可攜式電動轉轍機性能測試儀的製作方法
2023-05-17 01:00:41 1
專利名稱：可攜式電動轉轍機性能測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種可攜式鐵路電動轉轍機性能測試儀。它適用於對鐵道部標準TB1477－83所列ZD6及ZD7電動轉轍機的性能進行現場(電動轉轍機已安裝於鐵道線路上)及室內測試。是鐵路電動道岔的一種重要的檢測儀器。
電動轉轍機是鐵路電氣集中站場的一個重要設備，其性能好壞，工作是否正常直接影響到鐵路行車安全。因此，對電動轉轍機性能檢測是鐵路信號部門的一項重要工作。目前由於沒有合適的檢測工具，對於電動轉轍機的性能特別是已安裝於鐵道線路上的電動轉轍機無法進行迅速、全面及正確的檢測，而只能通過用電流表測量電動轉轍機的電流對其性能作大概的估計。由於電動轉轍機的電流維持時間很短(只有0.8－3.8秒)，所以這種測量方法與操作者的經驗有很大的相關性，很難做到判斷準確。這些都對鐵路行車安全形成了潛在的危脅。此外，目前雖然有相應的電動轉轍機試驗臺，但其原理及方式與上述相同，故不能對電動轉轍機的性能做出全面準確的評價。同時這種試驗臺也無法在鐵路現場使用。
本實用新型的目的在於提供一種輕便可靠、能迅速正確地檢測電動轉轍機性能的測試儀，以確保鐵路行車安全。
本實用新型是這樣構成的，它包括輸入信號插孔板、A／D轉換電路接口、主機電路、存儲器電路、鍵盤顯示接口電路、鍵盤顯示板電路、描繪器，其特徵是被測信號經輸入插孔板接入，經模擬量輸入電路放大、濾波後作為A／D轉換電路的輸入信號，在主機(8031單片機)電路控制下，完成A／D轉換工作，轉換後的數據由主機電路讀出，處理後存入存儲器U17(RAM6116)，處理後的數據在主機電路控制下，經描繪器接口電路，輸入到描繪器將測試結果列印輸出，還可在顯示器上顯示出來。
本實用新型可使用任何一種可輸出±5V和±9V，功率為4W的直流穩壓電源。
本實用新型的優點是體積小、重量輕、操作簡便、集成化高及可靠性高。既用直觀的曲線和表格形式將測試結果列印輸出，又可通過顯示器直接讀出測試結果。
圖1總體框圖。
圖2輸入信號插孔板。
圖3模擬量輸入電路。
圖4A／D轉換電路。
圖58031主機電路。
圖6主機存儲器電路。
圖7描繪器接口及鍵盤顯示接口電路。
圖8鍵盤顯示電路。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明由總體框
圖1可見，本實用新型包括輸入信號插孔板、模擬量輸入電路、主機板電路(含A／D轉換、主機、存貯器、描繪器及其接口、鍵盤顯示及其接口)電路。4×4鍵盤用於實現各種操作命令的輸入，經過計算處理過後的數據既可通過PP－40描繪器列印輸出，也可通過4位共陰LED數碼顯示器顯示輸出。此外，本實用新型還可用於電動轉轍機的摩擦電流的調整。
輸入信號插孔板見圖2，其上設有各種插孔孔V＋和V－為被測直流電壓插孔，其上的引出線與電阻R3、R4連接；I為被測直流電流插孔，其上的引出線與保險管FU(12A)連接；孔＋5V與－5V為傳感器電源插孔，其上的引出線與傳感器連接；孔F＋、F－為正向拉力信號和反向拉力信號插孔，其上的引出線與R21和U24＋連接；BUSY、D0－D7、DSTB孔為接印表機的插孔，其上的引出線與印表機連接；AC220V兩孔為該測試儀電源的電源插孔，其上的引出線與該機的電源連接；所有的接地孔上的引出線與主機系統地線連接。KP及KN孔的引出線與主機電路的KP，KN相接。
模擬量輸入電路(見圖3)被測直流電壓V＋(＜200V，由圖2所示的輸入信號插孔板的V＋接入)V＋經R3，R3與二極體U21正極相接，U21負極與R6串接後，與R7和U23B(1／4LM324)＋相接，R7另一端接地，被測直流電壓V－(＜200V，由圖2所示的輸入信號插孔板的V－接入)，V－接入R4，R4的另一端與二極體U22正極相接，U22負極與U21負極相接，R5的一端與U22負相接，R5另一端與R8連接後與系統地相接，R8的另一端接U23B－，R9並接於U23－和U23B的輸出端，二極體U22及R5分壓，R5上的電壓信號進入由電阻R6－R9及U23B組成放大