微电子相敏轨道电路接收器的制作方法与工艺

本发明涉及铁路自动控制技术，特别涉及一种用于轨道电路的接收检测及控制的微电子相敏轨道电路接收器。

背景技术：
25Hz微电子相敏轨道电路以其高返还系数和高抗干扰能力等优点被电化区段广泛采用。在铁路中应用相当广泛的微电子相敏轨道电路接收器，是基于微处理器技术的一种频率、相位检测技术，主要用于频率、相位检测，实现轨道占用及完整性的检查，目前铁路专用相敏轨道电路接收器，由于其特殊性，对于高职院校的教学，存在以下不足：1．由于铁路原装设备为封闭式，不能给学生直观和全面的展示其工作原理；2．相敏轨道电路主要有25Hz和50Hz两种，原有微电子接收器是独立的（要么是25Hz，要么是50Hz），不能自由切换，在实验与实训中表现不理想；3．原有相敏轨道电路接收器与发送器配套安装使用，不可移动，在课堂讲授时不能自由展示；4．原有相敏轨道电路接收器仅有指示灯表示工作状态，不能以数字形式显示接收的频率及相位差，在教学过程中不直观。

技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述问题，为了满足铁路院校课程的教学要求，本发明提供了一种微电子相敏轨道电路接收器，以克服已有技术所存在的上述不足。本发明采取的技术方案是：一种微电子相敏轨道电路接收器，所述相敏轨道电路接收器包括轨道电源检测单元、局部电源检测单元、微处理器、显示电路、报警条件电路、轨道继电器条件电路和供电电源；所述轨道电源检测单元包括第一降压隔离电路、第一整流电路和第一整形电路，第一降压隔离电路的输入端为轨道电源检测端，第一降压隔离电路的输出端其中一路经第一整流电路输入微处理器，另一路经第一整形电路输入微处理器；所述局部电源检测单元包括第二降压隔离电路、第二整流电路和第二整形电路，第二降压隔离电路的输入端为局部电源检测端，第二降压隔离电路的输出端其中一路经第二整流电路输入微处理器，另一路经第二整形电路输入微处理器；所述微处理器的输出端分别与显示电路、报警条件电路和轨道继电器条件电路电路连接；所述轨道电源检测单元用于将220V的轨道电源通过第一降压隔离电路把高电压降为低电压，一路经第一整流电路整流滤波送微处理器采样进行幅度判别，另一路经第一整形电路把正弦波变为方波，送给微处理器中断处理，测出其频率大小；所述局部电源检测单元用于将110V的局部电源通过第二降压隔离电路把高电压降为低电压，一路经第二整流电路整流滤波送微处理器采样进行幅度判别，另一路经第二整形电路把正弦波变为方波，送给微处理器中断处理，测出其频率大小；所述微处理器为微电子相敏轨道电路接收器的核心，用于根据轨道电源检测单元和局部电源检测单元输送的检测信号进行幅度判别和中断处理，并计算轨道电源与局部电源的相位差，通过判定是否满足铁标规定的条件，从而发出控制报警条件电路和轨道继电器条件电路工作状态的信息，同时送显示电路直观显示相应的数值；所述报警条件电路用于根据微处理器送出的判定信息，发出不符合条件的警报信号；所述轨道继电器条件电路用于根据微处理器送出的判定信息，发出继电器励磁条件或继电器失磁条件；所述供电电源用于为微处理器、轨道电源检测单元、局部电源检测单元、显示电路、报警条件电路和轨道继电器条件电路提供工作电源；所述微电子相敏轨道电路接收器包括轨道电路类型切换电路，所述轨道电路类型切换电路由电阻R和开关KG构成，通过切换开关KG的状态实现轨道电路类型的切换：在对25Hz相敏轨道电路进行检测时，开关KG处于闭合状态，向微处理器送出低电平，在对50Hz相敏轨道电路进行检测时，KG处于断开状态，送给微处理器高电平；所述供电电源电路包括隔离电源DC-DC5、电容C5和电容C6，隔离电源DC-DC5用于把外部送入的24V直流电隔离后变为+5V直流电，电容C5和电容C6并联在隔离电源DC-DC5的输出端用于滤波。其进一步的技术方案是：所述微处理器包括中央处理器、第一A/D采样模块、第一中断模块、第二A/D采样模块和第二中断模块，所述第一A/D采样模块、第一中断模块、第二A/D采样模块和第二中断模块分别连接中央处理器；轨道电源检测单元之第一降压隔离电路的输出端其中一路经第一整流电路输入第一A/D采样模块，另一路经第一整形电路电路输入第一中断模块；局部电源检测单元之第二降压隔离电路的输出端其中一路经第二整流电路输入第二A/D采样模块，另一路经第二整形电路输入第二中断模块；中央处理器的输出端分别接分别显示电路、报警条件电路和轨道继电器条件电路电路。更进一步：所述第一整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4及电容C1和电容C2，四个二极管组成桥式整流电路，电容C1和电容C2并联在桥式整流电路的输出端用于滤波；所述第一整形电路包括电阻R1、电阻R2及三极管Q1，电阻R1一端接第一降压隔离电路的输出端，另一端接三极管Q1基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极接电阻R2后接5V直流电源；所述第二整流电路包括二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13及电容C3和电容C4，四个二极管组成桥式整流电路，电容C3和电容C4并联在桥式整流电路的输出端用于滤波；所述第二整形电路包括电阻R8、电阻R9及三极管Q7，电阻R8一端接第二降压隔离电路的输出端，另一端接三极管Q7基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接电阻R9后接5V直流电源。