一种地铁车辆电机过热故障监控装置的制作方法

本实用新型涉及地铁车辆电子领域，具体涉及一种地铁车辆电机过热故障监控装置。

背景技术：

在地铁车辆中，电机是关键部件。电机的使用过程中，通常需要使用温度传感器来测量电机绕组、轴承、润滑油、冷却介质等部位的温度，进而了解电机运行的状况和进行必要的保护。

常用的温度传感器有四种主要类型：热电偶温度计、热敏电阻温度计、电阻型温度传感器(rtd)和ic温度传感器。由于地铁车辆电机运转过程中常处于高温状态，因此直接接触型的ic温度传感器不适用于本领域；而其余三类温度传感器的使用，也需要通过耐高温线缆使传感元件与数字处理电路分离，以此保障电路部分不会受高温影响。

对于地铁车辆电机过热故障而言，为避免出现误报警和漏报警，温度数据需准确可靠，因此对监控装置的精度提出了更高的要求，这便需要更优良的工业级信号调理电路。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种地铁车辆电机过热故障监控装置解决了高温监控传感不稳定性、精确性低和可靠性差的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种地铁车辆电机过热故障监控装置，包括：第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路、第四传感及信号调理电路、传感器插线总端口、模数信号转换单元、主处理器和上位机；

所述第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路和第四传感及信号调理电路分布设置在同一节车的四个电机上，并通过传感器插线总端口与模数信号转换单元的模拟信号输入端电连接；

所述模数信号转换单元的数字信号输出端与主处理器电连接；

所述主处理器与上位机通信连接。

进一步地：所述第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路和第四传感及信号调理电路的电路结构相同，均包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、接地电阻r10、温度传感器、放大器a1、放大器a2和放大器a3；

所述接地电阻r4分别与电阻r3的一端和放大器a1的正相端连接；

所述电阻r3的另一端与电阻r2的一端连接，并作为第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路或第四传感及信号调理电路的vcc端；

所述电阻r2的另一端分别与温度传感器的一端和放大器a2的正相端连接，所述温度传感器的另一端接地；

所述放大器a1的反相端分别与电阻r5的一端和电阻r6的一端连接，其输出端分别与电阻r8一端和电阻r6的另一端连接；

所述放大器a2的反相端分别与电阻r5的另一端和电阻r7的一端连接，其输出端与电阻r7的另一端和电阻r9的一端连接；

所述电阻r9的另一端分别与接地电阻r10和放大器a3的正相端连接；

所述放大器a3的反相端分别与电阻r8的另一端和电阻r1的一端连接；

所述放大器a3的输出端与电阻r1的另一端连接，并作为第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路或第四传感及信号调理电路的输出端。

进一步地：所述温度传感器采用pt100温度传感器。

上述进一步方案的有益效果为：pt100温度传感器是一种以白金(pt)为材料制作而成的温度传感器，属于正电阻系数，白金(pt)为材料的温度传感器，是最为稳定的，具有耐酸碱、耐高压、不会变质、相当线性、抗振动、稳定性好、准确度高等优点。

进一步地：所述放大器a1、放大器a2和放大器a3均采用低噪声、精密运算放大器op37。

进一步地：所述模数信号转换单元采用adc0809的模数信号转换芯片。

进一步地：所述主处理器采用stc89c51做主处理芯片。

上述进一步方案的有益效果为：以stc89c51做主处理芯片，接收adc0809的温度数字，并与上位机通信，该设计简单、成本低、具有很好的操作性。

本实用新型的有益效果为：采用具有耐高温且线性度好的pt100作为传感元件，并在传感及信号调理电路中通过电阻桥式电路提高灵敏度和精确度，进而通过三部运算放大器构建的两级工业差分放大电路对传感信号进一步调理，得到了稳定性好且精确度高的温度信号；通过线缆将传感部分与下位机数字处理电路分离，避免了高温对数字逻辑硬件的影响，提高了装置的可靠性；通过上位机的部署，方便了用户对监控状态的查控，提高了装置的可操作性。

附图说明

图1为一种地铁车辆电机过热故障监控装置结构框图；

图2为传感及信号调理电路的电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，一种地铁车辆电机过热故障监控装置，包括：第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路、第四传感及信号调理电路、传感器插线总端口、模数信号转换单元、主处理器和上位机；

所述第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路和第四传感及信号调理电路分布设置在同一节车的四个电机上，即每个电机配置一个传感及信号调理电路，并通过传感器插线总端口与模数信号转换单元的模拟信号输入端电连接；

所述模数信号转换单元的数字信号输出端与主处理器电连接；

所述主处理器与上位机通信连接。

如图2所示，所述第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路和第四传感及信号调理电路的电路结构相同，均包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、接地电阻r10、温度传感器、放大器a1、放大器a2和放大器a3；

所述接地电阻r4分别与电阻r3的一端和放大器a1的正相端连接；

所述电阻r3的另一端与电阻r2的一端连接，并作为第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路或第四传感及信号调理电路的vcc端；

所述电阻r2的另一端分别与温度传感器的一端和放大器a2的正相端连接，所述温度传感器的另一端接地；

所述放大器a1的反相端分别与电阻r5的一端和电阻r6的一端连接，其输出端分别与电阻r8一端和电阻r6的另一端连接；

所述放大器a2的反相端分别与电阻r5的另一端和电阻r7的一端连接，其输出端与电阻r7的另一端和电阻r9的一端连接；

所述电阻r9的另一端分别与接地电阻r10和放大器a3的正相端连接；

所述放大器a3的反相端分别与电阻r8的另一端和电阻r1的一端连接；

所述放大器a3的输出端与电阻r1的另一端连接，并作为第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路或第四传感及信号调理电路的输出端。

所述温度传感器采用pt100温度传感器。

pt100温度传感器是一种以白金(pt)为材料制作而成的温度传感器，属于正电阻系数，白金(pt)为材料的温度传感器，是最为稳定的，具有耐酸碱、耐高压、不会变质、相当线性、抗振动、稳定性好、准确度高等优点。

所述放大器a1、放大器a2和放大器a3均采用低噪声、精密运算放大器op37。

所述模数信号转换单元采用adc0809的模数信号转换芯片。

所述主处理器采用stc89c51做主处理芯片。

以stc89c51做主处理芯片，接收adc0809的温度数字，并与上位机通信，该设计简单、成本低、具有很好的操作性。

将第一传感及信号调理电路、第二传感及信号调理电路、第三传感及信号调理电路和第四传感及信号调理电路的输出端接入传感器插线总端口，将传感及信号调理电路与模数信号转换单元和主处理器分离，保障电路部分不会受高温影响，主处理器并将处理好的温度数据发送至上位机。

本实用新型的有益效果为：采用具有耐高温且线性度好的pt100作为传感元件，并在传感及信号调理电路中通过电阻桥式电路提高灵敏度和精确度，进而通过三部运算放大器构建的两级工业差分放大电路对传感信号进一步调理，得到了稳定性好且精确度高的温度信号；通过线缆将传感部分与下位机数字处理电路分离，避免了高温对数字逻辑硬件的影响，提高了装置的可靠性；通过上位机的部署，方便了用户对监控状态的查控，提高了装置的可操作性。