電路；U23B的輸出端與R10相接，R10的另一端接R12的一端，R12的另一端接於U23C(1／4LM324)＋上，C4並接於R10、R12的連接點和U23C的輸出端，C5的一端接地，另一端接於U23C＋，C6與R13並接後一端接R11和U23C－，另一端接U23C的輸出端，R11的另一端接地，U23C的輸出為IN0信號；被測直流電流I(＜12A，由圖2所示輸入信號插孔板的I接入)，接入保儉管FU(12A)，FU的另一端連接取樣電阻R14的一端和U23A(1／4LM324)＋，R14的另一端與R15相連，並接系統地，R15、R16、W3串聯後與U23A的輸出端連接，U23A－與R15、R16的連接點連接，U23A的輸出端與R17的一端相接、R17的另一端與R18相連、R18的另一端與C8和U23D(1／4LM324)＋連接，C7並接於R17、R18的連接點和U23D的輸出端上，R19、R20、W2串聯，W2的另一端接U23D的輸出端，C8的另一端和R19的連接點共地，U23D輸出IN1信號；＋5V、－5V給拉力傳感器提供電源，F＋、F－(由圖2所示輸入信號插孔板的F＋、F－接入)為來自傳感器的差動電壓信號，F＋接入電阻R21的一端和U24B＋，R21的另一端接地，電位器W1一端接U24B－，W1的另一端接U24A－和R23的一端，R23的另一端與R24、R27的一端、U24A的輸出相接，F－與U24A＋相接，R22的另一端與R25的一端和U24B的輸出相接，R25的另一端與R26的一端和U24C＋相接，R24的另一端和U24C－相接，R26的另一端和U24C的輸出端相接，U24C輸出信號IN2；R27的一端與U24D－相接，U24D－連接U24C的輸出端和U24D的輸出端，U24D＋接地，U24D輸出IN3信號；電阻R21－R27、電位器W1、及U24A、U24B、U24C、U24D組成傳感器電壓信號放大電路。IN0為轉換後的電壓IN1信號，為轉換後的電流信號，IN2為轉換後的定位拉力信號，IN3為轉換後的反位拉力信號。
所用元件的名稱及參數如下U21、U22－－2AP2J二極體；U23A、U23B、U23C、U23D、U24A、U24B、U24C、U24D－－1／4LM324R3、R4－－－－197KΩ、1／4W金屬膜電阻；R5－－－－－－－－2KΩ、1／4W金屬膜電阻；R6、R8、R10、R11、R12、R15、R19、R24、R25－－－10KΩ、1／8W金屬膜電阻；R7、R9－－－－33KΩ、1／8W金屬膜電阻；R13、R20－－5.85KΩ、1／8W金屬膜電阻；C4、C5－－－－0.47μF、30V電容；C6－－－－－－－－1000pF、30V電解電容；R14－－－－－－－0.01Ω電阻；R16－－－－－－－200KΩ、1／8W金屬膜電阻；W3－－－－－－－－330KΩ、1／2W實芯電位器；R17、R18－－56KΩ、1／8W金屬膜電阻；C7、C8－－－－0.47μF、30V電容C9－－－－－－－－1000pF、30V電解電容；W1、W2－－－－4.7KΩ、1／2W實芯電位器；R21－－－－－－－300KΩ、1／8W金屬膜電阻；R22、R23、R26、R27－－－－100KΩ、1／8W金屬膜電阻；
圖4是A／D轉換電路。A／D轉換電由U13(ADC0809)、U12(74LS02及U11(74LS74)組成。U13的2－1到2－8與數據總線的D0－D7對應相接，ADD－A、ADD－B、ADD－C與地址總線的A0、A1、A2對應相接，IN－0到IN－3與模擬量輸入電路的IN0－IN3相接。控制總線的WR、AD經U12A與非後接至U13的ALE和START，控制總線的RD、AD經U12B與非後接至U13的ENABLE。U11A的CLK連接控制總線的ALE，Q端連接U13的CLOCK。U13的ref＋接＋5V電源，ref－、IN4－IN7、EOC及U11A的CD接地線。
