CN219105026U - 一种高压检测传感器 - Google Patents

Abstract

一种高压检测传感器，其电路板上设置有信号采集部分以及信号输出部分；信号采集部分包括依次连接的差动放大电路、电压放大电路以及带通滤波电路；差动放大电路的两个输入端分别与一对天线中的其中一个天线连接，带通滤波电路包括电容低通滤波子电路和电阻高通滤波子电路，带通滤波电路的输出端与信号输出部分的输入端连接。本实用新型中的高压检测传感器中设置有一对天线，当机车顶部的接触网存在高压时，这一对天线会产生细微的电压差，这个电压差信号经差动放大电路转换放大后再由电压放大电路进一步放大，然后通过带通滤波电路滤波后可由信号输出部分输出，提醒检修人员接触网有电，避免检修人员触电受伤。

Description

一种高压检测传感器

技术领域

本实用新型涉及电压检测技术领域，具体涉及一种高压检测传感器。

背景技术

机车在长期使用时，需要对机车进行检修以保证机车不会出现故障能够正常安全运行。可以知道的是，现有机车的上方是布置有接触网的，如果在接触网有电时允许机车检修人员打开天窗登上机车顶部进行检修作业，则可能会造成触电事故，十分危险。因此需要提供一种能够检测接触网是否有电的装置，以保证检修人员不会在接触网有电时登上机车顶部，保护检修人员的人身安全。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高压检测传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：一种高压检测传感器，包括尼龙外壳、设置于尼龙外壳内的一对天线、用于将天线封装于尼龙外壳内的底板以及设置于底板上的电路板；所述电路板上设置有信号采集部分以及信号输出部分，所述信号输出部分分别与信号采集部分和主控制盒连接；所述信号采集部分包括依次连接的差动放大电路、电压放大电路以及带通滤波电路；所述差动放大电路的两个输入端分别与一对天线中的其中一个天线连接，所述带通滤波电路包括电容低通滤波子电路和电阻高通滤波子电路，所述带通滤波电路的输出端与信号输出部分的输入端连接。

上述高压检测传感器，优选的，所述尼龙外壳的内侧壁贴装有用于屏蔽四周电压的金属箔片。

上述高压检测传感器，优选的，所述差动放大电路采用开尔文接法连接有1%精密电阻。

上述高压检测传感器，优选的，所述信号输出部分包括MCU主控芯片、用于将软件程序刷写入MCU主控芯片的程序刷写模块、RS485通讯模块以及与主控制盒连接的供电模块；所述信号采集部分的输出端与MCU主控芯片连接，所述MCU主控芯片与RS485通讯模块连接，所述RS485通讯模块与主控制盒连接。

上述高压检测传感器，优选的，所述供电模块包括DC-DC电源模块和线性稳压电路，所述DC-DC电源模块与主控制盒连接，所述主控制盒提供的12V直流电经DC-DC电源模块转换为5V直流电后，一路5V直流电输出给信号采集部分，一路5V直流电经线性稳压电路转换为3.3V直流电后输出给MCU主控芯片、程序刷写模块和RS485通讯模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中的高压检测传感器中设置有一对天线，当机车顶部的接触网存在高压时，这一对天线会产生细微的电压差，这个电压差信号经差动放大电路转换放大后再由电压放大电路进一步放大，然后通过带通滤波电路滤波后可由信号输出部分输出，提醒检修人员接触网有电，避免检修人员触电受伤。

附图说明

图1 为实施例1中高压检测传感器的外观示意图。

图2 为实施例1中电路板上组成部分的整体框架示意图。

图3 为实施例1中信息采集部分的电路示意图。

图4 为实施例1中程序刷写模块的电路示意图。

图5 为实施例1中RS485通讯模块的电路示意图。

图6 为实施例1中DC-DC电源模块的电路示意图。

图7 为实施例1中线性稳压电路的示意图。

图例说明

110、尼龙外壳；120、底板。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。下文中术语“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种高压检测传感器，其主要可用于机车上，将其安装于机车顶部后可在打开天窗前，对接触网进行无线检测，以确定接触网上是否存在高压，从而避免检修人员在接触网有电情况下登上机车顶部，保护检修人员的人身安全。

