CN109975601A - 用于过分相控制装置的信号调理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信号调理技术领域，尤其是一种用于过分相控制装置的信号调理电路，包括整流模块、第一判断模块和第二判断模块，整流模块用于将地面感应信号转换为直流信号，第一判断模块用于根据直流信号的电压值判断是否输出第一判断信号，第二判断模块用于根据第一判断信号的脉宽判断是否输出第二判断信号，第一判断模块的数量为至少两组，第一判断模块包括输入信号参考单元和输入信号比较器。本发明通过分步检测流入信号的电压值和脉宽，简便且有效地确认有效的地感信号并排除干扰信号，并设有电路自身结构可能产生的干扰信号检测结构，具有较高的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及信号调理技术领域，尤其是一种用于过分相控制装置的信号调理电路。
背景技术
电力铁路动车常通过自动过分相系统实现分段换相的方法使电力系统三相负荷平衡，中国铁路供电线路网上每隔20-30km就要设置一段分相区，以防车辆带电闯分相或动力消失，自动过分相装置内部会产生一个地面感应信号，但由于动车处于运行状态时速度不尽相同，电网或自动过分相装置的自身电路结构时有出现影响信号调理的尖峰电压或高频干扰，自动过分相装置处理在检测地面感应信号时，需要区分有效的地面感应信号和干扰信号，现有自动过分相装置由于内部的信号调理结构成本较高，且信号调理原理复杂，容易在极高速行驶时或极低速行驶时出现误差，容易导致输出错误的切相信号。
发明内容
本发明的目的在于克服现有过分相控制装置内部信号调理结构在极高速或极低速行驶时容易出现误差，导致输出错误切相信号的缺陷。
为了实现上述目的，本发明公开了一种用于过分相控制装置的信号调理电路，包括用于将地面感应信号转换为直流信号的整流模块、用于根据直流信号的电压值判断是否输出第一判断信号的第一判断模块和用于根据第一判断信号的脉宽判断是否输出第二判断信号的第二判断模块；第一判断模块的数量为至少两组，第一判断模块包括输入信号参考单元和输入信号比较器，输入信号比较器的其一输入端与整流模块电连接，输入信号比较器的另一输入端与输入信号参考单元电连接，输入信号比较器的输出端与第二判断模块的输入端电连接。
作为优选，信号调理电路还包括用于根据第二判断信号的脉宽判断是否输出第三判断信号的第三判断模块，第三判断模块包括输出信号参考单元和输出信号比较器，所述输出信号比较器的其一输入端与第二判断模块的输出端电连接，输出信号比较器的另一输入端与输出信号参考单元的输出端电连接。
进一步的，输入信号参考单元和输出信号参考单元均包括稳压芯片、第一调压电阻和第二调压电阻，第一调压电阻和第二调压电阻分别旁接在稳压芯片的输出端上。
作为优选，第二判断模块为内置有检测第一判断信号的脉宽时长的可编译单片机或FPGA中的一种或多种，第二判断模块通过带有高速CMOS总线收发器的光耦器件分别与第一判断模块和第三判断模块隔离连接。
作为优选，整流模块和第一判断模块之间设有阈值限制单元。
进一步的，阈值限制单元包括整流二极管和稳压二极管，整流二极管的阳极和稳压二极管的阴极分别旁接在整流模块输出端上，整流二极管的阴极接有电压值大于直流信号的阈值电压，稳压二极管的阳极接地。
本发明的有益效果：本信号调理电路通过分步检测流入信号的电压值和脉宽，简便且有效地确认有效的地感信号并排除干扰信号，设有电路自身结构可能产生的干扰信号检测结构，从外部和内部排除干扰信号，具有较高的稳定性和可靠性。
附图说明
图1：本发明信号调理电路的原理示意图。
图2：阈值限制单元的其中一种原理示意图。
图3：输入信号参考单元和输出信号参考单元的其中一种原理示意图。
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晰，下面将结合附图，对本发明作进一步的描述。
本发明公开了一种用于过分相控制装置的信号调理电路。
请参照图1-3所示，为本发明一较佳实施例，信号调理电路至少包括整流模块10、第一判断模块20和第二判断模块30，其中，整流模块10用于将地面感应信号转换为直流信号，第一判断模块20用于根据直流信号的电压值判断是否输出第一判断信号，第二判断模块30用于根据第一判断信号的脉宽判断是否输出第二判断信号。第一判断模块20包括输入信号参考单元21和输入信号比较器22，输入信号参考单元21的输出端产生用于与直流信号电压值进行比较的输入参考信号，输入参考信号与直流信号分别接入输入信号比较器22的两个输入端，即输入信号比较器22的其一输入端与整流模块10电连接，输入信号比较器22的另一输入端与输入信号参考单元21电连接，输入信号比较器22的输出端与第二判断模块30的输入端电连接；输入信号比较器22输出原则为输出电压值较大的输入值，而第一判断模块20的数量为至少两组(本实施例采用三组)，每组第一判断模块20的输入信号参考单元21输出的参考信号的电压值均不相同。
信号调理电路的输出端设有第三判断模块40，用于根据第二判断信号的脉宽判断是否输出第三判断信号，第三判断模块40包括输出信号参考单元41和输出信号比较器42，所述输出信号比较器42的其一输入端与第二判断模块30的输出端电连接，输出信号比较器42的另一输入端与输出信号参考单元41的输出端电连接，输出信号参考单元41输出用于与第二判断信号电压值进行比较的输出参考信号，输出信号比较器42输出电压值较大的输入值。
