一種教學用相敏軌道電路相位測試儀的製作方法
2023-05-02 00:44:51 1
專利名稱:一種教學用相敏軌道電路相位測試儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種教學用相敏軌道電路相位測試儀。包含微處理器模塊、兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路和電源模塊。所述的微處理器模塊和兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路連接，所述的電源模塊為微處理器模塊和兩位LED數碼管提供3.3V電源，所述的兩位LED數碼管可顯示軌道電路軌道電壓和局部電壓的相位差，所述的軌道電壓處理電路可對軌道電壓進行降壓、整形處理，所述的局部電壓處理電路可對局部電壓進行降壓、整形處理。本實用新型可用於鐵路教學現場測量相敏軌道電路相位差，電路結構簡單，成本低廉。
【專利說明】一種教學用相敏軌道電路相位測試儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及軌道交通信號設備，特別涉及一種教學用相敏軌道電路相位測試儀。
【背景技術】
[0002]相敏軌道電路是一種具有高可靠性的軌道電路，包含微電子相敏接收器、送電端電源變壓器、受電端中繼變壓器、節能器、調相防雷器、送受電端防護電阻、熔斷器。目前，相敏軌道電路廣泛地應用於城市軌道交通的車輛段和停車場中。
[0003]隨著我國鐵路技術的不斷發展，很多高等院校開設鐵路專業，並且購置了各種現場設備教學模型，相敏軌道電路是鐵路專業課程教學中的重要課程之一，通過相敏軌道電路教學模型可以真實地體現出相敏軌道電路工作過程。但是相對於講授原理的教學模式，通過對軌道電路的故障進行處理則更為有效，使用普通的萬用表進行故障排除對於學生的理解幫助相對有限，能夠直觀觀察各個軌道區段相位差則更容易對故障進行判斷。
實用新型內容
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種教學用相敏軌道電路相位測試儀。
[0005]本實用新型採用的技術方案是:教學用相敏軌道電路相位測試儀。包含微處理器模塊、兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路和電源模塊。所述的微處理器模塊和兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路連接，所述的電源模塊為微處理器模塊和兩位LED電源模塊3.3V電源，所述的兩位LED數碼管可顯示軌道電路軌道電壓和局部電壓的相位差，所述的軌道電壓處理電路可對軌道電壓進行降壓、整形處理，所述的局部電壓處理電路可對局部電壓進行降壓、整形處理。
[0006]本實用新型的有益效果在於:能夠方便快捷地幫助用戶測量出相應區段的軌道電壓和局部電壓的相位差，通過分析測量出來的相位差數據，能夠初步判斷出軌道電路的故障類型和故障點所在；硬體設計簡單，價格低廉，體積小巧，方便攜帶使用。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0008]圖2為本實用新型的微處理器模塊的電路圖；
[0009]圖3為本實用新型的軌道電壓處理電路的電路圖；
[0010]圖4為本實用新型的局部電壓處理電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。本實用新型僅僅是對本實用新型實施方式的描述，並不對本實用新型的範圍有任何限制。
[0012]實施例1
[0013]如圖1所示，一種教學用相敏軌道電路相位測試儀，包含微處理器模塊11、兩位LED數碼管12、軌道電壓處理電路13、局部電壓處理電路14和電源模塊15。
[0014]如圖2所示，為本實用新型的微處理器模塊電路圖。微處理器模塊11的核心U4為STC89LE52RC單片機，單片機採用3.3V供電，供電電源由電源模塊15提供，電源模塊15採用AMS1117-3.3V將所包含的鋰電池電壓降至3.3V，單片機的外圍電路包含阻容復位電路和時鐘電路，阻容復位電路包含一個1K電阻RlO和一個1uF的電解電容C5，時鐘電路採用外部時鐘，包含一個無源12M晶體Yl和30PF的兩個瓷片電容C6、C7 ;單片機通過接口J2和兩位LED數碼管12相連，包含8位數據線Pl和2位位選線P2.0和P2.1，8位數據線用於傳輸需要顯示的數字，2位位選線則用於動態點亮數碼管，數碼管的高位為相位差的十位，低位為相位差的個位。單片機的12腳、13腳分別和軌道電壓處理電路13的光耦晶片U2、U1的4腳相連，用於採集軌道電壓的相位，單片機14腳和局部電壓處理電路14的分壓電阻R9和R8相連的一端相連。單片機13腳用於對處理過的局部電壓方波進行計數，單片機12腳和13腳分別通過接收軌道電壓的整形方波，來觸發單片機的中斷O和中斷1，通過定時計數器I定時I秒鐘設置為I個周期，在該周期內，中斷O和中斷I分別被多次觸發，在觸發程序內，分別對計數器O進行計數，中斷O和中斷I程序分別對所計數目進行比較，當中斷O和中斷I兩路平均比較誤差時間一致時，單片機則通過兩位LED數碼管12進行顯不O
