用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備；用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備含有傳感器﹑信號放大模塊﹑主控制模塊﹑通訊模塊和電源模塊，傳感器含有第一傳感器和第二傳感器，主控制模塊中含有中央處理器，第一傳感器和第二傳感器分別安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線和引出線上，第一傳感器和第二傳感器的信號輸出端分別與信號放大模塊的兩個信號輸入端連接，信號放大模塊的兩個信號輸出端分別與中央處理器的兩個模擬信號輸入端連接，中央處理器的CAN通訊口通過通訊模塊與CAN總線連接；電源模塊為傳感器﹑信號放大模塊﹑主控制模塊和通訊模塊供電；本實用新型安裝靈活﹑使用方便，同時可靠性強﹑測量準確。
【專利說明】用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備
[0001](一)、【技術(shù)領域】:本實用新型涉及一種自監(jiān)測設備，特別涉及一種用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備。
[0002](二)、【背景技術(shù)】:在鐵路信號領域，扼流變壓器的安全穩(wěn)定對于導通牽引電流、維持信號軌道電路的正常工作有著重要意義。
[0003]隨著鐵路動力牽引方面全面電氣化以及和諧號機組的普遍應用，牽引回流整體分布對于軌道信號的影響也越來越大。吸上線(絕緣電纜)、鋼軌、大地對于牽引回流三分天下的正常格局在大部分站線都有所變化。由于各地土壤環(huán)境以及鐵道鋪設的具體環(huán)境影響，通過大地回流的牽引電流分量會大量附加至鋼軌回流，使得在很多站線，鋼軌的牽引電流回流量占據(jù)整體回流量接近2/3。同時，站內(nèi)軌道區(qū)段，鋼軌在日積月累的使用中難免阻抗不平衡，從而使本就異常的牽引電流增大性地通過某根鋼軌。
[0004]在此環(huán)境下，加上站內(nèi)復雜的電氣化脈沖干擾，軌道電路很容易發(fā)生軌道繼電器短時間落下、開放的信號關(guān)閉、控制臺上亮紅光帶等故障，影響運輸效率，嚴重時甚至燒毀設備，危及人身安全。
[0005]在現(xiàn)有信號維護方面，增加扼流變壓器不平衡系數(shù)的在線實時監(jiān)測，將會對信號設備維護帶來極大的便利。
[0006](三)、實用新型內(nèi)容:
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，該自監(jiān)測設備安裝靈活、使用方便，同時可靠性強、測量準確。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案:
[0009]一種用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，含有傳感器、信號放大模塊、主控制模塊、通訊模塊和電源模塊，傳感器含有第一傳感器和第二傳感器，主控制模塊中含有中央處理器，第一傳感器和第二傳感器分別安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線和引出線上，第一傳感器和第二傳感器的信號輸出端分別與信號放大模塊的兩個信號輸入端連接，信號放大模塊的兩個信號輸出端分別與中央處理器的兩個模擬信號輸入端連接，中央處理器的CAN通訊口通過通訊模塊與CAN總線連接；電源模塊為傳感器、信號放大模塊、主控制模塊和通訊模塊供電。中央處理器的型號為TMS320F28016。
[0010]信號放大模塊、主控制模塊、通訊模塊和電源模塊以整裝支架的形式安裝于鐵路扼流變壓器的內(nèi)部上側(cè)。
[0011]信號放大模塊中含有第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器和第五運算放大器，第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器和第五運算放大器的正向電源端和反向電源端分別與正向供電電源和反向供電電源連接；第一傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第一運算放大器和第二運算放大器放大后進入中央處理器的第一模擬信號輸入端，第二傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第三運算放大器和第四運算放大器放大后進入中央處理器的第二模擬信號輸入端；正向供電電源的輸出還進入到第五運算放大器的正向輸入端，第五運算放大器的反向輸入端和輸出端連接，第五運算放大器的輸出端的信號進入第二運算放大器和第四運算放大器的正向輸入端。第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器和第四運算放大器的型號為:LF442 ;第五運算放大器的型號為:0P_07。
