一种机车用传感器综合测试台的制作方法

本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种机车用传感器综合测试台。

背景技术：

铁路机车使用传感器种类较多，光电转速传感器、霍尔式速度传感器、压力传感器、压力开关等各类机车用传感器均属于关键部件，需定期检修。现有的检修方式是各路局根据传感器的种类配置配套的测试装置，检修时需要根据传感器的种类更换不同的测试装置，这会大大增加检修的工作量，严重降低检修效率；而且，各类测试装置体积较大且外形不一，测试装置种类较多，不利于管理。

综上所述，急需一种机车用传感器综合测试台以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种机车用传感器综合测试台，具体技术方案如下：

一种机车用传感器综合测试台，包括控制主机以及均与所述控制主机连接的光电测试装置和压力测试装置；控制主机中设有待测传感器的信息，所述控制主机发送测试指令给光电测试装置或者压力测试装置；所述光电测试装置或压力测试装置根据测试指令对待测传感器进行测试，并将测试数据反馈给控制主机，控制主机将测试数据和标准数据进行对比判定待测传感器是否符合标准。

以上技术方案中优选的，所述光电测试装置包括光电控制箱和传动装置，所述待测传感器由传动装置驱动进行运动；所述光电控制箱接收控制主机的测试指令并根据测试指令控制传动装置动作，所述光电控制箱检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机。

以上技术方案中优选的，所述传动装置包括伺服控制器和伺服电机，所述伺服控制器接收光电控制箱的控制指令并根据控制指令控制伺服电机在设定转速下运动；所述待测传感器设置于伺服电机的输出轴上且跟随伺服电机旋转，所述光电控制箱检测待测传感器在设定转速下的输出信号并将测试数据反馈给控制主机，控制主机将测试数据与标准数据进行比较判定待测传感器是否符合标准；所述测试指令为伺服电机的设定转速。

以上技术方案中优选的，所述光电控制箱包括光电控制板和电源模块，所述光电控制板上设有MCU和电源芯片，MCU同时与控制主机、伺服控制器以及电源芯片连接；所述MCU接收控制主机的测试指令并发送控制指令给伺服控制器，同时，MCU检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机；所述电源模块连接光电控制板并给光电控制板供电，通过光电控制板上的MCU控制电源芯片对待测传感器供电。

以上技术方案中优选的，所述待测传感器为速度传感器。

以上技术方案中优选的，所述压力测试装置包括压力控制箱和气路总成，所述待测传感器和气路总成连接；所述压力控制箱接收控制主机的测试指令并根据测试指令控制气路总成的输出气压，所述压力控制箱检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机。

以上技术方案中优选的，所述气路总成包括空压机、气动元件装置箱、标准压力表以及气路测试转接座总成，所述空压机连接气动元件装置箱，所述标准压力表和气路测试转接座总成均与所述气动元件装置箱连接；所述气动元件装置箱根据压力控制箱的控制信号将空压机输出的气源调节为设定气压并供给标准压力表和气路测试转接座总成，所述标准压力表实时显示测试过程中实际压力值并反馈给压力控制箱，所述气路测试转接座总成用于连接待测传感器；

所述压力控制箱同时检测待测传感器与标准压力表输出信号，依据标准压力表输出信号对待测传感器输出信号进行补偿；控制主机接收测试数据并与标准数据进行比较，判定传感器是否符合标准；

所述测试指令为输送给待测传感器的设定气压。

以上技术方案中优选的，所述气动元件装置箱包括增压泵、电气比例阀以及电磁阀，所述增压泵连接空压机并将气压增压至1.1~1.4MPa，所述电气比例阀连接所述增压泵并根据控制信号将增压泵的输出气压调节为设定气压供给标准压力表和气路测试转接座总成，所述电磁阀连接所述电气比例阀实现测试完成后释放气路总成中的残余气体。

以上技术方案中优选的，所述压力控制箱包括压力控制板和电源模块，所述电源模块连接压力控制板并给压力控制板供电；所述压力控制板上设有MCU和电源芯片，MCU同时与控制主机、电气比例阀以及电源芯片连接，所述MCU接收控制主机的测试指令并发送控制信号给电气比例阀，同时，MCU检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机；

