CN109596854B - 避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法和结构 - Google Patents

Abstract

一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法和结构，属于轨道车辆速度信号检测范围。在与被测物体同步转动的运动部件附近设置两个或两个以上的感应元件接收两路或两路以上的感应信号，且每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置，感应元件将接收到的感应信号输送至信号处理单元，信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲，避免了列车停止时因抖动或震动等原因导致测速齿轮等运动部件的轻微运动而使停在分界位置的感应元件接受感应而导致输出误脉冲的情况。

Description

避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法和结构

技术领域

本发明涉及一种避免产生误脉冲的方法和结构，具体涉及一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法和结构，属于轨道车辆速度信号检测范围。

背景技术

轨道车辆在运行时，需要通过测速传感器实时监测车辆的运行速度和方向，以保证行车安全。

当前利用测速传感器对车辆进行速度信号检测时，通常都是在与电机同步转动的运动部件附近设置一个或多个感应元件，每个感应元件对应一路输出的脉冲信号。此种方法和结构的缺点在于：当车辆停止的时，如果转速传感器的运动部件刚好停在感应元件对应的脉冲信号转换临界点时，一旦车辆发生任何颤动或震动，都有可能使感应元件与运动部件之间产生细微的相对运动，而导致感应元件产生感应，进而输出脉冲信号，导致误脉冲的产生，有可能给车辆发出错误指令，产生较严重的后果。因此，需要一种技术来避免这种情况下误脉冲的产生。

通过对国内专利申请文件进行检索，发现有申请号CN02104384.1，名称为“表具远程抄收检测装置”的发明专利申请公开了一种表具远程抄收检测装置，包括字轮、永磁体、检测元件和逻辑判断电路，永磁体固定在表具最高测量精度位的字轮上，两个以上检测元件分别固定在字轮的外侧，逻辑判断电路分别与各检测元件通过导线相连接，字轮转动时发出的开关量信号通过多路检测元件输入到逻辑判断电路的输入端，逻辑判断电路能够滤除由于震动和水锤现象造成的干扰脉冲，再通过计算机处理，达到精确计量的目的，本发明可用于水表或煤气表的远程抄收系统，作为检测装置使用。

上述文件虽然是利用多个检测元件对触发部件永磁体之间的感应来避免由于一个检测元件造成的误差，但由于永磁体上只有一个触发部位，只要不是重叠设置的多个检测元件就可以实现不误触发的功能，其使用环境和方法比转速传感器的使用环境和方法简单得多，因此不能直接应用于轨道交通的速度信号检测，因此，需要重新设计一种方法和结构来避免停车时转速传感器由于运动部件停在感应元件对应的脉冲信号转换临界点而产生误脉冲。

发明内容

本发明为解决当前车辆在停车时单个感应信号容易导致误脉冲输出的问题，提出了一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法和结构，以保证在停车时即使转速传感器的运动部件（光电码盘、测速齿轮等）停在感应元件对应的脉冲信号转换临界点，也不会因为车辆震动或颤动等而引发误脉冲。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法，在与被测物体同步转动的运动部件附近设置两个以上的感应元件接收两路以上的感应信号，且每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置，感应元件将接收到的感应信号输送至信号处理单元，信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲。

进一步地，所述信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲是指：将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号，当触发部件先后接收到触发信号和输入信号时输出脉冲信号；当触发部件仅接收到触发信号或者输入信号时不输出脉冲信号。

进一步地，将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号是指：当感应信号为两路时，将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号与原始信号合成为触发部件的触发信号，另一路原始信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为两路时，将两路原始信号合成为触发部件的触发信号，并将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为三路时，将其中两路信号合成触发部件的触发信号，另一路作为触发部件的输入信号。

进一步地，所述每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置是指：当运动部件为等间距结构时，假设一个脉冲周期所对应的运动部件的运动距离为d，任意两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离为D，则D与d之间满足：D≠nd/2，其中n为整数。