在一种可选的技术方案中，输入信号参考单元21和输出信号参考单元41均包括稳压芯片43、第一调压电阻44和第二调压电阻45，稳压芯片43外接电源，稳压芯片43的输出端与输入信号比较器22或输出信号比较器42连接，第一调压电阻44和第二调压电阻45分别旁接在稳压芯片43的输出端上，第一调压电阻44和第二调压电阻45的比值影响稳压芯片43的输出参考电压值。
第二判断模块30可以是可编译单片机或FPGA，内部编译有检测第一判断信号的脉宽时长的检测程序，第二判断模块30通过带有高速CMOS总线收发器的光耦器件分别与第一判断模块20和第三判断模块40隔离连接。动车在铁路上行驶并经过地感设备时，车载的过分相控制设备内置的磁电传感器会产生一个地感信号，动车速度越快，该地感信号的电压值越高且脉宽越窄，有效的地感信号对应有相应的脉宽，而尖峰信号或干扰信号的脉宽比有效地感信号的脉宽要窄得多。
整流模块10和第一判断模块20之间设有阈值限制单元50，用于防止过高的电压信号流入第一判断模块20而损坏电路，阈值限制单元50包括整流二极管51和稳压二极管52，整流二极管51的阳极和稳压二极管52的阴极分别旁接在整流模块10输出端上，整流二极管51的阴极接有电压值大于直流信号的阈值电压，稳压二极管52的阳极接地。
本发明的信号调理电路的原理为：整流模块10将采集到的地感信号转换为直流信号，第一判断模块20和第二判断模块30用于判断直流信号是否由有效的地感信号转换而成的，第三判断模块40用于避免由于信号调理电路自身结构而产生干扰信号输出；具体地，第一判断模块20检测直流信号的电压值是否落在有效地感信号的电压值范围内并输出第一判断信号，第二判断模块30检测该第一判断信号的脉宽时长是否与有效地感信号的脉宽时长是否匹配，若匹配则输出第二判断信号，否则不输出，第三判断模块40检测第二判断模块30输出信号的电压值是否落在第二判断信号的有效电压值范围内。
例如，有效地感信号的最小电压值为4V，三组参考信号可以分别为4V、8V和12V，直流信号的电压值在4V和8V之间，则输出一组第一判断信号，直流信号的电压值在8V和12V之间，则输出两组第一判断信号，直流信号的电压值在12V以上，则输出三组第一判断信号，每组输入信号比较器22分别连接第二判断模块30的不同输入端，电压值较大的第一判断信号具有更高的优先级别，第二判断模块30同时接收到至少两组第一判断信号时，根据优先级别判断直流信号的电压范围，并检测该直流信号的持续时间以确认脉宽时长。输出参考信号的取值大于第二判断单元可能产生额外输出电压的最大值，避免电路拓扑的干扰信号输出。
与现有技术相比，本发明提供的信号调理电路通过分步检测流入信号的电压值和脉宽，简便且有效地确认有效的地感信号并排除干扰信号，设有电路自身结构可能产生的干扰信号检测结构，从外部和内部排除干扰信号，具有较高的稳定性和可靠性，具有显著的进步意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于，包括：
用于将地面感应信号转换为直流信号的整流模块；
用于根据直流信号的电压值判断是否输出第一判断信号的第一判断模块；
用于根据第一判断信号的脉宽判断是否输出第二判断信号的第二判断模块；
所述第一判断模块的数量为至少两组，第一判断模块包括输入信号参考单元和输入信号比较器，输入信号比较器的其一输入端与整流模块电连接，输入信号比较器的另一输入端与输入信号参考单元电连接，输入信号比较器的输出端与第二判断模块的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于：所述信号调理电路还包括用于根据第二判断信号的脉宽判断是否输出第三判断信号的第三判断模块，第三判断模块包括输出信号参考单元和输出信号比较器，所述输出信号比较器的其一输入端与第二判断模块的输出端电连接，输出信号比较器的另一输入端与输出信号参考单元的输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于：所述输入信号参考单元和输出信号参考单元均包括稳压芯片、第一调压电阻和第二调压电阻，所述第一调压电阻和第二调压电阻分别旁接在稳压芯片的输出端上。
4.根据权利要求2所述的用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于：所述第二判断模块为内置有检测第一判断信号的脉宽时长的可编译单片机或FPGA中的一种或多种，第二判断模块通过光耦器件分别与第一判断模块和第三判断模块隔离连接。
5.根据权利要求1所述的用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于：所述整流模块和第一判断模块之间设有阈值限制单元。
6.根据权利要求5所述的用于过分相控制装置的信号调理电路，其特征在于：所述阈值限制单元包括整流二极管和稳压二极管，所述整流二极管的阳极和稳压二极管的阴极分别旁接在整流模块输出端上，整流二极管的阴极接有电压值大于直流信号的阈值电压，稳压二极管的阳极接地。
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