一种地铁机车电子里程计的制作方法

本实用新型涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种地铁机车电子里程计。

背景技术：

计量机车运行总里程的传统方式为采用机械式里程计；机械里程计存在计量准确性低、稳定性和可靠性差，与电子自动化信号接口匹配及信号转换等诸多技术问题；随着电子信息技术不断发展，提供一种电子数字设备用于计量机车运行总里程取代原来机械设备成为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种地铁机车电子里程计，准确性高，稳定性强。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种地铁机车电子里程计，包括信号检测与隔离电路、掉电监测电路、单片机、显示电路和电源电路；信号检测与隔离电路和掉电监测电路的输出端均连接于单片机的输入端，显示电路的输入端连接于单片机的输出端，电源电路输出端连接于信号检测与隔离电路、单片机和显示电路电源端；信号检测与隔离电路用于采集机车高压脉冲信号并采用光耦合器进行电气隔离和信号转换；掉电监测电路连接于电源电路用于监测机车断电或掉电；单片机用于接收信号检测与隔离电路输出的脉冲信号并输出有效脉冲计数即里程数；显示电路用于实时显示里程数。

按以上方案，所述电源电路包括dc-dc转换器和二次稳压电路；dc-dc转换器输入端连接于机车的直流操作电源获取110vdc，dc-dc转换器输出端连接于二次稳压电路和掉电监测电路输入端；二次稳压电路输出端连接于信号检测与隔离电路、单片机电路和显示电路电源端；dc-dc转换器用于输入机车提供的110vdc直流电源并进行电压转换为7vdc，二次稳压电路用于将7vdc转化为5v电源电压vcc；二次稳压电路包括二次稳压器u3、电容c2和c3，二次稳压器u3输入端连接于dc-dc转换器输出端，电容c2连接于二次稳压器u3输出端后接地，电容c3与电容c2并联；二次稳压器u3输出端vcc为信号检测与隔离电路、单片机和显示电路供电，二次稳压器u3选用低压差线性稳压器，为ldo器件，以利用降低集成稳压器功耗，c2、c3为滤波电容，c2有足够大容量，在二次稳压电路输入断电时，vcc保持足够时间供单片机写入数据到片内只读存储器eeprom。

按以上方案，信号检测与隔离电路包括两个机车高压脉冲信号输入端sig+和sig-、二极管d1和d3、稳压二极管d2、限流电阻r1、光耦合器u2和滤波器；滤波器包括电阻r2和电容c1；高压脉冲信号输入端sig+连接于二极管d1阳极，二极管d1阴极连接于稳压二极管d2阴极，稳压二极管d2阳极串联限流电阻r1后连接于光耦合器u2阳极端；高压脉冲信号输入端sig-连接于二极管d3阳极和光耦合器u2阴极端，二极管d3阴极连接于光耦合器u2阳极端；光耦合器u2集电极串联电阻r2后连接于电源电路获取工作电压vcc，光耦合器u2发射极接地，电容c1设于光耦合器u2发射极和集电极之间，光耦合器u2集电极为脉冲信号输出端sg；其中，两个机车高压脉冲信号输入端sig+和sig-输入的是0-110v/512ms高压脉冲信号，二极管d1、d3用作极性保护，d2抑制尖峰脉冲干扰，第一电阻r1为限流电阻，光耦合器u2实现了高压脉冲电气隔离和信号转换，第二电阻r2电容c1构成滤波器用来抑制干扰及噪声。

按以上方案，掉电监测电路包括电阻r3和与电阻r3串联的电阻r4，电阻r3一端连接于dc-dc转换器输出端，电阻r3连接于dc-dc转换器输出端的一端为掉电监测电路的信号输入端，电阻r4接地，电阻r3和电阻r4的中间节点为掉电监测电路的信号输出端lvd；电阻r3和电阻r4的精度均为1％；电阻r3和r4均为高精度电阻保证测量精度。

