內(nèi)燃機車負荷記錄儀

1.內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：它包括檢測主機板(1)、轉(zhuǎn)儲器(2)、傳感器(3)；所述的檢測主機板(1)安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由數(shù)字信號采集處理電路、通信電路、數(shù)據(jù)存儲器、電流電壓采集傳感器和檢測主板控制單元組成，所述的數(shù)字信號采集處理電路由芯片U3、U5A、U6、U8、電阻R6、R8組成，所述的檢測主板控制單元由芯片U1、U13、U3、U14構(gòu)成，所述的電流電壓采集傳感器由芯片U4、U6構(gòu)成，所述的通信電路為485通信電路和232通信電路，所述的芯片U3為AD7503，所述的芯片U5A為LM358，所述的芯片U6為GTL，所述的芯片U8為74LS377，所述的芯片U1為8098，所述的芯片U13為74LS373，所述的芯片U14為2674，所述的芯片U4為AD202JY。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：所述的傳感器(3)由電流傳感器，電壓傳感器組成，所述的轉(zhuǎn)儲器(2)由控制單元、數(shù)據(jù)存儲單元、鍵盤控制單元、硬件狗電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：所述的鍵盤控制電路由芯片U22、U23組成，所述的硬件狗電路由芯片U9、電容C3、電阻R13構(gòu)成，所述的芯片U22為8279，所述的芯片U23為74LS138，所述的芯片U9為DS1232。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：所述的485通信電路由芯片U16、U10A、U11A構(gòu)成；所述的232通信電路由芯片U2、電容C5、C6、C7、C8組成，RXD、TXD、232TD、232RD相互對應構(gòu)成通信回路，所述的芯片U16為MAX1480，所述的芯片U10A為74LS21，所述的芯片U11A為74LS04，所述的芯片U2為MAX232。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：它還包括液晶顯示驅(qū)動電路、液晶顯示背光電路，所述的液晶顯示驅(qū)動電路由芯片U15、74LSO4構(gòu)成，所述的液晶顯示背光電路由芯片U17、D2、電容C10構(gòu)成，所述的芯片U15為74LS245，所述的芯片U17為7660。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：它還包括電壓輸入端調(diào)理電路、片選電路和晶振電路，所述的電壓輸入端調(diào)理電路由電阻R1、R9、電容C4、TVS1組成，所述的片選電路由芯片U11、U12組成，所述的晶振電路由電容C43、C44、XTA3組成，所述的芯片U11為74LS138，所述的芯片U12為74LS373。

內(nèi)燃機車負荷記錄儀\n技術(shù)領(lǐng)域\n本發(fā)明涉及一種實時監(jiān)測電傳動內(nèi)燃機車的主發(fā)電機整流輸出電壓、電流、電功率，從而計算出機車柴油機在給定時期內(nèi)累計輸出功(負荷量)的新型機車柴油機技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)測儀器。\n它安裝在鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”擴展槽上。\n背景技術(shù)\n長期以來，機務系統(tǒng)一直按照單一的公里量來確定機車檢修周期和檢修范圍。由于機車在實際使用中各區(qū)段線路縱斷面和牽引噸位的不同，機車運行負荷有很大差異，這就造成了機車的費損程度不同。所以采用統(tǒng)一的按機車走行公里確定各種修程已經(jīng)不適應鐵道部關(guān)于大力深化機車修制改革的要求，不但使部分機車可靠性下降，而且造成大量機車檢修成本的不合理支出。\n有關(guān)部門已經(jīng)提出，真正能反映內(nèi)燃機車技術(shù)狀態(tài)的是內(nèi)燃機車柴油機的技術(shù)狀態(tài)，柴油機技術(shù)狀態(tài)是確定內(nèi)燃機車檢修周期的重要依據(jù)；而柴油機輸出功即負荷量的多少又決定了柴油機的技術(shù)狀態(tài)。因此，柴油機輸出功可以準確反映內(nèi)燃機車技術(shù)狀態(tài)，進而計算出內(nèi)燃機車的檢修周期。\n現(xiàn)在，大部分機務段已經(jīng)按照鐵道部文件在機車上安裝了“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”，而“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”實際上就是一個能夠隨時給擴展板提供電源和機車運用信息的擴展平臺。