Тепловоз ТЭМ18ДМ. Инструкция по эксплуатации (2009 год)

427

мультиплексор АМUX1 на 8 входов;

второй программируемый входной предварительный усилитель РGА1,

который может быть запрограммирован на один из четырех коэффициентов
усиления (4; 2; 1; 0; 5);

источник опорного напряжения VREF на 2,4В;

встроенный датчик температуры с точностью ±3°С;

два двенадцатиразрядных цифро-аналоговых преобразователя DАС;

два аналоговых компаратора с программируемым гистерезисом,

конфигурируемые при прерывании или сбросе;

прецизионный монитор питания.

1.2.1.2.2

Группа узлов цифровой периферии содержит: интерфейсы SMBus

(совместимый с I

С), SР1; два быстродействующих последовательных порта

UAR

Т0 и UАRТ1; четыре шестнадцатиразрядных таймера/счетчика общего

назначения; четыре байтовых порта ввода/вывода, совместимых с внешней пяти-
вольтовой

логикой;

мультиплексированный

немультиплексированный

интерфейсы внешней памяти программ данных.

1.2.1.2.3

Функциональная группа ядра микроконтроллера содержит:

высокоскоростное ядро, работающее при частотах до 25МГц;

встроенный программируемый генератор тактовой частоты 16МГц,

тактовый генератор с внешним кварцевым резонатором ZQ1, конденсаторами С3
uC4;

узел отладки JTAG;

256+4096 байт оперативной памяти:

64Кбайт встроенной Fiash-памяти программ с внутри системным

программированием ISР;

схему контроля питания;

сторожевой таймер;

контроллер прерываний на 22 вектора.

Преобразователь

уровня

интерфейса

RS232

обеспечивает

согласование ТТЛ - уровней со стандартными уровнями последовательного
канала. Сигналы ТХD, RXD, «+5В», ОБЩ выведены на разъем ХРЗ контактов 3, 2,
4, 5.

Преобразователь

уровня

интерфейса

RS485

обеспечивает

согласование ТТЛ — уровней со стандартными уровнями последовательного
канала. Сигналы А, В, Y, Z

выведены на разъем ХРЗ контактов 6, 7, 8, 9.

1.2.2 Модуль выходных ключей 27.Т.275.01.03.000.1
1.2.2.1 Модуль выходных ключей обеспечивает выдачу сигналов

управления на включение (выключение) исполнительных устройств (реле,
контакторов) в схеме тепловоза по десяти каналам с параметрами:

нагрузка активно-индуктивная;

ток нагрузки - 1 А;

напряжение питания выходного ключа-75/110В.

Модуль выходных ключей конструктивно выполнен на двух платах. На

Плате-1 размещены с 1 по 5 канал. На Плате-2 размещены с 6 по 10 канал.
Плата-1 и Плата-2 модуля выходных ключей взаимозаменяемы.

Выходные ключи гальванически развязаны друг от друга и от цепей

управления.

Питание модуля выходных ключей осуществляется стабилизированным

напряжением постоянного тока 5В, которое подается на контакты разъема ХР1:
С31, С32, ХР1: А14, А16, А18, С27, С28, С29 (общий) и частотным сигналом типа
«Меандр» 40кГц амплитудой 15В, который подается на контакты разъема XP2:C26
(

≈15B.1) XP2:C28 (≈15B.2).

Плата-1

Плата-2

428

A0=0

A0=1

А1=1

A1=1

A2=0

Устройство и работу модуля выходных ключей рассмотрен на примере

Платы-1.

1.2.2.

2 Устройство и работа составных частей Платы-1 выходных ключей

Плата-1 выходных ключей состоит из:

схемы управления, выполненной на микросхеме DD1 РСF8574Р, триггере

Шмитта, параллельного порта ввода/вывода на шину I

С, резисторах с R1 по R6;

пяти взаимозаменяемых каналов с А1по A5 управления.

Схема каждого канала выполнена на:
-

микросхеме DA1 драйвер НСРL-316J;

выходном транзисторе VТ1(JRF840);

схемы защиты, состоящей из элементов 1С4, 1R5, 1VD5, 1VD4. 1VDЗ,

1R1, 1R2, 1VD

1, 1С2, 1СЗ.

Управляющий сигнал, строб записи SСL и строб чтения ввода/вывода

данных SDА по двунаправленной асинхронной шине I

С с процессора поступает

на разъем ХР1:С26 (SСL), ХР1:С20 (SDА) на выводы 14, 15 микросхемы DD1
параллельного порта ввода/вывода. Процессор генерирует тактовый сигнал SСL
и, как следствие, является ведущим. В соответствии с управляющей программой
он самостоятельно выходит на шину I

С и передает код адреса, номер канала, и

флаг операции (R/W), определяющий направление обмена.

Если флаг операции R/W равен 0, то выполняется передача управляющего

сигнала  с  модуля  процессора  на  модуль  выходных  ключей.  Для  Платы-1
соответствует  код  адреса:  А0=0,  А1  =  1,  А2=0,  который  установлен  на  шине
адреса микросхемы DD1 выводы 1, 2, 3.  Для Платы-2 соответствует код адреса:
А0=1,  А1=1,  А2=0,  который  также  установлен  на  шине  адреса  микросхемы  DD1

выводы 1, 2, 3.

Микросхемы DD1 Платы-1 и Платы-2 модуля выходных ключей «слушают»

шину на предмет обнаружения собственного адреса и, распознав его, выдают
сигнал подтверждения (АСК) - отрицательный импульс, свидетельствующий о
«

взаимоотношении» процессора и Платы-1 или Платы-2 модуля выходных

ключей. После чего происходит передача управляющего сигнала на
параллельный порт выхода Р0÷Р4 (выводы 4, 5, 6, 7, 9 микросхемы DD1).

