在鐵路車(chē)輛引起的各種火災(zāi)中，電氣系統(tǒng)造成的缺陷已逐漸成為影響車(chē)輛安全的主要威脅因素。
　　流系統(tǒng)是鐵道車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。為信號(hào)設(shè)備，PLC，事故照明，應(yīng)急電源，斷路器的分合閘操作等提供直流電源。文分析了現(xiàn)有的DC 48 V絕緣監(jiān)測(cè)裝置，提出了一種改進(jìn)方案，根據(jù)不平衡電橋的原理對(duì)絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在絕緣回路中增加了隔離電路。線電壓檢測(cè)單元，MCU主控制器采用STM32F429系列MCU軟件。的網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙通信功能可進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定期軟件升級(jí)。踐表明，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性和導(dǎo)電性高的優(yōu)點(diǎn)，并且在市場(chǎng)上具有一定的應(yīng)用前景。流系統(tǒng)是鐵道車(chē)輛電力系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，其工作條件直接關(guān)系到客車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。于舊的塑殼斷路器使用熱磁保護(hù)，因此金屬板用于過(guò)載保護(hù)，并且精度很差。電斷路器采用簡(jiǎn)單的檢測(cè)和保護(hù)模塊，具有獨(dú)特的功能并且沒(méi)有完整的安全保護(hù)。果發(fā)生諸如欠壓或短路之類(lèi)的故障，則不可能快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行干預(yù)，并且存在安全隱患[2]。
　　此，實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)DC系統(tǒng)隔離狀態(tài)的快速響應(yīng)非常重要。文檔中開(kāi)發(fā)的DC 48 V鐵路載波隔離監(jiān)控系統(tǒng)增加了諸如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，時(shí)鐘校準(zhǔn)，定期自檢和網(wǎng)絡(luò)通信等功能，包括內(nèi)置控件，USB存儲(chǔ)和藍(lán)牙無(wú)線通信。允許實(shí)時(shí)監(jiān)控地面上的DC總線。測(cè)量值達(dá)到警報(bào)閾值時(shí)，電纜泄漏電阻值將觸發(fā)聲音和視覺(jué)警報(bào)。時(shí)，存儲(chǔ)模塊實(shí)時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。戶可以通過(guò)USB接口下載數(shù)據(jù)，以進(jìn)行后續(xù)計(jì)算和分析。還可以通過(guò)具有藍(lán)牙功能的無(wú)線通信設(shè)備（例如手機(jī)）校準(zhǔn)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，也可以使用PC設(shè)備。期將軟件升級(jí)到設(shè)備。DC 48 V絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備使用STM32作為主控制器，包括不對(duì)稱橋電路，隔離模塊，調(diào)節(jié)電路模塊，USB接口模塊，E2PROM存儲(chǔ)模塊，顯示模塊。晶，聲音警報(bào)模塊，狀態(tài)指示模塊，藍(lán)牙模塊等網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。平衡橋電路：在正，負(fù)條和接地外殼之間連接一系列電阻，通過(guò)檢查訪問(wèn)電阻的電阻以及每個(gè)電阻上的不同電壓測(cè)量值，列出了相應(yīng)的等式。算正負(fù)母線對(duì)。

　　壤絕緣電阻的大小[3]。時(shí)，可以通過(guò)控制不平衡橋電路中的開(kāi)關(guān)K2和K3來(lái)執(zhí)行定期自檢功能。離模塊：正負(fù)母線電壓由兩個(gè)ADuM4190隔離運(yùn)算放大器分別隔離，然后輸入電壓采樣模塊，有效避免了要測(cè)試的電壓信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾[4]。]。節(jié)電路模塊：將總線隔離的接地正負(fù)電壓及其對(duì)應(yīng)的阻抗濾波后，將它們發(fā)送到單片機(jī)的A / D采樣模塊[5]。

