機車牽引電機轉速信號檢測裝置的制造方法
【專利摘要】一種機車牽引電機轉速信號檢測裝置，包括檢測脈沖產生電路、脈沖信號過濾電路。脈沖信號過濾電路包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路，其信號過濾原理是：由輸出的速度脈沖通過三態門對可控放電電路和可控充電電路進行控制，選擇其中一路由檢測脈沖對電容進行放電或充電，電容上的信號經施密特電路得到速度脈沖。所述裝置能夠自動過濾負寬脈沖期間的正窄脈沖和正寬脈沖期間的負窄脈沖干擾，特別是能夠過濾連續的按鍵觸點抖動窄脈沖干擾信號；需要過濾的正窄脈沖和負窄脈沖的最大寬度能夠分別通過改變充電時間常數和放電時間常數進行調整。所述裝置能夠應用在機車速度檢測或者牽引電機轉速檢測的場合。
【專利說明】
機車牽引電機轉速信號檢測裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種有軌交通車輛的傳感檢測裝置，尤其是一種機車牽引電機轉速信號檢測裝置。
【背景技術】
[0002]機車牽引電機轉速檢測的常用的方法是在牽引電機小齒輪上安裝測速齒輪，測速齒輪與速度傳感器之間有間隙，當車輪轉動時，光電、磁電、永磁式、霍爾式等速度傳感器產生正比于車輪速度的交變的頻率信號。牽引電機軸通過小齒輪和大齒輪與車輪相連，車輪每旋轉一周，傳感器就輸出一定數量的脈沖，所以感應出的交變信號的頻率與機車牽引電機轉速成正比。由于線路狀況、振動、電磁干擾、傳感器固定狀態等因素的影響，速度信號中經常夾雜一些高頻信號，這些高頻振蕩信號容易使控制裝置檢測到錯誤的轉速值。
【發明內容】
[0003]為了解決現有機車牽引電機轉速檢測傳感器所存在的問題，本發明提供了一種機車牽引電機轉速信號檢測裝置，包括檢測脈沖產生電路、脈沖信號過濾電路。
[0004]所述脈沖信號過濾電路包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路;所述檢測脈沖產生電路輸出檢測脈沖;所述可控放電電路輸入為檢測脈沖，輸出連接至施密特電路輸入端;所述可控充電電路輸入為檢測脈沖，輸出連接至施密特電路輸入端;所述電容的一端連接至施密特電路輸入端，另外一端連接至機車牽引電機轉速信號檢測裝置的公共地或者是供電電源;所述施密特電路的輸出端為速度脈沖端。
[0005]所述可控放電電路包括快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門；所述快速放電二極管陰極連接至快速放電三態門輸出端，陽極為可控放電電路輸出端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯;所述可控充電電路包括快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門；所述快速充電二極管陽極連接至快速充電三態門輸出端，陰極為可控充電電路輸出端；所述放電電阻與快速充電二極管并聯。
[0006]所述快速放電三態門輸入端為可控放電電路輸入端;所述快速充電三態門輸入端為可控充電電路輸入端;所述快速放電三態門由速度脈沖控制;所述快速充電三態門由速度脈沖控制。
[0007]所述快速放電三態門由速度脈沖控制以及快速充電三態門由速度脈沖控制的具體方法是，當施密特電路為同相施密特電路時，速度脈沖的低電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，速度脈沖的高電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態；當施密特電路為反相施密特電路時，速度脈沖的高電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，速度脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。
[0008]所述脈沖信號過濾電路能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行控制，能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行控制。
[0009 ]所述充電時間常數為充電電阻與電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與電容的乘積。
[0010]所述施密特電路具有高輸入阻抗特性。
[0011 ]所述快速放電三態門與快速充電三態門同為同相三態門，或者是，所述快速放電三態門與快速充電三態門同為反相三態門。