[0015]如圖3所示，為本實用新型的軌道電壓處理電路的電路圖。包含兩個限流功率電阻R1、R2，一個與功率限流電阻相連高頻電容Cl，高頻電容Cl的I腳連接Rl的軌道電壓輸入端，高頻電容Cl的2腳和R2的遠軌道電壓輸入端相連；單通道光耦晶片U1、U2的I腳分別與限流功率電阻R1、R2的遠軌道電壓輸入端相連，Ul的2腳和U2的2腳相互連接；兩個分別並聯在光耦晶片Ul、U2輸入端的整流二極體Dl、D2，Dl、D2的正極分別很Ul、U2的2腳連接，負極分別連接Ul、U2的I腳；兩個和光耦晶片4腳分別相連的上拉電阻R3、R4 ;其中，光耦晶片Ul的4腳還和微處理器模塊11的單片機的13腳相連，光耦晶片U2的4腳還和微處理器模塊11的單片機的12腳相連。當軌道電壓的正半周來臨時，軌道電壓經過限流功率電阻R1，其阻值為1.2K，功率2W，電流流經Ul片內的發光二極體，經整流二極體D2，二極體選型為1N4007，通過限流功率電阻R2，其阻值為1.2K，功率2W，流回鋼軌，此時光耦晶片Ul內部的光敏三極體導通，4腳上的電位從高電平變為低電平，產生一個下降沿送給單片機，觸發單片機中斷I。當軌道電壓的負半周來臨時，軌道電壓經過限流功率電阻R2，其阻值為1.2K，功率2W，電流流經U2片內的發光二極體，經整流二極體Dl，二極體選型為1N4007，通過限流功率電阻R1，其阻值為1.2K，功率2W，流回鋼軌，此時光耦晶片U2內部的光敏三極體導通，4腳上的電位從高電平變為低電平，產生一個下降沿送給單片機，觸發單片機中斷O。
[0016]如圖4所示，為本實用新型的局部電壓處理電路的電路圖。包含三個限流電阻R5、R6、R7 ;兩個和限流電阻相串聯的整流二極體D3、D4 個並聯在整流二極體D3負極和地之間的安規電容C2，一個並聯在整流二極體D3正極和地之間的安規電容C3 片和整流二極體D4負極相連的施密特觸發器晶片U3 ;兩個相互串聯並且並聯在施密特觸發器晶片U3的4腳和地之間的分壓電阻R8、R9 ;並聯在R9兩端的高頻電容C4 ;其中，分壓電阻R9和R8相連的一端還和微處理器模塊11的單片機的14腳相連。當局部電壓輸入時，經過限流電阻R5，阻值為5K，功率1/4W、限流R6，阻值為5Κ，功率1/4W，兩個電阻降壓限流後，通過整流二極體D4，二極體選型1Ν4007整形後，由安規電容C2，容量0.22uF，耐壓交流250V、安規電容C3，容量0.22uF，耐壓交流250V，濾波後，經整流二極體D3，選型為1N4007，和限流電阻R7，阻值為10K，功率1/4W，送回鐵路信號電源屏。經過安規電容濾波的局部電壓信號還送給了U3施密特觸發器⑶40106，電信號由I腳輸入，2腳輸出，再經過3腳輸入，4腳輸出，通過CD40106兩次反相觸發，電壓相位為正，為了保護單片機接口，電信號經過分壓電阻R8，阻值為5.1K，功率1/4W、分壓電阻R9，阻值為4.7K，功率1/4W，分壓處理後送給單片機14腳。
【權利要求】
1.一種教學用相敏軌道電路相位測試儀，包含微處理器模塊、兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路和電源模塊；所述的微處理器模塊和兩位LED數碼管、軌道電壓處理電路、局部電壓處理電路連接，所述的電源模塊為微處理器模塊和兩位LED數碼管提供3.3V電源。2.根據權利要求1所述的教學用相敏軌道電路相位測試儀，其特徵在於:所述的微處理器模塊包含一片STC89LE52RC單片機，以及單片機外圍阻容復位電路和時鐘電路。3.根據權利要求1所述的教學用相敏軌道電路相位測試儀，其特徵在於:所述的軌道電壓處理電路包含兩個限流功率電阻Rl、R2，一個與功率限流電阻相連高頻電容Cl，高頻電容Cl的I腳連接Rl的軌道電壓輸入端，高頻電容Cl的2腳和R2的遠軌道電壓輸入端相連；單通道光耦晶片U1、U2的I腳分別與限流功率電阻R1、R2的遠軌道電壓輸入端相連，Ul的2腳和U2的2腳相互連接；兩個分別並聯在光耦晶片U1、U2輸入端的整流二極體D1、D2，D1、D2的正極分別很U1、U2的2腳連接，負極分別連接U1、U2的I腳；兩個和光耦晶片4腳分別相連的上拉電阻R3、R4 ;其中，光耦晶片Ul的4腳還和微處理器模塊的單片機的13腳相連，光耦晶片U2的4腳還和微處理器模塊的單片機的12腳相連。4.根據權利要求1所述的教學用相敏軌道電路相位測試儀，其特徵在於:所述的局部電壓處理電路包含三個限流電阻R5、R6、R7 ;兩個和限流電阻相串聯的整流二極體D3、D4 ;一個並聯在整流二極體D3負極和地之間的安規電容C2，一個並聯在整流二極體D3正極和地之間的安規電容C3 ;—片和整流二極體D4負極相連的施密特觸發器晶片U3 ;兩個相互串聯並且並聯在施密特觸發器晶片U3的4腳和地之間的分壓電阻R8、R9 ;並聯在R9兩端的高頻電容C4 ;其中，分壓電阻R9和R8相連的一端還和微處理器模塊的單片機的14腳相連。
【文檔編號】G09B9-02GK204287323SQ201420617152
【發明者】楊進, 楊城, 童迅 [申請人]南京鐵道職業技術學院