CN102102975A - 中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，包括壳体（1）、控制电路板（2）和谐振电路（32），壳体（1）上设有具有印刷电路板线圈（31）的线圈电路板（3），线圈电路板（3）与控制电路板（2）相连。本发明具有抗干扰性好、牢固可靠、结构紧凑、集成度高、防水防尘能力好、维护方便快速的优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到磁浮列车领域，特指一种适用于中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器。
背景技术
中低速磁浮列车是一种依靠电磁力实现无接触悬浮的车辆系统，中低速磁浮列车通过控制悬浮电磁铁的励磁电流控制悬浮力的大小，从而实现不同间隙值下的稳定悬浮。中低速磁浮列车通过悬浮间隙传感器来获取列车与轨道之间的悬浮间隙，悬浮间隙值的准确、快速获取是实现稳定中低速磁浮列车悬浮的必需条件。
目前悬浮间隙传感器一般为输出模拟量的电涡流传感器，电涡流传感器的优点是低成本、无接触、检测速度快、易于实现自动化、设备简单和操作方便。电涡流传感器从结构上可分为分离式传感器和一体化传感器两种，其中分离式电涡流位移传感器系统包括传感器探头、高频同轴电缆和前置器组成，而一体化电涡流位移传感器则是将传感器探头与前置器结合在一起，简化掉了高频同轴电缆。目前的悬浮间隙传感器存在以下几方面缺点：
1、分体式的结构造成了传感器安装的复杂化、外形尺寸大、维护量大；一体化传感器优化了传感器外部结构，但存在内部结构复杂，制造工艺繁复的缺点。而且不论分体式还是一体化传感器均是模拟量输出，通过电缆与列车控制器连接，受电磁干扰影响大。而中低速磁浮列车间隙传感器测量的是悬浮电磁铁到轨道钢平面的距离，悬浮电磁铁、牵引电机和各种电器设备产生的电磁场，造成其工作点电磁环境非常复杂，对传感器的抗电磁干扰能力要求更高；
2、密封性、抗高低温、抗腐蚀等性能较低，无法满足各种特殊环境的要求。而磁浮列车运行环境是在户外，户外环境的多样性和变化性，对传感器的密封性、抗高低温、抗腐蚀等性能均有较高的要求；
3、传感器探头在恶劣的工况下探头容易损毁，碰撞和振动都可能造成探头的断裂或脱落；
4、传感器信号处理板与探头均固定，不同探头对应处理电路的参数也不同，使用过程中，一旦出现某处故障，整个传感器必须返厂维修，传感器维护成本高。
发明内容
本发明针对上述现有技术的缺点，提供一种抗干扰性好、牢固可靠、结构紧凑、集成度高、防水防尘能力好、维护方便快速的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，包括壳体、控制电路板和谐振电路，所述壳体上设有具有印刷电路板线圈的线圈电路板，所述线圈电路板与控制电路板相连。
作为本发明的进一步改进：
所述壳体上开设有安装腔，所述控制电路板装设于安装腔内。
所述安装腔内设有定位槽，所述控制电路板上设有紧固机构，所述控制电路板通过紧固机构卡设于所述定位槽内。
所述紧固机构包括调节螺杆、固定件和至少一个调节件，固定件固定于控制电路板，所述调节螺杆穿过调节件和固定件，所述调节螺杆与调节件之间为螺纹配合，所述调节螺杆与固定件之间为空套配合，所述调节件与固定件之间通过楔面配合且调节件可沿楔面滑动。
所述安装腔的开口端上设有可拆卸的盖板。
所述线圈电路板通过环氧树脂固定于所述壳体上。
所述谐振电路设于线圈电路板上，所述印刷电路板线圈分别通过谐振电路与所述控制电路板相连。
所述控制电路板上设有第一接口，所述壳体内设有与线圈电路板相连的第二接口，所述第一接口与第二接口相插接配合。
所述壳体上设有用于安装定位的固定翼，所述固定翼上设有弧形定位部。
所述壳体上设有加速计，所述加速计与所述控制电路板相连。
本发明具有下述优点：
本发明的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器的壳体上设有具有印刷电路板线圈的线圈电路板，因此不需要绕线，解决了批量生产效率以及线圈性能参数难于集中影响后续处理电路调试的问题，方便实现生产过程线圈电路的自动化检测，而数字化传输方案解决了传感器信号向控制器传输过程中可能受到的电磁干扰影响问题，提高了传感器在复杂电磁环境下信号的抗干扰能力。
控制电路板套设于安装腔内，而且还可以进一步将控制电路板通过紧固机构卡设于定位槽内，可以方便地实现控制电路板的固定与拆卸，提高了传感器的调试和维护效率。
紧固机构包括调节螺杆、至少一个调节件和固定于控制电路板上的固定件，可以方便通过调节螺杆使调节件沿楔面与固定件发生相对滑动，可以紧密卡设在定位槽内，可以有效避免由于碰撞和剧烈振动导致控制电路板失效故障。
安装腔的开口端上设有可拆卸的盖板，可以方便拆卸安装控制电路板，维护效率更高。
线圈电路板通过环氧树脂固定于壳体上，环氧树脂具有抗酸碱腐蚀功能，提高了传感器防水、防尘能力，保护了检测线圈电路板，同时提升传感器外观的美观度与整洁度。
谐振电路设于线圈电路板上，可以使信号处理电路板可以在硬件上做到一致，生产效率更高，集成度更好，使得线圈电路板的可更换性好，易于传感器的后期维护，延长了悬浮间隙传感器的使用寿命，降低了悬浮间隙传感器的整体使用成本。
