CN212267505U - 一种计轴信号测量工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种计轴信号测量工具，通过设置便携的测量接头和终端设备，操作人员可以使用测量接头简单直接地插入测试孔进行信号获取，测量接头通过线缆将信号传输至终端设备，经过信号处理电路处理的信号传输至终端设备内置的处理器中进行处理，同时终端设备上设置的按键可以便于操作人员对处理器进行操作，而显示屏可以用于对波形信号进行直接地显示，相对于现有技术中使用万用表或示波器进行信号测量，本测量工具具有体积更小、效率更高的特点，可以为日常检修和故障处理提供更便捷有效的帮助。

Description

一种计轴信号测量工具

技术领域

本实用新型涉及信号测量技术领域，尤其涉及一种计轴信号测量工具。

背景技术

计轴是用于检测地铁线路区间空闲与占用状态的一种设备，在城市地铁线路中有着十分广泛的应用。由于计轴室外设备处于恶劣的自然环境中，经常会发生计轴磁头受干扰故障，给行车安全带来隐患，严重时会导致大面积列车晚点，影响行车效率。

计轴室内信号的测量主要通过室内板件的测试孔进行测量，测试孔一般主要输出电压信号和正弦波信号，计轴设备需要对电压信号和正弦波信号的频率等信息进行测量。目前频率和电压的测量方法主要使用万用表单个进行测量，测量效率慢，不能观察信号波形，不能捕捉信号变化，而使用传统的示波器又相对笨重，操作麻烦，不利于快速的测量、观察和分析。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提供一种计轴信号测量工具，相对于现有技术中使用万用表或示波器进行信号测量，本测量工具具有体积更小、效率更高的特点，可以为日常检修和故障处理提供更便捷有效的帮助。

为解决上述技术问题，本实用新型基于以下技术方案进行实施：

一种计轴信号测量工具，包括测量接头和终端设备；

所述测量接头包括底板和设置在所述底板上的把手和多个测量针脚；

所述终端设备包括壳体和设置在所述壳体内的处理器；

所述壳体上设置有显示屏和多个按键，所述显示屏和所述按键电连接至所述处理器；

所述测量接头的所述测量针脚通过信号处理电路连接至所述终端设备的所述处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型公开了一种计轴信号测量工具，通过设置便携的测量接头和终端设备，操作人员可以使用测量接头简单直接地插入测试孔进行信号获取，测量接头通过线缆将信号传输至终端设备，经过信号处理电路处理的信号传输至终端设备内置的处理器中进行处理，同时终端设备上设置的按键可以便于操作人员对处理器进行操作，而显示屏可以用于对波形信号进行直接地显示，相对于现有技术中使用万用表或示波器进行信号测量，本测量工具具有体积更小、效率更高的特点，可以为日常检修和故障处理提供更便捷有效的帮助。

进一步的，所述壳体上还设置有RJ45接口，所述壳体内设置有以太网芯片，所述RJ45接口通过所述以太网芯片连接至所述处理器。进一步的，所述以太网芯片为W5500网络芯片。

通过上述设置，处理器还可以将获取的信号通过RJ45接口和网络芯片传输至网络中以进行数据的上传。

进一步的，所述测量针脚包括电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚；

所述电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚均通过阻抗匹配电路连接至多路选择器，所述多路选择器的控制输入端连接至所述处理器以接受所述处理器的控制指令；

所述多路选择器的电压信号输出端直接连接至所述处理器的IO口；

所述多路选择器的正弦波信号输出端同时连接至所述处理器的IO口以及波形整形电路的输入端；所述波形整形电路的输出端连接至所述处理器的IO口。

通过设置多路选择器，处理器可以控制多路选择器来选择欲测量的信号，方便快捷。进一步的，所述多路选择器为TMUX1108多路复用器。

进一步的，所述波形整形电路包括基准电源、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；

所述第一电阻的第一端连接至所述正弦波信号输出端，所述第一电阻的第二端连接至所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电容的第二端接地以及连接至所述第三电阻的第一端；所述第二电阻的第二端连接至所述第三电阻的第二端和所述第一运算放大器的正相输入端；所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述基准电源；所述第三电阻的第二端还连接至所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端和所述第一运算放大器的输出端均连接至所述波形整形电路的输出端。

上述公开的波形整形电路可以将正弦波信号转换成方波信号，便于处理器的IO口对方波信号进行频率计算。

进一步的，所述阻抗匹配电路包括第二运算放大器、第二电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一稳压二极管和第二稳压二极管；

所述第五电阻的第一端和第六电阻的第一端通过所述阻抗匹配电路的输入端连接至所述电压信号测量针脚或所述正弦波信号测量针脚；所述第五电阻的第二端连接至所述第二电容的第一端以及接地；所述第二电容的第二端连接至所述第六电阻的第二端以及所述第二运算放大器的正相输入端；所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第七电阻连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的输出端还连接至所述第一稳压二极管的正极、所述第二稳压二极管的负极和所述第八电阻的第一端；所述第一稳压二极管的负极连接至电源；所述第二稳压二极管的正极接地；所述第八电阻的第二端连接至所述多路选择器。

