CN108132433B - 一种leu监测板信号提取电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种LEU监测板信号提取电路，所述LEU监测板信号提取电路包括C接口电压接口、C接口电流接口、C接口电压处理电路、C接口电流处理电路，其中，所述C接口电压接口接收C接口电压信号，并将接收的C接口电压信号发送给所述C接口电压处理电路；所述C接口电压处理电路对接收的C接口电压信号进行滤波产生第一C6电压幅值和方波信号；所述C接口电流接口接收输出板的C接口电流信号，并将接收的C接口电流信号，发送给所述C接口电流处理电路；所述C接口电流处理电路对接收的C接口电流信号进行滤波产生第二C6电压幅值和方波信号。本发明的提取电路能够准确提取输出板的电信号。

Description

一种LEU监测板信号提取电路
技术领域
本发明属于铁路信号处理技术领域，特别涉及一种LEU监测板信号提出电路。
背景技术
应答传输系统(Balise Transmission Subsystem,BTS)是一种基于点式信息传输的安全传输系统，实现道旁设备或地面设备与车载设备之间的安全信息传输。应答器传输系统包括应答器传输模块(BTM)及车载天线单元(AU)、有源应答器(Controlled Balise)和无源应答器(Fixed Balise)、地面电子单元(LEU)三个基本组成部分。
安装在轨道中央的应答器自身不需要外加电源，在列车运行期间，BTM通过天线单元AU不断向地面辐射能量，应答器接收到天线单元辐射的功率而工作，将内部的编码信息或地面电子单元(LEU)的编码信息(仅限有源应答器)发送给车载天线AU，车载天线将接收到的上行链路信号传输给BTM，BTM将接收到的数据发送给车载控制核心。
应答器传输系统能够提供的数据信息包括信号数据、控制数据、位置及地理信息、列车目标运行信息、进路信息、线路速度和临时限速等。
地面电子单元LEU设备主要功能是根据接口S外部输入状态(例如，串行输入、继电器接点状态或电流状态等)，选择适当的报文；或提取接口S通信数据中的报文，通过接口C向有源应答器发送。
如图1所示的LEU设备结构示意图中，LEU设备包括采集模块、处理模块、输出模块、切换模块、监测模块、采集模块、以及通信接口和供电接口等。其中：
LEU设备安全采集、采集自检功能分配在采集模块中，接口S通信数据处理、报文选择、设备自检等相关功能分配在处理板模块。处理模块架构设计为二取二2oo2故障-安全原则结构。
输出模块负责将处理板发来的传输报文进行DPBL编码，并转化为符合接口C指标要求的信号向有源应答器发送。
切换模块采用继电逻辑，负责在LEU冗余使用时选择两路冗余C接口信号的最终输出。
监测模块监测并记录LEU运行过程中的各项运行状态数据，监测并记录接口S采集或通信数据，监测并记录C接口信号特征及电缆状态。
通信接口从列控中心联锁接收报文信息，供电接口利用供电系统提供的24V电源向LEU设备供电。
现有技术中，提取LEU输出C接口信号电压、电流特征的电路存在特征提取不完整、特征提取不准确的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种能够对输出板的电信号准确提取的电路结构。
为此，本发明提出了一种LEU监测板信号提取电路，其特征在于，所述LEU监测板信号提取电路包括C接口电压接口、C接口电流接口、C接口电压处理电路、C接口电流处理电路，其中，
所述C接口电压接口接收输出板的C接口电压信号，并将接收的C接口电压信号发送给所述C接口电压处理电路；
所述C接口电压处理电路对接收的C接口电压信号进行滤波产生第一C6电压幅值和方波信号；
所述C接口电流接口接收输出板的C接口电流信号，并将接收的C接口电流信号，发送给所述C接口电流处理电路；
所述C接口电流处理电路对接收的C接口电流信号进行滤波产生第二C6电压幅值和方波信号。
进一步地，所述C接口电压处理电路包括C6电压信号提取电路和C1电压信号提取电路。
进一步地，所述C6电压信号提取电路包括C1信号滤除电路和比较电路；
所述C1信号滤除电路将C1信号滤除，所述比较电路将C6信号转换为方波信号。
进一步地，所述C6电压信号提取电路还包括放大电路；
所述放大电路对C6信号进行放大。
进一步地，所述C1电压信号提取电路包括C6信号滤除电路和边沿提取电路；
