CN206348385U - 一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器，包括用于在铁路系统的环境下输入交流电量信号，并对所述交流电量信号进行取样的互感器采样电路，用于对取样到的信号进行滤波处理的整流滤波电路，以及用于对滤波后的信号进行放大处理，输出标准直流信号的放大变送电路；所述放大变送电路包括信号处理芯片；所述互感器采样电路的信号输出端与所述整流滤波电路的信号输入端连接，所述整流滤波电路的信号输出端与所述放大变送电路的信号输入端连接。采用本实用新型实施例，能够提高变送器电性能的稳定性和可靠性，且体积小，适用于铁路系统。

Description

一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器

技术领域

本实用新型涉及变送器技术领域，尤其涉及一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器。

背景技术

目前国内虽有大量交流电量隔离变送器产品，但大多存在体积大、功耗大、精度低、频响性能不佳的问题，无法达到铁路系统对变送器产品的微型化、宽频带、高可靠性、高精度等要求。在铁路系统特有的震动和高温环境下，过大的体积带来的是安装的可靠性降低，过大的功耗将带来高温工作下的温度漂移和产品内部温度过高导致器件性能劣化等问题。频响性能不足则易导致测量数据的不准确，以上缺陷均会增加铁路系统整体误差系数，对系统可靠性和稳定性造成威胁。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器，能够提高变送器电性能的稳定性和可靠性，且体积小，适用于铁路系统。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器，包括用于在铁路系统的环境下输入交流电量信号，并对所述交流电量信号进行取样的互感器采样电路，用于对取样到的信号进行滤波处理的整流滤波电路，以及用于对滤波后的信号进行放大处理，输出标准直流信号的放大变送电路；所述放大变送电路包括信号处理芯片；

所述互感器采样电路的信号输出端与所述整流滤波电路的信号输入端连接，所述整流滤波电路的信号输出端与所述放大变送电路的信号输入端连接。

进一步地，所述信号处理芯片的型号为AD8642-ARZ。

进一步地，所述互感器采样电路包括用于在铁路系统的环境下输入交流电流信号，并对所述交流电流信号进行取样的电流互感器；

所述电流互感器的副边绕组与所述整流滤波电路的信号输入端连接。

进一步地，所述互感器采样电路包括用于在铁路系统的环境下输入交流电压信号，并将所述交流电压信号进行分压的第一分压电阻和第二分压电阻，以及用于对分压后的信号进行取样的电压互感器；

所述第一分压电阻的一端与所述电压互感器的原边绕组的一端连接，所述第二分压电阻的一端与所述电压互感器的原边绕组的另一端连接，所述电压互感器的副边绕组与所述整流滤波电路的信号输入端连接。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括用于给所述整流滤波电路和所述放大变送电路供电的电源电路；

所述电源电路的输出端分别与所述整流滤波电路的电源输入端、所述放大变送电路的电源输入端连接。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括用于对所述放大变送电路的信号输出端和电源输入端进行保护的电压输出保护电路；

所述电压输出保护电路的输入端分别与所述信号放大电路的信号输出端和电源输入端连接。

进一步地，交流电量隔离变送器还包括电路板；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别安装在所述电路板上，且安装引脚为镀金直插针。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括外壳；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别通过硅胶固定在所述外壳内，且其中灌封有环氧树脂。

本实用新型实施例提供的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，能够在苛刻的铁路系统的环境下，采用互感器采样电路对交流电量进行准确测量，采用整流滤波电路对测量到的信号进行滤波，采用包括信号处理芯片的放大变送电路对滤波后的信号进行放大，输出满足铁路系统的高精度要求的直流电压信号，保证电性能的稳定性和可靠性，且体积小，能很好的契合在铁路系统中的狭窄空间中，可集中安装节省空间；采用电路板的安装方式，且内部电路与外壳采用硅胶固定和环氧树脂灌封技术，提高整体结构的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于铁路系统的交流电量隔离变送器的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的基于铁路系统的交流电量隔离变送器的另一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的基于铁路系统的交流电量隔离变送器的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的基于铁路系统的交流电量隔离变送器的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器，包括用于在铁路系统的环境下输入交流电量信号VIN，并对所述交流电量信号进行取样的互感器采样电路1，用于对取样到的信号进行滤波处理的整流滤波电路2，以及用于对滤波后的信号进行放大处理，输出标准直流信号VOUT的放大变送电路3；所述放大变送电路3包括信号处理芯片；

