本發(fā)明涉及鐵路信號技術(shù)及鐵路信號設(shè)備的供電系統(tǒng)、信號電源的穩(wěn)定技術(shù)，特別涉及一種提供鐵路現(xiàn)場所需的24V交流閃光電源的電源屏閃光板電路。

背景技術(shù)：

信號電源屏是為信號設(shè)備提供電源的系統(tǒng)，信號電源屏所提供電源的穩(wěn)定性、可靠性、安全性將直接影響信號設(shè)備的工作。一直以來，信號電源屏的閃光電源存在以下不足之處：

1．閃光電源電路板未采用集成電路，體積大，安裝占用空間大；

2．采用分立元件，易損壞，可靠性差；

3．閃光頻率用兩個電位器調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過多時，容易損壞電路；

4．閃光頻率大小不直觀，僅靠感覺；

5．閃光電源穩(wěn)定性差，影響信號設(shè)備的正常工作。

而目前鐵道類院校在模擬鐵路現(xiàn)場時，為了提高實驗的效率，學(xué)生需要通過觀察和動手操作設(shè)備，直觀的了解設(shè)備的工作情況和測量相關(guān)的參數(shù)，但由于當前電源板電路存在的上述不足，閃光電源頻率的調(diào)節(jié)不便，不能直觀的觀察當前輸出的電源頻率，且設(shè)備容易損壞，可靠性差，實驗效果不能滿足教學(xué)的需求，不適用于信號專業(yè)實驗實訓(xùn)的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種同鐵路現(xiàn)場設(shè)備相適應(yīng)，能滿足實踐性教學(xué)需要的專業(yè)實驗設(shè)備的電源屏閃光板電路，以克服上述已有技術(shù)存在的不足，滿足高職院校學(xué)生對實驗實訓(xùn)的需求。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種電源屏閃光板電路，包括電源模塊、頻率調(diào)節(jié)模塊、CPU模塊、頻率顯示模塊和閃光電源輸出模塊；

所述電源模塊的輸入端連接24V交流電，輸出端分別與頻率調(diào)節(jié)模塊、CPU模塊和閃光電源輸出模塊的輸入端電路連接，頻率調(diào)節(jié)模塊的輸出端與CPU模塊的輸入端電路連接，CPU模塊的輸出端與頻率顯示模塊和閃光電源輸出模塊的輸入端電路連接，閃光電源輸出模塊的輸出端連接外部設(shè)備；

所述電源模塊用于將輸入的24V交流電降為穩(wěn)定可靠的5V直流電，并將5V直流電輸送至頻率調(diào)節(jié)模塊、CPU模塊和閃光電源輸出模塊，為其提供工作電源；

所述頻率調(diào)節(jié)模塊用于輸出脈沖并將脈沖送入CPU模塊；

所述CPU模塊用于接收頻率調(diào)節(jié)模塊傳來的脈沖信號并通過脈沖對閃光電源頻率進行計數(shù)，將所計的頻率數(shù)據(jù)發(fā)送至頻率顯示模塊顯示，同時控制閃光電源輸出模塊輸出的頻率；

所述頻率顯示模塊用于顯示閃光電源當前的頻率；

所述閃光電源輸出模塊用于接收CPU模塊傳來的信號并在CPU模塊的控制下完成閃光電源的輸出；

所述電源模塊包括整流單元和降壓穩(wěn)壓單元；

所述整流單元的輸入端連接24V交流電，輸出端連接降壓穩(wěn)壓單元的輸入端，降壓穩(wěn)壓單元的輸出端與CPU模塊電路連接；

所述整流單元用于將輸入的24V交流電經(jīng)整流后輸出直流電至降壓穩(wěn)壓單元，所述降壓穩(wěn)壓單元用于將整流單元輸出的直流電降為穩(wěn)定可靠的5V直流電；

