专利名称：用于列车散热风机组的监控器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及用于高低速列车车载电网、蓄电池等设备散热的监控器。
背景技术：
现有技术中，安装在整车全封闭列车车体下部的车载电网、蓄电池等设备 是列车高速运行发热量较大的发热源设备。如果这些热量不能排出车体外，长 时间下来必然会引起车体内温度的升高，从而使运行错误的出现机率大大增加， 造成系统的不稳定。依靠传统的"热源发散，局部聚积"的散热方法不能从根 本上解决散热问题，而要真正解决问题，必须同时做好两方面工作，第一要 把热量从热源处排车体外的空间，必须利用散热风机给车体下部的发热源设备 提供散热，避免热量在车体的局部聚积，以保证设备的稳定运行；第二散热 风机在正常工作时，送出一个诊断信号给相关设备的诊断系统。而监控器是整 个风机组件的核心，若没有风机监控器提供电源的自动切换和输出诊断信号， 整个风机组件就不能进行转速报警、停转报警和温控感应调节，车载计算机不 能及时了解风机运行情况。 一旦风机发生故障造成局部热量聚集，热空气上升， 造成系统的不稳定，会发生不可预料的后果。
发明内容
本发明目的是针对上述现有技术高低速磁悬浮车辆的散热风机存在的不足 之处，提供一种可根据风机正常工作电压范围对风机双电源实现无中断自动切 换，在切换过程中不会造成风机供电的中断和波动，以解决现有技术不了解风
3机运行情况，风机停转发生故障造成列车电网系统不稳定问题的一种用于列车 散热风机组的监控器。
本发明解决其技术问题所采用的技术解决方案是，一种用于列车散热风机组 的监控器，包括，控制盒和置于控制盒内的控制电路板，其电路板上设有供电 回路和将风机输出状态信号处理后引入微处理器的风机信号处理电路，其特征 在于，控制电路板上设有用微处理器完成数据处理和逻辑运算的逻辑处理电路， 其输出端连接有双电源供电逻辑切换电路和诊断信号处理电路，逻辑处理电路 输入端还连接有提供诊断信号输出脉冲时间基准的晶振时基电路、两路供电电 源电压采样电路和用霍尔器件测量风机工作电流的工作电流采样电路。 本发明具有如下有益效果。
本发明可根据风机正常工作电压范围对风机双电源实现无中断自动切换， 在切换过程中不会造成风机供电的中断和波动。在风机正常运转时，向车载电 网控制系统输出一个风机状态诊断信号，当其中一路电源故障时，"电源自动切 换单元"自动将另一路电源切换到当前供电电源。从而解决现有技术不了解风 机运行情况，风机停转发生故障造成列车电网系统不稳定的问题，保证了风机 低噪音、耐运转、长寿命工作的可靠运行。它能对两路供电电源电压进行测量， 并与基准电压比较，比较结果经逻辑运算单元处理后，由逻辑运算单元的输出 信号来驱动输出电源切换电路，以切换到较为安全的供电电源。能测量风机电 流大小并对电流采样值和风机输出信号进行逻辑运算处理，在此基础上能较为 准确地判断风机当前处于怎样的状态，并由诊断信号驱动输出电路输出诊断信 号。电流采样采用高品质霍尔器件，即便在霍尔器件损坏的情况下，也不影响 风机运行的电流环路。
智能化程度高，通过对风机信号和电流采样值的运算和逻辑处理，能准确判断风机故障类型。如车载电网控制系统需要，可以输出对应不同故障的诊断
信号——如不同频率的脉冲信号或不同的电平信号。
相对于向德国列车整车制造商进口风机及其监控器，具有价格较低及交货
周期较短的优势。
图l是现有技术风机组与本发明的装配示意图。
图2是本发明监控器电路原理框图。 图3是本发明监控器电路示意图。
具体实施例方式
