專利名稱：電車碳精滑塊檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬電磁傳感器、電子模擬信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
當(dāng)前，在中國各大城市的公共交通工具中，無軌電車仍然是主要運(yùn)輸工具之一。無軌電車是以大功率電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，電源由整流站通過線網(wǎng)經(jīng)電車集電器輸送給電動(dòng)機(jī)，碳精滑塊承擔(dān)了集電器在線網(wǎng)上滑動(dòng)受電時(shí)的減磨作用，如果無碳精滑塊空磨將使線網(wǎng)的磨損大大加劇。目前，對(duì)于電車集電器的碳精滑塊的檢查，均采用人工方法，故無碳精滑塊空磨現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，空磨現(xiàn)象一直是電車技術(shù)管理上一大難題。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述存在的問題，研制出的一種能檢測行駛中電車集電器滑塊的有無或厚薄，以便及時(shí)更換磨損后的碳精滑塊，保護(hù)線網(wǎng)的一種測量儀器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案電車碳精滑塊檢測器主要由整機(jī)、電磁探測排、過電壓保護(hù)板組成。
電磁探測排探測排由420玻纖絕緣排改制而成與原線網(wǎng)分段絕緣排具有互換性，在無分段處同樣也可安裝。線網(wǎng)絕緣排偏中處銑出一個(gè)長方型槽，U型鐵芯電感傳感器用環(huán)氧樹脂封灌入槽內(nèi)，開口朝下，電感量為9mH，當(dāng)滑塊經(jīng)過探測頭時(shí)，集電器底托座(為鐵磁材料)即與U型鐵芯形成閉合磁路，滑塊的厚度即是此閉合磁路的氣隙厚度，電感量上升，在無滑塊情況下，氣隙近似等于零，電感量最大，約為16mH。當(dāng)電感量變化時(shí)，電感線圈內(nèi)的正弦交流電流與之相應(yīng)變化，即可測出有無滑塊或滑塊厚薄。在探測排兩側(cè)外部電感傳感器處，有兩塊約2mm厚的鋼板，一方面起減磨作用延長探測排使用壽命，更主要的是起磁屏蔽作用，防止集電器偏線造成的誤差。
整機(jī)主電路圖電源、電源變壓器將220V市電降壓輸出兩組17伏交流電，經(jīng)全橋整流，兩三端穩(wěn)壓器7815、7915穩(wěn)壓后輸出正負(fù)兩組15伏直流電，供全機(jī)使用。
以IC1(LM324運(yùn)放)為主，構(gòu)成“文氏電橋”正弦電流發(fā)生器，R1R2C1C2為串并聯(lián)振蕩反饋網(wǎng)絡(luò)，振蕩頻率由式f0＝ 1/(2πRC) 決定。BG2、BG3為OTL放大以提高放大器負(fù)載能力。正弦電流經(jīng)C輸出至電感L1與LX的串聯(lián)電路中，在LX上產(chǎn)生分壓。
以IC2(Lm324運(yùn)放)構(gòu)成電橋放大電路，放大器負(fù)端為基準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)整W1即可改變基準(zhǔn)電位，正端為輸入端，LX上的電壓變化量，通過整流濾波網(wǎng)絡(luò)加至放大器輸入端，放大器輸出直流電壓變化量V0。
以IC3(LM339四比較器)組成四個(gè)獨(dú)立比較電路，W2為四個(gè)比較器提供基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓根據(jù)滑塊厚、中、薄、無四種情況經(jīng)試驗(yàn)確定。常態(tài)下V0為零，各比較器處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)LX1電感變化上升時(shí)，隨之V0相應(yīng)上升，相應(yīng)比較器翻轉(zhuǎn)由截止至導(dǎo)通，推動(dòng)后級(jí)顯示電路作出相應(yīng)顯示。
因?yàn)榧娖魍ㄟ^滑塊的時(shí)間極短，當(dāng)時(shí)速為30km時(shí)，探測排感應(yīng)時(shí)間大約只有3.6ms因而無法供人觀察，對(duì)于報(bào)警電路來說，這樣短的時(shí)間中間繼電器也可能來不及吸合，所以在比較電路后設(shè)計(jì)了由IC4雙單穩(wěn)集成電路塊組成的穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。將每次脈沖信號(hào)延長至約3～6秒時(shí)間，其延遲時(shí)間由式?jīng)Q定tW＝－R3C3ln( (VDD－VTR)/(VDD) )＝0.69RC(取
)tW＝6s晶體管BG4的作用是增加電路負(fù)載能力。電路最后的顯示部分及報(bào)警部分分別由紅色發(fā)光二極管XD1～XD4和中間繼電器ZJ1ZJ2及蜂鳴器組成。
