本實用新型涉及一種電源保護裝置，尤其涉及一種機車中的LKJ車載設備電源保護裝置。

背景技術：

LKJ作為保障鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，LKJ監(jiān)控裝置以及相關設備的質(zhì)量問題直接關系到鐵路運輸安全。因而研發(fā)保護控制行車安全的LKJ列車運行監(jiān)控裝置及相關設備，減少被保護設備故障發(fā)生率，提高其運行的穩(wěn)定性，進而保障鐵路行車安全和提高行車效率，具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述的理由，本實用新型提供一種對LKJ車載設備進行電源保護的裝置。

本實用新型采用以下技術方案：

LKJ車載設備電源保護裝置，包括安裝在機車上的裝置主機、地面服務器和手持終端，

所述裝置主機包括CPU單元、顯示單元、功率單元和電涌保護器，CPU單元連接顯示單元、功率單元；

功率單元包括與機車電源輸入接口連接的穩(wěn)壓電源和輔助電源，機車電源輸入接口與穩(wěn)壓電源之間連接電涌保護器，機車110V電源通過機車電源輸入接口、電涌保護器、穩(wěn)壓電源后，通過輸出接口進行輸出；機車110V電源通過機車電源輸入接口輸入到輔助電源進行電源轉(zhuǎn)換后，為LKJ車載設備電源保護裝置內(nèi)部的用電器件供電；

CPU單元包括CPU，CPU連接顯示單元；

所述手持終端與裝置主機和地面服務器通信連接，進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲和參數(shù)設置。

所述機車電源輸入接口與輸出接口之間連接應急轉(zhuǎn)換開關，用于在電源保護裝置無輸出時，通過應急轉(zhuǎn)換開關的動作直接進行在輸出接口進行電源的輸出。

所述CPU單元包括多路隔離電路，CPU通過多路隔離電路連接應急轉(zhuǎn)關開關。

所述穩(wěn)壓電源包括功率模塊、放大器Ⅰ、放大器Ⅱ，機車110V電源通過機車電源輸入接口連接斷路器F1后，與功率模塊的電源輸入接口連接；功率模塊的開關接口連接放大器Ⅰ的輸出端，且功率模塊的開關接口與放大器Ⅰ的輸出端之間設置有與CPU連接的啟?？刂齐娐?；功率模塊的輸出接口連接放大器Ⅱ的輸入端，放大器Ⅱ的輸出端通過設置在CPU單元內(nèi)的多路隔離電路連接CPU。

所述CPU單元還包括與輔助電源連接的電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將輔助電源輸出的電壓轉(zhuǎn)換后，為CPU單元內(nèi)部的用電器件供電，所述電源轉(zhuǎn)換模塊上連接有隔離電源；

所述CPU單元還包括與CPU連接的風機控制電路、風機工作電壓電流監(jiān)測電路、存儲器和以太網(wǎng)交換機芯片、485/CAN轉(zhuǎn)換電路，風機控制電路通過風機驅(qū)動與接口、檢流電阻連接CPU外部的風機；風機工作電壓電流監(jiān)測電路連接檢流電阻的兩端，用于獲取風機工作的電壓電流傳遞給CPU；485/CAN轉(zhuǎn)換電路用于連接外部機車設備。

所述CPU單元還包括與CPU連接的CPU溫濕度檢測電路、時鐘芯片，所述CPU還連接功率單元的溫濕度檢測電路和ID獲取電路。

所述顯示單元包括數(shù)碼管、LED指示燈、USB接口、232接口，所述數(shù)碼管通過數(shù)碼管驅(qū)動連接CPU，用以顯示輸入電壓、輸出電壓、輸出電流；所述LED指示燈通過LED驅(qū)動連接CPU，用于進行設備狀態(tài)的指示；所述USB接口和232接口分別通過USB轉(zhuǎn)換電路和232轉(zhuǎn)換電路連接CPU。

