KR101105502B1 - Self-powered Accelerometer for test train - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환수단, 상기 에너지 변환수단에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브릿지 다이오드를 포함한 정류수단, 상기 정류수단에서 출력되는 직류전원을 저장하는 축전수단, 및 상기 축전수단으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계를 제공한다. The present invention provides energy conversion means for converting wind energy into electrical energy, rectification means including a bridge diode for rectifying the AC power generated by the energy conversion means to DC power, and power storage means for storing the DC power output from the rectification means. And an accelerometer which is driven by receiving power from the power storage means to the accelerometer driving amplifier.

본 발명에 의하면, 열차의 대차, 차륜 또는 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급하기 위하여 열차 주 배전선에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성을 방지할 수 있으며, 또한 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함이 없이 독립적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by connecting to the main distribution line of the train in order to supply power to the accelerometer installed on the outside of the train, such as the bogie of the train, wheels or the lower part of the train, it is possible to prevent the risk of short circuit due to wire breakage due to the longer power line In addition, there is an advantage that the power can be supplied independently without inconvenience, such as discharge or battery replacement that occurs in the case of power supply by the battery.

열차, 가속도계, 풍력발전, 발전기, Trains, accelerometers, wind power, generators,

Description

시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계{Self-powered Accelerometer for test train}Self-powered Accelerometer for test train

본 발명은 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시험용 열차의 주행중 발생하는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하여 축전된 전원을 가속도계에 공급함으로써 별도의 전원 공급없이 가속도계를 구동할 수 있는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계에 관한 것이다.The present invention relates to a power independent driving accelerometer attached to a test train, and more particularly, by converting wind energy generated during driving of a test train into electrical energy and supplying the stored power to the accelerometer, the accelerometer can be supplied without additional power supply. The present invention relates to a power independent driving accelerometer attached to a test train capable of driving.

고속으로 주행하는 철도차량의 차체, 대차 등에서 발생하는 충격이나 진동 신호를 측정하기 위해서 가속도계가 널리 사용되고 있다. 또한 운행 철도차량뿐만 아니라 철도차량을 개발하는 과정에 있어, 양산 전 시험용 열차를 시험운행시 가속도계를 장착하여 시험용 열차의 차체 또는 대차에서 발생하는 충격이나 진동 신호를 측정하고 있다. Background Art Accelerometers are widely used to measure shock and vibration signals generated in the body of a railroad car, a truck, and the like traveling at high speeds. In addition, in the process of developing railway vehicles as well as operating railway vehicles, accelerometers are used to test test trains before mass production to measure shock or vibration signals generated from the body of the test train or the bogie.

압전형 가속도계는 출력 형태에 따라 전압 추출형 가속도계(Voltage Output Type Accelerometer)와 전하 추출형 가속도계(Charge Output Type Accelerometer)로 나눌 수 있다. 전압 추출형 가속도계는 전하 추출형 가속도계 안에 전하를 전압으로 바꾸어 주는 회로(앰프)를 내장하고 있으며, 전하 추출형 가속도계는 가속도계로부터 나오는 전하량을 전압의 형태로 바꾸어 주어야 하므로, 외부에 전하 앰프(Charge Amplifier)를 사용한다.Piezoelectric accelerometers can be divided into voltage output type accelerometer and charge output type accelerometer according to the output type. The voltage extraction accelerometer has a circuit (amplifier) that converts the charge into a voltage in the charge extraction accelerometer, and the charge extraction accelerometer has to change the amount of charge from the accelerometer in the form of a voltage. ).

전압 추출형 가속도계에 내장된 회로(앰프) 및 저주파 등을 측정하기 위한 전압 추출형 가속도계의 외부에 위치한 전하 앰프에 열차내에 위치한 외부전원 혹은 배터리를 이용하여 전원을 공급함으로써 가속도계의 신호를 처리하여 외부로 출력하고 있다. The circuit is designed to process the accelerometer signal by supplying power using an external power source or battery located in the train to a charge amplifier located outside of the voltage extraction accelerometer to measure the circuit (amplifier) and low frequency built in the voltage extraction accelerometer. The output is

도 1은 종래의 열차에 대차 또는 열차 하부에 부착되어 있는 가속도계에 전원을 공급하는 방법을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a method for supplying power to the accelerometer attached to the bogie or the lower part of the conventional train.

