Пояснительная записка (1226236), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 2.6 - Ретранслятор NL-485C-Ex

Таблица 2.3 - Характеристики повторителя интерфейса NL-485C-Ex

В этом случае на расстоянии до 1100 м. от модуля М-ФПЕ, в трансформаторном либо путевом ящике, устанавливается данный прибор. Питание повторителя интерфейса NL-485C-Ex осуществляется от жил кабеля, прокладываемых для модуля М-ФПЕ.

• Если установка повторителя интерфейса NL-485C-Ex невозможна, необходимо организовать «интерфейсную вставку», использующую интерфейс «токовая петля», длиной до 5 км. Данное решение потребует установки двух преобразователей RS-485 - «токовая петля» NL-485-CL1 поставляемых фирмой «НИЛ АП». Внешний вид преобразователя представлен на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Преобразователь интерфейсов NL-485-CL1

Преобразователь интерфейсов NL-485-CL1 характеризуется следующими свойствами:

• температурный диапазон от -40 до +70°С;

• обеспечивает контроль целостности контура «токовая петля» и сигнализацию его обрыва;

• имеет возможность «горячей замены», т. е. без предварительного отключения питания;

• обеспечивает гальваническую изоляцию с испытательным напряжением изоляции 2500 В.;

• работает от источника питания с напряжением в диапазоне от 10 до 30 В;

• наработка до отказа не менее 100 000 ч.;

• вес модуля не более 135 г.

2.6 Модуль фиксации подвижной единицы М-ФПЕ

2.6.1 Состав модуля

На листе 3 графического материала представлена принципиальная и структурная схема модуля М-ФПЕ. Внешний вид модуля показан на листе 6 графического материала.

Модуль выполнен в виде трех печатных плат, размещенных в герметичном корпусе. Две платы представляют собой схемы фиксации подвижной единицы, а третья плата - схему питания и приемо-передатчика.

Структурно модуль состоит из:

• двух схем (канал «А» и «Б») фиксации подвижной единицы;

• микроконтроллера;

• схемы приемо-передатчика;

• схемы гальванической развязки информационных сигналов Rxd, Txd, RE/DE;

• схемы развязки основного питания и питания приемо-передатчика;

• схемы основного питания;

2.6.2 Схема фиксации подвижной единицы

Схемы фиксации подвижной единицы выполнены по модульному принципу и представляют собой две платы (канал «А» и «Б»), установленные в корпусе модуля М-ФПЕ. Данная компоновка позволяет упростить ремонт модуля в случае отказа одного из каналов, путем замены необходимой платы.

Работу схем фиксации подвижной единицы рассмотрим на примере канала «А», канал «Б» работает идентично.

Схема включает в себя:

• автогенератор (АГ);

• амплитудный детектор (АД);

• формирователь дискретного сигнала (ФДС);

• индикатор состояния.

Основу схемы составляет это автогенератор колебаний на транзисторе VT1 с индуктивным чувствительным элементом. В качестве индуктивного чувствительного элемента выступает рельсовый датчик В1, выполненный в виде двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник, общей индуктивностью 340 - 440 мкГн. С помощью резистора R3 производиться настройка чувствительности датчика. Сигнал, вырабатываемый автогенератором, поступает на амплитудный детектор, состоящий из диода VD1 и транзистора VT2, где он демодулируется и поступает на компаратор – триггер Шмитта, реализованный на транзисторах VT3, VT4. Компаратор создаёт релейный (бинарный) усиленный сигнал, поступающий на базу выходного транзистора VT5 и базу транзистора VT6, включающего светодиодный индикатор. Светодиод VD2 служит для индикации состояния схемы, т.е. при фиксации колесной пары он загорается. Информационный сигнал фиксации колесной пары снимается с коллектора транзистора VT5 и через инвертор поступает на порт ввода/вывода микроконтроллера А2.

Схема работает следующим образом. При отсутствии в зоне действия датчика В1 массивных металлических масс в автогенераторе возникают самопроизвольные синусоидальные колебания частотой 75 кГц и амплитудой 500 мВ. Осциллограмма работы генератора при отсутствии колесной пары представлена на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Осциллограмма работы автогенератора при отсутствии колесной пары в зоне действия датчика В1

Данный сигнал демодулируется амплитудным детектором и переводи триггер Шмитта в нулевое состояние, т.е. напряжение на выходе триггера равно нулю. Транзистор VT5 закрыт и на выходе схемы фиксации подвижной единицы логический ноль.

Как только в зоне действия датчика В1 появляется колесная пара, амплитуда колебаний в автогенераторе уменьшается, за счет изменения параметров катушек датчика, наведенными в колесной паре вихревыми токами. Осциллограмма работы автогенератора при фиксации колесной пары приведена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 - Осциллограмма работы автогенератора при наличии колесной пары в зоне действия датчика В1

Измененный и демодулированный сигнал поступает на вход триггера Шмитта и переводит его в единичное состояние, транзистор VT5 открывается и на выходе схемы появляется логическая единица.

