列车环境智能监控系统的制作方法

1.本实用新型属于自动控制技术领域，涉及列车环境智能监控系统。


背景技术：

2.火车作为出行的重要交通工具，给人们带来了生活上的便捷。随着高铁技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，列车不断向自动化、高速化和舒适化发展。列车乘坐的舒适性和安全性等问题也日益成为人们关注的焦点，人们对乘坐环境的质量要求也越来越高。
3.列车环境监控系统能够实时监控列车内的环境条件，使其保持在一个令人舒适的范围内，监控因素包括噪音、车内光线强弱、车内温度高低、车内湿度环境、车内气压、车内通风系统等等，其中最重要的是通风和温度。通风系统的关键部件为通风机，通风机的工作需要耗费大量的电能，实现通风机的精细化管理，是减少电能损耗的有效方法。


技术实现要素：

4.本实用新型提出列车环境智能监控系统，解决了现有技术中列车通风系统管理精细化程度低的问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：包括依次连接的二氧化碳浓度传感器、浓度判断电路和风机控制电路，所述二氧化碳浓度传感器用于检测列车内的二氧化碳浓度，所述浓度判断电路用于根据所述二氧化碳浓度传感器的数据输出第一状态信号和第二状态信号，
6.所述风机控制电路包括与非门u2a、与非门u2b和与非门u2c，所述第一状态信号接入所述与非门u2a的第一输入端和第二输入端，所述与非门u2a的输出端接入所述与非门u2b的第一输入端，所述与非门u2b的输出端接入第一风机驱动电路的控制端，
7.所述第二状态信号接入所述与非门u2c的第一输入端和第二输入端，所述与非门u2c的输出端接入所述与非门u2b的第二输入端，
8.所述第二状态信号还接入第二风机驱动电路的控制端。
9.进一步，所述浓度判断电路包括运放u1a、运放u1b、与门u4和三极管q1，所述二氧化碳浓度传感器的输出端接入所述运放u1a的反相输入端，所述运放u1a的同相输入端与基准电压vref1连接，所述运放u1a的输出端接入所述与门u4的第一输入端，
10.所述运放u1b的同相输入端与所述二氧化碳浓度传感器的输出端连接，所述运放u1b的反相输入端与基准电压vref2连接，所述运放u1b的输出端接入所述与门u4的第二输入端，所述与门u4的输出端作为所述第一状态信号，
11.所述运放u1a的输出端接入所述三极管q1的基极，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极与电源vcc连接，所述三极管q1的集电极作为所述第二状态信号。
12.进一步，还包括第一基准源电路，所述第一基准源电路包括串联的电阻r12、电位器rp1和电阻r13，所述电阻r12的一端与电源5v连接，所述电阻r13的一端接地，所述电阻
r12和所述电位器rp1的串联点作为所述基准电压vref1，所述电阻r13和所述电位器rp1的串联点作为所述基准电压vref2。
13.进一步，所述第一风机驱动电路包括三极管q3、三极管q4、继电器ka1和接触器km1，所述三极管q3的基极作为所述第一风机驱动电路的控制端，与所述与非门u2b的输出端连接，所述三极管q3的发射极接入所述三极管q4的基极，所述三极管q3的集电极与继电器ka1线圈的一端连接，所述继电器ka1线圈另一端与电源vcc连接，所述继电器ka1常开触点的一端与交流电源l线连接，所述继电器ka1常开触点的另一端与接触器km1线圈的一端连接，所述接触器km1线圈的另一端与交流电源n线连接，所述接触器km1的常开触点串联在第一风机的供电电路中，
14.所述第二风机驱动电路的电路结构与所述第一风机驱动电路相同。
15.进一步，还包括压缩机控制电路，所述压缩机控制电路包括依次连接的温度检测电路、比较电路和压缩机驱动电路，