1.2.2.3 Устройство и работа составных частей канала управления
С выхода параллельного порта Р0÷Р4 (выводы 4, 5, 6, 7, 9 микросхемы

1) управляющий сигнал поступает через инвертор микросхемы DD2

на вывод 1

входной схемы драйвера микросхемы DА1 пяти соответствующих каналов
управления схемы тепловоза.

Драйвер на микросхеме НСРL-316J предназначен для управления

силовыми транзисторами, в цепь истока которых включена нагрузка.

В таблице 2 приведены основные технические характеристики драйвера.
Работа входной схемы драйвера.
Питание входной схемы драйвера осуществляется стабилизированным

напряжением +5В, которое подается на вывод 3 микросхемы DА1 через разъем
ХР1:С31, С32 Платы-1 выходных ключей с преобразователя А1 модуля питания.

Управляющий сигнал поступает на неинвертирующий вход (вывод 1)

дифференциального усилителя входной схемы драйвера и на вывод 5 для
формирования

сигнала

«Reset».

Инвертирующий

вход

(вывод

дифференциального усилителя подключен к общему проводу на выводы 4, 8
драйвера.

Таблица 2

Наименование параметра Величина параметра Номер

Примечание

429

min

max

вывода

Напряжение питания входной
схемы, В

4,5

5,5

CC1

Напряжение питания
выходной схемы, В

-0,5

12,13

CC2

-V

)

-0,5

E-

)

Гальваническая развязка, В 1500

Между выводами 1

и 11

Сопротивление изоляции, Ом
при У

вх

вых

=500В

Мощность по входу, мВт

159

Мощность по выходу. мВт

600

Напряжение защиты по входу
DESAT

, В

6,5

7,5

DESAT

Выходной ток, А

0,5

2,3

Если сигнал «Reset» на 5 выводе драйвера низкого уровня (логический «0»),

то управляющий сигнал с входной схемы передается через гальваническую
развязку, реализованную внутри драйвера, на входную схему драйвера.

Если сигнал «Reset» высокого уровня (логическая «1»), когда нет

управляющего сигнала, то формируется команда «запрет» на работу
гальванической развязки и на прием управляющего сигнала по входу (вывод 1
микросхемы DА1).

1.2.2.4 Работа выходной схемы драйвера
Питание выходной схемы драйвера +15В подается с выходных обмоток

W2÷W

6 трансформатора ТV1 Платы-1 модуля выходных ключей через

однополупериодный выпрямитель на диодах VD1÷VD5 и конденсаторах С4÷С8 на
выводы 12, 13 (+15В провода+1÷+5) на выводы 9, 10, 16 общий (провода К1÷К5).

Управляющий сигнал снимается с вывода 11 драйвера и через защитную

цепь 1R3 и стабилитрон 1VD1, который ограничивает управляющий сигнал на
уровне 15В, на затвор силового транзистора VT1.

Транзистор VТ1 открывается. В нагрузке, подключенной к истоку силового

транзистора  протекает  ток  по  цепи:  +110В  или  +75В  бортовой  сети,  внешний
разъем блока регулирования-5 ХS2:А1, разъем ХР2:С4 модуля Платы-1 выходных
ключей,  провод  +К1,  6  первого  канала,  переход  «сток  -  исток»  транзистора  VТ1,
резистор  1R4,  ограничивающий  ток  в  цепи,  провод  К1,  разъем  ХР2:С2  модуля
выходных ключей, внешний разъем ХS2:С1 блока регулирования-5, катушка реле
схемы тепловоза, минус 110В или 75В бортовой сети.

На выводе 14 драйвера формируется сигнал «DESAT» защиты от короткого

замыкания или перегрузки по току в цепи «сток — исток» силового транзистора
VT1

. Для этого сток силового транзистора VT1 через диод 1VD2 (катод диода

подключен к стоку транзистора) и резистор 1R2 соединен с выводом 14 драйвера.

По сигналу «DESАТ» через гальваническую развязку в входной схеме

драйвера формируется сигнал «запрет» на прием управляющего сигнала, а так же
в выходной схеме вывод 11 подключается к общему «0»В при этом силовой
транзистор закрывается, что приводит к отключению реле схемы тепловоза.

Диод 1VD3, включенный параллельно нагрузке, R-D-С цепь, состоящая из

конденсатора 1С4, диода 1VD5, резистора 1R5 служат для защиты перехода
«исток-сток» транзистора VТ1 от забросов напряжений при включении-
выключении транзистора.

Ограничитель напряжения 1VD4 ограничивает напряжение на уровне 200В

от пульсаций и забросов напряжения в бортовой сети тепловоза.

1.2.3 Плата гальванических развязок 27.Т.275.04.00.000.1
Модуль гальванических развязок обеспечивает прием входных дискретных

сигналов от схем тепловоза с уровнем напряжения бортовой сети 75В и 110В по

430

16 каналам. Входное сопротивление каждого канала не менее 10 кОм.

Модуль гальванических развязок конструктивно выполнен на двух платах.

Состоит из 16 одинаковых каналов преобразования входных дискретных сигналов
с уровнем напряжения бортовой сети 75В или 110В в сигналы ТТЛ - уровня с
гальванической развязкой 1,5кВ. На плату 1 подаются сигналы с 1 по 8 канала, на
плату 2 подаются дискретные входные сигналы с 9 по 16 канал.

Питание Платы 1 и Платы 2 гальванических развязок осуществляется

стабилизированным напряжением постоянного тока т5В. Напряжение подается на
разъемы плат 1 и 2 ХР1:С31,С32, ХР1:С27, С28, С29, А14, А16, А18 (общий).

Платы 1 и 2 модуля гальванических развязок взаимозаменяемы.
Устройство и работу модуля гальванических развязок рассмотрим на

примере Платы 1.

