一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的制作方法

本实用新型属于门锁控制技术领域，尤其涉及一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统。

背景技术：

早期运行的crh5型动车组所运用的技术功能较为单一。当通用卫生间出现故障信息时，只能通过故障灯闪烁提示故障信息，需要维修人员位临现场用肉眼分辨具体发生故障的结构，该技术只能提示故障，但无法追溯故障来源。

在标准动车组所运用的技术中，通过减少传感器数量，通过编码器完成故障记录功能，新增外接入口实现通过外接设备下载故障信息的功能，但无法迅速发现故障来源，需要维修人员现场分辨故障原因。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统，以解决现有技术无法实时监控系统并直观表明故障信息的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的具体技术方案如下：

一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统，包括单片机控制模块、a/d转换电路、传感器模块、d/a转换电路、功率放大电路、开关控制电路、电机、故障显示模块、故障代码显示端和串行故障接口，所述单片机控制模块的输出端分别与故障显示模块、d/a转换电路和串行故障接口连接；

所述故障显示模块与故障代码显示端连接；

所述d/a转换电路与功率放大电路连接，所述功率放大电路与开关控制电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与电机和传感器模块连接；

所述传感器模块与a/d转换电路连接，所述a/d转换电路的输出端与单片机控制模块的输入端连接。

进一步，所述传感器模块包括8通道的高频信号传感器和采集比较器u7b，所述采集比较器u7b与开关控制电路连接，并将采集的运行状态以模拟量信号的方式通过com端口信号输出到单片机控制模块。

进一步，所述单片机控制模块采用stm32f103-rct6芯片。

进一步，所述stm32f103-rct6芯片的通信端口电性连接有硬件拓展电路，所述硬件拓展电路采用ch376t芯片。

进一步，所述ch376t芯片的串行数据输出sdo、串行数据输入sdi、串行时钟输入sck、片选输入scs分别与stm32f103vc的spi1-miso、spi1-mosi、spi1-sck、usb-cs相连。

本实用新型的动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统具有以下优点：改进电机运行控制电路，增加传感器模块及a/d转换模块，完善电机运行的整个过程，达到对电机运行状态的实时监控，构成完整的闭环电机控制系统；

增加故障显示模块，通过传感器模块及a/d采样模块，在检测电机运行状态的同时根据既定的运行程序分析电机运行故障，并经过串行i/o口发送到显示模块进行故障显示；

设置故障、运行状态串行接口，实现电机运行及故障代码在上位机的实时显示、监控、以及控制程序的烧录及更改。

附图说明

图1为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的系统框图。

图2为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的传感器模块的电路图。

图3为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的故障显示模块的电路图一。

图4为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的故障显示模块的电路图二。

图5为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的单片机控制模块的电路图。

图6为本实用新型的一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统做进一步详细的描述。

标准动车组所使用的现有技术通过运用编码器,给予控制系统故障记录功能,并设有外接设备接口。但当实际故障发生时,没有明确的表明故障的来源,做不到可视化，维修难度大，耗费工时长，尽管配备设备接入口，但也只能下载控制系统所记录的故障信息，无法完成实时监控整个动车组通用卫生间的运行状态。

如图1-图6所示，一种动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统，包括单片机控制模块、a/d转换电路、传感器模块、d/a转换电路、功率放大电路、开关控制电路、电机、故障显示模块、故障代码显示端和串行故障接口，所述单片机控制模块的输出端分别与故障显示模块、d/a转换电路和串行故障接口连接；

所述故障显示模块与故障代码显示端连接；

所述d/a转换电路与功率放大电路连接，所述功率放大电路与开关控制电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与电机和传感器模块连接；

所述传感器模块与a/d转换电路连接，所述a/d转换电路的输出端与单片机控制模块的输入端连接；

所述动车组列车通过卫生间门控故障可视化系统以单片机控制模块为控制核心，通过d/a转换电路、功率放大电路和开关控制电路对电机进行驱动，通过单片机控制模块内置程序及外部开关控制电路控制电机运转；

所述传感器模块对电机运行状态进行实时监控，经过a/d转换模块转换成数字量信号并传输到单片机控制模块，开关控制模块经过内部程序对比分析，当电机运行状态和既定程序不符时，通过串行i/o口进行数据输出到故障显示模块，经过故障显示模块内部寄存器进行故障代码的显示；