過電壓保護(hù)板，該板同時(shí)作為電磁探測排引線電纜的進(jìn)戶配電板，各路信號(hào)經(jīng)雙投閘刀DK通過熔絲RD接儀器引入端子，RV為氧化鋅壓敏電阻，導(dǎo)通電壓37伏最大負(fù)載電流2A，其公共端應(yīng)有良好接地，當(dāng)因某種原因引線電纜帶上其他高壓電時(shí)(如市電220V、380V或直流600伏)壓敏電阻即行擊穿導(dǎo)通，RD熔斷，其工作電壓＞40伏，RD選用0.1A～0.2A。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)電車碳精滑塊檢測器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)試方便，使用操作簡單易行，對(duì)電車正常行駛無不利影響，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于安全生產(chǎn)，能有效檢測出無碳精滑塊電車，避免對(duì)線網(wǎng)空磨造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。


圖1是本實(shí)用新型電路原理圖。
圖2是本實(shí)用新型原理方框圖。
圖3是本實(shí)用新型探測排結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本實(shí)用新型探測排A－A剖視圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述當(dāng)被測電車通過探測排時(shí)(見圖2)，其集電器沿著探測排底邊滑過(見圖3)，集電器鋼質(zhì)托座(鐵磁材料)在經(jīng)過傳感器LX時(shí)，與LX的U型鐵芯構(gòu)成了閉合磁路。使LX的電感量上升，集電器中的碳精滑塊(非鐵磁材料)充當(dāng)了閉合磁路中的氣隙。LX線圈兩端由接線柱(1)通過信號(hào)電纜(用護(hù)套線代替，圖中未畫出)接到整機(jī)，由IC2組成的放大器正輸入端(見
圖1)，整機(jī)中由IC1、BG2、BG3組成的“文氏”電橋正弦波振蕩器，輸出電壓恒定的正弦電流，經(jīng)電容C流入由固定電感L1與LX組成的電感串聯(lián)回路〔常態(tài)時(shí)(即無電車通過時(shí))，LX的電感量為一定值〕，在A點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)固定分壓V1＝V (Xix)/(XL1+ XLx) ，當(dāng)LX的電感量上升時(shí)，V1也隨之上升，放大器輸出端B點(diǎn)即有信號(hào)電壓V0輸出(見
圖1)。
由于被測電車的集電器中的碳精滑塊厚度不同，有的甚至無碳精滑塊，所以閉合磁路的氣隙各不相同，甚至為零，氣隙的厚度對(duì)電感量的變化有對(duì)應(yīng)的影響關(guān)系。氣隙大時(shí)(滑塊厚)，電感量上升小，V1上升小，放大器輸出電壓V0低，氣隙小時(shí)(滑塊薄，無滑塊氣隙為零)，電感量上升大，V1上升大，放大器輸出電壓V0高。
放大器輸出電壓V0送至由IC3組成的比較電路進(jìn)行比較運(yùn)算，比較器的基準(zhǔn)電位由各自的電位器W2整定，自IC31至IC34電位由低至高，分別代表滑塊的厚、中、薄、無四種狀態(tài)。根據(jù)V0高低，相應(yīng)的比較器翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，當(dāng)V0最低時(shí)，只有IC31翻轉(zhuǎn)，當(dāng)V0最高時(shí)，四個(gè)比較器全部翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，其余類推。
比較器輸出的脈沖信號(hào)寬度較窄(約幾個(gè)毫秒)，對(duì)于觀察是不夠的，所以在后面設(shè)計(jì)了由IC4組成的單穩(wěn)延時(shí)電路，將脈沖信號(hào)展寬到3至6秒以便觀察，展寬后的信號(hào)通過BG4推動(dòng)XD發(fā)出紅光顯示。
儀器使用規(guī)定(見
圖1)，從上至下，當(dāng)XD1亮?xí)r代表被測電車的滑塊是厚的，XD1、XD2同時(shí)亮?xí)r，代表滑塊厚度中等，XD1、XD2、XD3同時(shí)亮?xí)r，代表滑塊厚度很薄，XD1、XD2、XD3XD4同時(shí)亮?xí)r代表無滑塊。圖中，ZJ1、ZJ2的作用是使FM導(dǎo)通發(fā)出相應(yīng)的音響報(bào)警信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種電車碳精滑塊檢測器，其特征是在絕緣排中間開有一個(gè)長方形槽，槽內(nèi)埋進(jìn)一只U型開口向下的鐵芯(或磁芯)電感線圈，并用絕緣材料封灌密閉，鐵芯電感線圈兩引線通過兩小孔引出并用螺釘固定用由信號(hào)電纜接至儀器的A-地端，絕緣排體兩端的圓孔與電車線網(wǎng)連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車碳精滑塊檢測器，其特征是探測排外部電感傳感器處有兩塊鋼板。
專利摘要電車碳精滑塊檢測器主要用來檢測行駛中電車集電器滑塊的有無或厚薄，以便及時(shí)更換磨損后的滑塊，保護(hù)線網(wǎng)。該檢測器由電磁探測排、整機(jī)、過電壓保護(hù)板組成，其特征是在控測排中埋有一只U型開口向下的鐵芯電感。
文檔編號(hào)B60L5/00GK2034921SQ8821121
公開日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月11日
發(fā)明者鄭國棟 申請(qǐng)人:南京市公共交通公司電車場