专利名称：电力机车雨刮自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于PWM的电力机车雨刮自动控制器。
背景技术：
目前，机车雨刮系统经历了气动式雨刮系统、电动雨刮系统。其中电动雨刮系统又分为继电器式雨刮系统、永磁电机双路雨刮系统、正向永磁电机PWM型雨刮系统发展。机车车辆向高速、重载、交流传动发展的同时，对环境保护、舒适度、降低寿命周期成本、安全提出了很高的要求。这就对机车电气设备的发展除了性能要求越来越高外，在向电子化(机电一体化)、多功能模块化、密封化、免维护、智能化发展的同时，要求更注意环境保护、降低噪声、提高可靠性、降低寿命周期成本(产品成本加维修成本)。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于PWM的电力机车雨刮自动控制器，它可以有效地对使用有刷直流电机的电力机车雨刮装置进行控制，实现电力机车雨刷的高速、低速、间歇和停止的自动控制，使机车挡风玻璃在雨雪天气状况下有足够的清晰度，保证机车安全运行。本实用新型的技术方案一种电力机车雨刮自动控制器，它包括微处理器模块、输入模块、PWM驱动模块、直流电机驱动模块、位置检测模块和过载保护模块；采用基于PWM调压方式，调节电机转速，根据不同的输入信号分别实现电力机车雨刷的高速、低速、间歇和停止的控制。其微处理器模块采用型号为STC12C5A08PWM单片机芯片，其内集成了看门狗电路和两路PWM产生电路。输入模块由开关和光耦隔离电路组成，它将消除干扰的输入信号输入微处理器模块。PWM驱动模块由高速光耦和集成电路UCC27321P以及电阻电容元件组成，实现对微处理器模块输出的PWM信号进行整形，驱动M0SFET。直流电机驱动模块由MOSFET直流电机驱动电路组成，通过PWM驱动模块的PWM信号控制MOSFET的导通和关闭，以实现对直流电机的调速。位置检测模块由比较器和光耦隔离电路组成，其接收来自电机的位置信号并将该信号输入微处理器模块，使微处理器模块能够确定雨刮所处的位置。过载保护模块由直流电机电流采样电路、比较电路和光耦隔离电路组成，其中直流电机电流采样电路采样直流电机驱动模块的直流电机电流，并将该采样信号输入至比较电路，比较电路比较输入信号电压和参考电压，确定是否输出堵转信号，并将堵转信号输出至微处理器模块。本实用新型电力机车雨刮自动控制器的微处理器采用的STC12C5A08PWM单片机芯片，它是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051， 但速度快8 12倍。内部集成MAX810专用复位电路，看门狗电路，让雨刮系统能够从异常状态实现自恢复。两路PWM，支持ISP。本实用新型根据输入的信号实现电力机车雨刷系统的高速、低速、间歇和停止操作功能以及实现堵转保护功能，能够延长雨刷系统的使用寿命和保证机车的安全运行。
附图为本实用新型的结构示意框图。
具体实施方式
参看附图，一种电力机车雨刮自动控制器，包括微处理器模块1、输入模块2、PWM 驱动模块3、直流电机驱动模块4、位置检测模块5和过载保护模块6，采用基于PWM调压方式，调节电机转速，根据不同的输入信号分别实现电力机车雨刷的高速、低速、间歇和停止的控制。微处理器模块1采用型号为STC12C5A08PWM单片机芯片，其内集成了看门狗电路和两路PWM产生电路。输入模块2由开关和光耦隔离电路组成，它将消除干扰的输入信号输入微处理器模块1。PWM驱动模块3由高速光耦和集成电路UCC27321P以及电阻电容元件组成，实现对微处理器模块输出的PWM信号进行整形，驱动M0SFET。直流电机驱动模块4由MOSFET直流电机驱动电路组成，并通过PWM驱动模块3的 PWM信号控制MOSFET的导通和关闭，以实现对直流电机的调速。位置检测模块5由比较器和光耦隔离电路组成，其接收来自电机的位置信号并将该信号输入微处理器模块1，使微处理器模块1能够确定雨刮所处的位置。过载保护模块6由直流电机电流采样电路、比较电路和光耦隔离电路组成，其中直流电机电流采样电路采样直流电机驱动模块4的直流电机电流，并将该采样信号输入至比较电路，比较电路比较输入信号电压和参考电压，确定是否输出堵转信号，并将堵转信号输出至微处理器模块1。输入信号经输入模块处理后，分别送入微处理器模块的不同输入端口，微处理器通过识别信号来自哪个端口以确定所要进行的操作，如高速、低速、间歇或停止等。微处理器模块根据所需要的操作利用软件进行算法处理，以决定采取所需要的输出策略。当输入为高速信号时，微处理器输出端输出控制信号，使电机驱动模块的MOFET导通，让直流电机加上IlOV的电压全速运行；当输入为低速信号时，微处理器输出端输出PWM控制信号，使电机驱动模块的MOSFET按PWM控制信号的周期导通和截止，让直流电机工作在低速状态； 当输入为间歇信号时，微处理器输出端轮流输出PWM控制信号和停止工作信号，使直流电机运行一段时间(雨刷摆动一个来回)，再停止若干秒(可调)，然后再运行一段时间，再停止，如此下去。当输入为停止信号时，微处理器输出端输出控制信号，使电机驱动模块的 MOSFET截止，直流电机停止工作。