2.5. Пульт управления пу2(пу3)-саут-цм/485.

2.5.1. Назначение.

Пульт управления ПУ2-САУТ-ЦМ/485 98Ц.05.00.00-04 (ПУ) предназначен для:

• формирования машинистом управляющих сигналов;

• формирования напряжений питания для антенны Ан-САУТ-УМ ГУ5.099.008;

• приема и предварительной обработки информации с Ан;

• питания датчиков давления тормозной магистрали (тормозных цилиндров электропоездов);

• приема сигналов с датчиков давления;

• передачи полученной информации в систему САУТ-ЦМ.

Комплект чертежей на пульт управления ПУ см. альбом №9 Схемно-конструктивные решения.

Климатическое исполнение У категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150-69, степень защиты IP53 по ГОСТ 14254-80 соответствует следую­щим классификационным группам, установленным ОСТ 32.146-2000:

- по воздействию климатических факторов К5;

- по воздействию механических нагрузок ММ1.

2. Технические данные:

   Напряжение питания, В	(+151,5)
   Напряжение питания, подаваемое на датчики давления, В	(+151,5)
   Напряжение питания, подаваемое на антенну, В	(+121,2)
   Диапазон измеряемого сигнала от датчиков давления, В	0...5
   Коэффициент передачи канала измерения давления в диапазоне от 0 до 1 МПа	15%
   Потребляемая мощность, не более, Вт	1,5
   Дифференциальное выходное напряжение на выходах 485A и 485B при Rнагр не менее, В	1,5
   Дифференциальное входное напряжение на входах 485A и 485B не менее, В	0.2
   Входное сопротивление по входам 485A и 485B не менее, кОм	12
   Резонансная частота для обоих каналов приемников ПУ, кГц	19,60,1 27,0000,138 31,0000,158
   Добротность фильтров приемников ПУ: 19,6 кГц 27 кГц 31 кГц	4010 5215 6520
   Коэффициент передачи каналов приемников ПУ 19,6; 27; 31 кГц	1,215%
   Нижнее значение рабочей температуры, К (С)	243 (минус30)
   Верхнее значение рабочей температуры, К (С)	313 (40)
   Виброустойчивость до амплитудного значения ускорения, м/с (g)	20 (2)
   Габаритные размеры, мм	240х73х62
   Масса не более, кг	1,5

3. Устройство и принцип действия.

ПУ конструктивно выполнен в двух вариантах – стационарный и встраиваемый. Внешний вид стационарного ПУ2-САУТ-ЦМ/485 98Ц.05.00.00-04 представлен на рис. 2.5.1, встраиваемый пульт управления ПУ3-САУТ-ЦМ/485 98Ц.05.00.00-03 – рис.2.5.2.

Пульт управления состоит из:

• корпуса;

• задней крышки;

• разъема X4 для подключения антенны ;

• разъема X3 для подключения к системе САУТ-ЦМ ;

• клеммы заземления ;

• тумблера включения САУТ ;

• разъема БПр для подключения блока проверочного универсального БПрУ .

На ПУ расположены кнопки:

• кнопки К20;

• кнопки ПОДТЯГ;

• кнопки ОТПРАВ ;

• кнопки ОС .

Во встраиваемом варианте вместо тумблера включения установлен переключатель ХВ4-BD21 Scheider 62.

Питание пульта управления осуществляется от источника питания, напряжением +50 В через разъем Х2. Напряжение +50 В преобразуется встроенным источником питания в два канала для питания антенн и электронной схемы пульта управления.

Рис. 2.5.1 Внешний вид ПУ2-САУТ-ЦМ/485

Рис. 2.5.2 Внешний вид ПУ3-САУТ-ЦМ/485

(встраиваемого).

Структурная схема пульта управления представлена на рис. 2.5.3. Все элементы размещены на одной плате пульта управления, источник питания ВИП 30-300.8.8.2W-1 выполнен на отдельной плате, установленной на плату пульта управления. Общими для двух каналов являются:

• стабилизатор напряжения на микросхеме 7805 BD2T(A1DA1);

• приемопередатчик RS-485 на микросхеме ADM483EAR (A1DD4) с дополнительными инверторами A1(DD3.1, DD3.2, DD3.3 MC74AC00D);

• источник питания антенны и фильтров на элементах A2(AV1 КС125НТ1, T1, T2, R1, C1, VD3..VD5, R5, VD1, VD2, C2..С10, R2, R3) с линейными стабилизаторами A2DA1 (79L12) и A2DA2 (78L12).

