專利名稱：車輪傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于識別鐵路機車車輛的車輪裝置，具體涉及一種巨磁阻式車輪傳感器。
(二)
背景技術：
目前，國內常用的車輪檢測裝置主要采用霍爾器件和電磁式傳感器，霍爾傳感器是電流垂 直于外磁場方向而流過導體時，在垂直于電流和磁場的方向導體的兩側會產生一定的電勢差。 該電勢差與外界磁場的變化有關，當機車車輪經過霍爾元器件表面時，由于磁場變化相對檢測 距離的增大迅速減小，通常霍爾傳感器檢測的最大距離為10mm左右，并且感應信號隨溫度變 化比較明顯，檢測基線非常不穩(wěn)定；電磁式傳感器包括發(fā)送和接收兩個線圈，在發(fā)射線圈上通 一定的交流激勵信號后，發(fā)送線圈和接收線圈產生兩個磁通，當車輪經過傳感器時，兩個線圈 上的磁通量發(fā)生變化，在接收線圈上就會感應出計軸的電壓信號，該類傳感器相對于霍爾傳感 器來說具有較大的檢測距離，但是電磁式傳感器激勵線圈和接收線圈也容易受溫度的干擾，系 統(tǒng)一般工作溫度范圍為-25'C — 7(TC,傳感器的體積相對較大，在寒冷地區(qū)的應用受到限制， 使用范圍具有一定的局限性。該類傳感器的外殼通常采用塑料外殼，塑料外殼結構強度相對于 金屬外殼較差，通常在低溫和高穩(wěn)條件下長時間使用，塑料外殼也容易變脆，需要定期的更換 傳感器外殼，很難適應鐵路的惡劣的工作環(huán)境。限制了該類傳感器的推廣和應用。
(三)

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用巨磁阻傳感器設計出的一種用于火車車輪檢測的，可以 減小系統(tǒng)的體積，提高系統(tǒng)的工作溫度范圍和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，能夠很好的適應鐵路現場 的工作環(huán)境的車輪傳感器。
本發(fā)明的目的是這樣實現的它包括固定支架和巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置 磁場、信號調理電路和巨磁阻芯片，信號調理電路包括依次電連接的儀表放大器、.數字比較 器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場的N極對應巨磁阻芯片設置。
本發(fā)明還有這樣一些技術特征
1、 所述的巨磁阻傳感器設置在鋁盒內，并通過支架與固定支架的壓板設置在鐵軌勾板 上，鋁盒與支架之間設置有絕緣電木；
2、 所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器；
3、 所述的巨磁阻芯片采用惠斯登橋式結構，通過差動放大電橋進行鐵磁物質的檢測；
4、 所述的巨磁阻傳感器包括一組至少一個巨磁阻傳感器。
本發(fā)明的車輪傳感器還可組成一種計軸傳感器，它包括兩組車輪傳感器，分別連接微處
3理器的中斷I/0端口上，根據微處理器中斷I/0端口進人中斷的時間先后，來判斷火車行駛 的方向。傳感器與微處理器的連接方式是，如果傳感器輸出的數字信號，直接將檢測信號送 入微處理器的I/0口，如果傳感器輸出的是模擬信號，采用AD轉換方式進行連接。
本發(fā)明的車輪傳感器主要是利用巨磁材料在微弱磁場的變化下產生較大的電阻變化來進 行檢測車輪的。巨磁阻傳感器采用巨磁效應，并普遍采用惠斯登橋式結構設計傳感器頭，在 外界磁場變化時，引起電橋電阻變化，通過差動放大電橋電壓來進行鐵磁物質的檢測。巨磁 阻傳感器受溫度影響比較小，不同溫度條件下的磁場變化輸出信號曲線如圖2所示。由曲線 可知，溫度越低系統(tǒng)的檢測靈敏度就會越高。巨磁阻傳感器具有良好的方向性，只與平行于 巨磁阻芯片表面的磁場變化有關，傳感器安裝合適，就不會感應周圍的鐵軌。該巨磁阻傳感 器主要由偏置磁場、巨磁阻芯片、儀表放大器、數字比較器和低通濾波器組成。儀表放大器 對巨磁阻芯片檢測到的車輪信號放大和濾波后，通過比較器設定的閾值電壓，得到反應車輪 的數字脈沖信號。
巨磁阻傳感器對鐵磁性物質的檢測距離大于20咖。因此能夠很好的應用于火車車輪的檢 測。傳感器的輸出信號與火車車速無關，能夠適用于不同車速的檢測?？朔藗鹘y(tǒng)無源傳感 器不能夠對低速行駛列車檢測的缺點。在檢測中采用鐵軌夾具將傳感器固定在鐵軌的內側， 通過調整夾具的高低來調整輪緣距離傳感器表面的距離。整套系統(tǒng)的裝配圖如圖1所示，該 夾具無需在鋼軌上打孔，安裝方便，外殼采用非鐵磁性物質的金屬外殼，增加了系統(tǒng)的結構 強度。本發(fā)明是一種新型的巨磁阻式車輪傳感器，同時采用兩個傳感器聯用還能用于火車的 計軸傳感器。該傳感器只對鐵磁性物質進行感應，不會感應其他的金屬物質，檢測方向性非 常好，不受周圍鐵軌的干擾，具有較寬的溫度范圍。該車輪傳感器可以用來完成對接近區(qū)段 的計軸及其道口的聲光報警等。本發(fā)明巨磁阻車輪傳感器相對于傳統(tǒng)的計軸設備具有體積小、 工作可靠和靈敏度高的特點，能夠廣泛的應用于鐵道道口、編組場、貨場和吊車場的作業(yè)。
