專利名稱：車(chē)輪傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛的車(chē)輪裝置，具體涉及一種巨磁阻式車(chē)輪傳感器。
(二)
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)常用的車(chē)輪檢測(cè)裝置主要采用霍爾器件和電磁式傳感器，霍爾傳感器是電流垂 直于外磁場(chǎng)方向而流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向?qū)w的兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)差。 該電勢(shì)差與外界磁場(chǎng)的變化有關(guān)，當(dāng)機(jī)車(chē)車(chē)輪經(jīng)過(guò)霍爾元器件表面時(shí)，由于磁場(chǎng)變化相對(duì)檢測(cè) 距離的增大迅速減小，通?；魻杺鞲衅鳈z測(cè)的最大距離為10mm左右，并且感應(yīng)信號(hào)隨溫度變 化比較明顯，檢測(cè)基線非常不穩(wěn)定；電磁式傳感器包括發(fā)送和接收兩個(gè)線圈，在發(fā)射線圈上通 一定的交流激勵(lì)信號(hào)后，發(fā)送線圈和接收線圈產(chǎn)生兩個(gè)磁通，當(dāng)車(chē)輪經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，兩個(gè)線圈 上的磁通量發(fā)生變化，在接收線圈上就會(huì)感應(yīng)出計(jì)軸的電壓信號(hào)，該類(lèi)傳感器相對(duì)于霍爾傳感 器來(lái)說(shuō)具有較大的檢測(cè)距離，但是電磁式傳感器激勵(lì)線圈和接收線圈也容易受溫度的干擾，系 統(tǒng)一般工作溫度范圍為-25'C — 7(TC,傳感器的體積相對(duì)較大，在寒冷地區(qū)的應(yīng)用受到限制， 使用范圍具有一定的局限性。該類(lèi)傳感器的外殼通常采用塑料外殼，塑料外殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)于 金屬外殼較差，通常在低溫和高穩(wěn)條件下長(zhǎng)時(shí)間使用，塑料外殼也容易變脆，需要定期的更換 傳感器外殼，很難適應(yīng)鐵路的惡劣的工作環(huán)境。限制了該類(lèi)傳感器的推廣和應(yīng)用。
(三)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用巨磁阻傳感器設(shè)計(jì)出的一種用于火車(chē)車(chē)輪檢測(cè)的，可以 減小系統(tǒng)的體積，提高系統(tǒng)的工作溫度范圍和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，能夠很好的適應(yīng)鐵路現(xiàn)場(chǎng) 的工作環(huán)境的車(chē)輪傳感器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括固定支架和巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置 磁場(chǎng)、信號(hào)調(diào)理電路和巨磁阻芯片，信號(hào)調(diào)理電路包括依次電連接的儀表放大器、.數(shù)字比較 器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場(chǎng)的N極對(duì)應(yīng)巨磁阻芯片設(shè)置。
本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征
1、 所述的巨磁阻傳感器設(shè)置在鋁盒內(nèi)，并通過(guò)支架與固定支架的壓板設(shè)置在鐵軌勾板 上，鋁盒與支架之間設(shè)置有絕緣電木；
2、 所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器；
3、 所述的巨磁阻芯片采用惠斯登橋式結(jié)構(gòu)，通過(guò)差動(dòng)放大電橋進(jìn)行鐵磁物質(zhì)的檢測(cè)；
4、 所述的巨磁阻傳感器包括一組至少一個(gè)巨磁阻傳感器。
本發(fā)明的車(chē)輪傳感器還可組成一種計(jì)軸傳感器，它包括兩組車(chē)輪傳感器，分別連接微處
