专利名称：晶闸管直流斩波调速控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种城市无轨电车上使用的晶闸管直流斩波调速控制器，可广泛用于电力车辆的起动调速。
目前使用的无轨电车直流斩波调速控制器是由分离元件和中小规模集成电路组成，因其结构及线路设计不尽完善，故障率高，工作不稳定，维修故障判断不直观，起动加速度受载客量变化较大，控制技术落后，不能满足日益发展中城市无轨电车的需要。
本实用新型的目的就是针对上述问题，而提供一种晶闸管直流斩波调速控制器。
本实用新型是这样来实现的，由单片微机，程序存贮器、电流检测、速度检测、斩波器故障判别、操作给定、制动气压检测、脉冲放大输出、报警、显示部分组成控制器电路，其电路装于控制盒体内，由功能键及联接插件构成完整的晶闸管直流斩波调速控制器。
本实用新型结构新颖，性能先进，用途广，造价低，使用方便，工作可靠，利于维修，可完成无级调速、恒加速起动、故障判别、速度电流双闭环起动调速、电流环起动调速和开环起动调速多种控制方式转换。
以下结合附图对本实用新型的结构作详细说明。
图1为本实用新型的外部结构图。
图2为本实用新型外部结构后视图。
图3为本实用新型内部结构图。
图4为本实用新型控制电路。
由
图1、2、3所示，本实用新型结构为在外壳2的前部安有显示窗口5，功能键1、两边有提手3、一侧开有报警窗口4、窗口内装有报警器10，其外壳后部有输出插件(座)7和输入插件(座)6，控制电路装在外壳内的两层电路板8、9上，其电路结构由图4给出。从图4所知，其电路是由集成电路IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC12及其配应的电阻、电容、晶体二极管构成，其相配接电路由下列电路所示。
图5为斩波器故障检测传感器HT输出接线图。
图6为电流检测输出接口接线图。
图7为斩波器故障检测传感器HD输出接线图。
图8为速度检测传感器HK输出接线图。
图9为继电器J1驱动输出接线图。
图10为差动变压器B给定输出接线图。
图11为脉冲放大输出接线图。
图12为报警器驱动输出接线图。
图13为高压欠压检测接线图。
图14为制动欠压检测接线图。
显示窗口5有四位显示，左两位是用来显示控制器目前的控制方式或状态，右两位是用来显示车速和故障类型、时间等，功能键1是实现人机对话，根据操作人员的要求可实现调整时间、显示时间、立即停止运行、开环运行、限速运行、显示记忆故障、清除记忆故障。输出、输入插件主要是将晶闸管斩波工作电流、电压、换流参数、车速及车辆的制动气压、操作人员的给定信号通过输入插件6送入控制器，实现对外部信号的采集，控制器发出的脉冲信号通过输出插件7输出到斩波器，控制斩波器完成斩波调速。输入插件采用市售的CA14，输出插件采用市售的CA20，该种插件具有抗震动，联接牢固等特点，控制器内部采用上、下两层结构，即用两块电路板8、9，大功率发热元件放在上层，有利于散热，两层电路板采用宽扁平电线直接焊接，这样控制器的抗震性能、可靠性更高，上层电路板可以翻转90°，以便维修。
控制电路是采用IC1集成片作微机为主体，通过接口电路实现对晶闸管直流斩波器的控制、故障检测、报警、显示、故障记忆等功能，IC1采用准16位8098单片(微机)，IC2、IC4集成电路采用74LS373集成块构成地址锁存器，IC3集成电路(块)，2－4译码器采用74LS139，IC5集成电路(块)构成程序存贮部分，IC5采用2764集成电路(块)，IC6集成电路(块)构成输出输入扩展口部分，IC6采用8255集成块，IC7采用4511集成电路(块)，构成LED显示器BCD七段译码驱动(器)部分，IC8采用7705集成块，IC9、IC10采用75451集成电路(块)、IC11采用1413集成电路(块)构成驱动部分，IC12采用40106集成电路(块)构成施密特整形部分。
