一种机车频率信号输入采集电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及信号采集技术领域，特指一种机车频率信号输入采集电路。
【背景技术】
[0002]铁路机车上应用的控制装置都具有速度采集功能。针对频率输入信号不同，频率信号分为两种类型:机车无源速度传感器输入和机车有源速度传感器输入。原有的速度采集方式为机车速度传感器送来的信号经过低通滤波环节被送到电压比较器，当电压比较器输出低电平信号时，光耦将此低电平信号耦合到输出级，然后信号再经过低通滤波环节被送到施密特反相器输出。这种电路的不足之处在于它完全通过硬件电路分压实现比较器比较电平的配置，且比较电平这一参数的配置是单一固定的，在有源/无源速度采集电路中不能通用。然而目前机车通常会同时采用有源/无源速度传感器，导致频率采集插件需要对有源/无源信号采集通道加以配置来实现频率量输入采集。而且由于原有频率输入采集电路中使用光耦等隔离器件，且需对有源/无源信号采集进行配置，电路中使用器件较多，单板上器件布局困难，单位面积内采集通道数量减少，且容易导致器件发热量大。另采集电路中通过硬件电路分压实现比较器比较电平的配置，容易带来相应误差，速度采集抗干扰會泛力胃。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种比较器基准电压可调、可适用不同频率信号采集的机车频率信号输入采集电路。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种机车频率信号输入采集电路，包括顺次相连的滤波整形单元、比较单元以及控制单元，所述控制单元通过一 D/A转换单元与所述比较单元相连以控制所述比较单元的基准电压；所述频率信号经滤波整形单元滤波后，与比较单元的基准电压相比较，由比较单元根据比较结果输出方波信号至控制单元。
[0005]作为上述技术方案的进一步改进:
所述比较单元与所述控制单元之间设有光电隔离单元以进行信号的光电隔离。
[0006]所述光电隔离单元与控制单元之间设有整形输出单元，所述整形输出单元包括相互串联的第二低通滤波电路以及反相器，所述光电隔离单元的输出信号经第二低通滤波电路滤波后，经反相器反相后输入至控制单元。
[0007]所述滤波整形单元包括相互串联的第一低通滤波电路以及电压限幅电路，所述频率信号经第一低通滤波电路滤波后、经电压限幅电路限幅后输出幅值在-15V?+15V之间的电平信号。
[0008]所述控制单元通过数据总线将预设的基准门槛值传输至D/A转换单元，由D/A转换单元输出O?5V的直流电压信号至比较单元以作为比较单元的基准电压。
[0009]与现有技术相比，本发明的优点在于: 本发明的频率信号输入采集电路，通过控制单元对比较单元中基准电压的调节来实现频率信号输入采集，解决了速度采集电路中有源或无源信号采集的通用性问题；通过控制单元设置比较单元中的基准电压，提高了基准电压的精准度以及速度采集的抗干扰能力。另外本电路采用软件配置参数的方式实现频率量输入采集，减少了每一采集通道器件数量，增加了单位面积内采集通道数，提高了使用效率，能够实现有源/无源传感器灵活动态配置，提高了系统可靠性，增加了机车速度传感器选型的灵活性；另外也降低了电路成本，减少了电路体积。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的方框结构示意图。
[0011]图2为本发明中滤波整形单元的方框结构图。
[0012]图3为本发明中控制单元与比较单元连接的方框结构图。
[0013]图4为本发明中比较单元与光电隔离单元连接的方框结构图。
[0014]图5为本发明中整形输出单元与控制单元连接的方框结构图。
[0015]图中标号表示:1、滤波整形单元；11、第一低通滤波电路；12、电压限幅电路；2、比较单元；3、光电隔离单元；4、整形输出单元；5、控制单元；6、D/A转换单元。
【具体实施方式】
[0016]以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
[0017]如图1至图5所示，本实施例的机车频率信号输入采集电路，包括顺次相连的滤波整形单元1、比较单元2以及控制单元5，控制单元5通过一 D/A转换单元6与比较单元2相连以控制比较单元2的基准电压；频率信号经滤波整形单元I滤波后，与比较单元2的基准电压相比较，由比较单元2根据比较结果输出方波信号至控制单元5。本发明的机车频率信号输入采集电路，通过控制单元5对比较单元2中基准电压的调节来实现不同频率信号的输入采集，解决了速度采集电路中有源或无源信号采集的通用性问题；另外通过控制单元5设置比较单元2中的基准电压，提高了基准电压的精准度以及采集的抗干扰能力。