所述显示电路包括数码管SMG1、数码管SMG2、数码管SMG3和驱动模块，驱动模块的输入端接中央处理器的第一输出端，驱动模块的输出端分别接数码管SMG1、数码管SMG2和数码管SMG3；所述数码管SMG1、数码管SMG2和数码管SMG3均为四位数码管，数码管SMG1用于分时显示轨道电源和局部电源两种电源幅度值，数码管SMG2用于显示轨道电源和局部电源两种电源的频率，数码管SMG3用于显示两种电源相位差，即局部电源超前轨道电源的相位。所述报警条件电路包括局部电源幅值报警继电器JFBJ、局部电源频率报警继电器JPBJ、轨道电源频率报警继电器GPBJ、相位差报警继电器PBJ、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6；局部电源幅值报警继电器JFBJ与二极管D5并联后的一端接三极管Q2的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R3接中央处理器的第二输出端；轨道电源频率报警继电器GPBJ与二极管D6并联后的一端接三极管Q3的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R4接中央处理器的第三输出端；局部电源频率报警继电器JPBJ与二极管D7并联后的一端接三极管Q4的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极通过电阻R5接中央处理器的第四输出端；相位差报警继电器PBJ与二极管D8并联后的一端接三极管Q5的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R6接中央处理器的第五输出端；当局部电源幅值不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q2导通，使局部电源幅值报警继电器JFBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当局部电源频率不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q4导通，使局部电源频率报警继电器JPBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当轨道电源频率不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q3导通，使轨道电源频率报警继电器GPBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当局部电源与轨道电源相位差不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q5导通，使相位差报警继电器PBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置。所述轨道继电器条件电路包括电阻R7、三极管Q6、二极管D9及继电器XGJ；继电器XGJ与二极管D9并联，并联后的一端接三极管Q6的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过电阻R7接中央处理器的第六输出端；中央处理器检测到轨道电源幅度正常、且频率相位差正常，中央处理器驱动三极管Q6导通，使XGJ吸起，送出GJ励磁条件，表示该轨道电路区段轨道空闲；如果检测到轨道电源幅度明显下降且其它条件正常时，中央处理器驱动三极管Q6截止，XGJ落下，送出GJ失磁条件，表示该轨道电路区段故障或有车占用。由于采取上述技术方案，本发明之微电子相敏轨道电路接收器具有如下有益效果：1．该接收器可以实现相敏轨道电路两种电源的幅度、频率及相位差的检测，并以LED直观显示出相应数值，可以直观和全面的把接收器的工作原理展示给学生，有利于增强教学效果；2．具有25Hz和50Hz两种轨道电路类型，两者可以自由切换，一套设备可代替原有2套设备使用；3．该微电子相敏轨道电路接收器体积小、轻巧方便，可与独立的轨道电路发送器配套，带入课堂自由展示，有利于教师教学与学生实验实训；4．成本低。