本实施例中的高压检测传感器在使用时是与主控制盒连接的，因此高压检测传感器检测到信号可以传输给主控制盒，而主控制盒又可根据实际使用需要连接各种功能装置，如：显示屏、报警器、电控锁等器件，这些功能装置依据经主控制盒处理发出的信号就能发挥相应的功能，比如上述所说的显示屏可显示接触网是否有电的信息来提醒检修人员，报警器则能在接触网有电的情况下进行报警，电控锁则能依据接收的信号对天窗进行开启或关闭；需要说明的是，这些功能装置均可采用现有技术中的对应器件，相关的控制等功能的实现通过现有技术进行编程等操作便能实现，不属于本实用新型所要求重点保护的部分，仅为对本实用新型实际使用时的用途的介绍，因此在此并未对以上功能装置的结构以及功能实现原理的内容进行详细描述。可以理解的是，本实施例中的高压检测传感器并不是需要时刻保持工作状态的，其只需要在检修人员需要登上机车顶部前对接触网进行检测即可，因此在主控制盒上可设置有开关，以控制高压检测传感器的工作状态（主控制盒可安装于机车内靠近天窗，并且检修人员易于接触到的位置）。

如图1所示，本实施例中高压检测传感器包括包括尼龙外壳、设置于尼龙外壳内的一对天线、用于将天线封装于尼龙外壳内的底板以及设置于底板上的电路板。其中的一对天线（图中未示出）沿着垂直方向与接触网平行设置，两个天线与接触网的距离不同，因此当接触网上存在高压电时，这两个天线上会产生细微的电压差，这个电压差传输给电路板经过电路板转换后可传输给主控制盒实现相应的功能，电路板具体转换的原理将在下文中再进行详细阐述，在此不再赘述。

优选的，本实施例中高压检测传感器可在其尼龙外壳的内侧壁贴装有用于屏蔽四周电压的金属箔片，如：铜箔，由此可减小旁边接触网上的高压干扰，使得天线只能检测到机车正上方的接触网的电压。

如图2和图3所示，本实施例中电路板上设置有信号采集部分以及信号输出部分，信号输出部分分别与信号采集部分和主控制盒连接；主控制盒可提供电路板工作所需的电源，以及根据电路板转换输出的信号对各功能装置进行控制。

信号采集部分包括依次连接的差动放大电路、电压放大电路以及带通滤波电路；差动放大电路的两个输入端分别与一对天线中的其中一个天线连接，带通滤波电路包括电容低通滤波子电路和电阻高通滤波子电路，带通滤波电路的输出端与信号输出部分的输入端连接。

本实施例中的电路板在工作时，首先将两个天线所感应到的电压差传输到差动放大电路，通过差动放大电路将电压差值增益放大5倍，并将感应到的电压差信号转化为电信号后传输给电压放大电路进行进一步增益放大15倍，然后再将经过两次放大后的电信号传输给带通滤波电路，通过其电容低通滤波子电路和电阻高通滤波子电路筛选出所需频段的信号值，将其传输给信号输出部分。

如图2、图4和图5所示，本实施例中信号输出部分包括MCU主控芯片、用于将软件程序刷写入MCU主控芯片的程序刷写模块、RS485通讯模块以及与主控制盒连接的供电模块；信号采集部分的输出端与MCU主控芯片连接，MCU主控芯片与RS485通讯模块连接，RS485通讯模块与主控制盒连接。

其中程序刷写模块包括有六个子电路，如图4所示，左侧由上至下依次是指示灯电路、复位和启动方式设置电路以及振荡电路，右侧由上至下依次是程序写入电路、滤波电路以及供电电路。由此可通过单片机软件将需要的软件程序通过程序写入电路刷写进MCU主控芯片中；而指示灯电路中的发光二极管D1则是在系统上电正常运行时点亮发光，发光二极管D2则是在RS485通讯模块有数据接收或发出时会进行闪烁提示，因此可通过两个发光二极管的亮灯状态来对系统的状态进行简易判断，以方便系统出现故障时进行检修工作。

