测量动车组车下设备温度的装置的制作方法

本实用新型涉及高速动车组外部车下设备的温度测量技术领域，特别是涉及一种测量动车组车下设备温度的装置。

背景技术：

目前菲尼克斯电气公司申请了一个发明专利《CN201380010328-具有位置补偿的温度测量模块》阐述了一种利用热电偶随温度变化阻值的特性进行温度测试的模块。

上述技术存在的不足主要如下：

一、此温度测量模块未集成温度限值报警功能，及在测量范围内任意设定报警限制值；

二、需要通过数据总线连接外围显示屏来显示温度，不但占用空间，同时长距离总线方式传输数据在高速动车组上述大功率设备中应用很容易收到干扰，可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种测量动车组车下设备温度的装置，解决了在高速动车组车下设备恶劣的电磁环境下，温度测量模块能够一体式完成温度实时显示，报警温度限值设定及报警输出等功能，便于与动车组其它电气设备的联合应用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种测量动车组车下设备温度的装置，包括有一测温器，所述测温器上连接一温度传感器，所述测温器包括：测温器主板和测温器显示板，所述测温器显示板一体式设于测试器主板的壳体上，

所述测温器主板包括主控部分、继电器输出部分、温度数据转化部分、三位七段码驱动部分、电源部分、对外端口、测温器显示板插槽和输入量滤波部分，所述测温器显示板包括三位七断码显示器、第一拨码开关、第二拨码开关、拨动开关、指示灯和连接显示器主板的两个连接器，所述测温器显示板通过测温器显示板插槽连接入测温器主板。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述主控部分包括主控芯片、电压基准电路、电压检测电路和相应的外围电路，所述主控芯片为51单片机。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述继电器输出部分包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器驱动电路由三个三极管、三个电阻和三个电容构成，所述继电器驱动电路通过主控芯片发出的控制信号驱动相应的继电器进行通断。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述温度数据转化部分包括测温模块。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述三位七段码驱动部分包括三个PNP三极管，七个NPN三极管以及十七个电阻。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述电源部分包括电压转化电路、EMC滤波电路和相应的安规保护电路。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述对外端口包括有电源的输入端口、三线式热电偶PT100的输入端口、软件烧写连接器的输出端口和三组继电器的输出端口。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述软件烧写连接器连接51单片机的软件烧写器接口。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述温度传感器为三线式热电偶PT100。

本实用新型的有益效果是：本实用新型测量动车组车下设备温度的装置解决了在高速动车组车下设备恶劣的电磁环境下，温度测量模块能够一体式完成温度实时显示，报警温度限值设定及报警输出等功能，便于与动车组其它电气设备的联合应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：

图1是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中测温器主板一较佳实施例的主视图；

图2是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中测温器主板一较佳实施例的后视图；

图3是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中测温器显示板一较佳实施例的主视图；

图4是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中测温器显示板一较佳实施例的俯视图；

图5是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中测温器显示板的端盖一较佳实施例的结构示意图；

图6是本实用新型的测量动车组车下设备温度的装置中一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、第一拨码开关，2、第二拨码开关，3、拨动开关，4、指示灯，5、显示器，6、测温模块输入端口，7、继电器触点，8、热电偶PT100。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图6，本实用新型实施例包括：

一种测量动车组车下设备温度的装置，包括有一测温器， 所述测温器包括：测温器主板和测温器显示板，所述测温器显示板一体式设于测试器主板的壳体上。

所述测温器上连接一温度传感器，所述温度传感器为三线式热电偶PT100。

所述测温器主板包括如下八个功能区：主控部分、继电器输出部分、温度数据转化部分、三位七段码驱动部分、电源部分、对外端口、测温器显示板插槽和输入量滤波部分。

主控部分：主要由主控芯片U3，电压基准电路（电阻R33，稳压芯片U7），电压检测电路（二极管D3，电阻R34，电容C24）和相应的外围电路（晶振40M，复位电路U5，滤波容C14）组成，其中主控芯片为51单片机。

51单片机作为本装置控制的大脑，接收温度数据转化部分过来的电压信号，将其与电压基准电路进行比较使其转化为数字量进行显示，同时温度转化过来的数字量与拨码开关和拨动开关的设定值进行比较：

一旦实测温度的数字量超过设定限值，则驱动继电器输出部分输出触点导通，驱动指示灯闪动报警；

若在发生报警后实测温度又降低，小于设定温度值1℃则报警解除，51单片机将驱动继电器输出部分触点断开，并给出红色指示灯常亮信号。

继电器输出部分：主要由继电器（U1、U2、U3）和继电器驱动电路组成。

继电器驱动电路由三个三极管（Q11、Q12、Q13）、三个电阻（R18、R19、R20）、三个电容（C11、C12、C13）构成，主要功能是根据主控芯片U3发出的控制信号驱动相应的继电器进行通断。

温度数据转化部分：主要由测温模块U6构成。

测温模块U6的功能就是将三线式热电偶PT100在-60℃~60℃范围线性变化的电阻量转化为0~5V之间线性变化电压量，同时利用线性补偿的原理消除因热电偶PT100的长距离引线接入的误差。其映射关系如下：

