一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置的电子技术领域。

背景技术

轮对是铁道车辆运行的关键部件，轴承与车轮采用过盈配合及冷压方法组装成轮对；轮对轴承压装质量的好坏直接影响行车安全，对轮对轴承压装机进行压装力曲线的测量监控，是检测轮对轴承压装质量的重要依据，铁路标准TB/T1718-2003《铁道轮对组装技术条件》中，详细规定了“轮对组装压装力曲线及说明”，针对不同类型的压装力曲线分别进行了说明，并且规定要对压装力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号进行打印存档。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置，进行轮对轴承压装力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号记录和打印，并且把数据存储在MICRO SD卡中。

本发明的技术方案是：一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置，包括电源电路，微控制器电路，按键输入电路，声光报警电路，显示电路，微型打印机电路，压力传感器电路，位移传感器电路，MICRO SD卡电路；在轮对轴承压装的过程中，通过微控制器，实时采集轮对轴承的压装位移数据和压装压力数据，保存到MICRO SD卡中，并且通过微型打印机打印轴承压装的位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号。

所述电源电路，由第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第一二极管组成；交流220V电源连接第一电源模块的输入电源脚1脚和2脚，第一电源模块的输出电源脚3脚输出第一电源V1，输出电源地脚4脚输出公共地，3脚和4脚之间并联第一电容；第二电源模块的电源输入脚1脚连接第一电源V1，输入电源地脚3脚连接公共地，输出控制脚5脚连接公共地，输出脚2脚连接第一二极管阴极，第一二极管阳极接公共地，第二电源模块的输出脚2脚和反馈脚4脚之间连接第一电感，第一电感的2脚输出第二电源V2，第二电容连接在第二电源V2和公共地之间；第三电源模块的电源输入脚1脚连接第二电源V2，输入电源地脚2脚连接公共地，输出电源脚3脚输出第三电源V3，第三电容连接在第三电源V3和公共地之间。

所述微控制器电路，由微控制器、第一晶振、第四电容、第五电容组成；微控制器的电源输入端连接第三电源V3；微控制器的晶振输入脚OSCIN、晶振输出脚OSCOUT之间连接第一晶振；晶振输入脚OSCIN通过第四电容连接公共地，晶振输出脚OSCOUT通过第五电容连接公共地。

所述按键输入电路，由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一按键、第二按键、第三按键组成；第一按键的2脚连接微控制器的输入脚PB0，同时，通过第一电阻连接第三电源V3；第二按键的2脚连接微控制器的输入脚PB1，同时，通过第二电阻连接第三电源V3；第三按键的2脚连接微控制器的输入脚PB2，同时，通过第三电阻连接第三电源V3。

所述声光报警电路，由第四电阻、第五电阻、第一发光二极管、第一三极管、蜂鸣器组成；第三电源V3通过第四电阻、第一发光二极管连接微控制器的输出脚PB3；第三电源V3通过蜂鸣器连接第一三极管的集电极，第一三极管的基极通过第五电阻连接微控制器的输出脚PB4，第一三极管的发射极连接公共地。

所述显示电路，由LCD、第二三极管、第六电阻组成，LCD的电源输入脚VCC连接第二电源V2，寄存器选择脚RS连接微控制器的输出脚PC8，读写信号脚R/W连接微控制器的输出脚PC9，使能脚EN连接微控制器的输出脚PC10，数据脚DB0－DB7连接微控制器的输出脚PC0－PC7，背光正极脚LED+连接第二电源V2，背光负极脚LED-连接第二三极管的发射极；第二三极管的基极通过第六电阻连接微控制器U4的输出脚PC11，第二三极管的集电极连接公共地。

所述微型打印机电路，由电平转换芯片，微型打印机组成，电平转换芯片的电源输入脚VCC连接第三电源V3、发送输入脚T1IN连接微控制器的串口输出脚PA9，发送输出脚T1OUT连接微型打印机的数据接收脚RXD，接收输入脚R1IN连接微型打印机的数据发送脚TXD，接收输出脚R1OUT连接微控制器的串口输入脚PA10；微型打印机由第二电源V2供电。

所述压力传感器电路，由第一压力传感器、第二压力传感器、第六电容、第七电容组成；第一压力传感器由第一电源V1供电，第一压力传感器的压力信号输出脚OUT连接微控制器的模拟信号输入脚PA0，同时，压力信号输出脚OUT连接第六电容；第二压力传感器由第一电源V1供电，第二压力传感器的压力信号输出脚OUT连接微控制器的模拟信号输入脚PA1，同时，压力信号输出脚OUT连接第七电容。

所述位移传感器电路，由第一位移传感器、第二位移传感器、第八电容，第九电容组成；第一位移传感器由第一电源V1供电，第一位移传感器的位移信号输出脚OUT连接微控制器的模拟信号输入脚PA2，同时，位移信号输出脚OUT连接第八电容；第二位移传感器由第一电源V1供电，第二位移传感器的位移信号输出脚OUT连接微控制器的模拟信号输入脚PA3，同时，位移信号输出脚OUT连接第九电容。

