一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的制作方法

1.本实用新型涉及定位技术领域，尤其涉及一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车。


背景技术：

2.格雷母线位置检测设备是通过格雷母线进行及对应的编码和解码设备实现实时位置检测的装置。通常，格雷母线位置检测装置包括地址编码发射装置、地址编码接收装置、格雷母线以及天线装置，格雷母线平行设置在待检测位移设备的运行方向。根据地址编码发射装置和天线箱所在的位置，可分为地上检测方式或者移动物体检测方式，区别在于重心是在地面还是移动物体。
3.格雷母线位置检测设备的地址解码装置通过天线装置顺序接收地址编码发射装置发送的信号，进行进一步处理获取移动物体的实时位置。通常获取地址编码信号是采用电磁感应原理，但是受到天线装置精度误差、地址编码接收装置的实时处理性能影响，容易造成信号接收处理过程不可靠，影响了格雷母线位置检测设备的精度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种处理效率高、精度高的格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一方面，本实用新型提供了一种格雷母线地址编码接收电路，包括若干采样保持单元(1)、通道选择单元(2)、模数转换单元(3)和主控单元(4)；
7.各采样保持单元(1)，分别与天线箱的各线缆一一对应电性连接，采样保持单元(1)从天线箱获取模拟信号；
8.通道选择单元(2)，其包括若干输入端、通道选择端和输出端；通道选择单元(2)的输入端分别与各采样保持单元(1)一一对应电性连接；通道选择单元(2)选择性的将一路采样保持单元(1)的模拟信号输出至模数转换单元(3)；
9.模数转换单元(3)，将通道选择单元(2)送入的模拟信号进行模数转换后发送至主控单元(4)中；
10.主控单元(4)与通道选择单元(2)的通道选择端电性连接，循环切换通道选择单元(2)的各输入端。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，所述各采样保持单元(1)均包括采样跟随芯片u5，采样跟随芯片u5的端口2与天线箱内的线圈对应电性连接，采样跟随芯片u5的端口7输入时钟信号，采样跟随芯片u5的端口8与通道选择单元(2)的一输入端电性连接。
12.进一步优选的，所述通道选择单元(2)包括通道选择芯片u1，通道选择芯片u1的端口9、10和11为通道选择单元(2)的通道选择端，通道选择芯片u1的端口3为输出端，该端口与模数转换单元(3)电性连接；通道选择芯片u1的端口6和端口7并联后接地，通道选择芯片
u1的端口8接地；通道选择芯片u1的端口16与+5v电源电性连接，通道选择芯片u1的其余端口均为输入端，分别与一采样跟随芯片u5电性连接。
13.更进一步优选的，所述模数转换单元(3)包括差分转换芯片u2和模数转换芯片u3；差分转换芯片u2的端口1与串联的电阻r3和r4的公共端电性连接，电阻r3的非公共端与通道选择芯片u1的端口3电性连接，电阻r4的非公共端分别与差分转换芯片u2的端口4和电容c3的一端并联，电容c3的另一端接地；差分转换芯片u2的端口2与端口6均接地，端口3、端口5和端口7分别与+5v电源电性连接；端口8与串联的电阻r1和r2的公共端电性连接，电阻r1的非公共端接地，电阻r2的非公共端与+5v电源电性连接，端口5还与电容c1的一端电性连接，电容c1的另一端接地；差分转换芯片u2的端口4与端口5之间还并联有电容c4，差分转换芯片u2的端口4和端口5分别与模数转换芯片u3的端口4和端口5一一对应电性连接，模数转换芯片u3的端口1、3、6、10、12和16分别接地；模数转换芯片u3的端口2、端口15分别与+5v电源电性连接；模数转换芯片u3的端口7和端口8均与+3.3v电源电性连接；模数转换芯片u3的端口9、11、13和14分别与主控单元(4)电性连接。
14.再进一步优选的，所述主控单元(4)包括单片机u4，单片机u4的端口pd8、pd9和pd10分别与通道选择单元(2)的通道选择端一一对应电性连接。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括仪表输出单元(5)和plc；仪表输出单元(5)包括电流源u6，电流源u6的端口6、7、8、9和10分别与主控单元(4)电性连接，电流源u6的端口2和端口3与+3.3v电源电性连接，端口1、4、5、11、12、13、14、15和16均接地；电流源u6的端口22与电容c7的一端电性连接，端口23与电容c6的一端电性连接，电容c7和电容c6的另一端及端口24均与+12v电源电性连接；电流源u6的端口19分别与二极管d1的正极、二极管d2的负极和plc的输入触点电性连接，二极管d1的负极与+12v电源电性连接，二极管d2的正极接地。