图1描述了安装在列车安装支架上的风机组件和与本发明连接的装配关系。 通常列车的一组风机安装在一个安装支架上， 一组有三个或两个风机，每个风 机配置一个监控控制盒。其内设有判断风机电流大小如图3所示的对采样值和 风机信号进行运算和逻辑运算的逻辑处理电路2。监控控制盒内设置的控制电路 板上设有供各电路工作的供电回路，将风机输出状态信号处理后引入于辑处理 电路2微处理器的风机信号处理电路6。用AVR微处理器完成数据处理和逻辑运 算的逻辑处理电路2的输出端连接有双电源供电逻辑切换电路7和诊断信号驱 动处理电路8。所述双电源供电逻辑切换电路包括通过DC/DC电源模块输出电压 的监控器工作电源1和风机供电切换电路7。逻辑处理电路2的输入端还连接有 提供诊断信号输出脉冲时间基准的晶振时基电路3，两路供电电源电压采样电路 4，霍尔器件为主构成的风机工作电流采样电路5。监控器按车载电网诊断系统 的电气要求输出风机状态诊断信号，对风机工作电流采样值和风机信号进行运 算和逻辑处理，确定是否输出诊断信号，并按两路供电电源电压采样运算结果 接通相应的供电回路，由车载诊断系统监控风机运行状态。在图2中，设置在控制电路板上的监控器电路由八个相对独立的具有完整 功能的电路构成。其中风机信号处理电路、提供诊断信号输出脉冲时间基准的
晶振时基电路、两路供电电源电压采样电路和用霍尔器件测量风机x作电流的
工作电流采样电路电连接于逻辑处理电路的AVR微处理器输入端。通过DC/DC 电源模块输出监控器工作电源，提供+12￥0(:用于诊断信号驱动输出电路(车载 诊断系统使用12VDC)，提供+5VDC给各电路作为工作电源，输出电源切换电路 和诊断信号驱动输出电路连接于AVR微处理器的输出端。电源切换电路根据逻 辑运算单元的输出信号切换到相应的供电回路。风机信号处理电路将风机本身 输出的风机状态信号(风机输出信号与转速有关)处理后引入逻辑处理电路， 结合风机工作电流的釆样值可对风机当前状态作出判断，确定是否输出诊断信 号——当判断风机正常工作时，输出驱动电路输出一个诊断信号，否则不输出 诊断信号。进行逻辑运算时，供电电压波动范围根据风机正常工作电压范围确 定，釆样电路参数也据此来进行调整。对供电电压采样的目的是确定切换到哪 一路电源作为供电电源。
在图3中，工作电源1主要由两个DC/DC电源模块Ul、 U2构成，他们分 别输出+5V和+ 12V工作电源。电容C1、 C2、 C3…的主要作用是滤波。
逻辑处理电路2使用AVR微处理器作为逻辑处理电路核心。完成数据处理 和逻辑运算，并输出指令信号去驱动输出电源切换电路7和诊断信号驱动输出 电路8 。
晶振时基电路3由跨接于两并联电容C的3. 8腿z晶振器构成。该时基电路 连接于逻辑处理电路的2AVR微处理器的输出端。它提供诊断信号输出脉冲的时 间基准。
供电电压采样电路4由混联电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 C、组成，连接 于逻辑处理电路的2AVR微处理器的输入端。通过分压对供电电压进行比例采样， 采样值输入到AVR微处理器与微处理器内的基准电压进行比较，计算出供电电压数值。进行逻辑运算时，供电电压波动范围根据风机正常工作电压范围确定， 采样电路参数也据此来进行调整。对供电电压釆样的目的是确定切换到哪一路
电源作为供电电源。VCC1和VCC2在电压规定波动范围内时，默认VCC1供 电。当只有一路供电电源在电压规定波动范围内时，则输出该路电源作为供电 电源；当两路电源均高于电压规定波动范围时，延时切断两路供电电源；当两
路电源均低于电压规定波动范围时，以较高电压的电源作为供电电源。能否正
常工作依靠工作电流采样来判断；当一路电源高于电压规定波动范围，而另-路电源低于电压规定波动范围时，以低于电压规定波动范围的电源作为工作电 源。能否正常工作依靠工作电流采样来判断。电源切换电路根据逻辑运算单元 的输出信号切换到相应的供电回路。风机自身的输出信号是基于风机转速的电 平信号，风机工作电流主要也与风机转速有关，其次与风道及机械卡阻有关。 因此，对风机输出信号和工作电流釆样信号进行综合判断，可知道风机工作是 否正常，从而确定是否输出风机诊断信号。当其中一路电源故障时，电源自动 切换电路自动将另一路电源切换到当前供电电源。在切换过程中不会造成风机 供电的中断和波动。
