一种基于电磁感应的车轮传感器的制作方法

文档序号:16112734发布日期:2018-11-30 20:01阅读:523来源:国知局

本实用新型属于一种车轮传感器。



背景技术:

目前,大多车轮传感器在结构上采用卡接的方式,为了适应不同的钢轨,衍生出许多型号的产品,不便于日常的管理和维护;同时,抗干扰性能差,接收信号低,不利于后期的信号处理,受环境变化的影响较大;温湿度干扰信号的采集和传输,接收信号的处理方式达不到预期的效果,接收通道波形变换一般是采用比较器实现,过零比较时会存在较大的误差,接收信号在波形变换前需要加入模拟电路进行滤波干扰,用以除去干扰信号,模拟滤波电路受器件精度影响很大,很难达到理想的滤波效果;构成模拟滤波电路的元器件,由于参数的离散型,使滤波器件配置选择过于繁琐;构成模拟滤波电路的元器件受温度、电路噪声等环境变化的影响较大。

因此,就需要一种通用性强、维护简单、抗干扰能力强、环境变化影响小、误差小的车轮传感器。



技术实现要素:

本实用新型针对现有的车轮传感器通用性差、不方便维护、抗干扰能力差、受环境变化影响大、误差大的缺陷,提供了一种通用性强、维护简单、抗干扰能力强、环境变化影响小、误差小的车轮传感器。

本实用新型所涉及的一种基于电磁感应的车轮传感器的技术方案如下:

本实用新型所涉及的一种基于电磁感应的车轮传感器,它包括电源、电子检测器和传感器,所述的传感器包括放大电路和2组磁头,每组磁头包括1个传感器接收磁头和1 个传感器发射磁头,所述的电子检测器包括计数单元和滤波单元,所述的传感器发射磁头与计数单元的输出端连接,所述的传感器接收磁头安装在钢轨上,且传感器接收磁头与放大电路连接,所述的放大电路的输出端连接滤波单元的输入端,所述的滤波单元的输出端连接计数单元的输入端,所述的电源与电子检测器和放大电路连接,用于给车轮传感器供电。

进一步地:所述的电子检测器和电源安装于室内机柜中,所述的传感器发射磁头位于室外钢轨外侧,所述的传感器接收磁头和放大电路均安装于室外钢轨内侧。

进一步地:所述的室内机柜内的电子检测器和电源均通过电缆连接室外的传感器,所述的每条连接室内外的电缆上均设有防雷电路。

进一步地:所述的滤波单元采用J·RS型衰耗冗余控制器。

进一步地:所述的计数单元采用J·S1型计数器。

本实用新型所涉及的一种基于电磁感应的车轮传感器的有益效果是:

1、采用打孔安装,适合43kg以上钢轨,产品通用性强,使维护更加简单。

2、在降低了发送电压的同时,接收电压有原小于AC100mV提升AC3V以上,使信号更利于传输和后期的处理,增强了设备抗干扰能力,提升了设备可靠性。

3、接收电压的提升,增强了抗环境变化,主要是温湿度的能力。

4、接收通道波形变换是采用光藕实现,不存在过零比较产生的较大误差。

5、信号滤波部分移到室内,降低了温度变化对模拟电路的影响,并采用多阶滤波方式进行滤波,使滤波精度远远满足预期使用要求,提升了设备可靠性。

6、多阶滤波,各有侧重,使滤波器件配置选择简单化,更易于生产和控制。

7、核心器件采用ARM7内核的处理芯片,提升了芯片处理能力和信号采集精度,非常有效地提升了维护效率,也增加了系统运用的可靠性。

8、系统增加了对车轮传感器发射、接收电压的采集项点,故障定位更加准确。

9、室外设备仅设有传感器,计数单元及运算单元均放置在室内机柜中,这样使维护更加方便快捷。

附图说明

图1为车轮传感器的结构框图;

图2为车轮传感器的电路图;

图3为放大电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,均应涵盖在本实用新型的保护范围中。

实施例1

结合图1和图2说明本实施例,在本实施例中,本实用新型所涉及的一种基于电磁感应的车轮传感器,它包括电源、电子检测器和传感器,所述的传感器包括放大电路和2 组磁头,每组磁头包括1个传感器接收磁头和1个传感器发射磁头,所述的电子检测器包括计数单元和滤波单元,所述的传感器发射磁头与计数单元的输出端连接,所述的传感器接收磁头安装在钢轨上,且传感器接收磁头与放大电路连接,所述的放大电路的输出端连接滤波单元的输入端,所述的滤波单元的输出端连接计数单元的输入端,所述的电源与电子检测器和放大电路连接,用于给车轮传感器供电。

