CN200988436Y - 数字式司机控制器 - Google Patents
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Abstract
一种数字式司机控制器，它包括速度位置编码器、换向位置编码器、速度控制板、换向控制板、处理器板、电源板、I/O输出板和司机操作面板，其中速度控制板包括速度位置检测电路、速度判相电路、速度可逆计数器；换向控制板包括换向位置检测电路、换向判相电路、换向可逆计数器；处理器板包括控制器、扩展存储单元、扩展I/O单元、开关量输出单元、D/A转换电路、功率变换单元和液晶级位显示及控制键，I/O输出板由开关驱动单元构成，司机操作面板与所述处理器板的液晶级位显示及控制键相连，进行各项操作和结果显示。它使用寿命长、可靠性高，符合标准化、系列化、非接触的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铁路机车数字式司机控制器。
背景技术
在铁路机车中使用的TKS231B及SJK6司机控制器是机电整合结构，它通过调节接触式可调电位器电阻值的变化、凸轮位置变化来改变机车控制电压以及接触行程开关的闭合与开启达到控制机车的目的。由于该产品主要是靠接触式开关电器来操作，在机车长期运行中会产生一系列寿命性机械损伤、开关电器故障，而且该产品一旦出现故障，不能恢复正常；不利于机车稳定运行。因此有必要开发一种与机车使用环境相适用、司机操作手感不变、机械接口与原有司机控制器一致的使用寿命长、可靠性高的标准化、系列化、数字式非接触型司机控制器；以满足电力机车、内燃机车、动车、城市轻轨车、地铁等品质提升需求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种使用寿命长、可靠性高的标准化、系列化、非接触型数字式司机控制器。
它包括速度位置编码器1、换向位置编码器2、速度控制板10、换向控制板20、处理器板30、电源板40、I/O输出板50和司机操作面板60，其中：
所述速度控制板10包括速度位置检测电路11、速度判相电路12、速度可逆计数器13；所述速度位置编码器1由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述速度控制板10的速度位置检测电路11的输入端相连，速度判相电路12判断速度位置检测电路11的速度位置的相位，速度可逆计数器13综合位置检测电路11和速度判相电路12的输入进行脉冲计数并赋予速度位置方向值；
所述换向控制板20包括换向位置检测电路21、换向判相电路22、换向可逆计数器23；所述换向位置编码器2由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述换向控制板20的换向位置检测电路21的输入端相连，换向判相电路22判断换向位置检测电路21的换向位置的相位，换向可逆计数器23综合换向位置检测电路21和换向判相电路22的输入进行脉冲计数并赋予换向位置方向值；
所述处理器板30包括控制器31、扩展存储单元32、扩展I/O单元33、开关量输出单元34、D/A转换电路35、功率变换单元36和液晶级位显示及控制键37，所述控制器31的两个计数输入端分别与速度可逆计数器13和换向可逆计数器23的输出端相连，扩展存储单元32和扩展I/O单元33通过总线与控制器31的总线地址端相连，控制器31的开关量输出端与开关量输出单元34相连，液晶级位显示及控制键37与控制器31的显示及键控端相连，速度可逆计数器13的输出端还与D/A转换电路35的输入端相连，D/A转换电路35与控制器31的控制数据输出控制端相连，速度位置数据在控制器31的控制下在D/A转换电路35中进行数字量到模拟量变换，通过功率变换单元36进行功率变换后输出到机车控制柜；
所述电源板40包括滤波/吸收单元41、DC/DC变换单元42和电源监控单元43；滤波/吸收单元41的输入端与车载电源相连，DC/DC变换单元42将来自滤波/吸收单元41的直流电源在电源监控单元43的监控下进行直流变换，其稳定的直流电源输出到其它各电路的电源输入端；
所述I/O输出板50由开关驱动单元51构成，其输入端与所述处理器板30的开关量输出单元34相连，其驱动地址选择端与扩展I/O单元33相连，其输出端与主回路驱动开关相连；