Дискретные входные сигналы с уровнем напряжение бортовой сети

тепловоза 75В (НОВ) поступают на разъем ХР2, контакты С1, СЗ, С5, С7, С9, С11,
С13,  С15  платы  1.  Далее  дискретный  входной  сигнал  D1÷D8  поступает  на  8
соответствующих  каналов  А1÷А8.  Функционально  каналы  выполнены  по  одной
схеме  и  состоят  из  входной  цепи  1R1,  1R2,  1R3,  1R4,  1VD1,  1VD2,  1VD3,  1С1;
преобразователя входных дискретных сигналов  D1÷D8 в сигналы ТТЛ  - уровня с
гальванической развязкой 1,5 кВ, выполненного на оптопаре транзисторной 1VT1,
резисторах 1R5, 1R6, 1R7.

Цепь из последовательно соединенных резистора 1R1 и диода 1VD1

защищает  входную  цепь  дискретного  канала  от  обратных  выбросов  напряжения
при  коммутации  реле,  контакторов  в  схеме  тепловоза.  Ограничитель  1VD2
защищает  оптопару  транзисторную  1VТ1  от  пульсации  и  забросов  напряжения
бортовой  сети  тепловоза.  Пассивный  П-образный  фильтр,  выполненный  на
резисторах  1R2,  1RЗ,  1R4  и  конденсаторе  1С1,  ограничивает  частотную
характеристику входного сигнала на уровне 250Гц.

Диод 1VDЗ, включенный параллельно оптопаре 1VТ1 защищает входную

цепь оптрона от обратного напряжения в бортовой сети.

При напряжении бортовой сети тепловоза 75В резистор 1R3 необходимо

закоротить штырьевым соединителем 1SР1, для того, чтобы выходная цепь
оптопары 1VТ1 работала в номинальном режиме (1

вх

=10мА).

При напряжении бортовой сети тепловоза 110В резистор 1R3 не

закорачивается.

С коллектора оптрона 1VТ1 (выход 5) снимается дискретный входной

сигнал, преобразованный в ТТЛ - уровень и через резистор 1 Кб каждого канала
подается на параллельный порт Р0÷Р7 ввода-вывода микросхемы DD1 (выводы
4, 5, 6, 7, 9. 10, 11, 12).

Выводы 14, 15 микросхемы DD1 через разъемы ХР1:С26 и ХР1:20

подключены к двунаправленной асинхронной шине I

С. Процессор является

ведущим по отношению микросхемы DD1. В соответствии с управляющей
программой он самостоятельно выходит на шину I

С и передает строб записи SСL

на вывод 14 микросхемы DD1 и строб чтения ввода/вывода данных SDА на вывод
15 микросхемы DD1.

По шине данных SDА процессор передает код адреса, номер дискретного

канала  и  флаг  операции  R/W,  определяющий  направление  обмена.  Если  флаг
операции  R/W=1,  то  выполняется  передача  данных  с  Платы  1,  Платы  2  модуля
гальванических  развязок  на  процессор.  Плате  1  соответствует  код  адреса  А0=0,
А1=0, А2=0, который установлен на шине адреса микросхемы DD1, выводы 1, 2, 3,
плате 2 соответствует код адреса А0=1, А1=0, А2=0, который установлен на шине
адреса микросхемы DD1, выводы 1, 2, 3.

Микросхемы DD1 Платы 1 и Платы 2 модуля гальванических развязок

«слушают» шипу SDА на предмет обнаружения собственного адреса и, распознав

431

его,  выдают  сигнал  подтверждения  (АСК)  -  отрицательный  импульс,
свидетельствующий  о  «взаимопонимании»  процессора  и  Плат  1  и  2  модуля
гальванических  развязок,  после  чего  происходит  выполнение  микросхемой  DD1
предписывающей  операции  и  передачи  дискретных  сигналов  с  параллельного
порта Р0÷Р7, выводы 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, на шину SDА для процессора.

1.2.4 Плата управления ШИМ 27.Т.275.01.05.000.1
1.2.4.1 Модуль управления ШИМ обеспечивает:
-

посредством широтноимпульсной модуляции регулирование напряжения

по двум каналам на активно-индуктивной нагрузке с параметрами:

а) напряжение питания 110В или 75В;
б) диапазон изменения тока нагрузки от 0 до 20А.
Прием входных частотных сигналов от датчиков частоты вращения по двум

каналам и преобразование их в частотный сигнал типа «меандр» ТТЛ уровня с
гальваническим разделением по входу.

Модуль

управления

ШИМ

конструктивно

выполнен

на

двух

взаимозаменяемых платах (Плата-1, Плата-2).

Каналы управления ШИМ и частотные каналы гальванически развязаны от

цепей управления.

В состав каждой Платы-1, Платы-2 модуля управления ШИМ входят

следующие функциональные узлы:

канал управления ШИМ1 (ШИМ2 на Плате-2), в который входит

микросхемы драйвера DА1, входная цепь управления драйвером (DD1, R1, R2,
R

24, С2, С17), выходная цепь драйвера (С4, С5, С18, R7, R8, R9, VD22, силовой

ключ ШИМ1 (VТ1) и схема защиты силового транзистора (VD20, VD21, VD8÷VD13,
С7, R10), канал-1 преобразования частотного сигнала DА3, VТ2, DD1, DD2, R11-
R20, R23, C8÷C10));

схемы формирования напряжения питания +15В для DА3, ±15В для

выходной цепи драйвера DА1 (ТV1, R21, R22, С11÷С16).

Питание Платы-1 и Платы-2 модуля управления ШИМ осуществляется

стабилизированным  напряжением  постоянного  тока  +5В,  которое  подается  на
контакты  разъема  ХР1:С31,  С32,  ХР1:С28,  С29  (общий)  и  частотным  сигналом
типа  «меандр»  40кГц  амплитудой  15В,  который  подается  на  контакты  разъема
XP1:C18(

≈15B.1) XPI:C16(≈15B.2).