更为具体地:所述的电子检测器和电源安装于室内机柜中,所述的传感器发射磁头位于室外钢轨外侧,所述的传感器接收磁头和放大电路均安装于室外钢轨内侧。

更为具体地:所述的室内机柜内的电子检测器和电源均通过电缆连接室外的传感器,所述的每条连接室内外的电缆上均设有防雷电路。

更为具体地:所述的滤波单元采用J·RS型衰耗冗余控制器。

更为具体地:所述的计数单元采用J·S1型计数器。

一种基于电磁感应的车轮传感器,主要由2组磁头构成,每组磁头采用不同种频率,包含1个传感器发射磁头和1个收磁头,传感器发射磁头信号由室内设备提供,传感器接收磁头通过磁场感应原理感应到信号,该信号的大小由磁场磁力线穿过接收线圈横截面的磁通量决定,传感器发射磁头和传感器接收磁头相对钢轨纵向平行面的角度通过两个方面来确定:一、采用软件仿真的方法得出理论计算的初始角度;二、通过实际大量的测试数据得出实际运用角度。本实用新型通过发射、接收线圈电感量、线圈骨架大小、漆包线直径大小、以及实际使用角度的确定和信号,同时加入了接收信号放大电路部分,使接收信号能够满足长距离的传输。

电磁感应原理:发射、接收线圈电感量的确定;线圈骨架大小、漆包线直径大小确定;接收线圈加入铁芯处理,增强信号稳定度;接收线圈铁芯规格的确定;发射线圈中心线和接收线圈中心线的角度的确定;接收信号放大处理部分电路的加入。

电子检测器是与传感器的接口设备:信号滤波部分移到室内;多阶滤波,各有侧重,滤波单元的核心器件采用ARM7内核的J·RS型衰耗冗余控制器,提升了芯片处理能力和信号采集精度;识别列车车轮经过两组磁头形成的一个计轴完整序列为有效计轴的基本条件,计数单元采用J·S1型计数器(核心处理芯片采用ARM7内核的恩智浦LPC1817芯片);采用两组磁头来识别列车方向。

本实用新型适用与微机计轴设备配合使用,以实现检查线路、道岔、平面交叉和道口区段占用或空闲状态。车轮传感器结构安装方式上采用打孔安装方式,安装孔大小、孔距固定,适用于43kg以上钢轨,使产品通用,便于管理及维护。

工作原理:传感器发射磁头由室内电子检测器提供正弦波信号源,传感器发射磁头 T1信号频率为10kHz;传感器发射磁头T2信号频率为13kHz。根据电磁感应原理,传感器接收磁头R1和R2感应回来10kHz和13kHz的信号,经放大电路后,信号通过接收电缆传递给车轮电子检测器的信号调整滤波单元后进入计数单元,当有车经过时,接收信号的相位和幅度均会发生变化,计数单元根据接收信号相移和幅度变化来判断是否有车经过并进行计数,并将计数结果发送给运算单元。

结合图3说明本实施例,在本实施例中,本实用新型所涉及的一种基于电磁感应的车轮传感器,放大电路包括10个电阻R505、R506、R509、R511、R521、R525、R529、 R30、R522和R526,11个电容C563、C564、C565、C566、C517、C519、C559、C521、 C551、C552和C553,1个温控电阻R503,2个TVS二极管D502和D504、1个放电管 D506,4个二极管D513、D514、D515和D516,5个晶体管Q501、Q505、Q509、Q511 和Q513,互藕电感T501以及2个调试端子TP503和TP504,所述的电容C563、C564、 C565、C566和TVS二极管D502均并联在传感器接收磁头两端,所述的电容C517的一端连接传感器接收磁头的一端、另一端连接晶体管Q501的基极,所述的电阻R505的一端连接晶体管Q501的基极、另一端连接电源正极,所述的电阻R506的一端连接晶体管 Q501的基极、另一端连接互藕电感T501的3-4端口,所述的电阻R509的一端连接晶体管Q501的集电极、另一端连接电源正极,所述的电阻R506的一端连接晶体管Q501的发射极、另一端接地,所述的电容C519的一端连接晶体管Q501的发射极、另一端连接互藕电感T501的1-2端口,所述的电容C559并联在互藕电感T501的6-8端口和5-7端口之间,且互藕电感T501的5-7端口接地,所述的二极管D513的正极通过电阻R521与电源正极连接,且二极管D513的负极依次串联D514、D515和D516,二极管D516的负极通过电阻R522接地,所述的电容C521的一端连接互藕电感T501的6-8端口、另一端接入二极管D514和D515之间,所述的晶体管Q505的基极连接二极管D513的正极,晶体管Q505的集电极通过电阻R525连接电源正极,晶体管Q505的发射极依次通过电阻 R529和电阻R530连接晶体管Q509的发射极,所述的晶体管Q509的基极连接二极管D516 的负极,所述的晶体管Q509的集电极通过电阻R526接地,所述的晶体管Q511的基极连接晶体管Q505的发射极,晶体管Q511的集电极连接电源正极,晶体管Q511的发射极连接晶体管Q513的发射极,所述的晶体管Q513的基极连接Q509的发射极,Q513的集电极接地,所述的电容C552的一端接入电阻R529和电阻R530之间、另一端同时连接 TVS二极管D504的一端,TVS二极管D504的另一端接地,所述的电容C551和C553 并联在电容C552两端,所述的温控电阻R503的一端连接电容C552、另一端连接放电管 D506的一端,放电管D506的另一端接地,所述的调试端子TP503接入温控电阻R503 和放电管D506之间,所述的调试端子TP504连接放电管D506的接地端。

所述的5个晶体管Q501、Q505、Q509、Q511和Q513中,Q501、Q505和Q511为 NPN型晶体管,Q509和Q513为PNP型晶体管。

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