专利名称：差动式轨道传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路轨道传感器，特别是一种差动式轨道传感器，适用于 43kg轨、50kg轨、60kg轨的铁路上，对通过传感器的列车车轮进行识别处理，输出脉冲信号 给铁路道口防护设备或计轴设备。
背景技术：
目前，公知的传感器是由外壳、磁芯、线圈组成。其工作原理为，当车轮通过传感器 时，通过线圈的磁场产生变化，在线圈两端输出一个脉冲电压作为通过信号。但是这种传 感器存在很大弊端，当车速低于5km/h时线圈两端的脉冲幅度非常小，不能被检测出来，可 如果提高放大器的灵敏度，又会把一些干扰信号当成车轮信号来处理造成设备工作状态错 误。同时，公知的传感器也不具备故障自检、冗余等功能，工作状态稳定性低，无法识别来 车的方向，而且传感器的安装程序繁琐复杂，对于在铁道这种高危作业环境下工作，极为不 利，缺乏人性化设计理念。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种检测灵敏度高，能够识别干扰信号，信号可靠性 高，具有故障自检功能，工作状态稳定性好，能够识别来车方向，并且能够被快速安装在铁 路轨道上的差动式轨道传感器，用以克服现有技术的不足。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现本差动式轨道传感器，由安装支架、传感器和处理电路盒组成，其特征是安装支 架由小卡座、大卡座、偏心锁紧手柄、压板和可调连接板构成，小卡座与大卡座通过锁紧螺 丝相互连接在一起，并构成卡钳形状的安装支架的底座，偏心锁紧手柄通过平垫和弹簧垫， 用销轴将其固定在小卡座的外侧壁上，压板通过压板安装螺丝固定在大卡座的上部，可调 连接板的下部通过两个安装螺丝I固定在大卡座的外侧壁上；传感器的底部通过两个安装 螺丝II固定在可调连接板的上部；传感器的底面上设有传感器出线孔，从传感器出线孔引 出的电缆线连接到处理电路盒，处理电路盒安装在铁轨的一侧。本实用新型所述的传感器由磁芯、两个线圈、外壳和底板构成，磁芯和两个线圈均 在外壳的内部，磁芯为强磁材料制成的“山”字形柱体磁芯，两个线圈分别套装在磁芯两侧 的立柱上，底板将外壳封口，底板上设有传感器出线孔和两个固定安装孔。本实用新型所述的磁芯由铷铁硼强磁材料制成。本实用新型所述的处理电路盒里设有处理电路板，所述处理电路板上的处理电 路由传感器电路、放大电路、单片机电路、自检电路、看门狗电路、输出电路和电源电路组 成，传感器电路内有线圈Ll和L2 ；放大电路内有运算放大器U3A和U3B以及光电耦合器 U2和U5，其运算放大器U3A和U3B的型号为LM358，其光电耦合器U2和U5的型号为P521 ； 单片机电路内有单片机U6和12M晶体振荡器，其单片机TO的型号为AT89C2051 ；自检电路 内有光电耦合器U7及U9、PNP型三极管Ql和发光二极管DSl及DS2，其光电耦合器U7及U9的型号为P52l，其PNP型三极管的型号为9012；看门狗电路内有复位芯片Ul，其型号为MAX817；输出电路内有光电耦合器U8，其型号为P52l；电源电路内有稳压器U41二极管Dl和电容器C31C4及C5，其稳压器U4的型号为7805，其二极管Dl的型号为工N4148；[0009] 其连接关系为传感器电路与放大电路之间，线圈Ll及L2的两端分别连接至运算放大器U3A及U3B的输入端，运算放大器U3A及U3B的输出端分别与光电耦合器U2及U5内发光二极管的负极相连接，光电耦合器U2及U5内三极管的集电极分别连接至单片机U6的P1．3及P1．2口；自检电路与单片机电路之间，PNP型三极管Ql的基极经过电阻Rl连接到单片机U6的P1．4口，PNP型三极管Ql的发射极连接电源电路的输出信号VCC端，发光二极管DSl及DS2的正极均连接到PNP型三极管Ql的集电极，发光二极管DSl及DS2的负极分别连接至线圈Ll及L2的一端，线圈Ll及L2的另一端分别与光电耦合器U7及U9内发光二极管的正极相连接，光电耦合器U7及U9内三极管的集电极分别连接至单片机U6的P1．1及P1．