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      軌道交通車輛輪對檢測系統(tǒng)電纜環(huán)形傳感器驅(qū)動電路的制作方法

      文檔序號:12266058閱讀:226來源:國知局

      本實用新型涉及輪對在線檢測領域,具體涉及軌道交通車輛輪對檢測系統(tǒng)電纜環(huán)形傳感器驅(qū)動電路。



      背景技術:

      隨著我國既有旅客列車的全面提速和高速動車組的大量投入使用,輪對作為車輛走行部中極為重要的部件;它不僅承受著車體的全部重量,而且還要傳遞車輪與鋼軌間的作用力;輪對需要承受較大的靜載荷和動載荷、組裝應力、閘瓦、閘片制動時產(chǎn)生的熱應力以及通過曲線時的離心力等;因此輪對是否能保持良好的技術狀態(tài),關系到行車絕對安全。

      而隨著鐵路系統(tǒng)的信息化升級,鐵路系統(tǒng)各單位對車輛運行狀態(tài)的實時監(jiān)測要求越來越高;輪對承擔著車輛的全部重量,車輛在鋼軌上高速運行時輪對承受著車體與鋼軌兩方面?zhèn)鬟f來的各種靜、動作用力,受理復雜,運行環(huán)境惡劣;輪對在運行過程中可能尺寸超限,磨耗過大、踏面擦傷剝離等故障,如不及時發(fā)現(xiàn)將嚴重影響列車行駛安全。

      現(xiàn)在車輪輪對在線動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)普及,用于實現(xiàn)監(jiān)測車輛輪對在運行過程中可能出現(xiàn)的尺寸超限、磨耗過大、踏面擦傷剝離等故障;而輪對狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)其中的一個主要功能為監(jiān)測車輛駛?cè)?駛離測試區(qū)域,以準確適時控制其它測量部件進行測量工作;但是如今的輪對狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測車輛駛?cè)?駛離信號采用磁鋼傳感器進行檢測,而磁鋼傳感器需要非常精確控制安裝位置,結(jié)構(gòu)和驅(qū)動也極其復雜,檢測信號很容易受到車輛干擾。



      技術實現(xiàn)要素:

      本實用新型的目的是為了提供一種能根據(jù)車輛駛?cè)?駛離情況產(chǎn)生準確指示信號,簡單可靠、成本低廉、安裝方便的軌道交通車輛輪對檢測系統(tǒng)電纜環(huán)形傳感器驅(qū)動電路。

      本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn):軌道交通車輛輪對檢測系統(tǒng)電纜環(huán)形傳感器驅(qū)動電路,用于驅(qū)動鋪設在鐵軌下方形成一個環(huán)形回路的環(huán)形電纜,包括驅(qū)動電路和與驅(qū)動電路連接的MCU,所述驅(qū)動電路包括保護電路、波形產(chǎn)生電路、信號調(diào)理電路和信號隔離電路;所述環(huán)形電纜通過保護電路連接至波形產(chǎn)生電路,所述波形產(chǎn)生電路連接信號調(diào)理電路,所述信號調(diào)理電路連接至信號隔離電路,所述信號隔離電路與MCU連接;所述波形產(chǎn)生電路和信號調(diào)理電路采用VEE電源,所述VEE電源為12V電源;所述信號隔離電路由VEE電源和5V電源供電,保證輸出與輸出的信號隔離;所述保護電路包括防雷擊管RU和防過壓保護管ZD,用于連接環(huán)形電纜和波形產(chǎn)生電路,用于防止雷擊和防過壓保護防止電路損壞;所述環(huán)形電纜為普通帶屏蔽雙絞線,其上設有第一電感和第二電感;所述波形產(chǎn)生電路包括第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一三極管;所述第一三極管的基極與第二電阻的一端、第三電阻的一端和第一電阻的一端連接,所述第一三極管的發(fā)射極連接第四電阻的一端,所述第一三極管的集電極連接第三電容的一端和第一電容的一端,所述第一電阻的另一端連接第二電容的一端,所述第三電阻的另一端和第四電阻的另一端都接GND1;所述第二電阻的另一端接VEE電源,所述第一電容的另一端和第二電容的另一端連接到保護電路;所述信號調(diào)理電路包括第一二極管、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第四電容、比較器;所述比較器的正向輸入端連接第十電阻的一端,所述第十電阻的另一端連接比較器的第七輸出端,所述第十電阻的一端還連接第九電阻的一端,所述第九電阻的另一端連接第八電阻的一端,所述第八電阻的另一端連接第一二極管的負極,所述第八電阻的一端還連接第四電容的一端,所述第四電容的一端還連接第六電阻的一端,所述第六電阻的一端還連接第七電阻的一端,所述第四電容的另一端、第一二極管的正極和第七電阻的另一端接GND1;所述第六電阻的另一端接VEE電源,所述第八電阻的另一端還連接第五電阻的一端,所述第五電阻的一端還連接比較器的負向輸入端,所述第五電阻的另一端連接波形產(chǎn)生電路,所述比較器的電源端口連接VEE電源,所述比較器的第一端口和第四端口連接并接GND1;所述比較器的第七輸出端連接信號隔離電路;所述信號隔離電路包括光耦、第十一電阻、第十二電阻;所述光耦設有6個引腳,所述光耦的第一引腳連接第十一電阻的一端,所述光耦的第三引腳和第十一電阻的另一端連接至信號調(diào)理電路,所述光耦的第四引腳接GND2,所述光耦的第五引腳連接第十二電阻的一端,所述光耦的第六引腳連接第十二電阻的另一端,所述第十二電阻的另一端連接5V電源,所述第十二電阻的一端連接至MCU;所述比較器為反向遲滯電壓比較器,型號為LM311。