　　E2PROM存儲(chǔ)模塊：選擇大容量的E2PROM型號(hào)M24M02-DR可以實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)并由用戶下載。USB接口模塊：選擇USB118AD模塊，可以從具有USB接口的存儲(chǔ)設(shè)備（例如USB閃存驅(qū)動(dòng)器）中下載系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。晶顯示模塊：800×480 5英寸矩陣，RGB888液晶彩色電容液晶屏，實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)，記錄數(shù)據(jù)和各種信息。壓報(bào)警：母線電壓超過(guò)49 V時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。壓報(bào)警：母線電壓低于47 V時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。緣報(bào)警：1當(dāng)系統(tǒng)接地電阻≤1kΩ時(shí)，產(chǎn)生告警信號(hào)。牙模塊：藍(lán)牙通信模塊HC-05連接到支持藍(lán)牙的移動(dòng)通信設(shè)備，用于實(shí)時(shí)校準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)鐘[6]。絡(luò)通信模塊：它具有RS 232接口和RS 485接口，可以將監(jiān)視數(shù)據(jù)下載到主機(jī)，并定期更新和管理系統(tǒng)程序。平衡電橋方法的基本原理如圖2所示。A，RB分別表示正極和負(fù)極母線與大地之間的絕緣電阻，U1和U2分別表示母線的分壓值。
　　阻RA和RB上的電壓。過(guò)控制開(kāi)關(guān)K1的激活和去激活來(lái)改變電阻器RA，RB上的正母線電壓和負(fù)母線電壓的分壓比。中U1，U2表示禁用K1時(shí)RA，RB上的正負(fù)極條的電壓降。
　　節(jié)（1）的類(lèi)型和公式（2）可以求解RA和RB值。設(shè)備執(zhí)行常規(guī)的自檢時(shí)，可以由單片機(jī)控制K2和K3。RC和RD連接至電路，其中RC和RD均設(shè)置為800Ω，接地的正負(fù)接地電阻小于警報(bào)閾值。果觸發(fā)警報(bào)，則設(shè)備處于正常，否則設(shè)備有缺陷，需要立即修復(fù)。測(cè)量正極和負(fù)極接地電阻時(shí)，必須采用正極和負(fù)極接地電壓，以避免治療電路中的高功率干擾。對(duì)正母線電壓和負(fù)母線電壓進(jìn)行采樣之前，應(yīng)添加隔離電路。時(shí)將電壓調(diào)整為0?3.3V?？偩€電壓通過(guò)逆變器電路轉(zhuǎn)換為正電壓輸入隔離運(yùn)算放大器，后者的電壓跟隨器實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)阻抗[7]。3顯示了用于采樣和隔離總線電壓的電路圖。

　　
　　MCU是整個(gè)設(shè)備的心臟，其主要功能是總線電壓采樣處理，電容式LCD屏幕控制，藍(lán)牙模塊的配置和連接，網(wǎng)絡(luò)接口，聲光報(bào)警模塊控制，USB和USB存儲(chǔ)模塊配置。計(jì)中選擇了具有高處理能力，高集成度，低功耗，易于開(kāi)發(fā)和調(diào)試的STM32F429系列單片機(jī)。了方便用戶使用，使用5英寸電容式觸摸屏顯示更多信息并獲得更好的人機(jī)交互體驗(yàn)[8]。擇藍(lán)牙模塊當(dāng)檢查DC系統(tǒng)的隔離狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘的累積錯(cuò)誤會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。了解決這個(gè)問(wèn)題，藍(lán)牙模塊HC-05用于通過(guò)啟用藍(lán)牙的移動(dòng)設(shè)備定期校準(zhǔn)和更新系統(tǒng)時(shí)鐘，以提高便攜性，同時(shí)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。漏期間的絕緣電阻和時(shí)間點(diǎn)是進(jìn)行監(jiān)視的重要數(shù)據(jù)。了便于存儲(chǔ)和下載，E2PROM-M24M02-DR用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而USB-OTG功能用于將泄漏和耐時(shí)性數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)記錄器寫(xiě)入U(xiǎn)SB驅(qū)動(dòng)器。機(jī)。果電橋不平衡，則使用總線電壓計(jì)算接地電阻的大小。樣總線電壓后，便會(huì)分析其電壓狀態(tài)。果過(guò)壓或嚴(yán)重欠壓，將直接觸發(fā)警報(bào)，如果情況正常，則將計(jì)算接地電阻并將其與定義的閾值進(jìn)行比較。果結(jié)果接地電阻低于定義的閾值，則會(huì)觸發(fā)警報(bào)。視總線隔離的過(guò)程如圖4所示。
