一种用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块的制作方法

本实用新型涉及一种机柜的冷却装置，特别涉及一种用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块。

背景技术：

城市轨道交通信号系统是其自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。信号系统的核心是列车自动控制系统（ATC系统），它包括车载部分和地面部分。车载的ATC系统一般包括安装在同一机柜的车载ATP子系统子系统、车载ATO子系统、车载车地信息交换系统（CBTC时采用无线通信方式，点式时一般采用交叉感应环线方式）、BTM、相应接口层设备，及在机柜外的其他列车运用信息传感器等。

车载ATC系统将其主要组成中的ATP子系统、ATO子系统等重要子系统集中安装在同一机柜中。这样机柜中的散热问题就十分重要。一般情况下从机柜的前侧将冷空气吸入机柜，通过机柜后部的风扇再将机柜中的热量带出机柜，形成一个前进后出的有效散热通道，达到降低机柜温度的作用。目前，车载ATC系统机柜的散热装置为不可监控换气用风扇，车载ATC系统无法获知风扇的工作情况。为了对风扇的运用进行监控提高风扇的工作效率同时避免当风扇不正常工作时车载ATC系统无法获知风扇的运用情况继续工作，造成机柜内温度过热损坏系统，研制了用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块，其技术要点是，包括：

电源转换模块，用于将车载电源的电压转换为风扇工作电压和MCU控制器工作电压，并分别为风扇和MCU控制器进行供电；

风扇运转和停止控制电路，用于根据MCU控制器发出的控制指令控制风扇运转或停止；

风扇运用情况反馈电路，用于以方波和占空比的形式反馈风扇运行情况给MCU控制器；

温度传感器，用于获取可监控风扇冷却模块的整体温度；

MCU控制器，根据温度传感器回传的温度信息和风扇运用情况反馈电路反馈的风扇运行情况信息，判断可监控风扇冷却模块是否正常工作，若非正常工作则停止向车载ATP子系统发送电平信号，由车载ATP子系统报警，通知用户此时可监控风扇冷却模块未正常工作；若正常工作则与车载ATP子系统进行通讯，持续对地铁车载ATC系统机柜进行降温。

上述方案中，所述的风扇运转和停止控制电路包括电阻、三极管、P沟道MOS管及保险丝，第一电阻的一端与MCU控制器的IO端连接，第一电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极经第二电阻连接P沟道MOS管的栅极和第三电阻的一端，第三电阻的另一端、P沟道MOS管的源极同时连接24V电源， P沟道MOS管的漏极一路经第一保险丝连接第一风扇，另一路经第二保险丝连接第二风扇，第三路经第三保险丝连接第三风扇。

上述方案中，，所述的风扇运用情况反馈电路包括电阻和光耦合器，第一风扇经第一电阻连接第一光耦合器的发光二极管正向压降输入端，第二风扇经第二电阻连接第二光耦合器的发光二极管正向压降输入端，第三风扇经第三电阻连接第三光耦合器的发光二极管正向压降输入端。

本实用新型的有益效果是：该用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块，包括风扇运转、停止控制电路和风扇运用情况反馈电路及三个带反馈的风扇，启动后风扇将机柜中的热量带出机柜，形成一个前进后出的有效散热通道，达到降低机柜温度的作用，具有设计合理、结构简单的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块结构框图；

图2为本实用新型实施例中风扇运转和停止控制电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例中风扇运用情况反馈电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例中温度传感器电路结构原理图；

图5为本实用新型实施例中逻辑高低电平输出电路电路原理图。

具体实施方式

使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图5和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例采用的一种用于地铁车载ATC系统机柜的可监控风扇冷却模块，如图1所示，包括：

电源转换模块，包括车载电源转24V电源模块1和24V转5V电源模块2，其中，车载电源转24V电源模块1用于将车载电源的电压转换为风扇工作电压为风扇行供电，24V转5V电源模块2用于将车载电源的电压转换为MCU控制器工作电压，并为MCU控制器进行供电。

风扇3，用于为ATC系统机柜进行降温。本实施例采用的风扇3为带反馈风扇，其可将自身状态参数反馈给MCU控制器7。

风扇运转和停止控制电路4，用于根据MCU控制器7发出的控制指令控制风扇3运转或停止。

风扇运用情况反馈电路5，用于以方波和占空比的形式反馈风扇3运行情况给MCU控制器7。

温度传感器6，用于获取可监控风扇冷却模块的整体温度。

MCU控制器7，根据温度传感器6回传的温度信息和风扇运用情况反馈电路5反馈的风扇运行情况信息，判断可监控风扇冷却模块是否正常工作，若非正常工作则停止向车载ATP子系统8发送电平信号，由车载ATP子系统8报警，通知用户此时可监控风扇冷却模块未正常工作；若正常工作则与车载ATP子系统8进行通讯，持续对地铁车载ATC系统机柜进行降温。

