Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Tansporturi Specializarea: Telecomenzi Telecomenzi si Electronica in Transporturi Transporturi
PROIECT S.D.T.F. S.D.T.F.
PROFESOR
INDRU!TOR: INDRU!TOR:
STUDENT:
Tema proiectului Sa se proiecteze o schema care sa simuleze "unctionarea unui post central pentru monitorizarea circulatiei "eroviare #dispecer$ cu urmatoarele speci"icatii minime:
%& Se proiecteaza schema de detectie a materialului rulant' (& Se proiecteaza schema de a"isare a semnalelor luminoase cu posi)ilitatea de detectie a arderii unui )ec' *& Sunt analizate de"ectiunile care ar putea sa apara in circulatie si se semnalizeaza corespunzator in postul central' +& Se vor analiza cel putin , aspecte care tin de "ia)ilitatea sistemului realizat' ,& Solutiile alese tre)uie -usti"icate' pentru "iecare se vor prezenta avanta-e si dezavanta-e&
Semnalele luminoase
Un semnal luminos este un dispozitiv mecanic sau electric ridicat lan.a o linie de cale "erata pentru a transmite in"ormatii re"eritoare la starea liniei catre tren/so"erii de tren& So"erul interpreteaza indicatiile semnalului si actioneaza in consecinta& De o)icei0 un semnal poate in"orma conducatorului viteza la care trenul poate continua in conditii de si.uranta sau poate instrui so"erului sa opreasca& Initial0 semnalele a"iseaza simple opriri / indicatii de procedura& Semnalul indepartat dat so"erului il avertizeaza ca el se apropie de un semnal care ar putea necesita o oprire& !cest lucru a permis o crestere .enerala a vitezei0 de cand mecanicii de locomotiva nu au mai avut de condus cu viteza0 distanta de reperare pana la semnalul de oprire& In conditiile calendarului si ordinea operatiilor de tren0 semnalele nu au transmis direct ordinele echipa-ului trenului& In schim)0 ei au indreptat echipa-ul pentru a ridica comenzi0 eventuale opriri sa "aca acest lucru in cazul in care comanda se -usti"ica& Semnalele sunt "olosite pentru a indica una sau mai multe dintre urmatoarele: • • • • • • •
ca linia dinainte este li)era #li)era de orice o)stacol$ sau )locata& ca so"erul are permisiunea de a continua& ca punctele #numite si comutatoare$ sunt setate corect& in ce "el sunt sta)ilite punctele& viteza trenului cu care poate mer.e& starea semnalului urmator& ca ordinele de tren vor "i preluate de echipa-&
Semnalele pot "i plasate: • • • • • • •
la inceputul unei sectiuni de cale& in apropiere de un element mo)il de in"rastructura0 cum ar "i puncte / macazuri& inaintea altor semnale& in apropiere de o trecere la nivel& la un comutator sau macaz& inainte de plat"orme sau alte locuri in care trenurile sunt suscepti)ile de a "i oprite& la statiile de comenzi de tren&
12iniile de "unctionare1 sunt de o)icei semnalate continuu& Fiecare linie de cale "erata du)la este semnalata normal intr3o sin.ura directie0 cu toate semnalele care se con"runta in aceeasi directie pe "iecare linie& In cazul in care este instalat un semnal
