特征；之后通过串行通信将编码好的信息发送到单片机U2，单片机U2接收到信息后，与预设的信息进行对比；如果相应特征码与状态码均正确，马上输出控制信号，点亮显示板上分配的LED，如果相应特征码与状态码中存在一个不正确，显示板上分配的LED不亮。

2.根据权利要求1所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：单片机U1和单片机U2采用80C51单片机。

3.根据权利要求1所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：单片机U1和单片机U2采用STC8952RC单片机。

4.根据权利要求1所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：机车为HXD1 C型电力机车，HXD1C型电力机车操纵台扳键开关组是用于间接操纵机车控制电路的主令电器。

5.根据权利要求4所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：HXD1C型电力机车操纵台扳键开关组控制机车，主断路器、受电弓、压缩机、前照灯、辅照灯、标志灯、司机室灯共七种设备。

6.根据权利要求5所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：输入校线器的扳键开关量为22个点位，整个扳键开关组的控制位有26个，所以对应的输出设置26个LED。

7.根据权利要求6所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：单片机U1的P0组端口连接主断路器开关单元和受电弓开关单元；单片机U1的P1组端口连接压缩机、前照灯开关单元和辅照灯开关单元；单片机U1的P2组端口连接标志灯开关单元和司机室灯开关单元。

8.根据权利要求6或7所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：单片机U2的P0组端口连接插件P0.0-0.7，单片机U2的P1组端口连接插件P1.0-1.7，单片机U2的P2组端口连接插件P2.0-2.7；单片机U2的RD端和WR端连接插件P3.6-3.7的4号端和3号端，插件P3.6-3.7的1号端接+5V电源，插件P3.6-3.7的2号端接地。

9.根据权利要求8所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：主断路器对应设置发光二极管L1、发光二极管L2和发光二极管L3；受电弓对应设置发光二极管L4、发光二极管L5和发光二极管L6；压缩机对应设置发光二极管L7、发光二极管L8和发光二极管L9；前照灯对应设置发光二极管L10、发光二极管L11和发光二极管L12；辅照灯对应设置发光二极管L13、发光二极管L14、发光二极管L15、发光二极管L16和发光二极管L17；标志灯包括前标志灯和后标志灯，前标志灯对应设置发光二极管L18、发光二极管L19和发光二极管L20；后标志灯对应设置发光二极管L21、发光二极管L22和发光二极管L23；司机室灯对应设置发光二极管L24、发光二极管L25和发光二极管L26。

10.根据权利要求9所述的机车扳键开关插头校线器，其特征在于：发光二极管L1-发光二极管L26分别对应设置一个三极管，发光二极管L1-发光二极管L26分别与对应三极管的集电极相连。

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