機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及其安裝方法，傳感器包括：感應(yīng)組件和處理電路板，處理電路板包括電源處理電路和信號(hào)處理電路。來自外部的電源輸入信號(hào)經(jīng)過電源處理電路處理后，分別為感應(yīng)組件和信號(hào)處理電路供電。感應(yīng)組件包括兩組以上的雙通道霍爾元件，感應(yīng)組件將感應(yīng)到的隨測速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化的脈沖信號(hào)送至信號(hào)處理電路，由信號(hào)處理電路對脈沖信號(hào)放大、整形后，將四路以上經(jīng)過處理的信號(hào)輸出至上位機(jī)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不能滿足動(dòng)車組高速測速要求，通道數(shù)少，在機(jī)車低速時(shí)無信號(hào)輸出的問題，與測速齒輪無接觸和磨損，生產(chǎn)調(diào)試工藝簡單、安裝方便、感應(yīng)氣隙大、測速范圍寬、溫度適應(yīng)范圍廣、抗振性和抗干擾性能強(qiáng)。
【專利說明】機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及其安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器裝置及其安裝方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于機(jī)車、動(dòng)車、高鐵列車等軌道交通車輛測速的多通道非接觸式霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著當(dāng)今國內(nèi)火車車速和承載能力日益增長，安全行車也越來越得到廣泛的關(guān)注和重視。這就要求列車必須準(zhǔn)確可靠地接收到當(dāng)前運(yùn)行速度信號(hào)。目前，應(yīng)用于機(jī)車測速的傳感器主要是采用光電轉(zhuǎn)速傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器和磁電轉(zhuǎn)速傳感器。
[0003]現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機(jī)車軸端，為機(jī)車提供運(yùn)行速度及運(yùn)行方向，傳感器輸入軸和機(jī)車被測輪軸連接，被測輪軸帶動(dòng)傳感器輸入軸旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比為1: 1，利用光電效應(yīng)的原理，產(chǎn)生頻率與輪軸轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖信號(hào)，提供給機(jī)車安全列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測速。但是機(jī)車在運(yùn)行的過程中，輪對軸承的振動(dòng)較大，污物較多，光電轉(zhuǎn)速傳感器長期在振動(dòng)、沖擊、污物的環(huán)境中工作，使得傳感器信號(hào)受到嚴(yán)重的影響，存在通道無信號(hào)、丟脈沖、相位差超差等現(xiàn)象，大大降低了其可靠性。
[0004]現(xiàn)有的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機(jī)車齒輪端蓋上，其傳動(dòng)模式為無接觸式，該傳感器由安裝法蘭、霍爾元件、磁鐵、外殼以及輸出電纜組成，雖然克服了光電轉(zhuǎn)速傳感器接觸式傳動(dòng)模式的不足，但是現(xiàn)有技術(shù)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器通道數(shù)為兩通道，不能夠很好的滿足鐵路信號(hào)冗余設(shè)計(jì)的要求。為了滿足列控系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)的要求，需要安裝多個(gè)兩通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，這樣給機(jī)車布線、維護(hù)以及檢修帶來極大的不便。
[0005]現(xiàn)有的磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機(jī)車齒輪端蓋上，其傳動(dòng)模式為無接觸式，磁電轉(zhuǎn)速傳感器由感應(yīng)線圈、磁鐵、安裝法蘭、外殼以及輸出電纜組成，傳感器隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)輸出頻率與轉(zhuǎn)速成正比的正弦波信號(hào)，但是在轉(zhuǎn)速較低的條件下，磁電轉(zhuǎn)速傳感器無信號(hào)輸出，導(dǎo)致機(jī)車列控系統(tǒng)在機(jī)車低速時(shí)無法讀取磁電轉(zhuǎn)速傳感器速度信號(hào)。