Устройство и работа модуля управления ШИМ рассмотрены на примере

Платы-1.

1.2.4.2

Работа канала-1 управления ШИМ

Входной управляющий широтноимпульсный модулированный сигнал

«SHI

М 1» поступает с модуля процессора через разъем ХР1:С26, резистор R24,

инвертор микросхемы D.D1.1 на вывод 1 входной схемы драйвера DА1 (НСРL-
316J

). В таблице 2 приведены основные технические характеристики драйвера

НСРL-316J.

1.2.4.3

Работа входной схемы драйвера

Питание входной схемы драйвера осуществляется стабилизированным

напряжением +5В, которое подается на вывод 3 микросхемы DА1.
Широтноимпульсный

модулированный

сигнал

НIМ

поступает

на

инвертирующий вход (вывод 1) дифференциального усилителя, а инвертирующий
вход (вывод 2) дифференциального усилителя подключен к общему «0»В на
выводы 4, 8.

На вывод 5 входной схемы драйвера подается сигнал RЕSЕТ через

инвертор DD1.1 DD1.2 с модуля процессора. Если сигнал RЕSЕТ низкого уровня
(логический «0»), то сигнал SНIМ 1 передается на входную схему (вывод 11) через
гальваническую развязку, реализованную внутри драйвера.

Если с модуля процессора передается сигнал RЕSЕТ высокого уровня

432

(логическая 1), то во входной схеме формируется команда «запрет» на прием
управляющего сигнала SНIМ 1 по входу (вывод 1) и работу гальванической
развязки.

1.2.4.4 Работа выходной схемы драйвера.
Питание выходной схемы драйвера ±15В подается с выходных обмоток W2

и W3 трансформатора VТ1 через полупериодный выпрямитель на диодах VD16,
VD

17, конденсаторы С12, С13. Напряжение +15В подается на выводы 12, 13

микросхемы DА1, -15В на выводы 9, 10, а общий 0В (точка соединения обмоток
W

2 и W3) на вывод 6.

Сигнал SНIМ 1 снимается с вывода 11 и через резистор R9 подается на

затвор силового транзистора VТ1. Стабилитроны VD20, VD21, соединенные
встречно - последовательно, защитные, служат для ограничения входного сигнала
на уровне ±15B.

Транзистор VТ1 открывается. В нагрузке (обмотка возбуждения

возбудителя), подключенной к истоку силового транзистора протекает ток по цепи:
+110В или +75В бортовой сети тепловоза, внешний разъем блока регулирования-
5 ХР2:С1, С2, СЗ, С4, разъем ХР2: А9, А10, АН, А12, А13, А14, С9, С10, С11, С12,
С13, С14 модуля Платы-1 управления ШИМ, переход «сток - исток» транзистора
VT1

провод 0В, разъем ХР2:А18, А19, А20, А21, А22, А23, С18, С19, С20, С21,

С22, С23 модуля Платы-1 управления ШИМ, внешний разъем блока
регулирования-5 ХР2:В1, В2, В6, С6, обмотка возбуждения возбудителя схемы
тепловоза, минус 110В или 75В бортовой сети.

На выводе 14 драйвера формируется положительный сигнал «DЕSАТ»

защиты от короткого замыкания или перегрузки по току в цепи «сток-исток»
силового транзистора VТ1. Для этого сток силового транзистора VТ1 через диод
VD

22 (катод диода подключен к стоку транзистора) и резистор R7 соединен с

выводом 14 драйвера.

По сигналу «DЕSАТ» через гальваническую развязку драйвера во входной

схеме  формируется  сигнал  «запрет»  на  прием  управляющего  сигнала  SНIМ  1,  а
также  на  вывод  11  выходной  схемы  подается  минус  15В  напряжения  питания,
которое  закрывает  силовой  транзистор,  что  приводит  к  снятию  тока  в  обмотке
возбуждения  возбудителя.  Последовательно  -  параллельно  соединенные  диоды
VD4, VD5, VD6, VD

7 включенные параллельно нагрузке, R-D-С цепь, состоящая из

конденсатора С7, диода VD13, резистора R10 служат для защиты перехода «сток
-

исток» силового транзистора от забросов напряжения при коммутации

транзистора.

Последовательно соединенные ограничители напряжения VD8, VD9, VD10,

VD11, VD

12 ограничивают напряжение на уровне 250В от пульсаций и забросов

напряжения в бортовой сети тепловоза.

1.2.4.5 Работа канала преобразования частотного сигнала.
Канал преобразования частотного сигнала обеспечивает прием частотных

сигналов от датчиков частоты и преобразует их в частотный сигнал типа меандр
ТТЛ - уровня с гальваническим разделением по входу.

Питание частотного канала входной цепи осуществляется с обмоток W4 и

5 трансформатора VТ1 с последующим двухполупериодным выпрямлением на

диодах VD18, VD19, дросселе L1 и конденсаторах С15, С16. Выходная цепь
частотного канала питается стабилизированным напряжением +5В.

Входная цепь частотного канала выполнена на П-образном фильтре R11,

12, С8, R13, С9, R14, защитных диодах VD14, VD15, микросхеме DА3,

резисторах R15, R16, R17, R23, диод оптрона VТ2.

Выходная цепь частотного канала выполнена на транзисторе олтрона УТ2,

фильтре R20, С10, инверторе DD1.3, триггере DD2.

Сигнал от частотного датчика с разъема ХР1:С10, С12, С14 поступает через

433

П-образный фильтр, который ограничивает частотную характеристику на уровне
250Гц, на компаратор выполненный на микросхеме DА3.

Резисторами R15, R16, R23 задается порог сравнения и гистерезис

компаратора.

Нагрузкой компаратора является входной диод оптрона VТ2, который

подключен в цепь открытого коллектора выходного транзистора вывод 7
микросхемы DА3.

