CN104260746B - 列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒 - Google Patents

列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，包括保护外壳；其特征是：在保护外壳上安装带止回功能的接头，带止回功能的接头与异模冗余安全压力变送器连接，异模冗余安全压力变送器包括安装在外壳内的传感器控制电路，外壳一端安装传感器座，传感器座上设置总进气口，总进气口连接应变片式传感器进气孔和硅扩散传感器进气孔，传感器座两侧分别设置应变片式传感器和硅扩散传感器安装孔，在应变片式传感器安装孔内设置帕式应变片和应变片垫片，在硅扩散传感器安装孔内设置硅扩散片和硅扩散垫片，帕式应变片和硅扩散片分别通过引线连接传感器控制电路。本发明集成两种不同模式的压力传感器，实现互检功能，确保列车安全运行。

Description

列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒
技术领域
本发明涉及一种压力传感器盒，尤其是一种列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒。
背景技术
旅客列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒（以下简称气路盒）是用于旅客列车的安全控制***中的重要组成部分。检测旅客列车制动***关键点的气压力所使用的传感器盒，根据相关国标“用于公共行走机械安全检测***的压力检测的功能部件”其安全性能等级要达到SIL3级。
现有的气路盒一般存在以下缺陷：（1）现有技术中，气路盒内一般采用同一种模式的压力传感器，容易造成因为同一模式故障形成的干扰和失效，给列车的安全运行造成隐患；（2）现有的气路盒中压力传感器发生故障时，一般采用的方式是直接更换新的传感器，一方面材料耗损、资源浪费较大，另一方面，在压力传感器更换过程中，列车制动***需要在放气的条件下进行，增加工序，更换较为不便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，集成两种不同模式的压力传感器，实现互检功能，确保列车安全运行。
按照本发明提供的技术方案，所述列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，包括保护外壳，保护外壳上安装带止回功能的接头和引线组件；其特征是：在所述保护外壳内安装异模冗余安全压力变送器，带止回功能的接头与异模冗余安全压力变送器连接；所述异模冗余安全压力变送器包括外壳，外壳内安装传感器控制电路，外壳的一端安装传感器座，外壳的另一端设置传感器盖，传感器盖上设置传感器引出线接头，在传感器座上设置与带止回功能的接头连通的总进气口，总进气口连接应变片式传感器进气孔和硅扩散传感器进气孔，在传感器座的两侧分别设置应变片式传感器安装孔和硅扩散传感器安装孔，应变片式传感器进气孔与应变片式传感器安装孔连通，硅扩散传感器进气孔与硅扩散传感器安装孔连通；在所述应变片式传感器安装孔内设置帕式应变片和应变片垫片，应变片垫片外侧设置第一内封料和第一丝堵，在硅扩散传感器安装孔内设置硅扩散片和硅扩散垫片，在硅扩散垫片外侧设置第二内封料和第二丝堵；所述帕式应变片通过第一引线连接传感器控制电路，硅扩散片通过第二引线连接传感器控制电路。
进一步的，所述传感器控制电路包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、差模放大电路、绝对值电路和比较器电路；所述帕式应变片连接第一信号调理电路的输入端，硅扩散片连接第二信号调理电路的输入端，第一信号调理电路和第二信号调理电路的输出端连接差模放大电路的输入端，差模放大电路的输出端连接绝对值电路的输入端，绝对值电路的输出端连接比较器电路的输入端。
进一步的，所述第一信号调理电路的输出端连接输出端OUT1和运算放大器U1的同向端，运算放大器U1的反向端连接电阻R1的第一端和电阻R2的第一端，运算放大器U1的输出端连接电阻R2的第二端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接电阻R4的第一端和运算放大器U3的反向端，运算放大器U3的输出端连接电阻R4的第二端和电阻R5的第一端；所述第二信号调理电路的输出端连接输出端OUT2和运算放大器U2的同向端，运算放大器U2的反向端连接电阻R1的第二端和电阻R6的第一端，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接电阻R8的第一端和运算放大器U3的同向端，电阻R8的第二端接地；所述电阻R5的第二端连接电阻R9的第一端、运算放大器U4的反向端和电阻R11的第一端，运算放大器U4的同向端接地，运算放大器U4的输