CN105424963B - 一种供双针速度表使用的信号转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了供双针速度表使用的信号转换装置，连接至LKJ主机单元、转速传感器与双针速度表，信号转换装置包括CPU，用于接收其他器件的输入信号、计算双针速度表的应显示示数并控制其他器件进行正常工作；FlexRay通信接口在信号转换装置外与LKJ主机单元电性连接，用于读取信号转换装置需要的参数信息；布线连接器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，用于检测转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态；光电隔离器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，用于接收转速传感器的返回信号并进行光电隔离；数模转换器在信号转换装置外与双针速度表电性连接，用于在CPU的控制下使双针速度表显示出应显示示数。

Description

一种供双针速度表使用的信号转换装置
技术领域
本发明涉及铁路工程领域，特别地，涉及一种供双针速度表使用的信号转换装置。
背景技术
铁路机车在运行时，速度信号是一个非常重要的信号，机车速度一旦超过允许速度，可能会导致安全事故。目前，机车得到的速度信号一般来自于安装在机车轴端的转速传感器，转速传感器在机车运行时会产生脉冲信号，提供给LKJ装置、数模转换盒等机车车辆电气控制设备，其中，数模转换盒会处理得到的脉冲信号，根据脉冲信号的频率，将其转换成电流信号，并将这个电流信号提供给机车双针速度表。
目前，既有数模转换盒存在以下技术问题：不同机车参数需要使用不同的数模转换盒，型号太多不利于生产、机车设备管理、维修；不同型号数模转换盒不能通用；机车车轮磨损使得轮径发生变化后，因数模转换盒设定了固定的轮径参数，会使输出产生误差；既有转速传感器没有接入检测功能；既有数模转换盒无指示灯，应用、维护不便；既有数模转换盒不具备自检功能；既有数模转换盒无硬件加密功能，一旦被仿制，从电路上无法进行区分。针对现有技术中数模转换盒存在的生产、管理、维修、通用性、误差等多方面的问题，目前尚未有有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术中数模转换盒存在的生产、管理、维修、通用性、误差等多方面的问题，本发明的目的在于提出一种供双针速度表使用的信号转换装置，能够替代传统的数模转换盒，便于生产、管理、维修，通用性强，误差小，全方面具有优于数模转换盒的技术效果。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种供双针速度表使用的信号转换装置，信号转换装置连接至LKJ主机单元、转速传感器与双针速度表，信号转换装置包括：
CPU，CPU设置于信号转换装置中，CPU电性连接至信号转换装置内的其他器件，CPU用于接收其他器件的输入信号、计算双针速度表的应显示示数并控制其他器件进行正常工作；
FlexRay通信接口，FlexRay通信接口在信号转换装置内与CPU电性连接，信号转换装置连接至LKJ主机单元为信号转换装置的FlexRay通信接口在信号转换装置外与LKJ主机单元电性连接，FlexRay通信接口用于读取信号转换装置需要的参数信息；
布线连接器，布线连接器在信号转换装置内与CPU、光电隔离器电性连接，信号转换装置连接至转速传感器包括信号转换装置的布线连接器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，布线连接器用于检测转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态；
光电隔离器，光电隔离器在信号转换装置内与CPU、布线连接器电性连接，信号转换装置连接至转速传感器包括信号转换装置的光电隔离器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，光电隔离器用于接收转速传感器的返回信号并进行光电隔离；
数模转换器，数模转换器在信号转换装置内与CPU电性连接，信号转换装置连接至双针速度表为信号转换装置的数模转换器在信号转换装置外与双针速度表电性连接，数模转换器用于在CPU的控制下，根据参数信息向双针速度表输出驱动电流，使双针速度表显示出应显示示数。
其中，FlexRay通信接口用于读取信号转换装置需要的参数信息，为FlexRay通信接口通过与LKJ主机单元之间的电性连接，从LKJ主机单元读取CPU计算双针速度表的应显示示数的参数信息，并将参数信息传送到CPU，其中，参数信息包括以下至少之一：机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数、机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数。
