Устройство компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-ЗВ | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №3 (137) январь 2017 г.

Дата публикации: 23.01.2017

Статья просмотрена: 69 раз

Библиографическое описание:

Родина Д. Е. Устройство компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-ЗВ // Молодой ученый. — 2017. — №3. — С. 149-154. — URL https://moluch.ru/archive/137/38587/ (дата обращения: 13.12.2019).



В настоящее время проводится много мероприятий по предупреждению и своевременному определению неисправностей на электроподвижном составе. Большое значение здесь имеет применение диагностических комплексов и стендов, особенно автоматизированных, так как это не только экономит время на диагностику. В настоящее время автоматизация достигла такого развития, которое позволяет широко применять различные процессоры, микроконтроллеры, компьютеры и другие цифровые и аналоговые средства. Естественно, что процесс автоматизации требует постоянных финансовых вложений, однако только автоматизация большинства технологических процессов может поднять рентабельность ремонта и снизить его себестоимость.

Так как происходят отказы КПД-3, необходимо создать новый компьютеризированный мобильный комплекс проверки, с помощью которого можно оперативно произвести диагностику оборудования электронного скоростемера. В отличие от старых комплексов диагностики, которые имеют большие габариты и позволяют произвести проверку только при снятии электронного скоростемера с электровоза, новый компьютеризированный мобильный комплекс проверки КПД-3В позволит производить диагностику на электровозе.

Подключение компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В показано на рисунке 1.

1

Рис. 1. Схема подключения компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В

Для передачи сигналов, бесконтактного управления и для защиты портативного ПК сделаем гальваническую развязку. Для этого будем использовать оптрон 4N25, производитель Fairchild Semiconductor.

Оптрон (оптопара) состоит из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и, как правило, объединённых в общем корпусе (рисунок 2). Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.

Схемка

Рис. 2. Принципиальная схема подачи сигналов от LPT порта

Электронная часть компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В находится в корпусе (блок сигналов). Блок сигналов подключается к панели соединительной с помощью разъемов (рисунок 3). Разъемы ХР2 (ДУП1) и ХР3 (ДУП2) предназначены для подачи питания в компьютеризированный мобильный комплекс проверки КПД-3В и выдачи в БУ-3В сигналов имитации с датчиков угла поворота. Разъем ХР1 (датчик давления) предназначен для подачи питания в компьютеризированный мобильный комплекс проверки КПД-3В и выдачи в БУ-3В сигнала имитации с датчика избыточного давления СТЭК-1. Разъем ХР4 (АЛС) предназначен для подачи питания в компьютеризированный мобильный комплекс проверки КПД-3В и выдачи в БУ-3В сигнала имитации локомотивного светофора. Разъемы ХS1 (CAN) и ХР5 (CAN) предназначены для приема и передачи сигналов канала CAN.

4

Рис. 3. Общий вид блока сигналов мобильного комплекса проверки КПД-3В

Среда разработки компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В. Особенностью современных высоких технологий является то, что основная часть комплекса проверки КПД-3В заключается не в корпусах блоков и не в их начинке, а в интеллектуальной части — компьютерной программе. Именно программа заставляет «мертвое железо» начинать выполнять осмысленные действия. Поэтому основной частью разработки компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В является именно его программное обеспечение.

Средой разработки кода программы и интерфейса, компьютеризированного мобильного комплекса проверки КПД-3В, является программа «Borland C++ Builder 6». Язык программирования С++ остается наиболее распространенным. Он применяется для разработки самых разных приложений — от сложных многоуровневых до высокопроизводительных программ визуализации данных и систем реального времени [1].

В C++ Builder все объекты компонентов размещаются в объектах — формах. Для каждой формы, которую проектируют в своем приложении, C++ Builder создает отдельный модуль. Именно в модулях и осуществляется программирование задачи. В обработчиках событий объектов — форм и компонентов, помещаются все алгоритмы. В основном они сводятся к обработке информации, содержащейся в свойствах одних объектов, и задании по результатам обработки свойств других объектов.

Основная часть работы по созданию приложений выполняется в интегрированной среде разработки (Integrated Development Environment — IDE) C++ Builder, пользовательский интерфейс показан на рисунке 4.

После того как программа написана, на ее основе создается выполняемый файл (модуль). Этот процесс осуществляется в несколько этапов.

Сначала работает препроцессор, который преобразует исходный текст. Препроцессор осуществляет преобразование в соответствии со специальными директивами препроцессора, которые размещаются в исходном тексте. Препроцессор может в соответствии с этими директивами включать тексты одних файлов в тексты других, развертывать макросы — сокращенные обозначения различных выражений и выполнять множество других преобразований.

После окончания работы препроцессора начинает работать компилятор. Его задача — перевести тексты модулей в машинный (объектный) код. В результате для каждого исходного файла «.cpp» создается объектный файл, имеющий расширение «.obj».

