專利名稱：機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)調(diào)速裝置，具體涉及一種機(jī)車柴油機(jī)拉桿 式操作調(diào)速控制器。
技術(shù)背景 目前國產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)無級調(diào)速裝置按其物理結(jié)構(gòu)劃分，通常 由司機(jī)控制器(以下簡稱司控器)、調(diào)速控制器、步進(jìn)電機(jī)+配速機(jī)構(gòu)等三部分 組成。按司控器操作和調(diào)速控制方式，主要可分為兩類應(yīng)用。其中一類就是
以主型DF4B/4C/4D型機(jī)車(還包括DF型調(diào)度機(jī)車、工礦機(jī)車)為代表的拉 桿式司控器操作和調(diào)速驅(qū)動。其調(diào)速控制工作原理如下
當(dāng)柴油機(jī)調(diào)速時，將傳統(tǒng)的拉桿式司控器調(diào)速拉桿前推為"升速"，后拉為 "降速"，松開為"保持"(此時調(diào)速拉桿自行恢復(fù)至中立位置)。其調(diào)速過程為 將調(diào)速拉桿持續(xù)前推或后拉，調(diào)速控制器便輸出驅(qū)動脈沖，控制執(zhí)行電機(jī)BD步 進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，而電機(jī)轉(zhuǎn)角(對應(yīng)進(jìn)給步數(shù))通過直齒一齒套或其他配速機(jī)構(gòu)PS改 變聯(lián)合調(diào)節(jié)器中調(diào)速彈簧壓緊程度，以驅(qū)動油門齒條拉桿，從而改變柴油機(jī)轉(zhuǎn) 速，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速無級、連續(xù)調(diào)節(jié)。該過程可歸納為(以升速為例，降速與 之相反):調(diào)速桿前推t —驅(qū)動單元輸出脈沖Pr t —步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度"t — 調(diào)速器調(diào)速彈簧D I —柴油機(jī)齒條拉桿t —柴油機(jī)轉(zhuǎn)速Nc t 。
由于各環(huán)節(jié)基本呈一一對應(yīng)關(guān)系，于是對柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)最終可歸結(jié) 為對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給步數(shù)的控制。
然而傳統(tǒng)的拉桿式操作調(diào)速控制器已顯得原始、落后和陳舊，主要表現(xiàn)在 1)靠機(jī)械止檔限制最高(1000r/m) /惰轉(zhuǎn)(430r/m)轉(zhuǎn)速，由于頻繁工作于 兩種極限工況，步進(jìn)電機(jī)長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)而極易造成故障損壞；2)采用早 期單一功能集成芯片與分離元器件混合電路，對環(huán)境影響敏感，工作穩(wěn)定性 差，可靠性低。由此導(dǎo)致整個調(diào)速裝置故障率居高不下。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)拉桿式操作調(diào)速控制器使步進(jìn)電機(jī)易 故障損壞和穩(wěn)定性差、故障率高的問題，本實(shí)用新型提供了一種模塊化的可避免步進(jìn)電機(jī)多故障損壞且高可靠性的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下 一種機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其 特征在于它由微控制器、工作參數(shù)整定電路、數(shù)字信號隔離處理電路、隔離 處理功率驅(qū)動電路、監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元、直流/直流變換器組成；工作參數(shù) 整定電路將最高轉(zhuǎn)速、升速時間、降速時間整定數(shù)據(jù)輸入至微控制器，拉桿式 司機(jī)控制器的指令信號經(jīng)數(shù)字信號隔離處理電路變換處理后輸入至微控制器， 微控制器將輸入的控制信號、監(jiān)測診斷信號等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理后， 一方面輸 出控制信號至隔離處理功率驅(qū)動電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)三相繞組，另一方面?zhèn)魉捅O(jiān) 測診斷數(shù)據(jù)至監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元進(jìn)行顯示，直流/直流變換器將機(jī)車的110V 電源轉(zhuǎn)換成各單元電路的工作電源。
可由故障冗余切換開關(guān)切換至冗余備份調(diào)速控制器。