所述C6信号滤除电路将C6信号滤除，所述边沿提取电路提取C1信号的上升沿和/或下降沿。
进一步地，所述LEU监测板信号提取电路还包括C1信号峰峰值检测电路；
所述C1信号峰峰值检测电路根据所述边沿提取电路提取的C1信号的上升沿和/或下降沿同时转换出等比例的C1峰峰值测量信号。
进一步地，所述C接口电流处理电路包括电流电压转换电路；
所述电流电压转换电路将C6电流信号转换为电压信号。
进一步地，所述C接口电流处理还包括滤波放大电路和比较电路；
所述滤波放大电路将C6信号滤波并放大；
所述比较电路将C6信号转换为方波信号。
本发明的LEU监测板信号提取电路实现了对输出板电信号的准确提取。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了现有技术LEU设备结构示意框图；
图2示出了根据本发明实施例的监测板电路整体结构简要示意图；
图3示出了根据本发明实施例的C6电压信号提取电路原理图；
图4示出了根据本发明实施例的C1电压信号提取电路原理图；
图5示出了根据本发明实施例的C6电流信号提取电路原理图；
图6示出了根据本发明实施例的C信号中C6信号滤波、比较以及C1信号边沿提取、峰峰值检测的波形示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2示出了监测板信号提取电路的整体结构简图，监测板信号提取部分主要包括接口模块，滤波模块、模数转换模块、边沿提取模块，以及处理器等。接口模块分为C接口电压接口模块和C接口电流接口模块，其接收包含C1信号和C6信号的C接口电压信号、C6信号的C接口电流信号。
C接口电压模块接收到电压信号后，将原始波形发给模数转换器AD和滤波模块。滤波模块分别提取出C接口信号中的C1电压信号和C6电压信号，将C1电压信号发送给边沿提取及C1电压峰峰值检测模块，并将信号输入到处理器中；同时该滤波模块提取出C接口信号中的C6电压信号，并将C6电压信号输入到处理器中。
C接口电流模块接收到C信号的电流信号后，进行放大滤波，滤除C1电流信号，提取出C6电流信号将C6电流信号转化为电压形式输入到处理器中。
本发明实施例的监测板信号提取电路具体地可以包括C接口电压处理模块和C接口电流处理模块，该两个电路分别从C接口电压接口模块和C接口电流接口模块接收信号。
如图3示出了本发明实施例中C接口电压处理模块的C电压信号提取电路中的C6电压信号提取电路。
C接口信号经过C6电压信号提取电路后进行滤波放大，将C1信号滤除，保留了8.82KHz的C6信号，并将C6信号放大。该C6信号通过多路模拟开关输入到处理器内部的ADC，进行模数转换。同时，通过电压比较器电路将正弦信号转换为方波信号。
C6电压信号提取电路具体包括了滤波放大电路和比较电路。可以采用电阻、电容及单电源轨至轨运算放大器OPA4340UA形成的有源滤波电路对C1信号进行滤除并对C6信号进行放大，采用比较器件TLC3702ID形成比较电路实现正弦波信号到方波信号的转换。但本发明并不限于以上电子器件，任何实现滤波、放大和比较的电路、器件均可实现本发明。
C接口信号进入到C6电压信号提取电路后，通过上述滤波放大电路后，C1信号被滤除而只剩余放大后正弦波形式的C6信号。放大的C6通过上述比较电路后，C6信号转换为方波信号。
如图4示出了本发明实施例的C接口电压处理电路中的C1电压信号提取电路。主要包括C6信号滤除电路、边沿提取电路、峰峰值检测电路。其中，边沿提取电路包括上边沿提取电路、下边沿提取电路；峰峰值检测电路包括对上边沿放大的上边沿提取电路、对下边沿放大的下边沿提取电路和比较电路。
该C1电压信号边沿提取电路包括了由两个比较器构成的上升沿信号提取电路和下降沿信号提取电路。可以选择迟滞比较器TLV3501AIDBV来对上升沿和下降沿进行提取，但是并不仅仅限于使用该迟滞比较器的电路结构，任何实现检测上升沿、下降沿的电路均可用于本发明。该C1电压信号边沿提取电路可以通过一个电容阻断8.82K的低频C6信号，从而保留564.48K的高频C1信号，并利用上升沿信号提取电路和下降沿信号提取电路边沿提取的电路提取出C1信号波形的RISE上升沿和FALL下降沿。如图6右下部分示出了边沿提取后的上升沿边沿提取和下降沿边沿提取的波形图。提取后的上升沿和下降沿脉冲，并输出送给处理器进行处理。