[0006]因此，綜上，現(xiàn)有應(yīng)用于機(jī)車測速的光電轉(zhuǎn)速傳感器、雙通道的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器以及磁電轉(zhuǎn)速傳感器，存在著如下缺點(diǎn):
[0007](I)光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在機(jī)車輪對軸承的軸端，其傳動(dòng)模式為接觸式，無法滿足現(xiàn)有機(jī)車尤其是動(dòng)車組高速電機(jī)的測速要求；
[0008](2)雙通道的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝在齒輪端蓋上，其傳動(dòng)模式為無接觸式，但是雙通道的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器并不能滿足列控系統(tǒng)的冗余要求，而安裝多個(gè)雙通道霍爾元件又給機(jī)車布線、維護(hù)以及檢修帶來極大的不便；如果安裝方式相同，而只是使用多個(gè)兩通道的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器輸出電纜線自然也就增加，傳感器的布線、維護(hù)、檢修就需要安裝或拆卸多根電纜；
[0009](3)磁電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在齒輪端蓋上，因?yàn)楝F(xiàn)有機(jī)車尤其是動(dòng)車組電機(jī)轉(zhuǎn)速高、要求速度傳感器通道數(shù)多，因而此類傳感器在機(jī)車低速時(shí)無信號(hào)輸出，導(dǎo)致低速狀態(tài)下機(jī)車列控系統(tǒng)無速度顯示，而目前單一的速度傳感器無法滿足現(xiàn)有機(jī)車的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器及其安裝方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能滿足動(dòng)車組高速電機(jī)的測速要求，通道數(shù)過少，同時(shí)在機(jī)車低速時(shí)無信號(hào)輸出的技術(shù)問題。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，包括:感應(yīng)組件和處理電路板，所述處理電路板包括電源處理電路和信號(hào)處理電路。來自外部電源的電源輸入信號(hào)經(jīng)過所述電源處理電路處理后，分別為所述感應(yīng)組件和信號(hào)處理電路供電。所述感應(yīng)組件包括兩組以上的雙通道霍爾元件，所述感應(yīng)組件將感應(yīng)到的隨測速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化的脈沖信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理電路，由所述信號(hào)處理電路對所述脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、整形處理后，將四路以上經(jīng)過處理的信號(hào)輸出至上位機(jī)。
[0012]優(yōu)選的,所述感應(yīng)組件包括三組雙通道霍爾元件,所述雙通道霍爾元件包括霍爾元件一和霍爾元件二。所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器由外部電源提供三路獨(dú)立的直流電源給所述電源處理電路，然后將處理后的電源供給所述感應(yīng)組件的三組雙通道霍爾元件和所述信號(hào)處理電路。當(dāng)所述測速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述感應(yīng)組件將感應(yīng)到隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化的脈沖信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、整形處理，最后將六路信號(hào)輸出至上位機(jī)。
[0013]優(yōu)選的，所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器還包括大定位塊和安裝器座，所述感應(yīng)組件設(shè)置在所述大定位塊的安裝孔中，所述感應(yīng)組件的感應(yīng)面與所述大定位塊的弧面處于同一弧面，所述大定位塊通過所述安裝器座設(shè)置在機(jī)車軸箱端蓋上。
