電力機車邏輯控制單元測試臺硬件系統(tǒng)設計

1．4 程控電源及監(jiān)控模塊
程控電源及監(jiān)控模塊主要是為LCU測試臺提供工作電源，并實時對電源進行監(jiān)控。本程控電源具有四種不同的輸出電壓(DC70 V、DC75 V、DCll0 V和DCl37 V)，可以測試LCU在不同電壓下的工作狀況。為了保證測試臺設備和被測LCU的安全，此模塊中設計有過流過壓報警及保護功能。當工控機通過通信模塊的CAN總線向程控電源及監(jiān)控模塊發(fā)出調(diào)壓命令時，可由單片機控制程控電源進行輸出電壓調(diào)節(jié)。在正常工作狀況，可通過霍爾傳感器對輸出電壓電流進行實時采樣，以監(jiān)視電源的工作狀況。當發(fā)現(xiàn)電壓或電流不正常時，可延時100～500μs(防止電流毛刺)再對電壓電流進行檢測，若仍不正常，則立刻關(guān)閉固態(tài)繼電器，同時向上位機發(fā)送電源異常數(shù)據(jù)。圖4所示是程控電源及監(jiān)控模塊結(jié)構(gòu)圖。

1．5 模擬負載模塊
在對LCU進行測試時，還需要測試其高輸出在帶負載情況下的工作狀況，所以，本設計還給出了模擬負載單元，以模仿電力機車上的負載。每塊LCU控制板對應一組可選負載(共需8組)，每組負載有4種可選阻值(根據(jù)SS4G電力機車實際情況選330歐、220歐、110歐和55歐)；另外還需具有負載自檢功能，應可判定負載電阻是否短路、斷路或阻值異常等情況。其工作原理是在正常工作時，由單片機通過4路光電開關(guān)對電阻阻值進行選擇，以作為LCU高輸出的負載。負載自檢是通過單片機選擇要檢測的電阻阻值，同時自檢電源的導通開關(guān)打開，以對要檢測的電阻進行通電，然后對電阻的電壓進行AD轉(zhuǎn)換，并反饋給單片機以供檢測是否正常。其模擬負載模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

2 硬件電路設計
本測試臺的硬件系統(tǒng)是以富士通公司生產(chǎn)的16位高性能單片機MB90F543G為核心的嵌入式系統(tǒng)MB90F543G具有兩個符合V2．0標準的CAN總線接口，十分方便CAN總線的擴展，同時具有8路8／10bit的A／D轉(zhuǎn)換器和8個中斷優(yōu)先級，34個中斷源，4字節(jié)指令隊列，可增強指令執(zhí)行速度。
2．1 CAN總線接口電路
由于MB90F543G單片機本身具有兩路CAN控制器，因此，只需要增加CAN收發(fā)器即可實現(xiàn)對其擴展。本系統(tǒng)采用飛利浦公司生產(chǎn)的PCA82C-250C芯片作為CAN收發(fā)器，該芯片與ISO／DIS 11898標準完全兼容，同時具有傳輸速度高(最高可達1Mbps)，抗干擾能力強，可支持多達110個節(jié)點連接等特點，因而得到了廣泛的應用。本設計中，為了保護CAN收發(fā)器，另外還增加了涌浪保護芯片NUP2105。本系統(tǒng)中的CAN總線接口電路如圖6所示。