所述的微控制器U1-TN80C196KB的67腳、66腳分別經(jīng)電容C108、 C109接 地，Ul-頂80C196KB的67腳、66腳間接有晶振XTAL; Ul-TN80C196KB的2腳、 14腳、36腳、68腳、37腳、62腳接地；接插件CJ11的1腳接反相器U4A-74HC14 的1腳，并經(jīng)電阻R101接U4A的14腳，U4A的14腳接電源VCC，并經(jīng)電容C107 接地；接插件CJ11的2腳、3腳、4腳、5腳、14腳分別接反相器U4B-74HC14、 U4C-74HC14、 U4D-74HC14、 U4E-74HC14、 U4F-74HC14的3腳、9腳、11腳、13 腳、5腳，亦分別經(jīng)電阻RP302、 RP303、 RP304、 RP305、 RP306接U4A-74HC14 的7腳，U4A-74HC14的7腳接地；反相器U4A-74HC14、U4B-74HC14、U4C-74HC14、 U4D-74HQ4、 U4E-74HC14、 U4F-74HC14的2腳、4腳、8腳、10腳、12腳、6 腳分別接U1-TO80C196KB的24腳、25腳、26腳、15腳、44腳、42腳；接插 件CJ11的6腳經(jīng)電阻RP307接U1-TN80C196KB的9腳，接插件CJ11的7腳接 U1-頂80C196KB的9腳，接插件CJll的15腳和16腳間接有并聯(lián)的電容C121 和可調(diào)電阻RW3的兩固定端，接插件CJ11的16腳接Ul-T鵬C196KB的12腳， 接插件CJ11的8-13腳分別接U5-74HC244的15腳、17腳、6腳、8腳、11腳、 13腳；接插件CJ13的1-10腳與接插件CJ31的1-10腳相連，CJ13的1腳亦接 U574HC244的4腳，接插件CJ13的2-6腳分別接Ul-TN80C196KB的18腳、17腳、10腳、8腳、13腳，接插件CJ13的7腳和8腳接電源VCC,接插件CJ13 的9腳和10腳接地；接插件CJ12的1-6腳分別接U7-ULN2003A的16腳、15 腳、14腳、13腳、12腳、11腳，接插件CJ12的9腳和10腳經(jīng)電阻R111接 U1-TN80C196KB的13腳，接插件CJ12的11腳和12腳接地，亦經(jīng)電阻RP307 接Ul-TN80C196KB的9腳，接插件CJ12的15腳和16腳接電源VCC,接插件CJ12 的16腳和11腳間并接有電容C101和C102; U7-ULN2003A的8腳接地， U7-ULN2003A的1-6腳分別接Ul-TN80C196KB的28腳、29腳、34腳、35腳、 27腳、39腳，U7-ULN2003A的10腳經(jīng)串聯(lián)的發(fā)光二極管LY3和電阻R108接電 源VCC， U7-ULN2003A的7腳接與非門U6B-74HC04的4腳;U8-MAX692的1腳 和2腳接電源VCC，亦經(jīng)電容C118接地，U8-MAX692的4腳經(jīng)電阻R109接電源 VCC，亦經(jīng)電阻R110接地，U8-MAX692的3腳和8腳接地，U8-MAX692的7腳接 U6B-74HC04的5腳和6腳，亦接U卜TN80C196KB的16腳，U8-MAX692的6腳接 Ul-TN80C196KB的40腳，亦經(jīng)電阻R112接電源VCC; U1-T鵬C196KB的12腳 和13腳間接有并聯(lián)的電容Clll和穩(wěn)壓二極管Zl; U1-TN80C196KB的43腳經(jīng)電 阻R102接電源VCC; Ul-TN80C196KB的1腳接電源VCC，亦經(jīng)電容C114接地； U1-TN80C196KB的47腳和61腳分別接U6A-74HC02的2腳和3腳，U6A-74HC02 的14腳接地，亦經(jīng)電容C116接地；U6A-74HC02的1腳接U6D-74HC02的11腳 和12腳，U6D-74HC02的13腳接U5-74HC244的1腳和19腳；排阻RP1的1腳 接電源VCC,排阻RP1的3腳、2腳、4-9腳分別接U1-蘭0C196KB的60腳、 59腳、58-53腳，亦分別接U2-74HC373的3腳、4腳、7腳、8腳、13腳、14 腳、17腳、18腳，亦分別接U5-74HC244的5腳、3腳、14腳、12腳、9腳、7 腳、18腳、16腳;排阻RP2的1腳接電源VCC，排阻RP2的3腳、2腳、4-9 腳分別接U5-74HC244的4腳、2腳、13腳、11腳、8腳、6腳、17腳、15腳; U5-74HC244的20腳接電源VCC，并經(jīng)電容C117接地，U5-74HC244的10腳接 地；U1-TN80C196KB的48-52腳分別接U3-EPR0M2764的2腳、23腳、21腳、 24腳、25腳，U1-TN80C196KB的46腳接U3-EPR0M2764的20腳，Ul-TN80C196KB 的61腳接U3-EPR0M2764的22腳，U1-TN80C196KB的53-60腳分別接U9-GAL16V8
10的12-19腳，Ul-TN80C196KB的61腳接U9- GAL16V8的11腳，Ul-TN80C196KB 的62腳接U2-74HC373的11腳；U9- GAL16V8的1腳接U3EPR0M2764的20腳， U9- GAL16V8的2-9腳接U3-EPR0M2764的11-19腳，U9- GAL16V8的20腳接電 源VCC，并經(jīng)電容C122接地，U9- GAL16V8的10腳接地；U3-EPR0M2764的1 腳、28腳、27腳接電源VCC，U3-EPR0M2764的1腳經(jīng)電容C112接地，U3-EPR0M2764 的14腳接地，U3-EPR0M2764的3-10腳分別接U2-74HC373的19腳、16腳、15 腳、12腳、9腳、6腳、5腳、2腳，U2-74HC373的1腳和10腳接地，U2-74HC373 的20腳接電源VCC，并經(jīng)電容C115接地。
所述的工作參數(shù)整定電路為可調(diào)電阻RW1的兩固定端一端接接插件CJ31 的6腳，另一端接地，RW1的可調(diào)端接接插件CJ31的5腳；可調(diào)電阻RW2的兩 固定端一端接接插件CJ31的6腳，另一端接地，RW1的可調(diào)端接接插件CJ31 的4腳；可調(diào)電阻RW3的兩固定端與電容C121并接于接插件CJll的15腳和 16腳間，RW3的可調(diào)端接Ul的11腳。
