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1、便携式接触网测量仪的研制上海铁道科技2010年第4期21陈兴功王璐上海铁路局杭9'11供电段摘要当前接触网测量工作较为繁琐.便携式接触线残高测量设备,具有数字测量,移动存储,实时报警等功能,并可结合计算机软件技术对磨损面积进行自动换算,为电气化铁路接触网测量工作提具;接触网;残高;C8051F310单片在电气化铁路供电系统中,电力机车通过受电弓从接触网导线获得电能,经过长时间的运行,接触导线磨耗引起导线截面减小,导线电阻增大,导致接触导线发热,加剧导线磨损.如果掉线截面过小,将导致断线,将给铁路运营带来巨大损失.所以及时有效地对接触线进行测量,显得尤为重要.按照现有的
2、检测手段,利用天窗时间封锁线路,工人拿卡尺站在梯车平台E近距离检测.在提速后车辆密度增加,行车问隔缩短的隋况下,该工作方式测量速度陧,效率低的问题尤为突出,所以急需要一种便睫有效的测量方式来提高工作效率.1方案选定本方案采用了测量接触线残高的测量方式.测量仪分为数显量具和手持式记录器两部分,如图1所示.图1数显量具和手持式记录器数显量具带有弹簧的夹口,可以很方便迅速的夹在接触线上,手持式记录器,与数显量具连接,能够显示测量得到的数据,并将数显量具测得的数据存储于存储器中.测量过程中,工人仅需要将数显量具卡住接触线,不需要人工读数测量,直接取得残高值,并且仪器自动记录测
3、量时间,测量数据,测量标识号,免去了人工记录的繁琐,杜绝了人为错误记录.采用本方案有以下优点:(1)精度高:容栅式数显量具精度可以达到0.0lmm,甚至可以达到0.001mm,完全满足现场精度的要求.f21检测直观方便:手持式设备的液晶显示屏能将测量数据实时显示,并且根据线型参数实时报警.(3)设备经济实用,适于推广:容栅数显量具的价格适中,手持式记录器方便实用,通过计算机自动查表换算,将残高值换算成相应的面积,完全省去了繁琐的人工查表过程,减轻了现场二r=作压力,提高了工作效率,也提高了工作的正确性.非常适合现场推广.2数显量具的数据输出一般常见容栅式数显量具输出接
4、口采用一种同步串行传输方式,在模块组件设计了一个金手指接口,依次是电源地(Vneg),数据(Data),时钟(Clock),电(Vpos),如图2所示.图2容栅式数显量具输出接口通过示波器实际测量,可以见到如图3所示波形.上方波形是时钟(Clock),下方波形是数据(Data).数据的电平为1.5V.在普通模式下,每隔O-3S发送一组数据.通过波形逻辑分析,得出输出数据的组成关系如图3.发送每组48位数据,前24位是绝对参数,这个数据和数显量具的参数有关.后24位是相对参数,这个就是我们需要的测量值,它的数据组成是低位在前.便携式接角虫网测量仪的研制图3示波器实际测量
5、波形3手持式记录器的设计根据现场的需要,要求手持式记录仪除了能够获取数显量具的数据外,还要有实时报警功能,数据记录功能,时钟功能.设计框图如图4.图4手持式记录仪设计框图主控芯片选用SiliconLaboratories公司的C8051F310单片机作为主控制器,它是一种完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片,内部集成了大量功能部件.C8051F310使用SiliconLaboratories专利的高速CIP一51微控制器内核,70%的指令执行时间为一个或者两个系统时钟周期,是标准8051指令执行速度的12倍.工作电压为2.7v～3.6V,典型工作电流为5mA,低功耗
6、的特性适合便携式设备设计.通过整形放大电路将数显量具输出的时钟和数据信号接入单片机IO口,配置外部中断资源.通过软件处理将数据读取并转化成需要的形式.仪器中设计了相应的时钟芯片,EEPROM存储器,USB接口电路,点阵式液晶模块,按键,蜂鸣器.4程序设计接触线残高测量仪的软件主要分记录器单片机程序,上位机程序.手持式记录器内的单片机程序主要完成对手持设备内元件的初始化,单片机内资源配置及相关应用模块的调用.不但要完成数显量具发送的数据的解释和换算,还包含了液晶菜单显示,存储器管理,密码管理,电能监视等功能,所以程序管理显得尤为重要.在设计过程中,采用了状态机的力式来管
7、理络功能.程痒中MenuState用于标识菜单编号,不同的取值代表不同的功能界面,在主循环中对其进行判断,进入相应的菜单子函数,每个菜单子函数首先载入相应的显示内容和输入输出信息,子函数完成后,对MenuState返回一个值,实现进^下一级菜单或回到主界面的功能.程序简单易行,便基步扩展.以下是部分源程序.while(1)//主循环函数{switch(MenuState)//状态标识符{case0:MenuScreen0;break;//主菜单显示界面0case1:SaveDocScreen(1);break;//~档选择界面fl=进人工作)case