所述頻率調(diào)節(jié)模塊包括增量編碼器；

所述CPU模塊包括時鐘振蕩器、中斷器、計數(shù)器和中央處理器；

所述時鐘振蕩器的輸出端分別與中斷器和計數(shù)器的輸入端電路連接，中斷器的輸入端還與頻率調(diào)節(jié)模塊之增量編碼器的輸出端電路連接，中斷器和計數(shù)器的輸出端分別與中央處理器的輸入端電路連接，中央處理器的輸出端與頻率顯示模塊的輸入端電路連接；

所述時鐘振蕩器用于給CPU模塊提供統(tǒng)一的時鐘，所述中斷器用于接收頻率調(diào)節(jié)模塊之增量編碼器發(fā)來的脈沖信號，并將信號輸出至中央處理器，所述計數(shù)器用于產(chǎn)生與脈沖相對應(yīng)的頻率周期，所述中央處理器用于處理中斷器發(fā)來的脈沖信號，同時接收由計數(shù)器發(fā)來的頻率周期信號，最后將頻率輸出至頻率顯示模塊和閃光電源輸出模塊；

所述頻率顯示模塊包括數(shù)碼管。

其進一步的技術(shù)方案是：所述整流單元包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電容C1和電容C2，所述二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成橋式整流電路，其輸入端連接24V交流電，輸出端分別連接用于濾波的電容C1和電容C2的正負端，并將經(jīng)濾波的直流電輸送降壓穩(wěn)壓單元；

所述降壓穩(wěn)壓單元包括AMS1117三端穩(wěn)壓器、電容C3和電容C4，所述AMS1117三端穩(wěn)壓器的輸入端與整流單元之電容C1的正極連接，地端接地，輸出端與電容C3的正極連接，電容C4與電容C3并聯(lián)，電容C3的負極接地，正極輸出5V直流電。

其更進一步的技術(shù)方案是：所述閃光電源輸出模塊包括電阻R1、大功率晶閘管SCR和閃光指示燈LAMP，所述電阻R1兩端分別連接CPU模塊的P3.4端和大功率晶閘管SCR的門極，大功率晶閘管SCR的陰極連接閃光指示燈LAMP，陽極與閃光指示燈LAMP的另一端連接24V交流電。

更進一步：所述CPU模塊采用STC15F2K60S2系列單片機。

更進一步：所述數(shù)碼管為三位7段數(shù)碼管。

由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種電源屏閃光板電路具有如下有益效果：

1．本發(fā)明采用CPU模塊控制輸出閃光電源的頻率，能夠提供真實的鐵路現(xiàn)場所需要的24V交流閃光電源，實現(xiàn)電源1：1的通斷比，參數(shù)精度和穩(wěn)定性更高；

2．本發(fā)明采用增量編碼器來產(chǎn)生脈沖和通過調(diào)節(jié)確定閃光電源的頻率，頻率調(diào)節(jié)更方便，且不易損壞電路；

3．本發(fā)明采用三位7段數(shù)碼管來顯示閃光電源的頻率，可清楚直觀地顯示當前輸出的閃光電源頻率，與增量編碼器配合調(diào)節(jié)頻率更方便；

4．本發(fā)明之一種電源屏閃光板電路采用集成電路來實現(xiàn)，可靠性高、不易故障、電路簡單、體積小、工作穩(wěn)定，能夠改善鐵路院校關(guān)于鐵路信號電源設(shè)備的實訓(xùn)教學(xué)。

附圖說明

圖1：本發(fā)明之一種電源屏閃光板電路整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2：本發(fā)明之電源模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3：本發(fā)明之閃光電源輸出模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4：本發(fā)明之CPU模塊電路連接示意圖；

圖5：本發(fā)明之頻率顯示模塊電路連接示意圖；

圖6：本發(fā)明之增量編碼器電路連接示意圖；

圖中：

1—電源模塊，11—整流單元，12—降壓穩(wěn)壓單元，121—AMS1117三端穩(wěn)壓器，2—頻率調(diào)節(jié)模塊，21—增量編碼器，3—CPU模塊，31—時鐘振蕩器，32—中斷器，33—計數(shù)器，34—中央處理器，4—頻率顯示模塊，41—數(shù)碼管，5—閃光電源輸出模塊。

