CN201296264Y - 灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，要解决的技术问题是保证在高、低车速下都能可靠地接收车轮传感器信号。本实用新型的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，由差分运放电路、灵敏度检测电路、过零检测电路、整形处理电路顺序连接，整形处理电路控制灵敏度检测电路的参考电压。本实用新型与现有技术相比，采用灵敏度检测电路，调整同相输入点的参考电压，根据列车车速的不同完成车轮传感器信号接收灵敏度的自动调节，在车速低时，适当提高车轮传感器信号接收灵敏度，降低漏轴现象，而车速高时降低车轮传感器信号接收灵敏度，滤除干扰，避免多轴现象，大大提高车轮传感器信号接收的可靠性。

Description

灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路

技术领域

本实用新型涉及一种铁路列车自动识别电路，特别是一种列车车号接收电路。

背景技术

铁路运输管理过程中，广泛利用射频识别RFID设备来对运行中的列车进行识别判断，RFID设备的车轮传感器信号的大小与车速成正比，即车速高时，产生的信号强，但同时干扰信号也强；车速低时，产生的信号弱，但同时干扰信号也弱。随着铁路运输管理部门对RFID设备可靠性要求的不断提高，设备维护人员对车轮传感器信号的接收提出了新的要求：即在车速较低时，不会因为没有接收到传感器信号而造成轮轴的遗漏；而在车速较高时，又能够很好地滤除干扰信号，避免因为干扰信号的存在而造成多记轮轴的现象。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，要解决的技术问题是保证在高、低车速下都能可靠地接收车轮传感器信号。

本实用新型采用以下技术方案：一种灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，所述灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路由差分运放电路、灵敏度检测电路、过零检测电路、整形处理电路顺序连接，整形处理电路控制灵敏度检测电路的参考电压。

本实用新型的差分运放电路设有第一运算放大器，其同相输入端接车轮传感器输入信号，反相输入端接另一车轮传感器输入信号，同相输入端与地之间连接有第四电阻，反相输入端与差分运算放大器输出端之间连接有第五电阻，同相输入端与反相输入端之间还串接有对接的第一和第二稳压二极管。

本实用新型的第一运算放大器的同相输入端经第二电阻接车轮传感器输入信号，反相输入端经第三电阻接另一车轮传感器输入信号。

本实用新型的第四电阻两端并联有第二电容，第五电阻两端并联有第三电容。

本实用新型的灵敏度检测电路设有第二运算放大器作为比较器，其同相输入端接数字电位器的固定端，反相输入端接第一运算放大器输出端，第二运算放大器的输出端经正向串接的第三二极管接数字电位器的可调端。

本实用新型的第二运算放大器作为比较器的同相输入端经第八电阻接数字电位器的固定端，反相输入端经第六电阻接第一运算放大器输出端。

本实用新型的第二运算放大器的同相输入端经第七电阻接地。

本实用新型的过零检测电路设有自举电容、两个分压电阻，比较器输出的信号经自举电容至第九电阻和第十电阻的分压点输出。

本实用新型的第十电阻的两端并联有保护二极管。

本实用新型整形处理电路的非门施密特触发器的输入端接第九电阻和第十电阻的分压点，输出端接处理器的中断输入脚，处理器输出控制信号至数字电位器。

本实用新型与现有技术相比，采用灵敏度检测电路，调整同相输入点的参考电压，根据列车车速的不同完成车轮传感器信号接收灵敏度的自动调节，在车速低时，适当提高列车低速时车轮传感器信号接收灵敏度，降低漏轴现象，而车速高时降低列车高速时车轮传感器信号接收灵敏度，滤除干扰，避免多轴现象，大大提高车轮传感器信号接收的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路原理图。

图2是图1电路各参考点的信号波形示意图。

图3是数字电位器的阻值与车轮传感器信号接收灵敏度之间的对应关系图。

图4是车速与车轮传感器信号接收灵敏度之间的对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新型的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，由差分运放电路、灵敏度检测电路、过零检测电路、整形处理电路顺序连接，。

差分运放电路：设有第一运算放大器U2A，采用双运放LM2904D，其同相输入端经第二电阻R2接车轮传感器输入信号W+，反相输入端经第三电阻R3接另一车轮传感器输入信号W-，同相输入端与地之间连接有并联的第二电容C2和第四电阻R4，反相输入端与差分运算放大器输出端之间连接有并联的第三电容C3和第五电阻R5，同相输入端与反相输入端之间还串接有对接的第一和第二稳压二极管D1、D2。

差分运放电路将差分输入信号转变为单端输出信号，对小信号进行放大，通过调整R4、R5的阻值，调整放大倍数，本实施例中将放大倍数设为10，通过D1、D2对输入的大信号限幅。差分运放的输入信号波形根据车速的不同而有所不同，车速越低，波形越宽，但幅度越小；车速越高，波形越窄，但幅度越高。根据测试，信号幅度一般在0.6V到10V之间，如图2所示，输入信号波形如(1)所示，经过差分运放后的信号波形如(2)所示。