由图4－14所示电路，其接线结构为以IC1为主体，IC1的数据线32－25联在低位地址锁存器IC4的D0－7输入端，输入输出扩展IC6的数据端D0－7及程序存贮器IC5数据口D0－7端，IC4地址锁存器输出低位地址线Q0－7联接在数据存贮器，IC5低位地址线A0－7，IC4的Q0－1联接在输入，输出扩展口IC6地址A0、A1端，IC1高位地址线24－17联接在高位地址存贮器IC2输入D0－D7端，由IC2输出高位地址销存信号，IC2输出Q0－Q4端联在IC5高位地址线A8－12，IC2的Q5－Q7联在IC3的1A、1B、1G端，IC3输出译码地址1Y1、1Y2分别接到IC5和IC6的
端，完成片选择码。IC6的C.0－C.3为输出，联到IC7输入端A、B、C、D，IC7输出的七段码a、b、c、d、e、f、g经限流电阻R55(7个)联在4个LGD显示器上，IC6输出口C4－C7输出显示器位迭，通过IC9、IC10输出驱动显示器位迭，IC6输入口PA0－PA2联键输入，采入键值，由动态扫描完成判断键值，电源干拢检测器件IC8的6、5端分别接在IC1复位端47和IC6的复位R端，实现上电复位和电源干扰复位。斩波器的故障检测传器HJ和HD分别安放在斩波器内(见图5、7所示)，HJ输出端3和HD输出端3分别联接在光电耦合器DB4和DB3上，由光电耦合器DB3、DB4集电极输出到IC12的输入端A、B，输出端
、
送入IC1的变速输入端3、4，实现晶闸管斩波器故障检测；霍乐传感器HK按放在转动电机轴附近，其接线见图8所示，当电机转动时，HK产生脉冲，输出端3输出驱动光电耦合器DB5，由DB5的C端输入到IC12的C端，由IC12的
端输出到IC12的5端，做为速度信号；线性集成霍乐传感器HX输出端3通过输入电阻R21同运算放大器电路IC15A的同相端相接，由IC16A的I端经电阻R48同IC1的43端相接，IC16B和电阻、三极管组成施密特比较器、由E端和IC12E端相接，IC12E端经反相接IC1的47端，实现负载电流的线性检测和过流检测；
图13所示两只高压光电耦合器DB1、DB2的发光二极管反相并联，通过限流电阻R31、R32接斩波器输入电压a、b端，光三极管集电极并联，输出到IC12的D端，经IC12的
端输出同IC1的6端相接，实现斩波器电压检测；差动变压器B输入端接入25KHZ交流方波，次级输出通过高频二极管DF1－DF4整流，通过稳压管的限流电阻R24的G端送入IC1的40端，所接R49的G端实现斩波器给定量的检测，在IC1的40端和地之间并联一个DW4稳压值为4.8V的稳压管，防止差动变压器输出电压超过5V；气压欠压继电器YJ(
图14所示)输出一个开关信号，经光电耦合器DB7隔离，输出到IC12的F端，由IC12的
端输送到扩展口IC6的B.0端，实现刹车气压欠压检测；IC1的高速输出口7端输出的脉冲信号由IC11的1A端输入，经IC11的1Y端输出驱动光电耦合器的DB9输入端，DB9集电极输出到集成电路IC13组成的单稳态触发2脚，IC13的输出端3脚输出一个主脉冲经限流电阻R43送入三极管GB2的基极，经放大由集电极输出脉冲，经脉冲变压器B1隔离送到控制器输出口，由控制器输出口送到斩波器的晶闸管控制极，触发晶闸管，完成对斩波器的控制；付脉冲、削磁脉冲同主脉冲一样，其不同在于付脉冲是由IC1的8端输出，削磁脉冲是由IC1的9端输出，三者分别经过光电耦合器、单稳、放大去控制斩波器内三只晶闸管；报警电路的报警信号由IC1的13端输出到IC11的输入端5A，由IC11输出端5Y驱动光电耦合器DB6，DB6集电极输出到开关功率放大集成电路IC14的反相输入“－”端，由IC14的输出端驱动报警器BJ，实现报警，图9所示，IC1的10端输出到IC11输入端4A，经输出端4Y驱动光电耦合器DB8，DB8集电极输出到集成电路IC15功率开关反相输入“－”端，经放大驱动继电器J1，由J1常开触点控制斩波器输入电压通断。
