Sisteme DE Dirijare A Traficului Feroviar

SISTEME DE DIRIJARE A TRAFICULUI FEROVIAR

CUPRINS

1)Tema proiectului………………………………………………………………………..pag.3

2)Introducere………………………………………………………………………………..pag.4

3)Schema bloc………………………………………………………………………………pag.6

4)Blocul de alimentare…………………………………………………………………..pag.7

5)Blocul de detectie-Sesizorul de cale……………………………………………..pag.9

6)Blocul de decizie si control………………………………………………………….pag.11

7)Blocul semnalelor luminoase……………………………………………………….pag.13

8)Blocul de alimentare de rezerva……………………………………………………pag.14

9)Schem logica de programare………………………………………………………..pag.15

10)Schema completa………………………………………………………………………pag.16

11)Aspecte de fiabilitate…………………………………………………………………pag.17

12)Memoriu tehnic………………………………………………………………………. .pag.18

13)Bibliografie………………………………………………………………………………pag.22

1)Blocul de alimentare

Blocul de alimentare scoate + sau – 5 Volti necesari alimentarii microcontrolerului.Sursa foloseste alimentare de 220 Volti/50 Hz de la reteaua nationala, tensiunea pozitiva si cea negativa este data de cele 2 circuite integrate LM7805CT, regulator de tensiune pozitiva si LM7905CT, regulator de tensiune negativa.

Transformatorul alimentat de la retea este de tipul monofazic cu 2 infasurari.

Pentru protectia circuitului au fost montate 2 sigurante de cate 2 Amperi pe alimentarea transformatorului in primar de la reteaua nationala, dar pentru sporirea sigurantei in paralel in primarul transformatorului se mai poate monta si un circuit de tipul SNNUBER alcatuit dintr-o rezistenta si un condensator legate in serie.

Mai jos este atasata schema electrica a surseri de alimentare:

1)Sursa care scoate la iesire +5 Volti:

2)Sursa care scoate la iesire -5 Volti:

3)Componenta alternativa a sursei:

Componenta alternativa dupa cum se poate observa este foarte mica si nu influenteaza cu nimic functionarea.

2)Blocul de detectie a materialului rulant-Sesizorul de cale

Are rol in detectia prezentei materialului rulant.El poate fi amplasat pe lungimea sectorului functionand dupa urmatorul algoritm:Trenul are atasat in partea frontala cu care ataca, inceputul sectorului de cale o dioda laser aceasta,are rolul de a pune in conductie cei 4 fototranzistori distribuiti de-a lungul sectorului de-o parte si de alta a sinei.

La punerea in conductie a celor 4 fototranzistori acestia vor transmite prin colector notat cu 5 in figura de mai jos un impuls catre microncontrolerul ATMega16 care va primi informatia de detectie a metrialului rulant in cale.

Acesta are urmatoarea schema electrica:

In imaginea de mai jos se poate observa modul de functionare:

3)Blocul de decizie si control

Blocul de decizie si control este alcatuit din microcontrolerul ATMega16, dezvoltat de catre ATMEL.

Cateva informatii despre el:

-performanta ridicata si un consum micl

-8-bit Microcontroller

Arhitectura RISK avansata

– set de 131 de instructiuni puternice

– 32 x 8 registre de lucru generale

– 2 multiplicatoare de ciclu pe chip

Segmente de memorie de inalta rezistenta si durabilitate

– 16 Kbytes de sistem

– 512 Bytes EEPROM

– 1 Kbyte Internal SRAM

– Cicluri de scriere si stergere:

10,000 Flash/100,000 EEPROM

– Durata de viata: 20 de ani la 85°C/100 de ani la 25°C

Specificatii speciale

– Oscilator intern RC calibrat

– Surse interne si externe de intreruperi

– 6 moduri de sleep: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby

and Extended Standby

– 32 de linii programabile de tipul I/O

Tensiuni de lucru

– 2.7V – 5.5V for ATmega16L

– 4.5V – 5.5V for ATmega16

Grade de viteza

– 0 – 8 MHz pentru ATmega16L

– 0 – 16 MHz pentru ATmega16

Consum de energie 1 MHz, 3V, and 25°C for ATmega16L

– Active: 1.1 mA

– Idle Mode: 0.35 mA

– Power-down Mode: < 1 μA

Schema electrica a blocului de decizie si control:

Circuitul functioneaza astfel:Initializarea se va face prin alimentarea pinul VCC cu +5 Volti proveniti din sursa.