　　統(tǒng)上電后，首先進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試模式。MCU發(fā)送控制信號(hào)，激活K2繼電器，執(zhí)行第一個(gè)自檢，然后激活K3繼電器進(jìn)行第二個(gè)自檢。果兩個(gè)自檢過(guò)程均引起聲音和視覺(jué)警報(bào)，電纜則表明設(shè)備正常。電器K2，K3斷開(kāi)，設(shè)備開(kāi)始正常監(jiān)視。每個(gè)占空比中，首先激活繼電器K1：這時(shí)，MCU第一次從分壓后的電壓中獲取正負(fù)總線電壓，并獲得第一正負(fù)總線電壓U1。U2，然后禁用繼電器K1。行正和負(fù)母線電壓的第二采樣以獲得第二正和負(fù)母線電壓U1，U2。平衡電橋計(jì)算公式可計(jì)算主MCU中正極和負(fù)極條的RA，RB隔離電阻。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，將連續(xù)重復(fù)此循環(huán)。

　　控制器將計(jì)算出的正極和負(fù)極母線隔離電阻與設(shè)置的閾值電壓進(jìn)行比較，并在顯示屏上顯示正極和負(fù)極母線隔離電阻值以及當(dāng)前的實(shí)時(shí)隔離狀態(tài)。LCD。果處于泄漏狀態(tài)，則控制器會(huì)觸發(fā)聲音和燈光警報(bào)以觸發(fā)警報(bào)（紅色指示燈始終亮著，并且蜂鳴器很長(zhǎng)）；如果處于正常狀態(tài)，則藍(lán)色指示燈始終亮著。時(shí)，主控制器實(shí)時(shí)記錄E2PROM-M24M02-DR磁盤(pán)中計(jì)算出的用于下載數(shù)據(jù)的正負(fù)總線隔離電阻。LCD還會(huì)顯示當(dāng)前設(shè)備的藍(lán)牙狀態(tài)和時(shí)鐘。設(shè)備的藍(lán)牙模塊HC-05正確連接至外部藍(lán)牙端子后，它將實(shí)時(shí)母線的正負(fù)絕緣電阻傳輸?shù)皆摱俗?，工作人員可以設(shè)置時(shí)鐘。備使用手機(jī)的藍(lán)牙程序。RS 232和RS 485接口已添加到設(shè)備，以便操作員可以與主機(jī)通信并聯(lián)網(wǎng)多個(gè)設(shè)備。用實(shí)驗(yàn)室的48V直流電源來(lái)模擬鐵道車(chē)輛的48V直流電源系統(tǒng)，該測(cè)試裝置可以準(zhǔn)確地測(cè)量絕緣電阻值，報(bào)警在適當(dāng)時(shí)候以及其他相關(guān)功能。流48 V絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備如圖5所示。試結(jié)果列于表1。差在允許的范圍內(nèi)，并且具有很高的測(cè)量精度。統(tǒng)的DC 48 V隔離監(jiān)控器具有獨(dú)特的功能，無(wú)法存儲(chǔ)收集的數(shù)據(jù)以供以后分析。外，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)時(shí)鐘誤差的累積會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。文提出的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了傳統(tǒng)DC 48 V隔離監(jiān)視器的功能，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信功能，并解決了時(shí)鐘累積錯(cuò)誤的問(wèn)題。真實(shí)驗(yàn)表明，該裝置可以準(zhǔn)確測(cè)量正極和負(fù)極接地棒的隔離電阻，并正常執(zhí)行各種報(bào)警功能。踐表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能實(shí)用擴(kuò)展，可靠性高，具有良好的商業(yè)應(yīng)用前景。
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