專利名稱：列車車輪傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
列車車輪傳感器是探測(cè)列車輪軸信息的專用傳感器，它的作用是把在鐵路軌道上運(yùn)行的列車輪軸信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，用于鐵路列車輪軸信息的采集。
目前我國(guó)廣泛使用的列車車輪傳感器(有的叫軌道傳感器、電磁踏板等)，都是采用磁電式結(jié)構(gòu)的傳感器。如北京鐵路局科研所專利申請(qǐng)?zhí)枮?7209827的《磁電式軌道傳感器》，基本原理是沿襲鐵道科學(xué)研究院1963年研制的線圈式磁電結(jié)構(gòu)。其主要構(gòu)件是在一個(gè)磁鋼上繞制一個(gè)具有數(shù)千匝數(shù)的線圈。這種磁電式傳感器由于存在以下缺點(diǎn)而限制了它的廣泛應(yīng)用(1)在電氣化鐵路區(qū)段受強(qiáng)電流的干擾而不能正常工作；(2)由于輸出電信號(hào)與列車速度成正比，故列車低速時(shí)電信號(hào)非常微弱，甚至無(wú)法正常工作；(3)抗震動(dòng)性能差，經(jīng)常產(chǎn)生誤動(dòng)作；(4)較為笨重。
這里提供一種新型的采用霍爾集成電路元件的列車車輪傳感器，目的在于克服上述磁電式傳感器的不足。這種傳感器不使用傳統(tǒng)的磁鋼線圈式結(jié)構(gòu)，它是由永磁體和霍爾集成電路元件構(gòu)成。在一個(gè)非導(dǎo)磁材料制成的外殼中，放置一塊永磁體，永磁體上放一塊霍爾集成電路元件，元件的三只腳線分別與屏敝電纜的兩根芯線和地線相連。屏敝電纜通過(guò)外殼底部中間的圓孔引出。為了牢固起見(jiàn)，以上各部件均用環(huán)氧樹(shù)脂粘牢。外殼帽由螺紋與外殼相連接，其內(nèi)底面與元件的表面以密貼為適度，不要擰的過(guò)緊，也不要留有間隙。
霍爾集成電路元件是由霍爾元件和具有線性放大特性放大電路構(gòu)成的，霍爾集成電路元件列車車輪傳感器的實(shí)質(zhì)是取消傳統(tǒng)的磁鋼線圈結(jié)構(gòu)，而將磁場(chǎng)通過(guò)霍爾集成電路元件直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后放大輸出。工作原理如下當(dāng)向霍爾集成電路元件接通電源供電以后(電壓為8－12V)，在外界磁場(chǎng)為零時(shí)，其原始輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)值為3.6V。如果是霍爾集成電路元件的正面受永磁體的N極磁場(chǎng)作用時(shí)，其輸出電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而上升；反之，改變作用磁場(chǎng)的極性，或者改變?cè)恼疵?，其輸出電壓則隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而下降。選定一個(gè)固定的永磁體，按一定方式和霍爾集成電路元件粘合后，元件就有一個(gè)新的輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓值。這個(gè)電壓值就是霍爾集成電路元件列車車輪傳感器的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓。當(dāng)有列車經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，由于車輪對(duì)永磁體的感應(yīng)，永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度有一個(gè)瞬時(shí)的增強(qiáng)，使得霍爾集成電路元件的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)的上升或下降。當(dāng)車輪通過(guò)以后，輸出電壓又恢復(fù)原值。由此可知，每當(dāng)有一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，都有一個(gè)脈沖信號(hào)輸出，其值與車速無(wú)關(guān)，而車輪踏面與傳感器表面之間的間隙大小，對(duì)輸出電壓脈沖信號(hào)的幅值有一定影響。間隙越小，輸出電壓脈沖信號(hào)幅值越大。
