CN201364506Y - 一种列车配电柜接线端子温度监控装置 - Google Patents

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CN201364506Y CNU2009201012316U CN200920101231U CN201364506Y CN 201364506 Y CN201364506 Y CN 201364506Y CN U2009201012316 U CNU2009201012316 U CN U2009201012316U CN 200920101231 U CN200920101231 U CN 200920101231U CN 201364506 Y CN201364506 Y CN 201364506Y
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周喜柱
李景春
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一种列车配电柜接线端子温度监控装置，属检测技术领域，用于解决配电柜温升检测问题。其技术方案是：它由温度采样电路、可编程逻辑器件、单片机和执行电路组成，所述温度采样电路由多个温度传感器组成，每个温度传感器对应一个接线端子且固定于与该接线端子所连电缆的端部，其输出端接可编程逻辑器件的输入端；所述可编程逻辑器件与单片机之间通过总线连接；所述执行电路接可编程逻辑器件的YK0、YK1端。本实用新型不仅能对接线端子温度实施可靠的监测，而且结构简单，成本低廉，能在不影响现有电缆连接可靠的前提下方便、快捷地安装。

Description

一种列车配电柜接线端子温度监控装置
技术领域
本实用新型涉及一种对列车配电箱、控制柜中电缆接线端子的发热状况实施监测和保护的装置，属检测技术领域。
背景技术
在列车所用的配电箱、控制柜中，使用了大量的接线端子，如果接线端子与电缆连接可靠，且端子螺丝紧固正常，则在大电流工作情况下，端子的温度基本正常，不会有异常的温升。列车行进时，由于路轨的颠簸，配电箱、控制柜中的各种电气部件会剧烈振动，可能会使接线端子连接松动，接触电阻增大，导致端子在大电流工作时出现异常的温升，如果不及时处理，可能会引起火灾，因此有必要对端子温度进行监测。
传统的温度监测方法可分为红外无线监测和通过温度传感器监测两种，由于需监测接线端子的数量多，无线监测装置成本过高，难以让人接受。如果采用温度传感器对端子温度进行监测，则需在每个接线端子头上固定一个温度传感器，但由于大多数电缆和用电设备的接头处不允许进行改动，以防止影响现有电缆的连接可靠性，造成设备故障，因而传感器的安装难度很大，基本排除了直接测量接线端子温度的可能性。因此，如何在不改动原有接线端子的前提下，采用温度传感器对端子温度进行监测，是技术人员所面临的难题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种成本低廉、安装方便的列车配电柜接线端子温度监控装置。
本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的：
一种列车配电柜接线端子温度监控装置，由温度采样电路、可编程逻辑器件、单片机和执行电路组成，所述温度采样电路由多个温度传感器组成，每个温度传感器对应一个接线端子且固定于与该接线端子所连电缆的端部，其输出端接可编程逻辑器件的输入端；所述可编程逻辑器件与单片机之间通过总线连接；所述执行电路接可编程逻辑器件的YK0、YK1端。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，所述温度传感器包括一个用于测量温度的传感器，在所述传感器的外部增设固定卡座，所述固定卡座的一面设置有与接线端子所连电缆的绝缘护套相匹配的U形槽，在U形槽内部还设置有与温度传感器相匹配的凹槽，所述传感器固定于凹槽内。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，在U形槽的外部设置有扎带孔。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，增设FSK调制解调器，所述FSK调制解调器经变压器T与广播电缆连接，并经MAX3232接口芯片与单片机的RXD、TXD端连接。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，增设键盘和液晶显示器，所述键盘接可编程逻辑器件的X0～X3和Y0～Y3端；所述液晶显示器接可编程逻辑器件的D0～D7、A0、A1和E端。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，所述温度传感器分成八组，每组的所有温度传感器的输出端相互连接后接可编程逻辑器件的一个输入端，八组温度传感器的输出端分别接可编程逻辑器件的TEMP0～7端。
上述列车配电柜接线端子温度监控装置，增设声光报警电路，所述声光报警电路的控制信号输入端接单片机的P1.1端。