Дублированной частью платы пульта управления являются микроконтроллеры Atmega8-16AI DD1 и DD2.

Перепрограммируемое ПЗУ и аналого-цифровой преобразователь встроены в микроконтроллер. На входе аналого-цифрового преобразователя установлена схема защиты входа на элементах A1(R8, R10, C7, VD3) для канала измерения первого датчика давления и на элементах A1(R9, R11, C8, VD4) для второго.

Состояние кнопок ПУ анализируется через входы PB2-PB5 микросхем однокристальной ЭВМ ATmega8-16AI. Соответствие между входом микросхемы и кнопкой приведено в таблице 2.5.1.

Таблица 2.5.1 - Соответствие между выводами микросхем ATmega8-16AI и входными сигналами

Вывод DD1	Соответствие
PB0	признак кабины
PB2	кнопка «К20»
PB3	кнопка «ПОДТЯГ»
PB4	кнопка «ОТПРАВ»
PB5	кнопка «ОС»

Нажатому состоянию кнопки соответствует «лог. 0» на входе микросхемы.

В качестве тактового генератора первого полукомплекта используется внутренний генератор микросхемы DD1 ATmega8-16AI с дополнительными элементами C1, C2, BQ1. Выходная частота данного генератора подается на вход внешнего генератора микросхемы DD2 ATmega8-16AI второго полукомплекта.

При помощи разъема Х1 осуществляется программирование микроконтроллеров DD1 и DD2 при отсутствии или искажении в них рабочей программы.

Цепи C3, R4 и C4, R5 исключают возможность перехода в режим программирования под воздействием импульсных помех.

На входы встроенного аналого-цифрового преобразователя каждого канала подаются огибающие входных частот. На вход PC1 – огибающая частоты 31 кГц, на вход PC2 – огибающая частоты 27 кГц, на вход PC3 – огибающая частоты 19,6 кГц. Сигнал со схемы выделения ОФМ поступает на вход PD2 микропроцессоров.

Схема фильтров состоит из двух каналов, связанных с соответствующим каналом коммуникационного процессора. Каждый канал фильтров состоит из трех активных полосовых фильтров со схемами получения огибающей и схемы выделения ОФМ.

Сигнал с антенны через развязывающие конденсаторы С10 и С22 поступает на входной усилитель первого канала на элементах R40..R43, DA1.4 и входной усилитель второго канала на элементах R100..R103, DA4.4. С выхода усилителя первого канала сигнал подается на три полосовых фильтра и схему выделения ОФМ, с усилителя второго канала – только на три полосовых фильтра. Полосовые фильтры выполнены по одинаковой схеме и отличаются резонансной частотой. Для канала 1 фильтр, собранный на элементах R1, R2, VD1, R4, DA1.1, С1, R5..R7, VD2, С2, DA1.2, выделяет частоту 31 кГц, фильтр на элементах R14, R15, VD5, R17, DA2.1, C4, R18..R20, VD6, С5, DA2.2 – частоту 27 кГц, фильтр на элементах R27, R28, VD9, R30, DA3.1, C7, R31..R33, VD10, С8, DA3.2 – частоту 19,6 кГц. Резонансная частота фильтров настраивается с помощью резисторов R6, R19, R32.

Для канала 2 фильтр, собранный на элементах R61, R62, VD13, R64, DA4.1, С13, R65..R67, VD14, С14, DA4.3, выделяет частоту 31 кГц, фильтр на элементах R74, R75, VD17, R77, DA5.1, C16, R78..R80, VD18, С17, DA5.2 – частоту 27 кГц, фильтр на элементах R87, R88, VD21, R90, DA6.1, C19, R91..R93, VD22, С20, DA6.2 – частоту 19,6 кГц. Резонансная частота фильтров настраивается с помощью резисторов R66, R79, R92.

