专利名称：内燃机车用除尘风机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制系统的技术领域，尤其是一种内燃机车用除尘风机控制系统。
背景技术：
目前内燃机车上应用的除尘风机是装在机车动力两侧，柴油机进气口的空气滤清器下方。柴油机在运行时，进入柴油机增压器的空气经过机车动力室两侧的空气滤清器过滤后流入，柴油机在较高转速下负荷运行时，柴油机气缸吸入空气急聚增加，流过空气滤清器的空气也随之增加，这意味着空滤清器会吸附大量杂质。在柴油机高转速运行情况下，附在空气滤清器内的灰尘及其它堵塞颗料需及时清除，否则会降低空滤器的空气流通量，影响柴油机正常功率的发挥。除尘风机就是利用风机的吸气作用，将动力室两侧空气滤清器内粘附灰尘及时排出而设置的。在柴油机低转速或空转情况下，空滤器对空气流量影响不大，一般不需要启动两侧的除尘风机。当柴油机转速在840r/min及以上，亦即机车工况在8位时，对应柴油机转速为840r/min，，除尘风机需要启动；当柴油机转速在920r/min，即机车工况在12位及以上时，对应柴油机转速为920r/min，需要增大排风量。而现有的内燃机车除尘风机都随柴油机启动而运行，即一旦柴油机发动运行后，除尘风机一直都处于工作状态，与柴油机转速和机车工况没有直接的关联，这无疑是一种浪费。
实用新型内容为了克服现有的除尘风机无法随柴油机运行工况而变化的不足，本实用新型提供了 一种内燃机车用除尘风机控制系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种内燃机车用除尘风机控制系统，其控制系统由转速信号输入电路、整形电路、单片机逻辑电路、输出缓冲电路、固态继电器执行电路及提供给上述电路电源的电源回路组成，转速信号输入电路与整形电路电连接，整形电路的输出通过电阻R12与单片机逻辑电路P3. 5计时端口连接，单片机逻辑电路P1.0及Pl.1输出端口与输出缓冲电路连接，输出缓冲电路与固态继电器执行电路通过电阻R6和电阻R7连接。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括电源回路由控制器Jl的I脚、控制器Jl的2脚、二极管D1、电阻R1、电源模块Ul、稳压器U2、电容Cl、电容C2、电容C3和电容C4组成，控制器Jl的I脚与二极管Dl和电阻Rl连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚分别与电源模块Ul连接，电源模块Ul与稳压器U2连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚与电源模块Ul之间设有电容Cl和电容C2，电源模块Ul与稳压器U2之间设有电容C3与电容C4。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括转速信号输入电路由控制器Jl的5脚、控制器Jl的6脚、隔离降压变压器Tl和电阻R3组成，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚分别与隔离降压变压器Tl连接，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚与隔离降压变压器Tl之间设有电阻R3。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括整形电路由电阻R8、稳压二极管D2、电阻R5、施密特触发反向器U4A和电容C6组成，电阻R8分别与稳压二极管D2和电阻R5连接，电阻R5与施密特触发反向器U4A连接，稳压二极管D2与施密特触发反向器U4A之间设有电容C6。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括单片机逻辑电路由单片机U3的19脚、单片机U3的18脚、电容C7、电容C8、电容C9、晶振Yl和电阻Rll组成，单片机U3的19脚与电容C7连接，单片机U3的18脚与电容C8连接，电容C7与电容C8之间设有晶振Yl，单片机U3的31脚与电容C9和电阻Rll串联连接。