CN219842496U - 直流道岔操纵试验测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述直流道岔操纵试验测试仪的组成包括蓄电池、逆变单元、整流单元、采集单元、处理器、按键、显示、控制单元；所述蓄电池连接逆变单元，所述逆变单元连接整流单元，所述整流单元连接控制单元，所述按键连接处理器，所述处理器连接至控制单元。本实用新型具有如下优点：（1）直流道岔操纵试验测试仪具备自带道岔动作电源，无需发电机即可操纵道岔测试，具有反应速度快，测试数据准确、稳定，抗干扰能力强等特点。（2）测试仪具有语音安全提示和实时显示各项测试数据的功能，触控屏放大可精确查看不同时间段的动作曲线。（3）具备数据存储、调看和导出功能。（4）具备道岔电路故障判断和故障定位功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及道岔操纵试验测试领域，具体来讲涉及的是一种直流道岔操纵试验测试仪。
背景技术
道岔是铁路线安全运输的重要组成部分，是铁道机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，它可以充分发挥线路的通过能力，有了道岔在铁路线路上起到了重要作用。目前国内外均无专门对道岔电路进行测试的仪器仪表，依靠万用表进行测试记录，测试手段单一，只能测试配线情况，不能对启动电路、表示电路工作电流、工作电压、动作时间、工作情况等进行全方位的测试，现场大修更换道岔施工时经常因操纵试验测试不到位，导致道岔设备不能正常开通，直流道岔在施工安装作业中调试时通常使用笨重发电机发电作为动作电源，再用自制简易整流装置手动插线操纵道岔定、反位试验，这样的操纵容易出错烧坏设备，测试精度不高，存在作业安全隐患，且劳动强度大，整个施工作业效率低。
实用新型内容
因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种直流道岔操纵试验测试仪；主要解决的技术问题：1.自带道岔动作电源和道岔控制设备，无需发电机和外界设备即可操纵道岔进行测试。2.具有语音安全提示和实时显示各项测试数据的功能，触控屏放大可精确查看不同时间段的动作曲线。
本实用新型是这样实现的，构造一种直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述直流道岔操纵试验测试仪的组成包括蓄电池、逆变单元、整流单元、采集单元、处理器、按键、显示屏、控制单元；
所述蓄电池连接逆变单元，所述逆变单元连接整流单元，所述整流单元连接控制单元，所述按键连接处理器，所述处理器连接至控制单元。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述蓄电池连接到逆变单元输入端由逆变单元产生220V50Hz电源，把220V电源经控制单元输出后由整流桥整流后输出驱动转辙机扳动道岔。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；整流单元采用带散热器的大功率整流桥KBPC7510，最大电流可达75A，最高电压1000V。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；采集单元设计8个采集通道，4个电压和4个电流采集。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；处理器采用STM32F103VCT6。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；控制单元采用欧姆龙品牌的大电流继电器，输出电流15A。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述逆变单元将直流电转换为交流电的器件，由逆变桥、逻辑控制、滤波电路三大部分组成，主要包括输入接口、电压启动回路、MOS开关管、PWM控制器、直流变换回路、反馈回路、LC振荡及输出回路、负载等部分，可分为半桥逆变器、全桥逆变器等，该设计采用的全桥逆变器，输入电压直流48V，功率1000W，输出双路50Hz 220V正弦波电压。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；显示屏采用迪文10.1英寸工业用触摸屏。
根据本实用新型所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述蓄电池选用48V锂电池，容量为12Ah。
本实用新型具有如下优点：本实用新型在此提供一种直流道岔操纵试验测试仪；（1）直流道岔操纵试验测试仪具备自带道岔动作电源，无需发电机即可操纵道岔测试，具有反应速度快，测试数据准确、稳定，抗干扰能力强等特点。（2）测试仪具有语音安全提示和实时显示各项测试数据的功能，触控屏放大可精确查看不同时间段的动作曲线。（3）具备数据存储、调看和导出功能。（4）具备道岔电路故障判断和故障定位功能。
附图说明
图1直流道岔操纵试验测试仪框图；
图2为KBPC7510外形尺寸示意图；
图3为TBC-DS5互感器电气参数；
图4 控制单元示意图；
图5显示界示意面；