上述C1电压信号边沿提取电路后面连接有C1电压信号峰峰值检测电路。C1电压信号峰峰值检测电路包括两个跨阻放大器构成的放大电路，实现对上升沿和下降沿脉冲的放大。可以选择CMOS跨阻放大器OPA1S2384形成放大电路，但是并不仅仅限于该电路结构，任何实现放大上升沿、下降沿的电路均可用于本发明。并通过后面的比较电路，例如通过OPA2340UA运算放大器进行比较，进而转换出等比例的C1峰峰值测量信号564K_PEAK。如图6右下部分示出了边沿提取后通过峰峰值提取后的波形图。
图5示出了C6电流信号采集电路原理图。C6电流信号采集电路作为图2中的放大滤波电路，从输出板中接收电流信号。电流信号采集电路主要包括C1电流信号提取电路、电流电压转换电路、滤波放大电路以及比较电路。
该C6电流信号采集电路将采集过来的电流通过电流-电压转换电路转换为电压的形式，例如通过精密电阻形成的转换电路转换为电压形式。再经过C6电流信号采集电路的放大滤波。可以通过放大滤波电路实现对C1信号的滤除并放大C6信号。如上所述，同样可以采用电阻、电容及放大器件OPA4340UA形成滤波放大电路实现对C1信号的滤除和对C6信号放大。可以通过两个OPA4340UA形成两级滤波放大电路的设计方式，但是并不局限于两级滤波放大的设计方式，一级、多级滤波放大均可实现本发明。通过上述滤波放大电路后，C1信号被滤除，保留了呈正弦波形式的C6信号。
经过滤波后，只保留了8.82KHz的C6信号，通过多路模拟开关连接到处理器内部的模数转换器ADC，进行模数转换。同时，通过诸如放大器件TLC3702ID形成的电压比较器电路将正弦信号转换为方波信号。C6信号经过滤波、转换为方波的波形示意图，如图6右上部分所示。通过图6右上部分的波形图可以看出，C6信号经过滤波电路将C1信号滤除后，被还原出原始的正弦信号，在经过比较电路后，转换为方波信号。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。说明书，包括附图中，各个设备、器件、装置之间并不必然意味是一种直接的电气连接，说明书表示的仅仅是逻辑关系，仅仅示例性的表示信号的传输。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种LEU监测板信号提取电路，LEU设备包括LEU输出板和LEU监测板，其特征在于，所述LEU监测板信号提取电路设置于所述LEU监测板中，所述LEU监测板信号提取电路包括C接口电压接口、C接口电流接口、C接口电压处理电路、C接口电流处理电路，其中，
所述C接口电压接口接收C接口电压信号，并将接收的C接口电压信号发送给所述C接口电压处理电路；
所述C接口电压处理电路对接收的C接口电压信号进行滤波产生第一C6电压幅值和方波信号，所述C接口电压处理电路包括C1电压信号提取电路；
所述C接口电流接口接收输出板的C接口电流信号，并将接收的C接口电流信号，发送给所述C接口电流处理电路；
所述C接口电流处理电路对接收的C接口电流信号进行滤波产生第二C6电压幅值和方波信号；
其中，所述C1电压信号提取电路包括C6信号滤除电路、边沿提取电路及C1信号峰峰值检测电路；
所述C6信号滤除电路将C6信号滤除，所述边沿提取电路提取C1信号的上升沿和下降沿，所述C1信号峰峰值检测电路根据所述边沿提取电路提取的C1信号的上升沿和下降沿转换出等比例的C1峰峰值测量信号。
2.根据权利要求1所述的LEU监测板信号提取电路，其特征在于，
所述C接口电压处理电路包括C6电压信号提取电路。
3.根据权利要求2所述的LEU监测板信号提取电路，其特征在于，
所述C6电压信号提取电路包括C1信号滤除电路和比较电路；
所述C1信号滤除电路将C1信号滤除，所述比较电路将C6信号转换为方波信号。
4.根据权利要求3所述的LEU监测板信号提取电路，其特征在于，
所述C6电压信号提取电路还包括放大电路；
所述放大电路对C6信号进行放大。
5.根据权利要求1所述的LEU监测板信号提取电路，其特征在于，
所述C接口电流处理电路包括电流电压转换电路；
所述电流电压转换电路将C6电流信号转换为电压信号。
6.根据权利要求5所述的LEU监测板信号提取电路，其特征在于，
所述C接口电流处理电路还包括滤波放大电路和比较电路；
所述滤波放大电路将C6信号滤波并放大；
所述比较电路将C6信号转换为方波信号。
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