手持式机车光电转速传感器仿真检测仪的制作方法

本发明主要应用于铁路机车检修。

背景技术：

机车光电转速传感器（简称：速度传感器）用来给机车上监控器、走行部车载检测装置、防驰缓报警装置、轮缘喷油器、速度表、过渡控制等装置提供机车速度信号，如果上述装置出现故障，机车在入库检修时，因无法模拟机车线路上高速运行时的工况，所以只能拆下相关部件在专用试验台上进行试验、检修，在没有试验情况的情况下(如行修)，只能凭经验更换相关部件，不仅效率低，而且无法保证故障能及时、可靠地排除。因此，“手持式机车光电转速传感器仿真检测仪”（简称：仿真检测仪）的研制，可以现场在线检修、检测速度传感器及由速度传感器提供速度信号工作的各种电子装置，提高了机车维修效率和可靠性。

早期市场有过类似产品研制，具备信号仿真能力，但功能不完善，使用不方便。本产品在功能上同时具有：①仿真功能：仿真速度传感器4个通道输出信号，同时检测机车提供电源的电压及负载能力。②检测功能：检测速度传感器4个通道输出信号，同时检测机车速度传感器工作电压及电流。

技术实现要素：

该仿真检测仪能在机车上模拟和检测速度传感器性能。它主要由充电模块、充电接口、电源变换模块、锂电池、速度仿真与检测单元、速度测试单元、数字电压表、数字电流表、数字速度表、功能转换开关及接口等组成。

技术难点：仿真检测仪首先要在电器组工作间做试验台使用（调试备品），同时又要满足机车日常运用中现场使用（判断故障）。要满足现场使用要求，既要完成功能要求同时以又要便于携带，也就是说仿真检测仪体积要小，因此在仿真检测仪项目总体外观和重量设计时，充分围绕这一思想进行。关键技术有：①为使机车在静态（停止）模拟机车动态（运行），必需设计采用机车速度信号仿真测试技术。②为方便现场应用，根据机车检修实际情况的需要，要能在机车上作为判断故障的有力助手，仿真检测仪必需设计成小型化、手持式。③为防止机车高压电源对仪器产生的损坏以及在使用过程中高压电对人员造成的伤害，必需要采取电路隔离技术。④为满足便携式要求，仪器内部自带电池，但在测试中需要电压，必需采用电源逆变技术产生所需电源。⑤为方便机车故障判断，提高维修水平和效率，仪器需要采用在线检测技术。

技术特点：

1、手持式，体积小，便于在班组或现场使用；

2、自带电源，可反复充电；

3、功能齐全，不仅能完成速度传感器仿真，还能完成速度传感器检测；

4、速度调节范围大，精度高；

5、采用电路隔离、保护措施，安全性好；

6、外形美观、精致、坚固；

7、延长电缆使用磁吸方式固定，使用方便。

技术参数：

①工作电压：锂电池12v2.2ah，电压范围8.0～12.6v，最大电流0.4a；

②输出电压：15v±5%，最大功率3w；

③模拟速度：不小于120公里/小时（轮径取平均值为1012mm,速度误差±4%。）；

④模拟速度输出脉冲：方波高电平≥12v，低电平≤2v（负载电阻rl＝3kω）；

输出方波波形占空率50%±10%；电流＜100ma；

⑤速度信号输入阻抗：≥3kω；

⑥模拟机车负载(每个通道)：0.75w；

⑦外型尺寸：160mm*114mm*33mm；

⑧重量：0.6kg。

仿真检测仪的有益效果在于：在机车故障检修过程中，可以方便现场在线检修、检测速度传感器及由速度传感器提供速度信号工作的各种电子装置，能快速定位故障处所，减少机车待修时间，完善了机车运用的检测手段，提高了机车维修效率和可靠性，从而产生良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是仿真测试仪原理功能框图