3理器的中斷I/0端口上，根據(jù)微處理器中斷I/0端口進(jìn)人中斷的時(shí)間先后，來(lái)判斷火車(chē)行駛 的方向。傳感器與微處理器的連接方式是，如果傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)，直接將檢測(cè)信號(hào)送 入微處理器的I/0口，如果傳感器輸出的是模擬信號(hào)，采用AD轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行連接。
本發(fā)明的車(chē)輪傳感器主要是利用巨磁材料在微弱磁場(chǎng)的變化下產(chǎn)生較大的電阻變化來(lái)進(jìn) 行檢測(cè)車(chē)輪的。巨磁阻傳感器采用巨磁效應(yīng)，并普遍采用惠斯登橋式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳感器頭，在 外界磁場(chǎng)變化時(shí)，引起電橋電阻變化，通過(guò)差動(dòng)放大電橋電壓來(lái)進(jìn)行鐵磁物質(zhì)的檢測(cè)。巨磁 阻傳感器受溫度影響比較小，不同溫度條件下的磁場(chǎng)變化輸出信號(hào)曲線如圖2所示。由曲線 可知，溫度越低系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度就會(huì)越高。巨磁阻傳感器具有良好的方向性，只與平行于 巨磁阻芯片表面的磁場(chǎng)變化有關(guān)，傳感器安裝合適，就不會(huì)感應(yīng)周?chē)蔫F軌。該巨磁阻傳感 器主要由偏置磁場(chǎng)、巨磁阻芯片、儀表放大器、數(shù)字比較器和低通濾波器組成。儀表放大器 對(duì)巨磁阻芯片檢測(cè)到的車(chē)輪信號(hào)放大和濾波后，通過(guò)比較器設(shè)定的閾值電壓，得到反應(yīng)車(chē)輪 的數(shù)字脈沖信號(hào)。
巨磁阻傳感器對(duì)鐵磁性物質(zhì)的檢測(cè)距離大于20咖。因此能夠很好的應(yīng)用于火車(chē)車(chē)輪的檢 測(cè)。傳感器的輸出信號(hào)與火車(chē)車(chē)速無(wú)關(guān)，能夠適用于不同車(chē)速的檢測(cè)?？朔藗鹘y(tǒng)無(wú)源傳感 器不能夠?qū)Φ退傩旭偭熊?chē)檢測(cè)的缺點(diǎn)。在檢測(cè)中采用鐵軌夾具將傳感器固定在鐵軌的內(nèi)側(cè)， 通過(guò)調(diào)整夾具的高低來(lái)調(diào)整輪緣距離傳感器表面的距離。整套系統(tǒng)的裝配圖如圖1所示，該 夾具無(wú)需在鋼軌上打孔，安裝方便，外殼采用非鐵磁性物質(zhì)的金屬外殼，增加了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度。本發(fā)明是一種新型的巨磁阻式車(chē)輪傳感器，同時(shí)采用兩個(gè)傳感器聯(lián)用還能用于火車(chē)的 計(jì)軸傳感器。該傳感器只對(duì)鐵磁性物質(zhì)進(jìn)行感應(yīng)，不會(huì)感應(yīng)其他的金屬物質(zhì)，檢測(cè)方向性非 常好，不受周?chē)F軌的干擾，具有較寬的溫度范圍。該車(chē)輪傳感器可以用來(lái)完成對(duì)接近區(qū)段 的計(jì)軸及其道口的聲光報(bào)警等。本發(fā)明巨磁阻車(chē)輪傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)軸設(shè)備具有體積小、 工作可靠和靈敏度高的特點(diǎn)，能夠廣泛的應(yīng)用于鐵道道口、編組場(chǎng)、貨場(chǎng)和吊車(chē)場(chǎng)的作業(yè)。
(四)
圖l是車(chē)輪傳感器的裝配圖2是巨磁傳感器在不同工作溫度下的輸出信號(hào)波形圖； 圖3是車(chē)輪傳感器的檢測(cè)原理圖； 圖4是計(jì)軸設(shè)備的原理框圖。
(五) 具體實(shí)施方案 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明-
