第13頁共13頁簡談軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障機(jī)理分析^p的論文〔共3篇〕篇1：簡談軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障機(jī)理分析^p的論文引言LED作為高效、環(huán)保、節(jié)能、抗震的新型光，已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用到國民生活的各個(gè)方面。以LED為照明光的車輛LED照明系統(tǒng)也越來越多的出如今軌道車輛中?；谲壍儡囕v的特殊性與電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，進(jìn)步軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的可靠性顯得尤為重要。軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，不僅會造成一節(jié)車廂照明系統(tǒng)的癱瘓、整車照明系統(tǒng)的癱瘓，還可能造成其它連帶系統(tǒng)的故障，如空調(diào)系統(tǒng)、運(yùn)行控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等，甚至可能會引發(fā)火災(zāi)，造成不可預(yù)估的損失。及時(shí)、準(zhǔn)確確實(shí)定軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障，進(jìn)展故障診斷與預(yù)報(bào)，對降低軌道車輛車廂照明系統(tǒng)的維護(hù)本錢，進(jìn)步運(yùn)行效率及可靠性，保證車輛平安運(yùn)行具有重大意義。為了及時(shí)、準(zhǔn)確確實(shí)定并排除軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的故障，對其常見故障類型做了一個(gè)較全面概述，并對其故障機(jī)理進(jìn)展了分析^p，為故障診斷與預(yù)報(bào)工作打下了根底。篇2：簡談軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障機(jī)理分析^p的論文軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)以工控機(jī)為控制核心，通過CAN總線與下位機(jī)通信。利用照度傳感器采集車廂外部環(huán)境的照度值，將照度信息通過CAN總線傳輸至PC機(jī)，然后PC機(jī)根據(jù)外部環(huán)境的光照度值控制開關(guān)的開啟或關(guān)閉，以及向單片機(jī)發(fā)送指令，控制單片機(jī)向LED驅(qū)動器發(fā)送不同脈寬的PWM信號，到達(dá)調(diào)節(jié)LED燈輸出光通量的目的。軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)模塊:LED控制電路模塊、LED驅(qū)動電模塊、LED燈板模塊和傳感器采集模塊。整個(gè)照明系統(tǒng)電路復(fù)雜，電子元器件多，在實(shí)際應(yīng)用中，任何一部分電路或者任何一個(gè)元器件出現(xiàn)故障，不能正常工作，都有可能造成部分甚至整車照明系統(tǒng)的癱瘓，影響正常行車平安。將軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)以模塊為單元，從各模塊本身失效形式入手，與軌道車輛的特殊運(yùn)行條件相結(jié)合，深化分析^p了軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的故障機(jī)理。2LED控制電路模塊故障機(jī)理分析^pLED控制電路模塊是整個(gè)軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的控制核心，它與外圍電路相接，以IPC為控制核心，CAN總線通信，與LED驅(qū)動電模塊相接。在LED控制電路模塊中，除了IPC、CAN總線，還包含很多電子元器件，例如單片機(jī)。為了對LED控制電路的故障診斷打下根底，對LED控制電路模塊的各個(gè)組成單元進(jìn)展了故障機(jī)理分析^p。