[0012]第一傳感器和第二傳感器采樣鐵路扼流變壓器的工作信息(引入牽引電流和引出牽引電流)，每個傳感器的采樣上限至600A，第一傳感器和第二傳感器體積小、精度高、方便安裝。第一傳感器和第二傳感器的型號分別為CT53C系列500A和CT53C系列250mA。
[0013]通訊模塊中含有CAN收發(fā)器、共模濾波器、穩(wěn)壓二極管和氣體放電管，中央處理器的CAN通訊口與CAN收發(fā)器的通訊口連接，CAN收發(fā)器的CAN總線信號口通過共模濾波器連接到CAN總線，共模濾波器的輸出口上還并接有穩(wěn)壓二極管和氣體放電管。共模濾波器、穩(wěn)壓二極管和氣體放電管共同組成EMC防護組件，防止外界干擾和雷電襲擊。CAN收發(fā)器的型號為:ADM3053 ；
[0014]通訊模塊中還含有通訊指示燈，中央處理器的CAN通訊口的信號通過三極管放大后驅(qū)動通訊指示燈工作。
[0015]電源模塊中含有感應器、整流器、第一電壓轉(zhuǎn)換器、第二電壓轉(zhuǎn)換器和第三電壓轉(zhuǎn)換器，感應器安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線或引出線上，感應器通過感應鐵路扼流變壓器的工作能量場的能量而產(chǎn)生感應電，感應器的輸出經(jīng)整流器整流后輸入到第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給通訊模塊供電，第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出還進入到第二電壓轉(zhuǎn)換器和第三電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給信號放大模塊供電，第三電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給主控制模塊供電。第一電壓轉(zhuǎn)換器的型號為:LM5000 ;第二電壓轉(zhuǎn)換器的型號為:TPS60000 ;第三電壓轉(zhuǎn)換器的型號為:TPS767。
[0016]鐵路扼流變壓器工作狀態(tài)中通過有電力火車的動力源一牽引電流，通過感應器感應這個能量場的能量，并通過整流器和電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化穩(wěn)定此能量形成可供其它模塊工作的電源供。感應器的型號為LH-ELGYOI。
[0017]主控制模塊中還含有編碼開關(guān)、存儲器、溫度傳感器和模式設置跳線器，編碼開關(guān)與中央處理器的編碼信號輸入口連接，存儲器與中央處理器的串行存儲口連接，溫度傳感器與中央處理器的溫度輸入端連接，模式設置跳線器與中央處理器的模式設置輸入端連接。
[0018]溫度傳感器的型號為:DS18B20 ;存儲器的型號為:24C02。
[0019]本實用新型的有益效果:
[0020]1.本實用新型的一個自監(jiān)測設備對應一個扼流變壓器，通過編碼開關(guān)
[0021]可對每個自監(jiān)測設備進行獨立編碼，可根據(jù)工作現(xiàn)場環(huán)境組網(wǎng)，具備靈活的擴展性。同時與室內(nèi)終端僅需通信線連接，對于鐵路現(xiàn)場復雜環(huán)境有很高的適應性。
[0022]2.本實用新型的通訊模塊采用完善的EMC防護設計，對于鐵路現(xiàn)場
[0023]復雜的室外環(huán)境適應性強，能夠高穩(wěn)定、高可靠地工作。通訊模塊采用主動上報機制，實時性高、數(shù)據(jù)準確、沒有延時，同時多個自監(jiān)測設備互聯(lián)時，通道具備仲裁機制，從而有效保證數(shù)據(jù)的完整性和有效性。
[0024](四)、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0025]圖1為主控制模塊的電路原理示意圖之一；
[0026]圖2為主控制模塊的電路原理示意圖之二 ；
[0027]圖3為信號放大模塊的電路原理示意圖；
[0028]圖4為通訊模塊的電路原理示意圖；
[0029]圖5為電源模塊的電路原理示意圖。
[0030](五)、【具體實施方式】:
[0031]參見圖1?圖5，圖中，用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備含有傳感器、信號放大模塊、主控制模塊、通訊模塊和電源模塊，傳感器含有第一傳感器和第二傳感器，主控制模塊中含有中央處理器U1，第一傳感器和第二傳感器分別安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線和引出線上，第一傳感器和第二傳感器的信號輸出端分別與信號放大模塊的兩個信號輸入端連接，信號放大模塊的兩個信號輸出端分別與中央處理器Ul的兩個模擬信號輸入端連接，中央處理器Ul的CAN通訊口(CANRXA、CANTXA)通過通訊模塊與CAN總線連接；電源模塊為傳感器、信號放大模塊、主控制模塊和通訊模塊供電。中央處理器Ul的型號為 TMS320F28016。
[0032]信號放大模塊、主控制模塊、通訊模塊和電源模塊以整裝支架的形式安裝于鐵路扼流變壓器的內(nèi)部上側(cè)。
[0033]信號放大模塊中含有第一運算放大器U7A、第二運算放大器U7B、第三運算放大器U8A、第四運算放大器U8B和第五運算放大器U9，第一運算放大器U7A、第二運算放大器U7B、第三運算放大器U8A、第四運算放大器U8B和第五運算放大器U9的正向電源端和反向電源端分別與正向供電電源和反向供電電源連接；第一傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第一運算放大器U7A和第二運算放大器U7B放大后進入中央處理器Ul的第一模擬信號輸入端ADCINA5,第二傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第三運算放大器U8A和第四運算放大器U8B放大后進入中央處理器Ul的第二模擬信號輸入端ADCINA6 ;正向供電電源的輸出還進入到第五運算放大器U9的正向輸入端，第五運算放大器U9的反向輸入端和輸出端連接，第五運算放大器U9的輸出端的信號進入第二運算放大器U7B和第四運算放大器U8B的正向輸入端。第一運算放大器U7A、第二運算放大器U7B、第三運算放大器U8A和第四運算放大器U8B的型號為:LF442 ;第五運算放大器U9的型號為:0P_07。
[0034]第一傳感器和第二傳感器采樣鐵路扼流變壓器的工作信息(引入牽引電流和引出牽引電流)，每個傳感器的采樣上限至600A，第一傳感器和第二傳感器體積小、精度高、方便安裝。第一傳感器和第二傳感器的型號分別為CT53C系列500A和CT53C系列250mA。
[0035]通訊模塊中含有CAN收發(fā)器Ull、共模濾波器LlO、穩(wěn)壓二極管Dll、D12、D13和氣體放電管G1，中央處理器Ul的CAN通訊口(CANRXA、CANTXA)與CAN收發(fā)器的通訊口(CAN_RX D、CAN_TX D )連接，CAN收發(fā)器的CAN總線信號口(CAN L、CAN H)通過共模濾波器L I O連接到CAN總線，共模濾波器L I O的輸出口上還并接有穩(wěn)壓二極管Dll、D12、D13和氣體放電管G1。共模濾波器L I O、穩(wěn)壓二極管Dll、D12、D13和氣體放電管Gl共同組成EMC防護組件，防止外界干擾和雷電襲擊。CAN收發(fā)器U I I的型號為:ADM3053 ；
[0036]通訊模塊中還含有通訊指示燈L E D I A、L E D 2 A，中央處理器U I的CAN通訊口(CANRXA、CANTXA)的信號通過三極管T 1、T 2放大后驅(qū)動通訊指示燈L E D IA、L E D 2 A工作。
[0037]電源模塊中含有感應器、整流器U 4、第一電壓轉(zhuǎn)換器U 5、第二電壓轉(zhuǎn)換器U I O和第三電壓轉(zhuǎn)換器U 6，感應器安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線或引出線上，感應器通過感應鐵路扼流變壓器的工作能量場的能量而產(chǎn)生感應電，感應器的輸出經(jīng)整流器U 4整流后輸入到第一電壓轉(zhuǎn)換器U 5的輸入端，第一電壓轉(zhuǎn)換器U 5的輸出給通訊模塊供電，第一電壓轉(zhuǎn)換器U 5的輸出還進入到第二電壓轉(zhuǎn)換器U I O和第三電壓轉(zhuǎn)換器U 6的輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換器U I O的輸出給信號放大模塊供電，第三電壓轉(zhuǎn)換器U 6的輸出給主控制模塊供電。第一電壓轉(zhuǎn)換器U 5的型號為:LM5000 ;第二電壓轉(zhuǎn)換器U I O的型號為:TPS60000 ;第三電壓轉(zhuǎn)換器U 6的型號為:TPS767。
[0038]鐵路扼流變壓器工作狀態(tài)中通過有電力火車的動力源一牽引電流，通過感應器感應這個能量場的能量，并通過整流器U 4和電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化穩(wěn)定此能量形成可供其它模塊工作的電源供。感應器的型號為LH-ELGYOI。