Dupa alimentarea sa, microcontrolerul sta in modul standby, iar la tecerea materialului rulant peste fototranzistorii din teren acesta va face receptionarea impulsurilor provenite dupa care verifica informatiile primite prin pinii:PA3, PA2, PA1, PA0, iar apoi va transmite mai departe catre blocul semnalelor luminoase actiunea ce trebuie efectuata.Aprinde rosu, galben, verde sau rosu de rezerva.

Circuitul de decizie va mai avea un ceas exten (X-TAL) de 7mhz pentru sincronizarea raspunsului microcontrolerului, si un circuit de reset pe care il vor actiona fototranzistorii din teren in cazul raspunsului eronat al acestuia.

4)Blocul semnalelor luminoase

Prin intermediul pinilor PD3, PD4, PD5, PD6, sunt transmise informatiile catre blocul semnalelor luminoase, releele sunt actionate de catre tranzistoii BC548, releele fiind legate la colectorul tranzistorului.Rezistenta de 10 KΩ are rolul de limitare a curentului prin baza tranzistorului.

Dioda monatata pe alimentarea releului are rolul de a taia tensiunea de autoinductie in momentul,in care se intrerupe alimentarea pe releu.

Schema electrica a blocului semnalelor luminoase:

La detectia materialului rulant impulsurile primite de catre microcontroler sunt procesate, iar apoi in functie de amplasarea trenului in cale este trimis impuls prin intermediul pinului corespunzator releului de foc verde, foc galben, foc rosu sau rosu de rezerva.

5)Blocul de alimentare de rezerva

Datorita faptului ca siguranta este pe primul plan in transporturi,majoritatea sistemelor trebuiesc prevazute cu un sistem de alimentare de rezerva pentru prevenirea lipsei de alimentare care poate duce la pagube materiale, intarzieri, dar cel mai grav la pierderea de vieti omenesti.

Pentru sistemul conceput am ales un UPS in tehnologia ON-LINE.

Tehnologia on-line aduce cel mai înalt nivel al protectiei retelei, conditionãrii si back-up-ului disponibil. Dar fiti siguri cã este întradevãr tehnologie on-line, pentru cã unii producãtori dau modelelor line-interactive denumirea ,,on-line” si un model ,,on-line hibrid" are principiu off-line. Comunicatia în retea este adesea necesarã pentru a proteja aplicatiile critice.

Seria 7400-UPS on-line, 80…400 kVA

Seria AP 7400:

Conditionare energeticã si UPS pentru sistemele "mission-critical" mari

Caracteristici generale:

-gama de puteri: 80, 120, 200, 300 si 400 kVA;

-tehnologie on-line;

-sistem redundant.

6)Schema Logica de programare

Descrierea algoritmilor intr-un limbaj natural prezintă o serie de inconveniente care sereflectă negativ asupra caracteristicilor acestora. De aceea a fost necesară introducerea unor limbaje pentru descrierea algoritmilor care să permită o prezentare simplă, intr-o formă apropiatăde limbajul natural, dar în același timp având o structură apropiată de cea a limbajelor de programare.

Schemele logice constituie un asemenea limbaj de descriere a algoritmilor, ușor de învățat,ușor de transpus într-un limbaj de programare. în continuare va fi prezentată organigrama (schema logică de programare) pe baza căreia se va implementa programul în asamblare pentru realizarea funcțiilor cerute.

7)SCHEMA COMPLETA

Modul de functionare complet:

Cu ajutorul sursei stabilizate de 5 Volti se va alimenta, tot circuitul.

Fototranzistorii vor fi pregatiti pentru interceparea diodei laser prezente pe materialul rulant.Microcontrolerul se va afla in starea de “standby”, acesta va iesi din aceasta stare dupa ce va primi impuls pe pinii PA0, PA1, PA2, PA3 de la fototranzistorii amplasati pe calea de rulare.

Dupa receptionarea impulsurilor microcontrolerul va procesa informatiile provenite din cale,iar apoi va decide si va transmite mai departe informatia catre Blocul Semnalelor Luminoase.Ceasul extern de 7MHz al Blocului de Decizie are rolul de a sincroniza raspunsul cu microcontrolerul, in caz ca raspunzul este eronat va fi resetat de catre fototranzistorii din teren cu ajutorul circuitului de reset.

Odata cu transmiterea impulsului de comanda pe unul din pinii PD3, PD4, PD5, PD6, unul din tranzisotrii BC548 va transmite un impuls releului care va actiona unul din cele 4 focuri.

