CN207336091U - 模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置 - Google Patents

Abstract

一种模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：由模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡、控制板卡组成，各板卡插入数据采集箱内背板的插槽里，控制板卡通过SPI总线与模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡相连，用来读取各板卡的采集结果，同时模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡有身份标识信号输入控制板卡，用来标识三种板卡的类别。采用统一的板卡结构，根据不同试验的组合，可随意插入模拟信号板卡、数字信号板卡或温度采集板卡。控制板卡根据身份标识信号确定插入板卡的种类。采用总线的输出方式，实现多采集板卡的同时采集，扩展了试验中可以使用的采集通道数量。总线可连接计算机，利用计算机处理试验数据。

Description

模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通领域，尤其涉及一种城铁车辆的数据采集装置。

背景技术

城市轨道交通车辆的型式试验是列车出厂前的整车性能测试，结果决定列车是否满足技术要求，因而尤为重要。另一方面型式试验包含很多试验项点，如果可以把工况相同的试验项点在一次试验的执行过程中全部完成，将会节省很多型式试验的时间成本和经济成本。

然而目前的实际情况为试验采用的数据采集单元的通道数有限且较小，其功能和采集通道的属性也是固定的。这就造成在列车试验时不能自由的进行项点的组合，优化整个型式试验的执行过程。同时，即便试验仅针对同类型的待测信号，一些特殊的项目可能需要较多的数据通道，数采装置有限的采集通道难以满足这些特殊需求。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供动一种模块化、可扩展的数据采集装置，用于城铁车辆的型式试验。该装置模块化的结构可方便的进行采集通道的替换，改变数采装置的具体功能，使组合试验项点的执行过程成为可能；也可扩展采集装置的个数和通道数，扩充其同时采集数据的能力，避免数采装置采样通道数量的限制。

为实现上述目的，本实用新型提供一种模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：由模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡、控制板卡组成，各板卡插入数据采集箱内背板的插槽里，控制板卡通过SPI总线与模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡相连，用来读取各板卡的采集结果，同时模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡有身份标识信号输入控制板卡，用来标识三种板卡的类别。

所述模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡具有相同的尺寸和插槽结构，能够互换。

所述模拟信号板卡由模拟接口电路、信号调理电路、A/D转换电路组成，模拟接口电路连接信号调理电路，将模拟信号滤波和运算，输出接至A/D转换电路，将数字信号转换为模拟信号。

所述数字信号板卡由隔离电路、电平转换电路和输出电路组成，隔离电路将输入的数字信号隔离，输入到电平转换电路，将数字信号的电平变换。电平转换电路连接输出电路，将数字信号打包输出。

所述温度采集板卡由热电偶采样电路、信号调理电路、A/D转换电路组成，热电偶采样电路连接信号调理电路，将温度信号变为模拟电压信号，输出接至A/D转换电路，将数字信号转换为模拟信号。

所述控制板卡包含电源模块、控制单元和状态指示单元，电源模块输出采集板卡需要的直流电源电压，通过背板连接各个板卡。状态指示单元由发光二极管组成，用来指示采集板卡的状态，控制单元包含总线输出模块和FPGA控制单元，FPGA控制单元控制内部SPI数据总线，读取各板卡的采集数据，其输出连接总线输出模块。

总线输出模块采用CAN总线，每个采集板卡具有唯一的总线地址，多个采集装置可同时采集并连接到总线上。

本实用新型的优点在于：

采用统一的板卡结构，根据不同试验的组合，可随意插入模拟信号板卡、数字信号板卡或温度采集板卡。控制板卡根据身份标识信号确定插入板卡的种类。采用总线的输出方式，实现多采集板卡的同时采集，扩展了试验中可以使用的采集通道数量。总线可连接计算机，利用计算机处理试验数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为所述的采集装置模拟信号板卡结构图；