所述互感器采样电路1的信号输出端与所述整流滤波电路2的信号输入端连接，所述整流滤波电路2的信号输出端与所述放大变送电路3的信号输入端连接。

需要说明的是，铁路系统具有体积小、震动大、工作温度高、宽输入信号频率的特点，环境较为苛刻。在苛刻的铁路系统环境下，本实施例采用互感器采样电路对输入的交流电流信号或交流电压信号进行准确取样测量，并将取样到的信号依次送入高精密的整流滤波电路和放大变送电路，经过整流滤波电路的滤波处理和放大变送电路的放大处理后，输出满足铁路系统精度要求的标准直流信号。其中，放大变送电路采用具有高端信号处理功能的信号处理芯片，保证电性能的稳定性和可靠性，且芯片体积小，能很好的契合在铁路系统中的狭窄空间中，可集中安装节省空间。

进一步地，所述信号处理芯片的型号为AD8642-ARZ。

需要说明的是，采用高精度贴片运放AD8642-ARZ作为信号处理芯片，其支持单电源、低功耗、宽的工作温度和频率带宽，其使变送器精度可达0.2级，频带宽度可达1.7KHz-2.6KHz，功耗控制在0.2W以内，保障了变送器在单电源、高温度工作环境下，以较低功耗状态对宽频带宽输入信号进行准确的信号变送输出，保证较高的输出精度和较低的产品内部功耗温升，提高变送器的综合性能。

在一个优选地实施方式中，如图2所示，所述互感器采样电路1包括用于在铁路系统的环境下输入交流电流信号，并对所述交流电流信号进行取样的电流互感器T1；

所述电流互感器T1的副边绕组的两端A1、A2与所述整流滤波电路2的信号输入端连接。

在另一个优选地实施方式中，如图3所示，所述互感器采样电路1包括用于在铁路系统的环境下输入交流电压信号，并将所述交流电压信号进行分压的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，以及用于对分压后的信号进行取样的电压互感器T2；

所述第一分压电阻R1的一端与所述电压互感器T2的原边绕组的一端B1连接，所述第二分压电阻R2的一端与所述电压互感器T2的原边绕组的另一端B2连接，所述电压互感器T2的副边绕组的两端C1、C2与所述整流滤波电路2的信号输入端连接。

需要说明的是，本实用新型所提供的变送器具有两种类型，可作为交流电流隔离变送器和交流电压隔离变送器。在输入交流电流信号VIN时，作为交流电流隔离变送器，采用穿孔式交流电流测量用的电流互感器，实现对大电流导线周围磁场进行取样，从而准确测量电流大小，而无需切断电流线路。其中，电流互感器采用的是2000圈的CT256B-1精密电流互感器，可对0.2-20AAC交流电流进行精密采样。在输入交流电压信号VIN时，作为交流电压隔离变送器，采用电压互感器，通过外接的分压电阻，将输入的交流电压信号转换为电压互感器可接受的微小信号，从而实现对交流电压信号的测量。其中，电压互感器采用TR3119C精密1:1电压互感器，精密的分压电阻对交流电压信号进行压流转换后，生成的额定1mAAC电流再送入电压互感器中进行精密采样。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括取样电阻R3。在变送器作为交流电流隔离变送器时，取样电阻R3的两端分别与电流互感器T1的副边绕组A1、A2连接；在变送器作为交流电压隔离变送器时，取样电阻R3的两端分别与电压互感器T2的副边绕组C1、C2连接。

需要说明的是，在电流互感器和电压互感器对信号进行取样后，采用相同电路对信号进行处理，即采用高精度的取样电阻，把互感器取样到的信号送入高精密的整流滤波电路，经过整流滤波电路将取样到的信号变换成线性的直流电压信号，再通过放大变送电路调节放大倍数，输出0-5V的直流标准信号VOUT，使输出具备2KΩ以上的负载能力。