\n發(fā)明內(nèi)容\n本發(fā)明的目的是為機務段提供一套完整的監(jiān)測電傳動內(nèi)燃機車負荷記錄儀，能夠記錄機車在不同線路區(qū)段運用中的負荷情況，從而根據(jù)檢修質(zhì)量源于預防的原則，通過分析機車的負荷量指標，確定機車修理的梯次周期結(jié)構(gòu)，提高機車的可靠性，減少機車檢修成本。\n本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：內(nèi)燃機車負荷記錄儀，其特征是：它包括檢測主機板、轉(zhuǎn)儲器、傳感器；所述的檢測主機板安裝在機車安全信息綜合監(jiān)測裝置擴展槽上，它由數(shù)字信號采集處理電路、通信電路、數(shù)據(jù)存儲器、電流電壓采集傳感器和檢測主板控制單元組成，所述的數(shù)字信號采集處理電路由芯片U3、U5A、U6、U8、電阻R6、R8組成，所述的檢測主板控制單元由芯片U1、U13、U3、U14構(gòu)成，所述的電流電壓采集傳感器由芯片U4、U6構(gòu)成，所述的通信電路為485通信電路和232通信電路，所述的芯片U3為AD7503，所述的芯片U5A為LM358，所述的芯片U6為GTL，所述的芯片U8為74LS377，所述的芯片U1為8098，所述的芯片U13為74LS373，所述的芯片U14為2674，所述的U芯片4為AD202JY。\n本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點：1)本系統(tǒng)解決了傳感器的漂移問題，使得系統(tǒng)性能穩(wěn)定，檢測準確能常年不間斷連續(xù)使用。\n2)解決了小型系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)存儲問題，存儲數(shù)據(jù)容量大，保持時間長。\n3)本系統(tǒng)解決了機車內(nèi)部的強大電磁干擾問題，使得系統(tǒng)抗干擾能力強，符合車載設備要求。\n4)本系統(tǒng)解決了與鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”的485通信問題。\n5)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便，節(jié)省資源。\n6)本系統(tǒng)可以應用記錄數(shù)據(jù)，結(jié)合油耗儀、壓力波檢測儀的檢測數(shù)據(jù)，可以全面摸索機車負荷量與柴油機性能變化關(guān)系。\n7)本系統(tǒng)具有硬件自檢功能，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以報告故障位置及類型。\n8)管理軟件能讀檢測結(jié)果進行分析，輸出規(guī)范的報表。\n9)本系統(tǒng)把檢測、處理、記錄系統(tǒng)集成一塊擴展板安在“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”上，不但可以隨時讀取機車運用信息如時間、公里標、速度，還可以實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)與LKJ-93所記錄信息的在時間、公里標上的統(tǒng)一性，實現(xiàn)機務部門對機車負荷情況的動態(tài)跟蹤管理，提高負荷記錄儀所記錄數(shù)據(jù)的分析效率和利用率。\n10)本發(fā)明“內(nèi)燃機車負荷記錄儀”不但可以和專用的轉(zhuǎn)儲器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，實現(xiàn)與地面計算機的通信，還可以通過“tax2箱”的通信記錄單元進行數(shù)據(jù)記錄，從而利用機務段現(xiàn)有的LKJ-93的轉(zhuǎn)儲器實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲。\n附圖說明\n圖1：硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。\n圖2：數(shù)字信號輸入電路原理圖。\n圖3：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖。\n圖4：鍵盤電路原理圖。\n圖5：RS232通信電路原理圖。\n圖6：硬件狗原理圖。\n圖7：電流電壓信號采集電路及隔離電路原理圖。\n圖8：顯示驅(qū)動電路原理圖。\n圖9：控制、存儲電路原理圖。\n圖10：顯示負電源電路原理圖。\n圖11：主程序流程圖。\n圖12：串行口通信——轉(zhuǎn)儲器與計算機程序流程圖。\n圖13：串行口通信——轉(zhuǎn)儲器與主機程序流程圖。