[0014]優(yōu)選的，所述雙通道霍爾元件還包括卡口、屏蔽管頭、信號(hào)采集板和小定位塊。所述霍爾元件一和霍爾元件二安裝在所述小定位塊內(nèi)，所述小定位塊上設(shè)置有兩個(gè)定位小圓柱，所述信號(hào)采集板穿過所述霍爾元件一和霍爾元件二的引腳安裝在所述小定位塊上，并通過所述定位小圓柱固定在所述小定位塊上。所述霍爾元件一和霍爾元件二的引腳和采集信號(hào)輸出線焊接在所述信號(hào)采集板上。上述霍爾元件一、霍爾元件二、信號(hào)采集板和小定位塊的組合體安裝在所述屏蔽管頭中。
[0015]優(yōu)選的，所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器還包括輸出電纜部件、鎖緊螺母、密封圈、端蓋和線纜。所述信號(hào)采集板上的引出線連接至所述處理電路板，由所述處理電路板通過所述線纜對外輸出。所述線纜穿過所述安裝器座中的孔，所述線纜的一端通過輸出電纜部件穿出所述安裝器座的一側(cè)，所述輸出電纜部件通過所述鎖緊螺母固定安裝在所述安裝器座上。所述鎖緊螺母與所述安裝器座之間進(jìn)一步設(shè)置有密封圈，所述密封圈采用雙面錐型密封圈結(jié)構(gòu)，用于所述線纜的防水。
[0016]優(yōu)選的，所述線纜包括18根芯線，每一組所述雙通道霍爾元件包括6根芯線，分別為:電源正I根，電源負(fù)I根，兩個(gè)通道信號(hào)各I根，兩個(gè)通道信號(hào)備份各I根，所述輸出電纜部件采用19芯密繞式線簧連接器。
[0017]優(yōu)選的，相鄰的兩組所述雙通道霍爾元件之間的安裝夾角Θ根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算:
[0018]D=(z+2)m
[0019]HI = —+ η
2
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器(10)包括:感應(yīng)組件(5)和處理電路板(2)，所述處理電路板(2)包括電源處理電路(3)和信號(hào)處理電路(4)，來自外部電源(20)的電源輸入信號(hào)經(jīng)過所述電源處理電路(3)處理后，分別為所述感應(yīng)組件(5)和信號(hào)處理電路(4)供電；所述感應(yīng)組件(5)包括兩組以上的雙通道霍爾元件(1)，所述感應(yīng)組件(5)將感應(yīng)到的隨測速齒輪(30)轉(zhuǎn)動(dòng)變化的脈沖信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理電路(4)，由所述信號(hào)處理電路(4)對所述脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、整形處理后，將四路以上經(jīng)過處理的信號(hào)輸出至上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述感應(yīng)組件(5 )包括三組雙通道霍爾元件(I),所述雙通道霍爾元件(I)包括霍爾元件一(101)和霍爾元件二(102);所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器(10)由外部電源(20)提供三路獨(dú)立的直流電源給所述電源處理電路(3)，然后將處理后的電源供給所述感應(yīng)組件(5)的三組雙通道霍爾元件(I)和所述信號(hào)處理電路(4)，當(dāng)所述測速齒輪(30)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述感應(yīng)組件(5)將感應(yīng)到隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化的脈沖信號(hào)傳送至所述信號(hào)處理電路(4)進(jìn)行放大、整形處理，最后將六路信號(hào)輸出至上位機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器(10)還包括大定位塊(6)和安裝器座(7)，所述感應(yīng)組件(5)設(shè)置在所述大定位塊(6)的安裝孔(19)中，所述感應(yīng)組件(5)的感應(yīng)面與所述大定位塊(6)的弧面處于同一弧面，所述大定位塊(6)通過所述安裝器座(7)設(shè)置在機(jī)車軸箱端蓋上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述雙通道霍爾元件(I)還包括卡口(14)、屏蔽管頭(15)、信號(hào)采集板(16)和小定位塊(17)，所述霍爾元件一(101)和霍爾元件二( 102)安裝在所述小定位塊(17)內(nèi)，所述小定位塊(17)上設(shè)置有兩個(gè)定位小圓柱(18)，所述信號(hào)采集板(16)穿過所述霍爾元件一(101)和霍爾元件二(102)的引腳(21)安裝在所述小定位塊(17)上，并通過所述定位小圓柱(18)固定在所述小定位塊(17)上，所述霍爾`元件一(101)和霍爾元件二( 102)的引腳和采集信號(hào)輸出線焊接在所述信號(hào)采集板(16)上，上述霍爾元件一(101)、霍爾元件二( 