(四)


圖l是車輪傳感器的裝配圖2是巨磁傳感器在不同工作溫度下的輸出信號波形圖； 圖3是車輪傳感器的檢測原理圖； 圖4是計軸設備的原理框圖。
(五) 具體實施方案 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明-
實施例l:作為車輪傳感器使用，本實施例采用巨磁阻芯片作為核心傳感元件，配合外圍 的信號處理電路完成車輪的檢測。圖3為車輪傳感器典型電路檢測原理框圖，巨磁阻傳感器括偏置磁場、依次電連接的巨磁阻芯片8、儀表放大器9、數字比較器10和低通濾波器11，偏 置磁場的N極對應巨磁阻芯片8設置，本實施例中儀表放大器9采用AD620儀表放大器，低通濾 波器ll采用有源二階低通濾波器，當外界磁場變化時，惠斯登電橋的電阻發(fā)生變化。電橋的 輸出的微弱信號送入AD620儀表放大器，經過有源二階低通濾波器濾波后，經過比較起產生微 處理器需要的數字脈沖信號。圖l為傳感器裝配示意圖，l為鐵軌，2為巨磁阻傳感器，用來檢 測車輪信號。3為安裝傳感器的鋁盒，4為絕緣電木，防止鐵軌上的電氣信號影響傳感器，5 為支架，通過調整支架的高度可以滿足不同的軌型的需要，6為固定支架的壓板，7為鐵軌勾 板。
實施例2:作為計軸傳感器使用，本實施例應用中，采用兩個巨磁阻傳感器為一組，配合 微處理器14作為計軸傳感器。系統(tǒng)的電路原理框圖如圖4所示，兩個傳感器分別連接到微處 理器14的中斷I/0口上，根據微處理器14I/0端口進入中斷的時間先后，來判斷火車行駛的方 向。配合微處理器該傳感器具有車型識別的能力，能夠判斷出經過傳感器上方的車輛還是機 車。本實施例中作為計軸設備與微處理器連接時，也可以是一個或多個傳感器。傳感器的外 殼采用鋁質材料，提高了整套系統(tǒng)的穩(wěn)固性。
權利要求
1、一種車輪傳感器，它包括固定支架，其特征在于它還包括巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置磁場、信號調理電路和巨磁阻芯片，信號調理電路包括依次電連接的儀表放大器、數字比較器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場的N極對應巨磁阻芯片設置。
2、 根據權利要求1所述的車輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻傳感器設置在鋁盒內，并通 過支架與固定支架的壓板設置在鐵軌勾板上，鋁盒與支架之間設置有絕緣電木。
3、 根據權利要求2所述的車輪傳感器，其特征在于所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器o
4、 根據權利要求3所述的車輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻芯片采用惠斯登橋式結構， 通過差動放大電橋進行鐵磁物質的檢測。
5、 根據權利要求4所述的車輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻傳感器包括一組至少一個巨 磁阻傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車輪傳感器。它包括固定支架和巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置磁場、信號調理電路和巨磁阻芯片，信號調理電路包括依次電連接的儀表放大器、數字比較器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場的N極對應巨磁阻芯片設置。本發(fā)明采用巨磁阻傳感器設計，可用于火車車輪檢測，有效減小系統(tǒng)的體積，提高系統(tǒng)的工作溫度范圍和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，能夠很好的適應鐵路現場的工作環(huán)境。
文檔編號B61L1/16GK101298253SQ200810064788
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權日2008年6月23日
發(fā)明者劉廣新, 劉曉為, 唐佳祿, 亮 尹, 張海峰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學