傅友亮 上海鐵路局電務(wù)處

LKJ系統(tǒng)綜合檢測(cè)裝置研制

傅友亮 上海鐵路局電務(wù)處

LKJ系統(tǒng)及附屬設(shè)備的檢查維護(hù)缺少便攜有效的檢測(cè)設(shè)備。為提高檢修效率，采用內(nèi)置WIFI模塊，通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)與手持終端進(jìn)行通訊，方便作業(yè)人員在機(jī)車上就能快速、準(zhǔn)確地完成LKJ系統(tǒng)設(shè)備各通道的性能測(cè)試。

LKJ系統(tǒng)；速度、壓力、調(diào)車信號(hào)；TAX裝置；適配器；檢測(cè)

1 概述

機(jī)車內(nèi)LKJ系統(tǒng)及附屬設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,某些輸入、輸出通道可能由于一些原因造成損傷損壞，為了快速查找問(wèn)題根源，需要在機(jī)車停車狀態(tài)下，對(duì)相關(guān)通道進(jìn)行測(cè)試，對(duì)附屬設(shè)備進(jìn)行查驗(yàn)。

LKJ系統(tǒng)綜合檢測(cè)裝置完全能夠滿足要求，能夠方便、準(zhǔn)確的進(jìn)行故障診斷。該裝置包括一系列適配器，可對(duì)壓力、速度、調(diào)車信號(hào)等通道進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試，可完成對(duì)TAX裝置的檢測(cè)。裝置小巧便攜，外觀設(shè)計(jì)人性化，與LKJ系統(tǒng)連接簡(jiǎn)單易行。裝置通過(guò)操作手持終端，與適配器通過(guò)無(wú)線方式連接，手持終端界面清晰易懂，信息全面。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

LKJ系統(tǒng)綜合檢測(cè)裝置由手持終端和適配器組成，其中適配器包括調(diào)車適配器、速度適配器、壓力適配器、TAX適配器等。當(dāng)需要檢測(cè)時(shí)，適配器安裝在需要測(cè)試的位置，操作人員在有效范圍內(nèi)通過(guò)操作手持終端，向適配器發(fā)送一些指令。適配器接收到指令后，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，并返回一些數(shù)據(jù)信息。裝置的系統(tǒng)組成及電纜連線關(guān)系如圖1。

圖1 裝置的系統(tǒng)組成及連接關(guān)系

3 裝置硬件原理

LKJ系統(tǒng)綜合檢測(cè)裝置包括手持終端和一系列檢測(cè)適配器。其中檢測(cè)適配器包括調(diào)車適配器、速度適配器、壓力適配器、TAX適配器。手持終端與適配器之間通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通訊，適配器接收到手持終端發(fā)送的指令后，輸出對(duì)應(yīng)動(dòng)作，完成對(duì)LKJ2000系統(tǒng)的速度、壓力及調(diào)車信號(hào)輸入通道檢測(cè)，監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)通道電源電壓，并將測(cè)試值發(fā)送給手持終端進(jìn)行顯示，偵聽TAX廣播的485信息，檢測(cè)TAX各通道電壓值。

3.1 調(diào)車適配器硬件原理

調(diào)車適配器主要功能為：根據(jù)接收的無(wú)線指令，適配器輸出模擬調(diào)車信號(hào)，來(lái)檢測(cè)調(diào)車信號(hào)通道是否正常。

調(diào)車適配器輸出信號(hào)為6路5 V電平信號(hào)，調(diào)車信號(hào)通道根據(jù)輸入的信號(hào)的高低電平來(lái)判斷出信號(hào)類型。適配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接控制6路I/O口模擬輸出6路3.3 V高低電平信號(hào)。因?yàn)楹蠖穗娖綖? V，這里采用SN74LVC8T245DB進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并增加驅(qū)動(dòng)能力。電路原理框圖如圖2。

圖2 信號(hào)輸出電路原理框圖

調(diào)車適配器與手持設(shè)備之間通過(guò)WIFI無(wú)線通信，無(wú)線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4 GHz,通過(guò)硬件SPI接口進(jìn)行控制。電路原理框圖如圖3。