102)、信號(hào)采集板(16)和小定位塊(17)的組合體安裝在所述屏蔽管頭(15)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器(10)還包括輸出電纜部件(8)、鎖緊螺母(9)、密封圈(11)、端蓋(12)和線纜(13)，所述信號(hào)采集板(16)上的引出線連接至所述處理電路板(2)，由所述處理電路板(2)通過所述線纜(13)對外輸出；所述線纜(13)穿過所述安裝器座(7)中的孔，所述線纜(13)的一端通過輸出電纜部件(8)穿出所述安裝器座(7)的一側(cè)，所述輸出電纜部件(8)通過所述鎖緊螺母(9)固定安裝在所述安裝器座(7)上，所述鎖緊螺母(9)與所述安裝器座(7)之間進(jìn)一步設(shè)置有密封圈(11)，所述密封圈(11)采用雙面錐型密封圈結(jié)構(gòu)，用于所述線纜(13)的防水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述線纜(13)包括18根芯線，每一組所述雙通道霍爾元件(I)包括6根芯線，分別為:電源正I根，電源負(fù)I根，兩個(gè)通道信號(hào)各I根，兩個(gè)通道信號(hào)備份各I根，所述輸出電纜部件(8)采用19芯密繞式線簧連接器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5中任一權(quán)利要求所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:相鄰的兩組所述雙通道霍爾元件(I)之間的安裝夾角Θ根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算: 其中，D為所述測速齒輪(30)的齒頂圓直徑，z為所述測速齒輪(30)的齒數(shù)，m為所述測速齒輪(30)的模數(shù)，Hl為所述雙通道霍爾元件(I)感應(yīng)面分布圓的半徑，L為所述大定位塊(6)中安裝孔(19)的直徑，η為所述雙通道霍爾元件(I)的氣隙，02和03分別為所述大定位塊(6)感應(yīng)面的偏移角，Θ i為所述測速齒輪(30)的中心到所述大定位塊(6)感應(yīng)面的垂線與所述測速齒輪(30)的中心到感應(yīng)面兩端連線的夾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于:所述測速齒輪(30)的齒數(shù)z為I~3，所述測速齒輪(30)的模數(shù)m為60~200，當(dāng)所述雙通道霍爾元件(I)的氣隙η為0.3~2.0mm時(shí)，所述大定位塊(6)感應(yīng)面的偏移角為13.35°~13.59。。
9.一種對權(quán)利要求5-8所述的機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行安裝的方法，其特征在于，所述安裝方法包括以下步驟: S10:卡住所述雙通道霍爾元件(I)上的卡口(14)位置,旋轉(zhuǎn)所述雙通道霍爾元件(I)的角度來調(diào)整每組通道的相位差； S11:相位差調(diào)節(jié)完成后，采用快速固定膠水將所述雙通道霍爾元件(I)與所述大定位塊(6)進(jìn)行固定； S12:將所述處理電路板(2)與所述雙通道霍爾元件(I)采用導(dǎo)線連接后安裝在所述大定位塊(6)內(nèi)，用螺釘進(jìn)行固定，所述處理電路板(2)通過所述線纜(13)引出信號(hào)； S13:將所述線纜(13)穿過所述安裝器座(7)中的孔，所述大定位塊(6)與所述安裝器座(7)之間采用配合壓裝后采用螺釘進(jìn)行固定； S14:所述線纜(13)通過輸出電纜部件(8)穿出所述安裝器座(7)的一側(cè)，所述輸出電纜部件(8)通過所述鎖緊螺母(9)壓緊固定在所述安裝器座(7)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種機(jī)車測速多通道霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝方法，其特征在于，在所述步驟SlO之前還包括所述雙通道霍爾元件(I)的安裝步驟，所述安裝步驟包括:先將所述霍爾元件一(101)和霍爾元件二( 102)安裝在所述小定位塊(17)內(nèi)，接著將所述信號(hào)采集板(16)穿過所述霍爾元件一(101)和霍爾元件二(102)的引腳(21)安裝在所述小定位塊(17)上，并通過所述小定位塊(17)上的兩個(gè)小圓柱(18)定位，然后將所述霍爾元件一(101)和霍爾元件二( 102)的引腳(21)和采集信號(hào)輸出線焊接在所述信號(hào)采集板(16)上，最后將上述霍爾元件一(101)、霍爾元件二( 102)、信號(hào)采集板(16)和小定位塊(17)的組合體安裝在所述屏蔽管頭(15)內(nèi)形成所述雙通道霍爾元件(I)。
【文檔編號(hào)】G01P3/44GK103487598SQ201310481535
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】彭建紅, 賀雄, 李蘇紅 申請人:湖南湘依鐵路機(jī)車電器股份有限公司