图6-图7分别给出定操和反操控制电路图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图7对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型通过改进在此提供一种直流道岔操纵试验测试仪，如图所示其组成包括蓄电池、逆变单元、整流单元、采集单元、处理器、按键、显示屏、控制单元；如图1所示所述蓄电池连接逆变单元，所述逆变单元连接整流单元，所述整流单元连接控制单元，所述按键连接处理器，所述处理器连接至控制单元。
本实用新型的原理为：直流道岔操纵试验测试仪通过自带电池逆变供电替代发电机，同时对道岔内部配线、动作电流、电压、操纵时间等进行检测判断，要求监测道岔的定、反位和四开等不同位置，动作启动时具备语音提示，动作过程中动作电流、电压生成曲线，可对整个动作过程中的电气参数进行存储和调看，存储数据调看时可对生成的电压、电流曲线进行缩放，每次可以同时对相邻时间内的3组电压和电流动作曲线进行调看，显示屏采用10英寸触摸屏，在操作界面设置隐藏菜单（平时该菜单隐藏，输入设置密码才可进入，主要用于工厂调试和应急处理时用），同时在机箱操作面板上设置操作按钮，机箱面板操作按钮用于道岔扳动操作。
整机控制流程：蓄电池连接到逆变单元输入端由逆变单元产生220V 50Hz电源，把220V电源经控制单元输出后由整流桥整流后输出驱动转辙机扳动道岔。
本实用新型中所述整流单元采用带散热器的大功率整流桥KBPC7510，最大电流可达75A，最高电压1000V。外形尺寸如图2：
本实用新型实施时；采集单元设计8个采集通道，4个电压和4个电流采集。电压和电流均为真有效值，电压采集采用电阻分压方式，电流采集采用霍尔电流互感器。电压采集范围0-±300V，采集精度为±1％加减1个分辨率，电流采集0-±5A，采集精度为±3％加减1个分辨率。霍尔电流互感器采用TBC-DS5交直流型电流互感器，可用于测量直流、交流及脉冲电流，具有响应快，测试精度高，线性度好等特点。电参数如图3所示。
本实用新型实施时；处理器采用STM32F103VCT6，是一款高密度性能ARM Cortex-M3 32位微控制器,100引脚LQFP封装，它包含72MHz运行频率高性能RISC核心,高速嵌入式存储器,以及连接至2条APB总线的增强型I/O与外设.STM32F103VCT6具有12位模数转换器,计时器,PWM计时器,标准与高级通讯接口.多种省电模式允许设计低功耗应用.运行电压范围:2V至3.6V256K字节闪存48K字节SRAMCRC计算单元,96位独特ID3个12位,模数转换器(高达16条通道)与2个12位数模转换器92通道4个通用,2个高级控制与2个基础计时器80个快速I/O端口串行线调试(SWD)与JTAG接口3个SPI,2个I2C,5个USART,1个USB,1个SDIO与1个CAN接口，环境温度范围:-40°C至85°C。
本实用新型实施时；控制单元采用欧姆龙品牌的大电流继电器，输出电流15A，抗浪涌和冲击，继电器控制端和处理器间采用光电隔离控制单元原理如下图4示。继电器节点控制交流逆变器输出端输入的220V 50Hz交流电源，继电器输入端采取互锁方式，避免输入端或输出端因误操作出现短路情况。控制端放在整流单元前端，因为控制端放在整流单元后极，继电器接点流过直流电流，直流电机在启动和停止时会产生冲击，导致继电器结点损坏。
本实用新型实施时；逆变单元将直流电转换为交流电的器件，由逆变桥、逻辑控制、滤波电路三大部分组成，主要包括输入接口、电压启动回路、MOS开关管、PWM控制器、直流变换回路、反馈回路、LC振荡及输出回路、负载等部分，可分为半桥逆变器、全桥逆变器等，该设计采用的全桥逆变器，输入电压直流48V，功率1000W，输出双路50Hz 220V正弦波电压。输入带高压保护和低压保护；输出带过温、过载及短路保护，输出电压和电流带液晶显示。主路电源用于带转辙机扳动道岔，从路电压用于其它用电设备备用（功率MAX800W）。
本实用新型实施时；显示采用迪文10.1英寸工业用触摸屏。该屏采用 双8051为核心的超高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品采用了10.1英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率1024×600），电阻式触摸屏，具有良好的电磁屏蔽性,美观坚固的铝合金金属结构，具备强大的图像显示和数据处理功能。具体参数如下：
液晶屏：10.1"TFT
背光类型：LED
显示颜色：262K
分辨率：1024x600
显示亮度：300cd/m2
触摸屏：四线电阻式
输入电压：24±20%VDC
额定功率：6W
处理器：4核，1GHz
内存：512M
数据存储：4G
硬件时钟：内置
组态软件：McgsPro
串行接口：方式1：COM1（RS232），COM2（RS485），COM3（RS485）
方式2：COM1（RS232），COM9（RS422）
USB接口：1xUSB Host
以太网口：1x10/100M自适应
工作温度：-20℃~50℃
工作湿度：5%~90%无冷凝
储存温度：-25℃~60℃
存储湿度：5%~90%无冷凝
机壳材料：工程塑料
机壳颜色：工业灰