16.进一步优选的，还包括稳压电源(6)，稳压电源(6)包括稳压器u7，稳压器u7的端口9与+24v电压电性连接，稳压器u7的端口2分别与电阻r9和电容c8串联后接地，端口3与+5v参考电压电性连接，端口4通过电阻r11与+5v参考电压电性连接；端口5与电阻r10串联后接地；端口6、7、11和12均接地；端口10与电容c11的一端电性连接，电容c11的另一端分别与端口8和电感l1的一端并联，电感l1的另一端作为+5v电源输出端，电感l1的另一端与电容c12和c13的一端并联，电容c12和c13的另一端接地。
17.更进一步优选的，所述稳压器u7的端口1分别与电阻r7和r8的一端并联，电阻r7的另一端接地，电阻r8的另一端与+5v电源输出端电性连接。
18.另一方面，本实用新型还提供了一种鱼雷罐车，包括格雷母线、地址编码装置、两天线箱和地址解码装置，格雷母线沿着鱼雷罐车的运行方向水平设置，地址编码装置设置在格雷母线首端并与格雷母线电性连接；两天线箱与地址解码装置设置在鱼雷罐车上，且两天线箱设置在鱼雷罐车车头中部位置的侧面，天线箱与格雷母线平行设置，天线箱分别与地址解码装置电性连接；地址解码装置设置有上述的格雷母线地址编码接收电路。
19.本实用新型提高的一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车，相对于现有技术具有以下有益效果：
20.(1)本实用新型通过设置多个采样保持单元分别获取天线箱电磁感应后的信号，获取相应的各线圈上模拟信号的跳变情况，由通道选择单元进行各采样保持单元的轮询
后，分别将各路模拟信号输出至模数转换单元依次进行差分转换和模数转换，由主控单元进一步处理或者输出；由于采用上述处理过程，信号质量得到保持和提升，可提高格雷母线地址编码接收电路的精度和可靠性；
21.(2)模数转换单元可依次进行连续的差分转换和模数转换；将单端信号变为两路反相信号，提高信号的抗干扰能力，进一步为提高运算的精度做好准备；
22.(3)主控单元一方面能选通通道选择单元的各输入端，还能接收模数转换单元的输出的数字信号并进行进一步处理或者及时通信；仪表输出单元可将主控单元的输出转换为仪表信号，供其他设备直接使用；
23.(4)稳压电源提供稳定可靠的dc—dc降压，输出稳定的电压供各芯片使用；(5)地址编码接收电路具体应用在鱼雷罐车上，可以提高鱼雷罐车在作业时的定位精度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的电路框图；
26.图2为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的采样保持单元、通道选择单元、模数转换单元和主控单元的接线图；
27.图3为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的主控单元与仪表输出单元和plc的接线图；
28.图4为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的稳压电源的接线图；
29.图5为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的鱼雷罐车的俯视图；
30.图6为本实用新型一种格雷母线地址编码接收电路及鱼雷罐车的格雷母线与天线箱的位置示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
32.如附图1所示，本实用新型的技术方案是这样实现的：
33.一方面，本实用新型提供了一种格雷母线地址编码接收电路，包括若干采样保持单元1、通道选择单元2、模数转换单元3、主控单元4、仪表输出单元、plc和稳压电源6；
34.各采样保持单元1，分别与天线箱的各线缆一一对应电性连接，采样保持单元1从天线箱获取模拟信号；通道选择单元2包括若干输入端、通道选择端和输出端；通道选择单元2的输入端分别与各采样保持单元1一一对应电性连接；通道选择单元2选择性的将一路
采样保持单元1的模拟信号输出至模数转换单元3；模数转换单元3将通道选择单元2送入的模拟信号进行模数转换后发送至主控单元4中；主控单元4与通道选择单元2的通道选择端电性连接，循环切换通道选择单元2的各输入端。
35.本实用新型工作时，天线箱的线圈根据格雷母线的信号变化产生周期性的电磁感应信号，该感应信号被各采样保持单元1采样保持后送入通道选择单元2的各输入端中，由主控单元4控制各通道选择单元2的输入端轮流输入模拟信号，该模拟信号经模数转换单元3进行连续的差分转换和模数转换，差分转换可以将单端信号转换为互为反相的两路差分信号，再进行模数转换，这个过程能更好的识别信号，并抑制外部电磁干扰，提高采样的精度和可靠性；模数转换后的数字信号送入主控单元4进一步处理后送入plc或者其他远程设备中。格雷母线的地址是跟其芯线绕线方式，每一个格雷母线的步长都会跳变一次，通过快速轮询各采样保持单元1采集信号有无跳变，可确定当前的位置。
