精密流量可控的道岔注油控制电路的制作方法

本实用新型涉及城市轨道交通领域，特别涉及一种精密流量可控的道岔注油控制电路。

背景技术：

道岔是轨道交通领域的重要设备，关系到列车行车安全和线路通过效率。道岔注油作业又直接关系到道岔的使用，按照作业要求，一般在道岔二级保养流程中要注一次润滑油，以润滑道岔外锁闭装置，如果遇到下雨情况，为防止生锈而造成道岔卡阻，也应该及时注油润滑。为了减少人工注油作业，很多轨道交通运营单位开始使用道岔注油装置自动感应注油，这种注油装置通过油管吸取存放在储油装置内的润滑油，然后给道岔注油润滑。由于其注油流程往往采用开环控制方式，有的注油装置会注过量的油，而导致需要频繁向储油装置内加油，并且，过量的油吸收灰尘，反而更容易造成道岔卡阻；有的注油装置由于长期的使用，油路容易出现堵塞物，在同样的注油时间内，出油量减少，达不到润滑目的。

技术实现要素：

本实用新型克服上述现有技术的不足，提供一种能够通过传感器采集出油流量，并能够根据反馈数据来控制注油流量的精密流量可控的道岔注油控制电路。

本实用新型采用的技术方案为：精密流量可控的道岔注油控制电路，包括微处理器、气泡发生电路、流量测速电路和注油控制电路；所述微处理器和所述气泡发生电路、流量测速电路和注油控制电路电连接；所述气泡发生电路用于根据微处理器的控制产生测速气泡；所述流量测速电路用于检测测速气泡在透明油管内的流速；微处理器用于根据流量测速电路检测的测速气泡的流速产生注油运算结果；注油控制电路用于根据注油运算结果控制注油泵电机向道岔注油。

优选的，所述气泡发生电路包括四线制步进电机M1和驱动芯片U5，所述驱动芯片U5的17脚和19脚分别与工作状态指示灯D1的负极、过流保护指示灯D2的负极电连接，所述工作状态指示灯D1的正极和过流保护指示灯D2的正极均与电源5V电连接；5脚分别与电阻R9和电容C3电连接，电阻R9的另一端与电源5V电连接，电容C3的另一端接地；1脚和2脚接地；3脚通过限流电阻R52与微处理器的29脚电连接；21脚通过限流电阻R53与微处理器的30脚电连接；4脚通过限流电阻R54与微处理器的31脚电连接；22脚、23脚、24脚和25脚直接与微处理器电连接；11脚和14脚通过外接电阻R24和R25接地；7脚通过电容C4接地；8脚和18脚与电源12V电连接；电源12V通过电容C1和C2接地；16脚和13脚与四线制步进电机M1的A绕组电连接；12脚和9脚与B绕组电连接。

优选的，所述流量测速电路包括8个采集通道，所述采集通道包括光电对管U3和运算放大器U1，所述光电对管U3的发射管包括发光二极管与稳压电阻R5，所述发光二极管的阳极经稳压电阻R5接电源3V3，阴极接地；所述光电对管U3的接收管包括光敏三极管，所述光敏三极管集电极经电阻R6接电源3V3，发射极与运算放大器U1正输入端电连接；运算放大器U1正输入端还通过电阻R12接地，运算放大器U1负输入端经电阻R1接电源3V3，运算放大器U1负输入端还经电阻R2接地。

优选的，所述注油控制电路包括达林顿管Q1、达林顿管Q2、达林顿管Q5、达林顿管Q6、三极管Q3、三极管Q4和注油泵电机M2；所述Q3基极经电阻R48与PWM1信号电连接，Q3发射极接地，Q3的集电极经电阻R36与电源12V电连接；所述Q1、Q2、Q5和Q6的集电极均与注油泵电机M2电连接；所述Q5与Q2的基极连接后经限流电阻R42与Q3的集电极电连接，Q5的发射极接地；所述Q2的发射极与电源12V电连接；所述Q1的发射极与电源12V电连接；所述Q6的发射极接地；所述Q6与Q1的基极连接后经限流电阻R43与Q4的集电极电连接；所述Q4的集电极经电阻R37与电源12V电连接，Q4发射极接地，Q4基极经电阻R49与PWM2信号电连接。

本实用新型的有益效果在于：所述的气泡发生电路受微处理器控制，转动一定角度，产生大小适当的气泡进入透明输油管道，流量测速电路通过光电对管采集测速气泡的当前位置，并把位置信号传送给微处理器，由于每个光电对管的间距相同，微处理器根据流量测速电路采集到的位置信息，并根据间隔的时间，可以计算出气泡在输油管内运动的速度，即可得到当前出油管道的流量，微处理器再通过PWM对注油控制电路进行调速，即可输出稳定流量。与现有技术相比，本电路的优点在于：电路在注油过程中，能够通过传感器采集出油流量，并能够根据反馈数据来控制注油流量，可以避免因为现场各种干扰条件而导致的过多注油和过少注油情况。

附图说明

图1为本实用新型精密流量可控的道岔注油控制电路的结构示意图。

图2为本实用新型气泡发生电路原理图。

图3为本实用新型流量测速电路原理图。

图4为本实用新型注油控制电路原理图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本实用新型仅仅是对本实用新型实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。