动车组列车通过卫生间门控故障可视化系统内置串行故障接口，与单片机控制模块相连，并通过串行故障接口与上位机相连，进行运行状态及故障的上位机显示。

如图2所示，在本实施方式中，所述传感器模块包括8通道的高频信号传感器和采集比较器u7b，所述采集比较器u7b与开关控制电路连接，并将采集的运行状态以模拟量信号的方式通过com端口信号输出到单片机控制模块；所述传感器模块包括传感器和电流采样器，且采用8通道的高频信号传感器采集模块采集电机的编码器信号，通过控制en端口的高低电平控制通道的开关状态，通过s0\s1\s2的信号控制a0-a7这8位通道的开关选择，完美的甄别门控系统的运行状态(开门、关门、故障)，并将采集的运行状态以模拟量信号的方式通过com端口信号输出到单片机控制模块，单片机控制模块中嵌入式的a/d转换电路将输入的模拟量信号经过运算转换成数字量信号输出给对应的端口，等待显示模块的数据采集；

该种电路在节省了单片机控制模块i/o口占用的情况下，保证了门控系统的高速、稳定运行，并提高了整体门控系统的反应速度。

如图3和图4所示，在本实施方式中，所述故障显示模块中p2端口为单片机控制模块信号输出端，单片机控制模块将上述电路中经转换后的运行状态数字信号发送到故障显示模块的串行i/o端口，由clk串行端口的置位、复位操作控制显示模块的数据采集，a\b串行端口负责接收单片机控制模块的运行状态信号，然后根据显示模块的内部程序控制置位数码管a-g及小数点dp端口，实时显示电机的运行状态。

如图5所示，在本实施方式中，所述单片机控制模块采用stm32f103-rct6芯片，stm32f103-rct6是意法半导体公司基于armcortex-m3的处理器芯片，内置256kbflash\48kbrom、3路12bitadc端口、1路12bitdac端口、3路spi、pwm、usb等诸多资源，保证门控系统稳定的同时，将整体门控系统高度集成。

在本实施方式中，所述stm32f103-rct6芯片的通信端口电性连接有硬件拓展电路，所述硬件拓展电路采用ch376t芯片，以实现故障及运行状态在上位机监控端的显示功能；

具体为，使用ch376t芯片搭建上位机与单片机控制芯片stm32f103-rct6通讯桥梁，ch376t是文件管理，可实现门控系统状态的实时输出，同时还可以实现门运行状态实时显示、监控、以及控制程序的烧录及更改；

当上位机通过usb接口介入时，ch376t芯片得到上位机供给的5v电源，ch376t芯片通过spi方式与单片机控制芯片中arm进行通信。当有数据进行传输时，ch376t芯片的串行数据输出sdo、串行数据输入sdi、串行时钟输入sck、片选输入scs分别与stm32f103vc的spi1-miso、spi1-mosi、spi1-sck、usb-cs相连；其中串行数据输出sdo、串行数据输入sdi进行数据的相互传输，串行时钟输入sck负责数据的采集周期，片选输入scs负责通道的开关，相互配合共同实现上位机通讯。

实施例1：

本次发明的动车组列车通用卫生间门控故障可视化系统具备记录运动状态，记录功能，记录故障等功能并在下图显示窗口中以下方代码形式直观表现出来：

显示内容

00—等待06—开门防夹

01—开门过程10—防夹超过3次

02—开门缓冲11—电机故障

03—关门过程12--码盘故障

04—关门缓冲13—传感器故障

05—关门防夹14—输出口故障

开门防夹，具体为：传感器模块对电机进行运行状态进行检测，并将检测结果经过a/d转换模块转换成数字量信号传输到单片机控制模块，控制模块将数据内部对比分析，根据程序设定由对应串口输出开门防夹故障的数字量信号，由显示模块74hs164d芯片将数据进行处理，最后在数码管显示故障代码06。

如上运行过程，当出现故障时，通过单片机控制模块对整体结构的监控来分析出具体某一结构出现故障，并在显示窗口上显示出某类故障对应的故障代码，列车员和维修人员到场可根据显示窗口所显示的故障代码直接找出故障发生处，迅速处理，有效的缩短了维修时间，大大提升了实用性和可维护性。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。