가속도계로부터 출력되는 신호는 직경 수mm 이하의 케이블로 손쉽게 이동할 수 있지만, 가속도계 구동용 앰프를 구동시키기 위하여 송전하기 위한 전원선은 길이가 길어짐에 따른 위험성이 있으며, 배터리는 일정시간 사용 후 교환해야 하는 불편함이 있다.The signal output from the accelerometer can be easily moved with a cable of several mm in diameter or less, but the power line for transmitting power to drive the amplifier for driving the accelerometer is dangerous due to its length, and the battery has to be replaced after a certain period of time. There is discomfort.

즉 도 1에서 보는 바와 같이, 시험용 열차(1)의 대차 또는 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계(40)에 전원을 공급하기 위하여 열차 실내에 위치한 내부전원(2)에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성 및 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함의 문제점이 있다. That is, as shown in Figure 1, by connecting to the internal power source (2) located inside the train in order to supply power to the accelerometer 40, which is installed on the outside of the train, such as the bogie of the test train (1) or the bottom of the train, the power line is There is a problem such as the risk of short circuit due to wire breakage due to lengthening and discomfort such as discharge or battery replacement that occurs in the case of power supply by the battery.

또한 시험용 열차의 시험 운행시 진동이나 충격을 관측해야 할 필요가 있는 부분에 가속도계를 자유로이 설치해야 하므로, 열차 내부전원과의 독립성이 요구된다. In addition, since the accelerometer should be freely installed in the part where it is necessary to observe the vibration or shock during the test run of the test train, the independence of the train internal power source is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 시험용 열차의 주행중 발생하는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하여 축전된 전원을 가속도계에 공급함으로써 별도의 전원 공급없이 가속도계를 구동할 수 있는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the test train that can drive the accelerometer without supplying additional power by supplying the stored power to the accelerometer by converting wind energy generated during the running of the test train into electrical energy It is an object of the present invention to provide a power-independent driving accelerometer attached thereto.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계는 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환수단, 상기 에너지 변환수단에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브릿지 다이오드를 포함한 정류수단, 상기 정류수단에서 출력되는 직류전원을 저장하는 축전수단, 및 상기 축전수단으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The power independent driving accelerometer attached to the test train of the present invention for realizing the object as described above is an energy conversion means for converting wind energy into electrical energy, rectifying the AC power generated by the energy conversion means into a DC power source. Rectification means including a bridge diode, power storage means for storing the direct current power output from the rectifying means, and accelerometer is driven by receiving power from the power storage means to the accelerometer driving amplifier.

또한 상기 가속도계로부터 출력되는 시험용 열차의 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 모니터링 할 수 있는 모니터링부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, it characterized in that it further comprises a monitoring unit for monitoring the vibration signal of the body, the bogie and the wheel of the test train output from the accelerometer.

또한 상기 에너지 변환수단은 교류발전기의 축에 팬이 연결되어 풍력에 의하 여 회전운동함에 따라 상기 교류발전기에서 교류전류를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the energy conversion means is characterized in that the fan is connected to the shaft of the alternator to output an alternating current from the alternator as it rotates by the wind.

본 발명에 따른 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계에 의하면, 열차의 대차, 차륜 및 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급하기 위하여 열차 주 배전선에 연결함으로서, 전원선이 길어짐에 따른 전선훼손에 의한 단락의 위험성을 방지할 수 있으며, 또한 배터리에 의한 전원 공급의 경우에 발생하는 방전 또는 배터리 교환 등의 불편함이 없이 독립적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.According to the power supply independent driving accelerometer attached to the test train according to the present invention, by connecting to the main distribution line of the train in order to supply power to the accelerometer installed on the outside of the train, such as the bogie of the train, the wheel and the lower part of the train, It is possible to prevent the risk of short circuit due to the wire damage, and also has the advantage that the power can be supplied independently without discomfort such as discharge or battery replacement that occurs in the case of power supply by the battery.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the same reference numerals will be used for the same components as the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계의 구성블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예이다. 가속도 센서로부터 출력되는 신호를 처리하는 가속도계 외부에 위치한 전하 앰프 또는 가속도계에 내장된 앰프에 대하여 본 발명에서는 가속도계 구동용 앰프로 정의한다. Figure 2 is a block diagram of a power independent driving accelerometer attached to a test train according to the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention. An amplifier built in an accelerometer or a charge amplifier located outside the accelerometer for processing a signal output from the accelerometer is defined as an accelerometer driving amplifier in the present invention.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명은 변환수단(10), 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류수단(20), 상기 정류수단에서 출력되는 직류전원을 저장하는 축전수단(30), 및 상기 축전수단으로부터 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계(40)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the present invention provides a converting means 10, rectifying means 20 for rectifying AC power to a DC power source, power storage means 30 for storing a DC power output from the rectifying means, and the power storage. Accelerometer 40 is driven by receiving power from the means for driving the accelerometer driving amplifier.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서 변환수단(10)은 교류 발전기(12)의 회전자의 회전운동에 의하여 고정자 코일이 여기되어 교류전류를 출력한다. 상기 교류 발전기(11)의 내부 구성 등은 당해 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자에 있어서 자명한 사항이므로 세부적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일실시예로서 변환수단은 교류발전기에 대하여 설명하였으나, 직류발전기에 의하여도 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급할 수 있음은 당연하다 할 것이다.As shown in FIG. 3, in one embodiment of the present invention, the converting means 10 excites the stator coils by the rotational movement of the rotor of the alternator 12 to output an alternating current. Since the internal configuration of the alternator 11 is obvious to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted. As an embodiment of the present invention, the conversion means has been described with respect to an alternator, but it will be obvious that a DC generator can also supply power to the accelerometer driving amplifier.

