鐵路聯(lián)鎖專用串口鼠標抗干擾分析及解決辦法

項河山

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運行控制系統(tǒng)工程技術研究中心，北京 100070)

1 概述

某站計算機聯(lián)鎖開通時，發(fā)現(xiàn)在控顯機附件近距離范圍內(nèi)使用對講機，會造成其左、右鍵及聯(lián)鎖設備誤動。

在得知該現(xiàn)場不良情況后，即對現(xiàn)場情況進行實驗室復現(xiàn)：使用摩托羅拉GP3688對講機靠近與該站所用同型號品牌鼠標，多次干擾測試后發(fā)現(xiàn)存在誤動情況；將鼠標線環(huán)繞對講機天線數(shù)圈后，再將對講機靠近鼠標并尋找敏感位置也可造成其左、右鍵頻繁誤動。

對該對講機的場強測試表明：距離鼠標5～15 cm時，產(chǎn)生的干擾場強可達40～50 V/m；貼近鼠標時，產(chǎn)生的干擾場強可高達80 V/m。遠超10 V/m標準要求。

2 干擾原因分析

為解決對講機干擾問題，對多種鼠標的電路進行技術分析，而鐵路行業(yè)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的特殊要求，使用的是串口鼠標。發(fā)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)串口鼠標左、右鍵的采集電路設計過于簡單，采用直接由高阻CMOS芯片管腳浮空直連觸點的方式，沒有任何抗干擾設計。

同時為詳細掌握手持電臺使用時對設備的影響，并結(jié)合射頻電磁場輻射抗擾度試驗標準（GB/T17626.3-1998）和試驗等級（80～1 000 MHz、場強10 V/m）。要求在電磁兼容實驗室，對額定功率為3 W的MOTOROLA GP88s手持電臺進行了場強測試，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 GP88s手臺場強測試Tab.1 Field strength test of MOTOROLA GP88s handset

數(shù)據(jù)表明，該手持臺在距離1 m處的場強就已經(jīng)超出GB_T 24338.5-2009標準規(guī)定的場強值，對系統(tǒng)設備存在不利影響。

所以應該加大鼠標抗干擾能力。

3 改進方案

經(jīng)實物測量得知，鼠標芯片按鍵輸入端在按鍵沒有被按下時處于浮空狀態(tài)，當按鍵被按下后直接接到+5 V電源。鼠標芯片為CMOS電路，CMOS電路的特點之一是如果輸入端浮空，則會處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，當遇到外部的強干擾時，就會可能發(fā)生錯誤觸發(fā)。

通過實際電路分析研究，將在鼠標芯片按鍵輸入端接一個1 K的下拉電阻，如圖1所示。

圖1 改進方案電路原理Fig.1 Schematic diagram of circuit principle in improvement plan

當按鍵沒有被按下時，能給鼠標芯片提供一個穩(wěn)定的低壓輸入狀態(tài)。

4 實驗室驗證

依據(jù)上述改進方案，在實驗室進行對講機干擾鼠標的模擬測試，察看設備的抗干擾情況。

測試方式為：使用研華工控機，構(gòu)建DOS &Windows2000平臺，在屏幕上將光標移至某個按鈕，使用對講機天線靠近鼠標殼體及鼠標線，并調(diào)整天線與線纜的相對角度，再按住對講機通話鍵，觀察是否觸發(fā)鼠標的按鈕操作、光標是否移動。對每個對講機的每個頻道測試30次。

測試結(jié)果如表2、3所示。

表2 DOS操作系統(tǒng)測試結(jié)果Tabl.2 DOS operating system test results

表3 Windows操作系統(tǒng)測試結(jié)果Tab.3 Windows operating system test results

經(jīng)過測試驗證，發(fā)現(xiàn)改善效果良好。

5 現(xiàn)場驗證

經(jīng)過實驗室充分驗證后，先對發(fā)生問題的站點進行鼠標設備更換，經(jīng)過1個月實際運行，效果良好，現(xiàn)場客運員反饋無任何不良影響。

經(jīng)過總結(jié)與討論，認定該改進方案可靠、穩(wěn)定。經(jīng)過決議，將全部現(xiàn)場舊型號鼠標進行更換。

更換后的鼠標從使用至今，反饋良好，此鼠標左鍵、右鍵電路方案已成為聯(lián)鎖行業(yè)串口專用鼠標的標準按鍵電路。

6 結(jié)論

通過對現(xiàn)場聯(lián)鎖串口鼠標干擾原因分析，提出串口鼠標左鍵、右鍵信號接收電路增加下拉處理，能夠有效克服運轉(zhuǎn)室無線對講機電磁干擾，為客運人員人-機操作提供穩(wěn)定硬件支撐，為鐵路安全運輸提供有力保障。