专利名称：电车牵引调速装置适配器的制作方法
技术领域：
本发明属于电子设备，具体涉及一种现代有轨电车牵引调速装置适配 器。
技术背景电车牵引调速装置适配器是现代有轨电车交流牵引调速装置与车载
微机监控系统之间的桥梁，其功能主要是通过通信方式进行数据交换，实现车载微机监控
系统对交流牵引调速装置的实时监控。目前现有的电车牵引调速适配器结构复杂，现场设
备信号多导线连接，数据信号传输的实时性、可靠性和抗干扰能力均较差。 发明内容为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单合理、数
据信号传输能力较强的电车牵引调速装置适配器。 为实现此目的，本发明的技术方案如下一种电车牵引调速装置适配器，其特征在 于车载微机监控系统的控制信号经通信接口电路2输入至单片机控制电路；单片机控制 电路进行数据处理、相关状态控制及显示，单片机输出信号部分经通信接口电路1输出至 牵引调速装置的控制单元，部分经D/A转换电路、转换开关电路连接至线缆连接器，部分直 接输出连接至线缆连接器；外部信号经信号连接器、隔离电路连接至线缆连接器；线缆连 接器接牵弓I调速装置的控制单元；电源转换电路为单片机控制电路和其他电路提供工作电 源。 所述的单片机控制电路为单片机U1-AT89C52的18脚和19脚分别经电容C12 和Cl 1接地，18脚和19脚间接有晶振XTAL， 18脚接模块U7A-74HC393的1脚；单片机 U1-AT89C52的1脚-4脚分别接模块U11A-74HC86的1脚和2脚、模块U11B-74HC86的4脚 和5脚；单片机U1-AT89C52的1脚经电阻R19接三极管Tl的基极，三极管Tl的集电极接 电源VCC，三极管Tl的发射极接线缆连接器JX11的D2，单片机U1-AT89C52的2脚经电阻 R20接三极管T2的基极，三极管T2的集电极接电源VCC，三极管T2的发射极接线缆连接器 JX11的D3 ;单片机U1-AT89C52的6脚接U4-MAX487的2脚和3脚，7脚接U5-MAX487的2 脚和3脚；单片机U1-AT89C52的12脚接模i央U6-Z85C30的6脚，31脚接电源VCC， 17脚和 16脚分别接模块U6-Z85C30的41脚和40脚；单片机U1-AT89C52的10脚和11脚分别接 模块U4-MAX487的1脚和4脚；单片机U1-AT89C52的21脚-23脚分别接模块U6-Z85C30 的37脚-39脚，单片机U1-AT89C52的39脚-32脚分别接模i央U6-Z85C30的1脚、2脚、44 脚、3脚、43脚、4脚、42脚、5脚，亦分别接模块U8-MAX508的5脚-13脚；单片机U1-AT89C52 的24脚、25脚、16脚、26脚分别接模块U8-MAX508的14脚-17脚；单片机U1-AT89C52的 4脚、3脚、1脚、2脚分别接模块U3B-7406的3脚、模块U3C-7406的5脚、模块U3D-7406的 9脚、模块U3E-7406的11脚，模块U3B-7406的4脚经串联的二极管LED1和电阻R13接电 源VCC，模块U3C-7406的6脚经串联的二极管LED2和电阻R14接电源VCC，模块U3D-7406 的8脚经串联的二极管LED3和电阻R15接电源VCC，模块U3E-7406的10脚经串联的二极 管LED4和电阻R16接电源VCC ;模块U2-MAX692的1脚和2脚接电源VCC， 2脚经电容C13 接地，3脚接地，4脚经电阻R3接电源VCC， 4脚亦经电阻R4接地；模块U2-MAX692的6脚接 单片机U1-AT89C52的8脚，模块U2-MAX692的8脚接地，7脚接模块U3A-7406的1脚，模块 U3A-7406的2脚接单片机U1-AT89C52的9脚，亦经电阻R5接电源VCC。脚分别接U4-MAX487 的1脚和4脚，单片机U1-AT89C52的6脚接U4-MAX487的2脚和3脚；U4_MAX487的8脚接 电源VCC， 7脚和6脚间接有电阻R8， 5脚接地；U4-MAX487的6脚和7脚分别输出TX_RX1+ 和TX_RXl-， TX_RX1+和TX_RX1-分别通过接插件JX13的Al、 Bl连接至牵引调速装置的控 制单元。 