U=（60+T）/24；

U代表电压值，单位为V；

T代表温度值，单位为℃，其最小分度设定为0.5。

三线式热电偶PT100具有如下几点特点：

一、其0℃时阻值为100Ω；

二、当热电偶的温度增加后其阻值会随温度线性增加；

三、当热电偶的温度减小后其阻值也会随温度线性减小；

四、三组引线便于检测模块对其引线阻抗进行补偿。

三位七段码驱动部分：主要由三个PNP三极管（Q1~Q3），七个NPN三极管（Q4~Q10）及十七个电阻（R1~R17）组成。

电源部分：主要由电压转换电路、EMC滤波电路以及相应的安规保护电路组成。

其中，电压转换电路由一个电源模块U1（其输入电压范围为66V~154VDC，最大输出功率为10W，两组输出电压分别为：12VDC、-12VDC），一个二次非隔离电源电路（电源芯片U2，二极管D2，电感L2、L3，电阻R30、R31，电解电容C8、C9，瓷片电容C10），三个电解电容C5~C7，其主要功能是给其它部分去进行供电。

EMC滤波电路由一个共模电感L1，两个电容C1、C4和一个压敏电阻MV1组成，其主要是滤除外界对设备的干扰以及防止设备内部的干扰影响其它设备。

安规保护电路由一个保险丝F1、一个热敏电阻NTC1、两个电容C2、C3及一个二极管D1组成，其主要作用为：

一、保护人员不被强电触到；二、防止操作人员失误将电压极性接反，损坏装置；三、若本装置出现短路时及时能够与供电系统断开保护其它电器设备。

对外端口：主要由电源输入端口及三线式热电偶PT100输入端口，软件烧写连接器输出端口和三组继电器输出端口组成。

其中电源及三线式热电偶PT100一共有五个输入端口，对应关系如下表1：

其中继电器输出以及软件烧写连接器一共有六个输出端口，对应关系如下表2：

软件烧写连接器主要是连接51单片机的软件烧写器接口。

测温器显示板插槽：主要是连接测温器显示板所用。

输入量滤波部分：主要是滤除测温器显示板拨码开关和拨动开关的干扰。

所述测温器显示板主要包括：三位七段码显示器U4，拨码开关（SW1、SW2），拨动开关（SW3），指示灯PWR和连接显示器主板的两个个连接器（J1、J2），所述测温器显示板通过测温器显示板插槽连接入测温器主板。

本实用新型测量动车组车下设备温度的装置的工作过程为：

一、需配合PT100（三线式）温度传感器使用，能够显示实时环境温度。如附图6所示，“A”，“B”，“B”分别接PT100（三线式）温度传感器的“A”，“B”，“B”端，“-100V”与“+100V”分别接电源的负端和正端，“PE”接大地。

二、通过拨码开关和拨动开关来设定报警温度，一旦检测温度高于设定值时， L1与U1，L2与U2和L3与U3三路同时断开，LED指示灯闪烁。如图6所示，“X10”和“X1”处的拨码开关用来分别设定报警温度的十位和个位，拨动开关拨到“-”表示设定报警数值为负，拨动开关拨到“+”表示设定报警数值为正。

本实用新型测量动车组车下设备温度的装置的一个实际应用如下：

实施例一

将三线式热电偶PT100放在动车组需要测量温度的车下设备上，然后通过引线的方式将测温器主板连接到测温模块，接上110VDC电源，显示器5即会显示出所测设备的温度数值。

若我们将报警温度设定为57℃，则将第一拨码开关1（对应设定值十位数字）指针拨向数字5位置，将第二拨码开关2（对应设定值个位数字）指针拨向数字7位置，再将拨动开关3（对应设定值的正负）拨向“+”的一边即可完成设定。

一旦在动车组运行过程中所测设备温度超过设定限值57℃，则三组继电器触点7即断开，此时测得报警信号Ⅰ端电压为100VAC，报警信号Ⅱ端电压为+12VDC，报警信号Ⅲ电压端电压为+24VDC，指示灯4将不断闪动。

本实用新型的主要技术核心如下：

一、根据PT100（热敏电阻）阻值随温度变化而变化的特性，将温度变化转化为电压变化信号，再通过单片机的AD端口，将电压模拟量转化为数字量供单片机处理；

二、利用两组数字拨码开关分别设定所需报警温度的十位数字和个位数字，一个拨动开关设定温度值正、负状态；

三、利用三位七段码显示器实时显示测量到的温度值；

四、带有三组报警输出继电器（具有隔离功能）。

本实用新型测量动车组车下设备温度的装置的实测温度效果如下表3：

本实用新型测量动车组车下设备温度的装置的设计效果如下：

一、自带的三位7段码显示器实时显示测量到的温度值，其测量及显示范围为：-60℃~60℃，更有利于动车组检修人员直接观察维护；

二、带有过问报警功能，且过温限值可以直接通过两个拨码开关和一个拨动开关设定测量范围内的任意数值；

三、具有三组隔离的继电器，正常情况下三组输出触点保持导通状态，一旦实际温度超过设定限值形成报警，此时三组继电器的输出触点将同时断开，显示板上的红色指示灯将不停地闪烁以示报警；

四、能够进行导轨式安装，保证安装的便利性。

本实用新型测量动车组车下设备温度的装置的有益效果是：

过温值设定与温度实时显示一体式设计，集成了温度报警功能，解决了在高速动车组车下设备恶劣的电磁环境下，温度测量模块能够一体式完成温度实时显示，报警温度限值设定及报警输出等功能，便于与动车组其它电气设备的联合应用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。