所述的數(shù)字信號隔離處理電路為司控器控制信號SK0C、 SK0D、 SK0A、 SK0B 分別經(jīng)串聯(lián)的電阻R254和電容C220、串聯(lián)的電阻R255和電容C221、串聯(lián)的電 阻R256和電容C222、串聯(lián)的電阻R257和電容C223接110V電源負(fù)極，亦分別 經(jīng)電阻R229、 R230、 R231、 R232接光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D 的1腳、3腳、5腳、7腳，光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的2 腳、4腳、6腳、8腳分別經(jīng)二極管D211、 D212、 D213、 D214接110V電源負(fù)極， 光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的16腳、14腳、12腳、10腳 接電源VCC，光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的15腳、13腳、 11腳、9腳分別接接插件CJ11的2-5腳和接插件CJ21的2-5腳。
所述的隔離處理功率驅(qū)動電路為接插件CJ12的1-3腳分別接接插件CJ21
的17-19腳，接插件CJ21的17-19腳分別接光電耦合器G001、 G002、 G003的
2腳，光電耦合器GOOl、 G002、 GO03的l腳分別經(jīng)電阻R201、 R202、 R203接
電源VCC;光電耦合器GOOl的內(nèi)部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R204接110V電源
負(fù)極，GOOl的4腳和5腳經(jīng)穩(wěn)壓管Z21接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)電阻R245接110V電源負(fù)極，G001的5腳經(jīng)電阻R207接110V電源正極，G001的4腳經(jīng)串聯(lián)的電 阻R208、 R211接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻R208、 R214接M0S1的G級， M0S1的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R249和電容C201;光電耦合器G002的內(nèi) 部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R205接110V電源負(fù)極，G002的5腳接G003的5 腳，G002的4腳經(jīng)串聯(lián)的電阻R209、 R212接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻 R209、 R215接M0S2的G級，M0S2的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R250和電容 C202;光電耦合器G003的內(nèi)部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R206接110V電源負(fù)極， G003的4腳經(jīng)串聯(lián)的電阻R210、 R213接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻R210、 R216接M0S3的G級，M0S3的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R251和電容C203; M0S1、 M0S2、 M0S3的D級分別經(jīng)二極管D201、 D202、 D203接G012-A、 G012-B、 G012-C的2腳、4腳、6腳,M0S1、 M0S2、 M0S3的D級亦分別接繼電器JIA、 J1B、 J1C的觸點(diǎn)1、 2、 3;繼電器JIA的公共端7接步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDA, 繼電器JIB的公共端8接步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDB，繼電器JIC的公共端9接 步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDC，繼電器JIA的公共端7、繼電器JIB的公共端8、繼 電器JIC的公共端9分別經(jīng)二極管D204、 D205、 D206接VBD+;接插件CJ11的 8-10腳分別接接插件CJ21的8-10腳，接插件CJ21的8-10腳分別接G012-A、 G012-B、 G012-C的16腳、14腳、12腳，G012-A、 G012-B、 G012-C的15腳、 13腳、11腳接地，G012-A、 G012-B、 G012-C的1腳、3腳、5腳分別經(jīng)電阻R233、 R235、 R237接110V電源正極，G012-A、 G012-B、 G012-C的1腳、3腳、5腳亦 分別經(jīng)電阻R234、 R236、 R238接110V電源負(fù)極。
所述的監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元為接插件CJ31的1腳經(jīng)按鍵KEY1接地， CJ31的7腳和10腳間接有電容C16;接插件CJ31的3腳接U15的1腳和2腳， 接插件CJ31的2腳分別接U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的8腳，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的7腳接地，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的14腳分別經(jīng)電容C15、 C14、 C13、 Q2、 Cll接地，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的9腳和14腳接電源VCC; U15的3-6腳、10-13腳分別接LED5的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、 3腳、7腳，U14的1腳和2腳接U15的13腳；U14的3-6腳、10-13腳分別接