實(shí)施例l:作為車(chē)輪傳感器使用，本實(shí)施例采用巨磁阻芯片作為核心傳感元件，配合外圍 的信號(hào)處理電路完成車(chē)輪的檢測(cè)。圖3為車(chē)輪傳感器典型電路檢測(cè)原理框圖，巨磁阻傳感器括偏置磁場(chǎng)、依次電連接的巨磁阻芯片8、儀表放大器9、數(shù)字比較器10和低通濾波器11，偏 置磁場(chǎng)的N極對(duì)應(yīng)巨磁阻芯片8設(shè)置，本實(shí)施例中儀表放大器9采用AD620儀表放大器，低通濾 波器ll采用有源二階低通濾波器，當(dāng)外界磁場(chǎng)變化時(shí)，惠斯登電橋的電阻發(fā)生變化。電橋的 輸出的微弱信號(hào)送入AD620儀表放大器，經(jīng)過(guò)有源二階低通濾波器濾波后，經(jīng)過(guò)比較起產(chǎn)生微 處理器需要的數(shù)字脈沖信號(hào)。圖l為傳感器裝配示意圖，l為鐵軌，2為巨磁阻傳感器，用來(lái)檢 測(cè)車(chē)輪信號(hào)。3為安裝傳感器的鋁盒，4為絕緣電木，防止鐵軌上的電氣信號(hào)影響傳感器，5 為支架，通過(guò)調(diào)整支架的高度可以滿足不同的軌型的需要，6為固定支架的壓板，7為鐵軌勾 板。
實(shí)施例2:作為計(jì)軸傳感器使用，本實(shí)施例應(yīng)用中，采用兩個(gè)巨磁阻傳感器為一組，配合 微處理器14作為計(jì)軸傳感器。系統(tǒng)的電路原理框圖如圖4所示，兩個(gè)傳感器分別連接到微處 理器14的中斷I/0口上，根據(jù)微處理器14I/0端口進(jìn)入中斷的時(shí)間先后，來(lái)判斷火車(chē)行駛的方 向。配合微處理器該傳感器具有車(chē)型識(shí)別的能力，能夠判斷出經(jīng)過(guò)傳感器上方的車(chē)輛還是機(jī) 車(chē)。本實(shí)施例中作為計(jì)軸設(shè)備與微處理器連接時(shí)，也可以是一個(gè)或多個(gè)傳感器。傳感器的外 殼采用鋁質(zhì)材料，提高了整套系統(tǒng)的穩(wěn)固性。
權(quán)利要求
1、一種車(chē)輪傳感器，它包括固定支架，其特征在于它還包括巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置磁場(chǎng)、信號(hào)調(diào)理電路和巨磁阻芯片，信號(hào)調(diào)理電路包括依次電連接的儀表放大器、數(shù)字比較器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場(chǎng)的N極對(duì)應(yīng)巨磁阻芯片設(shè)置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻傳感器設(shè)置在鋁盒內(nèi)，并通 過(guò)支架與固定支架的壓板設(shè)置在鐵軌勾板上，鋁盒與支架之間設(shè)置有絕緣電木。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)輪傳感器，其特征在于所述的低通濾波器為有源二階低通濾波器o
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻芯片采用惠斯登橋式結(jié)構(gòu)， 通過(guò)差動(dòng)放大電橋進(jìn)行鐵磁物質(zhì)的檢測(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)輪傳感器，其特征在于所述的巨磁阻傳感器包括一組至少一個(gè)巨 磁阻傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車(chē)輪傳感器。它包括固定支架和巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器包括偏置磁場(chǎng)、信號(hào)調(diào)理電路和巨磁阻芯片，信號(hào)調(diào)理電路包括依次電連接的儀表放大器、數(shù)字比較器和低通濾波器，儀表放大器連接巨磁阻芯片、偏置磁場(chǎng)的N極對(duì)應(yīng)巨磁阻芯片設(shè)置。本發(fā)明采用巨磁阻傳感器設(shè)計(jì)，可用于火車(chē)車(chē)輪檢測(cè)，有效減小系統(tǒng)的體積，提高系統(tǒng)的工作溫度范圍和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，能夠很好的適應(yīng)鐵路現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境。
文檔編號(hào)B61L1/16GK101298253SQ200810064788
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月23日
發(fā)明者劉廣新, 劉曉為, 唐佳祿, 亮 尹, 張海峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)