所述顯示單元中還設置與CPU連接的WIFI模塊，用于與手持終端通信。

所述功率模塊與輸出接口之間連接有電流傳感器和電壓傳感器Ⅰ，電流傳感器和電壓傳感器Ⅰ通過設置在CPU單元中的信號調(diào)理電路與CPU連接；

所述機車電源輸入接口和輔助電源之間連接電壓傳感器Ⅱ，電壓傳感器Ⅱ通過設置在CPU單元中的信號調(diào)理電路與CPU連接。

本實用新型的有益效果：（1）通過設置穩(wěn)壓電路，能夠在電壓較低時進行穩(wěn)壓輸出；（2）設置應急轉(zhuǎn)換開關，可以在電源保護裝置無DC110V輸出時，司機通過操作設置在電源保護裝置上的應急轉(zhuǎn)換開關，將電源保護裝置DC110V輸入、輸出直通，電源保護裝置可繼續(xù)輸出DC110V電源；（3）具備與手持終端的無線通信通能；（4）設置浪涌保護器，可對過電壓進行防護。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2為機箱外部示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

本實用新型提供的LKJ車載設備電源保護裝置（型號TLB型，簡稱裝置）由LKJ車載設備電源保護裝置主機（型號TLB1型，簡稱裝置主機）、設置有地面軟件的地面服務器和LKJ車載設備電源保護裝置手持終端（型號TLBS型，簡稱手持終端）構(gòu)成。裝置主機安裝在機車上，連接機車DC110V電源和LKJ車載設備，對機車電源進行穩(wěn)壓和過電壓、浪涌防護，為LKJ車載設備提供電源保護措施，同時對機車電源質(zhì)量進行監(jiān)測和記錄；手持終端轉(zhuǎn)儲裝置主機記錄文件，同時可以對本臺機車的電源質(zhì)量進行分析；預裝有地面軟件的地面服務端保存所有機車電源質(zhì)量的記錄文件，可以進行全面檢索和分析全部機車電源的質(zhì)量，同時可實現(xiàn)對裝置主機的設備管理。

另外，裝置主機可與插裝于機車安全信息綜合監(jiān)測裝置（TAX）中的TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件進行RS485通信，獲取TAX的年月日、時分秒、里程、車型、車號等信息。

裝置主機包括機箱，機箱內(nèi)部設置有CPU單元和與之相連的顯示單元、功率單元、風機，機箱上設置對外的電氣接口：機車電源輸入接口、RS485接口，還設置開關：電源保護開關K1、應急轉(zhuǎn)換開關、電源檢測開關，同時設置有插拔式的電涌保護器。

功率單元由功率器件和監(jiān)測器件構(gòu)成，實現(xiàn)穩(wěn)壓，防護，電流、電壓監(jiān)測功能；CPU單元與其它單元通信實現(xiàn)監(jiān)測、記錄、顯示功能，顯示單元與其它板件實現(xiàn)監(jiān)測、記錄、顯示功能；電涌保護器(VAL)進行過電壓防護和浪涌抑制，可拔插更換；主機中設置嵌入式軟件，主要實現(xiàn)機車電源監(jiān)測、記錄及記錄文件轉(zhuǎn)儲、通信、顯示軟軟件部分功能，與穩(wěn)壓電路、輸入輸出電路隔離；軟件的任何故障，不影響裝置主機持續(xù)通電。

功率單元包括與機車電源輸入接口連接的穩(wěn)壓電源和輔助電源，機車電源輸入接口與穩(wěn)壓電源之間設置接口，用于連接電涌保護器，電涌保護器與機車電源輸入接口之間還設置電源保護開關K1。浪涌保護器VAL主要完成對浪涌電壓的吸收和抑制，同時，利用其與電源保護開關K1組合，完成對機車DC110V過電壓防護的功能。

