Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

часть предназначена для обработки числовой информации о состоянии объекта 
регулирования и определения необходимых управляющих воздействий на объект. 
Микропроцессор со вспомогательными устройствами называется микроконтроллером, 
который по своей природе является роботом. Он обладает массой возможностей, но не 
сделает ничего, если ему не сообщить, что делать. Указания для него находятся в памяти, 
например в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), которое хранит управляющую 
программу. 
Внутренняя структура, или, как говорят, архитектура микроконтроллера, определяется его 
функциями. Обработку и пересылку данных микропроцессор, входящий в состав 
микроконтроллера, осуществляет с помощью наборов электрических импульсов, 
соответствующих его машинному языку. Алфавит этого языка имеет всего два символа: 0 и 
1. Выбор такого алфавита объясняется тем, что технически наиболее просто различить одно 

---

120 / 203 
из двух возможных состояний элементарного электрического сигнала. Для осуществления 
операций с двоичными сигналами в составе микропроцессора имеется набор цифровых 
устройств – триггеров, регистров, счетчиков, сумматоров и различных комбинационных 
логических схем. К основным характеристикам микропроцессора относят: 
• длину слова (число битов в одной кодовой комбинации) 
• число и схему организации внутренних регистров. 
• число портов для ввода и вывода информации. 
• набор команд. 
• быстродействие – число операций за одну секунду. 
Чем выше численное значение указанных характеристик, тем большими возможностями 
обладает микропроцессор. Синхронизация работы микропроцессорной системы представляет 
собой точное временное согласование работы всех ее частей для выполнения заданных 
операций. Минимальный промежуток времени, фиксируемый в микроконтроллере периодом 
системных тактовых сигналов, соответствует времени выполнения одной микрооперации. 
Этот показатель определяет максимальное быстродействие машины по отношению к 
элементарным преобразованиям информации. Системные тактовые сигналы поступают в том 
или ином виде на все устройства микропроцессорной системы. Интерфейсная часть 
системы (от англ. interface – стык, область контакта, взаимодействия) включает в себя 
средства ввода аналоговых сигналов, дискретных и частотных сигналов датчиков, а также 
средства вывода аналоговых, дискретных и управляющих сигналов. Кроме того, к 
интерфейсной 
части 
системы 
относятся 
датчики, 
обеспечивающие 
первичное 
преобразование аналоговых сигналов. Электрические схемы вычислительного устройства и 
статических преобразователей должны быть гальванически развязаны. Гальваническая 
развязка высоковольтных (объекта регулирования) и низковольтных (вычислительного 
устройства) цепей предназначена для исключения повреждения последних пиковыми 
выбросами напряжения. Такие выбросы всегда присутствуют в цепях, коммутирующих 
индуктивные нагрузки (катушки реле, контакторы и электропневматические вентили). 
Развязка является необходимым условием надежной работы вычислительного устройства 
микропроцессорной системы. 
Под гальванической развязкой подразумевается передача сигнала от источника к приемнику 
при отсутствии их (источника и приемника) гальванической связи (т.е. непосредственной 
связи электрическими проводниками). Для передачи электрического сигнала между 
гальванически развязанными цепями чаще всего используется либо энергия магнитного поля 
(трансформаторная развязка, рис. 10.23), либо энергия светового излучения (оптронная 
развязка, рис. 10.24), чаще всего для уменьшения внешних воздействий в инфракрасном 
диапазоне. При работе с высоковольтными аналоговыми электрическими сигналами 
(например, напряжение и ток силовой схемы локомотива) их гальваническая развязка, а 
также, при необходимости, первичное масштабирование (пропорциональное понижение 
уровня) сигнала осуществляется в специальных устройствах, называемых датчиками. При 
измерении неэлектрических величин датчики осуществляют также преобразование 
физической природы сигнала. 
Рис. 10.23. Схема трансформаторной гальванической развязки. 

---

121 / 203 
Рис. 10.24. Схема оптронной гальванической развязки. 
DA – оптрон; U
n
– напряжение питания. 
Например, перемещение реек топливных насосов высокого давления (ТНВД) преобразуется 
с определенным масштабным коэффициентом в электрическое напряжение на 
соответствующем входе интерфейсной части микропроцессорной системы. Подсистема 
электропитания предназначена для формирования напряжений питания, необходимых для 
работы всех составных частей системы. Она обязательно присутствует в бортовых системах 
регулирования силовых установок транспортных средств, поскольку бортовые сети 
последних не приспособлены для питания подобных устройств, но может отсутствовать в 
стационарных системах, питаемых от внешних источников питания. Все сказанное 
справедливо для любой микропроцессорной системы автоматического регулирования и 
управления (локомотива, автомобиля, самолета, прокатного стана и т.д.).