o口；看门狗电路与单片机电路之间，复位芯片Ul的第6引脚及第7引脚分别连接至单片机U6的P3．2口及RST端，复位芯片Ul的BATT端与。UT端短接；输出电路与单片机电路及电源电路之间，光电耦合器U8内发光二极管的负极连接到单片机U6的P3．5口，光电耦合器U8内三极管的集电极经电阻R7连接至二极管Dl的正极，光电耦合器U8内三极管的发射极连接至输出端子排P4的第l引脚，其第2引脚接地；在电源电路中，二极管Dl的正极连接至交流电源端子排P2的第l引脚，其第2引脚接地，二极管Dl的负极及电容器C3的一端均连接至稳压器U4的工N端，电容器C4及C5的一端均连接至稳压器U4的。UT端，电容器C31C4及C5的另一端均接地，稳压器U4的。UT端输出电源信号VCC，用于向放大电路1单片机电路1自检电路1看门狗电路和输出电路供电。[OO10] 本实用新型具有以下几方面的优点[OO11] (1)检测灵敏度高，在车速低于5km／h时仍能准确的检测到车轮信号。[OO12] (2)能够识别干扰信号，信号可靠性高。[OO13] (3)具有故障自检功能，工作状态稳定性好。[OO14] (4)结构简单，该差动式轨道传感器的安装支架底座为卡钳状，安装支架底座上带有偏心锁紧手柄，因此，能够将传感器快速安装在铁路轨道上，针对安装人员的安全系数古同’
[OO15] 图l是本实用新型的分解结构示意图；[OO16] 图2是本实用新型安装在轨道上的主视结构示意图；[OO17] 图3是图2的左视图；[OO18] 图4是图2的右视图；[OO19] 图5是传感器的主视剖视图；[0020] 图6是图5的左视图；[0021] 图7是图5的俯视图；[0022] 图8是处理电路的电路框图；[0023] 图9是处理电路的电路原理图；[0024] 图lo是传感器线圈的波形图。
具体实施方式
如图1-7所示，本差动式轨道传感器，由安装支架、传感器11和处理电路盒组成， 其特征是安装支架由小卡座6、大卡座8、偏心锁紧手柄1、压板9和可调连接板12构成，小 卡座6与大卡座8通过锁紧螺丝5相互连接在一起，并构成卡钳形状的安装支架的底座，偏 心锁紧手柄1通过平垫3和弹簧垫4，用销轴2将其固定在小卡座6的外侧壁上，压板9通 过压板安装螺丝10固定在大卡座8的上部，可调连接板12的下部通过两个安装螺丝I 13 固定在大卡座8的外侧壁上；传感器11的底部通过两个安装螺丝II 14固定在可调连接板 12的上部；传感器11的底面上设有传感器出线孔15，从传感器出线孔15引出的电缆线连 接到处理电路盒，处理电路盒安装在铁轨7的一侧。所述的传感器11由磁芯16、线圈17a 及17b、外壳18和底板19构成，磁芯16和线圈17a及17b均在外壳18的内部，磁芯16为 强磁材料制成的“山”字形柱体磁芯，线圈17a及17b分别套装在磁芯16两侧的立柱上，底 板19将外壳封口，底板19上设有传感器出线孔15和两个固定安装孔。所述的磁芯16由 铷铁硼强磁材料制成。如图8-9所示，所述的处理电路盒里设有处理电路板，所述处理电路板上的处理 电路由传感器电路21、放大电路22、单片机电路23、自检电路24、看门狗电路25、输出电 路26和电源电路27组成，传感器电路21内有线圈Ll和L2(即图5中所示的线圈17a及 17b)；放大电路22内有运算放大器U3A和U3B以及光电耦合器U2和TO，其运算放大器U3A 和U3B的型号为LM358，其光电耦合器U2和U5的型号为P521 ；单片机电路23内有单片机 U6和12M晶体振荡器，其单片机TO的型号为AT89C2051 ；自检电路24内有光电耦合器U7 及U9、PNP型三极管Ql和发光二极管DSl及DS2，其光电耦合器U7及U9的型号为P521， 其PNP型三极管的型号为9012 ；看门狗电路25内有复位芯片U1，其型号为MAX817 ；输出电 路26内有光电耦合器U8，其型号为P521 ；电源电路27内有稳压器U4、二极管Dl和电容器 C3、C4及C5，其稳压器U4的型号为7805，其二极管Dl的型号为IN4148 ；其连接关系为传感器电路21与放大电路22之间，线圈Ll及L2的两端分别连接 至运算放大器U3A及U3B的输入端，运算放大器U3A及U3B的输出端分别与光电耦合器U2 