图2是仿真测试仪电路原理图

图3是仿真测试仪电路外形尺寸图

图4是仿真测试仪电路外形实物图

下面给合附图对本发明的工作原理做进一步说明。

1.电源系统电源系统主要用来为仿真检测仪内部电路及速度传感器提供符合要求的电源，同时能完成仿真检测仪内部电池充电。主要由内置锂电池、电源开关、充电接口、电源变换器、电路保护元件等组成。各元器件功能描述如下：

p1：锂电池接口，连接内部锂电池，为电路板供电；

cz：充电接口，外接专用充电模块，给仿真检测仪内部锂电池充电；

rt1：自恢复保险，防止仿真检测仪短路和过流；

s1：电源开关，三位置。断位(手柄中间)，仿真检测仪断电；电源位(手柄向左)，仿真检测仪送电工作；充电位(手柄向右)，仿真检测仪充电；

led0：仿真检测仪充电橙色指示灯，r0为led0限流电阻；

led1：仿真检测仪工作电源绿色指示灯，r1为led1限流电阻；

c1：去耦电容；

dc-dc1：电源逆变模块，把直流12v变换成直流15v，为仿真检测仪提供需要的稳定电源兼隔离作用；

c2：低频滤波电容；

c3：高频滤波电容，减小dc-dc1纹波干扰；

2.速度仿真检测系统速度仿真测试系统主要用来模拟仿真机车机车速度信号，通过开关控制仿真速度信号产生及中断，包含两部分组成：速度信号仿真电路和速度信号检测电路。主要由通道选择开关、功能选择开关、555芯片构成信号发生器、lm2917芯片构成的f/v频率电压转换器、数字式速度表等组成。各元器件功能描述如下：

j0:仿真测试接口，通过专用电缆连接机车电路及速度传感器；

s2:4选1通道选择开关，用来选择需要仿真及检测的速度信号通道；

s3:为功能选择开关，三位置。断位(手柄中间)，仿真检测仪和机车、光电传感器完全断开；检测位(手柄向右)，接通光电转速传感器，用来检测速度传感器输出速度信号及工作电压、电流；仿真位(手柄向左)，向机车电路输送机车速度信号，同时检测机车提供电源的电压及负载能力。

led2：仿真检测仪仿真工作蓝色指示灯，r2为led2限流电阻；

led3：仿真检测仪检测工作白色指示灯，r3为led3限流电阻；

r15:模拟速度传感器负载；

ic1、ic2为方波发生器核心部分，仿真速度传感器输出信号；

w3、r7、c5：方波输出占空比调节；

ic1、ic2、c4、d3、d4、w2：方波振荡电路；

d3、d4为ic2保护二极管兼增大低速度线性度；

w2：可调节方波最高频率输出；

c4：充放电电容；

c6、c7：为ic1供电高、低频滤波电容；

ic2、w1、r4、r5、d5、d6为方波频率调节电路；.

r5、d5、d6：提高频率调节起控点；

r6：复位端上拉电阻；

r8：为仿真速度波形限流输出；

w1：速度调节电位器；

j1：w1连接端口；

p2:为测试表m1连接端口；

m1：为电压、电流双显示数字表，完成机车供电负载及速度传感器电路工作状态检测；

3.速度测试系统速度测试系统用来对仿真速度信号及速度传感器速度进行检测，用速度表m2来显示机车速度值。各元器件功能描述如下：

ic3：速度测试核心部分；

w5：为速度信号输入电路，调节w5控制速度信号起控最低幅度电压值（2v）；

c8：极高频杂波滤除电容；

r9：速度信号输入电阻；

c10、w4：电荷泵电路输出积分电路；

r12：ic3内部射极跟随电阻；

r13、d8：升高ic3内部差分放大器输入负端电位，提高电路抗干扰能力；

c11、c12：ic3供电高、低频滤波电容；

j2：为测试表m2连接端口；

m2:机车速度表，用来显示仿真及速度传感器输出速度值。