2.1IPC故障機(jī)理分析^pIPC是整個(gè)軌道車輛車廂照明系統(tǒng)的大腦，支配著每個(gè)單元及模塊的活動，假如IPC出現(xiàn)故障，那么整個(gè)軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)將不能正常工作。一般情況下，軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的IPC故障主要包括:連接故障、供電故障、硬件故障和軟件故障。在軌道車輛運(yùn)行中，強(qiáng)振動對IPC的連接問題造成隱患，故障原因主要包括插接線問題、連接線故障、和外接設(shè)備故障。供電故障主要是指供應(yīng)IPC需求的外圍電，這是軌道車輛供電問題，本文不進(jìn)展詳細(xì)討論;硬件故障主要就是指IPC的硬件出現(xiàn)問題，比方CPU、RAM等硬件出現(xiàn)問題，使IPC不能正常工作;軟件故障就是指控制軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的軟件及程序出現(xiàn)異常。一般對IPC的故障排除步驟為先檢查連接，再檢查各個(gè)供電電，檢查硬件情況，最后排查軟件故障。2.2電路板故障機(jī)理分析^p電路板是控制電路的載體，是電路的重要組成部分。電路板主要由模擬電路和數(shù)字電路組成。一般的數(shù)字電路只有0和1兩種狀態(tài)。由于數(shù)字電路狀態(tài)少，所以其受噪音、振動等的影響較小。其工作機(jī)理也主要是邏輯運(yùn)算，沒有連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)，測試也相對準(zhǔn)確，所以，故障機(jī)理相對簡單。模擬電路故障的原因比擬復(fù)雜，既有元器件在設(shè)計(jì)制造過程中的缺陷造成的，也有使用時(shí)間較長導(dǎo)致的元器件老化或者使用環(huán)境較惡劣引起的。同時(shí)，模擬電路的故障現(xiàn)象還具有多樣性，元器件參數(shù)具有離散性及非線性。模擬電路的故障可以分為由于一些原因(例如開路、短路等)導(dǎo)致的電路功能不能實(shí)現(xiàn)的硬故障和電路的元器件參數(shù)由于某些原因產(chǎn)生漂移并且超過了預(yù)定容差范圍的軟故障。其中，硬故障一般不具緩變性。在軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中，出現(xiàn)更多的就是模擬電路的軟故障。軟故障對系統(tǒng)造成的破壞是漸變的，難以識別。在軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中，噪聲大、振動強(qiáng)、環(huán)境惡劣是軌道車輛經(jīng)常處于的環(huán)境，這些噪聲、振動更容易使元器件發(fā)生漂移，出現(xiàn)緩變故障。電路板中電子元器件較多，在此選擇電阻做為研究對象。為了方便實(shí)驗(yàn)，對電路中功能一樣的電阻在僅有一個(gè)R0出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)展故障波形分析^p。圖中波形2表示LED照明系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，當(dāng)電阻R0出現(xiàn)故障時(shí)，其波形會有所變化。通過對輸出波形的比擬分析^p可以確定電阻R0是否發(fā)生故障。2.3單片機(jī)故障機(jī)理分析^p單片機(jī)是軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的微型控制器，在很多環(huán)節(jié)都起到控制核心的`作用。例如，照度傳感器采集到的數(shù)據(jù)就需要傳給單片機(jī)進(jìn)展處理等。在軌道車輛運(yùn)行中，高溫、低溫、振動等都會對單片機(jī)的正常工作造成威脅。環(huán)境溫度過高或裝置散熱不良均會造成單片機(jī)的加速老化或損壞，產(chǎn)生連續(xù)性數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等;環(huán)境溫度過低還可能會造成單片機(jī)芯片與引腳連線斷裂等。根據(jù)單片機(jī)的故障機(jī)理分析^p及一般的故障診斷方法可以概括，在軌道車輛中，對單片機(jī)的故障診斷一般步驟。3LED驅(qū)動電模塊故障機(jī)理分析^p在LED驅(qū)動電模塊中，主要的故障經(jīng)常出如今電路板或者LED驅(qū)動芯片。