并且，当CPU接收到来自LKJ主机单元的参数信息时，CPU根据参数信息中的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到数模转换器并控制数模转换器对双针速度表输出电流信号；当CPU未接收到来自LKJ主机单元的参数信息时，CPU根据上一次收到的参数信息中的机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数信息与上一次收到参数信息到此刻的时间差，计算当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息，将当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到数模转换器并控制数模转换器对双针速度表输出电流信号。
其中，布线连接器用于检测转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态、以及光电隔离器用于接收转速传感器的返回信号并进行光电隔离，为CPU控制布线连接器向转速传感器输出一个高电平检测信号并检测是否有返回信号，当转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态时，布线连接器会接受到等电平的高电平返回信号，经由光电隔离器进行光电隔离后变换为低电平返回信号返回CPU；当转速传感器与信号转换装置未保持在接入状态时，CPU接收不到低电平返回信号。
并且，当CPU接收不到低电平返回信号时，CPU判定转速传感器与信号转换装置未保持在接入状态，停止接收来自LKJ主机单元的参数信息。
信号转换装置还包括信号指示灯组，信号指示灯组连接至CPU，CPU控制信号指示灯组显示信号转换装置的指定工作状态；其中，指定工作状态包括以下至少之一：信号转换装置是否通电、CPU自检是否工作正常、CPU检测信号转换装置内的其他器件是否工作正常、CPU是否接收到来自LKJ主机单元的参数信息、转速传感器与信号转换装置是否保持在接入状态。
上述双针速度表的满偏转电流为20mA。
从上面所述可以看出，本发明提供的技术方案通过使用信号转换装置替代传统数模转换盒从LKJ主机单元中获取参数信息并进行计算的技术方案，适用于所有的机车轮径、机车双针表量程、转速传感器每转脉冲数均不同的各型号机车，便于生产、管理、维修，可避免因数模转换盒安装型号有误导致的速度指示有误；同时，信号转换装置仅具有唯一型号，便于设备故障处理、维修；另外，机车轮径发生变化后，可通过修改LKJ主机单元设定的机车轮径参数进行修正，可避免输出给双针速度表的电流信号误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明实施例的一种供双针速度表使用的信号转换装置的结构图；
图2为本发明实施例的一种供双针速度表使用的信号转换装置在机车检测系统中的位置与连接关系图；
图3为本发明实施例的一种供双针速度表使用的信号转换装置中，检测布线连接器与转速传感器保持连接时高电平信号的电流方向图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种供双针速度表使用的信号转换装置，信号转换装置连接至LKJ主机单元、转速传感器与双针速度表。
如图1所示，根据本发明实施例提供的供双针速度表使用的信号转换装置包括：
CPU，CPU设置于信号转换装置中，CPU电性连接至信号转换装置内的其他器件，CPU用于接收其他器件的输入信号、计算双针速度表的应显示示数并控制其他器件进行正常工作；
FlexRay通信接口，FlexRay通信接口在信号转换装置内与CPU电性连接，信号转换装置连接至LKJ主机单元为信号转换装置的FlexRay通信接口在信号转换装置外与LKJ主机单元电性连接，FlexRay通信接口用于读取信号转换装置需要的参数信息；
布线连接器，布线连接器在信号转换装置内与CPU、光电隔离器电性连接，信号转换装置连接至转速传感器包括信号转换装置的布线连接器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，布线连接器用于检测转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态；
光电隔离器，光电隔离器在信号转换装置内与CPU、布线连接器电性连接，信号转换装置连接至转速传感器包括信号转换装置的光电隔离器在信号转换装置外与转速传感器电性连接，光电隔离器用于接收转速传感器的返回信号并进行光电隔离；
数模转换器，数模转换器在信号转换装置内与CPU电性连接，信号转换装置连接至双针速度表为信号转换装置的数模转换器在信号转换装置外与双针速度表电性连接，数模转换器用于在CPU的控制下，根据参数信息向双针速度表输出驱动电流，使双针速度表显示出应显示示数。