本实用新型利用温度传感器采集接线端子所连电缆端部的温度信号，该信号经可编程逻辑器件进入单片机，由单片机根据接线端子的具体参数进行适当的修正，计算出接线端子的温度值，并与设定值进行比较，当接线端子的温度值超过设定值时，单片机控制声光报警电路发出报警信号，并通过可编程逻辑器件驱动执行电路，使配电箱、控制柜断电，防止火灾发生。FSK调制解调器用于与上位机进行通信；液晶显示器可显示接线端子的发热状况；键盘用于装置的参数设定；固定卡座的作用是使温度传感器便于安装，安装温度传感器时不用拆卸原有接线端子，只需使U形槽与接线端子所连电缆根部贴合在一起并用扎带将固定卡座与电缆捆牢即可，U形槽可使固定卡座的安装更加稳固，而U形槽内的凹槽则用于对温度传感器进行定位，使之始终朝向接线端子所连电缆并与电缆可靠接触；在U形槽的外部设置扎带孔的目的是防止扎带从固定卡座上脱落，提高本装置可靠性；温度传感器与可编程逻辑器件采用总线式连接，可使线路大大简化。本实用新型不仅能对接线端子温度实施可靠的监测和保护，而且结构简单，成本低廉，能在不影响现有电缆连接可靠性的前提下方便、快捷地安装。
附图说明
图1是本实用新型的电原理框图；
图2是电原理图；
图3是固定卡座的结构形状图；
图4是温度传感器的结构示意图；
图5是本实用新型安装位置示意图。
图中各标号为：1、凹槽；2、U形槽；3、扎带孔；4、扎带；5、电缆；6、固定卡座；7、传感器引脚，S、传感器；JP、键盘；CPLD、可编程逻辑器件；RAM、E2PROM、存储器；U1、单片机，U2、MAX3232接口芯片；T、变压器；PSK、频移键控调制解调器；YJ、液晶显示器；BJ、声光报警电路；ZX、执行电路。
具体实施方式
参看图2，本实用新型采用SST公司的单片机SST89E58，它构成整个模块的核心处理器，用来管理和控制模块的其他各部分电路正常工作。传感器S采用美国达拉斯公司的数字温度传感器DS18b20，每18个温度传感器连接成一条总线(共8条总线)。这种温度传感器各有一个64位地址码，启动温度转换时，可以忽略地址码，所有的传感器同时启动温度采样。读取温度值的时候首先发送地址码，则地址吻合的温度传感器响应。利用可编程逻辑器件CPLD——EPM1270作为温度传感器的管理器件，CPLD针对每一个传感器接口均设计有管理电路，用于定时(1s)向传感器发送启动温度转换命令，并实时检测传感器状态，待转换完成后将温度值读过来，暂存在寄存器中，并通知单片机U1及时把数据读走。单片机U1从CPLD中累积读出8次温度数据后，进行数据滤波得到有效结果，然后根据预先设置的参数进行告警判断，有越限状态则进入告警处理流程——发出声音告警、液晶显示器YJ优先显示告警数据。
FSK就是频移键控，一种调制解调方式。将数字信号调制成几十KHz频率的信号，调制在广播信号上进行传输，在对端再进行解调，将数据还原，完成数据在广播电缆上的传输。单片机U1通过FSK(频移键控方式)调制解调器将本车厢的温度数据和告警数据传送到广播电缆上，挂接在广播电缆上的上位机可以接收到该模块的数据。FSK电路负责将RS232信号的0、1电平转换为两种频率信号(1为59.4KHz，0为60.5KHz)调制到广播电缆上，同时将广播电缆上的这两种频率信号解调为0、1信号发送给单片机U1的通讯接口。
液晶显示器YJ采用16X2的字符型液晶。用于实时显示当前温度值以及在系统维护的时候显示各种参数。
键盘JP采用4X4薄膜键盘，用于输入模块正常工作所需的一些参数信息，完成温度传感器序列号、车号、车厢号等参数的设置，参数最终保存在非易失存储器24C256中。
当检测到发生了严重的高温告警时，单片机U1通过控制I/O端口发出控制命令，驱动执行电路ZX上的继电器断开，切断配电箱中的各交流接触器，将本车厢用电负载全部切断，该控制动作不能自动恢复，必须人工介入方可恢复供电。
本装置采用数字温度传感器，可以实现总线连接，只需24芯电缆即可完成最多144个温度数据的采集，极大的节省了电缆用量，便于安装和维护，而常规的模拟温度传感器，每个传感器到采集模块都需要单独引线，如果配电箱中有100个测温点，则需要300芯引线才能完成。更重要的是，在配电箱狭小的空间内，此安装方式不会对配电箱的整体结构造成太大的影响，对配电箱中的设备安全、美观提供了有力的保障。
参看图3，固定卡座6的上面为与接线端子所连电缆的绝缘护套相匹配的U形槽2，在U形槽2中部有与温度传感器S匹配的凹槽1，在固定卡座6的下面有扎带孔3。固定卡座6为特种尼龙材料压制而成，外观小巧精致、强度高、不易老化、绝缘性能好。
参看图4，将传感器S镶嵌在固定卡座6内，再涂上导热材料，使传感器S可以和电缆表面可靠接触以利于导热，传感器引脚7从固定卡座6的一侧伸出，传感器S的感温面向上，且应略高于U形槽2的底部，以增大温度传感器S与电缆之间的压力。
参看图5，将U形槽2与电缆5贴合在一起后用扎带4捆绑固定卡座6和电缆5，使传感器S与电缆5的绝缘护套紧密接触，保证传热效果良好。这种方式肯定不能真实反映端子的温度，二者之间存在一定的偏差。通过软件进行适当的温度补偿可换算得到接线端子处的温度值。
本实用新型装好后，传感器引脚7通过连接器与检测电路连接，每个传感器引出一个三芯线，分别是电源、地线和信号线，在线槽里边将多个传感器的这些引线分别连接在一起，形成一条总线，再通过这条总线连接到温度采集模块，这样极大的节省了电缆数量，方便了安装维护，且不对配电箱内部结构造成太大的影响。