如图1所示，一种精密流量可控的道岔注油控制电路，包含微处理器1、气泡发生电路2、流量测速电路3和注油控制电路4。所述微处理器1和所述气泡发生电路2、流量测速电路3和注油控制电路4电连接。所述气泡发生电路2用于根据微处理器1的控制产生测速气泡；所述流量测速电路3用于检测测速气泡在透明油管内的流速；微处理器1用于根据流量测速电路3检测的测速气泡的流速产生注油运算结果；注油控制电路4用于根据注油运算结果控制注油泵电机向道岔注油。

所述微处理器1用来控制整个系统工作；所述气泡发生电路2包括步进电机及其驱动电路，用来产生测速气泡；所述流量测速电路3包括八通道光电对管传感器及其调理电路，用来检测气泡在油管内的流速；所述注油控制电路4包括直流电机及其驱动电路，用来向道岔注油。

如图2所示，为本实用新型气泡发生电路2原理图。气泡发生电路2包括步进电机及其驱动电路，步进电机采用四线制步进电机M1，其四根控制线和驱动电路的输出控制端相连。U5是步进电机驱动芯片，U5选型为TB6560，图中U6为微处理器1，选型为STM32F103，芯片U5主要分为逻辑控制部分和电机驱动部分，芯片U5的17脚、19脚分别是和工作状态指示灯D1的负极、过流保护指示灯D2的负极电连接，工作状态指示灯D1的正极和过流保护指示灯D2的正极均与电源5V电连接；芯片U5的复位脚5脚则和电阻R9、电容C3构成的复位电路电连接，电流比率输出控制脚1脚、2脚都接地，则输出电流比率为100%，脉冲信号输入脚3脚通过限流电阻R52和微处理器1的29脚电连接，电机方向控制脚21脚通过限流电阻R53和微处理器1的30脚电连接，芯片U5使能脚4脚和微处理器1的31脚通过限流电阻R54电连接。芯片U5的单步细分设置脚22脚、23脚，电流衰减控制脚24脚、25脚则直接和微处理器1控制端电连接。对于芯片U5的电机驱动部分，11脚、14脚为最大输出电流控制脚，通过外接电阻R24和R25接地，设置输出最大驱动电流为2A，A绕组驱动脚16脚、13脚和步进电机M1的A绕组电连接，B绕组驱动脚12脚、9脚和步进电机M1的B绕组电连接。7脚通过电容C4接地；8脚和18脚与电源12V电连接；电源12V通过电容C1和C2接地。其原理为步进电机M1的转子和气泵泵头相连接，微处理器1通过向步进电机驱动电路输出精确的脉冲数量来控制步进电机M1转动一定角度，从而产生一个大小合适的测速气泡。

如图3所示，为本实用新型流量测速电路3原理图。总共设计了八个采集通道，每个通道都使用同样的电路，采集传感器采用SX199型号的光电对管，对气泡进行采集。其中一个所述采集通道包括光电对管U3和运算放大器U1，所述光电对管U3的发射管包括发光二极管与稳压电阻R5，所述发光二极管的阳极经稳压电阻R5接电源3V3，阴极接地；所述光电对管U3的接收管包括光敏三极管，所述光敏三极管集电极经电阻R6接电源3V3，发射极与运算放大器U1正输入端电连接；运算放大器U1正输入端还通过电阻R12接地，运算放大器U1负输入端经电阻R1接电源3V3，运算放大器U1负输入端还经电阻R2接地。当光电对管中间只有透明的油流过时，光电对管一次侧发光二极管的光照射到二次侧光敏三极管，二次侧光敏三极管导通，输出高电平，后级的电压比较器，将光电对管输出的电压和参考电压进行比较，由于输入电压大于参考电压，所以比较器的输出为高电平，微处理器1则在相应引脚上采集到高电平。当测速气泡流动到遮挡住光电对管时，光敏三极管接收不到LED光，从而截止，输出低电平，后级比较器将其与参考电压进行比较后输出低电平，从而在微处理器1的引脚上产生一个下降沿的信号，微处理器1通过中断方式即可得到测速气泡当前的位置信息。当测速气泡离开当前传感器位置时，则相应的运放输出端电平恢复高电平。

如图4所示，为本实用新型注油控制电路4原理图。注油控制电路4是微处理器1根据流量测速电路3运算结果，来控制注油泵电机的电路。电路主要有四个达林顿管，分别是Q1、Q2、Q5、Q6，其中Q1、Q2为PNP型，Q5、Q6为NPN型，图中的Q3、Q4为小功率NPN三极管，用来驱动达林顿管。Q3基极经电阻R48与PWM1信号电连接，Q3发射极接地，Q3的集电极经电阻R36与电源12V电连接；所述Q1、Q2、Q5和Q6的集电极均与注油泵电机M2电连接；所述Q5与Q2的基极连接后经限流电阻R42与Q3的集电极电连接，Q5的发射极接地；所述Q2的发射极与电源12V电连接；所述Q1的发射极与电源12V电连接；所述Q6的发射极接地；所述Q6与Q1的基极连接后经限流电阻R43与Q4的集电极电连接；所述Q4的集电极经电阻R37与电源12V电连接，Q4发射极接地，Q4基极经电阻R49与PWM2信号电连接。达林顿管通过H桥的形式和注油泵电机M2相连。电路受微处理器1两路PWM信号控制，当Q3输入的占空比大于Q4输入的占空比，则注油泵电机正转，提高Q3与Q4占空比之差，则电机加速正转，加快注油流量；相反的，如果Q4输入占空比大于Q3输入占空比则电机反转，可用来停止注油。

以上所述，仅以本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可想轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之类。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。