16.所述比较电路包括运放u3，所述运放u3的反相输入端与基准电压vref3连接，所述运放u3的同相输入端与所述温度检测电路的输出端连接，所述运放u3的输出端通过电阻r16反馈连接至同相输入端，
17.所述运放u3的输出端作为所述比较电路的输出，接入所述压缩机驱动电路。
18.进一步，还包括第二基准源电路，所述第二基准源电路包括串联的电阻r7和电阻r8，所述电阻r7的一端与电源vcc连接，所述电阻r8的一端接地，所述电阻r7和所述电阻r8的串联点作为所述基准电压vref3。
19.进一步，所述温度检测电路包括串联的热敏电阻r11、电阻r9和电阻r10，所述热敏电阻r11的一端与电源vcc连接，所述电阻r10的一端接地，所述电阻r9和所述电阻r10的串联点作为所述温度检测电路的输出，接入所述运放u3的同相输入端。
20.进一步，所述压缩机驱动电路包括三极管q10、三极管q9、继电器ka3和接触器km3，所述三极管q10的基极作为所述压缩机驱动电路的控制端，与所述比较电路的输出端连接，所述三极管q10的发射极接入所述三极管q9的基极，所述三极管q10的集电极与继电器ka3线圈的一端连接，所述继电器ka3线圈另一端与电源vcc连接，所述继电器ka3常开触点的一端与交流电源l线连接，所述继电器ka3常开触点的另一端与接触器km3线圈的一端连接，所述接触器km3线圈的另一端与交流电源n线连接，所述接触器km3的常开触点串联在压缩机的供电电路中。
21.本实用新型的工作原理及有益效果为：
22.本实用新型中，二氧化碳浓度传感器用于检测列车内的二氧化碳浓度，浓度判断电路用于根据所述二氧化碳浓度传感器的数据判断当前二氧化碳的浓度等级，并相应输出第一状态信号和第二状态信号。第一状态信号和第二状态信号的电平变化控制第一风机驱动电路或第二风机驱动电路的工作。
23.具体的，当浓度等级为一级时，第一状态信号和第二状态信号均为低电平，与非门u2a的输入端为低电平，与非门u2a的输出端为高电平，与非门u2c的输入端为低电平，与非门u2c的输出端为高电平，与非门u2b的输出端为低电平，第一风机驱动电路和第二风机驱动电路均不工作；当浓度等级为二级时，第一状态信号为高电平，第二状态信号为低电平，与非门u2a的输出端为低电平，与非门u2b的输出端为高电平，第一风机驱动电路工作，第二
风机驱动电路不工作，进行小功率通风；当浓度等级为三级时，第一状态信号信号为低电平，第二状态信号为高电平，与非门u2b的输出端为高电平，第一风机驱动电路工作和第二风机驱动电路均工作，进行大功率通风。
24.本实用新型根据列车内二氧化碳浓度的不同，控制不同数量的风机工作，有利于通风系统的精细化管理。
附图说明
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.图1为本实用新型中风机控制电路原理图；
27.图2为本实用新型中浓度判断电路原理图；
28.图3为本实用新型中压缩机控制电路原理图；
29.图中：1风机控制电路，2浓度判断电路，3压缩机控制电路。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.本实施例列车环境智能监控系统包括依次连接的二氧化碳浓度传感器、浓度判断电路和风机控制电路，所述二氧化碳浓度传感器用于检测列车内的二氧化碳浓度，所述浓度判断电路用于根据所述二氧化碳浓度传感器的数据输出第一状态信号和第二状态信号，
32.如图1所示，风机控制电路包括与非门u2a、与非门u2b和与非门u2c，第一状态信号接入与非门u2a的第一输入端和第二输入端，与非门u2a的输出端接入与非门u2b的第一输入端，与非门u2b的输出端接入第一风机驱动电路的控制端，