工作电流采样电路5采用连接于AVR微处理器输入端的霍尔器件测量风机 工作电流，并由AVR微处理器计算出实际的工作电流。结合风机信号的状态， 就可较准确地判断风机当前的工作状态；采用霍尔器件的优点是测量回路与风 机运行电流环路是隔离的，测量回路是独立的，即便霍尔器件损坏也不会影响 风机的正常运行。较传统的串联分压方式具有更高的可靠性。
列车散热风机选用德国EBM风机，其自身带有一个状态信号，这个状态信
号与风机转速有关。当风机正常工作，转速高于一定值时风机输出状态信号。 通过连接于AVR微处理器输入端的风机信号处理电路6将此信号处理后引入AVR 微处理器，供逻辑运算使用。如果选用的风机没有状态信号输出，则只通过风 机工作电流来判断风机状态。连接于AVR微处理器输出端的工作电源切换电路7由两个做驱动的晶体管 和两个做电源输出的场效应管组成。对应两路电源，AVR微处理器有两个指令信 号输出。根据AVR微处理器逻辑运算结果，某一路电源输出指令发出并驱动功 率场效应管导通，风机供电电源输出。在电源切换瞬间，由于场效应管的特性， 未导通场效应管输出端的电压从切换点时的电压开始下降。由于切换时场效应 管和输出端二极管导通时间很短，切换时风机工作电压较平稳，经试验观察风 机输出信号没有中断。
连接于微处理器输入端的诊断信号驱动输出电路8，经微处理器逻辑运算， 如果风机运行正常，则输出一个指令信号给诊断信号驱动电路8，输出诊断信号。
权利要求
1.一种用于列车散热风机组的监控器，包括，控制盒和置于控制盒内的控制电路板，其上设有供电回路和将风机输出状态信号处理后引入微处理器的风机信号处理电路，其特征在于，控制电路板上设有用微处理器完成数据处理和逻辑运算的逻辑处理电路，其输出端电连接有双电源供电逻辑切换电路和诊断信号处理电路，逻辑处理电路的输入端还电连接有提供诊断信号输出脉冲时间基准的晶振时基电路、选择切换电源路的供电电压采样电路和用霍尔器件测量风机工作电流的工作电流采样电路。
2.按权利要求1所述的用于列车散热风机组的监控器，其特征在于，所述 双电源供电逻辑切换电路，包括通过DC/DC电源模块输出电压的工作电源(1) 和输出电源切换电路(7)。
3. 按权利要求2所述的用于列车散热风机组的监控器，其特征在于，所述 的两路供电工作电源，由并联的两个二极管串联在同一线路的DC/DC电源模块 和并联于电源模块线路之间的电容组成。
4. 按权利要求2所述的用于列车散热风机组的监控器，其特征在于，所述 的逻辑处理电路含有AVR微处理器。
5. 按权利要求1所述的用于列车散热风机组的监控器，其特征在于，电连 接于AVR微处理器输出端的工作电源切换电路(7)由两个并联的晶体管并联接 电阻串联场效应管组成。
全文摘要
本发明公开的一种用于列车散热风机组的监控器，在控制电路板上设有用AVR微处理器完成数据处理和逻辑运算的逻辑处理电路，其输出端连接有双电源供电逻辑切换电路和诊断信号处理电路，逻辑处理电路的输入端还连接有提供诊断信号输出脉冲时间基准的晶振时基电路、两路供电电源电压采样电路和用霍尔器件测量风机工作电流的工作电流采样电路。本发明可根据风机正常工作电压对风机双电源实现无中断自动切换，在切换过程中不会造成风机供电的中断和波动。从而解决现有技术不了解风机运行情况，风机停转发生故障造成列车系统不稳定的问题，保证了风机低噪音、耐运转、长寿命工作的可靠运行。
文档编号H05K7/20GK101562352SQ200710048950
公开日2009年10月21日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者炎 陈, 陈启章, 陈大鹏 申请人:四川中自科技有限公司