具體實施方式

一種電源屏閃光板電路，如圖1所示，包括電源模塊1、頻率調(diào)節(jié)模塊2、CPU模塊3、頻率顯示模塊4和閃光電源輸出模塊5；

所述電源模塊1的輸入端連接24V交流電，輸出端分別與頻率調(diào)節(jié)模塊2、CPU模塊3和閃光電源輸出模塊5的輸入端電路連接，頻率調(diào)節(jié)模塊2的輸出端與CPU模塊3的輸入端電路連接，CPU模塊3的輸出端與頻率顯示模塊4和閃光電源輸出模塊5的輸入端電路連接，閃光電源輸出模塊5的輸出端連接外部設(shè)備；

所述電源模塊1用于將輸入的24V交流電降為穩(wěn)定可靠的5V直流電，并將5V直流電輸送至頻率調(diào)節(jié)模塊2、CPU模塊3和閃光電源輸出模塊5，為其提供工作電源；

所述頻率調(diào)節(jié)模塊2用于輸出脈沖并將脈沖送入CPU模塊3；

所述CPU模塊3用于接收頻率調(diào)節(jié)模塊2傳來的脈沖信號并通過脈沖對閃光電源頻率進行計數(shù)，將所計的頻率數(shù)據(jù)發(fā)送至頻率顯示模塊4顯示，同時控制閃光電源輸出模塊5輸出的頻率，提供真實的鐵路現(xiàn)場所需要的24V交流閃光電源，實現(xiàn)電源1：1的通斷比，參數(shù)精度和穩(wěn)定性高；

所述頻率顯示模塊4用于顯示閃光電源當前的頻率；

所述閃光電源輸出模塊5用于接收CPU模塊3傳來的信號并在CPU模塊3的控制下完成閃光電源的輸出；

所述電源模塊1包括整流單元11和降壓穩(wěn)壓單元12；

所述整流單元11的輸入端連接24V交流電，輸出端連接降壓穩(wěn)壓單元12的輸入端，降壓穩(wěn)壓單元12的輸出端與CPU模塊3電路連接；

所述整流單元11用于將輸入的24V交流電經(jīng)整流后輸出直流電至降壓穩(wěn)壓單元12，所述降壓穩(wěn)壓單元12用于將整流單元11輸出的直流電降為穩(wěn)定可靠的5V直流電；

所述頻率調(diào)節(jié)模塊2包括增量編碼器21，如圖6所示，增量編碼器21是一種用于產(chǎn)生脈沖的旋鈕，當其順時針旋轉(zhuǎn)時，A、B端會輸出脈沖，依次為11、10、01、00、11……循環(huán)下去，意味著頻率增加，步進1次/min，當其逆時針旋轉(zhuǎn)時，A、B端依次輸出11、01、00、11……循環(huán)下去，意味著頻率降低，步減1次/min，A、B端分別與CPU模塊3的P3.2和P3.3連接，把脈沖送入CPU模塊3，當需要調(diào)整頻率時，只需旋轉(zhuǎn)增量編碼器21即可，調(diào)節(jié)方便，且不易損壞電路；

所述CPU模塊3包括時鐘振蕩器31、中斷器32、計數(shù)器33和中央處理器34；

所述時鐘振蕩器31的輸出端分別與中斷器32和計數(shù)器33的輸入端電路連接，中斷器32的輸入端還與頻率調(diào)節(jié)模塊2之增量編碼器21的輸出端電路連接，中斷器32和計數(shù)器33的輸出端分別與中央處理器34的輸入端電路連接，中央處理器34的輸出端與頻率顯示模塊4的輸入端電路連接；