33.第二状态信号接入与非门u2c的第一输入端和第二输入端，与非门u2c的输出端接入与非门u2b的第二输入端，
34.第二状态信号还接入第二风机驱动电路的控制端。
35.本实施例中，二氧化碳浓度传感器用于检测列车内的二氧化碳浓度，浓度判断电路用于根据二氧化碳浓度传感器的数据判断当前二氧化碳的浓度等级，并相应输出第一状态信号和第二状态信号。第一状态信号和第二状态信号的电平变化控制第一风机驱动电路或第二风机驱动电路的工作。
36.具体的，当浓度等级为一级时，第一状态信号和第二状态信号均为低电平，与非门u2a的输入端为低电平，与非门u2a的输出端为高电平，与非门u2c的输入端为低电平，与非门u2c的输出端为高电平，与非门u2b的输出端为低电平，第一风机驱动电路和第二风机驱动电路均不工作；当浓度等级为二级时，第一状态信号为高电平，第二状态信号为低电平，与非门u2a的输出端为低电平，与非门u2b的输出端为高电平，第一风机驱动电路工作，第二风机驱动电路不工作，进行小功率通风；当浓度等级为三级时，第一状态信号信号为低电平，第二状态信号为高电平，与非门u2b的输出端为高电平，第一风机驱动电路工作和第二风机驱动电路均工作，进行大功率通风。
37.本实施例根据列车内二氧化碳浓度的不同，控制不同数量的风机工作，有利于通风系统的精细化管理。
38.进一步，如图2所示，浓度判断电路包括运放u1a、运放u1b、与门u4和三极管q1，二氧化碳浓度传感器的输出端接入运放u1a的反相输入端，运放u1a的同相输入端与基准电压vref1连接，运放u1a的输出端接入与门u4的第一输入端，
39.运放u1b的同相输入端与二氧化碳浓度传感器的输出端连接，运放u1b的反相输入端与基准电压vref2连接，运放u1b的输出端接入与门u4的第二输入端，与门u4的输出端作为第一状态信号，
40.运放u1a的输出端接入三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极与电源vcc连接，三极管q1的集电极作为第二状态信号。
41.基准电压vref1用于设定二氧化碳浓度的第一限值，基准电压vref2用于设定二氧化碳浓度的第二限值，且第一限值大于第二限值，当二氧化碳浓度小于第二限值时，运放u1a输出高电平，运放u1b输出低电平，第一状态信号为低电平，第二状态信号为低电平，判断此时浓度等级为一级；当二氧化碳浓度大于第二限值、小于第一限值时，运放u1a输出高电平，运放u1b输出高电平，第一状态信号为高电平，第二状态信号为低电平，判断此时浓度等级为二级；当二氧化碳浓度大于第一限值时，运放u1a为输出低电平，运放u1b输出高电平，第一状态信号为低电平，第二状态信号为高电平，判断此时浓度等级为三级。
42.进一步，还包括第一基准源电路，如图2所示，第一基准源电路包括串联的电阻r12、电位器rp1和电阻r13，电阻r12的一端与电源5v连接，电阻r13的一端接地，电阻r12和电位器rp1的串联点作为基准电压vref1，电阻r13和电位器rp1的串联点作为基准电压vref2。
43.电阻r12、电位器rp1和电阻r13组成串联分压电路，电阻r12和电位器rp1的串联点作为基准电压vref1，电位器rp1和电阻r13的串联点作为基准电压vref2，根据实际需要，通过调节电位器rp1的阻值即可调节基准电压vref1和基准电压vref2，电路结构简单、操作方便。
44.进一步，如图1所示，第一风机驱动电路包括三极管q3、三极管q4、继电器ka1和接触器km1，三极管q3的基极作为第一风机驱动电路的控制端，与与非门u2b的输出端连接，三极管q3的发射极接入三极管q4的基极，三极管q3的集电极与继电器ka1线圈的一端连接，继电器ka1线圈另一端与电源vcc连接，继电器ka1常开触点的一端与交流电源l线连接，继电器ka1常开触点的另一端与接触器km1线圈的一端连接，接触器km1线圈的另一端与交流电源n线连接，接触器km1的常开触点串联在第一风机的供电电路中，