一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的结构，包括与被测物体同步转动的运动部件，设置在运动部件附近的两个以上的感应元件，接收感应元件发出的感应信号并根据接收到的感应信号判定是否为误触发以确定是否输出脉冲信号的信号处理单元，其中每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置。

进一步地，信号处理单元包括触发部件，一部分感应元件与触发部件的触发端连接，其感应信号作为触发部件的触发信号，另一部分感应元件与触发部件的输入端连接，其感应信号作为触发部件的输入信号。

进一步地，感应元件与触发部件的触发端之间设有信号合成模块，将两路以上感应信号合成触发信号。

进一步地，一路感应元件与信号合成模块之间设有延迟部件。

进一步地，当运动部件为等间距结构时，任意两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离D与一个脉冲周期内所对应的运动部件的运动距离d之间的关系满足：D≠nd/2，其中n为整数。

进一步地，当运动部件为等间距结构时，两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离D与一个脉冲周期内所对应的运动部件的运动距离d之间的关系为：D=(2n+1)d/4，其中n为整数。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在运动部件附近设置两个以上的感应元件，并将每个感应元件设置在不同时处在对应于脉冲信号转换的位置，来获取两路以上不同时跳变的感应信号，因而避免列车停止时因抖动或震动等原因导致测速齿轮等运动部件的轻微运动而使停在分界位置的感应元件接受感应而导致输出误脉冲的情况。

2.本发明可以通过多种设置方式来实现避免输出误脉冲，在实际应用中可以根据感应设备的种类和运行的实际情况选择合适的设置方式满足要求。

附图说明

图1为误脉冲输出示意图；

图2为实施例一脉冲信号输出示意图；

图3为实施例一感应元件与运动元件设置示意图；

图4为实施例五结构示意图；

图5为实施例五感应元件一抖动时的脉冲输出示意图；

图6为实施例五感应元件二抖动时的脉冲输出示意图；

图7为实施例六结构示意图；

图8为实施例六感应元件一抖动时的脉冲输出示意图；

图9为实施例六感应元件二抖动时的脉冲输出示意图；

图10为实施例七结构示意图；

图11为实施例七感应元件一抖动时的脉冲输出示意图；

图12为实施例七感应元件三抖动时的脉冲输出示意图；

图中：1.运动元件，2.感应元件，21.感应元件一，22.感应元件二，23.感应元件三，3.信号处理单元，31.信号合成模块，32.触发部件，33.延迟部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

目前，轨道车辆上大部分速度传感器被测电机同步转动的运动元件旋转一周输出确定数量的方波信号，当传感器的感应元件在转换位置下停车抖动时，如图1所示，传感器会输出误脉冲。本发明通过在运动元件附近设置两个以上的感应元件来避免这种情况。

感应元件设置实施例：

实施例一

本实施例中避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的用于以霍尔传感器进行转速测试的列车，被测物体为电机，运动元件1为与电机同步转动的测速齿轮，且测速齿轮为等间距结构，即当测速齿轮匀速转动时，同一个感应元件每相邻两次接收到感应信号的间隔时间都相等；感应元件2有两个，分别为设置在测速齿轮上方的霍尔元件一和霍尔元件二，两个霍尔元件连接至信号处理单元3，信号处理单元3输出的脉冲信号如图2所示，从理论上来讲，在一个周期T内，高电平和低电平对应的时间各为T/2，即其输出脉冲的占空比为50%。

如图3所示，在一个周期T内测速齿轮转动的距离为d，两个霍尔元件之间对应到测速齿轮上的运动距离为D，设置D=(2n+1)d/4时，其中n为整数，这时，整个结构允许的误差范围最大，抗干扰能力最强。

