目前液压转辙机在铁路转辙机使用占有率达80%以上。尤其在高铁站，占有率达90%以上。根振铁路局故障统计结果显示,道岔故障占故障总量的45%以上。道岔液压转撤机核心数据就是油缸的压力数值。通过对压力数值的分析可以预判转辙机故障，可以把道岔故障消灭在萌芽状态，极大减少道岔转撤机的故障。目前压力测试使用机械压力表。机械仪表易损坏且不具有数据存储与读取历史数据功能，人工依赖性较大，严重影响了道岔液压转辙机状况观测的时效性。采用智能数字压力表可极大地改变道岔液压转辙机的检测技术，可以长时间安装在转辙机、能存储3个月的压力值。有条件可以联网把压力值及时传回室内。有利于铁路设备监测的自动化、确保道贫检测时效性和检测质量，压缩道岔液压转辙机的故障率。
1.研制道岔液压转辙机智能数字压力表的设计要求
1.1产品功能需求
①采用4位LED显示屏，显示压力值。②具有历史数据存储功能智能数字压力表可以对转辙机压力在线监测并记录。可以存储一年的动作压力数据。③具有系统休眠功能，通过监视电机启动电流，唤醒和休眠智能数字压力表，每天工作大约20次左右。④采用电池供电,低功耗，电池更换周期大于三个月。⑤*用外部供电模式时可扩展RS~485通信功能。⑥具有自检测功能。⑦工作温度:-40尤?70T；。
1.2产品性能要求
①测量压力范围：正常工作压力0?14MPa，极限压力不大于20MPa②测量精度小于0.5MPa③分辨率为O.IMPa。
1.3电源及功耗电池供电时,工作电压3.6VDC，功耗不大于0.6W外部供电时,工作电压12VDC(暂定），功耗不大于0.6W。
1.4环境适应性要求
1.4.1高温要求
工作试验:在7(?：条件下保温2h后,产品应能正常工作,性能应满足1.2条要求。
1.4.2低温要求
工作试验:在-401条件下保温2h后,产品应能正常工作，性能应满足1.2条要求。
2.设计方案
2.1产品组成
产品由油路转接和液压传感器组件、电流监视器组件、CPU板组件、显示和按钮组件、电池组件、外壳组件等组成。
产品原理框图见图1。
2.1.1油路转接和液压传感器组件
产品安装紧固用锥管螺纹螺钉，其自设置有垂直中心孔和横向侧孔连通，用于油路导通，将油压引入产品内部传感器同时产品安装凸台上下面放置有紫铜垫，经锥管螺纹螺钉紧定密封。
液压传感器选取量程为0-3000psi。具有以下特点:①焊接式或过程式接头选择②±0.25%非线性③±1.0%温度误差④±1.0%互换性量程(需接增益调节电阻)⑤固态结构，性能可靠。
液压传感器供电由MOS开关转换，信号器在休眠模式时，传感器无供电；当收到电流监控单元信号或收到CPU相应指令时,MOS开关打通，传感器供电工作，从而延长电池使用寿命。
液压传感器输出电压信号为0~100mV,信号经运放放大后再由解算单元采集计算。
2.1.2CHJ板组件
CPU板组件主要包括电源转换电路、CPU及外围电路、显示屏驱动电路、时钟及存储电路。
①电源转换电路。CPU板供电为3.6V,选用TI电源转换芯片将3.6V电压转为5V和10V分别为其他各部件供电。②CPU及外围电路。CPU采用MSP系列超低功耗微控制器做为解算单元，MSP由多个器件组成，这些器件特有针对多种应用的不同外设集,此架构与扩展功率描述组合使用,是在便携式测量应用中实现延长电池寿命的最优选择。③时钟及存储电路。时钟单元采用时钟芯片，该芯片具有内部晶振、充电电池、串行NVRAM的高精度和免调校实时时钟，与CPU的接口电路采用工业标准12C总线，从而简化了接口电路设计，无需扩展任何外围元件可构成一个高精度实时时钟及具有256Kb非易失性SRAM的数据存储电路用于数据存储。④数据采集模块。产品采用内部电池供电时，经可扩展U盘/SD卡读写模块，将数据从CPU的USRT或SPI接口经U盘/SD卡读写模块存人移动存储设备。
产品采用外部供电模式时，传感器测得的信号经运算放大后由CPU采集处理数据,通过工业标准RS485总线有线传输。
2.2软件设计
软件采用模块化设计，主控程序流程是:系统完成上电后，首先关闭中断，然后初始化数据及外设，之后开启中断，进人程序主循环。在主循环中:.CPU循环检测是否有外部信号输人(按键或电流监控器信号），若有则启动A/D中断并读取其标志位，读取A/D转换值,然后计算出对应的压力,驱动显示屏显示数据,调用当时时钟且存储数据。
软件为一般处理程序，采用顺序结构。
软件技术设计如下:①健壮性设计:软件跑飞后，可自动复位系统，并且具有自检功能，对于干扰信号和异常现象能够及时处理②多余物处理:软件中不应包含执行不到的语句，不应定义不使用的变量③软件应关闭不使用的中断；④故障处理设计:软件应包含自检测功能，实时输出故障信息。
2.3“可靠性、维修性”设计
①选用满足使用温度湿度环境要求的器件、原材料②充分考虑电池过载保护能力和使用环境要求，以保证电池的性能在规定的使用环境条件下不会降低③电源特性设计,保证系统能在外接电源波动情况下正常工作(外部供电时）④选用满足使用环境要求的表面处理工艺。电池可原位更换。 |
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