基于PC104的放線(xiàn)車(chē)檢測系統硬件設計

摘要：為了對恒張力放線(xiàn)的實(shí)際放線(xiàn)效果進(jìn)行檢測，針對恒張力放線(xiàn)系統，設計研制了以PC104總線(xiàn)工控機為硬件平臺的檢測系統。提出了對放線(xiàn)架的放線(xiàn)張力、放線(xiàn)速度、放線(xiàn)長(cháng)度等的測量方法，并詳細描述了傳感器輸出信號的采集調理電路以及放線(xiàn)速度的測量原理。結果表明：系統硬件測量誤差小，能可靠的工作在施工環(huán)境中。
關(guān)鍵詞：PC104；恒張力；數據采集；誤差分析

在高速電氣化鐵路建設過(guò)程中，鐵路接觸網(wǎng)的設計施工技術(shù)標準提高，恒張力放線(xiàn)的作用就是以恒定的張力將承力鎖索和接觸線(xiàn)進(jìn)行架設，使接觸線(xiàn)少產(chǎn)生扭面，硬點(diǎn)，給電力列車(chē)提供穩定的電流。因此，恒張力放線(xiàn)在施工中被廣泛采用。
目前，國外設計生產(chǎn)恒張力放線(xiàn)車(chē)的廠(chǎng)家主要是從奧地利的普拉賽、意大利的吉斯瑪、歐瑪克、太斯米克、德國的ZECK，但是這些進(jìn)口放線(xiàn)車(chē)都是按照其本國的施工條件來(lái)進(jìn)行設計制造的，其機械性能和配套設施等方面不能完全滿(mǎn)足我國的的實(shí)際施工條件，而且造價(jià)很高。因此，研發(fā)生產(chǎn)有自主知識產(chǎn)權的，符合我國實(shí)際國情需要的恒張力放線(xiàn)設備具有十分重要的意義。本檢測系統即為我國自行設計的恒張力
放線(xiàn)架的配套檢測裝置，對施工過(guò)程中的放線(xiàn)車(chē)的液壓系統、氣壓系統、放線(xiàn)張力以及放線(xiàn)車(chē)行走速度等進(jìn)行實(shí)施監測。

1 總體方案設計
本系統在設計過(guò)程中面臨著(zhù)設計周期短、可靠性要求高等問(wèn)題，所以在設計過(guò)程中選擇了基于PC104總線(xiàn)的嵌入式工控機為硬件平臺。其主要特點(diǎn)包括：小尺寸結構，堆棧式針孔連接，有很好的抗震性；6 mA總線(xiàn)驅動(dòng)使模塊正常工作，低功耗，減少元件數量；自我堆棧式連接，無(wú)須母板。
系統中需要采集調理的傳感器輸出信號包括：4路放線(xiàn)張力傳感器信號、2路基準汽缸傳感器信號、2路放線(xiàn)盤(pán)角度傳感器信號、4路液壓傳感器信號、1路進(jìn)氣氣壓傳感器信號、2路放線(xiàn)速度傳感器信號。由于電流信號在傳輸過(guò)程中比電壓信號有更強的抗干擾能力，所以張力傳感器、基準汽缸氣壓傳感器、角度傳感器、液壓傳感器、進(jìn)氣氣壓傳感器在選型過(guò)程中均選擇4～20 mA的標準輸出信號。轉速傳感器選擇非接觸式測量，0～5 V脈沖輸出的傳感器。

信號采集調理系統如圖1所示。由FPGA控制多路選擇器選擇1路4～20 mA的電流信號進(jìn)行I／V轉換后送入A／D進(jìn)行模數轉換，0～5 V的轉速傳感器脈沖信號通過(guò)光耦和遲滯比較電路整形為規則的方波信號，在FPGA內用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現測速邏輯，最后通過(guò)PC104總線(xiàn)采集模塊將數據送入嵌入式工控機。