专利名称：轴承多级热熔断传感器及其所构成的检测电路和检测方法
技术领域：
本发明属于涉及一种传感器，具体是指一种轴承多级热熔断传感器及其所构成的
检测电路和检测方法。
背景技术：
目前，传统的轴温检测主要通过模拟传感器温度检测技术、数字传感器温度检测 技术及单级热熔断温度状态检测技术等来实现。所谓的模拟传感器温度检测技术主要用热 敏电阻及热电偶等电子元件构成，采用模拟传感器温度检测技术就是需要使用模拟电路来 检测热敏电阻的阻值，或热电偶的微弱电压，并把该阻值或电压转换为温度值，通过温度值 判断轴温是否需要报警。由于该模拟传感器温度检测技术使用了大量的模拟电路，因此存 在工作不稳定，故障率高的缺点。 所谓的数字传感器温度检测技术则主要由集成在一块传感器芯片内的PN结和数 字化电路组成，即利用半导体PN结来检测轴承温度。采用该种方式虽然极大提高了检测精 度，其故障率也较模拟技术相比有很大改善，但在实际运用中也存在故障率偏高、检测温度 范围过窄的缺点。 所谓的单级热熔断温度状态检测技术，是指在探测点上放入一个热熔断元件，当 探测点温度达到热熔断元件的熔点温度时，该热熔断元件便会熔断，检测电路检测到热熔 断元件熔断后，便发出报警。虽然这种检测技术具有可靠性高、检测温度范围宽的优点，但 是其温度检测点单一，检测轴承温度状态过于简单，不能很好的满足实际情况的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服目前单级热熔断温度状态检测技术存在的检测温度状态 较为单一的缺陷，提供一种结构简单、性能稳定、并能检测多个温度状态的轴承多级热熔断 传感器。 本发明的另一目的在于提供一种由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路及 其检测方法。 本发明的目的通过下述技术方案实现轴承多级热熔断传感器，该传感器主要由 一个以上的热熔断器集成而成。 进一步地，所述的热熔断器由电阻R、以及与该电阻R相并联的热熔断元件F构成。
由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路，主要由单片机MCU、以及与该单片机 MCU相连接的一个以上的检测支路构成，且每个检测支路与一个热熔断器相连接。
进一步地，所述的每个检测支路均由一端与电阻R1相连接，另一端经电阻R2与晶 体管Ql的基极相连接的光电耦合器Ul，以及一端与电阻R3相连接，另一端直接与电容C2 两端相连接的光电耦合器U2组成，且所述晶体管Ql的集电极还顺次经电容Cl和电阻R5 后与电容C2的一端相连接，所述传感器的两端则分别介于电容C1的两端；所述每个检测支 路中的电阻Rl及电阻R3的另一端分别与单片机MCU的CTn端和FBn端相连接形成第n级
3温度检测电路，其中，n的取值^ 1。 由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路的检测方法，主要包括以下步骤
(a)单片机MCU上电后，分别将其CTpCL、……、CTn端分别初始化为输出端并输 出低电平，其FBp FB2……、FBn分别端初始化为输入端； (b)判断输入端FBn是否为高电平，是，则发出与该n值相对应的轴温危险告警级 别，并重复执行该步骤；否，则执行步骤(c); (c)判断输入端FBn—工是否为高电平，是，则发出与该n-l值相对应的轴温危险告警 级别，并返回步骤(b);否，则继续判断FBn—2是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否，则继续 判断FBn—3是否为高电平，如此循环直至判断FB工是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否则表 示轴温正常。 本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果 (1)本发明的整体结构非常简单，并且其热熔断器的数量可以根据实际的需求任 意进行配置，因此本发明不仅能在有效扩大轴温检测范围的同时，还能有效设置不同的轴 温告警级别，以满足不同用户的需求。 (2)由于本发明的传感器是直接设置在设备的轴承内部，且该传感器内部还设有 熔断器，当轴承的温度达到该熔断器的熔断温度时，熔断元件断开，因此该传感器的灵敏度 非常高。 (3)本发明同模拟传感器温度检测技术、数字传感器温度检测技术相比，其可靠性 更高、检测范围更宽、性能更加稳定。
图1为本发明具有两个熔断器时的电路结构示意图。
图2为本发明具有三个熔断器时的电路结构示意图。
图3为本发明具有n个熔断器时的电路结构示意图。
图4为本发明的检测流程示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。 实施例 如图1 3所示，本发明的轴承多级热熔断传感器主要由热熔断器集成而成，根据 需要，该热熔断器的数量为一个及其一个以上，如图l所示的两个、图2所示的三个。所述 的每个热熔断器均包括电阻R、以及与该电阻R相并联的热熔断元件F。为了较好的实现本 发明，该热熔断元件F优先采用易熔合金制作而成，相应的，与该热熔断元件F相并联的电 阻R也可以采用诸如电容、二极管等替代。由于热熔断元件F的数量为一个以上，为了便于 区分，第一个热熔断元件F表示为^ ;第二个热熔断元件F则表示为F2 ;第三个热熔断元件