[0012]本發明的有益效果是:所述機車牽引電機轉速信號檢測裝置允許速度檢測脈沖中寬度大于規定值的正脈沖和負脈沖信號通過;能夠自動過濾負寬脈沖期間的正窄脈沖，特別是能夠快速恢復過濾能力過濾連續的正窄脈沖干擾信號，消除速度脈沖的上升沿抖動；能夠自動過濾正寬脈沖期間的負窄脈沖，特別是能夠快速恢復過濾能力過濾連續的負窄脈沖干擾信號，消除速度脈沖的下降沿抖動；需要過濾的正窄脈沖最大寬度能夠通過改變充電時間常數進行調整；需要過濾的負窄脈沖最大寬度能夠通過改變放電時間常數進行調整;所述機車牽引電機轉速信號檢測裝置能夠應用在機車速度檢測或者牽引電機轉速檢測的場合。
【附圖說明】
[0013]圖1為機車牽引電機轉速信號檢測裝置實施例結構框圖；
[0014]圖2為脈沖信號過濾電路實施例；
[0015]圖3為脈沖信號過濾電路實施例的檢測脈沖和速度脈沖波形。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0017]如圖1所示為機車牽引電機轉速信號檢測裝置實施例結構框圖，包括檢測脈沖產生電路和脈沖信號過濾電路。檢測脈沖產生電路輸出由光電、磁電、永磁式等速度傳感器產生的正比于車輪速度的檢測脈沖P1，檢測脈沖Pl被送至脈沖信號過濾電路進行干擾脈沖過濾，得到速度脈沖P2。
[0018]脈沖信號過濾電路的組成包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路。
[0019]如圖2所示為脈沖信號過濾電路實施例。實施例中，快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門分別為二極管D11、電阻Rl 1、三態門Tl I，組成了可控放電電路;快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門分別為二極管D12、電阻R12、三態門T12，組成了可控充電電路；電容為電容Cll。施密特電路Fll為同相施密特電路，因此，實施例中速度脈沖P2與檢測脈沖Pl同相。電容Cl I的一端接施密特電路的輸入端，SPFl I的輸入端A3，另外一端連接至公共地。
[0020]圖2實施例中，施密特電路Fll為同相施密特電路，速度脈沖P2(圖2中A4點)直接連接至三態門T11、三態門T12的使能控制端，三態門T11、三態門T12分別為低電平、高電平使能有效。速度脈沖P2的高、低電平分別控制三態門T12為工作狀態、為禁止狀態，速度脈沖P2的高、低電平分別控制三態門Tll為禁止狀態、為工作狀態。受到速度脈沖P2的控制，三態門Tll與三態門T12中總是一個處于為工作狀態狀態，另外一個處于為禁止狀態狀態。當三態門Tll、三態門T12同時采用低電平使能有效或者是高電平使能有效的器件時，其中一個的由速度脈沖P2的反相信號控制。
[0021]圖3為脈沖信號過濾電路實施例的檢測脈沖和速度脈沖波形。圖3中，Pl為檢測脈沖，P2為速度脈沖，當Pl低電平為正常的負寬脈沖時，圖2中A3點電位與Al點低電平電位一致，P2為低電平，三態門Tll為工作狀態，其輸出的Al點電平與AO點一致;T12為禁止狀態，輸出為高阻態。正窄脈沖11的高電平通過充電電阻Rll對電容Cll充電，使A3點電位上升；由于窄脈沖11的寬度小于時間Tl，A3點電位在窄脈沖11結束時仍低于施密特電路Fll的上限門檻電壓，因此，P2維持為低電平，三態門Tl I維持為工作狀態;窄脈沖11結束時，Al點重新變為低電平且通過快速放電二極管Dl I使電容Cl I快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致，恢復至窄脈沖11來臨前的狀態，其抗干擾能力得到迅速恢復，當后面緊接有連續的正窄脈沖干擾信號時，同樣能夠過濾掉。正窄脈沖12、正窄脈沖13的寬度均小于時間Tl，因此，當窄脈沖12、窄脈沖13中的每一個結束時，P2維持為低電平，Al點重新變為低電平且通過快速放電二極管Dll使電容Cll快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致。
[0022]脈沖14為正常的正寬脈沖，Pl在上升沿20之后維持高電平時間達到Tl時，Al點高電平的通過充電電阻Rll對電容Cll充電，使A3點電位上升達到施密特電路Fl I的上限門檻電壓，施密特電路Fll輸出P2在上升沿25處從低電平變為高電平，使三態門Tll為禁止狀態、T12為工作狀態，其輸出的A2點電平與AO點一致;A2點的高電平通過快速充電二極管D12使電容Cl I快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致，P2維持為高電平。
