本发明涉及轮对在线检测领域，具体涉及车辆轮对在线动态检测系统电缆环形传感器驱动电路。
背景技术：
随着我国既有旅客列车的全面提速和高速动车组的大量投入使用,轮对作为车辆走行部中极为重要的部件；它不仅承受着车体的全部重量,而且还要传递车轮与钢轨间的作用力；轮对需要承受较大的静载荷和动载荷、组装应力、闸瓦、闸片制动时产生的热应力以及通过曲线时的离心力等；因此轮对是否能保持良好的技术状态,关系到行车绝对安全。
而随着铁路系统的信息化升级，铁路系统各单位对车辆运行状态的实时监测要求越来越高；轮对承担着车辆的全部重量，车辆在钢轨上高速运行时轮对承受着车体与钢轨两方面传递来的各种静、动作用力，受理复杂，运行环境恶劣；轮对在运行过程中可能尺寸超限，磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障，如不及时发现将严重影响列车行驶安全。
现在车轮轮对在线动态监测系统已经普及，用于实现监测车辆轮对在运行过程中可能出现的尺寸超限、磨耗过大、踏面擦伤剥离等故障；而轮对状态在线监测系统其中的一个主要功能为监测车辆驶入/驶离测试区域，以准确适时控制其它测量部件进行测量工作；但是如今的轮对状态在线监测系统检测车辆驶入/驶离信号采用磁钢传感器进行检测，而磁钢传感器需要非常精确控制安装位置，结构和驱动也极其复杂，检测信号很容易受到车辆干扰。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种能根据车辆驶入/驶离情况产生准确指示信号，简单可靠、成本低廉、安装方便的车辆轮对在线动态检测系统电缆环形传感器驱动电路。
本发明通过以下技术方案实现：车辆轮对在线动态检测系统电缆环形传感器驱动电路,用于驱动铺设在铁轨下方形成一个环形回路的环形电缆，包括驱动电路和与驱动电路连接的MCU，所述驱动电路包括保护电路、波形产生电路、信号调理电路和信号隔离电路；所述环形电缆通过保护电路连接至波形产生电路，所述波形产生电路连接信号调理电路，所述信号调理电路连接至信号隔离电路，所述信号隔离电路与MCU的计数器输入端连接；所述波形产生电路和信号调理电路采用VEE电源，所述VEE电源为12V电源；所述信号隔离电路由VEE电源和5V电源供电，保证输出与输出的信号隔离；所述保护电路包括防雷击管RU和防过压保护管ZD，用于连接环形电缆和波形产生电路，用于防止雷击和防过压保护防止电路损坏；所述环形电缆为普通带屏蔽双绞线，其上设有第一电感和第二电感；所述波形产生电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管；所述第一三极管的基极与第二电阻的一端、第三电阻的一端和第一电阻的一端连接，所述第一三极管的发射极连接第四电阻的一端，所述第一三极管的集电极连接第三电容的一端和第一电容的一端，所述第一电阻的另一端连接第二电容的一端，所述第三电阻的另一端和第四电阻的另一端都接GND1；所述第二电阻的另一端接VEE电源，所述第一电容的另一端和第二电容的另一端连接到保护电路；所述信号调理电路包括第一二极管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容、比较器；所述比较器的正向输入端连接第十电阻的一端，所述第十电阻的另一端连接比较器的第七输出端，所述第十电阻的一端还连接第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端连接第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接第一二极管的负极，所述第八电阻的一端还连接第四电容的一端，所述第四电容的一端还连接第六电阻的一端，所述第六电阻的一端还连接第七电阻的一端，所述第四电容的另一端、第一二极管的正极和第七电阻的另一端接GND1；所述第六电阻的另一端接VEE电源，所述第八电阻的另一端还连接第五电阻的一端，所述第五电阻的一端还连接比较器的负向输入端，所述第五电阻的另一端连接波形产生电路，所述比较器的电源端口连接VEE电源，所述比较器的第一端口和第四端口连接并接GND1；所述比较器的第七输出端连接信号隔离电路；所述信号隔离电路包括光耦、第十一电阻、第十二电阻；所述光耦设有6个引脚，所述光耦的第一引脚连接第十一电阻的一端，所述光耦的第三引脚和第十一电阻的另一端连接至信号调理电路，所述光耦的第四引脚接GND2，所述光耦的第五引脚连接第十二电阻的一端，所述光耦的第六引脚连接第十二电阻的另一端，所述第十二电阻的另一端连接5V电源，所述第十二电阻的一端连接至MCU；所述比较器为反向迟滞电压比较器，型号为LM311；所述光耦的型号为TLP113。
本发明采用普通带屏蔽双绞线作为传感器，铺设在铁轨下形成一个环形回路的环形电缆通过驱动电路驱动；驱动电路利用环形电缆上的电感与驱动电路中波形产生电路上的电容形成串联谐振产生正弦波，然后通过信号调理电路和信号隔离电路进行整形调理，最后送入MCU进行采集；由于无车辆驶入状态下环形电缆的电感值小，有车辆驶入后环形电缆的电感值增大，相当于线圈中插入磁导率高的金属导体，车辆驶入测试区域前后所产生的正弦波频率就会发生大幅变化，从而能准确判断车辆驶入/驶离情况。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：1）环形电缆结构简单，成本低廉，安装方便；2）无需精确安装传感器位置，抗干扰能力强；3）通过电感和电容形成串联谐振产生正弦波并进行整形调理后送入MCU采集，在车辆驶入/驶离是经过环形电缆导致电感值增大使得产生的正弦波也产生变化从而能准确判断车辆驶入/驶离情况。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。