На выходе компаратора формируется частотный сигнал прямоугольной

формы и амплитудой 15В.

Гальваническая развязка от сигнала частотного датчика обеспечивается

оптроном  VТ2.  С  коллектора  выходной  цепи  оптрона  VТ2  вывод  5  частотный
сигнал  через  фильтр  R20,  С10,  инвертор  DD1.3  поступает  на  триггер  DD2,  на
выходе  которого  (вывод  5)  формируется  частотный  сигнал  типа  меандр  ТТЛ  -
уровня.  Далее  частотный  сигнал  F1  через  разъем  ХР1:С8  подастся  на  модуль
процессора для вычисления частоты.

1.2.5 Модуль питания 27.Т.275.01.06.000.1
1.2.5.1 Модуль питания обеспечивает:
-

питание модулей блока регулирования с обеспечением их защиты от

аварийных режимов;

питание комплекта датчиков «Системы».

Модуль питания представляет собой плату с одним разъемом ХР1 (612С-

64F

серия DIN41612) на передней панели которой расположены светодиод VD8.

тумблер SА1, держатель предохранителя с плавкой вставкой FU1 (2А).

Питание модуля осуществляется от бортовой сети тепловоза с уровнем

напряжения 110В или 75В постоянного тока с отклонением напряжения от 36 до
130В и подается на контакты разъема ХР1:С6 (+110В), ХР1:С5 (+75В), ХР1:С7
(-U

)

1.2.5.2 Устройство и работа основных частей модуля питания
В состав платы питания входят следующие функциональные узлы:
-

преобразователь напряжения А1 (SQN15.102.01АV или ИВП РИФ-3А),

формирующий стабилизированное напряжение постоянного тока 5В/3А для
питания модулей блока регулирования;

преобразователь напряжения А2 (SQN30.102.05АV или ИВП РИФ 15В-2А),

формирующий стабилизированное напряжение постоянного тока 15В/2А для
питания датчиков;

схема формирования сигнала о положении штока индуктивного датчика,

выполненная на транзисторе VТ1, микросхеме DА1;

преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах VТ2, VТЗ,

трансформаторах ТV1, ТV2, который формирует частотный сигнал прямоугольной
формы амплитудой ±15В, частотой 40 кГц для питания выходной цепи драйвера
модулей выходных ключей и управления ШИМ.

Преобразователи А1 и А2 имеют встроенную защиту от короткого

замыкания  и  перезагрузки  по  току  на  выходе  Iогр=(1,2÷2,5)·Iнагр.ном,  защитy  от
переполюсовки  и  перенапряжений  на  выходе.  При  снятии  перегрузки  по  току  и
короткого  замыкания  преобразователи  А1,  А2  автоматически  восстанавливают
работоспособность.

При включении тумблера SА1 напряжение бортовой сети 110В или 75В

через контакты разъема ХР1:С7(-U

) и плавкую вставку FU1 поступает на вход

преобразователей А1, А2. На выходе преобразователя А1 формируется
стабилизированное напряжение +5В с максимальным током нагрузки 3А.
Нестабильность выходного напряжения не более 1,0%.

Напряжение +5В подается через разъем ХР1:А28, А29, А30, А31; С28, С29,

С30, С31 для питания модулей процессора, гальванических развязок, выходных

434

ключей, управления ШИМ, а также на эмиттер транзистора VТ1 схемы
формирования сигнала о положении штока индуктивного датчика.

На выходе преобразователя А2 формируется стабилизированное

напряжение +15В с максимальным током нагрузки 2А. Нестабильность выходного
напряжения не более 1,0%. Напряжение +15В подается через разъем ХР1:С20,
А20 (+15В), ХР1:С18,А18 (от 0В до 2В) для питания датчиков, а также для питания
преобразователя напряжения на трансформаторах ТV1, ТV2.

1.2.5.3 Принцип работы схемы формирования сигнала индуктивного

датчика

Катушка индуктивного датчика подключается через контакты разъема

ХР1:С4; ХР1:С2 одним выводом П.ИД к точке соединения резисторов RЗ, R4,
диода VD1, а вторым выводом 0В.1 к точке соединения резисторов R6, R7,
конденсаторов С1, С2.

На базу транзистора VТ1 через резистор R2 поступает управляющий сигнал

частотой  1кГц  с  модуля  процессора.  В  течение  первого  полупериода
управляющего сигнала, когда транзистор VТ1 открыт, ток протекает по цепи: +5В,
переход  К-Э  транзистора  VT1,  резистор  R3  или  R4  в  зависимости  от  того,  как
установлен  соединитель  штыревой  SF1, шина  П.ИД,  разъем  ХР:С4,  катушка  ИД,
разъем  ХР:С2,  общая  шина  0В.1.  происходит  накопление  электромагнитной
энергии  в  катушке  индуктивного  датчика.  В  течение  второго  полупериода
управляющего  сигнала,  когда  транзистор VТ1  закрыт,  электромагнитная  энергия,
запасенная в катушке индуктивного датчика, передается в нагрузку по цепи: вывод
катушки  индуктивного  датчика,  разъем  ХР1:С4,  шина  П.ИД,  катод  диода  VD1,
резистор  R5,  резистор  R6  или  R7  в  зависимости  от  того,  как  установлен
соединитель  штыревой  SF2,  общая  шина  0В.1.  Конденсаторы  служат  для
сглаживания  пульсаций  напряжения.  С  точки  соединения  резисторов  R5,  R6  или
R

7 снимается напряжение отрицательной полярности, величина которого

пропорциональна положению штока индуктивного датчика, и подается через
резистор R16 на инвертирующий вход операционного усилителя DА1. На выходе
усилителя DA1 формируется напряжение положительной полярности и
максимальной величиной 2,4В (шток индуктивного датчика полностью выдвинут из
катушки) и подается через разъем ХР1:С3 на аналоговый вход процессора.