[0023]負窄脈沖15的低電平通過放電電阻R12對電容Cll放電，使A3點電位下降；由于窄脈沖15的寬度小于時間T2，A3點電位在窄脈沖15結束時仍高于施密特電路Fll的下限門檻電壓，因此，P2維持為高電平，三態門T12維持為工作狀態;窄脈沖15結束時，A2點重新變為高電平且通過快速充電二極管D12使電容Cll快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致，恢復至窄脈沖15來臨前的狀態，其抗干擾能力得到迅速恢復，當后面緊接有連續的負窄脈沖干擾信號時，同樣能夠過濾掉。負窄脈沖16、負窄脈沖17、負窄脈沖18的寬度均小于時間T2，因此，當窄脈沖16、窄脈沖17、窄脈沖18中的每一個結束時，P2維持為高電平，A2點重新變為高電平且通過快速充電二極管D12使電容Cll快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致。
[0024]Pl在下降沿21之后維持低電平時間達到T2時，表示Pl有一個正常的負寬脈沖，A2點的低電平通過放電電阻Rl2對電容C11放電，使A3點電位下降達到施密特電路F11的下限門檻電壓，施密特電路F11的輸出P2在下降沿26處從高電平變為低電平，使三態門T11為工作狀態、T12為禁止狀態;Al點的低電平通過快速放電二極管Dll使電容CU快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致，P2維持為低電平。Pl的負寬脈沖19寬度大于T2，在負寬脈沖19的上升沿22之后維持高電平時間達到Tl時，P2在上升沿27處從低電平變為高電平。
[0025]脈沖信號過濾電路將PI信號中的窄脈沖11、窄脈沖12、窄脈沖13、窄脈沖15、窄脈沖16、窄脈沖17、窄脈沖18都過濾掉，而正寬脈沖14、負寬脈沖19能夠通過，使P2信號中出現相應的正寬脈沖23和負寬脈沖24。速度脈沖P2與檢測脈沖Pl同相，而輸出的寬脈沖14上升沿比輸入的寬脈沖14上升沿滯后時間Tl，下降沿滯后時間T2。
[0026]窄脈沖11、窄脈沖12、窄脈沖13為正窄脈沖，其中窄脈沖11為干擾脈沖，窄脈沖12、窄脈沖13為連續的開關觸點抖動脈沖。時間Tl為脈沖信號過濾電路能夠過濾的最大正窄脈沖寬度。Tl受到充電時間常數、三態門Tll輸出的高電平電位、低電平電位和施密特電路Fll的上限門檻電壓共同影響。通常情況下，三態門Tll輸出的高電平電位和低電平電位為定值，因此，調整Tl的值可以通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行。圖2中，充電時間常數為充電電阻Rll與電容Cll的乘積。所述脈沖信號過濾電路允許寬度大于Tl的正脈沖信號通過。
[0027 ]窄脈沖15、窄脈沖16、窄脈沖17、窄脈沖18為負窄脈沖，其中窄脈沖15為干擾脈沖，窄脈沖16、窄脈沖17、窄脈沖18為連續的開關觸點抖動脈沖。時間T2為脈沖信號過濾電路能夠過濾的最大負窄脈沖寬度。T2受到放電時間常數、三態門T12輸出的高電平電位、低電平電位和施密特電路Fll的下限門檻電壓共同影響。通常情況下，三態門T12輸出的高電平電位和低電平電位為定值，因此，調整T2的值可以通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行。圖2中，放電時間常數為放電電阻R12與電容Cll的乘積。所述脈沖信號過濾電路允許寬度大于大于T2的負脈沖信號通過。
[0028]圖2中，電容Cll接公共地的一端也可以改接在脈沖信號過濾電路的供電電源端。脈沖信號過濾電路的供電電源用于向快速放電三態門、快速充電三態門等器件進行供電。
[0029]圖2中，施密特電路Fll也可以選擇反相施密特電路，此時速度脈沖P2的高電平應該控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，速度脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。例如，當圖2中施密特電路Fll選擇反相施密特電路，仍將速度脈沖P2直接連接至三態門T11、三態門T12的使能控制端時，三態門Tll應該相應地改為高電平使能有效，三態門T12相應地改為低電平使能有效。選擇反相施密特電路時電路的工作原理與圖2相同，只是此時速度脈沖與檢測脈沖反相。
[0030]快速放電三態門與快速充電三態門還可以同時選擇具有反相功能的反相三態門。當快速放電三態門與快速充電三態門同時選擇反相三態門時，相當于在檢測脈沖端增加一個反相器，即先將檢測脈沖反相后再進行抗窄脈沖干擾，工作原理與圖2相同。
[0031 ]所述施密特電路的輸入信號為電容上的電壓，因此，要求施密特電路具有高輸入阻抗特性。施密特電路可以選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特反相器CD40106、74HC14，或者是選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特與非門⑶4093、74HC24等器件。CMOS施密特反相器或者CMOS施密特與非門的上限門檻電壓、下限門檻電壓均為與器件相關的固定值，因此，調整能夠過濾的輸入的正窄脈沖寬度、負窄脈沖寬度需要通過改變充電時間常數、放電時間常數來進行。用施密特反相器或者施密特與非門構成同相施密特電路，需要在施密特反相器或者施密特與非門后面增加一級反相器。