其中電路板故障在上節(jié)已經(jīng)做過詳細(xì)故障機(jī)理分析^p，此處不再贅述。在軌道車廂中，對燈光的光通量有一定的要求，所以LED驅(qū)動芯片是控制電路必不可少的組成部分。芯片過熱時(shí)導(dǎo)致芯片發(fā)生故障的最主要原因，也是現(xiàn)階段制約LED開展的最主要的問題。芯片內(nèi)部器件短路，導(dǎo)致芯片的電電流增大;外部電電壓增加的芯片，使芯片的電電壓，電流同時(shí)增大;散熱不好且長時(shí)間大負(fù)荷工作，導(dǎo)致芯片發(fā)燙;芯片輸出端口負(fù)載變重(負(fù)載阻抗變小)，導(dǎo)致芯片輸出功率增加;芯片輸出端口短路，導(dǎo)致芯片輸出功率驟增;芯片內(nèi)部部分器件參數(shù)變化(如器件參數(shù)時(shí)間漂移)或內(nèi)部部分器件損壞，引起芯片工作狀態(tài)改變而導(dǎo)致工作異常;芯片外部部分器件參數(shù)變化(如器件參數(shù)時(shí)間漂移)或外部部分器件損壞，引起芯片工作狀態(tài)改變而導(dǎo)致工作異常;芯片工作時(shí)，由于自激引起內(nèi)部信號振蕩，直接導(dǎo)致芯片輸出異常;芯片工作時(shí)，由于各種原因?qū)е聝?nèi)部數(shù)字脈沖信號占空比改變，直接導(dǎo)致芯片輸出異常;電脈沖干擾或干擾波耦合到芯片的信號電路引起的異常信號處理芯片;芯片外部關(guān)聯(lián)器件及線路接法錯(cuò)誤、短路、損壞等導(dǎo)致的芯片異常工作;芯片供電回路濾波故障，導(dǎo)致交流紋波過大并進(jìn)入芯片供電回路;交流電電壓太高，導(dǎo)致芯片的電電壓增高;無線電涉及電磁干擾引起的某些特殊芯片內(nèi)部工作紊亂等都是造成芯片過熱的原因。4LED燈板模塊故障機(jī)理分析^pLED燈板模塊是軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的終端，是該系統(tǒng)的核心部件，是所有效勞的控制對象的一部分。假設(shè)LED燈板出現(xiàn)故障，那么會使照明系統(tǒng)其它環(huán)節(jié)都失去作用。LED燈板的故障主要包括連接線路故障和LED燈故障。連接線路故障原因主要為線路的斷路。線路斷路的原因主要有電線老化，環(huán)境因素等造成的，傳統(tǒng)的檢測方式有利用三用表、示波器等進(jìn)展手工測試。LED燈故障包括兩類:電、驅(qū)動故障;LED燈故障。其中電、驅(qū)動故障已在LED電模塊故障機(jī)理分析^p進(jìn)展了闡述，本節(jié)主要對LED燈故障進(jìn)展機(jī)理分析^p。造成LED燈故障的原因主要是由超強(qiáng)電流、高電壓(如閃電、電路通斷的瞬時(shí)噪聲、供電電壓不穩(wěn)定等)和靜電放電產(chǎn)生。其中，靜電放電損壞是LED照明中頻繁發(fā)生的一種故障。5LED照度傳感器采集模塊故障機(jī)理分析^p傳感器是構(gòu)成測量與控制系統(tǒng)不可或缺的核心組成部分，同時(shí)也是完成信號采集的主要工具。在軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中，照度傳感器是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)照度調(diào)節(jié)的重要部分。軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)選用的照度傳感器核心部件為光電二極管，它在無光照時(shí)，電阻無窮大，有光照時(shí)，電阻立即變小到幾百歐姆，我們利用它的這個(gè)特性來檢測有無光照及光照大小。傳感器是相對可靠的電子元器件，但是在軌道車輛這種特殊的應(yīng)用環(huán)境中，會有相對于其他使用環(huán)境較多的失效形式。一般情況下照度傳感器的失效形式有:暗電流超差、開路故障、輸入輸出間絕緣電阻小、光發(fā)射管反向電流大和光電傳輸特性失效。這些故障形式大部分都是器件本身的性能缺陷造成的。除了這些故障形式，在軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中，由于列車運(yùn)行時(shí)天氣、振動、沙塵等因素，會造成對傳感器的粉塵污染、腐蝕、高溫、震裂等故障，使傳感器不能正常工作，采集的環(huán)境照度不準(zhǔn)確，從而影響車廂照度調(diào)節(jié)。