CN2793716Y - 对称有源车轮传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及铁磁物体探测技术，特别涉及列车车轮传感器。本实用新型公开了一种对称有源车轮传感器。其技术方案包括永磁体、霍尔元件及信号放大器，所述永磁体是两个对称放置的相同的永磁体；所述霍尔元件置于两个永磁体之间的对称面上，且与两个永磁体距离最近的位置。本实用新型的有益效果是：磁路设计合理，提高了感应信号强度及信噪比，探测灵敏度高，抗干扰能力强，够判断列车行驶方向，能够对安装位置进行自检。本实用新型特别适合0～360km/h列车的车轮检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及铁磁物体探测技术，特别涉及列车车轮传感器。
背景技术
铁磁物体的探测技术，具有非常广泛的用途。铁路沿线用于列车计轴、測速、定位的车轮传感器，即是一种铁磁物体探测器。专利号为03243035.3的专利，公开了一种采用霍尔元件的车轮传感器，其技术方案是，在“U”型磁铁的磁场中，安装霍尔元件，当车轮接近车轮传感器时，由于磁场畸变，穿过霍尔元件感应面的磁场发生变化，霍尔元件就会输出感应信号，感应信号经过放大处理后输出。该车轮传感器的主要缺点是：感应信号信噪比低，输出信号较弱，不能判断列车行驶的方向，不能对安装位置进行自检。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种感应信号更强，信噪比更高的列车车轮传感器。
本实用新型解决其技术问题，采用的技术方案是：对称有源车轮传感器，包括永磁体、霍尔元件及信号放大器，其特征在于：所述永磁体是两个对称放置的相同的永磁体；所述霍尔元件置于两个永磁体之间的对称面上；
所述霍尔元件置于与两个永磁体距离最近的位置；
所述永磁体是两个对称放置的“L”型永磁体；
所述霍尔元件成对配置，其安装位置是使每一对霍尔元件的感应信号互补；
所述信号放大器为差动放大器；所述差动放大器2个输入端与一对霍尔元件连接；
上述对称有源车轮传感器，还包括V/I转换器和极性转换电路；所述V/I转换器输入端与信号放大器连接，输出端与极性转换电路连接；所述极性转换电路输出端与电源连接；
所述对称有源车轮传感器安装于密封壳体内，并用绝缘材料灌封。
本实用新型的有益效果是：磁路设计合理，提高了感应信号强度及信噪比，探测灵敏度高，抗干扰能力强，够判断列车行驶方向，能够对安装位置进行自检。
附图说明
图1是实施例的霍尔元件与永磁体的位置关系示意图；
图2是实施例的电路原理图；
图3是列车正向经过时感应信号波形；
图4是列车反向经过时感应信号波形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。
本实用新型的技术方案，对现有的车轮传感器磁路进行了改进，利用对称共轭磁场在其共轭面上磁场的水平分量(垂直于共轭面的磁场分量)为零的特点，将两个大小、形状及磁场强度等参数相同的永磁体，对称放置，形成对称共扼磁场，霍尔元件则置于该对称共轭磁场的共轭面(即上述两个永磁体的对称面)上，并与两个永磁体距离最近。静态时，由于共轭面上磁场的水平分量为0，穿过霍尔元件感应面的磁场强度为0，霍尔元件输出为0。这种磁路设计，使霍尔元件所处位置对磁场变化非常敏感，特别是采用两个对称的L型磁铁，把因铁磁物体接近而产生的差分磁场，引至霍尔元件处，使霍尔元件感应到更强的磁场变化信号，并且由于采用了一对互补的霍尔元件，其感应信号较单个霍尔元件增加了6db，进一步提高了感应信号强度。使用本实用新型的车轮传感器，可以大大提高车轮传感器灵敏度和输出信号的信噪比，并且能检测列车运行方向，适用于0～360km/h的列车车轮定位检测。
实施例
本例的永磁体及霍尔元件的安装位置如图1示。图中，永磁体采用两个相同的“L”型永磁体，该“L”型永磁体是由“L”型铁11与钕铁硼永磁体10粘结在一起构成，两块钕铁硼永磁体的N极都向上，两个永磁体对称放置，形成对称共扼磁场。霍尔元件位于两个“L”铁的狭缝中央，与两个“L”型铁距离最近并且相等的位置上，图中安装了两个霍尔元件，霍尔元件20、霍尔元件21。在两个霍尔元件的位置上，静态磁场强度水平分量为0，即穿过霍尔元件感应面的磁场强度为零，霍尔元件的输出为0。为了使磁场畸变时，两个霍尔元件输出的感应信号互补，霍尔元件20与霍尔元件21的感应面应一个向右一个向左。
当列车驶近对称有源车轮传感器时，静态平衡被打破，在“L”铁的狭缝中的磁场强度水平分量不再为0，霍尔元件20、霍尔元件21将感应到磁场强度的变化，并输出感应信号，该感应信号被送往信号放大器进行处理。
在图2所示的电路中，霍尔元件20、霍尔元件21的输出端分别与差动放大器LM2904的两个输入端连接，信号经过LM2904放大后，送到NPN晶体管Q1组成的V/I变换器，将霍尔元件输出的信号变成电流信号输出。图中D1～D4组成无极性输入输出电路，外接+12V电源及V/I变换器的输出信号，均从图中J1输入输出。图中TVS1为一瞬态电压保护器件，其他元器件均为常规电路元器件，恕不一一详述。