      本實用新型采用普通帶屏蔽雙絞線作為傳感器,鋪設在鐵軌下形成一個環(huán)形回路的環(huán)形電纜通過驅(qū)動電路驅(qū)動;驅(qū)動電路利用環(huán)形電纜上的電感與驅(qū)動電路中波形產(chǎn)生電路上的電容形成串聯(lián)諧振產(chǎn)生正弦波,然后通過信號調(diào)理電路和信號隔離電路進行整形調(diào)理,最后送入MCU進行采集;由于無車輛駛?cè)霠顟B(tài)下環(huán)形電纜的電感值小,有車輛駛?cè)牒蟓h(huán)形電纜的電感值增大,相當于線圈中插入磁導率高的金屬導體,車輛駛?cè)霚y試區(qū)域前后所產(chǎn)生的正弦波頻率就會發(fā)生大幅變化,從而能準確判斷車輛駛?cè)?駛離情況。

      與現(xiàn)有技術相比,本實用新型的有益之處在于:1)環(huán)形電纜結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,安裝方便;2)無需精確安裝傳感器位置,抗干擾能力強;3)通過電感和電容形成串聯(lián)諧振產(chǎn)生正弦波并進行整形調(diào)理后送入MCU采集,在車輛駛?cè)?駛離是經(jīng)過環(huán)形電纜導致電感值增大使得產(chǎn)生的正弦波也產(chǎn)生變化從而能準確判斷車輛駛?cè)?駛離情況。

      附圖說明

      圖1為本實用新型的電路原理圖。

      具體實施方式

      下面結(jié)合附圖與具體實施方式,對本實用新型作進一步描述。

      見圖1,軌道交通車輛輪對檢測系統(tǒng)電纜環(huán)形傳感器驅(qū)動電路,用于驅(qū)動鋪設在鐵軌下方形成一個環(huán)形回路的環(huán)形電纜,包括驅(qū)動電路和與驅(qū)動電路連接的MCU,所述驅(qū)動電路包括保護電路、波形產(chǎn)生電路、信號調(diào)理電路和信號隔離電路;所述環(huán)形電纜通過保護電路連接至波形產(chǎn)生電路,所述波形產(chǎn)生電路連接信號調(diào)理電路,所述信號調(diào)理電路連接至信號隔離電路,所述信號隔離電路與MCU連接;所述波形產(chǎn)生電路和信號調(diào)理電路采用VEE電源,所述VEE電源為12V電源;所述信號隔離電路由VEE電源和5V電源供電,保證輸出與輸出的信號隔離;所述保護電路包括防雷擊管RU和防過壓保護管ZD,用于連接環(huán)形電纜和波形產(chǎn)生電路,用于防止雷擊和防過壓保護防止電路損壞;所述環(huán)形電纜為普通帶屏蔽雙絞線,其上設有第一電感L1和第二電感L2;所述波形產(chǎn)生電路包括第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一三極管Q1;所述第一三極管Q1的基極與第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端和第一電阻R1的一端連接,所述第一三極管Q1的發(fā)射極連接第四電阻R4的一端,所述第一三極管Q1的集電極連接第三電容C3的一端和第一電容C1的一端,所述第一電阻R1的另一端連接第二電容C2的一端,所述第三電阻R3的另一端和第四電阻R4的另一端都接GND1;所述第二電阻R2的另一端接VEE電源,所述第一電容C1的另一端和第二電容C2的另一端連接到保護電路;所述信號調(diào)理電路包括第一二極管D1、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第四電容C4、比較器U1;所述比較器U1的正向輸入端連接第十電阻R10的一端,所述第十電阻R10的另一端連接比較器U1的第七輸出端,所述第十電阻R10的一端還連接第九電阻R9的一端,所述第九電阻R9的另一端連接第八電阻R8的一端,所述第八電阻R8的另一端連接第一二極管D1的負極,所述第八電阻R8的一端還連接第四電容C4的一端,所述第四電容C4的一端還連接第六電阻R6的一端,所述第六電阻R6的一端還連接第七電阻R7的一端,所述第四電容C4的另一端、第一二極管D1的正極和第七電阻R7的另一端接GND1;所述第六電阻R6的另一端接VEE電源,所述第八電阻R8的另一端還連接第五電阻R5的一端,所述第五電阻R5的一端還連接比較器U1的負向輸入端,所述第五電阻R5的另一端連接波形產(chǎn)生電路,所述比較器U1的電源端口連接VEE電源,所述比較器U1的第一端口和第四端口連接并接GND1;所述比較器U1的第七輸出端連接信號隔離電路;所述信號隔離電路包括光耦U2、第十一電阻R11、第十二電阻R12;所述光耦U2設有6個引腳,所述光耦U2的第一引腳連接第十一電阻R11的一端,所述光耦U2的第三引腳和第十一電阻R11的另一端連接至信號調(diào)理電路,所述光耦U2的第四引腳接GND2,所述光耦U2的第五引腳連接第十二電阻R12的一端,所述光耦U2的第六引腳連接第十二電阻R12的另一端,所述第十二電阻R12的另一端連接5V電源,所述第十二電阻R12的一端連接至MCU;所述比較器U1為反向遲滯電壓比較器,型號為LM311。

