電力機(jī)車邏輯控制單元測試臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．4 程控電源及監(jiān)控模塊
程控電源及監(jiān)控模塊主要是為LCU測試臺(tái)提供工作電源，并實(shí)時(shí)對電源進(jìn)行監(jiān)控。本程控電源具有四種不同的輸出電壓(DC70 V、DC75 V、DCll0 V和DCl37 V)，可以測試LCU在不同電壓下的工作狀況。為了保證測試臺(tái)設(shè)備和被測LCU的安全，此模塊中設(shè)計(jì)有過流過壓報(bào)警及保護(hù)功能。當(dāng)工控機(jī)通過通信模塊的CAN總線向程控電源及監(jiān)控模塊發(fā)出調(diào)壓命令時(shí)，可由單片機(jī)控制程控電源進(jìn)行輸出電壓調(diào)節(jié)。在正常工作狀況，可通過霍爾傳感器對輸出電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，以監(jiān)視電源的工作狀況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓或電流不正常時(shí)，可延時(shí)100～500μs(防止電流毛刺)再對電壓電流進(jìn)行檢測，若仍不正常，則立刻關(guān)閉固態(tài)繼電器，同時(shí)向上位機(jī)發(fā)送電源異常數(shù)據(jù)。圖4所示是程控電源及監(jiān)控模塊結(jié)構(gòu)圖。

1．5 模擬負(fù)載模塊
在對LCU進(jìn)行測試時(shí)，還需要測試其高輸出在帶負(fù)載情況下的工作狀況，所以，本設(shè)計(jì)還給出了模擬負(fù)載單元，以模仿電力機(jī)車上的負(fù)載。每塊LCU控制板對應(yīng)一組可選負(fù)載(共需8組)，每組負(fù)載有4種可選阻值(根據(jù)SS4G電力機(jī)車實(shí)際情況選330歐、220歐、110歐和55歐)；另外還需具有負(fù)載自檢功能，應(yīng)可判定負(fù)載電阻是否短路、斷路或阻值異常等情況。其工作原理是在正常工作時(shí)，由單片機(jī)通過4路光電開關(guān)對電阻阻值進(jìn)行選擇，以作為LCU高輸出的負(fù)載。負(fù)載自檢是通過單片機(jī)選擇要檢測的電阻阻值，同時(shí)自檢電源的導(dǎo)通開關(guān)打開，以對要檢測的電阻進(jìn)行通電，然后對電阻的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并反饋給單片機(jī)以供檢測是否正常。其模擬負(fù)載模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
本測試臺(tái)的硬件系統(tǒng)是以富士通公司生產(chǎn)的16位高性能單片機(jī)MB90F543G為核心的嵌入式系統(tǒng)MB90F543G具有兩個(gè)符合V2．0標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線接口，十分方便CAN總線的擴(kuò)展，同時(shí)具有8路8／10bit的A／D轉(zhuǎn)換器和8個(gè)中斷優(yōu)先級，34個(gè)中斷源，4字節(jié)指令隊(duì)列，可增強(qiáng)指令執(zhí)行速度。
2．1 CAN總線接口電路
由于MB90F543G單片機(jī)本身具有兩路CAN控制器，因此，只需要增加CAN收發(fā)器即可實(shí)現(xiàn)對其擴(kuò)展。本系統(tǒng)采用飛利浦公司生產(chǎn)的PCA82C-250C芯片作為CAN收發(fā)器，該芯片與ISO／DIS 11898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，同時(shí)具有傳輸速度高(最高可達(dá)1Mbps)，抗干擾能力強(qiáng)，可支持多達(dá)110個(gè)節(jié)點(diǎn)連接等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中，為了保護(hù)CAN收發(fā)器，另外還增加了涌浪保護(hù)芯片NUP2105。本系統(tǒng)中的CAN總線接口電路如圖6所示。