12LED4的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳，U13的1腳和2腳 接U14的13腳；U13的3-6腳、10-13腳分別接LED3的10腳、9腳、8腳、5 腳、4腳、2腳、3腳、7腳，U12的1腳和2腳接U13的13腳；U12的3-6腳、 10-13腳分別接LED2的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳，Ull 的1腳和2腳接U15的13腳；Ull的3-6腳、10-13腳分別接LED1的10腳、9 腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳；電源VCC經(jīng)串聯(lián)的二極管Dll、 D12、 D13、 D14接LED5、 LED4、 LED3、 LED2、 LED1的1腳和6腳。
所述的直流/直流變換器為110V電源正極和負(fù)極分別接CJY的1腳和5 腳，CJY的1腳經(jīng)串聯(lián)的電鍵YK、熔斷器F2接CJY的3腳，CJY的5腳經(jīng)電鍵 接CJY的6腳，CJY的3腳經(jīng)二極管D207接110V電源正極，110V電源正極和 負(fù)極間接有并聯(lián)的電容C212、 C214, DC/DC模塊的Vin正極經(jīng)電感Ll接110V 電源正極，DC/DC模塊的Vin正極和負(fù)極間并接有電容C213、 C215、穩(wěn)壓管YZ1， DC/DC模塊的Vol經(jīng)電感L2接電源VCC，亦經(jīng)電容C216接地，電源VCC經(jīng)電容 C217接地，DC/DC模塊的GND和C0M接地，DC/DC模塊的Vo3輸出VDD， DC/DC 模塊的Vo3和COM間接有并聯(lián)的電容C219和C218。
所述的故障冗余切換為繼電器J和二極管D208并接于外部控制信號 GZJ和110V電源負(fù)極之間，繼電器受控后J1A、 J1B、 J1C的公共點(diǎn)7、 8、 9 分別與觸點(diǎn)4、 5、 6相連，觸點(diǎn)4、 5、 6分別接另一部冗余備份調(diào)速控制器 對應(yīng)輸出端。
采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械止檔被動限速向電子止檔 主動限速的轉(zhuǎn)換，有效地避免了電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，降低了步進(jìn)電機(jī)的故障損壞 率。同時，本實(shí)用新型采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，通用靈活， 操作簡單，安裝方便，維修便捷。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型的使用示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖的第一部分。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖的第二部分。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖的第三部分。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖1所示，本實(shí)用新型的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器(簡稱scu)，
由微控制器(簡稱MPU)、工作參數(shù)整定電路、數(shù)字信號隔離處理電路、隔離處 理功率驅(qū)動電路、監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元、直流/直流變換器組成。本實(shí)用新型 實(shí)施例采用了冗余備份設(shè)計，在調(diào)速控制器發(fā)生故障時，可方便切換至冗余備 份的調(diào)速控制器。如圖2所示。
本實(shí)用新型中MPU采用MCS-196系列單片微控制器，可將現(xiàn)場檢測信號、 裝置內(nèi)部狀態(tài)、故障診斷信息等進(jìn)行綜合分析、判斷、計算處理， 一方面輸 出控制信號至隔離處理功率驅(qū)動電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)三相繞組，另一方面以人機(jī) 對話方式傳送監(jiān)測診斷數(shù)據(jù)至監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元進(jìn)行顯示。
本實(shí)用新型中工作參數(shù)整定電路為模擬輸入，可將最高轉(zhuǎn)速(最大進(jìn)給步 數(shù))、升速時間、降速時間(RW1、 RW2、 RW3)整定數(shù)據(jù)輸入至微控制器。
本實(shí)用新型中數(shù)字信號隔離處理電路將現(xiàn)場拉桿式司機(jī)控制器的指令信號 經(jīng)濾波、整形、幅值變換處理后，作為標(biāo)準(zhǔn)接口信號輸入至微控制器。
直流/直流變換器將機(jī)車的110V電源經(jīng)電氣隔離、變換處理轉(zhuǎn)換成各單元 電路的工作電源。
本實(shí)用新型的工作原理和控制過程如下
