一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置的制造方法

xiaoxiao2021-5-26  130

一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种演示装置,尤其是涉及一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通系统作为现今大力发展的主流公共交通方式,以其快捷高效,舒适便利,安全可靠等多个优点正受到人们越来越多的关注和青睐。而信号系统作为确保行车安全和提高运行效率的设备,更是极为关键。信号设备有很多种,而道岔正是其中之一。道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备。四线制单动道岔控制电路广泛运用于铁路以及城市轨道交通道岔控制中,是一种较为典型的道岔控制电路。四线制单动道岔控制电路是每一名城市轨道交通通信信号专业学生必须掌握的内容。在以往的教学中只能通过电路图和教师的讲解来进行教学,教师讲解费力,学生没有直观的印象,且不容易理解。如何更加生动形象地表现道岔动作中从按下按钮到给出表示的每一步,以及对应每个继电器和电机的实时状态。同时加深学生的记忆,方便教师授课,是一个值得思考的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种教学效果好、外观直接,界面清晰、成本低、易推广的四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置。
[0004]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,集成在PCB电路板上,用于教学演示,该系统包括电源、按钮以及分别与电源连接的第一单片机控制组件、第二单片机控制组件和表示灯,所述的第一单片机控制组件和第二单片机控制组件通过UART线路进行通信,所述的表示灯分别与第一单片机控制组件和第二单片机控制组件连接,所述的按钮与第一单片机控制组件连接。
[0006]所述的第一单片机控制组件包括第一单片机以及依次连接的按钮触发电路、表示灯电路和监控电路,所述的按钮触发电路分别与电源和按钮连接,所述的第一单片机分别与电源、按钮触发电路、表示灯电路和监控电路连接,所述的表示灯电路与表示灯连接。
[0007]所述的第二单片机控制组件包括第二单片机、岔道启动继电器复式电路以及依次连接的转辙机内部电路、电动机流水灯电路、岔道启动继电器电路、定反操继电器电路和定反表继电器电路,所述的第二单片机与电源连接,所述的岔道启动继电器复式电路分别与电动机流水灯电路和岔道启动继电器电路连接,所述的电动机流水灯电路分别与电源和表示灯连接。
[0008]所述的电源包括依次连接的锂电池充电电路、锂电池和升压电路,所述的升压电路分别与表示灯、第一单片机控制组件和第二单片机控制组件连接。
[0009]所述的第一单片机为STC89C51RC-401-LQFP44型单片机。
[0010]所述的第二单片机为STC89C51RC-401-LQFP44型单片机。
[0011]所述的按钮为自复式贴片按钮,包括道岔操作按钮、反位操作按钮和定位操作按钮。
[0012]所述的表示灯包括定位表示灯、反位表示灯、流水灯、定表表示灯和反表表示灯。
[0013]与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
[0014]一、教学效果好:由于市场上还没有一种手持式的四线制教学电路系统,这套仿真系统可以很好的辅助老师上课使用,减轻老师的教学压力。
[0015]二、外观直接,界面清晰:把四线制电路显示的完整透彻,而且该系统的操作简单,重复使用率大,学生很容易上手,能够很好的提升学生对这块知识的理解运用。
[0016]三、成本低、易推广:本设计的整体生产成本低,整套系统用到的控制芯片便宜实用,极大降低了生产的难度,便于工厂批量生产,便于市场推广。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构示意图。
[0018]图2为四线制单动道岔控制电路仿真演示系统控制显示电路图。
[0019]图3为四线制单动道岔控制电路图。
[0020]图4为四线制道岔控制电路工作流程图。
[0021]其中:11、第一单片机,12、按钮触发电路,13、表示灯电路,14、监控电路,21、第二单片机,22、转辙机内部电路,23、电动机流水灯电路,24、岔道启动继电器电路,25、定反操继电器电路,26、定反表继电器电路,27、岔道启动继电器复式电路,31、锂电池充电电路,32、锂电池,33、升压电路。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0023]实施例:
[0024]如图1-3所示,第一单片机11采用STC89C51RC-401-LQFP44型号,该单片机主要控制表示灯电路13、操作按钮触发电路12以及道岔所处位置的监控电路14。接通总电源后,仿真系统默认处于定位状态,通过同时按压道岔操作按钮以及反位操作按钮,仿真系统反位电路开始工作;当反位电路工作完毕之后,反表继电器励磁吸起,道岔处于反位状态,此时可以同时按压道岔操作按钮以及定位操作按钮,仿真系统定位电路开始工作,触发按钮采用自复式贴片按钮,只有同时按下道岔操作按钮以及定位操作按钮,电路才可以工作,该种方式可以实现单独控制道岔转换。当转辙机开始转动时,第二单片机21通过UART串口发送转换开始命令给第一单片机11,第一单片机11接受命令后,控制定位,反位表示灯同时熄灭,断表示;当转辙机转换完毕时,第一单片机11接受来自第二单片机21的道岔转换完毕命令后,控制定位或反位表示灯亮起,给出表示。监控电路14共4组,每两组监控一种状态,当仿真系统处于定位或反位正常转换过程中,电机流水灯电路23正常工作,如果,第一单片机11检测到转辙机没有正常工作,该组电机流水灯电路23将同时闪烁,给出错误提不。
[0025]第二单片机21采用STC89C51RC-401-LQFP44型号,主要由3组74HC563芯片和ULN2803达林顿阵列,以及一组SN74HC138译码芯片,6个0603的Ik排阻配合外部电路。第I道岔启动继电器(IDQJ) —共有3组继电器节点和I组线圈组成,每组节点分为前后两部分,每部分三个LED用灯表示,所有I道岔启动继电器的前节点由B单片机的三条信号线经过ULN2803输出控制,所有后节点由B单片机同样的这三条信号线经过74HC563反相器以及ULN2803输出控制,该电路设计实现了一条信号线控制节点的两个状态;I道岔启动继电器有2个线圈,每个线圈由3个LED表示,第二单片机21输出6根信号线直接控制2组线圈。第2道岔启动继电器(2DQJ)设计和第I道岔启动继电器设计相同。DBJ(定表继电器),FBJ (反表继电器)线圈电路和第I道岔启动继电器,第2道岔启动继电器线圈电路设计相同。转辙机内部电路有四组节点,每组节点由三个LED灯表示,第二单片机21输出四条信号线通过ULN2803控制这四组节点。电动机流水灯电路由8个LED灯表示,第二单片机21输出三条信号线通过SN74HC138译码器控制电动机8个流水灯,通过控制流水灯的正转反转来表示转辙机的正反转。
[0026]按钮触发电路12由 自复式按键以及上拉IK电阻组成;表示灯电路,监控电路由5mm直插LED灯、ULN2003-S0P16驱动电路以及0603-1K贴片排阻组成。
[0027]岔道启动继电器复式电路27与岔道启动继电器电路24组成是一样的,由触发按键(自复式按键)电路以及LED灯显示电路组成;转辙机内部电路由74HC563反相芯片、ULN2803大电流驱动芯片、LED灯、贴片排阻组成;电动机流水灯电路由SN74HC138译码芯片、LED灯、贴片排阻组成组成;定反操继电器电路25由高电平接排阻,接触发按键,最后灌入单片机管脚,由按键按下的高电平触发单片机;定反表继电器电路26由高电平接IK排阻,再接LED灯,最后接单片机管脚,当单片机接受到来自转辙机内部电路运行结束的信号后,LED灯相应的点亮和熄灭。
[0028]本仿真系统采用4.2V的锂电池32供电,在设计的PCB板子上,锂电池充电电路31为以TP4057充电芯片为主的锂电池充电电路,当锂电池没电时,可以在不用拆卸锂电池的情况下直接给通过USB 口充电。虽然4.2V的锂电池可以让LED正常发光,但是考虑到仿真系统上有103个LED灯,为了满足最大需求,增加了一个LM2577的升压电路33,这样就可以把电压稳定在5V,即可满足103个LED对电压的需求,也可以配合ULN2803芯片更好的工作,为LED灯提供更稳定的电流。
[0029]如图4所示,以下举例说明当控制电路处于定表状态时,模拟仿真控制电路定表一一反操一一反表控制过程:
[0030]初始状态:DBJ线圈LED点亮,IDQJ后接点LED点亮,2DQJ定位接点LED点亮,DBJ线圈LED点亮,自动开闭器第1、3组共6个接点LED点亮,定表表示灯点亮,X1-X3光带点亮,其余LED全部熄灭,表示系统当前处于定表状态;
[0031]操作人员必须在一定时间间隔内先后按下ZFA和DCA,下达道岔反操命令;
[0032]操作成功后,定表指示灯熄灭,反操指示灯点亮,X1-X3光带熄灭,X2-X4光带点亮,FCJ前接点LED点亮,表示系统当前处于反操状态;
[0033]IDQJ 3-4线圈LED由于控制电路接通点亮,之后IDQJ前接点LED立即点亮,后接点LED立即熄灭,且DBJ线圈LED熄灭;
[0034]2DQJ 1-2定位线圈LED开始流水式闪烁,表示2DQJ开始转极。转极过程中,IDQJ3-4线圈LED熄灭,但由于IDQJ的缓放作用,其前接点LED仍然点亮;
[0035]一段时间后2DQJ转极结束,2DQJ 1-2定位线圈保持常亮,2DQJ反位接点LED点亮,定位接点LED熄灭,模拟电机的圆圈状LED开始流水式闪烁,同时IDQJ 1-2线圈LED点見;