상기 회전운동은 회전자의 끝단에 연결되는 2개 이상으로 구성된 팬(12)에 의하여 시험용 열차의 주행에 의하여 발생하는 풍력에너지에 의하여 발생한다. 또한 상기 변환수단(10)은 열차 외부 또는 외부로부터 공기가 유입되는 위치에 설치함이 바람직하다. The rotary motion is generated by the wind energy generated by the driving of the test train by the fan 12 composed of two or more connected to the end of the rotor. In addition, the conversion means 10 is preferably installed at a location where air is introduced from the outside or outside the train.

상기 교류 발전기(12)에 의하여 생성되는 교류전원은 풀 브릿지 다이오드 회로(21)로 구성된 정류수단(20)에 의하여 직류전원으로 정류된다. 여기서 열차주행에 따른 팬의 회전방향이 정방향 또는 역방향으로 회전운동방향에 상관없이 상기 풀 브릿지 다이오드 회로(21)로 구성된 정류수단(20)에 의하여 직류전원으로 정류된다.The AC power generated by the AC generator 12 is rectified to DC power by the rectifying means 20 composed of the full bridge diode circuit 21. Here, the rotation direction of the fan according to the train driving is rectified to the DC power by the rectifying means 20 composed of the full bridge diode circuit 21 irrespective of the direction of rotational movement in the forward or reverse direction.

정류된 직류전원은 밧데리 또는 콘덴서(31) 등의 축전수단(30)에 의하여 저장된다. 이 경우 상기 축전수단(30)에 저장되는 전압은 가속도계 구동용 앰프(41)를 구동시키기 위한 바이어스 전압이상이 되어야 함은 당연하다. The rectified DC power is stored by power storage means 30 such as a battery or a capacitor 31. In this case, it is obvious that the voltage stored in the power storage means 30 should be equal to or greater than the bias voltage for driving the accelerometer driving amplifier 41.

가속도계 구동용 앰프(41)는 상기 축전수단(30)에 축적된 직류전원으로부터 전원을 공급받아 구동되며, 가속도 센서(42)로부터 출력되는 신호를 처리하여 모니터링부(50)로 전송한다. The accelerometer driving amplifier 41 is driven by receiving power from the DC power accumulated in the power storage means 30, and processes the signal output from the acceleration sensor 42 and transmits the signal to the monitoring unit 50.

여기서 상기 가속도계 구동용 앰프(41)는 가속도 센서(42)에서 나오는 하이 임피던스 출력을 측정 장비나 분석 장비(모니터링부)에 직접 전송하기에 적당한 로우 임피던스 신호로 변환하는 중요한 역할을 수행하게 된다. 또한, 전체시스템에서 요구되는 정도의 감도를 얻기 위한 진동신호의 증폭을 수행하며, 속도와 변위 신호를 얻기 위한 가속도 신호 적분 기능 및 입력신호와 출력신호에 대한 과부하 경고 기능도 수행하며, 원치 않는 신호인 잡음을 제거하는 필터링 기능도 수행하게 된다.Here, the accelerometer driving amplifier 41 plays an important role of converting the high impedance output from the acceleration sensor 42 into a low impedance signal suitable for direct transmission to a measurement device or an analysis device (monitoring unit). In addition, it amplifies the vibration signal to obtain the sensitivity required in the whole system, and also performs the acceleration signal integration function to obtain the speed and displacement signals, and the overload warning function for the input signal and the output signal. It will also perform filtering to remove in noise.

