CN210667280U - 基于单片机的模拟轨道电路实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能真实反映火车进出站时信号灯的变化，以满足铁路院校学生实验实训需求的基于单片机的模拟轨道电路实验平台，包括由两个轨条平行间隔设置构成的模拟轨道；还包括：相敏信号送端设备，与模拟轨道一端连接并为模拟轨道提供电源；相敏信号受端设备，与模拟轨道另一端连接并接收模拟轨道上的电源；电压互感器，与相敏信号受端设备连接并监测相敏信号受端设备内的电压变化；单片机，与电压互感器连接并监测电压互感器电压的变化；信号灯，与单片机连接并通过电压互感器电压变化控制信号灯；其中，相敏信号送端设备与模拟轨道的连接点、相敏信号受端设备与模拟轨道的连接点两者间隔设置。

Description

基于单片机的模拟轨道电路实验平台

技术领域

本发明涉及仿真设备(教学实训用的实验平台)技术领域，尤其涉及一种基于单片机的模拟轨道电路实验平台。

背景技术

模拟轨道电路系统设备在我国有着广泛的应用，现有模拟轨道电路模拟系统只能用开关模拟钢轨的占用状态或空闲状态，无法真实模拟火车进站和出站时信号灯的变化情况。铁路院校学生在学习模拟轨道电路技术知识时，需要到铁路现场进行观看实习，但是这样实习效率低，无法满足教学的需求。其主要存在以下问题：

1.设备体积较大，价格昂贵，不能满足实验实训的需求；

2.室内和室外设备以及室外送端和受端设备距离较远，不利于集中教学和管理；

3.室外设备教学受天气影响较大，教学效果不好。

如果在实验室就有一套简易的模拟轨道电路模拟系统，就能提高学生的学习积极性，达到较好的教学效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种能真实反映火车进出站时信号灯的变化，以满足铁路院校学生实验实训需求的基于单片机的模拟轨道电路实验平台。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种基于单片机的模拟轨道电路实验平台，包括由两个轨条平行间隔设置构成的模拟轨道；还包括：

相敏信号送端设备，与模拟轨道一端连接并为模拟轨道提供电源；

相敏信号受端设备，与模拟轨道另一端连接并接收模拟轨道上的电源；

电压互感器，与相敏信号受端设备连接并监测相敏信号受端设备内的电压变化；

单片机，与电压互感器连接并监测电压互感器电压的变化；

信号灯，与单片机连接并通过电压互感器电压变化控制信号灯；

其中，相敏信号送端设备与模拟轨道的连接点、相敏信号受端设备与模拟轨道的连接点两者间隔设置。

所述相敏信号送端设备包括依次串联连接的25Hz电源屏、220V轨道电源、模拟轨道变压器、限流电阻、送端扼流变压器，其中，送端扼流变压器的两个输出端分别与模拟轨道内的两个轨条连接。

所述相敏信号受端设备包括串联连接的受端扼流变压器、中继变压器；其中，电压互感器的输入端与中继变压器的输出端连接，电压互感器的输出端与单片机连接。

所述单片机通过信号灯驱动电路与信号灯连接。

所述信号灯为两个，分别为绿灯、红灯，所述绿灯、红灯分别通过一固态继电器与单片机连接。

本发明的有益效果在于：

1、本设计有利于集中教学和管理，提高教学效率，由于本设计中的相敏信号送端设备、相敏信号受端设备和模拟模拟轨道均设置在实验台上，可直观的集中演示模拟轨道电路的占用和空闲状态。

2、集成化的设计，使得实验平台具有设备体积小、价格相对低廉的特点，因此可以在实验实训室中设置多组，便于集中教学和管理。

3、教学效果好，本设计是一种基于单片机的模拟模拟轨道电路实验平台，在实验台上集中放置相敏信号送端设备和相敏信号受端设备，采用1:87的轨条作为模拟钢轨线路，并且设计根据模拟轨道状态变化的信号灯电路，大大丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣。

4、本设计集中放置在实验平台上，占地面积小，这些设备均设在实验室内，不受天气影响，可以全天候实时教学。

附图说明

图1为本设计的主要电气原理示意图；

图2为本设计中的电压互感器与单片机连接结构示意图；

图3为本设计中的信号灯与单片机连接原理示意图；

图4为本设计中的信号灯与固态继电器连接原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种基于单片机的模拟轨道电路实验平台，参见图1至图4。

它包括：

模拟轨道，由两个轨条平行间隔设置，两个轨条按照1:87的比例制作；

相敏信号送端设备，与模拟轨道左端连接并为模拟轨道提供电源；

相敏信号受端设备，与模拟轨道右端连接并接收模拟轨道上的电源；

电压互感器，与相敏信号受端设备连接并监测相敏信号受端设备内的电压变化；

单片机，与电压互感器连接并监测电压互感器电压的变化，所述单片机采用STC15W4K48S4单片机；

信号灯，与单片机连接并通过电压互感器电压变化控制信号灯；

其中，相敏信号送端设备与模拟轨道的连接点、相敏信号受端设备与模拟轨道的连接点两者间隔设置。

本设计中，所述相敏信号送端设备、相敏信号受端设备和模拟轨道统一安装在同一实验平台上，实现集成化、一体化设计，使其可以放置在实验室内。

具体来说，所述相敏信号送端设备包括依次串联连接的25Hz电源屏、220V轨道电源、模拟轨道变压器、限流电阻、送端扼流变压器，其中，送端扼流变压器的两个输出端分别与模拟轨道内的两个轨条连接，25Hz电源屏供出220V轨道电源，220V轨道电源为相敏信号送端设备提供稳定的工作电源。