8)Aspecte de fiabilitate

1)In cazul in care unul sau mai multi din senzorii din cale sunt defecti sau nu sunt prezenti realizarea detectiei nu se poate face ceea ce poate avea urmari nedorite, de aceea se recomanda pentru mentenanta verificarea periodica a acestora cat si erfectuarea masuratorilor corespunzatoare pentru a se asigura buna functionare a acestora.

2)Microcontrolerul este de asemenea o piesa cheie in alcatuirea circuitului deoarece acesta realizeaza functia de comanda.Implementarea programului de rulare a acestuia se va face de catre o persoana autorizata si va fi verificat periodic, deoarece acesta ulterior poate prezenta erori care pot transmite informatii eronate obiectelor controlate.

3)Releelor din circuit li se vor face periodic masuratori pentru buna functionare a acestora, dar si verificarea contactelor, deoarece cu timpul acestea se pot deteriora si vor duce la functionarea necorespunzatoare a semnalizarilor.

4)Sursa de alimentare va fi masurata periodic pentru a asigura tesiunea necesara alimentarii circuitului.In cazul in care sursa nu va scoate la iesire tensiunile necesare alimentarii riscul de nefunctionare a circuitului poate avea urmari catastrofale.

Aceeasi operatiune se va efectua si pentru sursa de rezerva.

5)Focurile de semnalizare vor fi verificate pentru asigurarea unei bune semnalizari.Acestea se pot arde,iar circulatia se poate desfasura intr-un ritm lent sau chiar deloc, deoarece semnalizarea este esentiala la calea ferata.

9)Memoriu tehnic

1)LM7805:

Generalitati:

• current de iesire pana la 1A

• tensiuni de iesire 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V

• protectie la supraincarcare termica

• protectie la scurcircuit

• transistor pe iesire pentru operarea intr-o zona sigura

Diagrama interna bloc:

2)LM7905:

Generalitati:

• current de iesire 1A

• tensiuni de iesire -5, -6, -8 , -9, -10, -12, -15, -18 and –

24V

• protectie la supraincarcare termica

• protectie la scurcircuit

• transistor pe iesire pentru operarea intr-o zona sigura cu compensare

Diagrama interna bloc:

3)Fototranzistorul CNY17-1:

Schema bloc:

4)Tranzistorul BC548:

10)Bibliografie

1)Electroalimentare curs;

2)Laborator sisteme de dirijare a traficului feroviar;

3)www.alldatasheet.com

4)www.wikipedia.com

5)www.nationalinstruments.com

6)www.fairchildsemiconductor.com

7)Curs Microcontrolere-ATMega16

8)www.atmel.comru a asigura tesiunea necesara alimentarii circuitului.In cazul in care sursa nu va scoate la iesire tensiunile necesare alimentarii riscul de nefunctionare a circuitului poate avea urmari catastrofale.

Aceeasi operatiune se va efectua si pentru sursa de rezerva.

5)Focurile de semnalizare vor fi verificate pentru asigurarea unei bune semnalizari.Acestea se pot arde,iar circulatia se poate desfasura intr-un ritm lent sau chiar deloc, deoarece semnalizarea este esentiala la calea ferata.

9)Memoriu tehnic

1)LM7805:

Generalitati:

• current de iesire pana la 1A

• tensiuni de iesire 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V

• protectie la supraincarcare termica

• protectie la scurcircuit

• transistor pe iesire pentru operarea intr-o zona sigura

Diagrama interna bloc:

2)LM7905:

Generalitati:

• current de iesire 1A

• tensiuni de iesire -5, -6, -8 , -9, -10, -12, -15, -18 and –

24V

• protectie la supraincarcare termica

• protectie la scurcircuit

• transistor pe iesire pentru operarea intr-o zona sigura cu compensare

Diagrama interna bloc:

3)Fototranzistorul CNY17-1:

Schema bloc:

4)Tranzistorul BC548:

10)Bibliografie

1)Electroalimentare curs;

2)Laborator sisteme de dirijare a traficului feroviar;

3)www.alldatasheet.com

4)www.wikipedia.com

5)www.nationalinstruments.com

6)www.fairchildsemiconductor.com

7)Curs Microcontrolere-ATMega16

8)www.atmel.com

10)Bibliografie

1)Electroalimentare curs;

2)Laborator sisteme de dirijare a traficului feroviar;

3)www.alldatasheet.com

4)www.wikipedia.com

5)www.nationalinstruments.com

6)www.fairchildsemiconductor.com

7)Curs Microcontrolere-ATMega16

8)www.atmel.com