其中，FlexRay通信接口用于读取信号转换装置需要的参数信息，为FlexRay通信接口通过与LKJ主机单元之间的电性连接，从LKJ主机单元读取CPU计算双针速度表的应显示示数的参数信息，并将参数信息传送到CPU，其中，参数信息包括以下至少之一：机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数、机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数。
并且，当CPU接收到来自LKJ主机单元的参数信息时，CPU根据参数信息中的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到数模转换器并控制数模转换器对双针速度表输出电流信号；当CPU未接收到来自LKJ主机单元的参数信息时，CPU根据上一次收到的参数信息中的机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数信息与上一次收到参数信息到此刻的时间差，计算当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息，将当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到数模转换器并控制数模转换器对双针速度表输出电流信号。
如图2所示，FlexRay通信接口电路与LKJ主机单元进行数据通信，同时可以采集转速传感器发回的状态检测信号，确认转速传感器的连接状态。当通信正常时，信号转换装置会读取LKJ主机单元提供的实际速度、限制速度、里程计通信信息。信号转换装置可将实际速度信息、限制速度信息通过CPU进行计算，再将计算结果转换成电流信号，输出至双针速度表；信号转换装置在读取到LKJ主机单元送来的里程计信号时，可相应输出一个脉冲信号驱动双针速度表的里程计；当信号转换装置未收到通信信息时，信号转换装置可根据与LKJ主机单元最后一次通信获得的双针表量程、机车轮径、每转脉冲数等信息，将采集到的转速传感器脉冲频率信号转换成电流信号，输出并驱动双针表实际速度显示，并根据实际速度计算走行距离，输出驱动双针速度表的脉冲信号。
其中，布线连接器用于检测转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态、以及光电隔离器用于接收转速传感器的返回信号并进行光电隔离，为CPU控制布线连接器向转速传感器输出一个高电平检测信号并检测是否有返回信号，当转速传感器是否与信号转换装置保持在接入状态时，布线连接器会接受到等电平的高电平返回信号，经由光电隔离器进行光电隔离后变换为低电平返回信号返回CPU；当转速传感器与信号转换装置未保持在接入状态时，CPU接收不到低电平返回信号。
并且，当CPU接收不到低电平返回信号时，CPU判定转速传感器与信号转换装置未保持在接入状态，停止接收来自LKJ主机单元的参数信息。
如图3所示，布线连接器输出一个15V电平信号至转速传感器，再回传给布线连接器。当转速传感器未接入时，不会有15V电平信号输入至布线连接器；当转速传感器接入时，会有15V电平信号输入至信号转换装置，经光电隔离，变换成3.3V电平信号至CPU，用于判断是否接入转速传感器。
信号转换装置还包括信号指示灯组，信号指示灯组连接至CPU，CPU控制信号指示灯组显示信号转换装置的指定工作状态；其中，指定工作状态包括以下至少之一：信号转换装置是否通电、CPU自检是否工作正常、CPU检测信号转换装置内的其他器件是否工作正常、CPU是否接收到来自LKJ主机单元的参数信息、转速传感器与信号转换装置是否保持在接入状态。
上述双针速度表的满偏转电流为20mA。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过使用信号转换装置替代传统数模转换盒从LKJ主机单元中获取参数信息并进行计算的技术方案，适用于所有的机车轮径、机车双针表量程、转速传感器每转脉冲数均不同的各型号机车，便于生产、管理、维修，可避免因数模转换盒安装型号有误导致的速度指示有误、或无法使用；同时，信号转换装置仅具有唯一型号，便于设备故障处理、维修；另外，机车轮径发生变化后，可通过修改LKJ主机单元设定的机车轮径参数进行修正，可避免输出给双针速度表的电流信号误差；信号转换装置具备转速传感器接入检测功能，一旦转速传感器连接器意外断开，可被本发明装置检测到并告警。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种供双针速度表使用的信号转换装置，所述信号转换装置连接至LKJ主机单元、转速传感器与双针速度表，其特征在于，所述信号转换装置包括：
CPU，所述CPU设置于所述信号转换装置中，所述CPU电性连接至所述信号转换装置内的其他器件，所述CPU用于接收其他器件的输入信号、计算所述双针速度表的应显示示数并控制其他器件进行正常工作；