上電過程SCU通電后首先進(jìn)入系統(tǒng)自診斷，包括對MPU自身、各接口電路、 功率器件、繼電器等初始狀態(tài)及司控器調(diào)速桿初始位置(應(yīng)在0位)。若自檢 正常則進(jìn)入初始化工作；若異?；蚬收?，LED故障代碼顯示，SCU處于等待處理 狀態(tài)，不再執(zhí)行任何操作指令。
調(diào)速過程。SCU實(shí)時檢測來自拉桿式司控器(簡稱SKQ)的調(diào)速指令，該指 令由2個觸點(diǎn)Tl/T2編碼而成，"00" 二升速，"01"=不執(zhí)行，"10"=保持， "11"=降速，即Tl/T2編碼狀態(tài)隨調(diào)速拉桿位置而改變，經(jīng)濾波、隔離、整形、
幅值變換等電路處理后送至MPU。當(dāng)Mra檢測到有調(diào)速指令(OO或ll)時，按
升/降速控制規(guī)則并根據(jù)升/降速率(RW2/RW3)和最大步數(shù)(RW1，對應(yīng)最高轉(zhuǎn)速)整定環(huán)節(jié)，經(jīng)MPU對電機(jī)進(jìn)給步數(shù)或轉(zhuǎn)角增量式累加，再綜合比較、
判別，依照步進(jìn)電機(jī)單-雙六拍通電制式(步距角1.5。)，經(jīng)變換處理由其 1/0接口依次輸出A、 B、 C三相驅(qū)動電平，再經(jīng)光電隔離、VMOS功率電路等 最終驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按指定的速率、方向和角度(進(jìn)給步數(shù))旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn) 對柴油機(jī)轉(zhuǎn)速無級、連續(xù)調(diào)節(jié)控制。
要解決步進(jìn)電機(jī)在機(jī)械調(diào)速器上、下機(jī)械止檔處頻繁長期堵轉(zhuǎn)易損壞問 題，就是要在柴油機(jī)達(dá)到轉(zhuǎn)速上/下限時停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)進(jìn)給步 數(shù)或轉(zhuǎn)角位置判斷。本實(shí)用新型通過對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給步數(shù)加/減計數(shù)實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn) 角位置記憶功能。由于電機(jī)進(jìn)給步數(shù)Scur (或轉(zhuǎn)角er)與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速Nr在 特定范圍內(nèi)(通常為430 1000r/m)基本呈一一對應(yīng)關(guān)系，即惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(調(diào) 速桿0/l位)對應(yīng)于Scui^0，最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)于Scur^Smax (最大步數(shù))，于是 對柴油機(jī)惰轉(zhuǎn)/額定轉(zhuǎn)速的限制可歸結(jié)為對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給步數(shù)的判別控制。其 控制過程是，由MPU根據(jù)調(diào)速指令控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)(升速)/反轉(zhuǎn)(降速)， 同時對進(jìn)給步數(shù)進(jìn)行加/減計數(shù)，其計數(shù)范圍是0 Smax，對應(yīng)于轉(zhuǎn)速430 1000r/m，并將當(dāng)前計數(shù)值Scur與設(shè)定值Smax (升速過程)或O值(降速過 程)實(shí)時地比較判別，當(dāng)Scur》Smax或Scur《0時，MPU停止發(fā)送進(jìn)給脈沖， 使步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)行并保持轉(zhuǎn)角位置不變，從而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)角位置的記憶、 判別和控制，做到了由機(jī)械止檔被動限速向電子止檔主動限速的轉(zhuǎn)換，有效 地避免了電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
需要說明的是，由于調(diào)速器調(diào)速彈簧特性的分散性所致，每臺柴油機(jī)額 定轉(zhuǎn)速(1000r/m)對應(yīng)的最大進(jìn)給步數(shù)Smax并不一致，而且用戶對升/降速 速率要求也略有差別，故在首次配機(jī)調(diào)試時應(yīng)對RW1 RW3進(jìn)行參數(shù)整定。
1權(quán)利要求1、一種機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于它由微控制器、工作參數(shù)整定電路、數(shù)字信號隔離處理電路、隔離處理功率驅(qū)動電路、監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元、直流/直流變換器組成；工作參數(shù)整定電路將最高轉(zhuǎn)速、升速時間、降速時間整定數(shù)據(jù)輸入至微控制器，拉桿式司機(jī)控制器的指令信號經(jīng)數(shù)字信號隔離處理電路變換處理后輸入至微控制器，微控制器將輸入的控制信號、監(jiān)測診斷信號等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理后，一方面輸出控制信號至隔離處理功率驅(qū)動電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)三相繞組，另一方面?zhèn)魉捅O(jiān)測診斷數(shù)據(jù)至監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元進(jìn)行顯示，直流/直流變換器將機(jī)車的110V電源轉(zhuǎn)換成各單元電路的工作電源。