[0036]电机LED流水式闪烁后,自动开闭器第三排接点LED熄灭,同时第四排接点LED点見;
[0037]一段时间后,自动开闭器第一排接点LED熄灭,同时第二排接点LED点亮,表示道岔已经移动到规定位置,电机LED熄灭,同时IDQJ 1-2线圈LED熄灭,由于IDQJ的缓放作用,IDQJ前接点LED仍然点亮;
[0038]缓放结束后,IDQJ前接点LED熄灭,后接点LED点亮,接通道岔反表电路,FBJ线圈LED点亮,同时2DQJ 1-2定位线圈LED熄灭,道岔动作过程完成;
[0039]之后,FCJ线圈LED熄灭,反操指示灯熄灭,反表指示灯点亮,X2-X4光带熄灭,X2-X3光带点壳,控制电路定表反操反表模拟仿真过程结束。
[0040]控制电路的反表--定操--定表模拟仿真过程与定表--反操--反表类似,
在此不再赘述。
【主权项】
1.一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,集成在PCB电路板上,用于教学演示,其特征在于,该系统包括电源、按钮以及分别与电源连接的第一单片机控制组件、第二单片机控制组件和表示灯,所述的第一单片机控制组件和第二单片机控制组件通过UART线路进行通信,所述的表示灯分别与第一单片机控制组件和第二单片机控制组件连接,所述的按钮与第一单片机控制组件连接。2.根据权利要求1所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的第一单片机控制组件包括第一单片机(11)以及依次连接的按钮触发电路(12)、表示灯电路(13)和监控电路(14),所述的按钮触发电路(12)分别与电源和按钮连接,所述的第一单片机(11)分别与电源、按钮触发电路(12)、表示灯电路(13)和监控电路(14)连接,所述的表示灯电路(13)与表示灯连接。3.根据权利要求1所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的第二单片机控制组件包括第二单片机(21)、岔道启动继电器复式电路(27)以及依次连接的转辙机内部电路(22)、电动机流水灯电路(23)、岔道启动继电器电路(24)、定反操继电器电路(25)和定反表继电器电路(26),所述的第二单片机(21)与电源连接,所述的岔道启动继电器复式电路(27)分别与电动机流水灯电路(23)和岔道启动继电器电路(24)连接,所述的电动机流水灯电路(23)分别与电源和表示灯连接。4.根据权利要求1所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的电源包括依次连接的锂电池充电电路(31)、锂电池(32)和升压电路(33),所述的升压电路(33)分别与表示灯、第一单片机控制组件和第二单片机控制组件连接。5.根据权利要求2所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的第一单片机(11)为STC89C51RC-401-LQFP44型单片机。6.根据权利要求3所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的第二单片机(21)为STC89C51RC-401-LQFP44型单片机。7.根据权利要求1所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的按钮为自复式贴片按钮,包括道岔操作按钮、反位操作按钮和定位操作按钮。8.根据权利要求1所述的一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,其特征在于,所述的表示灯包括定位表示灯、反位表示灯、流水灯、定表表示灯和反表表示灯。
【专利摘要】本实用新型涉及一种四线制单动道岔控制电路模拟仿真演示装置,集成在PCB电路板上,用于教学演示,该系统包括电源、按钮以及分别与电源连接的第一单片机控制组件、第二单片机控制组件和表示灯,所述的第一单片机控制组件和第二单片机控制组件通过UART线路进行通信,所述的表示灯分别与第一单片机控制组件和第二单片机控制组件连接,所述的按钮与第一单片机控制组件连接。与现有技术相比,本实用新型具有教学效果好、外观直接,界面清晰、成本低、易推广等优点。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204706261
【申请号】CN201520394570
【发明人】张雯柏, 肖立明, 朱文发, 李立明, 闫冰, 顾家泉, 唐颖栋, 冯晨
【申请人】上海工程技术大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月9日

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