專利名稱：電容式軌道傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電容式軌道傳感器屬于檢測儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
在鐵路運輸方面，常常需要檢測列車位置，列車數(shù)量和列車運行速度，在安全運行和調(diào)度都是重要的信息，目前還缺乏精確、可靠的檢測儀器，亟待改善。
本實用新型的目的是要提供一種電容式軌道傳感器，它可以克服上述的缺點，利用本結(jié)構(gòu)，可以把列車運行的機械量轉(zhuǎn)換為電容量，由其變化來檢測列車的位置、速度和列車數(shù)量。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，在鋼軌踏面上鉆孔，將電容式軌道傳感器的電極粘合在兩塊絕緣園柱體之間，接好電極引線，引線和電極接觸之處密封好，防止軌道短路或受潮濕影響其工作性能，鋼軌和車輪形成另一個電極，本傳感器的基本原理是一平板式電容器，兩個電極相互覆蓋的有效面積發(fā)生變化，電容量也變化，由此可以檢測出列車位置數(shù)量以及速度。


圖1為軌道傳感器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為軌道傳感器的框圖。
圖3為軌道傳感器的電氣原理圖。
茲結(jié)合附圖對電容式軌道傳感器的結(jié)構(gòu)詳細敘述。
由
圖1，車輪(1)與鋼軌(2)在鋼軌踏面(7)處互相接觸，形成電極(8)在鋼軌踏面(7)上鉆孔，孔中裝入絕緣園柱體(3)和(4)，兩園柱體(3)、(4)之間是粘合傳感器的電極(5)，絕緣體(4)另有小孔，電極(5)的引線(6)由孔引出。
圖2是傳感器的原理框圖。
其中9——電容式軌道傳感器10——電容頻率轉(zhuǎn)換電路11——低通濾波器電路12——功率放大輸出電路軌道傳感器(9)也是一個可變電容C1，電容頻率轉(zhuǎn)換電路(10)由2個運算放大器A1、A2以及電阻R1、R2、R3組成，低通濾波電路(11)由運算放大器A3電容C2、C3，電阻R4、R5、R6組成一功率放大輸出電路(12)由運算放大器A4，電阻R7、R8、R9、R10以及一個發(fā)光二極管D1和三極管BG1組成的光耦(GO)所構(gòu)成。
圖3是電容式軌道傳感器電氣原理圖。
可變電容器C1的一端與電阻R1一端共同接到運算放大器(A2)的負端輸入端，電容器C1的另一端又與運算放大器(A2)的輸出端和電阻R4相接，電容器C1又與電阻R3的一端相接，電阻R2的一端與電阻R1的另一端共接于運算放大器A1的輸出端，電阻R2和R3的一端又共接于運算放大器A1的正端輸入端，運算放大器A1的負端輸入端以及運算放大器A2的正端輸入端均接地，電阻R4的另一端與電阻R6相接又與電容C3分接而接于運算放大器A3的負端輸入端，電阻R5和電容C2相接，電阻R4分接后接地，電阻R5的另一端與電容C3分接后接到運算放大器A3的輸出端，A3的正端輸入端也接地，運算放大器(A3)的輸出端又通過電阻R7與電阻R8分接于運算放大器(A4)的負端輸入端，運算放大器A4的正端輸入端通過電阻R9相接后接地，A4的輸出端與電阻R4一端分接，又串接一電阻R10，連接于發(fā)光二極管D1的正端，其負端接地，光耦(GO)的三極管(BG1)接收二極管(D1)的光，其集電極和發(fā)射極各接一個輸出端(13)、(14)其工作原理是傳感器把列車運動的機械量轉(zhuǎn)換為電容量，傳感器是一個平板式電容器，其電容量為C＝εA／δ。
其中C——電容δ——兩平極板間的距離(m)A——兩平行極板相互覆蓋的有效面積(m3)ε——極板間介質(zhì)的介電常數(shù)(F·m－1)當軌道上無列車車輪時，有效面積A很小，所以電容量C也很小，反之A和C的數(shù)值均增大。由此可測定列車位置，數(shù)量和速度。
圖3中運算放大器A1、A2電阻R1、R2、R3組成一電容頻率轉(zhuǎn)換電路(10)其輸出頻率為f＝RZ／4R1R3C1。其中電容C1是變量，其余均是常量，當軌道上無列車車輪時，C1很小，而運算放大器A1、A2輸出高頻信號f1，反之，就輸出低頻信號f2。
運算放大器A3組成一低通濾波器(11)只允許低頻f2通過。運算放大器A4和光耦(GO)組成一功率放大輸出電路(12)，低頻f2經(jīng)過放大以后由光耦(GO)輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，電容式軌道傳感器具有下列優(yōu)點1.結(jié)構(gòu)簡單，檢測結(jié)果精確，靈敏度高。
2.適用于環(huán)境條件較差的礦山鐵路運輸場所。
權(quán)利要求1.一種電容式軌道傳感器，其特征在于車輪(1)與鋼軌(2)在鋼軌踏面(7)處互相接觸，組成電極(8)，在鋼軌踏面(7)上鉆孔，孔中裝入絕緣園柱(3)和(4)，傳感器的另電極粘合在園柱體(3)、(4)之間，其引線(6)由絕緣體(4)的孔中引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于傳感器的2個電極(8)、(5)形成一平板電容器C1，其一端與電阻R1連接于運算放大器(A2)的負端輸入端，電容器C1的另一端與遠放大器A2的輸出端和電阻(R4)相接，電容器C1又與電阻R3一端相接，電阻R2的一端與電阻R1另一端分接于運算放大器(A1)的輸出端，電阻(R2)和(R3)一端共接于運算放大器(A1)的正端輸入端，其負端輸入端和運算放大器(A2)的正端輸入端均接地，電阻(R4)另一端與電阻(R6)相接，又與電容C3分接，而接于運算放大器A3的負端輸入端，電阻R5和電容C2相接和A3的負端輸入端、電阻R5和電容C2相接和電阻(R4)分接后接地，電阻(R5)的另一端與電容C3分接后接于運算放大器(A3)輸出端，其正端輸入端也接地，運算放大器A3的輸出端又通過電阻R7與R8分接于運算放大器(A4)的負端輸入端，其正端輸入端又通過電阻R7后再接地，(A4)的輸出端與電阻R4分接，又串接一電阻R10而連接于二極管(D1)正端，光耦(GO)的發(fā)射極和集電極均連接一輸出端(13)、(14)。
專利摘要一種電容式軌道傳感器，由車輪與鋼軌踏面接觸形成一電極，又在鋼軌表面鉆孔，孔中裝入兩個絕緣圓柱體，傳感器的另一電極放在絕緣體之間，電極引線由絕緣圓柱體的小孔中引出。利用平板電容器的原理，當列車通過時，電容量發(fā)生變化，由此可檢測列車速度位置和列車數(shù)量，靈敏度極高，結(jié)構(gòu)簡單，適用于礦山機車方面。
文檔編號B61L25/02GK2175158SQ93212620
公開日1994年8月24日 申請日期1993年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月18日
發(fā)明者祁振鐸 申請人:祁振鐸