【正文】 7．附錄（參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等） 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 前 2周分析設(shè)計(jì)原理，選定設(shè)計(jì)方案。 67周調(diào)試系統(tǒng)，并達(dá)到系統(tǒng)控制要求。 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯與論文要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求 答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)老師審閱，由 指導(dǎo)老師寫出審閱意見。 答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題、質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基礎(chǔ)理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)方法、測試方法、鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯(cuò)別字，不允許抄襲。 曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖。 摘要 客車用集中軸溫報(bào)警器作為保障旅客列車運(yùn)行安全的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各類旅客列車車軸溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以避免列車運(yùn)行過程中因溫度過高引起切軸造成的行車事故。自軸溫報(bào)警器使用以來，在預(yù)報(bào)熱軸，防止切軸方面發(fā)揮了重 要作用，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了大量熱軸故障。軸溫報(bào)警裝置由最早的分立元件逐步發(fā)展到現(xiàn)在 采用高性能的單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，由單臺(tái)檢測發(fā)展到今天聯(lián)網(wǎng)檢測。由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，客車軸溫報(bào)警裝置上升到了一個(gè)新的水平。在這種條件下，滾柱沿內(nèi)外圈的滾動(dòng)摩擦，潤滑油和軸承零件摩擦，滾柱端部與保持架以及內(nèi)外圈突緣 形成的摩擦，加上徑向力和太陽輻射熱的 作用，導(dǎo)致軸承發(fā)熱， 熱量產(chǎn)生中心在滾柱，因此滾柱的溫度最高，其次是保持架，內(nèi)、外圈、軸箱和輪閎。如果溫度過高，則會(huì)造成潤滑油變稀，軸承零件變形，工作間隙發(fā)生變化，摩擦磨損加劇。 旅客列車的主要行車事故是燃軸和切軸，客車滾動(dòng)軸承故障是軸承熱軸事故的主要隱患。因此，客車安裝軸溫監(jiān)測和熱軸頸預(yù)警裝置是一個(gè)重要的預(yù)防措施。為了最大限度的扼制軸溫事故的發(fā)生和發(fā)展，非接觸式紅外線地面探測技術(shù)和接觸式監(jiān)測軸溫的車上探測技術(shù)都迅速發(fā)展起來，形成了地面探、車上探及車檢、站檢（手摸和點(diǎn)溫）“三保險(xiǎn)”式的我國旅客列車熱軸預(yù)防報(bào)警體系。這種方法不需要添置任何設(shè)備，但需要有專人憑經(jīng)驗(yàn)工作，科 學(xué)性差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 在列車運(yùn)行的站線上，定點(diǎn)設(shè)置探測軸溫的紅外線接受裝置。 在軸箱上埋裝雙金屬片接點(diǎn)，軸箱溫度達(dá)到一定值時(shí)，雙金屬片接通接點(diǎn)，接通車上電鈴報(bào)警電路。 在列車的每輛客車上安裝軸溫監(jiān)測與報(bào)警裝置。裝置由傳感器、顯示器及連接電路構(gòu)成，他們分別裝在輪對、車廂內(nèi)和轉(zhuǎn)向架上。列車員報(bào)告檢車乘務(wù)員、即行處理。 為了對旅客列車的軸溫進(jìn)行檢測與報(bào)警，有效的防止列車燃軸事故的發(fā)生，目前，在列車的每輛車上都安裝了軸溫檢測與報(bào)警裝置，這種裝置稱為客車軸溫報(bào)警器，簡稱軸報(bào)器。 軸溫報(bào)警器主要技術(shù)參數(shù)要求 盡管各種軸報(bào)器的主要技術(shù)指標(biāo)間有若干差異，但都基本符合鐵道部（ 1986）467 號文件附件 2《客車軸溫檢測報(bào)警裝置技術(shù)條件》的規(guī)定，其中報(bào)警器 的技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1） 輸入電壓：直流 40`65V。誤差為 5s； （ 7） 報(bào)警方式：聲光同時(shí)報(bào)警并 顯示軸溫，報(bào)警音響： 80dB（距儀器1m處測量）；燈光信號：紅色閃耀光； （ 8） 報(bào)警溫度方式：定點(diǎn)報(bào)警 90℃，跟蹤報(bào)警：外溫加 40℃； （ 9） 儀器工作方式 :連續(xù)； （ 10） 儀器使用的環(huán)境溫度和相對濕度： 0℃ ~45℃；不少于 90%； （ 11） 耐受振動(dòng)： 3g； 上述指標(biāo)的核心是定點(diǎn)報(bào)警 90℃，測量精度正負(fù) 2℃和整機(jī)工作的可靠性。