所述的通信接口电路2为单片机U1-AT89C52的39脚-32脚分别接模块 U6-Z85C30的1脚、2脚、44脚、3脚、43脚、4脚、42脚、5脚，单片机U1-AT89C52的17脚和 16脚分别接模块U6-Z85C30的41脚和40脚，单片机U1-AT89C52的23脚-21脚分别接模 ±央U6-Z85C30的39脚-37脚，单片机U1-AT89C52的12脚接模i央U6-Z85C30的6脚，模±央 U6-Z85C30的6脚经电阻R6接电源VCC，模块U6-Z85C30的8脚和7脚均经电阻R7接电源 VCC ;单片机U1-AT89C52的18脚接模i央U7A-74HC393的1脚，模i央U7A-74HC393的6脚接 模±央U7B-74HC393的13脚，模±央U7A-74HC393的2脚和模i央U7B-74HC393的12脚均接地， 模块U7A-74HC393的3脚-6脚和模块U7B-74HC393的11脚_8脚分别接接插件Jl的1脚、 3展卩、5展卩、7脚、9脚、11脚、13脚、15脚，接插件Jl的2脚、4脚、6脚、8脚、10脚、12脚、14 脚、16脚相连接输出PCLK， PCLK接模±央U6-Z85C30的23脚；模±央U6-Z85C30的14脚和16 脚分别接模块U5-MAX487的1脚和4脚，单片机U1-AT89C52的7脚接U5-MAX487的2脚和 3脚，U5-MAX487的8脚接电源VCC， 7脚和6脚间接有电阻R9， 5脚接地，U5-MAX487的6脚 和7脚分别输出TX_RX2+禾P TX_RX2-， TX_RX2+禾P TX_RX2_分别通过接插件JX24的A2、 B2 连接至车载微机监控系统。 所述的D/A转换电路为单片机U1-AT89C52的39脚-32脚分别接模块U8-MAX508 的5脚-13脚；模块U8-MAX508的18脚和1脚分别接+15V和-15V电源，3脚经串联的电 阻R18、电容C14和电容C15的并联电路接地，4脚和10脚接地，14脚-17脚分别接单片机 U1-AT89C52的24脚、25脚、16脚、26脚；模i央U8-MAX508的2脚、19脚、20脚相连输出DAout 至模块U9-4051的—4脚。 所述的转换开关电路为单片机U1-AT89C52的1脚-4脚分别接模块UllA-74HC86 的1脚和2脚、模块U11B-74HC86的4脚和5脚，U11A-74HC86的3脚和U11B-74HC86的6脚 分别接模块U10A-74HC08的1脚和2脚，模块U10A-74HC08的3脚接模块U9-4051的11脚， 亦经电阻R12接地；模块U9-4051的13脚经电阻R10接地，14脚接来自模块U8-MAX508的 DAout， 13脚、15脚、12脚、1脚、5脚、2脚、4脚均经电阻R11接线缆连接器的Vref，6脚-10 脚接地，16脚接线缆连接器的Vref ， 3脚接线缆连接器的AIN+。 所述的隔离电路为外部复位、运行、电源信号接信号连接器JX21，反馈信号接信 号连接器JX22 ;复位信号RST经串联的电阻R2和二极管D2接24V-，亦经串联的电阻R2和 继电器KA2的线圈接24V-;运行信号RUN经串联的电阻Rl和二极管Dl接24V-，亦经串联 的电阻R1和继电器KA1的线圈接24V-;反馈信号FBK接继电器KA1的常闭触点，+24V接继 电器KA1的主触点；继电器KA2有二组触点，其主触点接线缆连接器JX11的+5V端、D4端， 亦经电键S1接线缆连接器JX11的EN端，亦经串联的电键S2、 S3接接线缆连接器JX11的 Vref端，电键S2、 S3的连接点接电源VCC ;继电器KA2的一组触点的常闭触点接线缆连接 器JX11的Dl端，另一组触点的常闭触点经串联的电键S4和Sl接线缆连接器JX11的+5V 端，亦经电键S4接线缆连接器JX11的EN端。
所述的电源转换电路为24V+经串联的二极管D3、电感L1接模块SMP1153TB的4 脚，24-接模块SMP1153TB的3脚，模块SMP1153TB的4脚和3脚间并接有电容C3、C4、稳压 二极管YZ1，二极管D3和电感Ll的连接点与24-间并接有电容Cl、 C2 ;模块SMP1153TB的 8脚和9脚间并接有电容C5、C6，6脚和7脚间并接有电容C7、C8，5脚和7脚间并接有电容 C9、 C10 ;模块SMP1153TB的8脚输出电源VCC， 6脚输出电源+15V, 5脚输出电源-15V， 9脚 和7脚接地；电源VCC分别经电容C16、 C17、 C18、 C19、 C20、 C21、 C22、 C23、 C24接地；电源 VCC经串联的电阻R17和二极管LED5接地。 采用上述技术方案后，本发明以单片机为核心，结构简单合理，大大减少了现场设 备信号的多导线连接，提高了数据信号传输的实时性、可靠性和抗干扰能力。本发明能够实 现信号数据的有效处理，使车载微机监控系统和交流牵引调速装置有机联系，满足现代有 轨电车的牵引控制特性要求。