1)idirectional10 semnalele se con"runta in am)ele directii pe am)ele piste #uneori cunoscut su) numele de 4lucru reversi)il5 in cazul in care liniile nu sunt utilizate in mod normal pentru lucrul )idirectional$& In .eneral semnalele nu sunt prevazute pentru controlul miscarilor in caile sau zonele depourilor& In repaus0 cand releele de cale sunt atrase0 "iind atrase si releele de comanda 6 si 7 este aprins "ocul verde si e8citat releul de "oc F7& Releul F7 are doua contacte de repaus : unul in circuitul "ocului .al)en si rosu de rezerva& Releul FR6 "iind deze8citat0 in primul moment al inchiderii contactului F70 este parcurs de un curent "oarte mare #de cativa amperi' "ilamentul )ecului e rece$ si in consecinta el se atra.e "oarte rapid0 deschide prin contactul sau de repaus circuitul "ocului rosu de rezerva si isi conecteaza prin contactul de lucru rezistenta de 9&; in paralel0 asi.urandu3si curentul normal de lucru in in"asurare& Daca se intrerupe si "ilamentul )ecului .al)en #situatie "oarte putin pro)a)ila0 deoarece el este aprins mult mai rar in comparatie cu cel verde$ se deze8cita si releul FR6& Prin contactele de repaus ale am)elor relee de "oc se inchide circuitul "ocului rosu de rezerva& Pro)a)ilitatea ca semnalul de )loc sa ramana stins #prin arderea "ilamentului )ecului rosu de rezerva$ este e8trem de mica0 avand in vedere "aptul ca )ecurile au o durata .arantata de "unctionare de cel putin %999 de ore0 iar "ocul rosu de rezerva arde cel mult cateva ore pe an&
Numaratoare de osii
Un numarator de osii este un dispozitiv pe o cale "erata care detecteaza trecerea unui tren intre doua puncte de pe un circuit& Un cap de numarare #sau 1punctul de detectie1$ este instalat la "iecare capat al sectiunii0 si ca "iecare osie care trece de capul numaratorului la inceputul sectiunii0 numaratorul incrementeaza& Un punct de detectie cuprinde doi senzori independenti0 prin urmare0 aparatul poate detecta directia si viteza unui tren in ordinea si timpul in care senzorii sunt trecuti& Dupa ce trenul trece de un cap de numarator similar de la s"arsitul sectiunii0 numaratorul decrementeaza& Daca numarul este evaluat ca zero0 sectiunea se presupune a "i li)era pentru un al doilea tren& !cest lucru este realizat prin calculatoare critice pentru si.uranta numite 1evaluatori10 care sunt situate central0 cu punctele de detectie situate la locurile o)li.atorii din teren& Punctele de detectie sunt "ie conectate la evaluator prin ca)lu de cupru dedicat sau printr3un sistem de transport de telecomunicatii& !cest lucru permite punctelor de detectie sa "ie amplasate la distante semni"icative din evaluator& !cest lucru este util atunci cand se utilizeaza echipamente de centralizare0 dar mai putin atunci cand echipamentul de semnalizare este distri)uit la mar.inea liniei de la camera de echipamente& Detector de linie libera
Semnalizare de cale
Macazuri
Un macaz de cale "erata este o instalatie mecanica care sa permita trenurilor de cale "erata sa "ie .hidate de la un circuit la altul0 cum ar "i la un nod de cale "erata& Este un dispozitiv montat la )i"urcarea a doua linii de tren sau de tramvai0 cu a-utorul caruia vehiculul este indrumat pe una dintre liniile )i"urcatiei& acazul este "ormat din perechea de sine de "orma conica0 cunoscut su) numele de puncte #ace de macaz sau lame punct$0 situat intre sinele e8terioare diver.ente& !ceste puncte pot "i mutate lateral in una din cele doua pozitii pentru a directiona un tren care vine din capatul in.ust spre calea dreapta sau calea diver.enta& Un tren care se deplaseaza de la capatul in.ust spre paletele puncti"orme #adica va "i directionat catre una dintre cele doua cai0 in "unctie de pozitia punctelor$ se spune ca este e8ecutata o miscare orientata a punctelor&
Microcontrolerul
ATmea!"