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括输出缓冲电路由单片机U3的I脚、单片机U3的2脚、施密特触发反向器U4C、施密特触发反向器U4D、电阻R9和电阻RlO组成，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C连接，单片机U3的2脚与施密特触发反向器U4D连接，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C之间设有电阻R9，单片机U3的2脚与电阻RlO之间设有电阻R10。根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括固态继电器执行电路由控制器Jl的3脚、控制器Jl的4脚、固态继电器SCRl、固态继电器SCR2、二极管D3与二极管D4组成，控制器Jl的3脚与固态继电器SCRl连接，控制器Jl的4脚与固态继电器SCR2连接，固态继电器SCRl与固态继电器SCR2分别于二极管D4与二极管D3连接。本实用新型的有益效果是，这种内燃机车用除尘风机控制系统采用可编程单片机，灵活性强，不需要人工设定，大大简化了电路，同时提高了系统抗干扰能力，同时配置器件少，机车线路改动小，控制器对信号取样适用电压范围宽，减少了控制器故障概率，易于使用推广。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电路图；图2是本实用新型图1中U3的放大图；图3是本实用新型结构原理示意图；图4是本实用新型与除尘风机的连接示意图。
具体实施方式
如图1是本实用新型的电路图，图2是本实用新型图1中U3的放大图，一种内燃机车用除尘风机控制系统，其控制系统由转速信号输入电路、整形电路、单片机逻辑电路、输出缓冲电路、固态继电器执行电路及提供给上述电路电源的电源回路组成，转速信号输入电路与整形电路电连接，整形电路的输出通过电阻R12与单片机逻辑电路P3. 5计时端口连接，单片机逻辑电路P1. 0及P1.1输出端口与输出缓冲电路连接，输出缓冲电路与固态继电器执行电路通过电阻R6和电阻R7连接，电源回路由控制器Jl的I脚、控制器Jl的2脚、二极管D1、电阻R1、电源模块Ul、稳压器U2、电容Cl、电容C2、电容C3和电容C4组成，控制器Jl的I脚与二极管Dl和电阻Rl连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚分别与电源模块Ul连接，电源模块Ul与稳压器U2连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚与电源模块Ul之间设有电容Cl和电容C2，电源模块Ul与稳压器U2之间设有电容C3与电容C4，转速信号输入电路由控制器Jl的5脚、控制器Jl的6脚、隔离降压变压器Tl和电阻R3组成，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚分别与隔离降压变压器Tl连接，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚与隔离降压变压器Tl之间设有电阻R3，整形电路由电阻R8、稳压二极管D2、电阻R5、施密特触发反向器U4A和电容C6组成，电阻R8分别与稳压二极管D2和电阻R5连接，电阻R5与施密特触发反向器U4A连接，稳压二极管D2与施密特触发反向器U4A之间设有电容C6，单片机逻辑电路由单片机U3的19脚、单片机U3的18脚、电容C7、电容C8、电容C9、晶振Yl和电阻Rll组成，单片机U3的19脚与电容C7连接，单片机U3的18脚与电容C8连接，电容C7与电容C8之间设有晶振Y1，单片机U3的31脚与电容C9和电阻Rll串联连接，输出缓冲电路由单片机U3的I脚、单片机U3的2脚、施密特触发反向器U4C、施密特触发反向器U4D、电阻R9和电阻RlO组成，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C连接，单片机U3的2脚与施密特触发反向器U4D连接，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C之间设有电阻R9，单片机U3的2脚与电阻RlO之间设有电阻R10，固态继电器执行电路由控制器Jl的3脚、控制器Jl的4脚、固态继电器SCRl、固态继电器SCR2、二极管D3与二极管D4组成，控制器Jl的3脚与固态继电器SCRl连接，控制器Jl的4脚与固态继电器SCR2连接，固态继电器SCRl与固态继电器SCR2分别于二极管D4与二极管D3连接。