С выходов полосовых фильтров отфильтрованные частоты попадают на активные выпрямители и фильтрующие RC-цепи для получения огибающей. Выпрямители и сглаживающие цепи построены на элементах R9, R10, R3, R11, DA1.3, R12, VD3, R13, С3, VD4 для частоты 31 кГц первого канала, R69, R70, R21, R71, R72, DA4.3, VD5, R73, C15, VD16 для частоты 31 кГц второго канала. На элементах R22, R23, R8, R24, DA2/3, R25, VD7, R26, C6, VD8 для частоты 27 кГц первого канала, R82, R83, R29, R84, R85, DA5/3, VD9, R86, C18, VD20 для частоты 27 кГц второго канала. На элементах R35, R36, R16, R37, R38, DA3/3, VD11, R39, C9, VD12 для частоты 19,6 кГц первого канала, R95, R96, R34, R97, R98, DA6/3, VD23, R99, C21, VD24 для частоты 19,6 кГц второго канала.

На элементах DA2.4, DA3.4, DA5.4, R44..R52, VD25, R53..R59, C11, C12, VD26 собрана одноканальная схема выделения ОФМ.

Устройство и работа встроенного источника питания (схемное обозначение-А2)

Характеристики источника питания ВИП 30-300.8.8.2W-1:

Напряжение питающей сети переменного тока, В	90…265
Напряжение питающей сети постоянного тока, В	30…300
Частота питающей сети, Гц	50…60
Коэффициент полезного действия (К.П.Д.), не менее	0,65
Габаритные размеры, не более, мм	44х20х14
Масса, не более, кг	0,15
Количество каналов	2

Номинальное значение выходного напряжения по каждому каналу*, В	8,0 + 0,8
Пульсация выходного напряжения (двойная амплитуда), не более, мВ	30
Полная выходная мощность, не более, Вт	2
Номинальный ток нагрузки по каждому каналу, не более, мА	125

Примечание.

* - По заказу потребителя Uвых, не более, 15,0 + 1,5 В.

Структурная схема ВИП показана на рисунке 2.5.4.

Модуль питания состоит из четырех основных частей:

- фильтра-выпрямителя (ФВ1);

• импульсного последовательного стабилизатора понижающего типа

(Бак-конвертор);

- инвертора (И);

- выпрямителя-фильтра(ВФ1, ВФ2).

Рис. 2.5.4 - Структурная схема ВИП 30-300.8.8.2W-1

Переменное сетевое напряжение частотой 50 Гц выпрямляется и сглаживается фильтром-выпрямителем (ФВ1). Затем постоянное напряжение с помощью «Бак-конвертора» понижается до значения 15 В. Постоянное напряжения 15 В с помощью инвертора (И) преобразуется в импульсное переменное напряжение повышенной частоты. Импульсный трансформатор ТР1 служит для обеспечения гальванической развязки выходного напряжения от входного и для получения гальванической развязки выходных напряжений между собой. Выпрямитель-фильтр (ВФ2) сглаживает пульсации и питает нагрузку.

Импульсный последовательный стабилизатор понижающего типа выполнен на микросхеме TOP-223G. В микросхеме содержится широтно-импульсный модулятор ШИМ и силовой ключ. Работа «Бак-конвертора» в режиме, когда открыт силовой ключ, осуществляется через силовые дроссели L3, L4. Когда силовой ключ закрыт, ток нагрузки протекает через разрядный диод VD4. Стабилитроны VD1, VD2 включены последовательно и служат для стабилизации выходного напряжения на заданном уровне.

Инвертор (И) выполнен на полумостовой схеме на МОП-транзисторах VT1, VT2 и делителе напряжения на конденсаторах С4, С5.

Для управления транзисторами служит специализированная микросхема IR21531S.

С выхода инвертора переменное напряжение частотой 200 кГц поступает через трансформатор VT1 на выпрямитель-фильтр (ВФ2).

Выпрямитель-фильтр выполнен по схеме удвоения напряжения и осуществляет выпрямление переменного напряжения и сглаживание пульсаций выходного напряжения.

2.6. Блок согласования БС-ЦКР.