Питание усилителя DА1 ±15В подается с выходных обмоток

преобразователя напряжения W4, W5; диодного моста VD2÷VD5.

1.2.5.4 Принцип работы преобразователя напряжения
Преобразователь напряжения выполнен по двухтактной схеме на

транзисторах  VТ2,  VТ3  с  коммутирующим  трансформатором  ТV2.  К  коллекторам
транзисторов  VТ2,  VТ3  подключены  выводы  обмоток  W1  и  W2  выходного
трансформатора  ТV1,  работающего  в  ненасыщенном  режиме.  Другие  выводы
обмоток W1 и W2 соединены вместе и на них подается напряжение питания +15В
с преобразователя А2.

Резисторы R8, R9 защитные, они ограничивают выходной ток (сквозной)

при переключении транзисторов VТ2, VТ3 из открытого состояния в закрытое,
когда транзисторы одновременно открыты в течение короткого промежутка
времени.

Схема запуска преобразователя состоит из резисторов R11, R12 и

конденсатора С5. Она формирует напряжение, которое подается на базы
транзисторов VТ2, VТ3 через обмотки W2, W3 коммутирующего трансформатора
ТУ2 и резисторы R10, R13.

Конденсатор С5 схемы запуска предназначен для форсирования режимов

отпирания и запирания транзисторов VТ2, VТЗ.

Резисторами R10, R13 в цепи базы транзисторов задается ток базы

транзисторов, который определяет коэффициент насыщения транзисторов.

435

Частота генерации преобразователя находится в диапазоне от 39 до 41 кГц

и  определяется  числом  витков  обмотки  W1  коммутирующего  трансформатора
ТV2.  Питание  трансформатора  ТV2  подается  через  резистор  R14  с  обмотки  W3
выходного  трансформатора  ТV1.  Изменением  величины  резистора  R14  можно  в
узком диапазоне плавно изменить частот генерации преобразователя.

С выходной обмотки W6 трансформатора ТV1 частотный сигнал с

амплитудой 15В подается на модули выходных ключей, управления ШИМ для
формирования напряжения питания +15В выходных цепей драйвера.

С выходных обмоток W4 и W5 трансформатора ТV1 формируется

напряжение ±15В для питания операционного усилителя DА1 схемы
формирования сигнала о положении штока индуктивного датчика.

2 Использование по назначению

2.1

Эксплуатационные ограничения

К работе с блоком регулирования допускаются лица, прошедшие

специальную подготовку и инструктаж по технике безопасности при работе с
электроустановками напряжением до 1000 В, изучившие данный раздел.

Наладочные и профилактические работы, которые осуществляются при

включенном питании, должны выполняться не менее чем двумя лицами из
обслуживающего персонала, указанного выше.

Работы, связанные с внешним осмотром элементов блока регулирования,

сменой предохранителей, должны производиться только после отключения
питания.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:
а)

соединять и разъединять разъемы внешних соединений устройств

при включенном питании;

б)

вынимать и вставлять модули устройств при включенном питании;

в)

производить

прозвонку

электрических

цепей

тепловоза

мегаомметром при присоединенных разъемах блока регулирования.

При проведении ремонтных работ пайку допускается производить

паяльником, имеющим напряжение питания до 42 В.

При монтаже, эксплуатации и техническом обслуживании блока

регулирования необходимо выполнять общие правила работы, установленные в
"Правилах устройства электроустановок" и в "Правилах технической эксплуатации
электроустановок потребителей ".

2.2

Подготовительные действия

Собрать электрическую схему, приведенную в приложении Е.
Включить тумблер «Вкл.» БП блока регулирования.
Включить тумблер «Вкл.» блока регулирования.
Включить ПЭВМ.
Записать  в  процессор  блока  регулирования  тестовую  программу

613.00212251.00022-01 12 09.

2.2.1 Порядок программирования микроконтроллера серии С80S1F в блоке

регулирования

Для программирования микроконтроллера серии С80S1F в блоке

регулирования  необходимо  наличие  адаптера-программатора  ЕС2,  стандартного
компьютерного  кабеля  для  подсоединения  адаптера  к  персональному
компьютеру,  10-проводного  плоского  кабеля  для  соединения  адаптера  с  блоком
регулирования и программного обеспечения  SILICON LABS IDE (Integrated Devel-
opment Environment)

со своей средой программирования.

Порядок работы:
-

соедините один разъем компьютерного кабеля с входным разъемом "RS-

232" адаптера-программатора, другой с последовательным портом персонального

436

компьютера;

соедините один разъем 10-проводного плоского кабеля с выходным

двухрядным штырьковым разъемом адаптера-программатора, другой с входным
разъемом ХS1 блока регулирования;

включите питание БЛОКА РЕГУЛИРОВАНИЯ. На адаптере должен

загореться желтый светодиод;

на панели задач нажмите на кнопку "Пуск", выберите пиктограмму SILICON

LABS IDE

из Программы Silicon Labs. На экране компьютера откроется основное

окно Интегрированной Среды Разработки;

для соединения с блоком РЕГУЛИРОВАНИЯ выберите из меню «Debug»

команду «Connect». При успешном соединении на адаптере должен загореться
красный светодиод;

после соединения в меню «Debug» будет доступна команда «Download

Object File»

, которую надо выбрать для записи программы в микроконтроллер.

При выполнении этой команды открывается окно «Download». С помощью кнопки
"Вrowsе" необходимо найти путь к файлу с расширением "НЕХ", который будет
записан в микроконтроллер. После того, как в окне редактора будет написано имя
файла, нажмите на кнопку «Download» для записи;

после успешной записи программы необходимо отсоединиться от блока

регулирования, выбрав в меню «Debug» команду «Disconnect», при этом красный
светодиод на адаптере должен выключиться;

для того, чтобы начала работать программа, записанная в

микроконтроллер, необходимо выключить и включить тумблер питания в блоке
регулирования.