如图1和图2所示，Jl为控制器的输入、输出端，内燃机车上的DCllOV直流电源通过控制器Jl的I脚和2脚输入，其中I脚为正、2脚为负Jl的3脚和4脚分别为风机接触器CC1、CC2的控制负端Jl的5脚和6脚为转速信号输入端Jl的7脚和8脚为外接指示灯输出端子。从Jl的I脚和2脚输入的DCllOV直流电，经二极管D1、电阻R1、电容Cl和电容C2组成的滤波回路后输入到电源模块Ul，二极管Dl起与外电源隔离和防极性反接的作用，电源模块Ul输出DC12V直流电源经电容C3、电容C4滤波后输入到稳压器U2的输入端，稳压器U2输出的DC5V电源VCC供整个主板电路使用Jl的5脚和6脚输入转速信号，即AC30-100V，220-519Hz，经电阻R3输入到隔离降压变压器Tl的I脚和2脚，变压器变比为100 :8，输出的信号经隔离降压变压器Tl降压后从3脚和4脚输出，输出脉冲信号峰值在3-15V范围内；从隔离降压变压器Tl原边输入交流信号电压约100V，经降压后隔离降压变压器Tl的次边输出为8V左右的交流信号电压，该信号经电阻R8限流后，由电阻R8和稳压二极管D2组成的分压电路进行限幅，从隔离降压变压器Tl的4脚输出的正半周信号，由于稳压二极管D2的嵌位作用，其峰值电压小于5V，限制了输入到施密特触发反向器U4A I脚的电位，隔离降压变压器Tl输出的负半周信号由于稳压二极管D2反向导通，输入到密特触发反向器U4A1脚的电位将小于-0. 7V，从而保护U4A输入端触发不受影响；转速信号经初步限幅整形电路后，经电阻R5限流后输入到密特触发反向器U4A的I脚，当输入端信号为高电平时，即大于等于2V时，触发器翻转为低电平，当输入端信号为低电平时，即小于等于0. 8V，触发器翻转为高电平，信号通过密特触发反向器U4A后从2脚输出为幅值稳定的
3.4V方波信号；从密特触发反向器U4A经过整形的方波信号经电阻R12缓冲后输入到单片机U3的15脚，15脚为单片机的计时/计数端口，该端口对脉冲采样，通过软件编程计算脉冲频率，晶振Y1，电容C7以及电容C8组成单片机的时钟电路，本机的时钟频率为12MHz，电容C9以及电阻Rll组成单片机复位电路，在开机瞬间对单片机复位，单片机U3为AT89S51系列单片机，该单片机优点是采取数字计数，免人工调试，避免模拟电路通过需通过反复调试来实现，单片机程序烧写在EPROM中，可修改，且程序写入经加密后不易被复制，并且采用计数定时模式，即在主函数中定义，定时器Tl工作于计数模式1，定时器TO工作于计时模式1，定时器每50ms产生一次中断，共中断20次，刚好为IS时，读取计数器数据，从而计算出输入频率；从单片机U3的I脚和2脚输出的控制信号，分别经密特触发反向器U4C和U4D缓冲放大输出到下一级，电阻R9和电阻RlO为输入缓冲电阻，分别接在U4C和U4D的输入端3脚和9脚上，在单片机上电后，I脚和2脚输出高电平，经U4C、U4D反相后，输出端4脚和8脚输出为低电平，固态继电器SCRl和SCR2不动作；固态继电器执行电路由固态继电器SCRl和SCR2组成，执行电路采用模块化元件固态继电器大大简化了电路，该模块内集成了信号处理、通断开关和动作状态LED显示，最大负载电流为5A，控制电压3V-15V，控制电流为2mA-30mA，U4A输出的电流最大可达100mA，电压3. 4V，完全满足SCRl和SCR2的要求。如图3是本实用新型结构原理示意图，内燃机车用除尘风机控制系统的柴油机转速信号取样来自于通过与柴油机变速箱传动同步驱动的励磁发电机输出，柴油机空转无负载时，励磁发电机并无电压输出，只有当柴油机加载后，励磁发电机才有电压输出，给控制系统提供转速信号。提供的转速信号的频率与柴油机的转速成正比，从而来控制除尘风机的启动及其控制除尘风机风量的大小。如图4是本实用新型与除尘风机的连接示意图，除尘风机⑶I及⑶2为他励直流电机，其励磁绕组El和E2接在IlOV固定的直流电源上，励磁电流始终恒定；调节风机转速是通过串在电枢绕组上的电阻RCCl和RCC2来实现；当柴油机转速小于840r/min时，CCCl、CCC2均不得电，风机不转；当柴油机转速大于840r/min、小于920r/min时，CCC2吸合，除尘风机得电运转；当柴油机转速大于920r/min时，CCC1、CCC2全闭合，电阻RCCl和RCC2被短接，除尘风机电枢全部加在IIOV直流电源上，风机全速运转。这种内燃机车用除尘风机控制系统采用可编程单片机，灵活性强，不需要人工设定，大大简化了电路，同时提高了系统抗干扰能力，同时配置器件少，机车线路改动小，控制器对信号取样适用电压范围宽，减少了控制器故障概率，易于使用推广。