[0039]主控制模塊中還含有編碼開關(guān)J P 1、存儲器U 3、溫度傳感器U 2、工作模式設置跳線器、加載模式設置跳線器和仿真模式設置跳線器，編碼開關(guān)J P I與中央處理器U I的編碼信號輸入口(GP I O 4 -G P I O I I)連接，存儲器U 3與中央處理器UI的串行存儲口(S DAA, SC LA)連接，溫度傳感器U 2與中央處理器U I的溫度輸入端G P I O I 6連接，工作模式設置跳線器、加載模式設置跳線器和仿真模式設置跳線器分別與中央處理器U I的模式設置輸入端G P I O I 8 , G P I O 2 9 , GP13 4連接。
[0040]溫度傳感器U 2的型號為:DS18B20 ;存儲器U 3的型號為:24C02。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，含有傳感器、信號放大模塊、主控制模塊、通訊模塊和電源模塊，其特征是:傳感器含有第一傳感器和第二傳感器，主控制模塊中含有中央處理器，第一傳感器和第二傳感器分別安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線和引出線上，第一傳感器和第二傳感器的信號輸出端分別與信號放大模塊的兩個信號輸入端連接，信號放大模塊的兩個信號輸出端分別與中央處理器的兩個模擬信號輸入端連接，中央處理器的CAN通訊口通過通訊模塊與CAN總線連接；電源模塊為傳感器、信號放大模塊、主控制模塊和通訊模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，其特征是:所述信號放大模塊中含有第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器和第五運算放大器，第一運算放大器、第二運算放大器、第三運算放大器、第四運算放大器和第五運算放大器的正向電源端和反向電源端分別與正向供電電源和反向供電電源連接；第一傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第一運算放大器和第二運算放大器放大后進入中央處理器的第一模擬信號輸入端，第二傳感器的信號輸出端的信號依次經(jīng)過第三運算放大器和第四運算放大器放大后進入中央處理器的第二模擬信號輸入端；正向供電電源的輸出還進入到第五運算放大器的正向輸入端，第五運算放大器的反向輸入端和輸出端連接，第五運算放大器的輸出端的信號進入第二運算放大器和第四運算放大器的正向輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，其特征是:所述通訊模塊中含有CAN收發(fā)器、共模濾波器、穩(wěn)壓二極管和氣體放電管，中央處理器的CAN通訊口與CAN收發(fā)器的通訊口連接，CAN收發(fā)器的CAN總線信號口通過共模濾波器連接到CAN總線，共模濾波器的輸出口上還并接有穩(wěn)壓二極管和氣體放電管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，其特征是:所述通訊模塊中還含有通訊指示燈，中央處理器的CAN通訊口的信號通過三極管放大后驅(qū)動通訊指示燈工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，其特征是:所述電源模塊中含有感應器、整流器、第一電壓轉(zhuǎn)換器、第二電壓轉(zhuǎn)換器和第三電壓轉(zhuǎn)換器，感應器安裝在鐵路扼流變壓器內(nèi)部牽引電流的引入線或引出線上，感應器的輸出經(jīng)整流器整流后輸入到第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給通訊模塊供電，第一電壓轉(zhuǎn)換器的輸出還進入到第二電壓轉(zhuǎn)換器和第三電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給信號放大模塊供電，第三電壓轉(zhuǎn)換器的輸出給主控制模塊供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路扼流變壓器的自監(jiān)測設備，其特征是:所述主控制模塊中還含有編碼開關(guān)、存儲器、溫度傳感器和模式設置跳線器，編碼開關(guān)與中央處理器的編碼信號輸入口連接，存儲器與中央處理器的串行存儲口連接，溫度傳感器與中央處理器的溫度輸入端連接，模式設置跳線器與中央處理器的模式設置輸入端連接。
【文檔編號】G01R19/25GK204008834SQ201420371138
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李輝, 楊彥萌, 崔習生 申請人:李輝