FlexRay通信接口，所述FlexRay通信接口在所述信号转换装置内与所述CPU电性连接，所述信号转换装置连接至所述LKJ主机单元为所述信号转换装置的FlexRay通信接口在所述信号转换装置外与所述LKJ主机单元电性连接，所述FlexRay通信接口用于读取所述信号转换装置需要的参数信息；
布线连接器，所述布线连接器在所述信号转换装置内与所述CPU、光电隔离器电性连接，所述信号转换装置连接至所述转速传感器包括所述信号转换装置的布线连接器在所述信号转换装置外与所述转速传感器电性连接，所述布线连接器用于检测所述转速传感器是否与所述信号转换装置保持在接入状态；
光电隔离器，所述光电隔离器在所述信号转换装置内与所述CPU、布线连接器电性连接，所述信号转换装置连接至所述转速传感器包括所述信号转换装置的光电隔离器在所述信号转换装置外与所述转速传感器电性连接，所述光电隔离器用于接收所述转速传感器的返回信号并进行光电隔离；
数模转换器，所述数模转换器在所述信号转换装置内与所述CPU电性连接，所述信号转换装置连接至所述双针速度表为所述信号转换装置的数模转换器在所述信号转换装置外与所述双针速度表电性连接，所述数模转换器用于在所述CPU的控制下，根据所述参数信息向所述双针速度表输出驱动电流，使所述双针速度表显示出应显示示数。
2.根据权利要求1所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，所述FlexRay通信接口用于读取所述信号转换装置需要的参数信息，为所述FlexRay通信接口通过与所述LKJ主机单元之间的电性连接，从所述LKJ主机单元读取所述CPU计算所述双针速度表的应显示示数的参数信息，并将所述参数信息传送到所述CPU，其中，所述参数信息包括以下至少之一：机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数、机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数。
3.根据权利要求2所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，当所述CPU接收到来自所述LKJ主机单元的参数信息时，所述CPU根据所述参数信息中的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到所述数模转换器并控制所述数模转换器对所述双针速度表输出电流信号；当所述CPU未接收到来自所述LKJ主机单元的参数信息时，所述CPU根据上一次收到的参数信息中的机车轮径、双针速度表量程、转速传感器每秒脉冲数信息与上一次收到参数信息到此刻的时间差，计算当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息，将所述当前时刻的机车实际速度、机车限制速度、机车行驶里程数信息发送到所述数模转换器并控制所述数模转换器对所述双针速度表输出电流信号。
4.根据权利要求1所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，所述布线连接器用于检测所述转速传感器是否与所述信号转换装置保持在接入状态、以及所述光电隔离器用于接收所述转速传感器的返回信号并进行光电隔离，为所述CPU控制所述布线连接器向所述转速传感器输出一个高电平检测信号并检测是否有返回信号，当所述转速传感器与所述信号转换装置保持在接入状态时，所述布线连接器会接收到等电平的高电平返回信号，经由所述光电隔离器进行光电隔离后变换为低电平返回信号返回所述CPU；当所述转速传感器与所述信号转换装置未保持在接入状态时，所述CPU接收不到所述低电平返回信号。
5.根据权利要求4所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，当所述CPU接收不到所述低电平返回信号时，所述CPU判定所述转速传感器与所述信号转换装置未保持在接入状态，停止接收来自所述LKJ主机单元的参数信息。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，还包括信号指示灯组，所述信号指示灯组连接至所述CPU，所述CPU控制所述信号指示灯组显示所述信号转换装置的指定工作状态；其中，所述指定工作状态包括以下至少之一：所述信号转换装置是否通电、所述CPU自检是否工作正常、所述CPU检测所述信号转换装置内的其他器件是否工作正常、所述CPU是否接收到来自所述LKJ主机单元的参数信息、所述转速传感器与所述信号转换装置是否保持在接入状态。
7.根根据权利要求1-5中任意一项所述的一种供双针速度表使用的信号转换装置，其特征在于，所述双针速度表的满偏转电流为20mA。
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