还包括与单片结连接并为单片机和信号灯提供电源的轨道指示电路电源。

具体来说，所述相敏信号受端设备包括串联连接的受端扼流变压器、中继变压器；其中，电压互感器的输入端与中继变压器的输出端连接，用于将轨道电路强电信号转化为单片机易于处理的弱电信号，电压互感器的输出端与单片机连接。

具体来说，所述单片机通过信号灯驱动电路与信号灯连接，信号灯用于指示轨道电路的占用或空闲状态，此信号灯驱动电路也即固态继电器，所述信号L灯为两个，分别为绿灯L1、红灯L2，所述绿灯L1、红灯L2分别通过一固态继电器DCSSR与单片机连接,连接时，绿灯L1、红灯L2分别通过一电阻R接地。

本设计的工作原理如下：

本设计中，单片机作为主控核心，用于接受轨道电路的占用或空闲状态信息，并根据该状态信息控制信号灯驱动电路输出相应的控制信号。

具体来说，25Hz电源屏供出220V轨道电源(交流220V)。轨道电源经25Hz模拟轨道变压器降压后，通过串接的限流电阻、送端扼流变压器，送至模拟钢轨线路中的两个轨条中，然后到达受端的扼流变压器、中继变压器，给电压互感器供电(此时模拟轨道中无列出行驶)。

当模拟轨道被列车占用时，即列车位于相敏信号送端设备与模拟轨道的连接点、相敏信号受端设备与模拟轨道的连接点两者之间区域是，此时，模拟轨道上的电压被列车占用，此时，电压互感器输出电压几乎为零伏特或电压极低，而当模拟轨道未被列车占用时，电压互感器输出电压约为3伏特。单片机通过对电压互感器输出电压比较，也即对接收到的电压互感器的输出电压进行处理，之后控制绿灯或红灯点亮，以提示当前轨道内是否有列车占用。

综上，本设计在使用中具有如下优势：

1、本设计有利于集中教学和管理，提高教学效率，由于本设计中的相敏信号送端设备、相敏信号受端设备和模拟模拟轨道均设置在实验台上，可直观的集中演示模拟轨道电路的占用和空闲状态。

2、集成化的设计，使得实验平台具有设备体积小、价格相对低廉的特点，因此可以在实验实训室中设置多组，便于集中教学和管理。

3、教学效果好，本设计是一种基于单片机的模拟模拟轨道电路实验平台，在实验台上集中放置相敏信号送端设备和相敏信号受端设备，采用1:87的轨条作为模拟钢轨线路，并且设计根据模拟轨道状态变化的信号灯电路，大大丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣。

4、本设计集中放置在实验平台上，占地面积小，这些设备均设在实验室内，不受天气影响，可以全天候实时教学。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于单片机的模拟轨道电路实验平台，包括由两个轨条平行间隔设置构成的模拟轨道；其特征在于，还包括：

相敏信号送端设备，与模拟轨道一端连接并为模拟轨道提供电源；

相敏信号受端设备，与模拟轨道另一端连接并接收模拟轨道上的电源；

电压互感器，与相敏信号受端设备连接并监测相敏信号受端设备内的电压变化；

单片机，与电压互感器连接并监测电压互感器电压的变化；

信号灯，与单片机连接并通过电压互感器电压变化控制信号灯；

其中，相敏信号送端设备与模拟轨道的连接点、相敏信号受端设备与模拟轨道的连接点两者间隔设置。

2.如权利要求1所述的基于单片机的模拟轨道电路实验平台，其特征在于：所述相敏信号送端设备包括依次串联连接的25Hz电源屏、220V轨道电源、模拟轨道变压器、限流电阻、送端扼流变压器，其中，送端扼流变压器的两个输出端分别与模拟轨道内的两个轨条连接。

3.如权利要求2所述的基于单片机的模拟轨道电路实验平台，其特征在于：所述相敏信号受端设备包括串联连接的受端扼流变压器、中继变压器；其中，电压互感器的输入端与中继变压器的输出端连接，电压互感器的输出端与单片机连接。

4.如权利要求1所述的基于单片机的模拟轨道电路实验平台，其特征在于：所述单片机通过信号灯驱动电路与信号灯连接。

5.如权利要求1所述的基于单片机的模拟轨道电路实验平台，其特征在于：所述信号灯为两个，分别为绿灯、红灯，所述绿灯、红灯分别通过一固态继电器与单片机连接。

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