直流电机每个转动周期会发出一个脉冲信号，位置检测模块将该信号处理后送至微处理器的一个输入端，微处理器根据该信号并结合软件来判断雨刷所处的位置，在停止状态时，使雨刷停在起始/归位位置。当雨刮系统有机械故障或受到外力作用使直流电机负荷增加较大时，堵转检测模块将堵转信号送至微处理器的一个输入端，微处理器根据该输入端的信号即刻发出制动信号，让直流电机立即停止工作。[0021]本实用新型电力机车雨刮自动控制器的微处理器采用的STC12C5A08PWM单片机芯片，它是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051， 但速度快8 12倍。内部集成MAX810专用复位电路，看门狗电路，让雨刮系统能够从异常状态实现自恢复。两路PWM，片内有8KB FLASH ROM，U80BRAM，支持ISP。看门狗电路电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平 (或低电平)，这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。看门狗，又叫watchdog timer，是一个定时器电路， 一般有一个输入，叫喂狗，一个输出到MCU的RST端，MCU正常工作的时候，每隔一端时间输出一个信号到喂狗端，给WDT清零，如果超过规定的时间不喂狗，(一般在程序跑飞时)，WDT 定时超过，就回给出一个复位信号到MCU，使MCU复位.防止MCU死机.看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。本实用新型根据输入的信号实现电力机车雨刮系统的高速、低速、间歇和停止等操作功能，并实现堵转检测和制动功能，实现在堵转情况的紧急制动，保护雨刷系统的机械装置和延长直流电机的使用寿命；它调速性能好、可靠性高、使用寿命长、噪声小、安装方便。
权利要求1.一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于该自动控制器是根据不同的输入信号分别实现电力机车雨刷的高速、低速、间歇和停止的控制而采用基于PWM调压方式，调节电机转速，该自动控制器包括微处理器模块(1)、输入模块O)、PWM驱动模块(3)、直流电机驱动模块G)、位置检测模块( 和过载保护模块(6)，其微处理器模块(1)采用型号为 STC12C5A08PWM单片机芯片，其内集成了看门狗电路和两路PWM产生电路。
2.如权利要求1的一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于所述输入模块O)由用于消除干扰的输入信号输入微处理器模块(1)的开关和光耦隔离电路组成。
3.如权利要求1的一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于所述PWM驱动模块(3) 由实现对微处理器模块输出的PWM信号进行处理和驱动MOSFET的高速光耦和集成电路 UCC27321P以及电阻电容元件组成。
4.如权利要求1的一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于所述直流电机驱动模块 (4)由MOSFET直流电机驱动电路组成，通过PWM驱动模块(3)的PWM信号控制MOSFET的导通和关闭，以实现对直流电机的调速。
5.如权利要求1的一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于所述位置检测模块(5) 由比较器和光耦隔离电路组成，其接收来自电机的位置信号并将该信号输入微处理器模块 (1)，使微处理器模块(1)能够确定雨刮所处的位置。
6.如权利要求1的一种电力机车雨刮自动控制器，其特征在于所述过载保护模块(6) 由直流电机电流采样电路、比较电路和光耦隔离电路组成，其中直流电机电流采样电路采样直流电机驱动模块(4)的直流电机电流，并将该采样信号输入至比较电路，比较电路比较输入信号电压和参考电压，确定是否输出堵转信号，并将堵转信号输出至微处理器模块 ⑴。
专利摘要一种电力机车雨刮自动控制器，包括一个由单片机及其外围元件构成的微处理器模块、输入模块、PWM驱动模块、直流电机驱动模块、位置检测模块和过载保护模块，采用基于PWM调压方式，调节电机转速，根据不同的输入信号分别实现电力机车雨刷的高速、低速、间歇和停止的控制。本实用新型电力机车雨刮自动控制器的微处理器采用的STC12C5A08PWM单片机芯片，它是高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，能使雨刮系统能够从异常状态实现自恢复。两路PWM，支持ISP。本实用新型根据输入的信号实现电力机车雨刷系统的高速、低速、间歇和停止操作功能以及实现堵转保护功能，能够延长雨刷系统的使用寿命和保证机车的安全运行。
文档编号B60S1/08GK202320213SQ20112045078
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者张爽, 李方帆, 邓治国 申请人:株洲联诚集团有限责任公司