一个公开技术的项目进行中 —— 悬臂信号机的驱动(续1）

杨永年

经过十来天的努力及脑力劳动的付出，4500系列悬臂信号机通用驱动器的第一稿图纸总算出炉了。如果作为纯手动控制，那下面这张最初的逻辑控制图就基本算是一张电路图了。只要按下图中对应的机械式按钮开关，悬臂信号机就会做出相应的动作。并且下图中信号机的色灯也是不受控的，只要接通电源，灯光就会处于常亮状态。而且手动系统只要使用单一的模拟电源（+18V）就可以了。

但要用电子线路来进行控制，尤其要适用数码智能化的电子系统来控制，那整个控制电路就会变得复杂。
首先在上图中所有的机械按钮开关都要换成电子开关，灯光控制也需要通过电子开关来控制，并且灯光的电子开关还需要被光电传感器所辅助控制。而所有这些电子开关的控制权都掌握在一个电脑芯片中。
由于使用了数码芯片的控制技术，所以整个系统就要使用双电源，数码控制这一块就必须使用要求较高的+5V的数码电源，而通过电子开关后的驱动输出就要用到+18V的直流模拟电源，为了做到可靠的抗干扰，这两组电源间必须进行彻底的隔离，这也对整个电路的设计增加了复杂性。
下面回帖就是电路图的正式原稿，本人将对它作进一步的说明。

杨永年

在上面的电路图中，中间的黄色矩形就是驱动器的核心部件——电脑芯片，它是一个通用型的单片机。芯片右边的四个蓝色光电耦合器所组成相似的电路组合就是四个电子开关，上面三个是分别控制悬臂信号机的悬臂动作的，下面一个是控制信号机灯光的。由于这是一个4500系列的通用驱动器，所以在使用4500或4501悬臂信号机时，由芯片C1引脚所输出的电子开关控制忽略不用。
由于考虑到该驱动器还能进行手动控制，所以预留了两个手动按钮开关。它们的开关动作被芯片左边的A4,A5两个引脚采集。当两个按钮之一被按下后，电脑芯片就会驱动右边对应的C0或C2电子开关做动作，当两个按钮被同时按下时，电脑芯片就会驱动C1电子开关动作。当然，只有4502信号机才能享受两个键被同时按下的操作待遇。
芯片左上角的A0和A1引脚是用来和“沙盘信道控制器”及《沙盘之星》进行通讯的。所有智能化的程序控制都来自于这两条通讯线。
芯片左边的A2/INT引脚会随时采集来自闭塞部件的闭塞信号，一旦采集到合法的闭塞信号，则芯片就会驱动C0脚的电子开关，使信号机复位，即所谓的红灯状态。在这里，闭塞部件使用的是由“中国火车信号机模型制作室”所提供的标准，这包括普通和智能两种闭塞部件。
芯片左下角有一个蓝色的“光电阻”所组成的感光模拟电路，这部分电路使得信号机的灯光系统具有了智能化的功能，当白天或强光照射下，信号机的灯光会自动熄灭，而夜晚或光线暗淡时，灯光会自动的开启，这在下面会做一些介绍。

杨永年

上图就是一个光电阻，它的阻值会随光线的强弱变化而变化，在上面的电路图中，已将这种阻值的变化转换成了电压的变化而被电脑芯片所采集。
若要信号机的灯光能随环境光线的变化而自动的开启或关闭，那我们就要事先采集一些表示环境光线的“阀门电压”输入到电脑芯片中，比如日出日落时的阀门电压。当电脑芯片采集到的模拟电压高于或低于这些阀门电压时，它就会去开启或关闭信号机的灯光。
我用了几天的时间，在每个黎明清晨和傍晚黄昏，认认真真的斟酌和采集着这些阀门参数，这是一个既有趣但又必须非常认真的工作。在这段工作中学会了一些以前认为很简单的事，但实际并非那么容易的实践过程。比如你要采集某个阀门点，你不能简单的仅采取这一点，而要采”一段“。否则信号机的灯光就会在这一点上反复的闪烁。还有，国内的车迷们做沙盘大都放在室内，这就和自然光有着明显的区别。比如在晚上，你只要在室内开了一盏较亮的灯，那你的沙盘就应该认为现在是白天了，但实际光线亮度却比大自然的的黄昏还要亮。若按照自然光所采集的阀门值，它也不会将灯光关闭。为此，我做了两套方案，一个是自然光的，一个是室内灯光的。可以根据不同的需要使用不同的方案。
经过一番有趣繁复的工作，终于将采集工作完成，下图就是工作的成果，望和大家一起分享。




现在，制作硬件的之前的准备工作基本完成，接下来就要投入到制作硬件的过程中去了。

未完待续

shangshuang2014

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