傳感器污染、腐蝕、震裂等均會對器件造成損傷，使其不能正常工作。在照度傳感器中，良好的散熱是保障其正常工作的重要因素。在軌道車輛運(yùn)行中，由于環(huán)境惡劣或者自身性能的衰減造成照度傳感器芯片溫度的升高。照度傳感器溫度的升高對其采集的精度有很大影響。溫度的升高影響照度傳感器的光通量，從而造成傳感器采集數(shù)據(jù)的失真。研究說明，溫度每升高10℃，光通量減小0.55lm。因此，控制照度傳感器芯片的溫度是保證正常工作的前提。6結(jié)論軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，很難對其機(jī)理進(jìn)展全面的分析^p。在研究其工作機(jī)理的根底上，對軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障機(jī)理進(jìn)展了分類分析^p，深化分析^p了軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中控制電路、驅(qū)動電、LED燈板和傳感器采集模塊的故障機(jī)理，為LED照明系統(tǒng)故障診斷提供了參考根據(jù)。篇3：淺論基于WTB/MVB總線的軌道車輛LED照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文淺論基于WTB/MVB總線的軌道車輛LED照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文目前大部分軌道車輛車廂內(nèi)使用的還是傳統(tǒng)的熒光燈作為光，其能耗大，使用效率低。LED具有效率高、綠色環(huán)保、壽命長、能量轉(zhuǎn)換效率高、抗振性能好等優(yōu)點(diǎn)，其在軌道車輛領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越受到關(guān)注?？紤]到軌道車輛車廂照明系統(tǒng)在沖擊震動、電磁兼容、溫度及供電范圍等方面都有特殊要求，現(xiàn)有的LED照明系統(tǒng)硬件不能直接應(yīng)用于軌道車輛車廂當(dāng)中，研究開發(fā)抗干擾才能強(qiáng)、散熱性好、工作穩(wěn)定的軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)硬件對于改良軌道車輛車廂照明系統(tǒng)具有非常重要的意義。另外，隨著生活質(zhì)量的進(jìn)步，人們對軌道車輛舒適性的要求也越來越高，實(shí)現(xiàn)軌道車輛照明系統(tǒng)的自動調(diào)光將會大幅進(jìn)步能利用率，改善車廂照明條件，進(jìn)步軌道客車的照明舒適性。因此，本文針對鐵軌道車輛車廂LED照明控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于WTB(絞線式列車總線)和MVB(多功能車輛總線)相結(jié)合的軌道車輛車廂LED照明控制系統(tǒng)。1LED照明控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要分成三部分：(1)車廂內(nèi)照明部分，采用LED作為發(fā)光，設(shè)計(jì)了LED的驅(qū)動電來控制LED的驅(qū)動電流;(2)信號采集與處理部分，亮度傳感器采集的亮度信息通過單片機(jī)處理反應(yīng)給安裝在車頭控制室內(nèi)的上位機(jī)IPC機(jī)，利用上位機(jī)軟件完成數(shù)據(jù)交融處理;(3)信息傳遞部分，IPC機(jī)處理后的數(shù)據(jù)信息通過WTB總線傳給各節(jié)車廂的MVB總線，以保證控制信號的高效傳輸。利用分布在各節(jié)車廂的單片機(jī)執(zhí)行IPC機(jī)的控制指令控制驅(qū)動電，實(shí)現(xiàn)LED燈的自動控制。通過各部分的共同作用，實(shí)現(xiàn)了對軌道車輛LED照明系統(tǒng)的控制。2LED照明控制系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)2.1通信模塊的設(shè)計(jì)WTB總線用于構(gòu)成經(jīng)常動態(tài)編組以及多節(jié)車輛級聯(lián)的開放式列車，可實(shí)現(xiàn)車輛間的數(shù)據(jù)通信;MVB總線用于一個(gè)車輛內(nèi)設(shè)備或者一個(gè)固定的車輛組內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，在一個(gè)車輛組內(nèi)最多可以連接4096個(gè)傳感器并且可以實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸。WTB總線與MVB總線之間通過網(wǎng)關(guān)連接。選擇這兩種通信總線結(jié)合使用的方式，既能保證傳輸?shù)母咝院蜏?zhǔn)確性，也因?yàn)閮煞N總線的成熟應(yīng)用節(jié)省了重新選擇總線所帶來的各種問題。2.2硬件散熱殼體的設(shè)計(jì)LED發(fā)光過程中將約62%的電能轉(zhuǎn)化成熱能。因此，解決LED燈的散熱問題對LED的使用壽命非常重要。在基板與LED燈之間增加一層鋁制薄板來增加散熱效率，采用這樣的設(shè)計(jì)使得LED燈的散熱效果良好，有效降低了LED工作時(shí)溫度，延長了使用壽命。2.3LED排列方式的選擇LED燈的排列方式一般有三種類型：串聯(lián)方式、并聯(lián)方式、混聯(lián)方式。將所有的LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制LED燈的使用數(shù)量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動器的本錢也會增加。綜合考慮串/并聯(lián)兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用串/并聯(lián)混合連接方式。同時(shí)，為了進(jìn)步照明系統(tǒng)的容錯(cuò)性，采用穿插混聯(lián)排列方式。在同一條串聯(lián)支路中，假設(shè)有一個(gè)LED燈損壞，使一條串聯(lián)的LED燈不能調(diào)節(jié)時(shí)使用穿插式排列，在機(jī)械構(gòu)造的同一行，間隔性的還有LED燈正常工作，從而克制了串聯(lián)LED燈損壞導(dǎo)致整行亮度不能調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。2.4亮度采集模塊設(shè)計(jì)在保證照明控制系統(tǒng)對環(huán)境亮度信息的高速處理才能同時(shí)節(jié)約本錢的前提下，結(jié)合軌道車廂的環(huán)境要求，選擇STC89C52單片機(jī)作為亮度采集模塊的微處理核心。與單片機(jī)的P2引腳連接的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是ADC0804，實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換;選擇三洋系列LA0150CS照度傳感器，分布在車廂的不同位置，實(shí)現(xiàn)對亮度信息的高速處理。2.5硬件驅(qū)動電設(shè)計(jì)由于軌道車輛采用外部供電，高壓電經(jīng)過變壓后供車廂內(nèi)部電路使用，在降壓過程中會產(chǎn)生諧波干擾，為了消除電網(wǎng)中的電磁干擾，設(shè)計(jì)了EMC(電磁兼容性)濾波電路。采用橋式整流濾波電路，將220V的工頻電流轉(zhuǎn)換成一定的直流電后進(jìn)展降壓變換，再經(jīng)過正激式DC/DC變換器變換為特定電壓的穩(wěn)壓直流電，以供LED照明。選擇PT4107作為驅(qū)動芯片，PT4107可以輸出范圍為18V～450V的電壓，可以驅(qū)動上百個(gè)LED的混聯(lián)應(yīng)用，可外部設(shè)定過溫保護(hù)，可通過PWM數(shù)字脈沖控制到達(dá)改變LED亮度的目的，滿足軌道車輛車廂LED照明驅(qū)動要求。同時(shí)，設(shè)置了PFC(功率因數(shù)校正)電路，克制了橋式整流濾波電路后功率因數(shù)降低的問題，使電的功率因數(shù)大大進(jìn)步。3硬件驅(qū)動電仿真及實(shí)驗(yàn)采用臨界比例度法對PID進(jìn)展參數(shù)整定并進(jìn)展驅(qū)動電的仿真分析^p。利用PID算法對PWM占空比進(jìn)展控制，從而控制驅(qū)動電的輸出電流，使LED的'發(fā)光到達(dá)預(yù)定值。利用Matlab對控制算法進(jìn)展仿真，將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間T1置于最大(T1=∞)，微分時(shí)間置零(τ=0)，比例度δ適當(dāng)，平衡操作一