图l是本发明的电路原理示意框图
图2和图3是实施例中单片机控制电路的电路图
图4是实施例中通信接口电路1的电路图
图5是实施例中通信接口电路2的电路图
图6是实施例中D/A转换电路的电路图
图7是实施例中转换开关电路的电路图
图8是实施例中隔离电路的电路图
图9是实施例中电源转换电路的电路图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。 本发明以单片机为核心，通过RS485通信方式和线缆连接，实现信号数据的有效
处理。如图l所示，车载微机监控系统的控制信号经通信接口电路2输入至单片机控制电
路；单片机控制电路进行数据处理、相关状态控制及显示；单片机输出信号分为三部分一
部分经通信接口电路1输出至牵引调速装置的控制单元，一部分经D/A转换电路、转换开关
电路连接至线缆连接器，一部分直接输出连接至线缆连接器；外部信号经信号连接器、隔离
电路连接至线缆连接器；线缆连接器接牵引调速装置的控制单元。电源转换电路将电车控
制电压24VDC转换成+5V及± 15V为单片机控制电路和其他电路提供工作电源。 如图2和图3所示，本发明实施例中单片机选用AT89C52，还选用了 MAX692作为复
位电路，以防止程序跑飞；同时通过LED灯对系统状态进行显示。 本发明有两路RS485半双工通信接口 ，其实施例的电路图如图4和图5所示。通 信接口电路1和通信接口电路2均选用MAX487收发器，通信接口电路2对接车载微机监控 系统的C0匪1插件板的通信接口 ，通信接口电路1对接牵引调速装置控制单元的通信接口 。
本发明中转换开关电路的工作原理简述如下 当逻辑不正常，若PIO、 P11两者或P12、 P13两者同时为"0"或"l"，则4051的A 脚为"O"，那么XO-X脚输出为2. 5V(电车0档位)，保证行车安全。 当逻辑正常，若PIO、 Pll两者或P12、 P13两者不同时为"0"或'T，则4051的A 脚为"l"，那么Xl-X脚正常输出AIN+，电车正常运行。 本发明中电源转换电路将电车控制电压24VDC转换成+5V及士15V为单片机控制 电路和其他电路提供工作电源，实施例中选用三路输出的电源模块SMP-1153TB。其具体电路如图9所示。 本发明实施例中线缆连接器连18芯线缆，18芯线缆信号的列表(从左至右)如
下
序号代号信号说明
Pinl+5V用户控制接线的电源
Pin2Dl数字量输入/输出l，默认功能是故障复位
Pin3D2数字量输入/输出2，默认功能是正向运(不带自锁)
Pin4D3数字量输入/输出3，默认功能是反向运(不带自锁)
Pin5D4数字量输入/输出4，默认功能是端子控制有效(远距离控制)
Pin6EN系统ENABLE控制线，正常时该端子必须接+5V
Pin7DIG COM数字量参考地
Pin8SCN接屏蔽电缆屏蔽层
Pin9Vref参考电源
PinlOAIN+模拟量输入正
PinllAIN-模拟量输入负
Pinl2ANCOM模拟量输入/输出参考地
Pinl3RL1一组常开/常闭触点，用户可自定义其功能，系统默认为 运行继电器
Pinl4Pinl5Pinl6RL2一组常开/常闭触点，用户可自定义其功能，系统默认为 故障继电器
Pinl7Pinl8
权利要求
一种电车牵引调速装置适配器，其特征在于车载微机监控系统的控制信号经通信接口电路2输入至单片机控制电路；单片机控制电路进行数据处理、相关状态控制及显示，单片机输出信号部分经通信接口电路1输出至牵引调速装置的控制单元，部分经D/A转换电路、转换开关电路连接至线缆连接器，部分直接输出连接至线缆连接器；外部信号经信号连接器、隔离电路连接至线缆连接器；线缆连接器接牵引调速装置的控制单元；电源转换电路为单片机控制电路和其他电路提供工作电源。