После окончания работы компилятора работает компоновщик, который объединяет объектные файлы в единый загрузочный выполняемый модуль, имеющий расширение «.exe». Этот модуль можно запускать на выполнение.

Сопряжение КПД-3В с компьютером и управление им из программы будем осуществлять с помощью порта — LPT. Несмотря на небольшую популярность в программировании данного порта, он очень удобен и имеет ряд преимуществ. В данном случае его преимущество — это относительная простота написания кода программы [2].

LPT порт имеет 25 контактов, на которых можно установить напряжение 0 или +5 В (логический «0» и логическая «1») из программы или это может сделать внешнее устройство снаружи. Схема выводов LPT порта показана на рисунке 5.

C++

Рис. 4. Интерфейс интегрированной среды разработки ++ Builder

lpt

Рис. 5. Схема выводов параллельного порта LPT

Из рисунка 5 видно, что выводы порта можно разделить на четыре группы: GND «земля»; Data &H378; Status &H379; Control &H37A.

Выводы регистра Data — это контакты 2–9. Под регистром понимается объединение группы контактов LPT порта. В регистре Data их восемь штук. Из внешнего устройства на его контактах можно установить логический «0» или логическую «1», т. е. он двунаправленный. Именно его и используем для работы мобильного комплекса проверки КПД-3В. Чтобы обращаться к этому регистру, надо знать его адрес: «0x378» — в шестнадцатеричной системе или «888» в десятичной. Выводы регистра Status — это контакты 10–13 и 15. Это однонаправленный регистр. Управлять им можно только через внешнее устройство (изменять данные, читать можно из любого регистра в любую строну). Он имеет адрес «0x379» — в шестнадцатеричной системе или «889» в десятичной.

Регистр Control (контакты 1, 14, 16–17) имеет всего 4 контакта и может управляться только программой. Его адрес «890» в десятичной системе.

Регистр GND — это контакты 18–25. Все они соединены между собой и заземлены.

Если сравнивать с портом USB, то разработанный код программы будет работать и на нем. Но для этого понадобится USB модуль Ke-USB24A от фирмы Kernelchip со встроенным АЦП, который похож на работу LPT порта (рисунок 6).

Ke-USB24A

Рис. 6. USB модуль Ke-USB24A

В процессе разработки комплекса было выяснено, что для работы комплекса каждый блок программы записывать с помощью программатора в память микроконтроллера. Для данной задачи целесообразно использовать восьмиразрядный микроконтроллер PIC16F84–04/P производства Microchip Technology Inc. (рисунок 7).

Рис. 7. Микроконтроллер PIC16F84–04/P

В связи с ограниченными финансовыми возможностями наглядную работу комплекса можно продемонстрировать с кодами сигналов АЛС, без использования микроконтроллеров. Пример работы комплекса прилагается в видеоматериалах.

Описание кода программы. Так как работа электронного скоростемера КПД-3В основана на приеме двоичных сигналов, то основной задачей является смоделировать данные сигналы. Поэтому средой разработки кода программы был выбран именно C++ Builder. Сперва создадим интерфейс программы и разделим его по объектам (рисунок 4.8). В каждый объект будем записывать необходимый код программы.

Смоделируем работу датчика угла поворота (ДУП). Необходимо создать двоичные сигналы (логический «0», логическая «1»), которые формируются при вращении модулятора ДУП.

Во-первых, надо найти частоту вращения оси модулятора датчика угла поворота (ДУП).

Частота вращения оси модулятора, об/мин:

(1)

где V — скорость движения электровоз, км/ч;

1000 — коэффициент пересчета километров в метры;

— число «Пи» (принимается равным 3,14);

— средний за время эксплуатации колесной пары диаметр бандажа (принимается равным 0,85), м;

60 — коэффициент пересчета часов в минуты;

Интерфейс

Рис. 8. Интерфейс программы мобильного комплекса проверки КПД-3В

Во-вторых, необходимо знать время за которое ось модулятора ДУП повернется на один оборот.

Время поворота оси модулятора датчика на один оборот будет равняться, мс:

(2)

Далее рассчитаем длительность импульсов для всего диапазона скоростей. Приведем пример расчета длительности импульса для 5 км/ч, 25 км/ч и 150 км/ч

По формулам 1 и 2 длительность импульса для 5 км/ч будет равна:

Для 25 км/ч:

Для 150 км/ч:

Рассчитав время поворота оси модулятора ДУП от 0 до 150 км/ч, создаем программу, которая формирует двоичные сигналы (логический «0» или логическая «1») на заданном контакте LPT порта (команда «case» кода программы).

Таким образом, если в интерфейсе программы задаем скорость движения, то код программы выдает сигнал виде импульсов. КПД-3В принимает этот сигнал и на аналоговом индикаторе скорости БИ-4М стрелка указывает заданную скорость.