出端连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D1的阳极连接电阻R9的第二端和电阻R10的第一端，二极管D2的阴极连接电阻R11的第二端和运算放大器U5的同向端，电阻R10的第二端连接电阻R12的第一端和运算放大器U5的反向端，运算放大器U5的输出端连接电阻R12的第二端、电阻R14的第一端和电阻R13的第一端，电阻R13的第二端接地；所述电阻R14的第二端连接比较器U6的同向端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地；所述比较器U6的反向端连接电阻R15的第一端和滑动变阻器RG1的第一端，电阻R15的第二端连接15V电源，滑动变阻器RG1的第二端接地；所述比较器U6的输出端连接电阻R16的第一端和滑动变阻器RG2的第一端，滑动变阻器RG2的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器J22的线圈，继电器J22连接24V电源；所述比较器U6的正电源连接15V电源和电阻R16的第二端，比较器U6的负电源接地。
进一步的，所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5采用LM324；所述比较器U6采用LM393。
进一步的，在所述带止回功能的接头与异模冗余安全压力变送器之间设置组合垫。
进一步的，在所述传感器控制电路与外壳之间设置外封料。
进一步的，在所述第一丝堵与应变片式传感器安装孔之间设置第一O形密封圈，在第二丝堵与硅扩散传感器安装孔之间设置第二O形密封圈。
本发明具有以下优点：（1）在一个异模冗余安全压力传感器内集成了两种不同模式的压力传感器（使用应变片的变形来检测气压力的变化构成压力传感器与通过扩散硅的变形来检测气体的压力传感器组合在一起）；（2）两个异模压力传感器之间实现互检功能，两检测结果超过某一设定数值时发出信号，以防因同一模式故障形成的干扰和失效，确保列车安全运行；（3）当异模冗余安全压力变送器发生故障时可从在列车制动***不放气的条件下实现快速更换；（4）可在不破坏外壳等基本部件的条件下，将异模冗余安全压力变送器故障部件（如应变片、硅扩散片、传感器控制电路）进行维修和更换，针对故障部件进行更换，无需整体更换压力变送器。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为所述异模冗余安全压力变送器的结构示意图。
图4为所述传感器控制电路的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1～图4所示：所述列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒包括保护外壳1、带止回功能的接头2、组合垫3、异模冗余安全压力变送器4、引线组件5、传感器盖6、传感器控制电路7、外壳8、外封料9、第一引线10-1、第二引线10-2、传感器座11、第一O形密封圈12-1、第二O形密封圈12-2、第一丝堵13-1、第二丝堵13-2、第一内封料14-1、第二内封料14-2、帕式应变片15、应变片垫片16、应变片式传感器进气孔17、硅扩散传感器进气孔18、硅扩散片19、硅扩散垫片20、总进气口21、传感器引出线接头22等。
如图1所示，本实用新型包括保护外壳1，保护外壳1内安装异模冗余安全压力变送器4，保护外壳1上安装带止回功能的接头2和引线组件5，带止回功能的接头2与异模冗余安全压力变送器4连接，在带止回功能的接头2与异模冗余安全压力变送器4之间设置组合垫3；
如图3所示，所述异模冗余安全压力变送器4包括外壳8，外壳8的一端安装传感器座11，外壳8的另一端设置传感器盖6，传感器盖6上设置传感器引出线接头22，在传感器座11上设置与带止回功能的接头2连通的总进气口21，总进气口21连接应变片式传感器进气孔17和硅扩散传感器进气孔18，在传感器座11的两侧分别设置应变片式传感器安装孔和硅扩散传感器安装孔，应变片式传感器进气孔17与应变片式传感器安装孔连通，硅扩散传感器进气孔18与硅扩散传感器安装孔连通；在所述应变片式传感器安装孔内设置帕式应变片15和应变片垫片16，应变片垫片16外侧设置第一内封料14-1和第一丝堵13-1，在硅扩散传感器安装孔内设置硅扩散片19和硅扩散垫片20，在硅扩散垫片20外侧设置第二内封料14-2和第二丝堵13-2；所述帕式应变片19通过第一引线10-1连接传感器控制电路7，硅扩散片19通过第二引线10-2连接传感器控制电路7；所述传感器控制电路7安装在外壳8内，在传感器控制电路7与外壳8之间设置外封料9；
如图3所示，在所述第一丝堵13-1与应变片式传感器安装孔之间设置第一O形密封圈12-1，在第二丝堵13-2与硅扩散传感器安装孔之间设置第二O形密封圈12-2；