圖5是8031主機電路。8031單片機U1的P2口為地址總線的高8位，P0口為地址總線低8位和數據線，地址低8位和數據線分時復用，U2(74LS373)在U1的ALE信號控制下(U1的ALE與U2的LE相連接)完成地址低8位鎖存，U2的D0－D7與U1的P00－P07相連接，其輸出與地址總線的A0－A7相連接。8031單片機共有64K程序存儲空間和64K數據存儲空間，主機板上的U3(74LS138)對64K程序存儲空間和64K數據存儲空間的0－16K地址進行地址解碼，U1的P23、P24及P25分別與U3的A、B、C相連接，U3的E1與E2接主機板上的地線，E3接＋5V電源。U3的輸出Y0－Y7為8個內存片選信號，其地址分配如下Y00000H－07FFHU15(EPROM2716)，U17(RAM6116)Y10800H－0FFFHU16(EPROM2716)Y21000H－17FFH數碼顯示段選Y31800H－1FFFH數碼顯示位選Y42000H－17FFH鍵盤地址
Y52800H－2FFFH描繪器接口地址Y63000H－37FFHA／D轉換片選地址Y73800H－3FFFH未使用U14(6MHz晶振)、C1和C2(均為30pF、30V陶磁電容)構成U1的時鐘源。R1(1.1KΩ、1／8W金屬膜電阻)、R2(8.2KΩ、1／8W金屬膜電阻)及C3(10μF、30V電解電容)組成U1的復位電路，R1的一端接＋5V電源，另一端與C3的＋端相接並通過鍵盤接口的RET端與鍵盤顯示電路(見圖8)連接，C3的一端與R2的一端連接後接至U1的RESET端，R2的另一端接在地線上；U1的WR和U3的Y2為U4A的輸入，U4A的輸出為SD。U1的WR和U3的Y3為U4B的輸入，U4B的輸出為SW。U1的WR和U3的y5為U4C的輸入，U4C的輸出為PR，U1的RD和U3的Y4為U4D的輸入，U4D的輸入為KW，U3的Y為AD。
圖5中A0－A10為地址總線，D0－D7為數據總線，ALE、Y0、Y1、SD、SW、KW、PR、AD、RD、WR、及PSEN組成控制總線。P10、P11、KP、KN及RET組成輸出總線。＋5V及接地線來自電源。
圖6是主機存儲器電路圖。U15、U16(均為EPROM2716)是程序存，儲器，U15、U16的D0－D7與數據總線的D0－D7對應相接，A0－A10與地址總線的A0－A10對應相接，OE與控制總線的PSEN相接。U15的E／P與控制總線的Y0相接，U16的E／P與控制總線的Y1相接。U17(RAM6116)為數據存儲器，U17的D0－D7與數據總線的D0－D7對應相接，A0－A10與地址總線的A0－A10對應相接。G、E和W分別與控制總線的RD、Y0和WR對相連接。
圖7是描繪器接口及鍵盤顯示接口電路。
鍵盤顯示接口電路包括段鎖存器U5、位鎖存器U6(均為74LS273)和段驅動器U8、位驅動器U9(均為75492)及鍵盤讀入電路U10(74LS244)，U5、U6的D1－D8與數據總線的D0－D7對應相接，U5的CLK與控制總線的SD連接，U6的CLK與控制總線的SW連接，U5的Q1－Q6與U8的A1－A6對應相接，U5的Q7、Q8與U9的A1、A2對應相接，U6的Q1－Q4與U20的A2－A6對應相接，U8的Y1－Y6及U9的Y1、Y2組成輸出到鍵盤顯示電路的S0－S7，U9的Y3－Y6組成輸出到鍵盤顯示電路的K0－K3，U10的1A1－1A4分別與數據總線的D0－D3相接，1Y1－1Y4組成輸出到鍵盤顯示電路的K4－K7。輸出到鍵盤顯示電路的RET、地線、＋5V電源分別來自輸出總線的RET、電源的地線及＋5V。系統地線與電源的地線相接。
描繪器pp－40接口電路由U7(74LS273)、輸出總線的P10及P11及接地線組成。U7的D1－D8與數據總線的D0－D7對應相接，U7的Q1－Q8作為描繪器接口的M0－M7相，輸出總線的P10、P11及系統地線組成－40描繪器接口的BUSY、DSTB相。接口的BUSY、M0－M7、DSTB及接地線經扁平電纜與PP－40描繪器相連。
以上圖3－7所示電路構成主機板電路。
圖8是鍵盤顯示電路。U18的LD0－LD3為四個共陰極LED數碼管，R28－R35(均為220Ω、1／8W碳膜電阻)為8個限流電阻，U19為4×4鍵盤，U20為復位鍵，U19、U20的型號均為TB801A，R36－R39(均為10KΩ、1／8W碳膜電阻)為4個限流電阻。各鍵的意義如下