所述待测传感器为压力传感器，通过压力控制板上的MCU控制电源芯片对压力传感器供电；

或者是，所述待测传感器为压力开关，所述压力控制板将压力开关动作点气压发送至控制主机。

以上技术方案中优选的，还包括扫描枪，扫描枪与控制主机连接，用于识别待测传感器的信息并将待测传感器信息发送给控制主机，所述信息包括待测传感器规格型号、产品编号以及厂家。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

（1）本实用新型的综合测试台包括控制主机、光电测试装置以及压力测试装置，且光电测试装置和压力测试装置之间为相互独立的，通过本实用新型的测试台可以实现对速度传感器（例如：光电转速传感器、霍尔速度传感器）、压力传感器、压力开关等列车关键部件进行检测；避免了现有方式针对不同种类的传感器需要配备不同检测装置的问题，避免了针对不同种类传感器需要更换设备的麻烦，大大提升了检测的便利性和检测效率，实用性强；同时，将多种类的传感器检测装置集成在一个测试台上便于管理，降低设备管理成本。

（2）本实用新型的综合测试台包括气路测试转接座总成，所述气路测试转接座总成集多个接口于一身（具体是：M18×1.5-R、M12×1.0-R、M12×1.25-R、Rc 1/2-R、G 1/4-R和G1/8-R），可以适用于不同规格的压力传感器和压力开关。

（3）本实用新型通过电气比例阀实现控制输出气压，同时通过标准气压表对待测传感器的输出信号进行补偿，克服了因输出气压存在偏差导致传感器的输出信号存在偏差的问题，确保检测的精度。

（4）本实用新型中还设有扫描枪，可以是二维码扫描枪，也可以是条形码扫描枪等，可快速获得待测传感器的信息，便于与控制主机中的相关信息快速匹配，缩短测试周期。

（5）本实用新型的光电控制箱和压力控制箱内均设有电源模块，将对待测传感器供电也设计到本实用新型的测试台中，无需额外设置电源对待测传感器进行供电，减少测试设备的安装过程，提升测试效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型传感器综合测试台系统框图；

图2是本实用新型的气路总成原理图；

其中，1、电气比例阀，2、电磁阀，3、标准压力表。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种机车用传感器综合测试台，包括控制主机以及均与所述控制主机连接的光电测试装置和压力测试装置；控制主机中设有待测传感器的信息，所述控制主机发送测试指令给光电测试装置或者压力测试装置，所述光电测试装置或压力测试装置根据测试指令对待测传感器进行测试，并将测试数据反馈给控制主机，控制主机将测试数据和标准数据（所述标准数据为铁标规定或者是用户自定义标准）进行对比判定待测传感器是否符合标准。

所述测试台还包括扫描枪，扫描枪与控制主机连接，用于识别待测传感器的信息并将待测传感器信息发送给控制主机，所述信息包括待测传感器规格型号、产品编号以及厂家。

所述光电测试装置包括光电控制箱和传动装置，所述待测传感器由传动装置驱动进行运动；所述光电控制箱接收控制主机的测试指令并根据测试指令控制传动装置动作，所述光电控制箱检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机。

所述传动装置包括伺服控制器和伺服电机，所述伺服控制器接收光电控制箱的控制指令并根据控制指令控制伺服电机在设定转速下运动；所述待测传感器设置于伺服电机的输出轴上且跟随伺服电机旋转，所述光电控制箱检测待测传感器在设定转速下的输出信号并将测试数据反馈给控制主机，控制主机将测试数据与标准数据进行比较判定待测传感器是否符合标准；所述测试指令为伺服电机的设定转速。

所述光电控制箱包括光电控制板和电源模块，所述光电控制板上设有MCU和电源芯片，MCU同时与控制主机、伺服控制器以及电源芯片连接；所述MCU接收控制主机的测试指令并发送控制指令给伺服控制器，同时，MCU检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机；所述电源模块连接光电控制板并给光电控制板供电，通过光电控制板上的MCU控制电源芯片对待测传感器供电。

优选的，所述光电测试装置用于对速度传感器进行测试，例如：光电转速传感器、霍尔速度传感器。

所述压力测试装置包括压力控制箱和气路总成，所述待测传感器和气路总成连接；所述压力控制箱接收控制主机的测试指令并根据测试指令控制气路总成的输出气压，所述压力控制箱检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机。