本实用新型其工作情况是当电源接通IC8的6端，5端输出复位信号，当电压稳定后，IC8的复位结束，IC1单片机通过程序存贮器、地址锁存器、译码器等按编好的程序开始工作，当操作人员操作差动变压器B时，输出一个电动势，经整流送入IC1的43端，当电压大于1.2V时，即为有运行命令，这时IC1的6端和IC6扩展接口B.0端采入斩波器输入电压和制动气压，当不符合运行条件时，由IC1的13端发出高电平，报警电路IC14驱动报警器发出声响，并显示相应代码，当符合运行条件时，IC1高速输出口10端发出接通斩波器输入电压的高电平，使IC15导通，继电器J1吸合，接通斩波器输入电压，经延时由IC1的7端、8端发出主、付脉冲，经单稳放大由脉冲变压器B1输出主、付脉冲，能发晶闸管，使斩波器开通和关断，使车辆起动。由速度传感器HK发出的速度脉冲经光电耦合器DB5和IC12整形到IC1的5端，经计数处理在显示器上显示出车速，由车速度化量计算出加速度，电流传感器HX将负载电流大小转为相应电势，经IC16A放大输出到IC1的43端，由加速度值和电流值，经调节运算，决定付脉冲移相，控制斩波器的导通比，完成车辆的恒加速起动。当斩波器在工作过程中发生过电流时，由HX输出的电势经IC16A放大，IC16B构成的施密特比较器E端产生正跳变，经整形，触发IC1的47端，由IC1的8端发生付脉冲，使斩波器关断。通过IC的3、4端从传感器HD、HJ采入斩波器关断参数，经分析，当侧出斩波器不能关断时，很快由IC1的10端发出切断斩波器输入电压的低电平，IC15截止，J1失压，切断斩波器输入电压，达到防止斩波器严重过流和防止失控之目的，同时记忆了斩波器有关故障的参数，并由IC1的13端发出高电平信号，使IC14导通，由BJ发出报警声响，显示器显示故障代码，当斩波器达到全压运行后，车速和电流达到弱磁要求时，IC1的9端发出削磁脉冲，经放大触发削磁晶闸管，进一步提高车速。
在控制器的工作过程中，不断通过检测口从IC1的6端和IC6的B.0端采入斩波器输入电压和制动气压，当发现制动气压斩波器输入电压不符合要求时，立即停止发脉冲，并由IC1的10端发出低电平，断开J1，切断斩波器输入电压，并输出报警提示器显示相应代码；当操作人员停止操作，使差动变压器B回到原位时，由IC1的43端检到电压小于1V，这时控制器停发脉冲，并由IC1的10端发出低电平，使J1失压，切断斩波器输入电压，返回原始状态，并连续的进行故障自检及判有运行指令否；当对控制器功能键进行操作时，根据操作功能键，完成相应操作键要求的功能。
由以上情况可以看出，本实用新型结构新颖，操作使用方便、功能齐全，元部件易购，易于生产和推广应用，本实用新型的推陈出新，将对电车交通发展起到积极的作用。
权利要求1.由外壳、控制器键及其内部电路组成的晶闸管直流斩波调速控制器，其特征在于外壳(2)的前部安有显示窗口(5)、功能键(1)，两边有提手(3)，一侧开有报警窗口(4)，窗口内装有报警器(10)，外壳后部有输出插件(7)和输入插件(6)，外壳内部分两层装有控制电路板(8)、(9)，整个控制电路装在上下两层电路板(8)、(9)上。
2.根据权利要求1所述的晶闸管直流斩波调整速控制器，其特征在于所说的控制电路是采用IC1集成片为主体，通过IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC12及其配应的电阻、电容、晶体管构成，通过接口电路实现对昌闸管直流斩波器器的控制、故障检测、报警、显示和故障记忆。
3.根据权利要求2所说的晶闸管直流斩波调速控制器，其特征在于所说的接口电路为斩波器故障检测传感器HJ、HD输出、电流检测输出、速度检测传感器HK输出、继电器J1、驱动输出、差动变压器B给定输出、脉冲放大输出、报警驱动输出、高压欠压检测、制动欠压检测接口电路所构成。
专利摘要本实用新型是涉及一种无轨电车上使用的晶闸管直流斩波调速控制器，主要由外壳、显示窗、功能键、提手、报警器、输入输出插件及控制电路组成，控制电路是以单片机为主体，通过接口电路实现对晶闸管的直流斩波器的控制、故障检测、报警、显示和故障记忆，该结构新颖，使用方便安全，效果好，功能齐全，易于生产和推广作用，有利于无轨电车交通事业的发展。
文档编号B60L15/00GK2172735SQ93245900
公开日1994年7月27日 申请日期1993年11月30日 优先权日1993年11月30日
发明者郭建国 申请人:郑州市公交公司