2. 如权利要求1所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的单片机控制电 路为单片机U1-AT89C52的18脚和19脚分别经电容C12和Cll接地，18脚和19脚间接 有晶振XTAL， 18脚接模块U7A-74HC393的1脚；单片机U1-AT89C52的1脚-4脚分别接模 块U11A-74HC86的1脚和2脚、模i央U11B-74HC86的4脚和5脚；单片机U1-AT89C52的1 脚经电阻R19接三极管T1的基极，三极管T1的集电极接电源VCC，三极管T1的发射极接 线缆连接器JX11的D2，单片机U1-AT89C52的2脚经电阻R20接三极管T2的基极，三极管 T2的集电极接电源VCC，三极管T2的发射极接线缆连接器JX11的D3 ;单片机U1-AT89C52 的6脚接U4-MAX487的2脚和3脚，7脚接U5-MAX487的2脚和3脚；单片机U1-AT89C52的 12脚接模块U6-Z85C30的6脚，31脚接电源VCC， 17脚和16脚分别接模块U6-Z85C30的41 脚和40脚；单片机U1-AT89C52的10脚和11脚分别接模块U4-MAX487的1脚和4脚；单片 机U1-AT89C52的21脚-23脚分别接模i央U6-Z85C30的37脚-39脚，单片机U1-AT89C52 的39脚-32脚分别接模块U6-Z85C30的1脚、2脚、44脚、3脚、43脚、4脚、42脚、5脚，亦 分别接模块U8-MAX508的5脚-13脚；单片机U1-AT89C52的24脚、25脚、16脚、26脚分别 接模块U8-MAX508的14脚-17脚；单片机U1-AT89C52的4脚、3脚、1脚、2脚分别接模块 U3B-7406的3脚、模i央U3C-7406的5脚、模i央U3D-7406的9脚、模i央U3E-7406的11脚， 模块U3B-7406的4脚经串联的二极管LED1和电阻R13接电源VCC，模块U3C-7406的6脚 经串联的二极管LED2和电阻R14接电源VCC，模块U3D-7406的8脚经串联的二极管LED3 和电阻R15接电源VCC，模块U3E-7406的10脚经串联的二极管LED4和电阻R16接电源 VCC ;模块U2-MAX692的1脚和2脚接电源VCC， 2脚经电容C13接地，3脚接地，4脚经电阻 R3接电源VCC， 4脚亦经电阻R4接地；模块U2-MAX692的6脚接单片机U1-AT89C52的8脚， 模块U2-MAX692的8脚接地，7脚接模块U3A-7406的1脚，模块U3A-7406的2脚接单片机 U1-AT89C52的9脚，亦经电阻R5接电源VCC。
3. 如权利要求l所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的通信接口电路l 为单片机U1-AT89C52的10脚和11脚分别接U4-MAX487的1脚和4脚，单片机U1-AT89C52 的6脚接U4-MAX487的2脚和3脚；U4_MAX487的8脚接电源VCC， 7脚和6脚间接有电阻 R8， 5脚接地；U4-MAX487的6脚和7脚分别输出TX_RX1+和TX_RX1_， TX_RX1+和TX_RX1_分 别通过接插件JX13的Al、 Bl连接至牵引调速装置的控制单元。
4. 如权利要求1所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的通信接口电路 2为单片机U1-AT89C52的39脚-32脚分别接模块U6-Z85C30的1脚、2脚、44脚、3脚、 43脚、4脚、42脚、5脚，单片机U1-AT89C52的17脚和16脚分别接模块U6-Z85C30的41脚 和40脚，单片机U1-AT89C52的23脚-21脚分别接模i央U6-Z85C30的39脚-37脚，单片 机U1-AT89C52的12脚接模块U6-Z85C30的6脚，模块U6-Z85C30的6脚经电阻R6接电 源VCC，模块U6-Z85C30的8脚和7脚均经电阻R7接电源VCC ;单片机U1-AT89C52的18脚接模±央U7A-74HC393的1脚，模±央U7A-74HC393的6脚接模i央U7B-74HC393的13脚，模±央 U7A-74HC393的2脚和模i央U7B-74HC393的12脚均接地，模±央U7A-74HC393的3脚-6脚 和模块U7B-74HC393的11脚-8脚分别接接插件Jl的1脚、3脚、5脚、7脚、9脚、11脚、13 脚、15脚，接插件J1的2脚、4脚、6脚、8脚、10脚、12脚、14脚、16脚相连接输出PCLK，PCLK 接模±央U6-Z85C30的23脚；模±央U6-Z85C30的14脚和16脚分别接模i央U5-MAX487的1脚 和4脚，单片机U1-AT89C52的7脚接U5-MAX487的2脚和3脚，U5-MAX487的8脚接电源 VCC， 7脚和6脚间接有电阻R9， 5脚接地，U5-MAX487的6脚和7脚分别输出TX_RX2+和TX_ RX2-， TX_RX2+和TX_RX2-分别通过接插件JX24的A2、 B2连接至车载微机监控系统。