进一步地，如图2和3所示，所述交流电量隔离变送器还包括用于给所述整流滤波电路2和所述放大变送电路3供电的电源电路4；

所述电源电路4的输出端分别与所述整流滤波电路2的电源输入端、所述放大变送电路3的电源输入端连接。

需要说明的是，整流滤波电路和放大变送电路均采用+12VDC电源供电。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括用于对所述放大变送电路3的信号输出端和电源输入端进行保护的电压输出保护电路5；

所述电压输出保护电路5的输入端分别与所述信号放大电路的信号输出端和电源输入端连接。

进一步地，交流电量隔离变送器还包括电路板；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别安装在所述电路板上，且安装引脚为镀金直插针。

进一步地，所述交流电量隔离变送器还包括外壳；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别通过硅胶固定在所述外壳内，且其中灌封有环氧树脂。

需要说明的是，电路中各个元件采用镀金直插针作为安装引脚，可防止空气氧化，长时间保存。而且，各个元件方便集中安装(焊接)在电路板PCB上，不但节省了安装空间，且与端子连接或导轨安装方式相比，PCB焊接安装方式大幅提高了安装的稳定性和可靠性，以在铁路系统特有的震动环境下牢固可靠的工作。变送器内部采用树脂胶灌封技术，使得产品内部电路与外部环境隔离，具有优秀的防水防尘防盐雾性能，同时采用硅胶将电路固定在外壳内，保证在震动环境下变送器整体结构和电性能的稳定性和可靠性。另外，本实用新型所提供的变送器在作为交流电流隔离变送器时，长宽高分别为30mm、22mm、22mm，在作为交流电压隔离变送器时，长宽高分别为22.5mm、20mm、31.5mm，外形小巧，能很好的契合在铁路系统中的狭窄空间中，可集中安装节省空间。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，包括用于在铁路系统的环境下输入交流电量信号，并对所述交流电量信号进行取样的互感器采样电路，用于对取样到的信号进行滤波处理的整流滤波电路，以及用于对滤波后的信号进行放大处理，输出标准直流信号的放大变送电路；所述放大变送电路包括信号处理芯片；

所述互感器采样电路的信号输出端与所述整流滤波电路的信号输入端连接，所述整流滤波电路的信号输出端与所述放大变送电路的信号输入端连接。

2.如权利要求1所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述信号处理芯片的型号为AD8642-ARZ。

3.如权利要求1所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述互感器采样电路包括用于在铁路系统的环境下输入交流电流信号，并对所述交流电流信号进行取样的电流互感器；

所述电流互感器的副边绕组与所述整流滤波电路的信号输入端连接。

4.如权利要求1所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述互感器采样电路包括用于在铁路系统的环境下输入交流电压信号，并将所述交流电压信号进行分压的第一分压电阻和第二分压电阻，以及用于对分压后的信号进行取样的电压互感器；

所述第一分压电阻的一端与所述电压互感器的原边绕组的一端连接，所述第二分压电阻的一端与所述电压互感器的原边绕组的另一端连接，所述电压互感器的副边绕组与所述整流滤波电路的信号输入端连接。

5.如权利要求1所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述交流电量隔离变送器还包括用于给所述整流滤波电路和所述放大变送电路供电的电源电路；

所述电源电路的输出端分别与所述整流滤波电路的电源输入端、所述放大变送电路的电源输入端连接。

6.如权利要求5所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述交流电量隔离变送器还包括用于对所述放大变送电路的信号输出端和电源输入端进行保护的电压输出保护电路；

所述电压输出保护电路的输入端分别与所述信号放大电路的信号输出端和电源输入端连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述交流电量隔离变送器还包括电路板；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别安装在所述电路板上，且安装引脚为镀金直插针。

8.如权利要求1至6任一项所述的基于铁路系统的交流电量隔离变送器，其特征在于，所述交流电量隔离变送器还包括外壳；

所述互感器采样电路、所述整流滤波电路和所述放大变送电路分别通过硅胶固定在所述外壳内，且其中灌封有环氧树脂。