Перед установкой блока регулирования снять защитные крышки с внешних

разъемов блока регулирования.

Блок регулирования подвергают входному тестовому контролю на

комплекте контрольно-поверочной аппаратуры (КПА).

В блок регулирования, прошедший тестовый контроль установить

управляющую программу для данного типа тепловоза. Управляющую программу
устанавливают аналогично тестовой программе (см. п. 2.2.)

Блок регулирования устанавливают на специально отведенное для него

место в зависимости от типа тепловоза.

Монтаж блока регулирования на тепловозе осуществляют в соответствии

со  схемой  электрической  принципиальной  тепловоза.  Монтаж  электрической
схемы от внешних разъемов ХР1, ХР2,  ХS2 блока регулирования рекомендуется
вести проводом БПВЛ-1,5 ТУ16-505.911-76, от разъема ХS1 до преобразователей
проводом  КУВ  1*(2*0,35)Э  ТУ  16  К76.009-98.  Длина  проводов  должна  быть  по
возможности  минимальной.  К  ответным  частям  внешних  разъемов  блока
регулирования  провода  припаиваются  припоем  ПОС-60  и  изолируются
хлорвиниловой трубкой.

После установки аппаратуры «Системы» на тепловоз необходимо провести

проверку технического состояния всех элементов системы.

2.3 Использование блока регулирования
2.3.1 Проверка работоспособности и работа блока регулирования на

тепловозе

На тепловозе перед запуском дизеля тумблер на лицевой стороне блока

регулирования должен быть в положении ВКЛ.

После запуска дизеля должен загореться светодиод на лицевой панели

платы питания и мигать светодиод «раб» на лицевой панели платы процессора,
сигнализирующие о том, что блок регулирования работает.

Проверка технического состояния блока регулирования на тепловозе

проводится в следующей последовательности:

437

ввод дискретных сигналов из схемы тепловоза; ввод аналоговых сигналов

из схемы тепловоза; ввод частотных сигналов из схемы тепловоза;

включение и выключение аппаратов и устройств, количество и тип которых

зависят от конкретного типа тепловоза;

регулирование напряжения вспомогательного генератора (стартер -

генератора);

регулирование напряжения тягового генератора; управление ослаблением

возбуждения тяговых электродвигателей; регулирование тока возбуждения
тяговых электродвигателей, работающих в режиме электрического торможения
(только для тепловозов, оборудованных электрическим тормозом).

Рекомендуется проверять блок регулирования с помощью пульта

переносного 27.Т.111.00.00.000 согласно инструкции 27.Т.111.00.00.000И.

Перечень средств измерения и оборудования для проверки, контроля и

ремонта блока регулирования, их основные характеристики приведены в таблице
3.

Таблица 3 - Перечень средств измерения и оборудования для проверки,

контроля и ремонта блока регулирования

Наименование

Обозначение

стандарта

Основные

требования,

характеристики

Назначение

Пульт

переносной

27.T.111.00.00.000

Связь с блоком

регулирования по
последовательному
каналу по протоколу
RS

232 со скоростью

12800

бод

Проверка и
контроль блока
регулирования.
Настройка датчика
положения реек
топливных насосов
высокого давления
(ТНВД)

Компьютер

- IBM PC -
совместимый,
R

АМ,

не менее 64 Мбайт,
HDD 40 Gb

Пакет программного

обеспечения

613.00212251.00001-...

Связь с блоком
регулирования по
последовательному
каналу по протоколу
RS232

Комплект КПА ДАКЖ411711

Программное

обеспечение КПА
643.00212251.00002-02
Связь с блоком
регулирования по
последовательному
каналу по протоколу
RS232

Проверка и ремонт
блока
регулирования

При работе на аварийной схеме тепловоза необходимо:
-

при заглушённом дизеле и отключенной аккумуляторной батарее

отключить внешние разъемы блока регулирования от схемы тепловоза (в случае
выхода «Системы» из строя);

перевести схему тепловоза с помощью аварийного переключателя в

аварийный режим.

2.3.2 Возможные неисправности блока регулирования и методы их

устранения на тепловозе

При возникновении неисправностей блока регулирования необходимо

439

Возможные неисправности и методы устранения приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Возможные неисправности и методы устранения

Возможные неисправности

Методы устранения

1. На лицевой панели платы питания не
горит светодиод

Заменить плату питания

2. На лицевой панели платы процессора не
мигает светодиод «раб»

Заменить плату процессора

3. Нет связи с отладочным оборудованием Заменить плату процессора
4. Несоответствие параметров, выводимых
на экран отладочных средств, с входными
дискретными сигналами

Заменить плату гальванических
развязок
Заменить плату процессора

5. Несоответствие параметров, выводимых
на экран отладочных средств, с входными
аналоговыми сигналами

Заменить плату процессора

6. Несоответствие параметров, выводимых
; на экран отладочных средств, с входными
частотными сигналами

Заменить плату процессора

7. Не включаются/не выключаются
аппараты и устройства тепловоза

Заменить плату выходных ключей
Заменить плату процессора

8. Напряжение бортовой сети выше нормы
или не регулируется

Заменить плату управления ШИМ
Заменить плату процессора

9. В режиме тяги, на позициях выше
нулевой напряжение тягового генератора
выше напряжения ограничения или не
регулируется

Заменить плату управления ШИМ
Заменить плату процессора

После устранения неисправностей необходимо произвести тестовый контроль
блока регулирования на КПА.

После устранения неисправностей необходимо произвести тестовый

контроль блока регулирования на КПА.

3 Техническое обслуживание

3.1

Общие указания

Безаварийная и продолжительная работа блока регулирования зависит от

правильного технического обслуживания и ухода за ним в эксплуатации в
соответствии с требованиями настоящего раздела.