      本實施方式中,鋪設在鐵軌下形成一個環(huán)形回路的環(huán)形電纜上的第一電感L1和第二電感L2通過插件或焊接以及其它方式直接連接到驅(qū)動電路中,所述VEE電源和GND1為12V電源,所述保護電路包括防雷擊管RU和防過壓保護管ZD用于防止雷擊和防過壓保護防止電路損壞;所述波形產(chǎn)生電路包括一級共射放大電路、一個LC濾波器和并聯(lián)正反饋;由于放電電路放大倍數(shù)為負值,故其反饋電壓分壓比也為負值,以保證諧振頻率電壓反饋為正反饋;LC濾波器為LC低通濾波器,是并落網(wǎng)電感型負分壓比,保證在諧振頻率左右的分壓比F<0,并與前向通道電壓放大倍數(shù)A<0相配合,使參與諧振的電壓實現(xiàn)正反饋,保持自激振蕩,自激振蕩頻率與諧振頻率大體相等;驅(qū)動電路上電后,環(huán)形電纜的第一電感L1和第二電感L2與第一電容C1形成并聯(lián)諧振,諧振頻率(振蕩頻率)為;如果有車輛進入測試區(qū)域,則環(huán)形電纜的第一電感L1和第二電感L2將增大,使諧振頻率(振蕩頻率)f0下降,經(jīng)過調(diào)理隔離后MCU采集到該頻率的變化,從而判斷出車輛馳入/馳離情況。

      本實施方式中,驅(qū)動電路利用環(huán)形電纜的第一電感L1和第二電感L2與驅(qū)動電路上的第一電容C1形成串聯(lián)諧振產(chǎn)生正弦波,在通過第三電容C3耦合到信號調(diào)理電路;所述信號調(diào)理電路包括第一二極管D1、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第四電容C4和比較器U1;所述比較器U1為LM311構(gòu)成的反向遲滯電壓比較器,比較基準有第六電阻R6和第七電阻R7分壓的來,并通過第九電阻R9連接到比較器U1的正向輸入端2;正弦波信號通過第三電容C3和第五電阻R5耦合而來,并加到由第八電阻R8輸入的Uref直流分量上,使信號基準提高以增加抗干擾能力,一起輸入到比較器的負向輸入端3;比較器U1的遲滯電壓為,當比較器負向輸入端3電壓U-高于正向輸入端2電壓U+(即Uref+UH)時,比較器U1的第七輸出端7輸出低電平,當比較器U1的負向輸入端3電壓U-低于正向輸入端2電壓U+(即Uref-UH)時,比較器U1的第七輸出端7輸出高電平;經(jīng)過該調(diào)理電路,將正弦波信號調(diào)理成了穩(wěn)定的方波信號;由于遲滯的作用,提高了信號的穩(wěn)定性和抗干擾能力;所述第一二極管D1用于將比較器U1的負向輸入限制在不低于負的二極管導通電壓-VD水平,防止比較器因為過大的負向電壓而損壞。

      本實施方式中,經(jīng)過信號調(diào)理電路后穩(wěn)定的方波信號已經(jīng)可以被MCU識別,但是為了為防止多路采集模塊和其它輸入輸出模塊間的干擾和耦合,需要將不同系統(tǒng)的信號進行隔離,保證各系統(tǒng)的獨立性;所述信號隔離電路采用TLP113信號的光耦U2進行信號隔離,隔離后的方波信號可直接連接到MCU端口,MCU通過采集該方波信號的頻率,確定是否有車輛馳入測試區(qū)域。

      本實用新型的保護范圍包括但不限于以上實施方式,本實用新型的保護范圍以權利要求書為準,任何對本技術做出的本領域的技術人員容易想到的替換、變形、改進均落入本實用新型的保護范圍。

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