霍爾集成電路元件列車車輪傳感器由它的工作原理可知，其輸出電壓脈沖信號(hào)幅值不受車速的影響，因此不論車速高低，都能準(zhǔn)確地工作；由于它的結(jié)構(gòu)沒(méi)有線圈，因此可以不受電氣化鐵路區(qū)段強(qiáng)電流干擾和不受列車震動(dòng)干擾的影響；由于霍爾集成電路元件甚小，僅有6×5×2mm，永磁體和外殼均可做的很小，使整個(gè)傳感器小巧輕便。
附


圖1為霍爾集成電路元件列車車輪傳感器結(jié)構(gòu)示意剖面圖。圖中∮＝25mm，∮1＝15mm，h＝44mm，h1＝18mm。外殼1與永磁體2之間的間隙沒(méi)有嚴(yán)格要求，以能容易放入永磁體2和電纜5為宜。
附圖2為霍爾集成電路元件的三只腳線與屏敝電纜芯線的連接示意圖。圖中3為霍爾集成電路元件，正面向上。6為正電源線，7為輸出線，8為地線(也就是電纜的屏敝線)。
本實(shí)用新型提供的列車車輪傳感器，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附
圖1，外殼1采用黃銅圓形體，直徑∮＝25mm，高h(yuǎn)＝44mm。永磁體2選用∮1＝15mm，h1＝18mm的圓形鋁鎳鈷合金永磁體，N極向上?；魻柤呻娐吩?的正面向上，背面與N極粘合。這種結(jié)構(gòu)等于是霍爾集成電路元件的正面受S極磁場(chǎng)的作用，于是輸出電壓是下降?；魻柤呻娐吩诓皇艽艌?chǎng)作用時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓為3.6V，選用的永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度可使元件的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓下降0.6V，從而得到3.0V的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓?；魻柤呻娐吩?的三只腳線與屏敝電纜5的連接見(jiàn)附圖2，左腳線與正電源線6相連，中間腳線與輸出線7相連，右腳線與地線8相連。結(jié)構(gòu)各部件用環(huán)氧樹(shù)脂粘合牢固。傳感器用卡具卡在鋼軌外側(cè)，調(diào)整傳感器的高度，使其頂面低于軌頂面以下2－4mm，即可準(zhǔn)確無(wú)誤地工作。當(dāng)有車輪經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，由于永磁體磁場(chǎng)強(qiáng)度的瞬時(shí)增強(qiáng)，霍爾集成電路元件將有一個(gè)峰一峰值約0.2－0.4V的負(fù)脈沖信號(hào)輸出。其波形曲線近似于正弦曲線的下半周曲線。這個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)電纜線傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
權(quán)利要求1.用于探測(cè)列車輪軸信息的列車車輪傳感器，其特征是它是由永磁體和霍爾集成電路元件構(gòu)成，在一個(gè)非導(dǎo)磁材料制成的外殼1中，放置一塊永磁體2，永磁體2上放一塊霍爾集成電路元件3，元件3的三只腳線分別與屏敝電纜5的兩根芯線6、7和地線8相連，電纜5通過(guò)外殼1底部中間的圓孔9引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的列車車輪傳感器，其特征是霍爾集成電路元件是由霍爾元件和具有線性放大特性放大電路構(gòu)成的霍爾集成電路元件。
專利摘要一種用于探測(cè)列車輪軸信息的列車車輪傳感器、它取消了現(xiàn)有傳感器傳統(tǒng)的磁鋼絲圈結(jié)構(gòu)，采用永磁體和霍爾集成電路元件結(jié)構(gòu)。在一個(gè)非導(dǎo)磁材料制成的外殼中，放置一塊鋁鎳鈷永磁體，永磁體上放一塊霍爾集成電路元件，元件的3只腳線由電纜引出外殼體。這種結(jié)構(gòu)的傳感器由于沒(méi)有線圈，克服了目前廣泛使用的磁電式傳感器的諸多缺點(diǎn)，具有不受電氣化鐵路區(qū)段強(qiáng)電流干擾、不受列車震動(dòng)干擾、低速性能好、小巧輕便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61K9/00GK2063496SQ9020162
公開(kāi)日1990年10月10日 申請(qǐng)日期1990年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月14日
發(fā)明者吳靜泉 申請(qǐng)人:鄭州鐵路局武漢科學(xué)技術(shù)研究所