所述司机操作面板60与所述处理器板30的液晶级位显示及控制键37相连，进行各项操作和结果显示。
它包括了非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器、高性能的微处理器、液晶级位显示、高可靠性电子开关，取消了TKS14A机械式司机控制器的凸轮、接触式行程开关、接触式可调电位器等结构，它采用磁场-电场正交感应技术，利用穿过霍尔元件磁力线(磁场)瞬间变动，由霍尔传感器检测到电场的变动(相位、阻值)，从而产生相应的位置脉冲；控制电路将脉冲信号转换成高精度的模拟量控制信号，送到系统控制单元；与此同时微处理器将存储在EPROM中的数字化闭合表与采样得到的位置/电压信号进行比较，产生相应的输出开关信号给开关驱动单元，向主回路电磁阀、电控开关提供需要的驱动信号。
它采用冗余设计原则、在线3分钟维护技术，使该产品的可靠性比机械式控制器有了很大的提高。其电路板采用双备份确保了机车在运行中万一出现故障时，不要停止机车运行便可很容易切换到备份电路板上，保证机车继续正常运行。采用高精度位置编码器(0~256脉冲/圈)，无机械触点结构，制造工艺简单，在机车上安装空间小。检测灵敏度高、抗干扰能力强，不受油垢、灰尘、铁屑、水、汽雾的影响。司机控制器凸轮闭合表数字化、容易修改。有利于司机控制器的标准化、系列化。采用微处理器控制，调速曲线平滑、控制精度高。机电分离结构；有利于产品的安装及维护、有利于降低维护成本。Bus总线结构；电路单元容易安装、容易拆卸，有利于故障处理。控制电路单元采用冗余设计原则；电路单元实行冷备份，保证了机车能可靠运行。
附图说明
图1为本实用新型电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，它包括速度位置编码器1、换向位置编码器2、速度控制板10、换向控制板20、处理器板30、电源板40、I/O输出板50和司机操作面板60，其中：
所述速度控制板10包括速度位置检测电路11、速度判相电路12、速度可逆计数器13；所述速度位置编码器1由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述速度控制板10的速度位置检测电路11的输入端相连，速度判相电路12判断速度位置检测电路11的速度位置的相位，速度可逆计数器13综合位置检测电路11和速度判相电路12的输入进行脉冲计数并赋予速度位置方向值；
所述换向控制板20包括换向位置检测电路21、换向判相电路22、换向可逆计数器23；所述换向位置编码器2由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述换向控制板20的换向位置检测电路21的输入端相连，换向判相电路22判断换向位置检测电路21的换向位置的相位，换向可逆计数器23综合换向位置检测电路21和换向判相电路22的输入进行脉冲计数并赋予换向位置方向值；
所述处理器板30包括控制器31、扩展存储单元32、扩展I/O单元33、开关量输出单元34、D/A转换电路35、功率变换单元36和液晶级位显示及控制键37，所述控制器31的两个计数输入端分别与速度可逆计数器13和换向可逆计数器23的输出端相连，扩展存储单元32和扩展I/O单元33通过总线与控制器31的总线地址端相连，控制器31的开关量输出端与开关量输出单元34相连，液晶级位显示及控制键37与控制器31的显示及键控端相连，速度可逆计数器13的输出端还与D/A转换电路35的输入端相连，D/A转换电路35与控制器31的控制数据输出控制端相连，速度位置数据在控制器31的控制下在D/A转换电路35中进行数字量到模拟量变换，通过功率变换单元36进行功率变换后输出到机车控制柜；
所述电源板40包括滤波/吸收单元41、DC/DC变换单元42和电源监控单元43；滤波/吸收单元41的输入端与车载电源相连，DC/DC变换单元42将来自滤波/吸收单元41的直流电源在电源监控单元43的监控下进行直流变换，其稳定的直流电源输出到其它各电路的电源输入端；
所述I/O输出板50由开关驱动单元51构成，其输入端与所述处理器板30的开关量输出单元34相连，其驱动地址选择端与扩展I/O单元33相连，其输出端与主回路驱动开关相连；
