CN201319042Y - 铁路道岔状态表示电压检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为铁路道岔状态表示电压检测传感器，实现了一只传感器同时检测两种信号的功能。解决已有传感器成本高，现场布线工作量大，可靠性差的问题。道岔状态表示电压信号经输入采样电路(1)输出弱电信号经过交直流分量分离电路(2)分离后，信号中交流成分经交流分量处理电路(3)转换成平均值电压，再经第1光电隔离电路(5)输出微电流信号经第1输出变换电路(7)转换成标准电压信号DC：0～5V；信号中直流成分经直流分量处理电路(4)转换成绝对值电压，再经第2光电隔离电路(6)输出微电流信号经第2输出变换电路(8)转换成标准电压信号DC：0～5V。电源电路(9)输入端与信号隔离后端连接，电源电路(9)经电磁隔离后为信号隔离前端提供电源。
Description
技术领域：
本实用新型尤其适用于铁路第五次提速06版新微机监测系统的铁路道岔状态表示电压的监测。也可用于其它工业监控系统现场正弦波半波检波波形电压的隔离测量。
背景技术：
铁路一次次提速，道岔已采用引进国际先进技术的电动转辙机进行扳动，电动转辙机是否将道岔扳动到指定的位置上需要进行检测。道岔处于定位或反位主要通过检测该道岔定表与反表上交流半波检波信号的直流电压分量值与交流电压分量值来判断。
传统的检测方案需要一只直流电压传感器和一只交流电压传感器，不仅成本高，而且增加了现场布线施工的工作量，降低了系统的可靠性。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种结构简单，成本低廉，可靠性高，安装和维护方便的铁路道岔状态表示电压检测传感器。
本实用新型是这样实现的：
本实用新型铁路道岔状态表示电压检测传感器，道岔状态表示电压信号经输入采样电路1输出弱电信号，此弱电信号经过交直流分量分离电路2分离后，信号中交流成分经交流分量处理电路3转换成平均值电压，再经第1光电隔离电路5输出微电流信号，此微电流信号经第1输出变换电路7转换成标准电压信号；信号中直流成分经直流分量处理电路4转换成绝对值电压，再经第2光电隔离电路6输出微电流信号，此微电流信号经第2输出变换电路8转换成标准电压信号，电源电路9输入端与光电隔离电路后端连接，电源电路9经电磁隔离电路后为光电隔离电路提供电源。
输入采样电路1由第1、2采样电阻RI1、RI2和第1芯片N3组成的跟随器组成，强电信号经电阻RI2采样后通过跟随器隔离输入到后级信号处理电路；交直流分量分离电路2由电容C1和第1芯片N3组成，电容C1隔直通交实现了直流分量的剥离，第1芯片N3及外围电阻、电容组成的二阶低通滤波器实现了交流分量的剥离；交流分量处理电路3由第1芯片N3组成的精密整流电路和一阶低通滤波器组成；直流分量处理电路4为第2芯片N4组成的绝对值电路；第1光电隔离电路5、第2光电隔离电路6分别由第1、2隔离芯片N5、N6组成；第1输出变换电路7由电阻R6、电位器RP2及第3芯片N2组成的跟随器组成；第2输出变换电路8由电阻R12、电位器RP1及第3芯片N2组成的跟随器组成。
电源电路9由+12V辅助电源为隔离后端所有功能模块提供工作电源；+12V辅助电源经DC-DC隔离电源N1隔离产生+12V电源，再经电压基准芯片N7变换产生±6V电源，为输入采样电路及光电隔离电路前端信号处理电路提供工作电源。
第1、2隔离芯片N5、N6为HCNR200，电压基准芯片N7为LM431，第3、2芯片N2、N4为LM358，第1芯片N3为LM324。
输入采样电路1、交直流分量分离电路2、交流分量处理电路3、直流分量处理电路4、第1光电隔离电路5、第2光电隔离电路6、第1输出变换电路7、第2输出变换电路8、电源电路9集成在一块印制板上，垂直印制板方向装有镀银插针作为引脚，印制板采用灌封工艺固封在壳体10内。
壳体10为31.5mm×28mm×22.5mm ABS阻燃外壳。
本实用新型为铁路道岔状态表示电压检测传感器，实现了一只传感器同时检测两种信号的功能。道岔表示电压信号经输入采样电路1输出便于电路处理的弱电信号，此弱电信号经过交直流分量分离电路2分离后，信号中交流成分经交流分量处理电路3转换成平均值电压，再经第1光电隔离电路5输出微电流信号，此微电流信号经第1输出变换电路7转换成标准电压信号DC：0～5V；信号中直流成分经直流分量处理电路4转换成绝对值电压，再经第2光电隔离电路6输出微电流信号，此微电流信号经第2输出变换电路8转换成标准电压信号DC：0～5V。本实用新型具有体积小、高集成度、高精度、高隔离、低漂移、低功耗、宽温度范围等特点。本产品采用灌封工艺加工，耐老化，防潮，电气绝缘性高。本实用新型采用直插式结构，采用镀银插针与用户电路连接。可以直接把传感器焊装在电路板上使用，便于列控设备动态监测系统集中采集和处理数据。