第一接口与第二接口相插接配合，更换控制电路板时更加方便快捷。
壳体上设有用于安装定位的固定翼，固定翼上设有弧形定位部，安装定位方便快捷，提高了间隙传感器的维护更换速度。
壳体上设有加速计，可以向中低速磁浮列车提供加速度信息。
附图说明
图1为本发明实施例的分解结构示意图；
图2为本发明实施例的壳体的结构示意图；
图3为图2中壳体的A向放大结构示意图；
图4为本发明实施例的紧固机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的紧固机构中调节螺杆的结构示意图；
图6为本发明实施例的紧固机构的工作状态结构示意图；
图7为本发明实施例的线圈电路板的结构示意图。
图例说明：1、壳体；10、安装腔；11、盖板；12、定位槽；13、固定翼；131、弧形定位部；2、控制电路板；21、紧固机构；211、调节螺杆；2111、调节部、2112、螺纹部；2113、连接部；212、调节件；213、固定件；22、第一接口；3、线圈电路板；30、线圈电路板安装位；31、印刷电路板线圈；32、谐振电路；33、第二接口；4、航空插座；40、航空插座安装孔；5、加速计；50、加速计安装位。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器包括壳体1、控制电路板2和谐振电路32，壳体1上设有具有印刷电路板线圈31的线圈电路板3，线圈电路板3与控制电路板2相连。
本实施例中，控制电路板2上设有第一接口22，壳体1内设有与线圈电路板3相连的第二接口33，第一接口22与第二接口33相插接配合。第一接口22与第二接口33为同型D连接器的插座与插头，通过定位槽12的定位，第一接口22可以与第二接口33直接配对连接。
如图2所示，壳体1为金属壳体，从而可有效解决外界电磁干扰影响内部电路问题并保护内部的器件，本实施例中壳体1采用铝合金整体精密铸造，壳体1为底部开口和一端开口的类飞机形结构，在制造精度上可以达到较高的精度，易于工业化生产。壳体1的底部开口处设有线圈电路板安装位30，线圈电路板3通过环氧树脂固定于壳体1的线圈电路板安装位30上，本实施例中是采用环氧树脂灌封工艺，环氧树脂具有抗酸碱腐蚀功能，提高了传感器防水、防尘能力，保护了检测线圈电路板，同时可以提升传感器外观的美观度与整洁度。壳体1上开设有安装腔10，控制电路板2装设于安装腔10内。安装腔10的开口端上设有可拆卸的盖板11；壳体1上设有用于安装定位的固定翼13，固定翼13上设有弧形定位部131。本实施例中固定翼13设于壳体1的端部两侧，安装使用传感器时，通过固定翼13插入中低速磁浮列车的固定安装槽中，与当前使用的矩形固定翼相比，弧形定位部131可以更方便地插入安装槽，从而提高了传感器维护速度；壳体1上设有航空插座安装孔40，航空插座安装孔40中设有与控制电路板2相连的航空插座4，航空插座4安装于壳体1的上表面，通过螺丝、螺杆固定并通过橡胶垫实现防水防尘，安装完成后仅留下螺口在外面，具有很好的密封性能；壳体1上设有加速计5，加速计5与控制电路板2相连，壳体1上设有加速计安装位50，加速计5装设于加速计安装位50处，加速计5用于向控制电路板2提供加速度检测信息。本实施例中壳体1上设有两个加速计5，加速计5通过安装螺丝安装在壳体1的上表面，安装位置在航空插座4的后面，加速计5通过自身的连接缆线连接到控制电路板2上，通过AD采样实现加速度信号的采集处理输出。
如图3和图4所示，安装腔10内设有定位槽12，控制电路板2上设有紧固机构21，控制电路板2通过紧固机构21卡设于定位槽12内。紧固机构21包括调节螺杆211、固定件213和至少一个调节件212，固定件213固定于控制电路板2上，调节螺杆211穿过调节件212和固定件213，调节螺杆211与调节件212之间为螺纹配合，调节螺杆211与固定件213之间为空套配合，调节件212与固定件213之间通过楔面配合且调节件212可沿楔面滑动。本实施例中，固定件213的两侧各设有一个调节件212，且调节件212与调节螺杆211之间的配合螺纹方向相反。如图5所示，调节螺杆211的两端设有调节部2111，调节螺杆211的两侧设有方向相反的螺纹部2112，调节螺杆211的中部为较细的连接部2113。固定件213的中心开设有套设于连接部2113上的圆形孔，且该圆形孔的直径大于连接部2113的直径。如图6所示，采用工具通过调节部2111转动调节调节螺杆211，则两侧的调节件212同时向调节螺杆211的中部滑动，然后调节件212沿着楔面滑动，使调节件212的上端面抵触于定位槽12的一个侧面，固定件213带动控制电路板2抵触于定位槽12的另一个侧面，从而实现紧密卡设于定位槽12内，可以使得定位槽12与紧固机构21之间的受力更加均匀，可以有效避免由于碰撞和剧烈振动导致线圈电路板发生脱落，更加牢固可靠。
