电力机车电量记录仪的制作方法
【专利摘要】提出了一种电力机车电量记录仪，属于电力机车电量采集【技术领域】。该电力机车电量记录仪包括电参采集模块、机车监控器、中央处理器、时钟电路和存储电路；所述电参采集模块、所述机车监控器、所述时钟电路和所述存储电路分别连接至所述中央处理器。
【专利说明】电力机车电量记录仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力机车电量采集【技术领域】，尤其涉及一种电力机车电量记录仪。
【背景技术】
[0002]随着我国电气化铁路运营里程的快速增长，内燃机车已经逐渐被电力机车所取代，电能的消耗已是当前铁路运输的一项重要支出。经济的快速增长，运输任务的不断加大，要求提高电力机车的运用效率。在这样的形势下，新的管理、检修体制和机车乘务体制应运而生，长交路轮乘制得以大面积实施，电力机车的运用效率与牵引负荷大大提高，交路公里不断延长。但同时由于长交路轮乘制的实行，也产生了新的问题，即乘务人员用电情况无科学的考核依据，导致电力机车的用电情况无法掌握。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种电力机车电量记录仪，克服现有技术中存在的问题，实现对电力机车用电情况进行精确的采集和测量。
[0004]为实现以上目的，本实用新型提出一种电力机车电量记录仪，该电力机车电量记录仪包括电参采集模块、机车监控器、中央处理器、时钟电路和存储电路；所述电参采集模块、所述机车监控器、所述时钟电路和所述存储电路分别连接至所述中央处理器。
[0005]根据本实用新型的一个方面，所述电参采集模块通过RS-485总线连接至所述中央处理器。
[0006]根据本实用新型的一个方面，所述电参采集模块为EDA9011D智能型单相电参数数据综合采集模块，通过MAX3485通信芯片连接至所述中央处理器。
[0007]根据本实用新型的一个方面，所述电参采集模块用于采集电力机车主变压器二次侧中的电参数并自动上传至所述中央处理器。
[0008]根据本实用新型的一个方面，所述机车监控器为TAX2型机车安全信息综合监测装置，通过ADM2483差分总线收发器连接至所述中央处理器。
[0009]根据本实用新型的一个方面，所述机车监控器用于监控电力机车工况信息并将该信息发送给所述中央处理器。
[0010]根据本实用新型的一个方面，所述中央处理器为C8051F340型微控制器。
[0011]根据本实用新型的一个方面，所述存储电路用于存储来自中央处理器的电力机车电量信息，包括与所述中央处理器之间通过SPI接口进行数据传输的TF卡。
[0012]根据本实用新型的一个方面，所述存储电路还包括与所述中央处理器连接的U盘转存电路。
[0013]根据本实用新型的一个方面，所述U盘转存电路为CH375B集成芯片。
[0014]根据本实用新型的一个方面，所述电力机车电量记录仪还包括与所述中央处理器连接的时钟电路。[0015]根据本实用新型的一个方面，所述时钟电路为DS1302芯片，通过I2C总线与所述中央处理器连接。
[0016]根据本实用新型的一个方面，所述电力机车电量记录仪还包括与所述中央处理器连接的显示电路。
[0017]根据本实用新型的一个方面，所述电力机车电量记录仪还包括外壳。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型提出的电力机车电量记录仪的硬件连接示意图；
[0019]图2是根据本实用新型一个实施例的使用MAX3485实现的RS-485接口的电路图；
[0020]图3是根据本实用新型一个实施例的CPU的引脚分配定义图；
[0021]图4是根据本实用新型一个实施例的TF卡接口电路图；
[0022]图5是根据本实用新型一个实施例的U盘操作电路图；
[0023]图6是根据本实用新型一个实施例的时钟电路图；
[0024]图7是根据本实用新型一个实施例的电力机车电量记录仪部分组件硬件连接的原理图。
【具体实施方式】
[0025]以下所述为本实用新型的较佳实施实例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
[0026]图1为根据一个实施例的电力机车电量记录仪的硬件连接示意图。如图1所示，所述电力机车电量记录仪包括电参采集模块、机车监控器、中央处理器(CPU)、时钟电路、存储电路等等，其中，所述电参采集模块、机车监控器、时钟电路、存储电路分别连接至中央处理器。
[0027]其中，所述电参采集模块用于采集电力机车的电参数，具体的，可采集主变压器二次侧中的电参数(包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率、视在功率等)，并可将采集的电参数自动上传至中央处理器。根据本实用新型的一个实施例，中央处理器与所述电参采集模块之间采用RS-485总线进行通信。根据本实用新型的另一实施例，可使用EDA9011D模块实现所述电参采集模块，并使用MAX3485实现所述RS-485总线(如图2所示，使用MAX3485实现的RS-485接口电路图)。所述EDA901ID模块是一智能型单相电参数数据综合采集模块，准确测量单相交流电路中的电压、电流(真有效值)、有功功率、无功功率、功率因数、频率、视在功率、基波有功功率、谐波有功功率、基波无功功率、正反向有功电度、正反向无功电度等电参数。并带2路开关量输入、2路开关量输出(可设置为报警输出)、2路有功电能脉冲输出及I路4?20mA模拟量输出。模块实时数据的更新周期40mS?IOOOmS可设置；数据可自动上传。
