基于單片機(jī)的軌道壓力測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
加入技術(shù)交流群
軌道電路是信號(hào)聯(lián)鎖的室外重要設(shè)備，起著保證行車和調(diào)車作業(yè)安全的作用。它能監(jiān)督檢查某一固定區(qū)段內(nèi)的線路（包括站線）是否有列車運(yùn)行、調(diào)車作業(yè)或車輛占用的情況，并能顯示該區(qū)段內(nèi)的鋼軌是否完整。它是以鋼軌為導(dǎo)線，軌縫間用接續(xù)線連續(xù)起來，一端接電源，另一端連接受電器，通過軌道電流來工作。
軌道電路能否正常工作直接影響到列車的安全行駛，因此，對(duì)軌道電路的檢測(cè)尤為重要，目前市場上的檢測(cè)設(shè)備還很少，而且普遍存在功耗大，價(jià)格昂貴，體積大等不足。為此，本文通過對(duì)軌道電路分析研究，設(shè)計(jì)一種高精度的壓力測(cè)試儀器來模擬火車對(duì)軌道的壓力，從而驗(yàn)證軌道電路的性能。
系統(tǒng)的組成及其工作原理
本系統(tǒng)以PIC16F876A單片機(jī)為核心，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)其對(duì)數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)框圖如圖1所示，由主控MCU模塊、A/D采樣模塊、電源管理模塊、顯示模塊和傳感器組成。
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)各部分的主要功能是：電源管理主要負(fù)責(zé)對(duì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1電源管理電路設(shè)計(jì)
電源管理主要是對(duì)電池電壓進(jìn)行升壓和穩(wěn)壓，同時(shí)還能夠進(jìn)行過壓保護(hù)和低壓報(bào)警功能。采用TPS60230芯片組成升壓電路，TPS60230是TI公司生產(chǎn)的一種新型電荷泵
圖2電源管理電路
2單片機(jī)與采樣電路設(shè)計(jì)
根據(jù)精度要求，本系統(tǒng)采用ADI公司的16位A/D芯片AD7705，AD7705芯片將放大、濾波和A／D轉(zhuǎn)換單元集于一體，是一種低成本、寬動(dòng)態(tài)范圍、高分辨率的A／D轉(zhuǎn)換芯片。AD7705與單片機(jī)通過SPI進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，連接如圖3所示，其中，CH1和CH2為差模輸入通道，REF為滿量程電平，通過調(diào)節(jié)RP1來設(shè)置滿量程電平。單片機(jī)作為主機(jī)，通過四線（CS、SCLK、DI、DO）SPI與AD7705相連，DRDY為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，低電平有效，與單片機(jī)RC2口相連，單片機(jī)查詢到RC2口有低電平時(shí)，就開始向AD7705發(fā)讀寄存器指令來獲取AD值。CH1+和CH1-為來自壓力傳感器的壓力信號(hào)，CH2+和CH2-為調(diào)零電位器送來的信號(hào)。
圖3采樣電路
3顯示與報(bào)警電路設(shè)計(jì)
顯示與報(bào)警電路如圖4所示，顯示部分采用7段4位數(shù)碼管顯示，PORTB口連接數(shù)碼管的段碼，RC0、RC1、RC6、RC7口經(jīng)過三極管驅(qū)動(dòng)放大控制數(shù)碼管的選擇端。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到RA1口有低電平信號(hào)后，控制模擬開關(guān)切斷后續(xù)電路的電源，與此同時(shí)，D1和蜂鳴器B發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)壓力超過系統(tǒng)量程時(shí)，D2和蜂鳴器報(bào)警。為了區(qū)分低壓報(bào)警和超量程報(bào)警，D1和D2采用不同的顏色，蜂鳴器在等間隔內(nèi)響的次數(shù)不同。
圖4顯示與報(bào)警電路
評(píng)論