按以上方案，单片机采用的是stc12c5204ad芯片；单片机接收信号检测与隔离电路的脉冲信号sg，计算脉冲宽度、判定是否有效脉冲及脉冲计数，该单片机可实现软件抗干扰；该单片机接收掉电监测电路lvd信号，mcu内置a/d采集dc-dc转换器输出电压uo＝7v[r4/(r3+r4)]，实时监控设备断电或掉电；当uo小于预设的额定值时，mcu把缓存器里程数据写入片内只读存储器eeprom进行保存，这样可以大大降低擦写次数，提高其工作寿命。

按以上方案，显示电路包括均连接于单片机输出端的7位数码管ds1和7个开关三极管v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7，7位数码管ds1获取单片机输出的里程数并显示；7个开关三极管用于获取单片机输出的7位数码管ds1开关控制信号，7个开关三极管还连接于7位数码管ds1用于控制7位数码管ds1的通断；显示电路实时显示里程数，显示最大里程数为“9999999”。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型用于准确计量地铁机车运行里程数，以单片机为核心实现对0-110v/512ms高压脉冲信号实时采集，经信号处理后，显示电路显示总里程数；单片机实时监控电源电压，如遇机车断电或掉电，保存实时记录里程数据到单片机内置的电擦写式只读存储器(eeprom)；本实用新型的信号检测与隔离电路通过稳压二极管、光耦合器和滤波器抑制尖峰脉冲和噪声干扰，掉电监测电路采用高精度电阻提高测量精度，本实用新型解决了机械式里程计存在的诸多问题，便于电子信号连接与转换，准确性高，稳定性强；本实用新型电路结构简单，应用通用器件实现电路设计，有利于降低企业生产运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构框图；

图2为本实施例中电源电路、信号检测与隔离电路、掉电监测电路和单片机的电路原理图；

图3为本实施例中显示电路的电路原理图。

附图标记：1、信号检测与隔离电路；2、掉电监测电路；3、单片机；4、显示电路；5、电源电路；501、dc-dc转换器；502、二次稳压电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1至图3，本实用新型为一种地铁机车电子里程计，其包括信号检测与隔离电路1、掉电监测电路2、单片机3、显示电路4和电源电路5；信号检测与隔离电路1和掉电监测电路2的输出端均连接于单片机3的输入端，显示电路4的输入端连接于单片机3的输出端，电源电路5输出端连接于信号检测与隔离电路1、单片机3和显示电路4电源端；信号检测与隔离电路1用于采集机车高压脉冲信号并采用光耦合器进行电气隔离和信号转换，输入计数脉冲信号至单片机3；掉电监测电路2连接于电源电路5实时监控dc-dc转换器501输出电压并输出至单片机3用于监测机车断电或掉电；单片机3用于接收信号检测与隔离电路1输出的脉冲信号并输出有效脉冲计数即里程数；显示电路4用于实时显示里程数。

电源电路5包括dc-dc转换器501和二次稳压电路502，dc-dc转换器501输入端连接于机车的直流操作电源获取110vdc，dc-dc转换器501输出端连接于二次稳压电路502和掉电监测电路2输入端；二次稳压电路502输出端连接于信号检测与隔离电路1、单片机3和显示电路4电源端；dc-dc转换器501用于输入机车提供的110vdc直流电源并进行电压转换为7vdc，二次稳压电路502用于将7vdc转化为5v电源电压vcc；本实施例中，dc-dc转换器501采用top222y芯片，二次稳压电路502包括二次稳压器u3、电容c2和c3，u3为低压差线性稳压器，型号为lm1117-5.0；二次稳压器u3输入端3脚连接于dc-dc转换器501输出端，二次稳压器u3输出端2脚和4脚串联电容c2后接地，电容c3并联连接于电容c2两端；二次稳压器u3输出端与电容c2的中间节点为二次稳压电路502的输出端输出vcc，二次稳压器u3为低压差ldo器件，降低稳压器功耗，c2选用100uf以上电解电容器，在二次稳压电路502输入断电时，保证断电后vcc维持100ms以上工作时间，保持足够时间供单片机3写入数据到eeprom。