面板尺寸（mm）：274x193
机柜开孔（mm）：261x180
产品认证：符合CE/FCC认证标准
防护等级：IP65（前面板）
电磁兼容：工业3级。
本实用新型实施时；蓄电池选用48V锂电池，容量为12Ah。
本实用新型实施时，软件设计采用模块化信息处理技术，对实时性要求高的功能模块采用高优先级进行处理和操作，一套好的软件不仅能增加断相保护器的功能操作系统，充分发挥处理器在控制和计算上的优势，而且还能大大降低硬件的成本和提高可靠性，从而减少维护相关。所以软件设计应当符合以下基本要求：
a）易理解性，易维护性：软件系统容易阅读和理解，容易发现和纠正错误，容易修改和扩展。为了实现容易阅读理解，采用模块化的结构设计方案，可使得程序清晰明了，软件使用BUG也会大大降低。
b)准确性：进行信号采集，分析及控制时数据采集准确，对电压、电流的采集数据的处理，在驱动转辙机时可能会叠加其它干扰信号及逆变器产生的谐波干扰叠加，在软件处理上采用多级低通数字滤波处理，为了生成的电压、电流曲线更加准确，提高AD 采样速率及电压、电流信号处理速度。
c）稳定性：软件在编制过程中优化控制逻辑，让整个控制逻辑简洁明了，不出现模糊或混淆的逻辑关系。软见整体控制流程清晰，不嵌套多层循环，在重要的控制环节中多用中断。避免出现混淆的逻辑关系、多层嵌套的循环导致软件出现各种超出预期的运行结果。
软件需求分析
a)界面显示界面如图5所示：
显示界面需要显示：动作电流、动作电压、动作时间、道岔位置、动作曲线及当前时间。动作电流及动作电压的显示数据刷新频率为1秒（考虑刷新太快人眼无法看），对采集的数据做平滑处理后再显示，否者可能会出现数据频繁跳动无法准确读数。对于曲线的生成，采集的数据不做平滑处理，体现数据的变化状况。为了更客观的体现出电压、电流的状况，间隔2ms在曲线上生成1个点，对生成的电压和电流曲线可以进行缩放，以便更清楚的知道整个动作过程电压、电流的变换状况。
b）控制；当按下定操或反操按键，处理器检测到按键信息，进行语音提示，语音结束延时2秒，控制继电器接通定操或反操电路，输出220V直流电压驱动转辙机扳动道岔，当道岔扳动到位后，自动断开驱动电路接通表示电路，测试仪输出表示电压，当检测到表示回路接通，给出道岔当前位置的状态，当表示回路未接通，给出道岔处于4开状态。如果启动转辙机后转辙机不能断开，延时30秒（定时时间用户可自己设定）断开驱动电路同时告警超时，接通表示电路，根据表示回路是否接通给出道岔当前状态信息。
c)数据采集：测试仪共设置8个数据采集通道（备用6线情况），4路和4路电压。数据进入AD口后，经模数转换把模拟信号转换为数字信号，对数字信号进行滤波，主要滤除叠加在直流信号上的交流信号和干扰信号。再把测试数据进行显示和生成电压、电流曲线。
本实用新型实施时具有如下优点及有益效果：（1）直流道岔操纵试验测试仪具备自带道岔动作电源，无需发电机即可操纵道岔测试，具有反应速度快，测试数据准确、稳定，抗干扰能力强等特点。（2）测试仪具有语音安全提示和实时显示各项测试数据的功能，触控屏放大可精确查看不同时间段的动作曲线。（3）具备数据存储、调看和导出功能。（4）具备道岔电路故障判断和故障定位功能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述直流道岔操纵试验测试仪的组成包括蓄电池、逆变单元、整流单元、采集单元、处理器、按键、显示屏、控制单元；所述蓄电池连接逆变单元，所述逆变单元连接整流单元，所述整流单元连接控制单元，所述按键连接处理器，所述处理器连接至控制单元。
2.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述蓄电池连接到逆变单元输入端由逆变单元产生220V 50Hz电源，把220V电源经控制单元输出后由整流桥整流后输出驱动转辙机扳动道岔。
3.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；整流单元采用带散热器的大功率整流桥KBPC7510，最大电流可达75A，最高电压1000V。
4.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；采集单元设计8个采集通道，4个电压和4个电流采集。
5.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；处理器采用STM32F103VCT6。
6.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；控制单元采用欧姆龙品牌的大电流继电器，输出电流15A。
7.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述逆变单元由逆变桥、逻辑控制、滤波电路三大部分组成。
8.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；显示屏采用迪文10.1英寸工业用触摸屏。
9.根据权利要求1所述直流道岔操纵试验测试仪，其特征在于；所述蓄电池选用48V锂电池，容量为12Ah。
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