便攜式接觸網(wǎng)測量儀的研制

《便攜式接觸網(wǎng)測量儀的研制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、便攜式接觸網(wǎng)測量儀的研制上海鐵道科技2010年第4期21陳興功王璐上海鐵路局杭9'11供電段摘要當前接觸網(wǎng)測量工作較為繁瑣.便攜式接觸線殘高測量設(shè)備,具有數(shù)字測量,移動存儲,實時報警等功能,并可結(jié)合計算機軟件技術(shù)對磨損面積進行自動換算,為電氣化鐵路接觸網(wǎng)測量工作提具;接觸網(wǎng);殘高;C8051F310單片在電氣化鐵路供電系統(tǒng)中,電力機車通過受電弓從接觸網(wǎng)導線獲得電能,經(jīng)過長時間的運行,接觸導線磨耗引起導線截面減小,導線電阻增大,導致接觸導線發(fā)熱,加劇導線磨損.如果掉線截面過小,將導致斷線,將給鐵路運營帶來巨大損失.所以及時有效地對接觸線進行測量,顯得尤為重要.按照現(xiàn)有的

2、檢測手段,利用天窗時間封鎖線路,工人拿卡尺站在梯車平臺E近距離檢測.在提速后車輛密度增加,行車問隔縮短的隋況下,該工作方式測量速度隉,效率低的問題尤為突出,所以急需要一種便睫有效的測量方式來提高工作效率.1方案選定本方案采用了測量接觸線殘高的測量方式.測量儀分為數(shù)顯量具和手持式記錄器兩部分,如圖1所示.圖1數(shù)顯量具和手持式記錄器數(shù)顯量具帶有彈簧的夾口,可以很方便迅速的夾在接觸線上,手持式記錄器,與數(shù)顯量具連接,能夠顯示測量得到的數(shù)據(jù),并將數(shù)顯量具測得的數(shù)據(jù)存儲于存儲器中.測量過程中,工人僅需要將數(shù)顯量具卡住接觸線,不需要人工讀數(shù)測量,直接取得殘高值,并且儀器自動記錄測

3、量時間,測量數(shù)據(jù),測量標識號,免去了人工記錄的繁瑣,杜絕了人為錯誤記錄.采用本方案有以下優(yōu)點:(1)精度高:容柵式數(shù)顯量具精度可以達到0.0lmm,甚至可以達到0.001mm,完全滿足現(xiàn)場精度的要求.f21檢測直觀方便:手持式設(shè)備的液晶顯示屏能將測量數(shù)據(jù)實時顯示,并且根據(jù)線型參數(shù)實時報警.(3)設(shè)備經(jīng)濟實用,適于推廣:容柵數(shù)顯量具的價格適中,手持式記錄器方便實用,通過計算機自動查表換算,將殘高值換算成相應(yīng)的面積,完全省去了繁瑣的人工查表過程,減輕了現(xiàn)場二r=作壓力,提高了工作效率,也提高了工作的正確性.非常適合現(xiàn)場推廣.2數(shù)顯量具的數(shù)據(jù)輸出一般常見容柵式數(shù)顯量具輸出接

4、口采用一種同步串行傳輸方式,在模塊組件設(shè)計了一個金手指接口,依次是電源地(Vneg),數(shù)據(jù)(Data),時鐘(Clock),電(Vpos),如圖2所示.圖2容柵式數(shù)顯量具輸出接口通過示波器實際測量,可以見到如圖3所示波形.上方波形是時鐘(Clock),下方波形是數(shù)據(jù)(Data).數(shù)據(jù)的電平為1.5V.在普通模式下,每隔O-3S發(fā)送一組數(shù)據(jù).通過波形邏輯分析,得出輸出數(shù)據(jù)的組成關(guān)系如圖3.發(fā)送每組48位數(shù)據(jù),前24位是絕對參數(shù),這個數(shù)據(jù)和數(shù)顯量具的參數(shù)有關(guān).后24位是相對參數(shù),這個就是我們需要的測量值,它的數(shù)據(jù)組成是低位在前.便攜式接角蟲網(wǎng)測量儀的研制圖3示波器實際測量

5、波形3手持式記錄器的設(shè)計根據(jù)現(xiàn)場的需要,要求手持式記錄儀除了能夠獲取數(shù)顯量具的數(shù)據(jù)外,還要有實時報警功能,數(shù)據(jù)記錄功能,時鐘功能.設(shè)計框圖如圖4.圖4手持式記錄儀設(shè)計框圖主控芯片選用SiliconLaboratories公司的C8051F310單片機作為主控制器,它是一種完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片,內(nèi)部集成了大量功能部件.C8051F310使用SiliconLaboratories專利的高速CIP一51微控制器內(nèi)核,70%的指令執(zhí)行時間為一個或者兩個系統(tǒng)時鐘周期,是標準8051指令執(zhí)行速度的12倍.工作電壓為2.7v～3.6V,典型工作電流為5mA,低功耗

6、的特性適合便攜式設(shè)備設(shè)計.通過整形放大電路將數(shù)顯量具輸出的時鐘和數(shù)據(jù)信號接入單片機IO口,配置外部中斷資源.通過軟件處理將數(shù)據(jù)讀取并轉(zhuǎn)化成需要的形式.儀器中設(shè)計了相應(yīng)的時鐘芯片,EEPROM存儲器,USB接口電路,點陣式液晶模塊,按鍵,蜂鳴器.4程序設(shè)計接觸線殘高測量儀的軟件主要分記錄器單片機程序,上位機程序.手持式記錄器內(nèi)的單片機程序主要完成對手持設(shè)備內(nèi)元件的初始化,單片機內(nèi)資源配置及相關(guān)應(yīng)用模塊的調(diào)用.不但要完成數(shù)顯量具發(fā)送的數(shù)據(jù)的解釋和換算,還包含了液晶菜單顯示,存儲器管理,密碼管理,電能監(jiān)視等功能,所以程序管理顯得尤為重要.在設(shè)計過程中,采用了狀態(tài)機的力式來管

7、理絡(luò)功能.程癢中MenuState用于標識菜單編號,不同的取值代表不同的功能界面,在主循環(huán)中對其進行判斷,進入相應(yīng)的菜單子函數(shù),每個菜單子函數(shù)首先載入相應(yīng)的顯示內(nèi)容和輸入輸出信息,子函數(shù)完成后,對MenuState返回一個值,實現(xiàn)進^下一級菜單或回到主界面的功能.程序簡單易行,便基步擴展.以下是部分源程序.while(1)//主循環(huán)函數(shù){switch(MenuState)//狀態(tài)標識符{case0:MenuScreen0;break;//主菜單顯示界面0case1:SaveDocScreen(1);break;//~檔選擇界面fl=進人工作)case