附图说明：
图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型的封装结构图。
图3为图1的仰视图。
图4为电路原理图。
具体实施方式：
输入采样电路1、交直流分量分离电路2、交流分量处理电路3、直流分量处理电路4、第1光电隔离电路5、第2光电隔离电路6、第1输出变换电路7、第2输出变换电路8、电源电路9集成在一块印制板上，垂直印制板方向装有镀银插针，整个印制板采用灌封工艺固封在壳体10内。
电路工作原理如下：
道岔状态表示电压信号AC：0～200V，DC：0～100V从输入正负脚接入，经电阻R12采样后转换成为微弱的电信号，输入运算放大器N3D跟随输出，然后分为两路。一路通过电容C1隔直通交作用滤掉直流成分，再经过电阻R1、R2、R3和二极管V2、运算放大器N3A组成的精密整流电路和电阻R4、电容C2组成的一阶滤波器变换成交流分量的平均值电压；另一路通过电阻R7、R8和电容C4、C5、运算放大器N3B组成的二阶低通滤波器有效地滤掉了道岔状态表示信号中的交流成分，再经过电阻R9、R10和二极管V1、运算放大器N4A组成的绝对值电路变换成直流分量的绝对值电压。
交流分量的平均值电压因运算放大器N3C工作于虚短状态全部加于电阻R5上而转换成隔离光耦N5反馈光电流，隔离光耦N5的输出光电流与其反馈光电流成正比例关系，此输出光电流再经电阻R6、电位器RP2转换成标准电压输出信号DC：0～5V，最后经过运算放大器N2B组成的跟随器跟随输出。
直流分量的绝对值电压因运算放大器N4B工作于虚短状态全部加于电阻R11上而转换成隔离光耦N6反馈光电流，隔离光耦N6的输出光电流与其反馈光电流成正比例关系，此输出光电流再经电阻R12、电位器RP1转换成标准电压输出信号DC：0～5V，最后经过运算放大器N2A组成的跟随器跟随输出。
辅助电源：
系统提供的+12V辅助电源为隔离后端所有功能模块提供工作电源；+12V辅助电源经DC-DC隔离电源N1电磁隔离产生+12V电源，再经电压基准芯片N7和电阻R13、R14、R15变换产生±6V电源，为信号采集电路及光电隔离前端信号处理电路提供工作电源。
本实用新型输入输出引脚定义如下：
输入侧1脚U-是信号负端对应的输入脚，输入侧2脚U+是信号正端对应的输入脚。
输出侧1脚+E为辅助电源输入正端，输出侧2脚GND为辅助电源及输出地GND；
输出侧3脚Uzz为直流分量输出脚；
输出侧4脚Uaz为交流分量输出脚。
Claims (6)
1、铁路道岔状态表示电压检测传感器，其特征在于道岔状态表示电压信号经输入采样电路(1)输出弱电信号，此弱电信号经过交直流分量分离电路(2)分离后，信号中交流成分经交流分量处理电路(3)转换成平均值电压，再经第1光电隔离电路(5)输出微电流信号，此微电流信号经第1输出变换电路(7)转换成标准电压信号；信号中直流成分经直流分量处理电路(4)转换成绝对值电压，再经第2光电隔离电路(6)输出微电流信号，此微电流信号经第2输出变换电路(8)转换成标准电压信号，电源电路(9)输入端与光电隔离电路后端连接，电源电路(9)经电磁隔离电路后为光电隔离电路提供电源。
2、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于输入采样电路(1)由第1、2采样电阻RI1、RI2和第1芯片N3组成的跟随器组成，强电信号经电阻RI2采样后通过跟随器隔离输入到后级信号处理电路；交直流分量分离电路(2)由电容C1和第1芯片N3组成，电容C1隔直通交实现了直流分量的剥离，第1芯片N3及外围电阻、电容组成的二阶低通滤波器实现了交流分量的剥离；交流分量处理电路(3)由第1芯片N3组成的精密整流电路和一阶低通滤波器组成；直流分量处理电路(4)为第2芯片N4组成的绝对值电路；第1光电隔离电路(5)、第2光电隔离电路(6)分别由第1、2隔离芯片N5、N6组成；输出变换电路(7)由电阻R6、电位器RP2及第3芯片N2组成的跟随器组成；第2输出变换电路(8)由电阻R12、电位器RP1及第3芯片N2组成的跟随器组成。