所述MICRO SD卡电路，由MICRO SD卡、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻组成；MICRO SD卡电路由第三电源V3供电，MICRO SD卡采用SPI与微控制器连接；MICRO SD卡的片选脚第2脚连接微控制器的输出脚PA4，同时通过第七电阻连接第三电源V3；MICRO SD卡的数据输入脚DI连接微控制器的MOSI脚PA7，同时通过第八电阻连接第三电源V3；MICRO SD卡的时钟脚CLK连接微控制器的SCLK脚PA5，同时通过第九电阻连接第三电源V3；MICRO SD卡的数据输出脚DO连接微控制器的MISO脚PA6，同时通过第十电阻连接第三电源V3。

所述第一电源模块型号是LH60-20B12。

所述第二电源模块型号是LM2576。

所述第一电源模块型号是HT7533。

所述微控制器型号是STM32F103R8T6。

所述LCD型号是LCD1602。

所述微型打印机型号是SP-RMDIIIB。

所述压力传感器型号是NS-P-I-2/3X6。

所述位移传感器型号是NS-WY03-400。

本发明的有益效果是，一种微控制器控制的，铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置，实时采集轮对轴承的压装位移数据和压装压力数据，保存到MICRO SD卡中，并且通过微型打印机打印轴承压装的位移压力曲线，具有自动记录和打印轴承压装的位移压力曲线的优点。

附图说明

图1是一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置的系统结构方框图。

图2是一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置的电源电路原理图。

图3是一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置的微控制器电路、按键输入电路、声光报警电路、显示电路、微型打印机电路、压力传感器电路、位移传感器电路、MICRO SD卡电路原理图。

图4是一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置的主程序流程图。

具体实施方式

结合附图和实例对本发明进一步说明如下。

如图1所示，一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置，包括电源电路（1），微控制器电路（2），按键输入电路（3），声光报警电路（4），显示电路（5），微型打印机电路（6），压力传感器电路（7），位移传感器电路（8），MICRO SD卡电路（9）；在轮对轴承压装的过程中，通过微控制器，实时采集轮对轴承的压装位移数据和压装压力数据，保存到MICRO SD卡，并且通过微型打印机打印轴承压装的位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号。

如图2所示，一种铁路车辆轮对轴承压装曲线记录装置由交流220V供电；电源电路（1），由第一电源模块U1、第二电源模块U2、第三电源模块U3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第一二极管D1组成；交流220V电源连接第一电源模块U1的输入电源脚1脚和2脚，第一电源模块U1的输出电源脚3脚输出第一电源V1，输出电源地脚4脚输出公共地，3脚和4脚之间并联第一电容C1；第一电源V1，电压为直流12V，可以输出最大电流6A，供给第一压力传感器BP1、第二压力传感器BP2、第一位移传感器B1、第二位移传感器B2工作电源；第二电源模块U2的电源输入脚1脚连接第一电源V1，输入电源地脚3脚连接公共地，输出控制脚5脚连接公共地，输出脚2脚连接第一二极管D1阴极，第一二极管D1阳极接公共地，第二电源模块U2的输出脚2脚和反馈脚4脚之间连接第一电感L1，第一电感L1的2脚输出第二电源V2，第二电容C2连接在第二电源V2和公共地之间；第二电源V2，电压为直流5V，可以输出最大电流3A，供给液晶显示器LCD1、微型打印机PTR工作电源；第三电源模块U3的电源输入脚1脚连接第二电源V2，输入电源地脚2脚连接公共地，输出电源脚3脚输出第三电源V3，第三电容C3连接在第三电源V3和公共地之间；第三电源V3，电压为直流3.3V，可以输出最大电流100mA，供给微控制器U4、按键输入电路（3）、声光报警电路（4）、电平转换芯片U5工作电源。

如图3所示，微控制器电路（2），由微控制器U4、第一晶振Y1、第四电容C4、第五电容C5组成；微控制器U4的电源输入端连接第三电源V3；微控制器U4的晶振输入脚OSCIN、晶振输出脚OSCOUT之间连接第一晶振Y1；晶振输入脚OSCIN通过第四电容C4连接公共地，晶振输出脚OSCOUT通过第五电容C5连接公共地。

按键输入电路（3），由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3组成；第一按键S1的2脚连接微控制器U4的输入脚PB0，同时，通过上拉电阻第一电阻R1连接第三电源V3；第二按键S2的2脚连接微控制器U4的输入脚PB1，同时，通过上拉电阻第二电阻R2连接第三电源V3；第三按键S3的2脚连接微控制器U4的输入脚PB2，同时，通过上拉电阻第三电阻R3连接第三电源V3；第一按键S1的功能是“设置/打印”、第二按键S2的功能是“向上/清零”、第三按键S3的功能是“向下/记录”；可以通过第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3设置操作人员工号、轮对号、轴承号等数据，同时可以控制数据清零、记录、打印等功能。