45.第二风机驱动电路的电路结构与第一风机驱动电路相同。
46.三极管q3和三极管q4组成复合管，用于提高驱动能力，当与非门u2b输出高电平时，三极管q3导通和三极管q4导通，继电器ka1线圈通电，继电器ka1的常开触点闭合，接触器km1的线圈通电，接触器km1的常开触点闭合，第一风机通电工作。否则，当与非门u2b输出低电平时，第一风机不工作。
47.第二风机驱动电路的电路原理与第一风机驱动电路相同，这里不做赘述。
48.进一步，还包括压缩机控制电路，如图3所示，压缩机控制电路包括依次连接的温度检测电路、比较电路和压缩机驱动电路，
49.比较电路包括运放u3，运放u3的反相输入端与基准电压vref3连接，运放u3的同相输入端与温度检测电路的输出端连接，运放u3的输出端通过电阻r16反馈连接至同相输入端，
50.运放u3的输出端作为比较电路的输出，接入压缩机驱动电路。
51.制冷系统是列车环境监控的另一个重要组成部分，其核心部件为压缩机，当列车内温度超过设定值时，压缩机启动，实现列车内降温。本实施压缩机控制电路通过依次连接的温度检测电路、比较电路和压缩机驱动电路实现，温度检测电路用于检测列车内温度，温度检测电路的输出端接入比较电路，比较电路根据当前温度的高低输出不同的电平信号，并通过压缩机驱动电路控制压缩机的启停。
52.其中，比较电路通过在运放u3的输出端和同相输入端之间连接反馈电阻r16，形成滞回比较器，从而在运放u3输出的高电平和低电平之间加入滞回区间，避免运放u3的输出信号在一个设定值处反复变化、导致压缩机反复启停造成的损坏。
53.进一步，还包括第二基准源电路，如图3所示，第二基准源电路包括串联的电阻r7和电阻r8，电阻r7的一端与电源vcc连接，电阻r8的一端接地，电阻r7和电阻r8的串联点作为基准电压vref3。
54.电阻r7和电阻r8组成串联分压电路，电阻r7和电阻r8的串联点作为基准电压vref3，根据实际需要，通过调节电阻r7和电阻r8的阻值，即可调节基准电压vref3，电路结构简单、操作方便。
55.进一步，如图3所示，温度检测电路包括串联的热敏电阻r11、电阻r9和电阻r10，热敏电阻r11的一端与电源vcc连接，电阻r10的一端接地，电阻r9和电阻r10的串联点作为温度检测电路的输出，接入运放u3的同相输入端。
56.热敏电阻r11、电阻r9和电阻r10组成串联分压电路，电阻r10的端电压作为温度检测电路的输出，当温度升高时，热敏电阻阻值降低，电阻r10的分压增加；反之，当温度降低时，热敏电阻阻值增加，电阻r10的分压减小，根据电阻r10的分压可得到当前的温度大小。
57.进一步，如图3所示，压缩机驱动电路包括三极管q10、三极管q9、继电器ka3和接触器km3，三极管q10的基极作为压缩机驱动电路的控制端，与比较电路的输出端连接，三极管q10的发射极接入三极管q9的基极，三极管q10的集电极与继电器ka3线圈的一端连接，继电器ka3线圈另一端与电源vcc连接，继电器ka3常开触点的一端与交流电源l线连接，继电器ka3常开触点的另一端与接触器km3线圈的一端连接，接触器km3线圈的另一端与交流电源n线连接，接触器km3的常开触点串联在压缩机的供电电路中。
58.三极管q10和三极管q9组成复合管，用于提高驱动能力，当运放u3输出高电平时，三极管q10导通和三极管q9导通，继电器ka3线圈通电，继电器ka3的常开触点闭合，接触器km3的线圈通电，接触器km3的常开触点闭合，压缩机通电工作。否则，当运放u3输出低电平时，压缩机不工作。
59.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。