图3为所述的采集装置数字信号板卡结构图；

图4为所述的采集装置温度采集板卡结构图；

图5为所述的采集装置控制板卡的控制单元结构图；

图6为多个试验采集装置工作时连接示意图。

具体实施方式

参考图1，本实用新型提供一种模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，由数据采集箱和板卡组成。采集装置的板卡包括模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡、控制板卡，板卡插入数据采集箱内背板的插槽里。控制板卡通过SPI总线与模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡相连，用来读取板卡的采集结果。同时模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡有身份标识信号输入控制板卡，用来标识三种板卡的类别。

模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡具有相同的尺寸和插槽结构，可根据试验信号的需要自由组合插入。

参照图2，模拟信号板卡由模拟接口电路、信号调理电路、A/D转换电路组成。模拟接口电路可与外部标准模拟信号的传感器连接，为传感器提供电源和信号输入通道。信号调理电路由运算放大器和电阻、电容器件构成。接口电路接至调理电路，完成采样信号的整形、运算和低通滤波。A/D转换电路通过12位集成高精度A/D转换芯片和外围器件实现。调理电路的输出经过A/D转换电路的转换，由模拟信号变为数字信号。

参照图3，数字信号板卡由隔离电路、电平转换电路和输出电路组成。隔离电路可与车辆上各种开关型信号相连，通过光电耦合器隔离列车上的数字信号。隔离电路输出与电平转换电路连接，把不同的数字信号电平变为统一的CMOS电平。电平转换电路连接输出电路，将数字信号打包输出。

参照图4，温度采集板卡由热电偶采样电路、信号调理电路、A/D转换电路组成。热电偶采样电路可与外部K型热电偶连接，采样热电动势。热电偶采样电路接至高精度运算放大器为核心的调理电路，对热电动势放大和补偿。A/D转换电路通过12位集成高精度A/D转换芯片和外围器件实现，调理电路的输出经过A/D转换电路的转换，将温度变为数字信号。

控制板卡包含电源模块、控制单元和状态指示。电源模块输出采集单元需要的直流电源电压，通过背板输出至各个板卡。状态指示单元由发光二极管组成，用来指示采集单元的状态。

参照图5，控制单元包含总线输出模块和FPGA控制单元。FPGA控制单元控制内部SPI数据总线，读取各板卡的采集数据，其输出连接总线输出模块。总线输出模块有总线控制器，使采集装置作为总线上的一个节点参与总线上的数据传递，将采集的试验数据发送出去。

参照图6，总线输出模块采用CAN总线，这样，采集单元具有唯一的总线地址，实现多个采集装置通过总线同时进行试验采集。

Claims (5)

1.一种模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：由模拟信号板卡、数字信号板卡、温度采集板卡、控制板卡组成，各板卡插入数据采集箱内背板的插槽里，控制板卡通过SPI总线与模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡相连，用来读取各板卡的采集结果，同时模拟信号板卡、数字信号板卡和温度采集板卡有身份标识信号输入控制板卡，用来标识三种板卡的类别。

2.根据权利要求1所述的模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：所述模拟信号板卡由模拟接口电路、信号调理电路、A/D转换电路组成，模拟接口电路连接信号调理电路，将模拟信号滤波和运算，输出接至A/D转换电路，将数字信号转换为模拟信号。

3.根据权利要求1所述的模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：所述数字信号板卡由隔离电路、电平转换电路和输出电路组成，隔离电路将输入的数字信号隔离，输入到电平转换电路，将数字信号的电平变换，电平转换电路连接输出电路，将数字信号打包输出。

4.根据权利要求1所述的模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：所述温度采集板卡由热电偶采样电路、信号调理电路、A/D转换电路组成，热电偶采样电路连接信号调理电路，将温度信号变为模拟电压信号，输出接至A/D转换电路，将数字信号转换为模拟信号。

5.根据权利要求1所述的模块化可扩展的城铁车辆试验采集装置，其特征在于：所述控制板卡包含电源模块、控制单元和状态指示单元，电源模块输出采集板卡需要的直流电源电压，通过背板连接各个板卡，状态指示单元由发光二极管组成，用来指示采集板卡的状态，控制单元包含总线输出模块和FPGA控制单元，FPGA控制单元控制内部SPI数据总线，读取各板卡的采集数据，其输出连接总线输出模块。