声光报警电路（4），由第四电阻R4、第五电阻R5、第一发光二极管LED1、第一三极管Q1、蜂鸣器BEEP组成；第三电源V3通过第四电阻R4、第一发光二极管LED1连接微控制器U4的输出脚PB3；第三电源V3通过蜂鸣器BEEP连接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的基极通过第五电阻R5连接微控制器U4的输出脚PB4，第一三极管Q1的发射极连接公共地；当检测到压力、位移数据有错误时，微控制器U4的输出脚PB3输出低电平，第一发光二极管LED1导通点亮，微控制器U4的输出脚PB4输出高电平，控制第一三极管Q1饱和导通，使蜂鸣器BEEP接通工作，进行声光报警。

显示电路（5）由液晶显示器LCD1、第二三极管Q2、第六电阻R6组成，液晶显示器LCD1的电源输入脚VCC连接第二电源V2，寄存器选择脚RS连接微控制器U4的输出脚PC8，读写信号脚R/W连接微控制器U4的输出脚PC9，使能脚EN连接微控制器U4的输出脚PC10，数据脚DB0－DB7连接微控制器U4的输出脚PC0－PC7，背光正极脚LED+连接第二电源V2，背光负极脚LED-连接第二三极管Q2的发射极；第二三极管Q2的基极通过第六电阻R6连接微控制器U4的输出脚PC11，第二三极管Q2的集电极连接公共地；可以显示操作人员工号、轮对号、轴承号、系统状态等数据。

微型打印机PTR电路（6），由电平转换芯片U5，微型打印机PTR组成，电平转换芯片U5的电源输入脚VCC连接第三电源V3、发送输入脚T1IN连接微控制器U4的串口输出脚PA9，发送输出脚T1OUT连接微型打印机PTR的数据接收脚RXD，接收输入脚R1IN连接微型打印机PTR的数据发送脚TXD，接收输出脚R1OUT连接微控制器U4的串口输入脚PA10；微型打印机PTR由第二电源V2供电；可以由微控制器U4控制，打印轴承压装的位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号。

压力传感器电路（7），由第一压力传感器BP1、第二压力传感器BP2、第六电容C6、第七电容C7组成；第一压力传感器BP1由第一电源V1供电，第一压力传感器BP1的压力信号输出脚OUT连接微控制器U4的模拟信号输入脚PA0，同时，压力信号输出脚OUT连接第六电容C6；第二压力传感器BP2由第一电源V1供电，第二压力传感器BP2的压力信号输出脚OUT连接微控制器U4的模拟信号输入脚PA1，同时，压力信号输出脚OUT连接第七电容C7；第一压力传感器BP1、第二压力传感器BP2，分别检测左、右轴承压装时的压力数据。

位移传感器电路（8），由第一位移传感器B1、第二位移传感器B2、第八电容C8，第九电容C9组成；第一位移传感器B1由第一电源V1供电，第一位移传感器B1的位移信号输出脚OUT连接微控制器U4的模拟信号输入脚PA2，同时，位移信号输出脚OUT连接第八电容C8；第二位移传感器B2由第一电源V1供电，第二位移传感器B2的位移信号输出脚OUT连接微控制器U4的模拟信号输入脚PA3，同时，位移信号输出脚OUT连接第九电容C9；第一位移传感器B1、第二位移传感器B2，分别检测左、右轴承压装时的位移数据。

MICRO SD卡电路（9），由MICRO SD卡U6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10组成；MICRO SD卡电路由第三电源V3供电，MICRO SD卡U6采用SPI与微控制器连接；MICRO SD卡U6的片选脚第2脚连接微控制器的输出脚PA4，同时通过第七电阻R7连接第三电源V3；MICRO SD卡U6的数据输入脚DI连接微控制器的MOSI脚PA7，同时通过第八电阻R8连接第三电源V3；MICRO SD卡U6的时钟脚CLK连接微控制器的SCLK脚PA5，同时通过第九电阻R9连接第三电源V3；MICRO SD卡U6的数据输出脚DO连接微控制器的MISO脚PA6，同时通过第十电阻R10连接第三电源V3；微控制器通过SPI保存位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号等数据到MICRO SD卡，任何时候都可以通过MICRO SD读取任意轮对的位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号等，实现数据永久保存。

如图4所示，是主程序流程图，主流程工作步骤具体是：

步骤一，上电初始化；

步骤二，输入操作人员工号、轮对号、轴承号；

步骤三，微控制器通过第一压力传感器、第二压力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器记录轮对轴承压装压力、位移数据；

步骤四，位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号等数据保存到MICRO SD卡；

步骤五，打印位移压力曲线、操作人员工号、轮对号、轴承号；

步骤六，转到步骤二。

应当指出，对于经过充分说明的本发明来说，还可以具有多种变换及改性的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实例，上述实例仅仅作为本发明的说明，而不是限制，总之，本发明的保护范围包括哪些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。