图3和图4示出了列车从不同方向经过时，本传感器输出的电流信号波形。可以看出，列车正向和反向经过时，输出信号相位差为180°，对输出信号相位进行识别处理，就可以判断列车行驶方向。
本例的霍尔元件频响为30kc，能够适用于0～360km/h速度的列车车轮检测。
由于本实用新型的磁路是开放的对称共扼磁场，安装环境的铁磁物体(如钢轨和安装支架等)对其“零点”电流有感应。在实际使用中，利用该特点，可以检测本车轮传感器的安装位置。这一特性对于震动强烈的铁路沿线，非常有用。
本例的所有元器件，包括永磁体，霍尔元件及其处理电路都用还氧树脂灌封在金属壳内，用两芯电缆从图2中的J1处引出，既是信号输出端，也是电源输入端。这种结构防水，防振，免维护。
Claims (7)
1.对称有源车轮传感器，包括永磁体、霍尔元件及信号放大器，其特征在于：所述永磁体是两个对称放置的相同的永磁体；所述霍尔元件置于两个永磁体之间的对称面上。
2.根据权利要求1所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：所述霍尔元件置于与两个永磁体距离最近的位置。
3.根据权利要求1所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：所述永磁体是两个对称放置的“L”型永磁体。
4.根据权利要求1所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：所述霍尔元件成对配置，其安装位置是使每一对霍尔元件的感应信号互补。
5.根据权利要求4所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：所述信号放大器为差动放大器；所述差动放大器2个输入端与一对霍尔元件连接。
6.根据权利要求1所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：还包括V/I转换器和极性转换电路；所述V/I转换器输入端与信号放大器连接，输出端与极性转换电路连接；所述极性转换电路输出端与电源连接。
7.根据上述任意一项权利要求所述的对称有源车轮传感器，其特征在于：所述对称有源车轮传感器安装于密封壳体内，并用绝缘材料灌封。
Priority Applications (1)
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| CN 200520034139 CN2793716Y (zh) | 2005-05-10 | 2005-05-10 | 对称有源车轮传感器 |
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| CN 200520034139 CN2793716Y (zh) | 2005-05-10 | 2005-05-10 | 对称有源车轮传感器 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102012208A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-04-13 | 联合汽车电子有限公司 | 磁场位置传感器 |
| CN104477212A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 深圳市远望谷信息技术股份有限公司 | 车轮传感器及使用该传感器判断列车行进参数的方法 |
| CN105187020A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-12-23 | 天津光电高斯通信工程技术股份有限公司 | 磁钢放大器 |
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2005
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| CN102012208A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-04-13 | 联合汽车电子有限公司 | 磁场位置传感器 |
| CN102012208B (zh) * | 2010-12-22 | 2013-03-20 | 联合汽车电子有限公司 | 磁场位置传感器 |
| CN104477212A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 深圳市远望谷信息技术股份有限公司 | 车轮传感器及使用该传感器判断列车行进参数的方法 |
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