상기 모티터링부(50)는 신호처리를 할 수 있는 컴퓨터로 구성되어 시험용 열 차의 특정 부분에 자유롭게 장착할 수 있는 전원 독립 구동형 가속도계(100)의 가속도계 구동용 앰프(41)로부터 출력되는 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 외부로 디스플레이함으로써 관측자가 시험용 열차의 진동 특성 등을 분석할 수 있도록 한다. The monitoring unit 50 is configured as a computer capable of signal processing, the vehicle body output from the accelerometer driving amplifier 41 of the power-independent driving accelerometer 100 that can be freely mounted on a specific portion of the test train. By displaying the vibration signals of the train, the bogie and the wheels to the outside, the observer can analyze the vibration characteristics of the test train.

따라서 독립적으로 시험용 열차의 대차, 차륜 및 열차 하부 등 열차 외부에 설치되는 가속도계에 전원을 공급함으로써, 시험용 열차의 측정하고자 하는 특정부분에 전원 공급에 대한 불편함이 없이 가속도계의 설치가 자유롭고, 이에 따라 상기 가속도계로부터 출력되는 진동 신호를 모티터링부를 통하여 외부로 표시함으로써 양산전 시험용 열차의 진동 관측에 편리함이 있다. Therefore, by independently supplying power to the accelerometers installed outside the train, such as bogies, wheels and lower parts of the test train, the accelerometer can be freely installed without any inconvenience in supplying power to a specific part to be measured. By displaying the vibration signal output from the accelerometer to the outside through the monitoring unit, it is convenient to observe the vibration of the train for mass production test.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

도 1은 종래의 열차에 대차 또는 열차 하부에 부착되어 있는 가속도계에 전원을 공급하는 방법을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a method for supplying power to the accelerometer attached to the bogie or the lower part of the conventional train.

도 2는 본 발명에 따른 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계의 구성블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예이다. Figure 2 is a block diagram of a power independent driving accelerometer attached to a test train according to the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1:시험용 열차 2:내부전원1: test train 2: internal power

10:에너지 변환수단 11:교류발전기10: energy conversion means 11: AC generator

12:팬 20:정류수단12: fan 20: rectification means

21:풀 브릿지 다이오드 회로 30:축전수단21: full bridge diode circuit 30: power storage means

31:콘덴서 40:가속도계31: Capacitor 40: Accelerometer

41:가속도계 구동용 앰프 42:가속도 센서41: Accelerometer driving amplifier 42: Acceleration sensor

50:모니터링부 100:전원 독립 구동형 가속도계50: monitoring unit 100: power supply independent drive accelerometer

Claims (4)

풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환수단,Energy conversion means for converting wind energy into electrical energy, 상기 에너지 변환수단에서 생성되는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브릿지 다이오드를 포함한 정류수단,Rectification means including a bridge diode for rectifying the AC power generated by the energy conversion means into DC power; 상기 정류수단에서 출력되는 직류전원을 저장하는 축전수단, 및 Power storage means for storing the DC power output from the rectifying means, and 상기 축전수단으로부터 가속도센서에서 발생한 진동신호를 증폭하며, 과부하경고 기능과 잡음제거를 위한 필터링 기능을 가진 가속도계 구동용 앰프에 전원을 공급받아 구동되는 가속도계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계.Amplifying the vibration signal generated from the acceleration sensor from the power storage means, attached to the test train, characterized in that it comprises an accelerometer driven by being supplied with an accelerometer driving amplifier having an overload warning function and a filtering function for removing noise. Powered independent accelerometer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가속도계로부터 출력되는 시험용 열차의 차체, 대차 및 차륜 등의 진동 신호를 디스플레이하여 모니터링 할 수 있는 모니터링부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계.Power supply independent driving accelerometer is attached to the test train characterized in that it further comprises a monitoring unit for displaying and monitoring the vibration signal of the test train output from the accelerometer, such as the vehicle body, bogie and wheel. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 에너지 변환수단은The method of claim 1 or 2, wherein the energy conversion means 교류발전기의 축에 팬이 연결되어 풍력에 의하여 회전운동함에 따라 상기 교류발전기에서 교류전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 부착되는 전 원 독립 구동형 가속도계.The fan is connected to the shaft of the alternator, the power independent driving accelerometer is attached to the test train, characterized in that for outputting an alternating current from the alternator in accordance with the rotational movement by the wind. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 에너지 변환수단은The method of claim 1 or 2, wherein the energy conversion means 직류발전기의 축에 팬이 연결되어 풍력에 의하여 회전운동함에 따라 상기 직류발전기에서 직류전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 시험용 열차에 부착되는 전원 독립 구동형 가속도계.Power supply independent driving accelerometer is attached to the test train, characterized in that the fan is connected to the shaft of the DC generator and outputs a DC current from the DC generator in accordance with the rotational movement by the wind.
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