本实施例中采用的风扇运转和停止控制电路4如图2所示，包括电阻R3、电阻R21、电阻R7、三极管Q1、P沟道MOS管Q3及保险丝F1、保险丝F2、保险丝F3，电阻R3的一端与MCU控制器的MQD端连接，电阻R3的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的集电极经电阻R21连接P沟道MOS管的栅极和电阻R7的一端，电阻R7的另一端、P沟道MOS管的源极同时连接24V电源，P沟道MOS管的漏极一路经保险丝F1连接第一风扇，另一路经保险丝F2连接第二风扇，第三路经保险丝F3连接第三风扇。该电路是通过MCU控制器7的MQD管脚控制三极管Q1饱和与截止，以控制P沟道MOS管Q3的“开关”，当MCU控制器7的MQD管脚输出高电平时，风扇开启，当MCU控制器7的MQD管脚输出低电平时，风扇关闭。

风扇运用情况反馈电路5,如图3所示,包括电阻R9、电阻R13、电阻R14及光耦合器G1、光耦合器G2、光耦合器G3，第一风扇经电阻R9连接光耦合器G1的VF+端，第二风扇经电阻R13连接光耦合器G2的VF+端，第三风扇经电阻R14连接光耦合器G3的VF+端。该电路中所使用的风扇是可以进行工作状态反馈的风扇，当风扇正常运转时反馈54.55KHZ占空比为50%的方波，工作不正常时反馈频率不定的方波，风扇损坏时无反馈。

本实施例中采用的温度传感器型号为LM75BIMX-5，如图4所示,温度传感器的SDA端、SCL端分别连接MCU控制器7的SDA端和SCL端连接。

本实施例中采用的逻辑高低电平的输出电路,如图5所示,包括电阻R10，电阻R11，三极管Q4，二极管D3和继电器V1，其中，电阻R10的一端连接MCU控制器7的OUTPUT端，电阻R10的另一端连接三极管Q4的基极，在三极管Q4的基极与发射极之间还连接有电阻R11，三极管Q4的集电极一路连接有型号为V23026-D1024-B201的继电器V1，继电器V1的3号管脚和8号管脚之间连接有二极管D3，二极管D3的负极连接+24V电源，继电器V1的10号管脚连接车载ATP子系统8。该电路是通过MCU的OUTPUT端口控制三极管Q4饱和和截止来控制继电器的线圈是否通电，以此来控制高低电平的输出（24V为高电平，0V为低电平）。

本实施例中采用的可监控风扇冷却模块的工作过程原理为：

车载ATC系统机柜上电，车载ATC系统中的各子系统进行自检并将自检信息传送给车载ATP子系统。当各车载ATP子系统自检有未通过的情况，车载ATP子系统进行报警并控制输出低电平使可监控风扇冷却模块无法供电即无法工作。当各车载ATP子系统自检全部通过时车载ATP子系统控制输出高电平使可监控风扇冷却模块可以供电即开始工作。此时MCU控制器发出指令给风扇运转和停止控制电路控制风扇运转和停止控制电路开始工作。当三个带反馈的风扇开始工作后，将其运用情况通过风扇运用情况反馈电路以方波的形式反馈给模块控制部分，模块控制部分通过对方波频率和占空比的监测确定风扇是否正常工作，同时MCU控制器通过温度传感器得到可监控风扇冷却模块的整体温度，MCU控制器结合风扇的运用情况和可监控风扇冷却模块的整体温度对ATP进行逻辑输出。当可监控风扇冷却模块的温度在事先设定的温度阈值下同时风扇运用正常，MCU控制器对ATP逻辑输出高电平（ATP可认的高电平）告知车载ATP模块工作一切正常，此时整个车载ATC系统机柜正常工作，可监控风扇冷却模块继续运转实现降低机柜温度的作用。当可监控风扇冷却模块温度超过事先设定的温度阈值或风扇运用情况反馈电路运用不正常这两个条件有一个发生时，MCU控制器对车载ATP子系统逻辑输出低电平（ATP可认的低电平）告知车载ATP子系统工作异常，此时车载ATP子系统对外报警并控制输出低电平切断模块的供电。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。