权利要求1.一种内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，其控制系统由转速信号输入电路、整形电路、单片机逻辑电路、输出缓冲电路、固态继电器执行电路及提供给上述电路电源的电源回路组成，转速信号输入电路与整形电路电连接，整形电路的输出通过电阻R12与单片机逻辑电路P3. 5计时端口连接，单片机逻辑电路P1. O及P1.1输出端口与输出缓冲电路连接，输出缓冲电路与固态继电器执行电路通过电阻R6和电阻R7连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，电源回路由控制器Jl的I脚、控制器Jl的2脚、二极管D1、电阻R1、电源模块U1、稳压器U2、电容Cl、电容C2、电容C3和电容C4组成，控制器Jl的I脚与二极管Dl和电阻Rl连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚分别与电源模块Ul连接，电源模块Ul与稳压器U2连接，控制器Jl的I脚和控制器Jl的2脚与电源模块Ul之间设有电容Cl和电容C2，电源模块Ul与稳压器U2之间设有电容C3与电容C4。
3.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，转速信号输入电路由控制器Jl的5脚、控制器Jl的6脚、隔离降压变压器Tl和电阻R3组成，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚分别与隔离降压变压器Tl连接，控制器Jl的5脚和控制器Jl的6脚与隔离降压变压器Tl之间设有电阻R3。
4.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，整形电路由电阻R8、稳压二极管D2、电阻R5、施密特触发反向器U4A和电容C6组成，电阻R8分别与稳压二极管D2和电阻R5连接，电阻R5与施密特触发反向器U4A连接，稳压二极管D2与施密特触发反向器U4A之间设有电容C6。
5.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，单片机逻辑电路由单片机U3的19脚、单片机U3的18脚、电容C7、电容C8、电容C9、晶振Yl和电阻Rll组成，单片机U3的19脚与电容C7连接，单片机U3的18脚与电容C8连接，电容C7与电容C8之间设有晶振Y1，单片机U3的31脚与电容C9和电阻Rll串联连接。
6.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，输出缓冲电路由单片机U3的I脚、单片机U3的2脚、施密特触发反向器U4C、施密特触发反向器U4D、电阻R9和电阻RlO组成，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C连接，单片机U3的2脚与施密特触发反向器U4D连接，单片机U3的I脚与施密特触发反向器U4C之间设有电阻R9，单片机U3的2脚与电阻RlO之间设有电阻R10。
7.根据权利要求1所述的内燃机车用除尘风机控制系统，其特征是，固态继电器执行电路由控制器Jl的3脚、控制器Jl的4脚、固态继电器SCR1、固态继电器SCR2、二极管D3与二极管D4组成，控制器Jl的3脚与固态继电器SCRl连接，控制器Jl的4脚与固态继电器SCR2连接，固态继电器SCRl与固态继电器SCR2分别于二极管D4与二极管D3连接。
专利摘要本实用新型涉及一种控制系统的技术领域，尤其是一种内燃机车用除尘风机控制系统。其控制系统由转速信号输入电路、整形电路、单片机逻辑电路、输出缓冲电路、固态继电器执行电路及提供给上述电路电源的电源回路组成，转速信号输入电路与整形电路电连接，整形电路的输出通过电阻R12与单片机逻辑电路P3.5计时端口连接，单片机逻辑电路P1.0及P1.1输出端口与输出缓冲电路连接，输出缓冲电路与固态继电器执行电路通过电阻R6和电阻R7连接。这种内燃机车用除尘风机控制系统采用可编程单片机，灵活性强，大大简化了电路，同时提高了系统抗干扰能力，易于使用推广。
文档编号G05B19/042GK202904296SQ20122063483
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者陈平 申请人:戚墅堰机车车辆厂工业公司