及U5内发光二极管的负极相连接，光电耦合器U2及TO内三极管的集电极分别连接至单片 机U6的Pl. 3及Pl. 2 口；自检电路24与单片机电路23之间，PNP型三极管Ql的基极经过 电阻Rl连接到单片机U6的Pl. 4 口，PNP型三极管Ql的发射极连接电源电路27的输出信 号VCC端，发光二极管DSl及DS2的正极均连接到PNP型三极管Ql的集电极，发光二极管 DSl及DS2的负极分别连接至线圈Ll及L2的一端，线圈Ll及L2的另一端分别与光电耦 合器U7及U9内发光二极管的正极相连接，光电耦合器U7及U9内三极管的集电极分别连 接至单片机U6的Pl. 1及Pl. 0 口 ；看门狗电路25与单片机电路23之间，复位芯片Ul的 第6引脚及第7引脚分别连接至单片机U6的P3. 2 口及RST端，复位芯片Ul的BATT端与 OUT端短接；输出电路26与单片机电路23及电源电路27之间，光电耦合器U8内发光二极 管的负极连接到单片机U6的P3.5 口，光电耦合器U8内三极管的集电极经电阻R7连接至 二极管Dl的正极，光电耦合器U8内三极管的发射极连接至输出端子排P4的第1引脚，其 第2引脚接地；在电源电路27中，二极管Dl的正极连接至交流电源端子排P2的第1引脚， 其第2引脚接地，二极管Dl的负极及电容器C3的一端均连接至稳压器U4的IN端，电容器C4及C5的一端均连接至稳压器U4的OUT端，电容器C3、C4及C5的另一端均接地，稳压器 U4的OUT端输出电源信号VCC，用于向放大电路22、单片机电路23、自检电路24、看门狗电 路25和输出电路26供电。如图10所示，为车轮经过传感器线圈的波形图，当车轮通过线圈17a再通过线圈 17b时产生两个有相位差的波形Sl和S2，可以根据Sl超前S2，或是S2超前Sl来判断列 车前进方向。如果有干扰信号就会在线圈17a及17b上同时产生2个相同的信号，因此，当 Sl和S2的波形没有相位差时，就可以判断为干扰信号不做处理。本差动式轨道传感器的处理电路工作原理为如图9、10所示，处理电路上电后， 单片机U6的Pl. 4 口发出一个低脉冲给PNP型三极管Q1，使PNP型三极管Ql导通，从而使 正5伏电压通过发光二极管DSl及DS2分别送给两个差动线圈Ll及L2的一端，两线圈的 另一端通过光电耦合器U7及U9分别将信号Sl和S2送入单片机U6的Pl. 1及Pl. 0 口， 单片机U6同时收到两路信号Sl和S2说明系统正常。当有车经过时，信号Sl和S2经线圈 Ll及L2，通过运算放大器LM324放大后经光电耦合器U2及U5分别送入单片机U6的Pl. 3 及Pl. 2 口，当先收到Sl信号，后收到S2信号时为上行方向；当先收到S2信号，后收到Sl 信号时为下行方向；当两个信号Sl和S2同时来时是干扰信号，单片机TO进行故障处理，单 片机TO处理后经光电耦合器U8输出。
权利要求一种差动式轨道传感器，由安装支架、传感器(11)和处理电路盒组成，其特征是安装支架由小卡座(6)、大卡座(8)、偏心锁紧手柄(1)、压板(9)和可调连接板(12)构成，小卡座(6)与大卡座(8)通过锁紧螺丝(5)相互连接在一起，并构成卡钳形状的安装支架的底座，偏心锁紧手柄(1)通过平垫(3)和弹簧垫(4)，用销轴(2)将其固定在小卡座(6)的外侧壁上，压板(9)通过压板安装螺丝(10)固定在大卡座(8)的上部，可调连接板(12)的下部通过两个安装螺丝I(13)固定在大卡座(8)的外侧壁上；传感器(11)的底部通过两个安装螺丝II(14)固定在可调连接板(12)的上部；传感器(11)的底面上设有传感器出线孔(15)，从传感器出线孔(15)引出的电缆线连接到处理电路盒，处理电路盒安装在铁轨(7)的一侧。
2.根据权利要求1所述的差动式轨道传感器，其特征是所述的传感器(11)由磁芯(16)、线圈(17a、17b)、外壳(18)和底板(19)构成，磁芯(16)和线圈(17a、17b)均在外壳 (18)的内部，磁芯(16)为强磁材料制成的“山”字形柱体磁芯，线圈(17a、17b)分别套装在 磁芯(16)两侧的立柱上，底板(19)将外壳封口，底板(19)上设有传感器出线孔(15)和两 个固定安装孔。