附图说明图1：本发明之微电子相敏轨道电路接收器原理框图；图2：本发明之微电子相敏轨道电路接收器电路图；图中：01—第一降压隔离电路，02—第一整流电路，03—第一整形电路，04—第二降压隔离电路，05—第二整流电路，06—第二整形电路，07—供电电源，08—微处理器，080—中央处理器，081—第一A/D采样模块，082—第一中断模块，083—第二A/D采样模块，084—第二中断模块，09—轨道电路类型切换电路，10—显示电路，11—报警条件电路，12—轨道继电器条件电路。具体实施方式一种微电子相敏轨道电路接收器，所述相敏轨道电路接收器包括轨道电源检测单元、局部电源检测单元、微处理器08、显示电路10、报警条件电路11、轨道继电器条件电路12和供电电源07；所述轨道电源检测单元包括第一降压隔离电路01、第一整流电路02和第一整形电路03，第一降压隔离电路的输入端为轨道电源检测端，第一降压隔离电路的输出端其中一路经第一整流电路02输入微处理器08，另一路经第一整形电路03输入微处理器08；所述局部电源检测单元包括第二降压隔离电路04、第二整流电路05和第二整形电路06，第二降压隔离电路的输入端为局部电源检测端，第二降压隔离电路的输出端其中一路经第二整流电路05输入微处理器08，另一路经第二整形电路06输入微处理器08；所述微处理器08的输出端分别与显示电路10、报警条件电路11和轨道继电器条件电路12电路连接；所述轨道电源检测单元用于将220V的轨道电源通过第一降压隔离电路把高电压降为低电压，一路经第一整流电路整流滤波送微处理器采样进行幅度判别，另一路经第一整形电路把正弦波变为方波，送给微处理器中断处理，测出其频率大小；所述局部电源检测单元用于将110V的局部电源通过第二降压隔离电路把高电压降为低电压，一路经第二整流电路整流滤波送微处理器采样进行幅度判别，另一路经第二整形电路把正弦波变为方波，送给微处理器中断处理，测出其频率大小；所述微处理器为微电子相敏轨道电路接收器的核心，用于根据轨道电源检测单元和局部电源检测单元输送的检测信号进行幅度判别和中断处理，并计算轨道电源与局部电源的相位差，通过判定是否满足铁标规定的条件，从而发出控制报警条件电路和轨道继电器条件电路工作状态的信息，同时送显示电路直观显示相应的数值；所述报警条件电路用于根据微处理器送出的判定信息，发出不符合条件的警报信号；所述轨道继电器条件电路用于根据微处理器送出的判定信息，发出继电器励磁条件或继电器失磁条件；所述供电电源07用于为微处理器、轨道电源检测单元、局部电源检测单元、显示电路、报警条件电路和轨道继电器条件电路提供工作电源。所述接收器包括轨道电路类型切换电路，所述轨道电路类型切换电路由电阻R和开关KG构成，通过切换开关KG的状态实现轨道电路类型的切换：在对25Hz相敏轨道电路进行检测时，开关KG处于闭合状态，向微处理器送出低电平，在对50Hz相敏轨道电路进行检测时，KG处于断开状态，送给微处理器高电平。所述供电电源电路包括隔离电源DC-DC5、电容C5和电容C6，隔离电源DC-DC5用于把外部送入的24V直流电隔离后变为+5V直流电，电容C5和电容C6并联在隔离电源DC-DC5的输出端用于滤波。所述微处理器包括中央处理器080、第一A/D采样模块081、第一中断模块082、第二A/D采样模块083和第二中断模块084，所述第一A/D采样模块081、第一中断模块082、第二A/D采样模块083和第二中断模块084分别连接中央处理器；轨道电源检测单元之第一降压隔离电路01的输出端其中一路经第一整流电路02输入第一A/D采样模块081，另一路经第一整形电路03电路输入第一中断模块082；局部电源检测单元之第二降压隔离电路04的输出端其中一路经第二整流电路05输入第二A/D采样模块083，另一路经第二整形电路06输入第二中断模块084；中央处理器的输出端分别接分别显示电路10、报警条件电路11和轨道继电器条件电路（12）电路。所述第一整流电路02包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4及电容C1和电容C2，四个二极管组成桥式整流电路，电容C1和电容C2并联在桥式整流电路的输出端用于滤波；第一整形电路03用于将正弦波变方波信号，包括电阻R1、电阻R2及三极管Q1，电阻R1一端接第一降压隔离电路01的输出端，另一端接三极管Q1基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极接电阻R2后接5V直流电源；所述第二整流电路05包括二极管D10、二极管D11、二极管D12、二极管D13及电容C3和电容C4，四个二极管组成桥式整流电路，电容C3和电容C4并联在桥式整流电路的输出端用于滤波；第二整形电路06用于将正弦波变方波信号，包括电阻R8、电阻R9及三极管Q7，电阻R8一端接第二降压隔离电路04的输出端，另一端接三极管Q7基极，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极接电阻R9后接5V直流电源。