5. 如权利要求1所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的D/A转换电路 为单片机U1-AT89C52的39脚_32脚分别接模i央U8-MAX508的5脚_13脚；模i央U8-MAX508 的18脚和l脚分别接+15V和-15V电源，3脚经串联的电阻R18、电容C14和电容C15的并 联电路接地，4脚和10脚接地，14脚-17脚分别接单片机U1-AT89C52的24脚、25脚、16脚、 26脚；模块U8-MAX508的2脚、19脚、20脚相连输出DAout至模块U9-4051的—4脚。
6. 如权利要求l所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的转换开关 电路为单片机U1-AT89C52的1脚-4脚分别接模块Ul 1A-74HC86的1脚和2脚、模 ±央U11B-74HC86的4脚和5脚，U11A-74HC86的3脚和U11B-74HC86的6脚分别接模土央 U10A-74HC08的1脚和2脚，模块U10A-74HC08的3脚接模块U9-4051的11脚，亦经电阻 R12接地；模块U9-4051的13脚经电阻R10接地，14脚接来自模块U8-MAX508的DAout， 13 脚、15脚、12脚、1脚、5脚、2脚、4脚均经电阻Rll接线缆连接器的Vref，6脚-10脚接地， 16脚接线缆连接器的Vref ， 3脚接线缆连接器的AIN+。
7. 如权利要求l所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的隔离电路为外 部复位、运行、电源信号接信号连接器JX21，反馈信号接信号连接器JX22 ;复位信号RST经 串联的电阻R2和二极管D2接24V-，亦经串联的电阻R2和继电器KA2的线圈接24V-;运行 信号RUN经串联的电阻Rl和二极管Dl接24V-，亦经串联的电阻Rl和继电器KA1的线圈接 24V-;反馈信号FBK接继电器KA1的常闭触点，+24V接继电器KA1的主触点；继电器KA2有 二组触点，其主触点接线缆连接器JXll的+5V端、D4端，亦经电键Sl接线缆连接器JX11的 EN端，亦经串联的电键S2、 S3接接线缆连接器JXll的Vref端，电键S2、 S3的连接点接电 源VCC ;继电器KA2的一组触点的常闭触点接线缆连接器JX11的D1端，另一组触点的常闭 触点经串联的电键S4和Sl接线缆连接器JX11的+5V端，亦经电键S4接线缆连接器JX11 的EN端。
8. 如权利要求1所述的电车牵引调速装置适配器，其特征在于所述的电源转换电路为24V+经串联的二极管D3、电感Ll接模块SMP1153TB的4展卩，24-接模块SMP1153TB的3 脚，模块SMP1153TB的4脚和3脚间并接有电容C3、 C4、稳压二极管YZ1，二极管D3和电感 Ll的连接点与24-间并接有电容Cl、 C2 ;模块SMP1153TB的8脚和9脚间并接有电容C5、 C6，6脚和7脚间并接有电容C7、C8， 5脚和7脚间并接有电容C9、C10 ;模块SMP1153TB的8 脚输出电源VCC， 6脚输出电源+15V, 5脚输出电源-15V, 9脚和7脚接地；电源VCC分别经 电容C16、 C17、 C18、 C19、 C20、 C21、 C22、 C23、 C24接地;电源VCC经串联的电阻R17和二极 管LED5接地。
全文摘要
本发明公开了一种电车牵引调速装置适配器。车载微机监控系统的控制信号经通信接口电路2输入至单片机控制电路；单片机控制电路进行数据处理、相关状态控制及显示，单片机输出信号部分经通信接口电路1输出至牵引调速装置的控制单元，部分经D/A转换电路、转换开关电路连接至线缆连接器，部分直接输出连接至线缆连接器；外部信号经信号连接器、隔离电路连接至线缆连接器；线缆连接器接牵引调速装置的控制单元；电源转换电路为单片机控制电路和其他电路提供工作电源。本发明以单片机为核心，结构简单合理，大大减少了现场设备信号的多导线连接，提高了数据信号传输的实时性、可靠性和抗干扰能力。
文档编号G05B19/048GK101738964SQ20091018838
公开日2010年6月16日 申请日期2009年10月31日 优先权日2009年10月31日
发明者丛巍, 赵忠红 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司