在列车的实际运行中，通常会要求脉冲输出的占空比尽可能达到50%，而两个霍尔元件就可以达到避免停车时的不确定性而刚好单个霍尔元件位于测速齿轮的触发点，有可能因车辆震动或颤动引发误脉冲的问题，此方案即为最佳实施例。当然，本实施例中的方案也不局限于对电机进行测速，其使用场所也不局限于列车上。

实施例二

本实施例基本同实施例一，区别在于：两个霍尔元件的设置位置关系不局限于D=(2n+1)d/4，只需满足D≠nd/2，其中n为整数，即可达到消除误脉冲。

实施例三

本实施例基本同前述任意实施例，区别在于：本实施例采用光电传感器来对电机转速进行测速，运动元件为光栅盘，感应元件为光电元件。

实施例四

本实施例基本同前述任意实施例，区别在于：本实施例采用磁阻传感器来对电机转速进行测速，运动元件为测速齿轮，感应元件为磁阻元件。

上述任意实施例中，感应元件还可以扩充到多于三个，只要任意两个感应元件不同时处在对应的感应信号的转换位置即可。同时还可以将多个感应元件整合为一个感应器件，如将两个或三个甚至更多个霍尔元件整合为一个霍尔感应器，此时霍尔感应器内的每个霍尔元件之间的位置关系仍满足前述实施例的要求。

信号处理单元设置实施例，下述所有实施例中，任意两个感应元件不同时处在对应于脉冲信号转换的位置，上述实施例可以根据实际需求选择下述任意符合要求的信号处理单元设置方式：

实施例五

如图4所示，本实施例中，信号处理单元3包括信号合成模块31和触发部件32，触发部件32包括一个触发端和一个输入端，信号合成模块31与触发部件32的触发端连接。感应元件2为两个，感应元件一21和感应元件二22，分别输出感应信号CH1和CH2。设置延迟部件33与感应元件一21的输出端连接，将感应元件一21的感应信号分解为延迟信号CH1’和原始信号CH1后接入信号合成模块31，作为触发部件32的触发信号Q1。感应元件二22与触发部件32的输入端连接，将感应元件二22的感应信号作为触发部件32的输入信号，最终输出正确的脉冲信号S1。如图5、图6所示，当感应元件一21或者感应元件二22中的一个由于车辆震动或抖动等原因产生误感应信号时，由于另一个感应元件不会产生感应信号，也就不会导致误脉冲的输出。

实施例六

如图7所示，本实施例基本同实施例五，区别在于：设置延迟部件33与感应元件二22的输出端连接，将感应元件二22的感应信号分解为延迟信号CH2’和原始信号CH2，将感应元件一21的感应信号CH1和感应元件二22的原始信号CH2接入信号合成模块31，作为触发部件32的触发信号Q1。感应元件二22的延迟信号CH2’ 作为触发部件32的输入信号，最终输出正确的脉冲信号S1。同样，如图8、图9所示，当感应元件一21或者感应元件二22中的一个由于车辆震动或抖动等原因产生误感应信号时，由于另一个感应元件不会产生感应信号，也就不会导致误脉冲的输出。

实施例七

如图10所示，本实施例中，感应元件2有三个，分别为感应元件一21、感应元件二22、感应元件三23，将感应元件一21和感应元件二22的感应信号CH1和CH2接入信号合成模块31，作为触发部件32的触发信号Q1，感应元件三23的感应信号CH3 作为触发部件32的输入信号，最终输出正确的脉冲信号S1。如图11、图12所示，当感应元件一21或者感应元件三23中的一个由于车辆震动或抖动等原因产生误感应信号时，由于另一个感应元件不会产生感应信号，也就不会导致误脉冲的输出。其中当感应元件二22产生误感应信号时，其情形同感应元件一21产生误感应的情形，也不会导致误脉冲的输出。

上述实施例中，如果感应元件为三个以上，可以采用多级触发部件连接等方式对感应信号进行处理，从而避免误脉冲的输出。

上述实施例还涉及一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法，在与被测物体同步转动的运动部件附近设置两个以上的感应元件接收两路以上的感应信号，且每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置，感应元件将接收到的感应信号输送至信号处理单元，信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲。

