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一种电源信号分配箱的设计

姜巍

哈尔滨国铁科技集团股份有限公司,黑龙江省哈尔滨,150090

摘要: 电源信号控制分配箱(SIPS)对各种信号提供接口电路、信号分配,控制声学传感器阵列箱保护门开启或关闭。对车轮传感器、麦克采集的信号进行整合处理,使之适应于计算机进行信号识别。
关键词: 信号控制;航空插头;继电器
DOI:10.12721/ccn.2022.157145
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一、结构设计:

电源信号分配箱(SIPS箱)是对各种信号提供接口电路的机箱,通过SIPS箱对室外设备进行控制信号分配,并且控制声学传感器阵列箱保护门开启或关闭以及室外风扇的开、关,如图1.1所示。

截图1742433827.png图1.1电源信号分配箱(SIPS箱)

内部结构包括开关电源、单片机系统、线性电源。开关电源为保护门电机/风扇提供12 V直流电源,单片机系统实现的磁钢信号的放大滤波及保护门开关的控制逻辑,并与数据采集计算机进行通讯。线性电源为单片机系统和继电器提供工作电源。分配箱(SIPS箱)内部结构如图1.2所示。

截图1742433857.png

图1.2电源信号分配箱(SIPS箱)内部结构

二、接口设计

电源信号分配箱(SIPS箱)安放在在机柜的第4层,电源取自远程电源控制箱。SIPS箱的后面板的外侧有:

l AMPN/AMPF  插头:2个19芯的航空插座用于连接远/近两侧传感器阵列输出信号放大后的输出;

l FSDOOR/NSDOOR 插头:2个19芯的航空插座用于连接远/近两侧传感器阵列保护箱内的分线箱;

l DCTRIN/DCTROUT插头:2个7芯的航空插座用于保护门电机电源及控制的输出与防雷箱的连接;

l TP IN插头:一个5芯的航空插座连接用户开机信号;

l TADS  WS1,WS2插头:一个DB25插座用于连接磁钢、两侧关门接近开关防雷后的输出;

l AD NS/AD FS插头:2个与两侧采集计算机的A/D卡连接的SC50插座;

l IO NS/IO FS插头:2个与两侧采集计算机的I/O卡连接的50芯扁平电缆插座。电源信号分配箱(SIPS箱)后面板如图1.3所示。保护门接口、传感器接口、继电器接口、声学车轮传感器接口。

截图1742433891.png图1.3电源信号分配箱(SIPS箱)后面板

三、设计原理:

1.两路声学诊断系统用的磁钢信号放大电路

磁钢信号放大电路由U1、U2等组成,用于放大声学诊断系统用的磁钢信号,根据实际情况可以调整前面板电位器保证信号的大小。

2.声学传感器阵列箱保护门和风扇的控制电路

控制电路由U3、U4、U5、U6、U20等组成,根据数据采集计算机的I/O口指令通断继电器以控制保护门和风扇的开启或关闭,近端控制地址0X1001,远端控制地址0X1002。

3.声学传感器阵列箱保护门状态检测电路

保护门状态检测电路由U10、U12、U13、U18、U19、U20等组成,在控制保护门开启或关闭的过程中一直检测限位开关状态,根据检测到的状态控制电机是否运转及运转方向,近端读取地址0X1003,远端读取地址0X1004。

4.数据采集计算机I/O接口指令电路

I/O接口指令电路由U32、U33、U34、U35等组成,I/O口高电平要求打开保护门并关闭风扇,I/O口低电平要求关闭保护门并开启风扇;外部手动开关可以控制保护门和风扇的开启或关闭,优先级高于数据采集计算机的I/O口指令。

5.上报数据采集计算机保护门状态I/O电路

上报保护门状态I/O电路由U7、U8、U24、U20等组成,在系统运行过程中实时上报给数据采集计算机保护门的状态,近端上报地址0X1005,远端上报地址0X1006。

四、调测:

1. 根据配线图,安装箱内各接口电缆,注意方向,特别是相邻接口不要接错。

2. 断开各个接口电缆,检查电源接口是否正常,如果不正确,改正后方可上电。

3. 将外部端口DCTR IN和DCTR OUT用七芯航空电缆短连,上电下载测试程序testpow1.prj并运行,使用万用表检测继电器  端口是否有电压输出,近端继电器输出+15v(白+;绿-),远端继电器输出0v,近端风扇控制继电器+15v,远端风扇控制继电器0v,如果电压不正确或没有电压,检查检测提供+15v电压的电源, U3、U4、U5、U6、U20、U21、U9及相关阻容器件焊接,外部继电器及配线是否正确或更换。

4. 将外部端口DCTR IN和DCTR OUT用七芯航空电缆短连,上电下载测试程序testpow2.prj并运行,使用万用表检测继电器  端口是否有电压输出,远端继电器输出+15v,近端继电器输出0v,近端风扇控制继电器0v,远端风扇控制继电器+15v,如果电压不正确或没有电压,检查检测提供+15v电压的电源, U3、U4、U5、U6、U20、U21、U9及相关阻容器件焊接,外部继电器及配线是否正确或更换。

5. 上电下载测试程序testled.prj并运行,观察前面板的灯是否间隔闪烁,如果不正确,检查U22、U23及相关阻容器件焊接是否正确或更换。

断电将后面板端口IONS和IOFS的48和49脚分别外接电源GND和VCC,从31脚引出短连线,上电下载测试程序testrev.prj并运行,将短连线接到VCC,前面板灯全部亮,短连到GND,全部灭,如果不正确,检查U32、U33、 U34、U35及相关阻容器件焊接,外部配线是否正确或更换。

6. 上电下载测试程序testsend.prj并运行,用示波器检测U7、U8的2、5、6、9、12、15、16、19管脚是否有方波,如果没有,检查U7、U8、 U24、U9及相关阻容器件焊接是否正确或更换。

7. 在插座J1的1,2用信号发生器加入100Hz,1v正弦信号,在插座J2的1脚用示波器检测,调节前面板NS电位器,信号可以从600毫伏左右变化至5V左右;同理,在插座J1的3,4用信号发生器加入100Hz,1v正弦信号,在插座J2的3脚用示波器检测,调节前面板FS电位器,信号可以从600毫伏左右变化至5V左右。

8. 上电下载测试程序laohua.prj并运行,保护门应该一齐动作,如果存在不动作或相反动作,断开所有电机电缆,分别下载测试程序testpow1.prj和testpow2.prj,分别检测电机电压和线位开关电压是否正常。

五、结束语:

电源信号分配箱的设计解决了众多信号控制集成的问题,对车轮传感器、麦克采集的信号进行整合处理,使之适应于计算机进行信号识别,有效的完成信号的转换接口。