Смоделируем работу АЛС. Зная длительность импульсов и интервалов, можно так же смоделировать их работу в C++ Builder. Кодовые сигналы АЛС представлены на рисунке 9.

Если необходимо задать кодовую комбинацию зеленого огня, то в интерфейсе программы выбираем кнопку «З» и код программы моделирует сигнал зеленого огня. В коде программы идет формирование импульса (логическая «1») на 0,35 секунды, затем интервал (логический «0») на 0,12 секунды и т. д.

Коды АЛСН

Рис. 9. Коды автоматической локомотивной сигнализации АЛСН

Продолжительность импульсов будет продолжается постоянно, пока не изменить кодовую комбинацию. После создания компьютеризированного мобильного комплекса, написания кода программы можно произвести диагностику КПД-3В.

Литература:

  1. Архангельский А. Я. Программирование в C++ Builder 6. Издательство: Бином, 2003. 578 с.
  2. Огик П. Использование LPT-порта ПК для ввода (вывода) информации. НТ Пресс, 2006. 150 с.
Основные термины (генерируются автоматически): LPT, компьютеризированный мобильный комплекс, CAN, USB, проверка, код программы, интерфейс программы, GND, внешнее устройство, мобильный комплекс проверки.


Похожие статьи

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Следующим и самым важным этапом работы устройства является, проверка уровня заряда аккумулятора.

После включения и загрузки основной управляющей программы устройство переходит в режим ожидания отклика кнопок.

Автоматизация технического диагностирования аналоговых...

Связь программы с техническими объектами осуществляется здесь через интерфейсные узлы, представляющие собой драйвера внешних устройств – АЦП, ЦАП, контроллеров промышленных интерфейсов и т.п.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Для измерений физических величин в компьютерных измерительных комплексах используют датчики.

Если вывод REF- микросхемы TLC1549 подключен к общему проводу (GND), то нулевое

Универсальная программа будет иметь более сложный интерфейс, а также...

Компьютерные технологии диагностики автомобиля

Функция Data Stream используется для проверки элементов системы и датчиков в реальном времени.

- диагностирование с универсальными и специализированными, встроенными и внешними устройствами — по характеру взаимодействия между объектом и средством...

Система информирования о светофорах | Статья в журнале...

Предназначенный для формирования CAN и USBинтерфейсов

Центральным звеном является микроконтроллер, к которому все устройства подключены по радиальной схеме.

Концепция мобильного приложения для информирования водителей в зоне перехватывающих...

Разработка аппаратно-программного комплекса для тестирования...

Полная проверка устройства проводится путем загрузки соответствующего ПО во внешнюю микросхему ПЗУ.

Устройство позволяет выполнять обмен данными посредством интерфейса USB и интерфейса внешней микросхемы FLASH.

Устройство сопряжения объектов для авиационного тренажера

Интерфейсная машина — это программно-аппаратный комплекс

Особенности интерфейса Can. CAN — физическая среда передачи данных

Одним из самых сложных и трудоемких этапов технологического процесса разработки программ является их тестирование и отладка.

Операционные системы мобильных мультимедиа устройств для...

Ключевые слова: операционные системы, мобильные мультимедиа устройства, средства

Производители подстраивают исходный код под свои устройства. Поэтому многие из таких гаджетов

Прошивка (от английского Firmware) — это программное обеспечение и комплекс...

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Следующим и самым важным этапом работы устройства является, проверка уровня заряда аккумулятора.

После включения и загрузки основной управляющей программы устройство переходит в режим ожидания отклика кнопок.

Автоматизация технического диагностирования аналоговых...

Связь программы с техническими объектами осуществляется здесь через интерфейсные узлы, представляющие собой драйвера внешних устройств – АЦП, ЦАП, контроллеров промышленных интерфейсов и т.п.

Компьютерные технологии диагностики автомобиля

Функция Data Stream используется для проверки элементов системы и датчиков в реальном времени.

- диагностирование с универсальными и специализированными, встроенными и внешними устройствами — по характеру взаимодействия между объектом и средством...

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Для измерений физических величин в компьютерных измерительных комплексах используют датчики.

Если вывод REF- микросхемы TLC1549 подключен к общему проводу (GND), то нулевое

Универсальная программа будет иметь более сложный интерфейс, а также...

Система информирования о светофорах | Статья в журнале...

Предназначенный для формирования CAN и USBинтерфейсов

Центральным звеном является микроконтроллер, к которому все устройства подключены по радиальной схеме.

Концепция мобильного приложения для информирования водителей в зоне перехватывающих...

Разработка аппаратно-программного комплекса для тестирования...

Полная проверка устройства проводится путем загрузки соответствующего ПО во внешнюю микросхему ПЗУ.

Устройство позволяет выполнять обмен данными посредством интерфейса USB и интерфейса внешней микросхемы FLASH.