所述信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲是指：将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号，当触发部件先后接收到触发信号和输入信号时输出脉冲信号；当触发部件仅接收到触发信号或者输入信号时不输出脉冲信号。只有当多个感应元件都接收到感应信号时才能触发信号处理单元输出脉冲信号，通过对触发信号和输入信号的双重设定来避免误脉冲的输出。

将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号是指：当感应信号为两路时，将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号与原始信号合成为触发部件的触发信号，另一路原始信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为两路时，将两路原始信号合成为触发部件的触发信号，并将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为三路时，将其中两路信号合成触发部件的触发信号，另一路作为触发部件的输入信号。

所述每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置是指：当运动部件为等间距结构时，假设一个脉冲周期所对应的运动部件的运动距离为d，任意两个感应元件之间对应到触发部件上的运动距离为D，则D与d之间满足：D≠nd/2，其中n为整数。通过各感应元件与运动部件之间位置关系的设置，保证各感应元件不会同时发出感应信号，达到先后向触发部件发送触发信号和输入信号，避免误脉冲的输出。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (5)

1.一种避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法，其特征在于：在与被测物体同步转动的运动部件附近设置两个以上的感应元件接收两路以上的感应信号，且每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置，感应元件将接收到的感应信号输送至信号处理单元，信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲；

所述信号处理单元根据接收到的信号判定是否为误触发所引起的感应以确定是否输出脉冲信号，从而达到避免发出误脉冲是指：将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号，当触发部件先后接收到触发信号和输入信号时输出脉冲信号；当触发部件仅接收到触发信号或者输入信号时不输出脉冲信号；

将接收到的感应信号分为信号处理单元内触发部件的触发信号和输入信号是指：当感应信号为两路时，将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号与原始信号合成为触发部件的触发信号，另一路原始信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为两路时，将两路原始信号合成为触发部件的触发信号，并将其中一路原始信号进行延迟，延迟后的延迟信号作为触发部件的输入信号，且触发信号与输入信号不同时翻转；或者当感应信号为三路时，将其中两路信号合成触发部件的触发信号，另一路作为触发部件的输入信号。

2.如权利要求1所述的避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法，其特征在于：所述每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置是指：当运动部件为等间距结构时，假设一个脉冲周期所对应的运动部件的运动距离为d，任意两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离为D，则D与d之间满足：D≠nd/2，其中n为整数。

3.一种实现权利要求1所述的避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法的结构，包括与被测物体同步转动的运动部件，其特征在于：还包括设置在运动部件附近的两个以上的感应元件，接收感应元件发出的感应信号并根据接收到的感应信号判定是否为误触发以确定是否输出脉冲信号的信号处理单元，其中每个感应元件不同时处在对应于感应信号转换的位置；

信号处理单元包括触发部件，一部分感应元件与触发部件的触发端连接，其感应信号作为触发部件的触发信号，另一部分感应元件与触发部件的输入端连接，其感应信号作为触发部件的输入信号；

感应元件与触发部件的触发端之间设有信号合成模块，将两路以上感应信号合成触发信号；

当感应元件为两个时，一路感应元件与信号合成模块之间设有延迟部件。

4.如权利要求3所述的避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法的结构，其特征在于：当运动部件为等间距结构时，任意两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离D与一个脉冲周期内所对应的运动部件的运动距离d之间的关系满足：D≠nd/2，其中n为整数。

5.如权利要求3所述的避免速度传感器在停车抖动时产生误脉冲的方法的结构，其特征在于：当运动部件为等间距结构时，两个感应元件之间对应到运动部件上的运动距离D与一个脉冲周期内所对应的运动部件的运动距离d之间的关系为：D=(2n+1)d/4，其中n为整数。

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