[0032]施密特電路還可以選擇采用運算放大器來構成，采用運算放大器來構成施密特電路可以靈活地改變上限門檻電壓、下限門檻電壓。同樣地，采用運算放大器來構成施密特電路時，需要采用具有高輸入阻抗特性的結構與電路。
[0033]脈沖信號過濾電路要求檢測脈沖產生電路輸出的檢測脈沖高電平和低電平負載能力一致或者接近，且灌電流帶負載能力與拉電流帶負載能力一致或者接近。如果檢測脈沖的帶負載能力不能滿足要求，可以將檢測脈沖通過一個驅動門驅動后再送至脈沖信號過濾電路，驅動門可以選擇CMOS門電路或者是高速CMOS門電路，或者是選擇用運放電路來構成。
【主權項】
1.一種機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于: 包括檢測脈沖產生電路、脈沖信號過濾電路； 所述脈沖信號過濾電路包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路； 所述檢測脈沖產生電路輸出檢測脈沖； 所述可控放電電路輸入為檢測脈沖，輸出連接至施密特電路輸入端;所述可控充電電路輸入為檢測脈沖，輸出連接至施密特電路輸入端； 所述電容的一端連接至施密特電路輸入端，另外一端連接至機車牽引電機轉速信號檢測裝置的公共地或者是供電電源； 所述施密特電路的輸出端為速度脈沖端。2.根據權利要求1所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述可控放電電路包括快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門；所述快速放電二極管陰極連接至快速放電三態門輸出端，陽極為可控放電電路輸出端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯；所述可控充電電路包括快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門；所述快速充電二極管陽極連接至快速充電三態門輸出端，陰極為可控充電電路輸出端;所述放電電阻與快速充電二極管并聯； 所述快速放電三態門輸入端為可控放電電路輸入端;所述快速充電三態門輸入端為可控充電電路輸入端;所述快速放電三態門由速度脈沖控制;所述快速充電三態門由速度脈沖控制。3.根據權利要求2所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述快速放電三態門由速度脈沖控制以及快速充電三態門由速度脈沖控制的具體方法是，當施密特電路為同相施密特電路時，速度脈沖的低電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，速度脈沖的高電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態；當施密特電路為反相施密特電路時，速度脈沖的高電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，速度脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。4.根據權利要求2— 3中任一項所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述脈沖信號過濾電路能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行控制，能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行控制。5.根據權利要求4所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述充電時間常數為充電電阻與電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與電容的乘積。6.根據權利要求4所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述施密特電路具有尚輸入阻抗特性。7.根據權利要求4所述的機車牽引電機轉速信號檢測裝置，其特征在于:所述快速放電三態門與快速充電三態門同為同相三態門，或者是，所述快速放電三態門與快速充電三態門同為反相三態門。
【文檔編號】H03K5/1252GK105958979SQ201610421517
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】凌云, 曾紅兵, 孔玲爽, 肖伸平
【申請人】湖南工業大學