機車的DC110V電源通過機車電源輸入接口、電涌保護器、穩(wěn)壓電源后，通過輸出接口進行輸出；機車DC110V電源通過機車電源輸入接口輸入到輔助電源進行電源轉(zhuǎn)換后，為LKJ車載設備電源保護裝置內(nèi)部的用電器件供電；上述的輔助電源將機車110V電源轉(zhuǎn)換為DC12V電源，機車110V電源與輔助電源之間通過電源檢測開關K2連接有電壓傳感器Ⅱ，電壓傳感器Ⅱ與CPU單元連接，用于進行輸入電源的電壓監(jiān)測。

CPU單元包括CPU，CPU連接顯示單元。

CPU單元還包括與輔助電源連接的電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將輔助電源輸出的電壓轉(zhuǎn)換后，為CPU單元內(nèi)部的用電器件供電，即電源轉(zhuǎn)換模塊用于將DC12V的電源轉(zhuǎn)換為DC5V、DC3.3V、DC±15V的電壓，為CPU單元內(nèi)部元件供電，電源轉(zhuǎn)換模塊上連接有隔離電源。

CPU單元還包括與CPU連接的風機控制電路、風機工作電壓電流監(jiān)測電路、存儲器和以太網(wǎng)交換機芯片、485/CAN轉(zhuǎn)換電路，風機控制電路通過風機驅(qū)動與接口、檢流電阻連接CPU外部的風機；風機工作電壓電流監(jiān)測電路連接檢流電阻的兩端，用于獲取風機工作的電壓電流傳遞給CPU。電源保護裝置處于穩(wěn)壓工作模式時，采取強制冷風的方式，處于非穩(wěn)壓輸出工作方式時，采取自然通風的方式。485/CAN轉(zhuǎn)換電路用于連接外部機車設備，如TAX設備，通過與TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件進行RS485通信，獲取TAX的年月日、時分秒、里程、車型、車號等信息。

CPU單元還包括與CPU連接的CPU溫濕度檢測電路、時鐘芯片，用于實時獲取CPU的溫濕度信息，CPU還連接功率單元內(nèi)的溫濕度檢測電路和ID獲取電路；CPU還連接設置在顯示單元中的WIFI模塊，用于與手持終端通信進行文件轉(zhuǎn)儲。

上述的機車電源輸入接口與輸出接口之間連接應急轉(zhuǎn)換開關K3。應急轉(zhuǎn)換開關K3完成應急轉(zhuǎn)換的功能，在電源保護裝置無輸出時，可將應急轉(zhuǎn)換開關打到“應急”位置，電源保護裝置可繼續(xù)輸出DC110V電壓。如圖1中所示的，CPU通過多路隔離電路連接應急轉(zhuǎn)關開關，用于獲取應急轉(zhuǎn)換開關的開關狀態(tài)。

如圖1中所示，穩(wěn)壓電源包括功率模塊、放大器Ⅰ、放大器Ⅱ，機車110V電源通過機車電源輸入接口連接斷路器F1后，與功率模塊的電源輸入接口連接；功率模塊的開關接口連接放大器Ⅰ的輸出端，且功率模塊的開關接口與放大器Ⅰ的輸出端之間設置有與CPU連接的啟?？刂齐娐?；功率模塊的輸出接口連接放大器Ⅱ的輸入端，放大器Ⅱ的輸出端通過設置在CPU單元內(nèi)的多路隔離電路連接CPU。

穩(wěn)壓電源在機車DC110V電源電壓低于88V時，通過CPU啟動啟?？刂齐娐罚敵鯠C110V，起到穩(wěn)壓作用，避免因機車電源電壓過低而引起被供電的設備工作不穩(wěn)定或掉電。當機車DC110V低于48V時，通過CPU斷開啟?？刂齐娐贩€(wěn)壓電源停止工作，避免輸入電流過大而導致斷路器F1保險熔斷。

機車110V電源通過機車電源輸入接口輸入到放大器Ⅰ的輸入端，放大器Ⅰ對獲取的電源大小判斷后，如果處于設定的穩(wěn)壓電路啟動閾值范圍內(nèi)，則通過CPU發(fā)送信號給啟?？刂齐娐愤M行功率模塊的啟動，如果處于設定的穩(wěn)壓電路停止閾值范圍內(nèi)，則通過CPU發(fā)送信號給啟停控制電路進行功率模塊的停止；同時CPU連接放大器Ⅱ的輸出端對輸出電壓的有無進行檢測，如果沒有輸出電壓，則可以通過CPU發(fā)送信號給啟?？刂齐娐愤M行功率模塊的啟動，使之電壓輸出。