参见图2，所述气路总成包括空压机、气动元件装置箱、标准压力表3以及气路测试转接座总成，所述空压机连接气动元件装置箱，所述标准压力表和气路测试转接座总成均与所述气动元件装置箱连接；所述气动元件装置箱根据压力控制箱的控制信号将空压机输出的气源调节为设定气压并供给标准压力表和气路测试转接座总成，所述标准压力表实时显示测试过程中实际压力值并反馈给压力控制箱，所述气路测试转接座总成用于连接待测传感器；

所述压力控制箱同时检测待测传感器与标准压力表3输出信号，依据标准压力表输出信号对待测传感器输出信号进行补偿，由于测试过程中气路元件装置箱输出气压会存在偏差，需要对测试的结果根据标准压力表反馈信号进行补偿计算；控制主机接收测试数据并与标准数据进行比较，判定传感器是否符合标准。

所述测试指令为输送给待测传感器的设定气压。

参见图2，所述气动元件装置箱包括增压泵、电气比例阀1以及电磁阀2，所述增压泵连接空压机并将气压增压至1.1~1.4MPa，所述电气比例阀连接所述增压泵并根据控制信号将增压泵的输出气压调节为设定气压供给标准压力表和气路测试转接座总成，所述电磁阀连接所述电气比例阀实现测试完成后释放气路总成中的残余气体。

所述压力控制箱包括压力控制板和电源模块，所述电源模块连接压力控制板并给压力控制板供电；所述压力控制板上设有MCU和电源芯片，MCU同时与控制主机、电气比例阀以及电源芯片连接，所述MCU接收控制主机的测试指令并发送控制信号给电气比例阀，同时，MCU检测待测传感器的输出信号并将测试数据反馈给控制主机。

所述压力测试装置用于对压力传感器进行测试，通过压力控制板上的MCU控制电源芯片对压力传感器供电；

所述压力测试装置还可以用于对压力开关测试，所述压力控制板将压力开关动作点气压发送至控制主机。

优选的，所述电源模块为标准件，可以直接购买，本实施例中电源模块型号为明纬LRS-150-16。

所述控制主机和光电控制箱之间以及控制主机和压力控制箱之间采用RS-485进行通讯。

所述光电控制板和压力控制板均包括MCU和电源芯片，通过所述MCU控制电源芯片对待测传感器供电，供电输出负载电流可达500mA，传感器供电电压可在12V~30V之间自由选择。优选的，MCU选用ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6作为主控芯片。

优选的，所述控制主机包括电脑主机和上位机软件，上位机软件运行在电脑主机中。上位机软件根据铁标或用户自定义标准生成测试方案，发送测试指令给光电控制箱或压力控制箱进行测试，同时接受光电控制箱或压力控制箱反馈的测试数据。

上位机软件能够提供简易示波器界面显示速度传感器输出信号波形图、显示速度传感器各项性能指标以及测量数据；同时，上位机软件还可以生成压力传感器测试压力曲线，显示各测试点传感器输出信号。最后，上位机软件可以依据测试人员选定标准对测量结果进行判定，生成测试报表；保存测试数据并建立数据库用于后期故障分析、查阅。

上位机软件界面由参数配置区、测量结果区、波形展示、交互信息显示区、历史数据查询区等5个主要界面区域。

上位机软件提供自动测试、手动测试、调试模式、计量模式等四个模式。

自动模式：一键即可按选定方案自动进行测试，测试完成后自动生成并打开测试报表，整个过程一键即可。

手动模式：用户可自由配置各种测试参数，测试完成后自动生成测试报表。如：速度传感器可配置供电电压、转速、判定标准、电机转动方向；压力传感器和压力开关可配置气源输出气压、传感器供电电压等。

调试模式：根据用户设定参数，循环重复测量，供调校传感器使用。

计量模式：用户可通过面板接线端子，使用信号发生器、恒流源等设备模拟测试信号输入至测试台，主要用于计量测试台使用（计量是指定期对测试台进行检验）。

上位机软件工作原理请参考现有技术，在此不再描述。

实施例1：

本实施例将使用本实用新型的测试台对光电转速传感器进行检测。

根据上位机软件设定的测试方案，通过伺服控制器设定电机转速并将光电转速传感器安装与电机的输出轴上，光电转速传感器由MCU控制电源芯片供电。测试光电转速传感器在指定的工作电压下，测试方案规定的转速下传感器输出信号的占空比、相位差、高低电平、边沿时间以及各通道功耗电流等各项性能指标进行测试；并将测试数据发送给电脑主机端上位机软件，上位机软件依据速度传感器铁标（《TB/T 2760.1-2010机车、动车组转速传感器 第1部分：光电转速传感器》以及《TB/T 2760.1-2015机车、动车组转速传感器 第1部分：光电转速传感器》）与测试数据判定速度传感器是否合格，并显示测试数据与判定结果。