Notiuni .enerale !Tme.a% este un microcontroler RIS< pe > )iti realizat de "irma !tmel&
%?B de memorie Flash reinscripti)ila pentru stocarea codului %?B de memorie R! ,%(B de memorie EEPRO doua numaratoare/temporizatoare de > )iti un numarator/temporizator de % )iti contine un convertor analo. @ di.ital cu intrari multiple contine un comparator analo.ic contine un modul US!RT pentru comunicatie seriala dispune de oscilator intern o"era *( de linii I/O or.anizate in patru porturi& Structura interna .enerala a controlerului este prezentata in "i.ura de mai -os& Se poate o)serva ca e8ista o ma.istrala .enerala de date la care sunt conectate mai multe module:
3 3 3 3
unitatea aritmetica si lo.ica #!2U$ re.istrele .enerale memoria R! si memoria EEPRO liniile de intrare #porturile @ I/O 2ines$ si celelalte )locuri de intrare/iesire& !ceste ultime module sunt controlate de un set special de re.istre0 "iecare modul avand asociat un numar de re.istre speci"ice& emoria Flash de pro.ram impreuna cu intre. )locul de e8tra.ere a instructiunilor0 decodare si e8ecutie comunica printr3o ma.istrala proprie0 separata de ma.istrala de date mentionata mai sus& !cest tip de or.anizare este con"orm principiilor unei arhitecturi Aarvad si permite controlerului sa e8ecute instructiunile "oarte rapid&
Structura )loc .enerala a microcontrolerului !Tme.a%
!Tme.a% contine *( de re.istre de uz .eneral i + de re.istre speciale pentru modulele I/O& !ceste re.istre sunt mapate la adrese din memoria R! cuprinse =ntre 9999h si 99,Fh& Una din caracteristicile "oarte importante pentru orice procesor si in particular pentru microcontrolere este sistemul de intreruperi& O intrerupere reprezinta un semnal .enerat de un modul e8tern unitatii centrale de procesare #
jmp RESET jmp EXT_INT0 jmp EXT_INT1 jmp TIM2_COMP jmp TIM2_OVF jmp TIM1_CAPT jmp TIM1_COMPA jmp TIM1_COMP B jmp TIM1_OVF jmp TIM0_OVF jmp SPI_STC jmp USART_RXC jmp USART_UDR E jmp USART_TXC jmp ADC jmp EE_RDY jmp ANA_COMP jmp TWSI jmp INT2 jmp TIM0_COMP jmp SPM_RDY RESET: ldi 1!"#i$#%RAMEN D& '() SP*"1! ldi 1!"l'+%RAMEND & '() SP,"1!
Daca una din intreruperi nu este utilizata se recomanda ca pe pozitia acesteia sa se introduca o instructiune de salt catre eticheta RESET& Primele patru instructiuni care apar dupa eticheta RESET sunt utilizate pentru a initializa pointer3ul de stiva de"init de re.istrele SPA si SP2&
Descriere bloc detectie material rulant
Pentru detectia materialului rulant am "olosit un numarator de osii&Pentru aceasta am "olosit doua numaratoare0 unul la intrarea in sectorul de linie si unul la iesirea din sectorul de linie& Iesirea numaratoarelor am dus3o catre o poarta lo.ica 4SI5 iar mai apoi intr3un comparator& Daca valoarea inumarata la primul numarator este e.ala cu cea de a doua atunci microcontrolerul va transmite un semnal catre )locul de a"isare0 semnale luminoase si va aprinde led3ul verde0 in caz contrar daca sunt di"erite se va aprinde led3ul de culoare rosie&
!cesta "oloseste o tensiune de alimentare de ,7 iar intensitatea curentului de %m!& Pentru comparare am "olosit un alt inte.rat C+2S>,0care "oloseste tot o tensiune de alimentare de ,7&
Dupa ce compara valorile primite0 numaratorul va trimite un semnal catre microcontroler&
#loc de a$isare semnale luminoase