MCU主控芯片则用于接收信号采集部分输出的电信号并将其传递给RS485通讯模块，然后通过RS485通讯模块转换为RS485信号后通信给主控制盒，从而完成整个信号感应、转换和传输过程。本实施例中最后采用RS485信号进行通讯，与传统通讯相比使得信息传输更加准确和稳定，由此主控制盒能够更好的接收信号。如图5所示，本实施例中RS485通讯模块除了设置有用于与主控制盒连接的总线端口外，还可设置有与其他应用设备连接的通讯端口，从而将检测到的信号给其他应用设备使用，在上述两个通讯端口上还可分别设置有Z1和Z2两个限压型过压保护元件，进行限制过电压，从而对端口连接的二级电源和信号电路等进行保护。

本实施例中的供电模块则是用于将主控制盒输出的电流转换为上述各元件能够适用范围内的电流。如图2、图6和图7所示，本实施例中的供电模块包括DC-DC电源模块和线性稳压电路，DC-DC电源模块与主控制盒连接，主控制盒提供的12V直流电经DC-DC电源模块转换为5V直流电后，一路5V直流电输出给信号采集部分，一路5V直流电经线性稳压电路转换为3.3V直流电后输出给MCU主控芯片、程序刷写模块和RS485通讯模块，从而将主控制盒提供的电流转换为以上各元件能够适用的电流，对电路板上的各元件进行供电。

需要说明的是，本实施例中MCU主控芯片、DC-DC电源模块等各元件的具体电路结构或工作原理本领域技术人员可结合对应的附图内容以及现有技术所得到，因此在本实施例文字部分不在赘述，其中所使用的芯片和单片机则可采用现有技术中已有的芯片和单片机，只要能够实现相应的功能即可。

如图3所示，本实施例中差动放大电路采用开尔文接法连接有1%精密电阻，通过以上连接结构可扣除导线电阻带来的压降，从而使得天线能够准确的输出所感应到的电压差值。

Claims (5)

1.一种高压检测传感器，其特征在于：包括尼龙外壳、设置于尼龙外壳内的一对天线、用于将天线封装于尼龙外壳内的底板以及设置于底板上的电路板；

所述电路板上设置有信号采集部分以及信号输出部分，所述信号输出部分分别与信号采集部分和主控制盒连接；

所述信号采集部分包括依次连接的差动放大电路、电压放大电路以及带通滤波电路；所述差动放大电路的两个输入端分别与一对天线中的其中一个天线连接，所述带通滤波电路包括电容低通滤波子电路和电阻高通滤波子电路，所述带通滤波电路的输出端与信号输出部分的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的高压检测传感器，其特征在于：所述尼龙外壳的内侧壁贴装有用于屏蔽四周电压的金属箔片。

3.根据权利要求1所述的高压检测传感器，其特征在于：所述差动放大电路采用开尔文接法连接有1%精密电阻。

4.根据权利要求1所述的高压检测传感器，其特征在于：所述信号输出部分包括MCU主控芯片、用于将软件程序刷写入MCU主控芯片的程序刷写模块、RS485通讯模块以及与主控制盒连接的供电模块；所述信号采集部分的输出端与MCU主控芯片连接，所述MCU主控芯片与RS485通讯模块连接，所述RS485通讯模块与主控制盒连接。

5.根据权利要求4所述的高压检测传感器，其特征在于：所述供电模块包括DC-DC电源模块和线性稳压电路，所述DC-DC电源模块与主控制盒连接，所述主控制盒提供的12V直流电经DC-DC电源模块转换为5V直流电后，一路5V直流电输出给信号采集部分，一路5V直流电经线性稳压电路转换为3.3V直流电后输出给MCU主控芯片、程序刷写模块和RS485通讯模块。

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