如图4所示，所述传感器控制电路7包括第一信号调理电路24、第二信号调理电路25、差模放大电路26、绝对值电路27和比较器电路28；所述帕式应变片19连接第一信号调理电路24的输入端，第一信号调理电路24的输出端连接输出端OUT1和运算放大器U1的同向端，运算放大器U1的反向端连接电阻R1的第一端和电阻R2的第一端，运算放大器U1的输出端连接电阻R2的第二端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接电阻R4的第一端和运算放大器U3的反向端，运算放大器U3的输出端连接电阻R4的第二端和电阻R5的第一端；所述硅扩散片19连接第二信号调理电路25的输入端，第二信号调理电路25的输出端连接输出端OUT2和运算放大器U2的同向端，运算放大器U2的反向端连接电阻R1的第二端和电阻R6的第一端，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接电阻R8的第一端和运算放大器U3的同向端，电阻R8的第二端接地；所述电阻R5的第二端连接电阻R9的第一端、运算放大器U4的反向端和电阻R11的第一端，运算放大器U4的同向端接地，运算放大器U4的输出端连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D1的阳极连接电阻R9的第二端和电阻R10的第一端，二极管D2的阴极连接电阻R11的第二端和运算放大器U5的同向端，电阻R10的第二端连接电阻R12的第一端和运算放大器U5的反向端，运算放大器U5的输出端连接电阻R12的第二端、电阻R14的第一端和电阻R13的第一端，电阻R13的第二端接地；所述电阻R14的第二端连接比较器U6的同向端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地；所述比较器U6的反向端连接电阻R15的第一端和滑动变阻器RG1的第一端，电阻R15的第二端连接15V电源，滑动变阻器RG1的第二端接地；所述比较器U6的输出端连接电阻R16的第一端和滑动变阻器RG2的第一端，滑动变阻器RG2的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器J22的线圈，继电器J22连接24V电源；所述比较器U6的正电源连接15V电源和电阻R16的第二端，比较器U6的负电源接地；
所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5采用LM324；所述比较器U6采用LM393。
本发明在工作时，压力通过总进气口21进入，由应变片式传感器进气孔17和硅扩散传感器进气孔18，分别传递至帕式应变片15和硅扩散片19，帕式应变片15和硅扩散片19的电阻率发生变化，使得经过帕式应变片15和硅扩散片19的电压输出信号发生变化，该电压输出信号分别经过第一信号调理电路24和第二信号调理电路25后再经差模放大电路26，以放大差模信号；再经绝对值电路27将差模放大电路26输出的信号取绝对值后；将绝对值电路27得到的电压信号在比较器电路28与预设电压进行比较（如图4所示，电阻R15和滑动变阻器RG1调节预设电压），当检测结果超过某一设定电压时发出信号。
本发明具有以下特点：（1）在一个异模冗余安全压力传感器内集成了两种不同模式的压力传感器（使用应变片的变形来检测气压力的变化构成压力传感器与通过扩散硅的变形来检测气体的压力传感器组合在一起）；（2）在实现上述功能的同时，在上述不同的压力传感器信号输出口增加差压检测电路，当两路压力传感器所测的压力差超过某一个数值时（如5-10KPa），差压检测电路会给外接电路发出信号；（3）当异模冗余安全压力变送器发生故障时可从在列车制动***不放气的条件下实现快速更换；（4）在本发明所述的传感器盒结构中，应变片式传感器安装孔和硅扩散传感器安装孔分别设置于传感器座11的两侧，并且在应变片式传感器安装孔和硅扩散传感器安装孔中分别设置第一丝堵13-1和第二丝堵13-2，采用这种结构的优点在于：可在不破坏外壳等基本部件的条件下，将异模冗余安全压力变送器故障部件（如应变片、硅扩散片）进行维修和更换；另外，对于传感器控制电路可以通过外壳一端的传感器盖进行更换；上述特征避免了现有技术中传感器发生故障需要整体进行更换的缺陷。

Claims (7)