0－9數據鍵。DEL刪除鍵。
CR回車鍵。
↑上行鍵。
↓下行鍵。
Prt列印鍵。
RET復位鍵。
NO備用鍵。
鍵盤顯示電路的S0－S7、K0－K7及接地線、＋5V電源線分別與圖4的S0－S7、K0－K7及地線、＋5V電源線用扁平電纜連接起來。
鍵盤命令功能如下0CR－－執行測試功能1CR－－輸入信息2CR－－顯示測試結果
權利要求1.一種鐵路電動轉轍機性能測試儀，其特徵是8031主機電路分別與主機存儲器電路，描繪器接口及鍵盤顯示接口電路，A/D轉換電路相連接後組成主機系統板，主機系統板上的描繪器接口及鍵盤顯示接口電路經扁平電纜與PP-40描繪器和鍵盤顯示電路連接，主機系統板上的A/D轉換電路經電纜與模擬量輸入電路的輸出連接，模擬量輸入電路的輸入經電纜連接到輸入信號插孔板。
2.根據權利要求1所述的鐵路電動轉轍機性能測試儀，其特徵是模擬量輸入電路是，V＋接入R3，R3與二極體U21正極相接，U21負極與R6串接後，與R7和U23B(1／4LM324)＋相接，R7另一端接地，V－接入R4，R4的另一端與二極體U22正極相接，U22負極與U21的負極相接，R5的一端和U22負相接，R5另一端與R8連接後與系統地相接，R8的另一端接U23B－，R9並接於U23B－和U23B的輸出端，R5上的電壓信號進入由電阻R6－R9及U23B組成的放大電路；U23B的輸出端與R10相接，R10的另一端接R12，R12的另一端接於U23C(1／4LM324)＋上，C4並接於R10、R12的連接點和U23C的輸出端，C5一端接地，另一端接於U23C＋，C6與R13並接後一端接R11和U23C－，另一端接U23C的輸出端，R11的另一端接地，U23的輸出端為IN0信號；I接入保險管FU，FU的另一端連接取樣電阻R14的一端和U23A(1／4LM324)＋，R14的另一端與R15相連並接入系統地，R15、R16、W3串聯後與U23A的輸出端連接，U23A－與R15、R16的連接點連接，U23A的輸出端與R17的一端連接，R17的另一端與R18相連，R18的另一端與C8和U23D(1／4LM324)＋連接，C7並接於R17、R18的連接點和U23D的輸出端上，R19、R20、W2串聯，W2的另一端接U23D的輸出端，C8的另一端和R19的連接點接系統地，U23D的輸出端為IN1信號；F＋接入電阻R21的一端和U24B(1／4LM324)＋，R21的另一端接系統地，電位器W1的一端接U24B－和R22的一端，W1的另一端接U24A(1／4LM324)－和R23的一端，R23的另一端與R24、R27的一端、U24A的輸出端相接，F－與U24A＋相接，R22的另一端與R25的一端和U24B的輸出端相接，另一端與R26的一端和U24C(1／4LM324)＋相接，R24的另一端和U24C－相接，R26的另一端和U24C的輸出端相接，U24C的輸出端為IN2信號；R27的一端與U24D(1／4LM324)－相接，U24D－連接U24C的輸出端和U24D的輸出端，U24D＋接系統地，U24D的輸出端為IN3信號。
3.根據權利要求1所述的鐵路電動轉轍機性能測試儀，其特徵是描繪器PP－40接口電路由U7(74LS273)、輸出總線的P10、P11及接地線構成。U7的D1－D8與數據總線的D0－D7對應相接，U7的Q1－Q8與描繪器接口的M0－M7對應相接，輸出總線的P10、P11及地線組成描繪器接口的BUSY、DSTB和地線。
專利摘要本實用新型是一種可攜式鐵路電動轉轍機性能測試儀。它適用於對鐵道部標準TB1477-83所列ZD6及ZD7電動轉轍機的性能進行現場及室內測試。4×4鍵盤用於各種操作命令的輸入，數據採集電路在8031單片機系統控制下完成被測量的轉換及A/D輸入功能，採集到的數據經計算處理後，既可通過PP-40描繪器列印輸出，也可通過數碼顯示器顯示輸出。此外，本實用新型還可用於電動轉轍機摩擦電流的調整。
文檔編號B61L5/00GK2093129SQ9120899
公開日1992年1月15日 申請日期1991年5月31日 優先權日1991年5月31日
發明者李哲英, 陳同佔, 趙東升, 朱鍾霖, 刑利珍, 柳向 申請人:北方交通大學