上述公开的阻抗匹配电路可以保证输入的信号与处理器之间信号隔离，并同时对信号进行阻抗匹配。

进一步的，所述处理器为STM32单片机芯片。

进一步的，所述显示屏为液晶显示屏。

附图说明

图1是本实用新型中实施例所述的测量接头1的结构示意图；

图2是本实用新型中实施例所述的终端设备2的结构示意图；

图3是本实用新型中实施例所述的STM32F103芯片的最小系统原理图；

图4是本实用新型中实施例所述的液晶显示屏的连接电路示意图；

图5是本实用新型中实施例所述的按键电路的电路示意图；

图6是本实用新型中实施例所述的W5500网络芯片的连接电路示意图；

图7是本实用新型中实施例所述的壳体内部的电路模块示意图；

图8是本实用新型中实施例所述的多路选择器和波形整形电路的电路示意图；

图9是本实用新型中实施例所述的阻抗匹配电路的电路示意图。

标记说明：

1-测量接头；11-底板；12-把手；13-测量针脚；2-线缆；3-终端设备；31- 壳体；32-线缆接口；33-显示屏；34-按键；35-电源接口；36-电源开关；37-RI45 接口。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实施例公开了一种计轴信号测量工具，包括测量接头1和终端设备2；具体的，测量接头1的结构如图1所示，其包括底板11、设置在底板11上的把手 12和多个测量针脚13；具体的，测量接头1通过线缆2连接至终端设备3。

具体的，终端设备3的结构如图2所示，其包括壳体31和设置在壳体内的处理器(图2中未示出)；具体的，壳体31上设置有用于接入线缆2的线缆接口32、显示屏33和多个按键34；具体的，壳体31上还设置有电源接口35和电源开关36，可选的，设计人员可以根据实际情况将电源提供方式设置成内置的电池，具体的可以根据实际情况进行调整。具体的，显示屏33和按键34电连接至处理器；测量接头1的测量针脚13通过信号处理电路连接至终端设备3 的处理器.

上述公开的计轴信号测量工具，通过设置便携的测量接头1和终端设备3，操作人员可以使用测量接头1简单直接地插入测试孔进行信号获取，测量接头1 通过线缆2将信号传输至终端设备3，经过信号处理电路处理的信号传输至终端设备3内置的处理器中进行处理，同时终端设备3上设置的按键34可以便于操作人员对处理器进行操作，而显示屏33可以用于对波形信号进行直接地显示，相对于现有技术中使用万用表或示波器进行信号测量，本测量工具具有体积更小、效率更高的特点，可以为日常检修和故障处理提供更便捷有效的帮助。

具体的在本实施例中，终端设备3中设置的处理器为STM32F103芯片，其最小系统原理图如图3所示，处理器STM32F103芯片是终端设备3的控制核心，主要实现信号的采集及数据的传输。具体的，STM32F103芯片的信号处理功能为本领域的公知常识，在此不再赘述。

具体的在本实施例中，显示屏33采用液晶显示屏，型号为 TFT-H028A1QVIST6N40，具体的，液晶显示屏的外围电路以及与单片机间的连接电路如图4所示。

具体的在本实施例中，按键34通过如图5所示的按键电路连接至STM32单片机。

具体的在本实施例中，如图2所示，壳体31上还设置有RJ45接口37，壳体31内设置有以太网芯片(图2中未示出)，RJ45接口37通过以太网芯片连接至处理器。具体的，以太网芯片采用具有硬件协议栈的W5500网络芯片。具体的，W5500网络芯片通过如图6所示的电路连接至STM32单片机，如图6所示的网络接口电路主要用于将采集数据上传到电脑端或远程服务器，同时接收电脑客户端或远程服务器的相关指令。通过上述设置，处理器还可以将获取的信号通过RJ45接口和网络芯片传输至网络中以进行数据的上传。

具体的在本实施例中，壳体31内部的电路模块示意图如图7所示，具体的，测量针脚包括电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚；电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚均通过阻抗匹配电路连接至多路选择器，多路选择器的控制输入端A1连接至处理器以接受处理器的控制指令；多路选择器的电压信号输出端A2直接连接至处理器的IO口；多路选择器的正弦波信号输出端A3同时连接至处理器的IO口以及波形整形电路的输入端；波形整形电路的输出端连接至处理器的IO口。

通过上述电路，电压信号测量针脚获取到的电压信号和正弦波信号测量针脚获取到的正弦波信号均可以通过阻抗匹配电路进行阻抗变换，以提高电路的安全性，同时，两种信号都接入多路选择器以供处理器进行选择，当处理器选择电压信号时，多路选择器的电压信号输出端直接将电压信号传输给处理器的 IO口进行电压信息获取，当处理器选择正弦波信号时，多路选择器的正弦波信号输出端将正弦波信号分成两路传输，一路直接传输至处理器以进行波形展示，一路通过波形整形电路变换成方波以传输至处理器的IO口进行频率计算。

具体的，多路选择器为TMUX1108多路复用器。具体的，多路选择器的电路示意图如图8所示，通过设置多路选择器，处理器可以控制多路选择器来选择欲测量的信号，方便快捷。

