本發(fā)明涉及一種接地檢測裝置，尤其涉及一種機車控制回路接地檢測裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在常用的機車控制回路電壓有74V及110V兩種，控制回路電壓對地短路可能直接影響行車安全，同時控制回路正負(fù)電壓對地是否平衡，對機車各電子設(shè)備的EMC環(huán)境影響也較大，故新車型都安裝了控制回路的接地檢測裝置做相應(yīng)保護。
現(xiàn)在使用的接地檢測裝置的原理是利用接地點的壓差變化驅(qū)動繼電器或光藕隔離輸出故障信號，電壓的比較利用穩(wěn)壓二極管或運算放大器等搭建的比較電路實現(xiàn)，但這種電路對電源的電壓要求較高，不同的控制電壓需要不同的匹配電路實現(xiàn)檢測，通用性差，精度低，輸出信息也未量化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在解決上述缺陷，提供一種機車控制回路接地檢測裝置。
為了克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：這種機車控制回路接地檢測裝置包括一個MCU單片機、電源模塊、衰減電路、LED指示器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和隔離輸出；
電源模塊的輸入端連接輸入信號，輸入信號包括控制電源正、控制電源負(fù)、接地；
控制電源正對地之間并聯(lián)接入平衡電阻R1，控制電源負(fù)對地之間并聯(lián)接入平衡電阻R2，平衡電阻R1與平衡電阻R2的阻值設(shè)為10K；
電源模塊將高電壓的控制電源轉(zhuǎn)換為5V低壓電源，并且連接MCU單片機；
MCU單片機上連接兩個衰減器連接MCU單片機；
MCU單片機上還連接按鈕、LED指示器、隔離輸出以及協(xié)議轉(zhuǎn)換器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接RS485設(shè)備；
LED指示器實時顯示電壓平衡狀態(tài)，共有8個LED指示燈，從中間往兩邊排列，分別是數(shù)字為4、5的綠色燈，數(shù)字為3、6的黃色燈，數(shù)字為2、7的橙色燈，數(shù)字為1、8的紅色燈，LED指示器由MCU單片機的IO口直接驅(qū)動，LED指示器采用共陽接法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括所述電壓衰減電路由運放及電阻組成，其衰減比為1:50。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，進一步包括該方法包括，首先利用工具確認(rèn)機車控制電源電壓正常，按住按鈕后給本接地檢測裝置通電，當(dāng)LED指示器兩側(cè)的兩個LED點亮，則可以松口按鈕，當(dāng)前機車的控制電源電壓已被MCU單片機采樣，并寄存器至EEROM內(nèi)；
正常使用后，MCU單片機以100Hz的采樣頻率采集U0及U1電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過換算得到真實的電壓值，通過平均值濾波算法，得到電壓值，實際工作頻率10Hz；
當(dāng)采樣到的U0與初次記錄的U0相差15%以上時，報電壓偏低故障；
當(dāng)采樣到的U0與初次記錄的U0相差35%以上時，報電壓嚴(yán)重偏低故障；
當(dāng)U1/U0在 50±5%以內(nèi)時，LED不亮，無故障輸出；
當(dāng)35%≤U1/U0<45%時，LED指示燈上數(shù)字4的點亮，報負(fù)端不平衡1級故障；
當(dāng)25%≤U1/U0<35%時，LED指示燈上數(shù)字3、4點亮，報負(fù)端不平衡2級故障；
當(dāng)15%≤U1/U0<25%時，LED指示燈上數(shù)字2、3、4點亮，報負(fù)端不平衡3級故障；
當(dāng)U1/U0<15%時，LED指示燈上數(shù)字1、2、3、4點亮，報負(fù)端不平衡4級故障及負(fù)端接地故障；
當(dāng)55%<U1/U0≤65%時，LED指示燈上數(shù)字5點亮，報正端不平衡1級故障；
當(dāng)65%<U1/U0≤75%時，LED指示燈上數(shù)字5、6點亮，報正端不平衡2級故障；
當(dāng)75%<U1/U0≤85%時，LED指示燈上數(shù)字5、6、7點亮，報正端不平衡3級故障；
當(dāng)U1/U0>85%時，LED指示燈上數(shù)字5、6、7、8點亮，報正端不平衡4級故障及正端接地故障；
在報電壓嚴(yán)重偏低故障、負(fù)端不平衡4級故障及正端不平衡4級故障時，驅(qū)動IO輸出故障信號。
本發(fā)明的有益效果是：這種機車控制回路接地檢測裝置的結(jié)構(gòu)簡單，可以適用45~120V之間的所有控制回路電壓接地及平衡檢測。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中包括一個MCU單片機、電源模塊、衰減電路、LED指示器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和隔離輸出；電源模塊的輸入端連接輸入信號，輸入信號包括控制電源正、控制電源負(fù)、接地；控制電源正對地之間并聯(lián)接入平衡電阻R1，控制電源負(fù)對地之間并聯(lián)接入平衡電阻R2，平衡電阻R1與平衡電阻R2的阻值設(shè)為10K；電源模塊將高電壓的控制電源轉(zhuǎn)換為5V低壓電源，并且連接MCU單片機；MCU單片機上連接兩個衰減器連接MCU單片機；MCU單片機上還連接按鈕、LED指示器、隔離輸出以及協(xié)議轉(zhuǎn)換器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接RS485設(shè)備；LED指示器實時顯示電壓平衡狀態(tài)，共有8個LED指示燈，從中間往兩邊排列，分別是數(shù)字為4、5的綠色燈，數(shù)字為3、6的黃色燈，數(shù)字為2、7的橙色燈，數(shù)字為1、8的紅色燈，LED指示器由MCU單片機的IO口直接驅(qū)動，LED指示器采用共陽接法。
