目前液压转辙机在铁路转辙机使用占有率达80%以上。尤其在高铁站，占有率达90%以上。根振铁路局故障统计结果显示,道 岔故障占故障总量的45%以上。道岔液压转撤机核心数据就是油缸的压力数值。通过对压力数值的分析可以预判转辙机故障，可以把道岔 故障消灭在萌芽状态，极大减少道岔转撤机的故障。目前压力测试使用机械压力表。机械仪表易损坏且不具有数据存储与读取历史数据功 能，人工依赖性较大，严重影响了道岔液压转辙机状况观测的时效性。采用智能数字压力表可极大地改变道岔液压转辙机的检测技术，可以 长时间安装在转辙机、能存储3个月的压力值。有条件可以联网把压力值及时传回室内。有利于铁路设备监测的自动化、确保道贫检测时效 性和检测质量，压缩道岔液压转辙机的故障率。

1.研制道岔液压转辙机智能数字压力表的设计要求

1.1产品功能需求

①采用4位LED显示屏，显示压力值。②具有历史数据存储功 能;智能数字压力表可以对转辙机压力在线监测并记录。可以存储一 年的动作压力数据。③具有系统休眠功能，通过监视电机启动电流，唤 醒和休眠智能数字压力表，每天工作大约20次左右。④采用电池供 电,低功耗，电池更换周期大于三个月。⑤*用外部供电模式时可扩展 RS~485通信功能。⑥具有自检测功能。⑦工作温度:-40尤〜70T；。

1.2产品性能要求

①测量压力范围：正常工作压力0〜14MPa，极限压力不大于 20MPa;②测量精度小于0.5MPa;③分辨率为O.IMPa。

1.3电源及功耗电池供电时,工作电压3.6V DC，功耗不大于 0.6W;外部供电时,工作电压12V DC(暂定），功耗不大于0.6W。

1.4环境适应性要求

1.4.1高温要求

工作试验:在7(«：条件下保温2h后,产品应能正常工作,性能 应满足1.2条要求。

1.4.2低温要求

工作试验:在-401条件下保温2h后,产品应能正常工作，性能 应满足1.2条要求。

2.设计方案

2.1产品组成

产品由油路转接和液压传感器组件、电流监视器组件、CPU板 组件、显示和按钮组件、电池组件、外壳组件等组成。

产品原理框图见图1。

2.1.1油路转接和液压传感器组件

产品安装紧固用锥管螺纹螺钉，其自设置有垂直中心孔和横向 侧孔连通，用于油路导通，将油压引入产品内部传感器;同时产品安 装凸台上下面放置有紫铜垫，经锥管螺纹螺钉紧定密封。

液压传感器选取量程为0-3000psi。具有以下特点:①焊接式或 过程式接头选择;②±0.25%非线性;③±1.0%温度误差;④±1.0%互换 性量程(需接增益调节电阻);⑤固态结构，性能可靠。

液压传感器供电由MOS开关转换，信号器在休眠模式时，传感 器无供电；当收到电流监控单元信号或收到CPU相应指令时,MOS 开关打通，传感器供电工作，从而延长电池使用寿命。

液压传感器输出电压信号为0~100mV,信号经运放放大后再由 解算单元采集计算。

2.1.2CHJ板组件

CPU板组件主要包括电源转换电路、CPU及外围电路、显示屏 驱动电路、时钟及存储电路。

①电源转换电路。CPU板供电为3.6V,选用TI电源转换芯片将 3.6V电压转为5V和10V分别为其他各部件供电。②CPU及外围电 路。CPU采用MSP系列超低功耗微控制器做为解算单元，MSP由多个 器件组成，这些器件特有针对多种应用的不同外设集,此架构与扩展 功率描述组合使用,是在便携式测量应用中实现延长电池寿命的最优 选择。③时钟及存储电路。时钟单元采用时钟芯片，该芯片具有内部晶 振、充电电池、串行NVRAM的高精度和免调校实时时钟，与CPU的 接口电路采用工业标准12C总线，从而简化了接口电路设计，无需扩 展任何外围元件可构成一个高精度实时时钟及具有256Kb非易失性 SRAM的数据存储电路用于数据存储。④数据采集模块。产品采用内 部电池供电时，经可扩展U盘/SD卡读写模块，将数据从CPU的 USRT或SPI接口经U盘/SD卡读写模块存人移动存储设备。

产品采用外部供电模式时，传感器测得的信号经运算放大后由 CPU采集处理数据,通过工业标准RS485总线有线传输。

2.2软件设计

软件采用模块化设计，主控程序流程是:系统完成上电后，首先 关闭中断，然后初始化数据及外设，之后开启中断，进人程序主循 环。在主循环中:.CPU循环检测是否有外部信号输人(按键或电流监 控器信号），若有则启动A/D中断并读取其标志位，读取A/D转换 值,然后计算出对应的压力,驱动显示屏显示数据,调用当时时钟且 存储数据。

软件为一般处理程序，采用顺序结构。

软件技术设计如下:①健壮性设计:软件跑飞后，可自动复位系 统，并且具有自检功能，对于干扰信号和异常现象能够及时处理;② 多余物处理:软件中不应包含执行不到的语句，不应定义不使用的 变量;③软件应关闭不使用的中断；④故障处理设计:软件应包含自 检测功能，实时输出故障信息。

2.3 “可靠性、维修性”设计

①选用满足使用温度湿度环境要求的器件、原材料;②充分考 虑电池过载保护能力和使用环境要求，以保证电池的性能在规定的 使用环境条件下不会降低;③电源特性设计,保证系统能在外接电 源波动情况下正常工作(外部供电时）;④选用满足使用环境要求的 表面处理工艺。电池可原位更换。