所述显示电路10包括数码管SMG1、数码管SMG2、数码管SMG3和驱动模块，驱动模块的输入端接中央处理器080的第一输出端，驱动模块的输出端分别接数码管SMG1、数码管SMG2和数码管SMG3；所述数码管SMG1、数码管SMG2和数码管SMG3均为四位数码管，数码管SMG1用于分时显示两种电源幅度值，数码管SMG2用于显示轨道电源和局部电源两种电源的频率，数码管SMG3用于显示两种电源相位差，即局部电源超前轨道电源的相位。所述报警条件电（11包括局部电源幅值报警继电器JFBJ、局部电源频率报警继电器JPBJ、轨道电源频率报警继电器GPBJ、相位差报警继电器PBJ、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6；局部电源幅值报警继电器JFBJ与二极管D5并联后的一端接三极管Q2的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R3接中央处理器的第二输出端；轨道电源频率报警继电器GPBJ与二极管D6并联后的一端接三极管Q3的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R4接中央处理器的第三输出端；局部电源频率报警继电器JPBJ与二极管D7并联后的一端接三极管Q4的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极通过电阻R5接中央处理器的第四输出端；相位差报警继电器PBJ与二极管D8并联后的一端接三极管Q5的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过电阻R6接中央处理器的第五输出端；当局部电源幅值不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q2导通，使局部电源幅值报警继电器JFBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当局部电源频率不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q4导通，使局部电源频率报警继电器JPBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当轨道电源频率不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q3导通，使轨道电源频率报警继电器GPBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置；当局部电源与轨道电源相位差不满足条件时，中央处理器驱动三极管Q5导通，使相位差报警继电器PBJ吸起输出报警条件，驱动本区段报警装置。所述轨道继电器条件电路包括电阻R7、三极管Q6、二极管D9及继电器XGJ；继电器XGJ与二极管D9并联，并联后的一端接三极管Q6的集电极，另一端接5V直流电源，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过电阻R7接中央处理器的第六输出端；中央处理器检测到轨道电源幅度正常、且频率相位差正常，中央处理器驱动三极管Q6导通，使XGJ吸起，送出GJ励磁条件，表示该轨道电路区段轨道空闲；如果检测到轨道电源幅度明显下降且其它条件正常时，中央处理器驱动三极管Q6截止，XGJ落下，送出GJ失磁条件，表示该轨道电路区段故障或有车占用。工作原理：轨道电源检测：220V的轨道电源通过降压隔离后，把高电压降为低电压，一路进行整流滤波送微处理器中的第一A/D采样模块，采样数据送中央处理器进行幅度判别，并送显示电路进行显示；另一路进入第一整形电路，把正弦波变为方波，送给微处理器中的第一中断模块，中断结果送中央处理器进行处理，一方面得出其频率大小，送显示电路进行显示；局部电源检测：110V的轨道电源通过降压隔离后，把高电压降为低电压，一路进行整流滤波送微处理器中的第二A/D采样模块，采样数据送中央处理器进行幅度判别，并送显示电路进行显示；另一路进行整形，把正弦波变为方波，送给微处理器中的第二中断模块，中断结果送中央处理器进行处理，得出其频率大小；根据轨道电源的检测结果可得出相位差，同时送显示电路（10）进行显示；中央处理器把这些数据进行比较送出报警条件电路11与轨道继电器条件电路12；最后，通过判定以上条件是否满足，满足则给出轨道继电器条件，不满足则给出报警条件。说明：1．局部电源幅值、局部电源频率、轨道电源频率、相位差均为铁标；2．数码管SMG1用于分时显示两种电源幅度值，可设定G开头的为轨道电源幅值，J开头为局部电源幅值；数码管SMG2用于显示两种电源的频率，设定G开头的为轨道电源频率，J开头为局部电源频率；3．GJ励磁条件：GJ为本区段轨道继电器，GJ的状态反映轨道电路的占用情况，收到GJ励磁条件，GJ励磁吸起表示该轨道电路区段空闲，收到GJ失磁条件：GJ失磁落下表示该轨道电路区段故障或有车占用；4．文中所述的中央处理器第一输出端为P2口、P3口和P4口，第二输出端为P5.1口，第三输出端为P5.2口，第四输出端为P5.3口，第五输出端为P5.4口，第六输出端为P5.5口。