2、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于可由故障冗余切換開關(guān)切換至冗余備份調(diào)速控制器。
3、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于所述的微控制器U1-TN80C196KB的67腳、66腳分別經(jīng)電容C108、 C109接地，U1-TN80C196KB的67腳、66腳間接有晶振XTAL; U1-TN80C196KB的2腳、14腳、36腳、68腳、37腳、62腳接地；接插件CJll的1腳接反相器U4A-74HC14的1腳，并經(jīng)電阻R101接U4A的14腳，U4A的14腳接電源VCC，并經(jīng)電容C107接地；接插件CJ11的2腳、3腳、4腳、5腳、14腳分別接反相器U4B-74HC14、U4C-74HC14、 U4D-74HC14、 U4E-74HC14、 U4F-74HC14的3腳、9腳、11腳、13腳、5腳，亦分別經(jīng)電阻RP302、 RP303、 RP304、 RP305、 RP306接U4A-74HC14的7腳，U4A-74HC14的7腳接地；反相器U4A-74HC14、U4B-74HC14、U4C-74HC14、U4D-74HC14、 U4E-74HC14、 U4F-74HC14的2腳、4腳、8腳、10腳、12腳、6腳分別接U1-TN80C196KB的24腳、25腳、26腳、15腳、44腳、42腳;接插件CJ11的6腳經(jīng)電阻RP307接U1-TN80C196KB的9腳，接插件CJ11的7腳接U1-TN80C196KB的9腳，接插件CJll的15腳和16腳間接有并聯(lián)的電容C121和可調(diào)電阻RW3的兩固定端，接插件CJ11的16腳接U1-TN80C196KB的12腳，接插件CJll的8-13腳分別接U5-74HC244的15腳、17展卩、6腳、8腳、11腳、13腳；接插件CJ13的1-10腳與接插件CJ31的1-10腳相連，CJ13的1腳亦接U574HC244的4腳，接插件CJ13的2-6腳分別接Ul-TN80C196KB的18腳、17腳、10腳、8腳、13腳，接插件CJ13的7腳和8腳接電源VCC，接插件CJ13的9腳和10腳接地；接插件CJ12的1-6腳分別接U7-謂003A的16腳、15腳、14腳、13腳、12腳、11腳，接插件CJ12的9腳和10腳經(jīng)電阻R111接Ul-TN80C196KB的13腳，接插件CJ12的11腳和12腳接地，亦經(jīng)電阻RP307接Ul-TN80C196KB的9膽卩，接插件CJ12的15腳和16腳接電源VCC，接插件CJ12的16腳和11腳間并接有電容C101和C102; U7-ULN2003A的8腳接地，U7-ULN2003A的1-6腳分別接Ul-TN80C196KB的28腳、29腳、34腳、35腳、27腳、39腳，U7-ULN2003A的10腳經(jīng)串聯(lián)的發(fā)光二極管LY3和電阻R108接電源VCC， U7-ULN2003A的7腳接與非門U6B-74HC04的4腳；U8-MAX692的1腳和2腳接電源VCC，亦經(jīng)電容C118接地，U8-MAX692的4腳經(jīng)電阻R109接電源VCC,亦經(jīng)電阻R110接地，U8-MAX692的3腳和8腳接地，U8-MAX692的7腳接U6B-74HC04的5腳和6腳，亦接Ul-TN80C196KB的16腳，U8-MAX692的6腳接U1-TN80C196KB的40腳，亦經(jīng)電阻R112接電源VCC; Ul-TN80C196KB的12腳和13腳間接有并聯(lián)的電容Clll和穩(wěn)壓二極管Zl; Ul-TN80C196KB的43腳經(jīng)電阻R102接電源VCC; U1-TN80C196KB的1腳接電源VCC，亦經(jīng)電容C114接地；Ul-TN80C196KB的47腳和61腳分別接U6A-74HC02的2腳和3腳，U6A-74HC02的14腳接地，亦經(jīng)電容C116接地；U6A-74HC02的1腳接U6D-74HC02的11腳和12腳，U6D-74HC02的13腳接U5-74HC244的1腳和19腳；排阻RP1的1腳接電源VCC，排阻RP1的3腳、2腳、4-9腳分別接U1-TN80C196KB的60腳、59腳、58-53腳，亦分別接U2-74HC373的3腳、4腳、7腳、8腳、13腳、14腳、17腳、18腳，亦分別接U5-74HC244的5腳、3腳、14腳、12腳、9腳、7腳、18腳、16展卩；排阻RP2的1腳接電源VCC，排阻RP2的3腳、2腳、4-9腳分別接U5-74HC244的4腳、2腳、13腳、11腳、8腳、6腳、17腳、15腳;U5-74HC244的20腳接電源VCC，并經(jīng)電容C117接地，U5-74HC244的10腳接地；Ul-TN80C196KB的48-52腳分別接U3-EPR0M2764的2腳、23腳、21腳、24腳、25腳，Ul-TN80C196KB的46腳接U3-EPR0M2764的20腳，Ul-TN80C196KB的61腳接U3-EPR0M2764的22腳，Ul-TN80C196KB的53-60腳分別接U9-GAL16V8的12-19腳，Ul-TN80C196KB的61腳接U9- GAL16V8的11腳，Ul-TN80C196KB的62腳接U2-74HC373的11腳;U9- GAL16V8的1腳接U3EPR0M2764的20腳，U9- GAL16V8的2-9腳接U3-EPR0M2764的11-19腳，U9- GAL16V8的20腳接電源VCC，并經(jīng)電容C122接地，U9- GAL16V8的10腳接地；U3-EPR0M2764的1腳、28腳、27腳接電源VCC， U3-EPR0M2764的1腳經(jīng)電容C112接地，U3-EPR0M2764的14腳接地，U3-EPR0M2764的3-10腳分別接U2-74HC373的19腳、16腳、15腳、12腳、9腳、6腳、5腳、2腳，U2-74HC373的1腳和10腳接地，U2-74HC373的20腳接電源VCC，并經(jīng)電容C115接地。