3.根据权利要求2所述的差动式轨道传感器，其特征是所述的磁芯(16)由铷铁硼强 磁材料制成。
4.根据权利要求1所述的差动式轨道传感器，其特征是所述的处理电路盒里设有处 理电路板，所述处理电路板上的处理电路由传感器电路(21)、放大电路(22)、单片机电路 (23)、自检电路(24)、看门狗电路(25)、输出电路(26)和电源电路(27)组成，传感器电路 (21)内有线圈Ll和L2;放大电路(22)内有运算放大器U3A和U3B以及光电耦合器U2和 U5,其运算放大器U3A和U3B的型号为LM358，其光电耦合器U2和U5的型号为P521 ；单片 机电路(23)内有单片机TO和12M晶体振荡器，其单片机TO的型号为AT89C2051 ；自检电 路(24)内有光电耦合器U7及U9、PNP型三极管Ql和发光二极管DSl及DS2，其光电耦合 器U7及U9的型号为P521，其PNP型三极管的型号为9012 ；看门狗电路(25)内有复位芯片 U1，其型号为MAX817 ；输出电路(26)内有光电耦合器U8，其型号为P521 ；电源电路(27)内 有稳压器U4、二极管Dl和电容器C3、C4及C5，其稳压器U4的型号为7805，其二极管Dl的 型号为IN4148 ；其连接关系为传感器电路(21)与放大电路(22)之间，线圈Ll及L2的两端分别连接 至运算放大器U3A及U3B的输入端，运算放大器U3A及U3B的输出端分别与光电耦合器U2 及U5内发光二极管的负极相连接，光电耦合器U2及TO内三极管的集电极分别连接至单片 机TO的Pl. 3及Pl. 2 口 ；自检电路(24)与单片机电路(23)之间，PNP型三极管Ql的基极 经过电阻Rl连接到单片机TO的Pl. 4 口，PNP型三极管Ql的发射极连接电源电路(27)的 输出信号VCC端，发光二极管DSl及DS2的正极均连接到PNP型三极管Ql的集电极，发光 二极管DSl及DS2的负极分别连接至线圈Ll及L2的一端，线圈Ll及L2的另一端分别与 光电耦合器U7及U9内发光二极管的正极相连接，光电耦合器U7及U9内三极管的集电极 分别连接至单片机TO的Pl. 1及P1.0 口 ；看门狗电路(25)与单片机电路(23)之间，复位 芯片Ul的第6引脚及第7引脚分别连接至单片机U6的P3. 2 口及RST端，复位芯片Ul的 BATT端与OUT端短接；输出电路(26)与单片机电路(23)及电源电路(27)之间，光电耦合 器U8内发光二极管的负极连接到单片机TO的P3.5 口，光电耦合器U8内三极管的集电极经电阻R7连接至二极管Dl的正极，光电耦合器U8内三极管的发射极连接至输出端子排P4 的第1引脚，其第2引脚接地；在电源电路(27)中，二极管Dl的正极连接至交流电源端子排 P2的第1引脚，其第2引脚接地，二极管Dl的负极及电容器C3的一端均连接至稳压器U4 的IN端，电容器C4及C5的一端均连接至稳压器U4的OUT端，电容器C3、C4及C5的另一 端均接地，稳压器U4的OUT端输出电源信号VCC，用于向放大电路(22)、单片机电路(23)、 自检电路(24)、看门狗电路(25)和输出电路(26)供电。
专利摘要一种差动式轨道传感器，由安装支架、传感器和处理电路盒组成，安装支架由小卡座、大卡座、偏心锁紧手柄、压板和可调连接板构成，小卡座与大卡座通过锁紧螺丝连接在一起，并构成卡钳状的安装支架的底座，偏心锁紧手柄通过平垫和弹簧垫，用销轴将其固定在小卡座的外侧壁上，压板通过压板安装螺丝固定在大卡座的上部，可调连接板的下部通过两个安装螺丝I固定在大卡座的外侧壁上；传感器的底部通过两个安装螺丝II固定在可调连接板的上部；传感器的底面上设有传感器出线孔，从传感器出线孔引出的电缆线连接到安装在铁轨一侧的处理电路盒。其优点为，结构简单，安装迅速，检测灵敏度高，能够识别干扰信号，具有故障自检功能，并且能够识别来车方向。
文档编号G01D5/12GK201694206SQ20102011820
公开日2011年1月5日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者王志永 申请人:邯郸开发区泰科电子科技有限公司