车轮传感器
阅读：1011发布：2020-05-11
专利汇可以提供车轮传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 车轮 传感器 。它包括固定 支架 和巨 磁阻传感器 ，巨磁阻传感器包括偏置 磁场 、 信号 调理 电路 和巨磁阻芯片，信号调理电路包括依次电连接的 仪表 放大器 、数字比较器和低通 滤波器 ， 仪表放大器 连接巨磁阻芯片、偏置磁场的N极对应巨磁阻芯片设置。本发明采用巨磁阻传感器设计，可用于火车车轮检测，有效减小系统的体积，提高系统的 工作 温度 范围和系统工作的 稳定性 ，能够很好的适应 铁 路现场的工作环境。，下面是车轮传感器专利的具体信息内容。
车轮传感器
(一)技术领域
[0002] 目前，国内常用的车轮检测装置主要采用霍尔器件和电磁式传感器，霍尔传感器是电流垂直于外磁场方向而流过导体时，在垂直于电流和磁场的方向导体的两侧会产生一定的电势差。该电势差与外界磁场的变化有关，当机车车轮经过霍尔元器件表面时，由于磁场变化相对检测距离的增大迅速减小，通常霍尔传感器检测的最大距离为10mm左右，并且感应信号随温度变化比较明显，检测基线非常不稳定；电磁式传感器包括发送和接收两个线圈，在发射线圈上通一定的交流激励信号后，发送线圈和接收线圈产生两个磁通，当车轮经过传感器时，两个线圈上的磁通量发生变化，在接收线圈上就会感应出计轴的电压信号，该类传感器相对于霍尔传感器来说具有较大的检测距离，但是电磁式传感器激励线圈和接收线圈也容易受温度的干扰，系统一般工作温度范围为-25℃-70℃，传感器的体积相对较大，在寒冷地区的应用受到限制，使用范围具有一定的局限性。该类传感器的外壳通常采用塑料外壳，塑料外壳结构强度相对于金属外壳较差，通常在低温和高稳条件下长时间使用，塑料外壳也容易变脆，需要定期的更换传感器外壳，很难适应铁路的恶劣的工作环境。限制了该类传感器的推广和应用。(三)发明内容
[0004] 本发明的目的是这样实现的：它包括固定支架和巨磁阻传感器，巨磁阻传感器包括偏置磁场、信号调理电路和巨磁阻芯片，信号调理电路包括依次电连接的仪表放大器、数字比较器和低通滤波器，仪表放大器连接巨磁阻芯片、偏置磁场的N极对应巨磁阻芯片设置。
[0005] 本发明还有这样一些技术特征：
[0007] 2、所述的低通滤波器为有源二阶低通滤波器；
[0008] 3、所述的巨磁阻芯片采用惠斯登桥式结构，通过差动放大电桥进行铁磁物质的检测；
[0009] 4、所述的巨磁阻传感器包括一组至少一个巨磁阻传感器。
[0010] 本发明的车轮传感器还可组成一种计轴传感器，它包括两组车轮传感器，分别连接微处理器的中断I/O端口上，根据微处理器中断I/O端口进入中断的时间先后，来判断火车行驶的方向。传感器与微处理器的连接方式是，如果传感器输出的数字信号，直接将检测信号送入微处理器的I/O口，如果传感器输出的是模拟信号，采用AD转换方式进行连接。
[0011] 本发明的车轮传感器主要是利用巨磁材料在微弱磁场的变化下产生较大的电阻变化来进行检测车轮的。巨磁阻传感器采用巨磁效应，并普遍采用惠斯登桥式结构设计传感器头，在外界磁场变化时，引起电桥电阻变化，通过差动放大电桥电压来进行铁磁物质的检测。巨磁阻传感器受温度影响比较小，不同温度条件下的磁场变化输出信号曲线如图2所示。由曲线可知，温度越低系统的检测灵敏度就会越高。巨磁阻传感器具有良好的方向性，只与平行于巨磁阻芯片表面的磁场变化有关，传感器安装合适，就不会感应周围的铁轨。该巨磁阻传感器主要由偏置磁场、巨磁阻芯片、仪表放大器、数字比较器和低通滤波器组成。仪表放大器对巨磁阻芯片检测到的车轮信号放大和滤波后，通过比较器设定的阈值电压，得到反应车轮的数字脉冲信号。
[0012] 巨磁阻传感器对铁磁性物质的检测距离大于20mm。因此能够很好的应用于火车车轮的检测。传感器的输出信号与火车车速无关，能够适用于不同车速的检测。克服了传统无源传感器不能够对低速行驶列车检测的缺点。在检测中采用铁轨夹具将传感器固定在铁轨的内侧，通过调整夹具的高低来调整轮缘距离传感器表面的距离。整套系统的装配图如图1所示，该夹具无需在钢轨上打孔，安装方便，外壳采用非铁磁性物质的金属外壳，增加了系统的结构强度。本发明是一种新型的巨磁阻式车轮传感器，同时采用两个传感器联用还能用于火车的计轴传感器。该传感器只对铁磁性物质进行感应，不会感应其他的金属物质，检测方向性非常好，不受周围铁轨的干扰，具有较宽的温度范围。该车轮传感器可以用来完成对接近区段的计轴及其道口的声光报警等。本发明巨磁阻车轮传感器相对于传统的计轴设备具有体积小、工作可靠和灵敏度高的特点，能够广泛的应用于铁道道口、编组场、货场和吊车场的作业。
(四)附图说明
(四)附图说明
[0013] 图1是车轮传感器的装配图；
[0015] 图3是车轮传感器的检测原理图；
[0016] 图4是计轴设备的原理框图，其中：12-1、第一LED显示，12-2、第二LED显示，13、电源管理。(五)具体实施方案
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：
[0018] 实施例1：作为车轮传感器使用，本实施例采用巨磁阻芯片作为核心传感元件，配合外围的信号处理电路完成车轮的检测。图3为车轮传感器典型电路检测原理框图，巨磁阻传感器包括偏置磁场、依次电连接的巨磁阻芯片8、仪表放大电路9、低通滤波器电路10和数字输出11，偏置磁场的N极对应巨磁阻芯片8设置，本实施例中仪表放大器9采用AD620仪表放大器，低通滤波器11采用有源二阶低通滤波器，当外界磁场变化时，惠斯登电桥的电阻发生变化。电桥的输出的微弱信号送入AD620仪表放大器，经过有源二阶低通滤波器滤波后，经过比较起产生微处理器需要的数字脉冲信号。图1为传感器装配示意图，1为铁轨，2为巨磁阻传感器，用来检测车轮信号。3为安装传感器的铝盒，4为绝缘电木，防止铁轨上的电气信号影响传感器，5为支架，通过调整支架的高度可以满足不同的轨型的需要，6为固定支架的压板，7为铁轨勾板。
[0019] 实施例2：作为计轴传感器使用，本实施例应用中，采用两个巨磁阻传感器为一组，配合微处理器14作为计轴传感器。系统的电路原理框图如图4所示，两个传感器分别连接到微处理器14的中断I/O口上，根据微处理器14I/O端口进入中断的时间先后，来判断火车行驶的方向。配合微处理器该传感器具有车型识别的能力，能够判断出经过传感器上方的车辆还是机车。本实施例中作为计轴设备与微处理器连接时，也可以是一个或多个传感器。传感器的外壳采用铝质材料，提高了整套系统的稳固性。
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