溫敏型種類較多，有鉑電阻、合金電阻、熱敏電阻、集成電路和 PN結(jié)二極管。傳統(tǒng)的檢測方法是通過模擬溫度傳感器采集軸承的溫度信號，轉(zhuǎn)換成電信號后放大，在經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字型號后送至主機(jī)處理。 由于模擬溫度傳感器上述問題的存在，當(dāng)車輛運(yùn)行在惡劣環(huán)境下，例如動(dòng)車組，其可靠性及精度很難收到理想的效果。例如， DS1820 系列產(chǎn)品采用“一線總線”技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)了一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，可以輕松構(gòu)建“一線網(wǎng)絡(luò)”，最大限度的節(jié)省了通訊線的數(shù)量，是系統(tǒng)布線更方便快捷，布線剛成本更低，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字溫度傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、布線簡單、測溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)在使用中不需要任何外圍元件，可直接將溫度信號轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供危機(jī)處理，每片數(shù)字溫度傳感器都有唯一的產(chǎn)品序列好，特別適合與構(gòu)建動(dòng)車組的多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測每處軸溫 的變化，為實(shí)現(xiàn)軸承故障的早期診斷提供及時(shí)、強(qiáng)有力的依據(jù)。 分立式是指：單節(jié)車廂安裝一套獨(dú)立的軸溫?zé)彷S報(bào)警裝置，各節(jié)車廂的軸溫信息相互獨(dú)立，分立報(bào)警。 集中式 周報(bào)器是指：不但每節(jié)車廂均安裝軸溫?zé)彷S報(bào)警裝置，而且能夠采用信息傳輸技術(shù)，可全列車所有軸溫報(bào)警器預(yù)警信息進(jìn)行集中處理，是檢車乘務(wù)員無需逐節(jié)車廂巡視便可以隨時(shí)且速度地掌握全列各輛車的軸溫報(bào)警溫度，進(jìn)行集中檢測，集中主要參數(shù)包括軸溫采集、處理、通信和系統(tǒng)管理。 雙 PN 結(jié)模擬量溫度傳感器 雙 PN結(jié)測溫原理 雙 PN 結(jié)的伏安特性隨溫度的變化如圖所示，當(dāng)溫度恒定時(shí)，給 PN 節(jié)加一恒定電流 ID則 PN 結(jié)兩端得 到一個(gè)確定的電壓 VD， VD傳感器兩端電壓（ mV） 。由此可見，當(dāng)給 PN結(jié)施加一恒流 I，通過檢測其兩端電壓降 V，則可計(jì)算出 PN 結(jié)所處的溫度。 ) (mV) 式中 V―傳感器兩端的電壓 ,mV。 式中的使用條件 :傳感器電流 ID=300(1177。從上式的條件可以看出對傳感器所供電流的恒定值要求并不高，允許誤差177。通常在應(yīng)用現(xiàn)場，只需用萬用表的電流電壓檔測傳感器的正向電壓值，就能基本判斷它的好壞。 (2) 靈敏度：由式（ 92）得 T=（ 1235V） /℃ ,從而 △ T=△ V/℃，由此可見靈敏度： △ V/△ T=436（ mV/℃） 即溫度每變化 1℃，傳感器的端電壓變化為 。設(shè)引線電阻為 Rs，供給傳感器的電流 ID 為 300μ A，則引線電阻帶來的附電壓為 V0=IDRS=（ mV），由此帶來的測溫誤差為VO/=，表示接觸電阻每 使測量結(jié)果減小 ℃，或者說要使接觸電阻給測溫帶來的誤差小于 1℃，則接觸電阻 RS 應(yīng)小于 1/=14 。這一特性反應(yīng)了傳感器的穩(wěn)壓性能，但很難精確計(jì)算。 6）μ A，可以算出傳感器兩端允許的并聯(lián)電阻 RP（）。 2．傳感器電流 ID的確定 對于軸溫測量所使用的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其分辨率為 。 DS1820 單線數(shù)字溫度傳感器是典型代表。 ℃； （ 5） 轉(zhuǎn)換時(shí)間快。 溫度測量原理 DS1820 型數(shù)字溫度傳感器封裝如圖所示， 1 腳 G 為公共地端， 2 腳 DO 為數(shù)據(jù)輸出 輸入端， 3 腳 XDD 為外部電源輸入端。 （ 1） 64 位 ROM（只讀存儲(chǔ)器） 圖 92 DS1820 封裝 圖 93 DS1820 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 每一片 DS1820 具有全球惟一的 64位 ROM 代碼。由于 64 位 ROM 的惟一性，在采用單總線 的多點(diǎn)分布式測溫系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以通過 ROM 命令對不同的傳感器進(jìn)行區(qū)分很定位。 （ 2）溫度傳感器 溫度傳感器的作用是將模擬溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。這樣，由于振蕩器b 的振蕩周期對溫度很敏感（成比例變化），而振蕩器 a 對溫度變化不敏感（振蕩周期不隨溫度變化）而且周期長，電路在 振蕩器 a的一個(gè)振蕩正半周期內(nèi)（即門控周期），對振蕩器 b 的周期計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果就對應(yīng)了溫度變化，如圖所示。便箋簿存儲(chǔ)器由 8 個(gè)字節(jié)組織起來，它們是：溫度結(jié)果低字節(jié)、溫度結(jié)果高字節(jié)（符號）、報(bào)警上限、報(bào)警下限、兩個(gè)空字節(jié)和另外兩個(gè)用于計(jì)算溫度結(jié)果最終值的中間字節(jié)，第 9字節(jié)是上面 8個(gè)字節(jié)的冗余校驗(yàn)碼。存儲(chǔ)器的組織如圖所示。報(bào)警值首先寫入變箋簿中，并可以讀出；對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)后，一個(gè)復(fù)制命令將報(bào)警值再存到 E2PROM 中。如果不需要設(shè)置報(bào)警值，該單元可做它用。 溫度低字節(jié)LSP 溫度高字節(jié)MSB 溫度上限 TH 溫度下限 TL 不用 不用 保留計(jì)數(shù)值 每度計(jì)數(shù)值 冗余校驗(yàn)碼 溫度上限TH 溫度下限TL （ 4） 存儲(chǔ)器和控制邏輯單元 存儲(chǔ)器和控制邏輯單元是傳感器內(nèi)部的控制核心，控制 ROM 命令、存儲(chǔ)器命令、溫度上下限比較等。 冗余校驗(yàn)碼能夠保證數(shù)據(jù)的正確性，因?yàn)樾ｒ?yàn)碼由傳感器內(nèi)部的校驗(yàn)碼發(fā)生器產(chǎn)生后可以隨同數(shù)據(jù)讀出；主機(jī)讀出傳感器數(shù)據(jù)后，可以根據(jù) 所讀數(shù)據(jù)計(jì)算出一個(gè)校驗(yàn)碼，當(dāng)校驗(yàn)出來的校驗(yàn)碼等于讀出的校驗(yàn)碼就表明數(shù)據(jù)正確了。 校驗(yàn)碼發(fā)生器是產(chǎn)生校驗(yàn)碼的電路環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)是由一個(gè)移位寄存器和異或門組成德函數(shù)發(fā)生器。 在現(xiàn)場使用時(shí)，往往因傳感器線長接觸阻抗大、供電電源較弱、電氣干擾較大等諸多因素，有時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)某一位傳感器一直讀不出溫度（或是不正確）的情況，這是因?yàn)?，“采用軟件校?yàn)?zāi)軌虮ＷC數(shù)據(jù)正確”有一個(gè)前提條件，即：一段時(shí)間內(nèi)，比如說一個(gè)軸位的巡查時(shí)間內(nèi)，至少要有一位讀出數(shù)據(jù)時(shí)完全正確的。出現(xiàn)這個(gè)問題后，儀器要么現(xiàn)實(shí)開路，要么顯示的是以前的軸溫。 （ 6）電壓檢測單元 電壓檢測單元能夠判斷傳感器是由獨(dú)立的外部電源供電或是由信號線通過對芯片內(nèi)部的電容充電提供電源。其實(shí)， DS1820 有兩種供電模式 ：由電源線供電或信號線供電，信號線供電方式也叫寄生電源方式，如圖所示。 目前，因?yàn)閭鞲衅髦荒苡袃筛€，軸溫傳感器只能采用寄生電源方式，電源信號線配合，強(qiáng)上拉電路提供。為保證測溫的精確性，DS1820 的電氣參數(shù)要求轉(zhuǎn)換時(shí)一定要保證充足的電能。圖中的 9012 三極管就起這個(gè)作用，其原理如下：通信線為“ 0”和通信線繁忙時(shí)，如正在進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)操作時(shí)，控制 9012 截止，通信線空閑為“ 1”時(shí)（比如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換）， 9012 導(dǎo)通，這樣就相當(dāng)于電源線直接接到了通信線上，彌補(bǔ)了直接用主機(jī)端口提供電源 不足的缺陷。但現(xiàn)場的使用情況較為復(fù)雜，比如傳感器線較長、接觸電阻大、干擾信號強(qiáng)等。協(xié)議包括下列信號波形：由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和由電感器應(yīng)答的在線脈沖；主機(jī)向傳感器寫入“ 0”、“ 1”；主機(jī)從傳感器讀出“ 0”、“ 1”等三類時(shí)序波形。過程如下：主機(jī)先使總線（即通信線）變成“ 0”并保持 480μ s 以上，隨后釋放總線進(jìn)入接受模式，總線由上拉電阻（最大不超過 ）變?yōu)椤?1”；DS1820 檢測到總線上電壓跳變的上升沿后，等待 15～ 60μ s，發(fā)生在線脈沖（ 60～240μ s 的“ 0”）如圖所示。數(shù)據(jù)是按位送入的，分為寫“ 0”和“ 1”兩種。 DS1820 檢測到總線電平下降沿的 15～ 60μ s期間從總線上采樣數(shù)據(jù)，如圖所示。傳感器數(shù)據(jù)輸出，同 樣也是一位一