所述時鐘振蕩器31用于給CPU模塊3提供統(tǒng)一的時鐘，所述中斷器32用于接收頻率調(diào)節(jié)模塊2之增量編碼器21發(fā)來的脈沖信號，并將信號輸出至中央處理器34，所述計數(shù)器33用于產(chǎn)生與脈沖相對應(yīng)的頻率周期，所述中央處理器34用于處理中斷器32發(fā)來的脈沖信號，同時接收由計數(shù)器33發(fā)來的頻率周期信號，最后將頻率輸出至頻率顯示模塊4和閃光電源輸出模塊5，驅(qū)動頻率顯示模塊4進行顯示；

所述中央處理器34首先根據(jù)接收到的脈沖判斷頻率是增加還是降低（后簡稱頻率加與頻率減），然后根據(jù)頻率加或頻率減的要求，由計數(shù)器完成對應(yīng)頻率周期的產(chǎn)生，最后由中央處理器34輸出；

所述頻率顯示模塊4包括數(shù)碼管41。

如圖2所示，所述整流單元11包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電容C1和電容C2，所述二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成橋式整流電路，其輸入端連接24V交流電，輸出端分別連接用于濾波的電容C1和電容C2的正負端，并將經(jīng)濾波的直流電輸送降壓穩(wěn)壓單元12；

所述降壓穩(wěn)壓單元12包括AMS1117三端穩(wěn)壓器121、電容C3和電容C4，所述AMS1117三端穩(wěn)壓器121的輸入端與整流單元11之電容C1的正極連接，地端接地，輸出端與電容C3的正極連接，電容C4與電容C3并聯(lián)，電容C3的負極接地，正極輸出5V直流電，用VCC表示（參見圖2）。

如圖3所示，所述閃光電源輸出模塊5包括電阻R1、大功率晶閘管SCR和閃光指示燈LAMP，所述電阻R1兩端分別連接CPU模塊3的P3.4端和大功率晶閘管SCR的門極，起限流作用，大功率晶閘管SCR的陰極連接閃光指示燈LAMP，陽極與閃光指示燈LAMP的另一端連接24V交流電，當CPU模塊3的P3.4輸出高電平時，使晶閘管SCR導(dǎo)通，此時24V交流電可順利通過晶閘管SCR，使閃光指示燈LAMP點亮，A1與A2有電輸出，而當P3.4輸出低電平時，晶閘管SCR不導(dǎo)通，24V交流電無法通過晶閘管SCR，此時閃光指示燈LAMP不亮，A1與A2無電輸出，依次循環(huán)，從而實現(xiàn)閃光電源的輸出。

如圖4所示，所述CPU模塊3采用STC15F2K60S2系列單片機。

如圖5所示，所述數(shù)碼管41為三位7段數(shù)碼管，用于顯示閃光電源的頻率（次/分），包含U-S1、U-S2、U-S3，7段分別與CPU模塊3的P10~P16連接，U-S1的地（COM）與P35連接，U-S2的地（COM）與P36連接，U-S3的地（COM）與P37連接，當頻率為1.5Hz時，需要顯示每分鐘閃的次數(shù)，即為次/分，通過換算可知應(yīng)顯示90次/min，因此CPU模塊3控制U-S1、U-S2、U-S3分別顯示0、9、0，清楚直觀地顯示當前輸出的閃光電源頻率，與增量編碼器配合調(diào)節(jié)頻率更方便。

工作過程：

假設(shè)此時閃光頻率為90次/min，當需要調(diào)整閃光電源的頻率至120次/min時，順時針旋轉(zhuǎn)增量編碼器21，使其產(chǎn)生30個脈沖，當CPU模塊3檢測到脈沖后，中央處理器34在計數(shù)器33的作用下，產(chǎn)生2Hz（即周期為0.5S）的脈沖，由單片機I/O口P3.4輸出；同時，通過P1.0-P1.6驅(qū)動三位數(shù)碼管41顯示120，P3.4輸出的脈沖控制閃光電源輸出模塊5中的晶閘管SCR通斷，實現(xiàn)閃光電源的輸出。