圖3 無(wú)線通信電路原理框圖

3.2 速度適配器、壓力適配器硬件原理

速度適配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接輸出4路PWM控制三極管MMBT2222A。通過(guò)三極管來(lái)調(diào)節(jié)15 V電源信號(hào)，輸出4路頻率分別可調(diào)的15 V脈沖信號(hào)。為保證前后信號(hào)隔離，采用LM7321作為電壓跟隨器。速度適配器根據(jù)接收的無(wú)線指令，適配器輸出模擬速度信號(hào)，來(lái)檢測(cè)速度信號(hào)通道是否正常。除此之外速度適配器監(jiān)測(cè)速度通道的4路供電電壓，根據(jù)采集電壓值可判斷四路電壓是否供電、是否接線良好等。

壓力適配器主控芯片采用M0的STM32F051。通過(guò)SPI口控制片外DA芯片TLV5617輸出0 V-5 V的電壓信號(hào)。為保證前后信號(hào)隔離，采用LM7321作為電壓跟隨器。壓力適配器根據(jù)接收的無(wú)線指令，適配器輸出模擬壓力信號(hào)，來(lái)檢測(cè)壓力信號(hào)通道是否正常。

速度適配器與手持設(shè)備之間通過(guò)WIFI無(wú)線通信，無(wú)線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4 GHz,通過(guò)硬件SPI接口進(jìn)行控制。電路原理框圖如圖4。

圖4 無(wú)線通信電路原理框圖

3.3 TAX適配器硬件原理

TAX適配器主要功能為：根據(jù)無(wú)線接收的指令，進(jìn)行電源電壓檢測(cè)、插件狀態(tài)檢測(cè)、監(jiān)控信息偵聽等。

TAX適配器硬件電路大致包括四大部分：CPU主控部分、電源部分、通信部分、采樣部分。

CPU主控部分采用NXP的LPC2294單片機(jī)，外部晶振為11.0592 MHz。由于需要保存一些參數(shù)數(shù)據(jù)，外部電路添加2塊dataflash芯片。電路原理框圖如圖5。

圖5 存儲(chǔ)電路原理框圖

電源部分為外部DC110 V供電，然后通過(guò)DC-DC模塊得到需要的電壓值。

TAX通信部分包括2路CAN通信，1路485通信，1路無(wú)線通信。CAN總線電路采用CPU自帶CAN控制器，為防止外部干擾，通過(guò)ADUM5241雙通道隔離器進(jìn)行隔離，CAN收發(fā)器采用PCA82C250。CAN總線電路框圖如圖6。

圖6 CAN電路原理框圖

TAX適配器與手持設(shè)備之間通過(guò)WIFI無(wú)線通信，無(wú)線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4GHZ,通過(guò)硬件SPI接口進(jìn)行控制。

4 軟件結(jié)構(gòu)

調(diào)車適配器、速度適配器和壓力適配器因CPU一樣，無(wú)線WIFI一樣，所以它們共用一個(gè)軟件，在軟件內(nèi)判斷適配器類型，分別實(shí)現(xiàn)其功能。軟件結(jié)構(gòu)如圖7、圖8所示。

圖7 軟件結(jié)構(gòu)圖

圖8 軟件結(jié)構(gòu)圖

TAX適配器軟件結(jié)構(gòu)如下：

速度、壓力和調(diào)車適配器軟件功能包括兩部分：無(wú)線收發(fā)功能，模擬輸出功能。TAX適配器軟件功能主要分為四塊：無(wú)線收發(fā)功能，監(jiān)控電源電壓功能，檢測(cè)插件狀態(tài)功能，偵聽監(jiān)控信息功能。

5 結(jié)束語(yǔ)

LKJ系統(tǒng)綜合檢查裝置能夠滿足LKJ系統(tǒng)設(shè)備I級(jí)修檢測(cè)、檢修作業(yè)需求，使作業(yè)者判斷設(shè)備通道性能和查找故障點(diǎn)更加方便、快捷、準(zhǔn)確，有效地提高了檢修效率。裝置性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，能夠滿足LKJ系統(tǒng)設(shè)備各通道功能調(diào)試和故障判斷，確保LKJ系統(tǒng)設(shè)備出所質(zhì)量，適合基層站段的使用。

責(zé)任編輯：宋飛 竇國(guó)棟

來(lái)稿時(shí)間：2016-11-10