1.一种列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，包括保护外壳（1），保护外壳（1）上安装带止回功能的接头（2）和引线组件（5）；其特征是：在所述保护外壳（1）内安装异模冗余安全压力变送器（4），带止回功能的接头（2）与异模冗余安全压力变送器（4）连接；所述异模冗余安全压力变送器（4）包括外壳（8），外壳（8）内安装传感器控制电路（7），外壳（8）的一端安装传感器座（11），外壳（8）的另一端设置传感器盖（6），传感器盖（6）上设置传感器引出线接头（22），在传感器座（11）上设置与带止回功能的接头（2）连通的总进气口（21），总进气口（21）连接应变片式传感器进气孔（17）和硅扩散传感器进气孔（18），在传感器座（11）的两侧分别设置应变片式传感器安装孔和硅扩散传感器安装孔，应变片式传感器进气孔（17）与应变片式传感器安装孔连通，硅扩散传感器进气孔（18）与硅扩散传感器安装孔连通；在所述应变片式传感器安装孔内设置帕式应变片（15）和应变片垫片（16），应变片垫片（16）外侧设置第一内封料（14-1）和第一丝堵（13-1），在硅扩散传感器安装孔内设置硅扩散片（19）和硅扩散垫片（20），在硅扩散垫片（20）外侧设置第二内封料（14-2）和第二丝堵（13-2）；所述帕式应变片（15）通过第一引线（10-1）连接传感器控制电路（7），硅扩散片（19）通过第二引线（10-2）连接传感器控制电路（7）。
2.如权利要求1所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：所述传感器控制电路（7）包括第一信号调理电路（24）、第二信号调理电路（25）、差模放大电路（26）、绝对值电路（27）和比较器电路（28）；所述帕式应变片（15）连接第一信号调理电路（24）的输入端，硅扩散片（19）连接第二信号调理电路（25）的输入端，第一信号调理电路（24）和第二信号调理电路（25）的输出端连接差模放大电路（26）的输入端，差模放大电路（26）的输出端连接绝对值电路（27）的输入端，绝对值电路（27）的输出端连接比较器电路（28）的输入端。
3.如权利要求2所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：所述第一信号调理电路的输出端连接输出端OUT1和运算放大器U1的同向端，运算放大器U1的反向端连接电阻R1的第一端和电阻R2的第一端，运算放大器U1的输出端连接电阻R2的第二端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接电阻R4的第一端和运算放大器U3的反向端，运算放大器U3的输出端连接电阻R4的第二端和电阻R5的第一端；所述第二信号调理电路的输出端连接输出端OUT2和运算放大器U2的同向端，运算放大器U2的反向端连接电阻R1的第二端和电阻R6的第一端，运算放大器U2的输出端连接电阻R6的第二端和电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接电阻R8的第一端和运算放大器U3的同向端，电阻R8的第二端接地；所述电阻R5的第二端连接电阻R9的第一端、运算放大器U4的反向端和电阻R11的第一端，运算放大器U4的同向端接地，运算放大器U4的输出端连接二极管D1的阴极和二极管D2的阳极，二极管D1的阳极连接电阻R9的第二端和电阻R10的第一端，二极管D2的阴极连接电阻R11的第二端和运算放大器U5的同向端，电阻R10的第二端连接电阻R12的第一端和运算放大器U5的反向端，运算放大器U5的输出端连接电阻R12的第二端、电阻R14的第一端和电阻R13的第一端，电阻R13的第二端接地；所述电阻R14的第二端连接比较器U6的同向端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地；所述比较器U6的反向端连接电阻R15的第一端和滑动变阻器RG1的第一端，电阻R15的第二端连接15V电源，滑动变阻器RG1的第二端接地；所述比较器U6的输出端连接电阻R16的第一端和滑动变阻器RG2的第一端，滑动变阻器RG2的第二端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器J22的线圈，继电器J22连接24V电源；所述比较器U6的正电源连接15V电源和电阻R16的第二端，比较器U6的负电源接地。
4.如权利要求3所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U4和运算放大器U5采用LM324；所述比较器U6采用LM393。
5.如权利要求1所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：在所述带止回功能的接头（2）与异模冗余安全压力变送器（4）之间设置组合垫（3）。
6.如权利要求1所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：在所述传感器控制电路（7）与外壳（8）之间设置外封料（9）。
7.如权利要求1所述的列车总风管、列车管、制动缸或副风缸用压力传感器盒，其特征是：在所述第一丝堵（13-1）与应变片式传感器安装孔之间设置第一O形密封圈（12-1），在第二丝堵（13-2）与硅扩散传感器安装孔之间设置第二O形密封圈（12-2）。
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