36.如图2所示，各采样保持单元1均包括采样跟随芯片u5，采样跟随芯片u5的端口2与天线箱内的线圈对应电性连接，采样跟随芯片u5的端口7输入时钟信号，采样跟随芯片u5的端口8与通道选择单元2的一输入端电性连接。采样跟随芯片u5可选用亚诺德公司的ad783芯片。时钟信号可以由主控单元4的时钟分频获得，也可以单独配置，在此不再赘述。
37.同样如图2所示，通道选择单元2包括通道选择芯片u1，通道选择芯片u1的端口9、10和11为通道选择单元2的通道选择端，通道选择芯片u1的端口3为输出端，该端口与模数转换单元3电性连接；通道选择芯片u1的端口6和端口7并联后接地，通道选择芯片u1的端口8接地；通道选择芯片u1的端口16与+5v电源电性连接，通道选择芯片u1的其余端口均为输入端，分别与一采样跟随芯片u5电性连接。通道选择芯片u1选用cd4051，其地址端即通道选择端由主控单元4输入的高低电平控制选通。
38.如图2所示，模数转换单元3包括差分转换芯片u2和模数转换芯片u3；差分转换芯片u2的端口1与串联的电阻r3和r4的公共端电性连接，电阻r3的非公共端与通道选择芯片u1的端口3电性连接，电阻r4的非公共端分别与差分转换芯片u2的端口4和电容c3的一端并联，电容c3的另一端接地；差分转换芯片u2的端口2与端口6均接地，端口3、端口5和端口7分别与+5v电源电性连接；端口8与串联的电阻r1和r2的公共端电性连接，电阻r1的非公共端接地，电阻r2的非公共端与+5v电源电性连接，端口5还与电容c1的一端电性连接，电容c1的另一端接地；差分转换芯片u2的端口4与端口5之间还并联有电容c4，差分转换芯片u2的端口4和端口5分别与模数转换芯片u3的端口4和端口5一一对应电性连接，模数转换芯片u3的端口1、3、6、10、12和16分别接地；模数转换芯片u3的端口2、端口15分别与+5v电源电性连接；模数转换芯片u3的端口7和端口8均与+3.3v电源电性连接；模数转换芯片u3的端口9、11、13和14分别与主控单元4电性连接。差分转换芯片u2将通道选择芯片u1输出的模拟信号进行转换，输出反相的差模信号至模数转换芯片u3中，由模数转换芯片u3的端口9、11、13和14输出。模数转换芯片u3的端口9、11、13和14构成spi端口，与主控单元4对应的spi端口对应连接，实现数字信号的传输，该端口是本领域公知技术，不涉及程序方面的改进。
39.同样如图2所示，主控单元4包括单片机u4，单片机u4的端口pd8、pd9和pd10分别与通道选择单元2的通道选择端一一对应电性连接。主控单元4选用意法半导体公司的stm32f103系列单片机。
40.如图3所示，为了进一步满足部分外设的使用需求，本实用新型还包括仪表输出单
元5和plc；仪表输出单元5包括电流源u6，电流源u6的端口6、7、8、9和10分别与主控单元4电性连接，电流源u6的端口2和端口3与+3.3v电源电性连接，端口1、4、5、11、12、13、14、15和16均接地；电流源u6的端口22与电容c7的一端电性连接，端口23与电容c6的一端电性连接，电容c7和电容c6的另一端及端口24均与+12v电源电性连接；电流源u6的端口19分别与二极管d1的正极、二极管d2的负极和plc的输入触点电性连接，二极管d1的负极与+12v电源电性连接，二极管d2的正极接地。仪表输出单元5的输出信号为12v，4—20ma的仪表信号，可直接与相应仪器或者plc的输入触点电性连接。
41.如图4所示，本实用新型的多个芯片需要使用5v工作电压，因此本实用新型还提供了一种稳压电源6，稳压电源6包括稳压器u7，稳压器u7的端口9与+24v电压电性连接，稳压器u7的端口2分别与电阻r9和电容c8串联后接地，端口3与+5v参考电压电性连接，端口4通过电阻r11与+5v参考电压电性连接；端口5与电阻r10串联后接地；端口6、7、11和12均接地；端口10与电容c11的一端电性连接，电容c11的另一端分别与端口8和电感l1的一端并联，电感l1的另一端作为+5v电源输出端，电感l1的另一端与电容c12和c13的一端并联，电容c12和c13的另一端接地。稳压器u7的端口1分别与电阻r7和r8的一端并联，电阻r7的另一端接地，电阻r8的另一端与+5v电源输出端电性连接。稳压电源6将+24v输入直流信号降压至5v输出，可通过稳压芯片进一步降低至3.3v，供单片机或者电流源u6使用。
42.另一方面，如图5和图6所示，本实用新型还提供了一种鱼雷罐车，包括格雷母线、地址编码装置、两天线箱和地址解码装置，格雷母线沿着鱼雷罐车的运行方向水平设置，地址编码装置设置在格雷母线首端并与格雷母线电性连接；两天线箱与地址解码装置设置在鱼雷罐车上，且两天线箱设置在鱼雷罐车车头中部位置的侧面，天线箱与格雷母线平行设置，天线箱分别与地址解码装置电性连接；地址解码装置设置有上述的格雷母线地址编码接收电路。鱼雷罐车主要用于钢水转运，为了防止铁水不必要的损耗，对鱼雷罐车的停车位置有较高要求。因此在车头两侧位置对应设置了天线箱，天线箱与格雷母线平行设置。不论是前进或者倒退均有相应的天线箱工作，接收格雷母线的地址信号。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。