具体的，如图8所示，波形整形电路包括基准电源1.5VREF、第一电容C5、第一电阻R10、第二电阻R9、第三电阻R8、第四电阻R7和第一运算放大器；

如图8所示，第一电阻R10的第一端连接至正弦波信号输出端也即图中 TMUX1108芯片的8口，第一电阻R10的第二端连接至第一电容C5的第一端和第二电阻R9的第一端；第一电容C5的第二端接地以及连接至第三电阻R8的第一端；第二电阻R9的第二端连接至第三电阻R8的第二端和第一运算放大器的正相输入端3；第一运算放大器的反相输入端2连接至基准电源1.5VREF；第三电阻R8的第二端还连接至第四电阻R7的第一端；第四电阻R7的第二端和第一运算放大器的输出端1均连接至波形整形电路的输出端AIN_FRQ。上述公开的波形整形电路可以将正弦波信号转换成方波信号，便于处理器的IO口对方波信号进行频率计算。

具体的在本实施例中，第一运算放大器采用MAX9015运算放大器。

具体的在本实施例中，阻抗匹配电路的电路图如图9所示，其包括第二运算放大器、第二电容C30、第五电阻R57、第六电阻R54、第七电阻R50、第八电阻R53、第一稳压二极管D17和第二稳压二极管D19；

具体的，第五电阻R57的第一端和第六电阻R54的第一端通过阻抗匹配电路的输入端COM4连接至电压信号测量针脚或正弦波信号测量针脚；第五电阻R57 的第二端连接至第二电容C30的第一端以及接地(图中接入的为AGNDB即模拟地)；第二电容C30的第二端连接至第六电阻R54的第二端以及第二运算放大器的正相输入端3；第二运算放大器的反相输入端2通过第七电阻R50连接至第二运算放大器的输出端1；第二运算放大器的输出端1还连接至第一稳压二极管 D17的正极、第二稳压二极管D19的负极和第八电阻R53的第一端；第一稳压二极管D17的负极连接至模拟电源VAB；第二稳压二极管D19的正极接地(图中接入的为AGNDB即模拟地)；第八电阻R53的第二端通过阻抗匹配电路的输出端 AIN_F4连接至上述多路选择器。本实例公开的阻抗匹配电路可以保证输入的信号与处理器之间信号隔离，并同时对信号进行阻抗匹配。

具体的在本实施例中，第二运算放大器采用LM358运算放大器。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种计轴信号测量工具，其特征在于，包括测量接头和终端设备；

所述测量接头包括底板和设置在所述底板上的把手和多个测量针脚；

所述终端设备包括壳体和设置在所述壳体内的处理器；

所述壳体上设置有显示屏和多个按键，所述显示屏和所述按键电连接至所述处理器；

所述测量接头的所述测量针脚通过信号处理电路连接至所述终端设备的所述处理器。

2.根据权利要求1所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述壳体上还设置有RJ45接口，所述壳体内设置有以太网芯片，所述RJ45接口通过所述以太网芯片连接至所述处理器。

3.根据权利要求2所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述以太网芯片为W5500网络芯片。

4.根据权利要求3所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述测量针脚包括电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚；

所述电压信号测量针脚和正弦波信号测量针脚均通过阻抗匹配电路连接至多路选择器，所述多路选择器的控制输入端连接至所述处理器以接受所述处理器的控制指令；

所述多路选择器的电压信号输出端直接连接至所述处理器的IO口；

所述多路选择器的正弦波信号输出端同时连接至所述处理器的IO口以及波形整形电路的输入端；所述波形整形电路的输出端连接至所述处理器的IO口。

5.根据权利要求4所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述波形整形电路包括基准电源、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；

所述第一电阻的第一端连接至所述正弦波信号输出端，所述第一电阻的第二端连接至所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电容的第二端接地以及连接至所述第三电阻的第一端；所述第二电阻的第二端连接至所述第三电阻的第二端和所述第一运算放大器的正相输入端；所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述基准电源；所述第三电阻的第二端还连接至所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端和所述第一运算放大器的输出端均连接至所述波形整形电路的输出端。

6.根据权利要求4所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括第二运算放大器、第二电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一稳压二极管和第二稳压二极管；

所述第五电阻的第一端和第六电阻的第一端通过所述阻抗匹配电路的输入端连接至所述电压信号测量针脚或所述正弦波信号测量针脚；所述第五电阻的第二端连接至所述第二电容的第一端以及接地；所述第二电容的第二端连接至所述第六电阻的第二端以及所述第二运算放大器的正相输入端；所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第七电阻连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的输出端还连接至所述第一稳压二极管的正极、所述第二稳压二极管的负极和所述第八电阻的第一端；所述第一稳压二极管的负极连接至电源；所述第二稳压二极管的正极接地；所述第八电阻的第二端连接至所述多路选择器。

7.根据权利要求1所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述处理器为STM32单片机芯片。

8.根据权利要求1所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏。

9.根据权利要求4所述的计轴信号测量工具，其特征在于，所述多路选择器为TMUX1108多路复用器。

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