Периодичность проведения технического обслуживания устанавливается в

зависимости от профилактических мероприятий для тепловозов, на которые
установлены блоки регулирования.

Техническое обслуживание на ТО-1 должно выполняться локомотивными

бригадами при приемке и сдаче тепловозов и в процессе их эксплуатации.

Техническое обслуживание при проведении текущего ремонта ТР2

тепловоза должно выполняться квалифицированными специалистами в
специально оборудованных пунктах, как правило, в помещениях, оснащенных
необходимым технологическим оборудованием и инструментом.

При измерении мегаомметром сопротивления изоляции цепей тепловоза

необходимо отстыковать все внешние разъемы блока регулирования.

3.2

Меры безопасности

Не допускается подсоединение и отсоединение внешних разъемов блока

регулирования под напряжением.

Вынимать платы из блока регулирования и вставлять их в блок допускается

только при заглушённом дизеле и отключенной аккумуляторной батарее.

440

3.3

Порядок технического обслуживания блока регулирования

3.3.1 При проведении технического обслуживания тепловоза ТО-1 проводят

следующие работы:

удаление пыли с наружных частей блока регулирования «Системы»

(технической замшей);

проведение визуального осмотра, при котором необходимо следить,

чтобы внешние разъемы блока регулирования были надежно сочленены.

3.3.2

При проведении текущего ремонта тепловоза ТР-2 проводят

следующие работы:

снятие блока регулирования «Системы» с тепловоза;

разборку блока регулирования (извлечь платы и снять защитный кожух);

удаление пыли с плат при помощи воздушной струи;

промывку контактов разъемных соединений спиртом;

проверку состояния монтажа, паек жгутов, разъемов, надежность

крепления навесных элементов;

сборку блока регулирования «Системы»;

тестовый контроль работоспособности блока регулирования на стенде

КПА.

3.3.3

Нормы расхода материалов, необходимых для выполнения работ по

техническому обслуживанию приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Нормы расхода материалов, необходимых для выполнения

работ но техническому обслуживанию

Наименование

применяемого

материала

Обозначение

стандарта на

применяемый

материал

Протирка,

промывка (в год)

Норма расхода

в год

1. Спирт этиловый
ректификованный
технический

ГОСТ 18300

0,1

кг

2. Марля
медицинская

ГOCT 9412

3. Замша
техническая

ГОСТ 3717

4 м

3.4 Проверка работоспособности блока регулирования комплектом

контрольно-проверочной аппаратуры (КПА)

3.4.1

Общие указания

3.4.1.1

Перед проверкой и настройкой блока регулирования необходимо

ознакомиться и изучить следующие документы:

«Комплект контрольно-проверочной аппаратуры (КПА). Руководство по

эксплуатации 27.Т.050.00.00.000-01 РЭ»;

схему электрическую принципиальную 27.Т.275.01.00.000.1Э3

настоящее Руководство.

3.4.1.2

Проверку и настройка блока регулирования на КПА проводят в

нормальных условиях в соответствии с ГОСТ 23222.

3.4.2

Указания мер безопасности

3.4.2.1

К работе с блоком регулирования допускаются лица, изучившие

документы, указанные в п.п. 3.4.1.1 и прошедшие инструктаж по мерам
безопасности при работе с электроустановками напряжением до 1000В.

3.4.2.2

ВНИМАНИЕ! ЗАПРЕЩАЕТСЯ при включенном напряжении

питания:

подключать и отключать разъемы внешних соединений блока

регулирования и КПА;

вынимать и вставлять платы в блок регулирования, блок контроля и

441

сопряжения (БКС).

3.4.2.3

Перечень оборудования и приборов необходимых для настройки

блока регулирования приведен в руководстве по эксплуатации КПА
27.T.050.00.00.000-01 P3.

3.4.2.4

Вся

стандартная

контрольно-измерительная

аппаратура,

используемая при проверке и настройке блока регулирования, должна быть
поверена и иметь соответствующую документацию.

3.4.3

Методика автоматической проверки блока регулирования

Для проведения проверки работоспособности блока регулирования собрать

схему, приведенную в приложении Е.

Включить аппаратуру КПА в следующей последовательности:
-

включить тумблер «Вкл.» БП 110В/75В;

включить тумблер «Вкл.» БП БКС;

включить тумблер «Вкл.» блока регулирования;

включить ПЭВМ:

включить автоматический выключатель БП 110В/20А.

3.4.3.2

Запустите программу «Project_КПА.ехе». На экране дисплея

появится окно главного меню, приведенная на рисунке 2.

Рисунок 2

Окно главного меню.

442

Выбор элемента меню осуществляется курсором (мышью). По умолчанию

программа связывается с портом «СОМ2». Для настройки порта вызовите в окне
главного меню элемент «Настройка порта» в соответствии с рисунком 3.

Рисунок 3 - Настройка порта.

3.4.3.3 Для проверки блока регулирования выберите в меню элемент «Тест

блока регулирования». Запустится программа теста блока регулирования и
начнется проверка функционирования блока регулирования.

В случае неисправностей на экран выводится одно из следующих

сообщений с рекомендациями:

«Нет связи персонального компьютера с КПА. Проверьте кабель

соединения.»;

«Нет связи блока регулирования с КПА. Проверьте включение блока

регулирования. Проверьте соединения. Неисправна плата процессора.»;

«Нет питания блока регулирования. Проверьте тумблер включения. Не

настроена плата питания. Проверьте напряжение питания.»;

«Нет силового питания КПА. Проверьте состояние тумблера включения

КПА. Проверка соединения».

При появлении этих сообщений проверьте включение тумблеров питания и

правильность соединения КПЛ с блоком регулирования согласно Руководства по
эксплуатации КПА.

Тепловоз ТЭМ18ДМ. Инструкция по эксплуатации (2009 год) - часть 77