如图7所示，本实施例中谐振电路32设于线圈电路板3上，印刷电路板线圈31分别通过谐振电路32与控制电路板2相连。本发明的印刷电路板线圈31至少需要三个，从而可以根据两个印刷电路板线圈31输出的正常信号排除另一个印刷电路板线圈31产生的突变信号，并且可以根据输出的信号来判断该悬浮间隙传感器是否发生故障，此外也可以根据需要采用不同数量的印刷电路板线圈31，基于安装成本、可靠性和维护成本的角度考虑，本实施例中采用三个印刷电路板线圈31，谐振电路32与印刷电路板线圈31数量相同。线圈电路板3包括3组独立的电路单元，因此包含3个印刷电路板线圈31，3个谐振电路32，此外还包含3个后续调理电路，将印刷电路板线圈31、谐振电路32以及后续调理电路整合在一块电路板上的好处是，简化了信号处理板的复杂度，可以实现信号处理板的一致化，与现使用的模拟传感器相比，本发明的传感器信号处理板具有可更换的优点，降低了传感器的使用成本。
本实施例的装配步骤如下：
1）根据设计参数调整好线圈电路板3的线圈谐振电容，确保其电气参数满足设计要求，将第二接口33固定于壳体1内的定位槽12的末端，将第二接口33与线圈电路板3相连，然后将线圈电路板3装设固定于壳体1上，使用环氧树脂灌封，使之与壳体1形成一个整体；
2）将航空插座4通过密封垫安装于壳体1上，然后将控制电路板2与航空插座4相连；
3）将加速计5装设于壳体1上，将控制电路板2与加速计5相连；
4）将控制电路板2插设于定位槽12内，插入时第一接口22朝内使得第一接口22与第二接口33插接配合，实现控制电路板2与线圈电路板3之间的电气连接；
5）调整调节螺杆211，调节件212沿着楔面滑动从而将控制电路板2卡设固定于定位槽12中；
6）将标定装置与控制电路板2上的标定接口对接，对悬浮间隙传感器进行标定；
7）将盖板11通过密封垫安装于壳体1上，最终完成本发明中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器的装配。
在安装至中低速磁浮列车上时，将固定翼13对准插入中低速磁浮列车的固定安装槽并安装固定即可，插入固定安装槽时通过弧形定位部131进行定位，因此定位更加容易，从而可以有效提高安装、维护的效率。在使用过程中，如果控制电路板2或者线圈电路板3发生损坏，则可以单独更换相应配件即可。
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。
Claims (10)
1. 一种中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，包括壳体（1）、控制电路板（2）和谐振电路（32），其特征在于：所述壳体（1）上设有具有印刷电路板线圈（31）的线圈电路板（3），所述线圈电路板（3）与控制电路板（2）相连。
2. 根据权利要求1所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述壳体（1）上开设有安装腔（10），所述控制电路板（2）装设于安装腔（10）内。
3. 根据权利要求2所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述安装腔（10）内设有定位槽（12），所述控制电路板（2）上设有紧固机构（21），所述控制电路板（2）通过紧固机构（21）卡设于所述定位槽（12）内。
4. 根据权利要求3所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述紧固机构（21）包括调节螺杆（211）、固定件（213）和至少一个调节件（212），所述固定件（213）固定于控制电路板（2）上，所述调节螺杆（211）穿过调节件（212）和固定件（213），所述调节螺杆（211）与调节件（212）之间为螺纹配合，所述调节螺杆（211）与固定件（213）之间为空套配合，所述调节件（212）与固定件（213）之间通过楔面配合且调节件（212）可沿楔面滑动。
5. 根据权利要求4所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述安装腔（10）的开口端上设有可拆卸的盖板（11）。
6. 根据权利要求1～5中任意一项所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述线圈电路板（3）通过环氧树脂固定于所述壳体（1）上。
7. 根据权利要求1～5中任意一项所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述谐振电路（32）设于线圈电路板（3）上，所述印刷电路板线圈（31）通过谐振电路（32）与所述控制电路板（2）相连。
8. 根据权利要求1～5中任意一项所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述控制电路板（2）上设有第一接口（22），所述壳体（1）内设有与线圈电路板（3）相连的第二接口（33），所述第一接口（22）与第二接口（33）相插接配合。
9. 根据权利要求1～5中任意一项所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述壳体（1）上设有用于安装定位的固定翼（13），所述固定翼（13）上设有弧形定位部（131）。
10. 根据权利要求1～5中任意一项所述的中低速磁浮列车的悬浮间隙传感器，其特征在于：所述壳体（1）上设有加速计（5），所述加速计（5）与所述控制电路板（2）相连。
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