Claims (7)

1、一种列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，它由温度采样电路、可编程逻辑器件(CPLD)、单片机(U1)和执行电路(ZX)组成，所述温度采样电路由多个温度传感器组成，每个温度传感器对应一个接线端子且固定于与该接线端子所连电缆的端部，其输出端接可编程逻辑器件(CPLD)的输入端；所述可编程逻辑器件(CPLD)与单片机(U1)之间通过总线连接；所述执行电路(ZX)接可编程逻辑器件(CPLD)的YK0、YK1端。
2、根据权利要求1所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，所述温度传感器包括一个用于测量温度的传感器(S)，在所述传感器(S)的外部增设固定卡座(6)，所述固定卡座(6)的一面设置有与接线端子所连电缆的绝缘护套相匹配的U形槽(2)，在U形槽(2)内部还设置有与传感器(S)相匹配的凹槽(1)，所述传感器(S)固定于凹槽(1)内。
3、根据权利要求1或2所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，增设FSK调制解调器，所述FSK调制解调器经变压器(T)与广播电缆连接，并经MAX3232接口芯片(U2)与单片机(U1)的RXD、TXD端连接。
4、根据权利要求3所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，增设键盘(JP)和液晶显示器(YJ)，所述键盘(JP)接可编程逻辑器件(CPLD)的X0～X3和Y0～Y3端；所述液晶显示器(YJ)接可编程逻辑器件(CPLD)的D0～D7、A0、A1和E端。
5、根据权利要求4所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，所述温度传感器分成八组，每组的所有温度传感器的输出端相互连接后接可编程逻辑器件(CPLD)的一个输入端，八组温度传感器的输出端分别接可编程逻辑器件(CPLD)的TEMP0～7端。
6、根据权利要求5所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，增设声光报警电路(BJ)，所述光报警电路(BJ)的控制信号输入端接单片机(U1)的P1.1端。
7、根据权利要求6所述列车配电柜接线端子温度监控装置，其特征是，在U形槽(2)的外部设有扎带孔(3)。
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