[0018]本实施例中，比较单元2与控制单元5之间设有光电隔离单元3以进行信号的光电隔离。
[0019]本实施例中，光电隔离单元3与控制单元5之间设有整形输出单元4，整形输出单元4包括相互串联的第二低通滤波电路以及反相器，光电隔离单元3的输出信号经第二低通滤波电路滤波后，经反相器反相后输入至控制单元5。
[0020]本实施例中，滤波整形单元I包括相互串联的第一低通滤波电路11以及电压限幅电路12，频率信号经第一低通滤波电路11滤波后、经电压限幅电路12限幅后输出幅值在-15V?+ 15V之间的电平信号。
[0021 ] 如图3所示，本实施例中，控制单元5通过数据总线将预设的基准门槛值传输至D/A转换单元6，由D/A转换单元6输出O?5V的直流电压信号至比较单元2以作为比较单元2的基准电压。由于控制单元5可以控制D/A转换单元6输出O?5V之间任意值的直流电压，使得该比较单元2可以匹配采集更宽范围的频率输入信号，并能完全满足现有机车频率量采集的性能要求，而且采集精度得到很大提高，抗干扰能力也得到增强。
[0022]具体工作过程如下:
51、滤波整形电路将输入的频率信号通过第一低通滤波电路11滤波后，经电压限幅电路12限幅后转换成±15V范围内的交流电压信号；输入的频率信号通过滤波整形电路后滤除了高频成分，得到一个较为干净且适用比较器芯片要求的交流电压信号；
52、针对不同类型的频率信号，根据频率信号采集的实际功能需求，控制单元5设定好高低不同的门槛值(对应基准电压)，并将设定好的门槛值通过数据总线传递到D/A转换单元6，控制D/A转换单元6输出O?5V之间任意值的一个直流电压信号作为比较器的基准电压，比较器将输入的频率信号与该基准电压进行比较后输出对应的电压；
53、经比较器输出的频率量信号经光电隔离后得到电平为5V的标准方波信号；
54、光电隔离后的方波信号经整形输出单元4的RC低通滤波电路和六通道施密特反相器反向器作用后输出波形送入控制单元5 ;
55、控制单元5可进一步实现信号的滤波功能，对于短时出现(方波出现短时波动)的干扰信号可以滤除，从而提高了系统的可靠性，至此完成整个频率信号的采集工作。
[0023]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种机车频率信号输入采集电路，其特征在于，包括顺次相连的滤波整形单元(I)、比较单元(2)以及控制单元(5)，所述控制单元(5)通过一 D/A转换单元(6)与所述比较单元(2)相连以控制所述比较单元(2)的基准电压；所述频率信号经滤波整形单元(I)滤波后，与比较单元(2)的基准电压相比较，由比较单元(2)根据比较结果输出方波信号至控制单元(5)02.根据权利要求1所述的机车频率信号输入采集电路，其特征在于，所述比较单元(2)与所述控制单元(5)之间设有光电隔离单元(3)以进行信号的光电隔离。3.根据权利要求2所述的机车频率信号输入采集电路，其特征在于，所述光电隔离单元(3)与控制单元(5)之间设有整形输出单元(4)，所述整形输出单元(4)包括相互串联的第二低通滤波电路以及反相器，所述光电隔离单元(3)的输出信号经第二低通滤波电路滤波后，经反相器反相后输入至控制单元(5 )。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机车频率信号输入采集电路，其特征在于，所述滤波整形单元(I)包括相互串联的第一低通滤波电路(11)以及电压限幅电路(12)，所述频率信号经第一低通滤波电路(11)滤波后、经电压限幅电路(12)限幅后输出幅值在-15V?+ 15V之间的电平信号。5.根据权利要求1至3中任意一项所述的机车频率信号输入采集电路，其特征在于，所述控制单元(5)通过数据总线将预设的基准门槛值传输至D/A转换单元(6)，由D/A转换单元(6)输出O?5V的直流电压信号至比较单元(2)以作为比较单元(2)的基准电压。
【专利摘要】本发明公开了一种机车频率信号输入采集电路，包括顺次相连的滤波整形单元、比较单元以及控制单元，所述控制单元通过一D/A转换单元与所述比较单元相连以控制所述比较单元的基准电压；所述频率信号经滤波整形单元滤波后，与比较单元的基准电压相比较，由比较单元根据比较结果输出方波信号至控制单元。本发明的机车频率信号输入采集电路具有结构简单、基准电压可调、可适用于不同频率信号采集的机车频率信号输入采集电路。
【IPC分类】G05B19/04
【公开号】CN105005226
【申请号】CN201510431827
【发明人】贺云香, 班立权, 赵军伟, 代宏泽, 刘松柏, 谢小婷, 周少云
【申请人】株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月22日