3、根据权利要求2所述的传感器，其特征在于电源电路(9)由+12V辅助电源为隔离后端所有功能模块提供工作电源；+12V辅助电源经DC-DC隔离电源N1隔离产生+12V电源，再经电压基准芯片N7变换产生±6V电源，为输入采样电路及光电隔离电路前端信号处理电路提供工作电源。
4、根据权利要求2所述的传感器，其特征在于第1、2隔离芯片N5、N6为HCNR200，电压基准芯片N7为LM431，第3、2芯片N2、N4为LM358，第1芯片N3为LM324。
5、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于输入采样电路(1)、交直流分量分离电路(2)、交流分量处理电路(3)、直流分量处理电路(4)、第1光电隔离电路(5)、第2光电隔离电路(6)、第1输出变换电路(7)、第2输出变换电路(8)、电源电路(9)集成在一块印制板上，垂直印制板方向装有镀银插针作为引脚，印制板采用灌封工艺固封在壳体(10)内。
6、根据权利要求5所述的传感器，其特征在于壳体(10)为31.5mm×28mm×22.5mm ABS阻燃外壳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2008201413980U CN201319042Y (zh) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | 铁路道岔状态表示电压检测传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNU2008201413980U CN201319042Y (zh) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | 铁路道岔状态表示电压检测传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201319042Y true CN201319042Y (zh) | 2009-09-30 |
Family
ID=41197806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2008201413980U Expired - Lifetime CN201319042Y (zh) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | 铁路道岔状态表示电压检测传感器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN201319042Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104155596A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-11-19 | 北京航空航天大学 | 一种基于随机森林的模拟电路故障诊断系统 |
| CN105510680A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-04-20 | 中车株洲电力机车有限公司 | 一种交直流网压检测装置 |
| CN112798847A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种信号处理系统 |
-
2008
- 2008-11-13 CN CNU2008201413980U patent/CN201319042Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104155596A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-11-19 | 北京航空航天大学 | 一种基于随机森林的模拟电路故障诊断系统 |
| CN104155596B (zh) * | 2014-08-12 | 2017-01-18 | 北京航空航天大学 | 一种基于随机森林的模拟电路故障诊断系统 |
| CN105510680A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-04-20 | 中车株洲电力机车有限公司 | 一种交直流网压检测装置 |
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