整體結(jié)構(gòu)利用MCU單片機做主處理器，通過MCU單片機自帶的10位AD通道采樣不同測點的電壓信號，綜合判斷后驅(qū)動LED指示器顯示電壓平衡狀態(tài)，同時通過光藕隔離輸出不平衡或接地信號給其他設(shè)備，或通過RS485通訊，發(fā)送電壓及故障信息給其他RS485設(shè)備，通訊使用MODBUS-RTU協(xié)議；
本裝置可以適用45~120V之間的所有控制回路電壓接地及平衡檢測；
輸入信號包括控制電源正、控制電源負(fù)、接地（機車外殼）；
控制電源正對地之間并入平衡電阻R1，控制電源負(fù)對地之間并入平衡電阻R2，R1與R2的阻值預(yù)設(shè)為10K，具體值根據(jù)各型機車實際情況匹配；
通過一隔離電源模塊將高電壓的控制電源轉(zhuǎn)換為5V低壓電源，給后續(xù)電路供電，電源模塊輸入范圍45~120V；
采樣電壓小于等于120V，而MCU單片機的AD輸入電壓范圍為0~2.56V，故電壓采樣中間需要加電壓衰減電路，衰減電路由運放及電阻組成，衰減比為1:50；
MCU單片機做為主控制器，通過兩路10位AD采樣衰減后的電壓信號U0與U1，U0為控制電源的電壓，U1為地對控制電源負(fù)的電壓，則控制電源正對地的電壓U2 = U0-U1，如果MCU單片機自帶的基準(zhǔn)電壓源為2.56V，則U0 = 50×(2.56×AD0/1024) = AD0/8, U1 = 50×(2.56×AD1/1024) = AD1/8；
按鈕的作用是初始化電源電壓參數(shù)，當(dāng)控制電源回路正常時，按下按鈕再上電，MCU單片機會記錄下此時的控制電源電壓U0做為電壓參照參數(shù)；
LED指示器實時顯示電壓平衡狀態(tài)，共有8個LED指示燈，從中間往兩邊排列，分別是數(shù)字4、5顯示的綠色燈、數(shù)字3、6顯示的黃色燈、數(shù)字2、7顯示的橙色燈、數(shù)字1、8顯示的紅色燈，用以代表不同的平衡狀態(tài)，由綠色向紅色變化，表示嚴(yán)重程度，LED指示器由MCU的IO口直接驅(qū)動，LED指示器采用共陽接法；
本裝置也可以輸出一路電壓不平衡或接地的故障信號，為了增加帶載能力，輸出通過光耦及MOS管隔離驅(qū)動；
本裝置還可以輸出具體電壓數(shù)據(jù)及故障判斷信息以及其他自定義功能，通過RS485接口，使用MODBUS-RTU協(xié)議傳輸，MCU單片機本身自帶RS232的串行接口，為了匹配大部分設(shè)備使用的RS485接口，通過增加RS232轉(zhuǎn)RS485的協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)。
機車控制回路接地檢測裝置的控制方法為：
首先利用工具確認(rèn)機車控制電源電壓正常，按住按鈕后給本接地檢測裝置通電，當(dāng)LED指示器兩側(cè)的兩個LED點亮，則可以松口按鈕，當(dāng)前機車的控制電源電壓已被MCU單片機采樣，并將數(shù)據(jù)寄存至EEROM內(nèi)；
正常使用后，MCU單片機以100Hz的采樣頻率采集U0及U1電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過換算得到真實的電壓值，通過平均值濾波算法，得到電壓值，實際工作頻率10Hz；
當(dāng)采樣到的U0與初次記錄的U0相差15%以上時，報電壓偏低故障；
當(dāng)采樣到的U0與初次記錄的U0相差35%以上時，報電壓嚴(yán)重偏低故障；
當(dāng)U1/U0在 50±5%以內(nèi)時，LED不亮，無故障輸出；
當(dāng)35%≤U1/U0<45%時，LED指示燈上數(shù)字4的點亮，報負(fù)端不平衡1級故障；
當(dāng)25%≤U1/U0<35%時，LED指示燈上數(shù)字3、4點亮，報負(fù)端不平衡2級故障；
當(dāng)15%≤U1/U0<25%時，LED指示燈上數(shù)字2、3、4點亮，報負(fù)端不平衡3級故障；
當(dāng)U1/U0<15%時，LED指示燈上數(shù)字1、2、3、4點亮，報負(fù)端不平衡4級故障及負(fù)端接地故障；
當(dāng)55%<U1/U0≤65%時，LED指示燈上數(shù)字5點亮，報正端不平衡1級故障；
當(dāng)65%<U1/U0≤75%時，LED指示燈上數(shù)字5、6點亮，報正端不平衡2級故障；
當(dāng)75%<U1/U0≤85%時，LED指示燈上數(shù)字5、6、7點亮，報正端不平衡3級故障；
當(dāng)U1/U0>85%時，LED指示燈上數(shù)字5、6、7、8點亮，報正端不平衡4級故障及正端接地故障；
在報電壓嚴(yán)重偏低故障、負(fù)端不平衡4級故障及正端不平衡4級故障時，驅(qū)動IO輸出故障信號。