所述司机操作面板60与所述处理器板30的液晶级位显示及控制键37相连，进行各项操作和结果显示。
它采用冗余设计原则、在线3分钟维护技术，使该产品的可靠性比机械式控制器有了很大的提高。其电路板采用双备份确保了机车在运行中万一出现故障时，不要停止机车运行便可很容易切换到备份电路板上，保证机车继续正常运行。其主要性能、特点如下：
1)采用高精度位置编码器(0~256脉冲/圈)
2)无机械触点结构，制造工艺简单。在机车上安装空间小。
3)检测灵敏度高、抗干扰能力强，不受油垢、灰尘、铁屑、水、汽雾的影响。
4)司机控制器凸轮闭合表数字化、容易修改。有利于司机控制器的标准化、系列化。
5)采用微处理器控制，调速曲线平滑、控制精度高。司机操纵杆与液晶条形级位显示同步，操作直观，彩色显示明亮。
6)机电分离结构；有利于产品的安装及维护、有利于降低维护成本。
7)Bus总线结构；电路单元容易安装、容易拆卸，有利于故障处理。
控制电路单元采用冗余设计原则；电路单元实行冷备份，保证了机车能可靠运行。它同时还可应用于动车、城市轻轨车、地铁等城市轨道交通工具上。
Claims (1)
1、一种数字式司机控制器，其特征在于它包括速度位置编码器(1)、换向位置编码器(2)、速度控制板(10)、换向控制板(20)、处理器板(30)、电源板(40)、I/O输出板(50)和司机操作面板(60)，其中：
所述速度控制板(10)包括速度位置检测电路(11)、速度判相电路(12)、速度可逆计数器(13)；所述速度位置编码器(1)由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述速度控制板(10)的速度位置检测电路(11)的输入端相连，速度判相电路(12)判断速度位置检测电路(11)的速度位置的相位，速度可逆计数器(13)综合位置检测电路(11)和速度判相电路(12)的输入进行脉冲计数并赋予速度位置方向值；
所述换向控制板(20)包括换向位置检测电路(21)、换向判相电路(22)、换向可逆计数器(23)；所述换向位置编码器(2)由非接触型霍尔磁敏式脉冲位置编码器构成，其位置脉冲输出端口与所述换向控制板(20)的换向位置检测电路(21)的输入端相连，换向判相电路(22)判断换向位置检测电路(21)的换向位置的相位，换向可逆计数器(23)综合换向位置检测电路(21)和换向判相电路(22)的输入进行脉冲计数并赋予换向位置方向值；
所述处理器板(30)包括控制器(31)、扩展存储单元(32)、扩展I/O单元(33)、开关量输出单元(34)、D/A转换电路(35)、功率变换单元(36)和液晶级位显示及控制键(37)，所述控制器(31)的两个计数输入端分别与速度可逆计数器(13)和换向可逆计数器(23)的输出端相连，扩展存储单元(32)和扩展I/O单元(33)通过总线与控制器(31)的总线地址端相连，控制器(31)的开关量输出端与开关量输出单元(34)相连，液晶级位显示及控制键(37)与控制器(31)的显示及键控端相连，速度可逆计数器(13)的输出端还与D/A转换电路(35)的输入端相连，D/A转换电路(35)与控制器(31)的控制数据输出控制端相连，速度位置数据在控制器(31)的控制下在D/A转换电路(35)中进行数字量到模拟量变换，通过功率变换单元(36)进行功率变换后输出到机车控制柜；
所述电源板(40)包括滤波/吸收单元(41)、DC/DC变换单元(42)和电源监控单元(43)；滤波/吸收单元(41)的输入端与车载电源相连，DC/DC变换单元(42)将来自滤波/吸收单元(41)的直流电源在电源监控单元(43)的监控下进行直流变换，其稳定的直流电源输出到其它各电路的电源输入端；
所述I/O输出板(50)由开关驱动单元(51)构成，其输入端与所述处理器板(30)的开关量输出单元(34)相连，其驱动地址选择端与扩展I/O单元(33)相连，其输出端与主回路驱动开关相连；
所述司机操作面板(60)与所述处理器板(30)的液晶级位显示及控制键(37)相连，进行各项操作和结果显示。
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