2.6.3 Микроконтроллер

В М-ФПЕ модуле применяется микроконтроллер Atmega8, разработанный компанией Atmel Corporation. Выбор контроллера обусловлен, возможностью выполнения мощных команд за один такт.

АTmega8 – маломощный 8-разр. КМОП микроконтроллер, основанный на расширенной AVR RISC - архитектуре. За счет выполнения большинства инструкций за один машинный цикл ATmega8 достигает производительности 1 млн. операций в секунду/МГц, что позволяет проектировщикам систем оптимизировать соотношение энергопотребления и быстродействия.

ATmega8 содержит следующие элементы:

• 8 кбайт внутрисистемно программируемой флэш-памяти с поддержкой чтения во время записи;

• 512 байт EEPROM;

• 1 кбайт статического ОЗУ;

• 23 линии универсального ввода-вывода;

• 32 универсальных рабочих регистра;

• счетчик реального времени (RTC);

• три гибких таймера-счетчика с режимами сравнения и ШИМ;

• 2 УСАПП;

• двухпроводной последовательный интерфейс ориентированный на передачу байт;

• 6-канальный 10-разр. АЦП;

• программируемый сторожевой таймер с внутренним генератором;

• последовательный порт SPI, а также шесть программно выбираемых режимов уменьшения мощности.

Микроконтроллер производится по технологии высокоплотной энергонезависимой памяти компании Atmel.

ATmega8 поддерживается полным набором программных и аппаратных средств для проектирования, в т.ч.: Си - компиляторы, макроассемблеры, программные отладчики/симуляторы, внутрисистемные эмуляторы и оценочные наборы.

Внешний вид и расположение выводов микроконтроллера представлены на рисунке 2.10. Подробное описание выводов микроконтроллера представлено в таблице 2.4.

Рисунок 2.10 - Внешний вид микроконтроллера Atmega8

Таблица 2.4 - Описание выводов микроконтроллера Atmega8

Работа микроконтроллера заключается в следующем. После срабатывания первой схемы фиксации подвижной единицы (канал А), в контроллере запускается счетчик, подсчитывающий количество импульсов, приходящих от встроенного тактового генератора частотой 8 МГц.

После срабатывания второй схемы фиксации (канала Б), счетчик останавливается и в зависимости от количества прошедших импульсов происходит вычисление скорости движения поезда. На основании полученных вычислений формируется кодовая посылка и передается через последовательный асинхронный приемо-передатчик UART на микросхему формирователь протокола RS-485. Формат передаваемого кадра информации представлен на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Формат кадра UART

2.6.4 Схема приемо-передатчика

В качестве приемо-передатчика выступает драйвер RS-485 - микросхема MAX1487EPA с согласующим резистором R29. Данная микросхема разработана компанией Maxim Integrated.

Характеристики микросхемы MAX1487EPA представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Основные характеристики микросхемы MAX1487EPA

2.6.5 Схемы гальванической развязки

Гальваническая развязка цепей приемо-передатчика и микроконтроллера предназначена для защиты микроконтроллера от высоковольтных скачков напряжения возникающих в линии связи.

Данная развязка выполнена на оптопарах TLP626 - информационные сигналы. Развязка по питанию выполнена на микросхеме DC-DC преобразователя AM1L-0505d-NZ.

2.6.6 Питание модуля

Электропитание модуля М-ФПЕ производится от источника постоянного напряжения 12В, расположенного в корпусе информационного табло. Для этого в кабеле, прокладываемом между пунктом фиксации подвижной единицы и измерения скорости и устройством индикации, предусматривается две жилы. Так как линия связи протяженная, то при подаче питания необходимо учесть падение напряжения в кабеле. Для решения данной проблемы предлагается в качестве источника питания применять трансформатор ПРТ-А и схему выпрямления напряжения. Следовательно, напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет устанавливаться с учетом падения напряжении в линии так, чтобы на конце питающего кабеля напряжение было не меньше 9В и не больше 36В.

Питание внутренних цепей модуля происходит через стабилизатор напряжения A1, предназначенный для преобразования постоянного напряжения 7-40В в напряжение 5В. В схеме включения стабилизатора присутствуют конденсаторы С12, С13, С14, служащие для уменьшения пульсаций, как по входу, так и по выходу микросхемы.

2.7 Устройство индикации

2.7.1 Состав устройства индикации

Устройство индикации (УИ) выполнено в виде цельного корпуса, устанавливаемого на переездной светофор. Внешний вид представлен на листе 6 графического материала. На лицевой стороне УИ располагаются два семисегментных индикатора, при помощи которых выводится время, в секундах, оставшееся до включения переездной автоматики и закрытия переезда. Так же на лицевой стороне устанавливается информационная панель с надписью «ВНИМАНИЕ ПОЕЗД», которая при работе подсвечивается в мигающем режиме.

Характеристики

Список файлов ВКР