!"isarea semnalelor luminoase se va "ace cu led3uri& Ele vor primi semnal de la microcontroler0 iar dupa ce unul din led3uri se va aprinde va emite in continuare un semnal care se intoarce la microcontroler& Daca acesta nu primeste semnal de la el inseamna ca led3ul este ars si va transmite un semnal catre panoul de a"isare pentru a semnala ca led3ul este ars& 2ed3urile se vor conecta pe primii + pini ai microcontrolerului atat la iesire cat si la intrare& Daca sectorul este li)er atunci se va aprinde led3ul de culoare verde0iar daca sectorul este ocupat atunci se va aprinde led3ul de culoare rosie&
#loc de control macaz
Blocul de control macaz va "i alimentat la 70 iar controlul se va "ace cu a-utorul a doua push )utoane& acazul are doua pozitii stan.a si dreapta0 asadar daca macazul este pe stan.a acesta va apasa pe push )utonul PB% si va aprinde 2ED3ul % iar daca este pe dreapta va apasa push )utonul PB( si va aprinde 2ED3ul (& In cazul in care microcontrolerul nu primeste semnal de la nici unul dintre )utone acesta va a"isa pe 2
Panoul de a$isare
!"isarea am ales sa o "ac cu a-utorul unui 2
Pin
Descriere
1
GND
2
+5V alimentare
3
VEE (contrast, se coneteaza la +5V si GND printr-un potentiometru de 10K pentru rearea contrastului!
"
#$ (0%comenzi, 1%caractere!
5
#& (0%scriere, 1%citire!
'
E (impuls 10 pentru a )alida caratere sau comenzi!
*-10
D0-D3 (us de date idirectional, pentru transerul de date intre .D si microcontroler/ nu se olosesc in modul pe " iti!
11-
D"-D* (us de date idirectional, pentru transerul de date intre .D si microcontroler/
1"
se olosesc in modul de pe " iti!
15
ED+ (alimentare ED aclit, !
1'
ED- (masa ED aclit, K!
In cazul in care un 2ED este ars acesta va a"isa mesa-ul 4led ars50 iar daca macazul este ramas )locat acesta va a"isa mesa-ul 4avarie5&
Tipuri de %CD al$anumeric
!"isa-ele 2
Microcontroler &ATmea!"'
Pentru )locul de detectie a materialului rulant microcontrolerul va primi semnal de la comparator&Daca comparatorul trimite semnal pe pinul atunci valorile sunt e.ale iar microcontrolerul va transmite semnal catre )locul de semnale luminoase pentru a aprinde 2ED3ul verde si ii va a"isa operatorului ca sectorul este li)er& Daca comparatorul trimite semnal pe pinul ,0 adica valoarea inre.istrata de primul comparator#PD%$ este mai mare decat cea de pe al doilea comparator#PD($ sau daca comparatorul trimite semnal pe pinul C0 adica valoarea inre.istrata pe primul comparator#PD%$ este mai mica decat cea inre.istrata pe al doilea comparator #PD($ atunci microcontrolerul va aprinde 2ED3ul de culoare rosie si ii va a"isa operatorului ca sectorul este ocupat& Pentru )locul de semnale luminoase0 daca microcontrolerul nu primeste semnal de la vreunul dintre 2ED3urile care ar "i tre)uit sa "ie aprins0 atunci acesta ii va a"isa operatorului pe 2
#ibliora$ie(
http://en&iipedia&or./ii/RailaGHsi.nal http://en&iipedia&or./ii/!8leHcounter http://en&iipedia&or./ii/RailroadHsitch http://&)o)tech&ro/tutoriale/microcontrolere/,3cum3comanzi3un3lcd3 al"anumeric http://&"orumtrenuri&com/t%C,93macazuri http://&alldatasheet&com http://&datasheet&ro http://&ras"oiesc&com/in.inerie/electronica/ST!BI2I!TO!RE3DE3 TENSIUNE>&php http://"orum&loomotiv&ro/modules&phpJ nameKForumsL"ileKvietopicLtK(,9LstartK%, http://en&iipedia&or./ii/TracHcircuit http://&atmel&com/ima.es/doc(+&pd"