见图1，车辆轮对在线动态检测系统电缆环形传感器驱动电路,用于驱动铺设在铁轨下方形成一个环形回路的环形电缆，包括驱动电路和与驱动电路连接的MCU，所述驱动电路包括保护电路、波形产生电路、信号调理电路和信号隔离电路；所述环形电缆通过保护电路连接至波形产生电路，所述波形产生电路连接信号调理电路，所述信号调理电路连接至信号隔离电路，所述信号隔离电路与MCU的计数器输入端连接；所述波形产生电路和信号调理电路采用VEE电源，所述VEE电源为12V电源；所述信号隔离电路由VEE电源和5V电源供电，保证输出与输出的信号隔离；所述保护电路包括防雷击管RU和防过压保护管ZD，用于连接环形电缆和波形产生电路，用于防止雷击和防过压保护防止电路损坏；所述环形电缆为普通带屏蔽双绞线，其上设有第一电感L1和第二电感L2；所述波形产生电路包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1；所述第一三极管Q1的基极与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第一电阻R1的一端连接，所述第一三极管Q1的发射极连接第四电阻R4的一端，所述第一三极管Q1的集电极连接第三电容C3的一端和第一电容C1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第二电容C2的一端，所述第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端都接GND1；所述第二电阻R2的另一端接VEE电源，所述第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端连接到保护电路；所述信号调理电路包括第一二极管D1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4、比较器U1；所述比较器U1的正向输入端连接第十电阻R10的一端，所述第十电阻R10的另一端连接比较器U1的第七输出端，所述第十电阻R10的一端还连接第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端连接第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端连接第一二极管D1的负极，所述第八电阻R8的一端还连接第四电容C4的一端，所述第四电容C4的一端还连接第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的一端还连接第七电阻R7的一端，所述第四电容C4的另一端、第一二极管D1的正极和第七电阻R7的另一端接GND1；所述第六电阻R6的另一端接VEE电源，所述第八电阻R8的另一端还连接第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的一端还连接比较器U1的负向输入端，所述第五电阻R5的另一端连接波形产生电路，所述比较器U1的电源端口连接VEE电源，所述比较器U1的第一端口和第四端口连接并接GND1；所述比较器U1的第七输出端连接信号隔离电路；所述信号隔离电路包括光耦U2、第十一电阻R11、第十二电阻R12；所述光耦U2设有6个引脚，所述光耦U2的第一引脚连接第十一电阻R11的一端，所述光耦U2的第三引脚和第十一电阻R11的另一端连接至信号调理电路，所述光耦U2的第四引脚接GND2，所述光耦U2的第五引脚连接第十二电阻R12的一端，所述光耦U2的第六引脚连接第十二电阻R12的另一端，所述第十二电阻R12的另一端连接5V电源，所述第十二电阻R12的一端连接至MCU；所述比较器U1为反向迟滞电压比较器，型号为LM311；所述光耦U2的型号为TLP113。
本实施方式中，铺设在铁轨下形成一个环形回路的环形电缆上的第一电感L1和第二电感L2通过插件或焊接以及其它方式直接连接到驱动电路中，所述VEE电源和GND1为12V电源，所述保护电路包括防雷击管RU和防过压保护管ZD用于防止雷击和防过压保护防止电路损坏；所述波形产生电路包括一级共射放大电路、一个LC滤波器和并联正反馈；由于放电电路放大倍数为负值，故其反馈电压分压比也为负值，以保证谐振频率电压反馈为正反馈；LC滤波器为LC低通滤波器，是并落网电感型负分压比，保证在谐振频率左右的分压比F<0，并与前向通道电压放大倍数A<0相配合，使参与谐振的电压实现正反馈，保持自激振荡，自激振荡频率与谐振频率大体相等；驱动电路上电后，环形电缆的第一电感L1和第二电感L2与第一电容C1形成并联谐振，谐振频率(振荡频率)为；如果有车辆进入测试区域，则环形电缆的第一电感L1和第二电感L2将增大，使谐振频率(振荡频率)f0下降，经过调理隔离后MCU采集到该频率的变化，从而判断出车辆驰入/驰离情况。
本实施方式中，驱动电路利用环形电缆的第一电感L1和第二电感L2与驱动电路上的第一电容C1形成串联谐振产生正弦波，在通过第三电容C3耦合到信号调理电路；所述信号调理电路包括第一二极管D1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4和比较器U1；所述比较器U1为LM311构成的反向迟滞电压比较器，比较基准有第六电阻R6和第七电阻R7分压的来,并通过第九电阻R9连接到比较器U1的正向输入端2；正弦波信号通过第三电容C3和第五电阻R5耦合而来，并加到由第八电阻R8输入的Uref直流分量上，使信号基准提高以增加抗干扰能力，一起输入到比较器的负向输入端3；比较器U1的迟滞电压为，当比较器负向输入端3电压U-高于正向输入端2电压U+(即Uref+UH)时，比较器U1的第七输出端7输出低电平，当比较器U1的负向输入端3电压U-低于正向输入端2电压U+(即Uref-UH)时，比较器U1的第七输出端7输出高电平；经过该调理电路，将正弦波信号调理成了稳定的方波信号；由于迟滞的作用，提高了信号的稳定性和抗干扰能力；所述第一二极管D1用于将比较器U1的负向输入限制在不低于负的二极管导通电压-VD水平，防止比较器因为过大的负向电压而损坏。
本实施方式中，经过信号调理电路后稳定的方波信号已经可以被MCU识别，但是为了为防止多路采集模块和其它输入输出模块间的干扰和耦合，需要将不同系统的信号进行隔离，保证各系统的独立性；所述信号隔离电路采用TLP113信号的光耦U2进行信号隔离，隔离后的方波信号可直接连接到MCU的计数器输入端口，MCU通过采集该方波信号的频率，确定是否有车辆驰入测试区域。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。