4、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于所述的工作參數(shù)整定電路為可調(diào)電阻RW1的兩固定端一端接接插件CJ31的6腳，另一端接地，RW1的可調(diào)端接接插件CJ31的5腳；可調(diào)電阻RW2的兩固定端一端接接插件CJ31的6腳，另一端接地，RW1的可調(diào)端接接插件CJ31的4腳；可調(diào)電阻RW3的兩固定端與電容C121并接于接插件CJll的15腳和16腳間，RW3的可調(diào)端接U1的11腳。
5、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于所述的數(shù)字信號隔離處理電路為司控器控制信號SKOC、 SK0D、 SK0A、 SKOB分別經(jīng)串聯(lián)的電阻R254和電容C220、串聯(lián)的電阻R255和電容C221、串聯(lián)的電阻R256和電容C222、串聯(lián)的電阻R257和電容C223接110V電源負(fù)極，亦分別經(jīng)電阻R229、 R230、 R231、 R232接光電耦合器G011-A、G011-B、G011-C、G011-D的1腳、3腳、5腳、7腳，光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的2腳、4腳、6腳、8腳分別經(jīng)二極管D211、 D212、 D213、 D214接110V電源負(fù)極，光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的16腳、14腳、12腳、10腳接電源VCC，光電耦合器G011-A、 G011-B、 G011-C、 G011-D的15腳、13腳、11腳、9腳分別接接插件CJ11的2-5腳和接插件CJ21的2-5腳。
6、如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于:所述的隔離處理功率驅(qū)動電路為接插件CJ12的1-3腳分別接接插件CJ21的17-19腳，接插件CJ21的17-19腳分別接光電耦合器GOOl、 GO02、 G003的2腳，光電耦合器GOOl、 G002、 G003的1腳分別經(jīng)電阻R201、 R202、 R203接電源VCC;光電耦合器GOOl的內(nèi)部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R204接110V電源負(fù)極，G001的4腳和5腳經(jīng)穩(wěn)壓管Z21接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)電阻R245接110V電源負(fù)極，G001的5腳經(jīng)電阻R207接110V電源正極，G001的4腳經(jīng)串聯(lián)的電阻R208、 R211接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻R208、 R214接M0S1的G級，M0S1的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R249和電容C201;光電耦合器G002的內(nèi)部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R205接110V電源負(fù)極，G002的5腳接G003的5腳，G002的4腳經(jīng)串聯(lián)的電阻R209、 R212接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻R209、 R215接M0S2的G級，M0S2的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R250和電容C202;光電耦合器GO03的內(nèi)部三極管基級經(jīng)串聯(lián)的電阻R206接110V電源負(fù)極，G003的4腳經(jīng)串聯(lián)的電阻R210、 R213接110V電源負(fù)極，亦經(jīng)串聯(lián)的電阻R210、R216接M0S3的G級，M0S3的D級和S級間接有串聯(lián)的電阻R251和電容C203;M0S1、 M0S2、 M0S3的D級分別經(jīng)二極管D201、 D202、 D203接G012-A、 G012-B、G012-C的2腳、4腳、6腳，M0S1、 M0S2、 M0S3的D級亦分別接繼電器JIA、J1B、 J1C的觸點(diǎn)1、 2、 3;繼電器JIA的公共端7接步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDA，繼電器JIB的公共端8接步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDB，繼電器JIC的公共端9接步進(jìn)電機(jī)的三相繞組BDC，繼電器JIA的公共端7、繼電器JIB的公共端8、繼電器JIC的公共端9分別經(jīng)二極管D204、畫、D206接VBD+;接插件CJll 的8-10腳分別接接插件CJ21的8-10腳，接插件CJ21的8-10腳分別接G012-A、 G012-B、 G012-C的16腳、14腳、12腳，G012-A、 G012-B、 G012-C的15腳、 13腳、11腳接地，G012-A、 G012-B、 G012-C的1腳、3腳、5腳分別經(jīng)電阻R233、 R235、 R237接110V電源正極，G012-A、 G012-B、 G012-C的1腳、3腳、5腳亦 分別經(jīng)電阻R234、 R236、 R238接110V電源負(fù)極。