传感器输出信号经过调理后（由于传感器信号无法直接采样，需要将信号的驱动能力放大后，再按一定比例的衰减后才能输入给MCU采样），通过MCU的中断捕获端口测量周期、占空比、相位差、边沿时间等各项指标；高低电平、功耗电流通过MCU自带12位AD进行采样。

在本实施例中，通过光电控制板中的MCU控制所述电源芯片对传感器供电；占空比、相位差、高低电平、边沿时间以及各通道功耗电流等各项性能指标具体测量方法参照现有技术，在此不再描述。

实施例2：

本实用新型的测试台还可以对霍尔速度传感器进行检测。

霍尔速度传感器测试装置与测试台主体分离，根据实际使用传感器的模数与齿数，测试装置内配置相应规格齿轮（被磁化后的齿轮）。将霍尔速度传感器的测试装置安装在本实用新型的传动装置中电机的输出轴上进行测试，由电机带动霍尔速度传感器测试装置内齿轮转动，霍尔速度传感器通过感应磁化过的齿轮上的磁力线强度来检测电机转动速度。上位机软件根据铁标《TB/T 2760.2-2016机车车辆转速传感器 第2部分：霍尔式速度传感器》和测试得到的数据判定传感器是否符合标准，其中，霍尔速度传感器由MCU控制电源芯片供电。

霍尔速度传感器测试装置请参照现有技术，在此不再描述，本实施例是为了说明本实用新型的测试台可以配合霍尔速度传感器测试装置对霍尔速度传感器进行检测。

实施例3：

本实施例将使用本实用新型的测试台对压力传感器进行检测。

根据上位机软件设定的压力传感器测试方案，控制气路元件装置箱输出相应压力并将压力传感器安装于气路测试转接座总成上，压力传感器由MCU控制电源芯片供电，测试压力传感器在设定工作电压下输出的电压或电流信号，并根据标准压力表监控的实际气压，对压力传感器输出信号进行相应补偿，并将测试数据发送给上位机软件，上位机软件依据铁标《TB/T 3221-2010 机车车辆用压力变送器》与测试数据判定压力传感器是否合格并进行显示。

压力控制板通过控制电气比例阀输出相应测试气压，压力控制板同时监控压力传感器与标准压力表输出信号，依据标准压力表输出信号对压力传感器测量结果进行补偿，上位机软件将测试数据与设定测试标准进行比较，判定传感器是否符合标准。

本实施例中气源输出采用稳定度优于0.8%的电气比例阀进行调节，先输出一个近似值，再根据压力表反馈信号对当前输出压力值进行调校，确保气源输出精度优于±1kPa。

本实施例中通过所述MCU控制所述电源芯片对传感器供电。

压力传感器输出信号经过调理后使用外置的16位高精度AD芯片AD7682进行采样，采样基准电压使用高精度基准芯片ADR4533，确保信号采样精度优于0.1%。

根据标准压力表（精度优于0.08%）反馈信号，对压力传感器输出信号进行补偿，控制主机将补偿后的数据与设定测试标准对比进行比较，判定传感器是否符合标准。

针对压力传感器的测试的具体方法请参考现有技术，在此不再描述。

实施例4：

本实施例将使用本实用新型的测试台对鸣笛压力开关进行检测。

将压力开关安装于气路测试转接座总成上，压力控制箱通过控制电气比例阀输出气压从0kPa逐渐增加至300kPa后逐渐下降，同时监控鸣笛压力开关状态，记录压力开关动作点气压值；上位机软件将测试数据与设定标准（所述设定标准为用户自定义设置）进行比较，对被测压力开关进行判定。

应用本实用新型的技术方案，效果是：

通过本实用新型的测试台可以实现对速度传感器、压力传感器、压力开关等列车关键部件进行检测；避免了现有方式针对不同种类的传感器需要配备不同检测装置的问题，避免了针对不同种类传感器需要更换设备的麻烦，大大提升了检测的便利性和检测效率，实用性强；同时，将多种类的传感器检测装置集成在一个测试台上便于管理，降低设备管理成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。