灵敏度检测电路：设有第二运算放大器U2B，采用双运放LM2904D，作为比较器，其同相输入端经第八电阻R8接数字电位器U1的固定端，同相输入端还经第七电阻R7接地，反相输入端经第六电阻R6接第一运算放大器U2A输出端，第二运算放大器U2B的输出端经正向串接的第三二极管D3接数字电位器U1的可调端，数字电位器U1采用X93155，为0～50k连续可调。比较器的同相输入点为比较参考电压点，当反相输入点电压超过同相输入点电压(参考电压)时，U2B的输出翻转，变为低电平，由于二极管D3的反向截止作用，比较器同相输入点的参考电压变为0。当反相输入端电压从正向过零时，输出再度翻转。其输出波形如图2中(3)所示。该部分电路采用过零比较进行检测，目的是在车轮经过传感器物理中心时产生信号，用于精确计时，提高车速判断的准确性。

通过调整数字电位器的阻值，可以改变比较器同相输入点的参考电压，从而使反相输入点电压低于参考电压时，比较器没有信号输出，因而可以有效抑制干扰。如果希望滤除小于0.6V的干扰信号，可以调节数字电位器，将比较器同相端参考电压设为6V。由于前级差分运放的放大倍数为10，当输入信号小于0.6V时，到达比较器反相输入端的信号电压就小于6V，比较器输出就没有变化，即滤除了小于0.6V的输入。

本实用新型可以方便地通过设置比较器参考电压来设置输入信号灵敏度。考虑到该电路中使用的电源电压为12V，因此比较器参考点实际可设置的最大参考电压约为10.5V，即输入信号的灵敏度最低可以设置为1.05V，如果希望继续降低输入灵敏度，可以调节前级差分运放的放大倍数。但在实际使用中，1V左右的灵敏度完全可以满足实际需求，因此本实施例中将最低灵敏度设为1V。

过零点检测电路：设有一个自举电容C4、分压电阻第九电阻和第十电阻R9、R10，一个保护二极管D4，保护二极管D4并联在分压电阻R10的两端，正向端与R10一端接地。比较器输出的信号经自举电容C4至R9和R10的分压点输出，输出信号波形如附图2中(4)所示。该电路的主要作用是产生一个上升沿足够陡峭的零点检测点。

整形处理电路：设有一个非门施密特触发器U3A，采用SN74HC14，用来产生处理器可接受的中断信号(负脉冲)，其输入端接R9和R10的分压点，输出端接处理器的中断输入脚，输出脉冲波形如图2中(5)所示。处理器采用CYGNAL的C8051F020，通过中断输入脚接受非门施密特触发器的负脉冲信号，并启动内部计数器，根据连续两次中断的时间间隔确定车速，输出相应的控制信号至数字电位器，使数字电位器产生一个模拟阻值的输出。

如图3和图4所示，本实用新型根据数字电位器的阻值与车轮传感器信号接收灵敏度之间的对应关系，以及车速与车轮传感器信号接收灵敏度之间的对应关系，在待机状态下，处理器通过调节数字电位器来调节比较器的参考电压，设置车轮传感器信号接收灵敏度为高。当有列车经过，车轮压过车轮传感器时，接收电路将处理过的车轮传感器信号送到处理器，处理器根据同一个车轮压过相邻的两个车轮传感器的时间间隔(两个车轮传感器的距离为固定的280mm)，可以计算出当时的列车车速。然后处理器根据车速-灵敏度的对应关系(预先存在处理器内)，通过调整比较器的反馈电阻(数字电位器)来调整比较器的比较参考电压，从而调整信号的接收灵敏度。这一过程根据车速的变化实时进行，从而达到提高车轮传感器信号接收可靠性的目的。当列车通过后，处理器再将车轮传感器信号接收灵敏度设为高。数字电位器是电路中车轮传感器信号接收灵敏度调节的关键器件，它与车轮传感器信号接收和处理电路、处理器一起，组成了完整的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，针对不同的车速，调节车轮传感器信号输入灵敏度，以达到最大限度滤除干扰的目的。

Claims (10)

1.一种灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路由差分运放电路、灵敏度检测电路、过零检测电路、整形处理电路顺序连接，整形处理电路控制灵敏度检测电路的参考电压。

2.根据权利要求1所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述差分运放电路设有第一运算放大器，其同相输入端接车轮传感器输入信号，反相输入端接另一车轮传感器输入信号，同相输入端与地之间连接有第四电阻，反相输入端与差分运算放大器输出端之间连接有第五电阻，同相输入端与反相输入端之间还串接有对接的第一和第二稳压二极管。

3.根据权利要求2所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述第一运算放大器的同相输入端经第二电阻接车轮传感器输入信号，反相输入端经第三电阻接另一车轮传感器输入信号。

4.根据权利要求3所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述第四电阻两端并联有第二电容，第五电阻两端并联有第三电容。

5.根据权利要求4所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述灵敏度检测电路设有第二运算放大器作为比较器，其同相输入端接数字电位器的固定端，反相输入端接第一运算放大器输出端，第二运算放大器的输出端经正向串接的第三二极管接数字电位器的可调端。

6.根据权利要求5所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述第二运算放大器作为比较器的同相输入端经第八电阻接数字电位器的固定端，反相输入端经第六电阻接第一运算放大器输出端。

7.根据权利要求6所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述第二运算放大器的同相输入端经第七电阻接地。

8.根据权利要求7所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述过零检测电路设有自举电容、两个分压电阻，比较器输出的信号经自举电容至第九电阻和第十电阻的分压点输出。

9.根据权利要求8所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述第十电阻的两端并联有保护二极管。

10.根据权利要求9所述的灵敏度可调的车轮传感器信号接收电路，其特征在于：所述整形处理电路的非门施密特触发器的输入端接第九电阻和第十电阻的分压点，输出端接处理器的中断输入脚，处理器输出控制信号至数字电位器。

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