7、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于 所述的監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元為接插件CJ31的1腳經(jīng)按鍵KEY1接地，CJ31 的7腳和10腳間接有電容C16;接插件CJ31的3腳接U15的1腳和2腳，接 插件CJ31的2腳分別接U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的8腳，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的7腳接地，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的14腳分別經(jīng)電容C15、 C14、 C13、 C12、 Cll接地，U15、 U14、 U13、 U12、 Ull的9腳和14腳接電源VCC; U15的3-6腳、10-13腳分別接LED5的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、 3腳、7腳，U14的1腳和2腳接U15的13腳；U14的3-6腳、10-13腳分別接 LED4的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳，U13的1腳和2腳 接U14的13腳；U13的3-6腳、10-13腳分別接LED3的10腳、9腳、8腳、5 腳、4腳、2腳、3腳、7腳，U12的1腳和2腳接U13的13腳；U12的3-6腳、 10-13腳分別接LED2的10腳、9腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳，Ull 的1腳和2腳接U15的13腳；Ull的3-6腳、10-13腳分別接LED1的10腳、9 腳、8腳、5腳、4腳、2腳、3腳、7腳；電源VCC經(jīng)串聯(lián)的二極管Dll、 D12、 D13、 D14接LED5、 LED4、 LED3、 LED2、 LED1的1腳和6腳。
8、 如權(quán)利要求1所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于 所述的直流/直流變換器為110V電源正極和負(fù)極分別接CJY的1腳和5腳， CJY的1腳經(jīng)串聯(lián)的電鍵YK、熔斷器F2接CJY的3腳，CJY的5腳經(jīng)電鍵接CJY 的6腳，CJY的3腳經(jīng)二極管D207接110V電源正極，110V電源正極和負(fù)極間接有并聯(lián)的電容C212、 C214, DC/DC模塊的Vin正極經(jīng)電感Ll接110V電源 正極，DC/DC模塊的Vin正極和負(fù)極間并接有電容C213、 C215、穩(wěn)壓管YZ1， DC/DC模塊的Vol經(jīng)電感L2接電源VCC，亦經(jīng)電容C216接地，電源VCC經(jīng)電容 C217接地，DC/DC模塊的GND和COM接地，DC/DC模塊的Vo3輸出VDD， DC/DC 模塊的Vo3和COM間接有并聯(lián)的電容C219和C218。
9、如權(quán)利要求2所述的機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器，其特征在于 所述的故障冗余切換為繼電器J和二極管D208并接于外部控制信號GZJ和 110V電源負(fù)極之間，繼電器受控后J1A、 J1B、 J1C的公共點(diǎn)7、 8、 9分別與 觸點(diǎn)4、 5、 6相連，觸點(diǎn)4、 5、 6分別接另一部冗余備份調(diào)速控制器對應(yīng)輸 出端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)車柴油機(jī)拉桿式操作調(diào)速控制器。它的工作參數(shù)整定電路將最高轉(zhuǎn)速、升速時間、降速時間等參數(shù)輸入至微控制器，拉桿式司機(jī)控制器的指令信號經(jīng)數(shù)字信號隔離處理電路變換處理后輸入至微控制器，微控制器將輸入的控制信號、監(jiān)測診斷信號等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理后，一方面輸出控制信號至隔離處理功率驅(qū)動電路驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)三相繞組，另一方面?zhèn)魉捅O(jiān)測診斷數(shù)據(jù)至監(jiān)測診斷數(shù)字顯示單元進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械止檔被動限速向電子止檔主動限速的轉(zhuǎn)換，有效地避免了電機(jī)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，降低了步進(jìn)電機(jī)的故障損壞率。同時，本實(shí)用新型采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，通用靈活，操作簡單，安裝方便，維修便捷。
文檔編號F02D31/00GK201344068SQ20082023201
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者何勇軍, 揚(yáng) 楊 申請人:中國北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所有限公司