顯示單元包括數(shù)碼管、LED指示燈、USB接口、232接口，所述數(shù)碼管通過數(shù)碼管驅(qū)動連接CPU，用以顯示輸入電壓、輸出電壓、輸出電流；所述LED指示燈通過LED驅(qū)動連接CPU，用于進行設備狀態(tài)的指示；所述USB接口和232接口分別通過USB轉(zhuǎn)換電路和232轉(zhuǎn)換電路連接CPU，用于連接外部設備進行設備更新和維護。

功率模塊與輸出接口之間連接有電流傳感器和電壓傳感器Ⅰ，電流傳感器和電壓傳感器Ⅰ通過設置在CPU單元中的信號調(diào)理電路與CPU連接。

上述的裝置設計時，電源保護裝置內(nèi)部隔離電路和部件之間留有足夠的安全距離，電源DC110V輸入和低壓電路之間電氣隔離。RS485 接口與內(nèi)部主電路之間電氣隔離。電源輸入設置磁環(huán)和濾波器。對外接口設置磁珠，對輻射騷擾進行衰減。機構(gòu)整體考慮整體導電性和屏蔽性，外殼接地設計。

綜上的描述可知：本實用新型的裝置主機可實現(xiàn)以下功能：

電源保護功能：可對DC110V電源差模浪涌電壓干擾進行防護；可對DC110V電源過電壓進行防護；可對DC110V電源低電壓進行穩(wěn)壓。

電源質(zhì)量監(jiān)測和記錄功能：對DC110V輸入電壓、輸出電壓、輸出電流進行監(jiān)測和記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)。

與TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件通信功能： 裝置主機可與TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件進行RS485通信，獲取TAX的年月日、時分秒、里程、車型、車號等信息。

與手持終端無線通信功能：主機可與手持終端通過WiFi方式通信，進行信息交互。

應急轉(zhuǎn)換功能：裝置主機無DC110V輸出時，司機可操作設置在裝置主機上的“應急轉(zhuǎn)換開關”，將裝置主機DC110V輸入、輸出直通，使裝置主機可繼續(xù)輸出DC110V電源。

本實用新型還包括手持終端，手持終端由手持機和手持終端軟件構(gòu)成：手持機具有一般智能手機硬件功能。

手持終端具有以下功能：

1，設置功能

1)可設置裝置主機WiFi連接參數(shù)、穩(wěn)壓工作時間。

2)在裝置主機未與TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件連接的情況下，可設置裝置主機的車型和車號。

3)在裝置主機未與TAX信息轉(zhuǎn)發(fā)插件連接的情況下，可對裝置主機進行授時和校時。

4)可設置輸入電壓、輸出電壓、輸出電流上下限值。

2，記錄文件轉(zhuǎn)儲功能

1)可通過WiFi方式轉(zhuǎn)儲裝置主機記錄文件。

3，記錄文件上傳功能

1)可通過WiFi方式將轉(zhuǎn)儲的記錄文件上傳到指定的文件目錄。

2)可作為U盤，由地面軟件選取手持終端內(nèi)部存儲的記錄文件。

本實用新型還包括裝有地面軟件環(huán)境的地面服務器和與之通信的手持終端，地面服務器包括服務器和工作終端。服務器和工作終端通過辦公局域網(wǎng)連接，工作終端可部署多臺也可和服務器共用同一硬件環(huán)境。手持終端保存的裝置主機記錄數(shù)據(jù)可通過USB或WiFi的方式傳輸給工作終端，工作終端將數(shù)據(jù)傳輸給FTP服務器保存。工作終端通過FTP服務器進行數(shù)據(jù)查詢、分析。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本實用新型的保護范圍。