F则表示为F3 ;......，第n个热熔断元件F则表示为Fn，其中，n的取值为大于或等于1。 用于检测该轴承多级热熔断传感器的检测电路由单片机MCU，以及一个以上的检 测支路构成。连接时，每个检测支路均与一个热熔断器相连接，即该检测支路的数量也为一个或一个以上。 如图所示，每个检测支路均包括光电耦合器U1的一个输入端经电阻R1后与单片 机MCU的CL端相连接，其另一个输入端则外接直流电源VCC1。光电耦合器U1的一是输出 端经电阻R2后与晶体管Ql的基极相连接，其另一个输出端则接地。 相应的，光电耦合器U2的一个输出端分成两路，一路经电阻R3与单片机MCU的FB工 端相连接，另一路则经电阻R4后外接直流电源VCC1，其另一个输出端接地。光电耦合器U2 的输入则直接并联在电容C2的两端，且该电容C2的一端接地，另一端经电阻R5、电容C1后 与晶体管Q1的集电极相连接，晶体管Q1的发射极则直接外接直流电源VCC2。所述的热熔 断器分别经插座Jl和J2与电容Cl的两端相连接。 当检测支路的数量为两个时，检测支路的电阻R1和电阻R3分别接于单片机MCU 的CTpFB工端和CT2、FB2端即可。相应的，当检测支路和热熔断器的数量均为三个时，检测支 路的电阻Rl和电阻R3则分别接于单片机MCU的CT、 端，CT2、 FB2端及CT3、 FB3端即可。
因此，当该检测支路和热熔断器的数量为n时，则其内部的熔断元件的熔断温度 均不相同，从而达到可检测n个不同温度值的效果。依次类推，当检测支路和热熔断器的数 量为n个时，每个检测支路的电阻Rl和电阻R3均分别与单片机MCU的Cl^、FBi端，CT2、FB2 端、……，Ci;、FBn端相连接，其中，n的取值^ 1。 如图4所示，本发明所检测的轴承运行状态如下当轴承异常引起轴承温度升高 后，轴温首先达到轮滑脂的滴点温度，润滑脂会逐渐融化流失，润滑油膜将被彻底破坏，此 时轴承不能继续高速运转。轴温继续升高，会导致轴温金属部件明显软化、变形直至热切， 达到此温度后，轴承将极度危险，需立刻停止运转。当检测其状态时，本发明的总体检测流 程如下 (a)当单片机MCU上电后，分别将其CTpCL、……、CTn端分别初始化为输出端并 输出低电平，其FBpFB2……、FBn分别端初始化为输入端，其中n的取值^ 1。
(b)判断输入端FBn是否为高电平，是，则发出与该n值相对应的轴温危险告警级 别，并重复执行该步骤；否，则执行步骤(c)。 (c)判断输入端FBn—工是否为高电平，是，则发出与该h值相对应的轴温危险告警 级别，并返回步骤(b);否，则继续判断FBn—2是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否，则继续 判断FBn—3是否为高电平，如此循环直至判断FBI是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否则表 示轴温正常。 为了便于说明，本发明取n = 2时，其原理和流程如下针对轴温检测，本发明设定 两个温度， 一个为轴承润滑脂滴点温度，此温度为危险报警温度，另一个为轴承切轴前的温 度，此温度为极度危险报警温度。 当轴承温度超过危险温度阀值时，巳熔断，检测电路检测到该F1熔断后，发出危险 报警信号，此时机车应该低速运行至附近检修点；当轴承温度继续升高，并且轴承温度超过 极度危险温度阀值时，&熔断，检测电路检测到该&熔断后，发出极度危险报警信号，此时 机车应该立刻停止运行，等待救援。
如上所述，便可较好地实现本发明。
权利要求
轴承多级热熔断传感器，其特征在于该传感器主要由一个以上的热熔断器集成而成。
2. 根据权利要求1所述的轴承多级热熔断传感器，其特征在于所述的热熔断器由电阻R、以及与该电阻R相并联的热熔断元件F构成。
3. 由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路，主要由单片机MCU、以及与该单片机 MCU相连接的一个以上的检测支路构成，其特征在于每个检测支路与一个热熔断器相连接。
4. 根据权利要求3所述的由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路，其特征在于 每个检测支路均由一端与电阻R1相连接，另一端经电阻R2与晶体管Q1的基极相连接的光 电耦合器Ul，以及一端与电阻R3相连接，另一端直接与电容C2两端相连接的光电耦合器 U2组成，且所述晶体管Ql的集电极还顺次经电容Cl和电阻R5后与电容C2的一端相连接， 所述传感器的两端则分别介于电容C1的两端；所述每个检测支路中的电阻R1及电阻R3的 另一端分别与单片机MCU的Ci;端和FBn端相连接形成第n级温度检测电路，其中，n的取 值> 1。
5. 由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路的检测方法，其特征在于，主要包括以 下步骤(a) 单片机MCU上电后，分别将其CL、CL、……、CTn端分别初始化为输出端并输出低 电平，其FBp FBx……、FBn分别端初始化为输入端；(b) 判断输入端FBn是否为高电平，是，则发出与该n值相对应的轴温危险告警级别，并 重复执行该步骤；否，则执行步骤(c);(c) 判断输入端FBn—工是否为高电平，是，则发出与该n-l值相对应的轴温危险告警级 别，并返回步骤(b);否，则继续判断FBn—2是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否，则继续判 断FBn—3是否为高电平，如此循环直至判断FB工是否为高电平，是，则返回步骤(b)，否则表示 轴温正常。
全文摘要
本发明公开了一种轴承多级热熔断传感器，其特征在于该传感器主要由一个以上的热熔断器集成而成。同时，本发明还公开了一种由轴承多级热熔断传感器所构成的检测电路及其检测方法。本发明的整体结构非常简单，并且其热熔断器的数量可以根据实际的需求任意进行配置，因此本发明不仅能在有效扩大轴温检测范围的同时，还能有效设置不同的轴温告警级别，其可靠性高、检测范围宽、性能稳定，能满足不同用户的需求。
文档编号G01K7/00GK101762337SQ20091026671
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者何鸿云, 段云波, 王玉松, 袁莱 申请人:成都运达创新科技有限公司