Устройство сопряжения объектов для авиационного тренажера

Интерфейсная машина — это программно-аппаратный комплекс

Особенности интерфейса Can. CAN — физическая среда передачи данных

Одним из самых сложных и трудоемких этапов технологического процесса разработки программ является их тестирование и отладка.

Операционные системы мобильных мультимедиа устройств для...

Ключевые слова: операционные системы, мобильные мультимедиа устройства, средства

Производители подстраивают исходный код под свои устройства. Поэтому многие из таких гаджетов

Прошивка (от английского Firmware) — это программное обеспечение и комплекс...

Похожие статьи

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Следующим и самым важным этапом работы устройства является, проверка уровня заряда аккумулятора.

После включения и загрузки основной управляющей программы устройство переходит в режим ожидания отклика кнопок.

Автоматизация технического диагностирования аналоговых...

Связь программы с техническими объектами осуществляется здесь через интерфейсные узлы, представляющие собой драйвера внешних устройств – АЦП, ЦАП, контроллеров промышленных интерфейсов и т.п.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Для измерений физических величин в компьютерных измерительных комплексах используют датчики.

Если вывод REF- микросхемы TLC1549 подключен к общему проводу (GND), то нулевое

Универсальная программа будет иметь более сложный интерфейс, а также...

Компьютерные технологии диагностики автомобиля

Функция Data Stream используется для проверки элементов системы и датчиков в реальном времени.

- диагностирование с универсальными и специализированными, встроенными и внешними устройствами — по характеру взаимодействия между объектом и средством...

Система информирования о светофорах | Статья в журнале...

Предназначенный для формирования CAN и USBинтерфейсов

Центральным звеном является микроконтроллер, к которому все устройства подключены по радиальной схеме.

Концепция мобильного приложения для информирования водителей в зоне перехватывающих...

Разработка аппаратно-программного комплекса для тестирования...

Полная проверка устройства проводится путем загрузки соответствующего ПО во внешнюю микросхему ПЗУ.

Устройство позволяет выполнять обмен данными посредством интерфейса USB и интерфейса внешней микросхемы FLASH.

Устройство сопряжения объектов для авиационного тренажера

Интерфейсная машина — это программно-аппаратный комплекс

Особенности интерфейса Can. CAN — физическая среда передачи данных

Одним из самых сложных и трудоемких этапов технологического процесса разработки программ является их тестирование и отладка.

Операционные системы мобильных мультимедиа устройств для...

Ключевые слова: операционные системы, мобильные мультимедиа устройства, средства

Производители подстраивают исходный код под свои устройства. Поэтому многие из таких гаджетов

Прошивка (от английского Firmware) — это программное обеспечение и комплекс...

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Следующим и самым важным этапом работы устройства является, проверка уровня заряда аккумулятора.

После включения и загрузки основной управляющей программы устройство переходит в режим ожидания отклика кнопок.

Автоматизация технического диагностирования аналоговых...

Связь программы с техническими объектами осуществляется здесь через интерфейсные узлы, представляющие собой драйвера внешних устройств – АЦП, ЦАП, контроллеров промышленных интерфейсов и т.п.

Компьютерные технологии диагностики автомобиля

Функция Data Stream используется для проверки элементов системы и датчиков в реальном времени.

- диагностирование с универсальными и специализированными, встроенными и внешними устройствами — по характеру взаимодействия между объектом и средством...

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

Для измерений физических величин в компьютерных измерительных комплексах используют датчики.

Если вывод REF- микросхемы TLC1549 подключен к общему проводу (GND), то нулевое

Универсальная программа будет иметь более сложный интерфейс, а также...

Система информирования о светофорах | Статья в журнале...

Предназначенный для формирования CAN и USBинтерфейсов

Центральным звеном является микроконтроллер, к которому все устройства подключены по радиальной схеме.

Концепция мобильного приложения для информирования водителей в зоне перехватывающих...

Разработка аппаратно-программного комплекса для тестирования...

Полная проверка устройства проводится путем загрузки соответствующего ПО во внешнюю микросхему ПЗУ.

Устройство позволяет выполнять обмен данными посредством интерфейса USB и интерфейса внешней микросхемы FLASH.

Устройство сопряжения объектов для авиационного тренажера

Интерфейсная машина — это программно-аппаратный комплекс

Особенности интерфейса Can. CAN — физическая среда передачи данных

Одним из самых сложных и трудоемких этапов технологического процесса разработки программ является их тестирование и отладка.

Операционные системы мобильных мультимедиа устройств для...

Ключевые слова: операционные системы, мобильные мультимедиа устройства, средства

Производители подстраивают исходный код под свои устройства. Поэтому многие из таких гаджетов

Прошивка (от английского Firmware) — это программное обеспечение и комплекс...

Задать вопрос