[0028]所述机车监控器的记录信息与电能消耗数据有密切的关系，只有同步获取这些数据才能进一步分析电能消耗规律和与电力机车工况的规律，为计算各种情况下的电能消耗提供依据。根据本实用新型的一个实施例，可以使用TAX2型机车安全信息综合监测装置具体实现所述机车监控器。根据本实用新型的另一实施例，所述中央处理器可通过ADM2483差分总线收发器与所述TAX2型机车安全信息综合监测装置实现通信。[0029]根据本实用新型的一个实施例，中央处理器(CPU)可选用新华龙成熟、稳定产品C8051F340作为中央处理器(CPU)，该器件使用Silicon Labs的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51TM指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括4个16位计数器/定时器、两个具有扩展波特率配置的全双工UART、一个增强型SPI端口、多达4352字节的内部RAM、128字节特殊功能寄存器(SFR)地址空间及多达40个I/O引脚(图3示出了 CPU的引脚分配定义图)。采用片内Silicon Labs 二线(C2)开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试。调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用C2进行调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。
[0030]CPU获取电参采集模块采集的数据以及机车监控器的监控数据，可以进行分析并存储，存储后的数据可以转存以用于进一步的分析。为此，所述电力机车电量记录仪还可包括存储电路。所述存储电路包括与CPU之间通过SPI接口进行数据传输的TF卡(图4示出了 TF卡接口电路)；还包括与CPU连接的U盘转存电路，根据本实用新型的一个方面，所述U盘转存电路可使用CH375B集成芯片具体实现(图5示出了 U盘操作电路)。当U盘转存电路连接U盘时，会自动把数据转存到U盘上。
[0031]根据本实用新型的一个方面，所述电力机车电量记录仪还包括与CPU连接的时钟电路。根据本实用新型的一个实施例，所述时钟电路通过I2C总线与CPU连接，并具体实现为DS1302芯片。所述DS1302芯片晶振为32.768k，装置断电后，后备电池保持时钟正常运行，同时其自带的31字节存储空间用于保存TF卡当前地址、软件版本、电压电流量程等必要信息(图6示出了时钟电路)。
[0032]在给出了上述各种具体芯片的基础上实现硬件连接包括多种可能的实施例，因此，图7仅示出了其中一种采用具体芯片的部分电路组件的硬件连接原理图，其他的芯片之间的连接方式在此不再赘述，本领域技术人员可根据实际需要进行调整，例如更换连接方式或更换所需的芯片等。此外，根据本实用新型的一个方面，所述电力机车电量记录仪还可包括显示电路，例如与CPU连接的LCD显示屏,用于直接显示总电量及相关电参数或者其他所需的数据。
[0033]所述电力机车电量记录仪还可包括外壳，用于容纳上述各个模块或电路。这些模块或电路可通过螺栓固定在特制的外壳内，其中关键部位设计并使用减震材料，以减少振动冲击；装置特制的外壳具有一定的防水和防尘功能，这些技术和工艺的采用保证了本记录仪能够适应机车上恶劣的工作环境。
[0034]应注意，本实用新型所提出的【具体实施方式】及应用领域仅为说明的目的，并不作为对本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员可对本实用新型的【具体实施方式】进行修改以满足实际需要。
【权利要求】
1.一种电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电力机车电量记录仪包括电参采集模块、机车监控器、中央处理器、时钟电路和存储电路；所述电参采集模块、所述机车监控器、所述时钟电路和所述存储电路分别连接至所述中央处理器。
2.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电参采集模块通过RS-485总线连接至所述中央处理器。
3.根据权利要求2所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电参采集模块为EDA9011D智能型单相电参数数据综合采集模块，通过MAX3485通信芯片连接至所述中央处理器。
4.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电参采集模块用于采集电力机车主变压器二次侧中的电参数并自动上传至所述中央处理器。
5.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述机车监控器为TAX2型机车安全信息综合监测装置，通过ADM2483差分总线收发器连接至所述中央处理器。
6.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述机车监控器用于监控电力机车工况信息并将该信息发送给所述中央处理器。
7.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述中央处理器为C8051F340型微控制器。
8.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述存储电路用于存储来自中央处理器的电力机车电量信息，包括与所述中央处理器之间通过SPI接口进行数据传输的TF卡。
9.根据权利要求8所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述存储电路还包括与所述中央处理器连接的U盘转存电路。
10.根据权利要求9所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述U盘转存电路为CH375B集成芯片。
11.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电力机车电量记录仪还包括与所述中央处理器连接的时钟电路。
12.根据权利要求11所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述时钟电路为DS1302芯片，通过I2C总线与所述中央处理器连接。
13.根据权利要求1所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电力机车电量记录仪还包括与所述中央处理器连接的显示电路。
14.根据在前任一项权利要求所述的电力机车电量记录仪，其特征在于: 所述电力机车电量记录仪还包括外壳。
【文档编号】G01R31/00GK203759159SQ201420090329
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】吉荣廷 申请人:呼和浩特铁路局科研所