\n圖14：串行口通信——主機板和TAX2通信程序流程圖。\n圖15：RS485通信電路原理圖。\n圖16：本系統(tǒng)外形圖。\n具體實施方式\n下面結(jié)合附圖詳細描述發(fā)明實施例。\n本內(nèi)燃機車負荷記錄儀分為檢測主機板、傳感器、轉(zhuǎn)儲器、管理軟件四部分。它們是這樣工作的：傳感器采集機車電流電壓信號，經(jīng)過隔離處理后，輸出穩(wěn)定低壓信號送主機板，主機板采集到傳感器輸出的信號后進行識別計算，得到各項所需數(shù)據(jù)，同時，主機板每50ms接收一次TAX2箱傳來的機車信息，刷新主機板記錄信息坐標。當需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲時，可用轉(zhuǎn)儲器轉(zhuǎn)儲主機板記錄數(shù)據(jù)，并傳給地面計算機。軟件由主機檢測軟件、轉(zhuǎn)儲器通信軟件、地面計算機管理分析軟件組成。(見圖1)本系統(tǒng)數(shù)字信號采集處理由芯片U3、U5A、U6、U8和電阻R6、R8組成，完成傳感器輸出信號的采集處理。保證數(shù)據(jù)采集的頻率和精度。工作過程是：傳感器輸出信號進入IN0/IN1時，CPU控制芯片U3選通其中一路，使信號進入芯片U5A，進行信號放大的處理，輸出經(jīng)IN進入芯片U6進行A/D轉(zhuǎn)換。(見圖2、3)在圖4中，芯片U22、U23組成鍵盤控制電路，實現(xiàn)人機對話。工作過程是：當有鍵按下時，芯片U22，U23識別，識別數(shù)據(jù)芯片U22處理后送CPU，CPU識別后根據(jù)編制程序判斷處理何項工作。\n在圖5中，芯片U2、電容C5、C6、C7、C8組成通信電路，RXD、TXD、232TD、232RD相互對應構(gòu)成通信回路。\n在圖6中，芯片U9、電容C3、電阻R13構(gòu)成硬件狗電路，當系統(tǒng)復位電路出現(xiàn)故障或受到外界干擾時，/RES在1.2秒內(nèi)發(fā)出復位信號，使系統(tǒng)重新正常工作。\n在圖7中，芯片U6、U4構(gòu)成電傳動內(nèi)燃機車主發(fā)整流輸出電壓、電流采集傳感器，IR1、IR2為機車電流正負輸入，經(jīng)芯片U4隔離放大處理后，由IN0輸出給主機板；電阻R9、R1、電容C4、TVS1構(gòu)成電壓輸入端調(diào)理電路，TVS1由+12V、-12V供電，使TVS1工作，VR1、VR2為機車電壓輸入，經(jīng)GTL隔離放大處理后，由IN1輸出，送主機板。\n在圖8中，芯片U15、74LS04構(gòu)成大屏幕液晶顯示驅(qū)動電路，實現(xiàn)該系統(tǒng)檢測、控制的可視化。\n在圖9中，芯片U1、U13、U3、U14構(gòu)成檢測主機控制單元。芯片U1根據(jù)芯片U4存儲的檢測、通信、故障檢查軟件控制整個系統(tǒng)的檢測、通信、自檢功能的完成，芯片U2、U3實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存。芯片U11、U12組成片選電路，根據(jù)芯片U1指令選擇硬件，完成相應功能，電容C43、C44和XTA3共同組成晶振電路，確定整個系統(tǒng)工作速度和工作頻率。\n在圖10中，芯片U17、D2、電容C10構(gòu)成大屏幕液晶顯示背光電路。\n在圖11、圖12、圖13中，是檢測主機和轉(zhuǎn)儲器的檢測、通信程序流程。\n在圖15中，芯片U16、U10A、U11A構(gòu)成485通信電路，實現(xiàn)主機板與鐵道部株洲電力機車研究所研制生產(chǎn)的“TAX2型機車安全信息綜合監(jiān)測裝置”，CPU控制Q1端，當Q1端高電平時，選通U16的數(shù)據(jù)輸出功能，驅(qū)動COM2A，COM2A為輸出驅(qū)動器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)由主機板到TAX2的傳輸；當Q1低電平時，驅(qū)動COM2A，COM2A為接收器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)由TAX2到主機板的傳輸。\n本發(fā)明所述的芯片U1為8098、芯片U2為MAX232、芯片U3為AD7503，芯片U4為AD202JY、芯片U5為62256、芯片U5A為LM358、芯片U6為GTL、芯片U8為74LS377、芯片U9為DS1232、U芯片10A為74LS21、芯片U10B為74LS21、芯片U11為74LS138、芯片U11A為74LS04、芯片U12為74LS373、芯片U13為74LS373、芯片U14為2674、芯片U15為74LS245、芯片U16為MAX1480、芯片U17為7660、芯片U21C為74LS04、芯片U14A為74LS08、芯片U21A為74LS04、芯片U21C為74LS04、芯片U22為8279、芯片U23為74LS138。