信号检测与隔离电路1包括两个机车高压脉冲信号输入端sig+和sig-、二极管d1和d3、稳压二极管d2、限流电阻r1、光耦合器u2和滤波器；滤波器包括电阻r2和电容c1；

信号检测与隔离电路1从sig+和sig-输入0-110v/512ms高压脉冲信号，高压脉冲信号输入端sig+连接于二极管d1阳极，二极管d1阴极连接于稳压二极管d2阴极，稳压二极管d2阳极串联限流电阻r1后连接于光耦合器u2阳极端1脚；高压脉冲信号输入端sig-连接于二极管d3阳极和光耦合器u2阴极端2脚，二极管d3阴极连接于光耦合器u2阳极端1脚；光耦合器u2集电极4脚串联电阻r2后连接于电源电路5获取工作电压vcc，光耦合器u2发射极3脚接地，电容c1设于光耦合器u2发射极4脚和集电极3脚之间，光耦合器u2集电极4脚为脉冲信号输出端sg用于输出脉冲信号至单片机3；光耦合器u2型号为tlp521，实现了高压脉冲电气隔离和信号转换，稳压二极管d2型号为1n4751，稳压值为30v，抑制小于30v尖峰脉冲干扰，r2、c1构成滤波器用来抑制干扰及噪声。

掉电监测电路2包括电阻r3和与电阻r3串联的电阻r4，电阻r3、r4组成分压电路，dc-dc转换器501输出7v电压与电阻r3一端相连，电阻r3另一端与电阻r4一端相连，电阻r4另一端与gnd相连，电阻r3和电阻r4的中间节点为掉电监测电路2的信号输出端lvd，输出端lvd与单片机3相连，电阻r3阻值为10k，电阻r4阻值为3k，电阻r3和电阻r4的精度均为1％，r3、r4高精度电阻保证测量精度。

单片机3包括单片机u1，型号为stc12c5204ad，单片机u1内置8位8通道a/d变换器，1k字节eeprom，10万次擦写寿命；单片机u1接收信号检测与隔离电路1的脉冲信号sg，计算脉冲宽度、判定是否有效脉冲及脉冲计数；单片机u1内置a/d变换器接收掉电监测电路2lvd信号，采集dc-dc转换器501输出，lvd信号电压uo＝7v[r4/(r3+r4)]，实时监控设备断电或掉电；使用时预设额定值，当uo小于95％额定值时，单片机u1把缓存器里程数据写入片内eeprom进行保存，这样可以大大降低擦写次数，提高其工作寿命。

显示电路4包括均连接于单片机3输出端的7位数码管ds1和7个开关三极管v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7，7位数码管ds1获取单片机3输出的里程数并显示；7个开关三极管用于获取单片机3输出的7位数码管ds1开关控制信号，7个开关三极管还连接于7位数码管ds1用于控制7位数码管ds1的通断；

结合图2和图3，单片机3的输出a、b、c、d信号与排阻ra3相连，e、f、g、dp信号与排阻ra4相连，排阻ra3输出a1、b1、c1、d1信号与数码管ds1相连，排阻ra4输出e1、f1、g1、dp1信号与数码管ds1相连；单片机3的输出pl1、pl2、pl3、pl4信号经排阻ra1限流，开关三极管v1、v2、v3、v4开关控制与数码管ds1相连，输出pl5、pl6、pl7信号经排阻ra2限流，开关三极管v5、v6、v7开关控制与数码管ds1相连；本实施例中，排阻ra1和ra2为4.7kω，排阻ra3和ra4为470ω，三极管v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7均为9012，7位数码管ds1的型号为cps03071bhr，构成显示电路4，实时显示里程数，显示最大里程数为“9999999”。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。