CN2287715Y - 车轮传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及到一种车轮传感器,它包括一个底座,一个与该底座相配合的外壳,外壳外表面呈现向前后下倾的倾斜表面,在上述对应的倾斜表面内设有双置式传感头,两传感头电气构造相同。本实用新型由于采用基于变衰耗原理的设计,双置式布置传感头,对以0～60km/h速度通过车轮传感器的车轮能可靠检测,特别是对以0～3km/h速度通过的车轮亦能可靠地检测,并且能正确判断车轮运动方向、准确记录车轮通过传感器的时刻,它具有工作可靠,感知范围广的特点。
Description
本实用新型涉及到一种传感器，尤其是一种车轮传感器。
车轮传感器的种类很多，有机械式车轮传感器，永磁感应式车轮传感器，变耦合式车轮传感器，电子轨头开关等，机械式车轮传感器是利用轮缘或踏面压下传动机构，使接点或微动开关闭合，输出车轮信号，其原理简单，但机械传动可靠性差，车轮通过时振动、冲击、磨耗等都会影响它的寿命。永磁式车轮传感器由磁芯和缠绕在它上面的感应线圈所组成，当车轮轮缘通过永磁式车轮传感器的磁场时，磁阻减小，磁通量发生变化，在传感器铁芯内产生感生电动势E＝-ω·dφ/dt。电动势E取决于磁通变化率，即取决于车轮运动的速度，当车速在3km/h以下时，输出很小；当车速为0km/h时，没有信号输出。因此该车轮传感器不能反映低速车的情况。变耦合式车轮传感器一般都有发送线圈和接收线圈，当车轮通过时，原磁场空气隙的磁阻改变，使发送线圈与接收线圈的耦合发生变化从而产生轮信号，这种传感器无判断车轮运动方向的功能，车轮通过传感器的时间也不能精确判断。电子轨头开关是利用变衰耗原理的金属接近开关，安装在轨头φ38mm的孔内，采用补焊加强块的方法，克服因轨头钻孔而减弱钢轨强度，其优点在于能正确判断车轮的通过，不受轨头、踏面、轮缘磨耗的影响，并能准确记录车轮通过传感器的时刻，但它需在轨头打孔，需焊接补强块，施工很不方便。
本实用新型的目的在于提供一种克服上述缺陷，对以0～60km/h速度通过车轮传感器的车轮能可靠地检测，特别是对以0～3km/h速度通过的车轮亦能可靠地检测，同时能正确判断车轮运动方向、准确记录车轮通过传感器的时刻，并实现传感器的故障自检，即具有测速、判向、定时、自检功能的车轮传感器。
为了实现上述目的，本实用新型包括一个底座，一个与该底座相配合的外壳，外壳的外型为长方型，在底座上设有一个引出线孔，外壳外表面呈现向前后下倾α角的梯度，构成两个对称的倾斜表面，在上述对应的倾斜表面内设有双置式传感头，两传感头电气构造相同，其电路为工作点补偿电路连接到反馈振荡电路，反馈振荡电路连接到取样电路，取样电路的输出经减幅放大及恒流控制电路、滤波电路、防雷电路连接到输出端子。
本实用新型提出的车轮传感器，由于采用基于变衰耗原理的设计，双置式布置传感头，能可靠地感知以0～60km/h速度，特别是以0～3km/h速度通过的车轮也能可靠地感知，并且可根据两个传感头信号的出现顺序实现判向，根据两信号出现的时刻，取其平均值可实现定时，同时具有故障自检、工作可靠、感知范围广的特点。
附图说明：
图1是根据本实用新型提出的车轮传感器的正面剖视图；
图2是根据本实用新型提出的车轮传感器的电气原理框图；
图3是根据本实用新型提出的车轮传感器的电路原理图；
图4是根据本实用新型提出的车轮传感器的一种安装使用状态示意图；
图5是根据本实用新型提出的车轮传感器的另一种安装使用状态示意图。
现对照附图说明本实用新型的最佳实施例。
如图所示，本实用新型提出的车轮传感器包括一个底座3，一个与该底座3相配合的外壳2，外壳2的外型为长方型，在底座上设有一个引出线孔，外壳2外表面呈现向前后下倾α角的梯度，构成两个对称的倾斜表面，在上述对应的倾斜表面内设有双置式传感头1，两传感头1的电气构造相同，其电路为工作点补偿电路连接到反馈振荡电路，反馈振荡电路连接到取样电路，取样电路的输出经减幅放大及恒流控制电路、滤波电路、防雷电路连接到输出端子。
感应线圈L1的线圈绕组N1一端连接到三极管U1的发射极和电容器C2，另一端连接到电阻R1、R2和电容C3，绕组N2并联电容C1，一端连接到三极管U1的基极，另一端连接到三极管U2的基极和集电极，三极管U2的集电极同时连接到电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电源，三极管U1的集电极接电源，三极管U2的发射极串接电阻R6接输出端，三极管U4的基极与三极管U3的集电极相连接并连接到电容器C4、电阻R3的一端，电容器C4的另一端接输出端，电阻R3的另一端接电源，电阻R2串接电阻R4、R5，电阻R4、R5的接点连接三极管U3的基极，电阻R1的另一端、电阻R5的另一端分别与输出端相连，二极管U5和电容C6并接在电源端与输出端之间。
本实用新型提出的车轮传感器采用双置式，即在一个封装内装有两个传感头，它们彼此独立，相距一定距离，根据需要既可同时工作，也可只使用其中之一。所述车轮传感器基于变衰耗原理，传感头内有一振荡信号，在传感器与钢轨之间形成一固定磁场，当车轮通过该磁场时，车轮吸收了磁场的能量，磁场发生变化，振荡器输出信号减小。基于这种原理的车轮传感器，能可靠地感知0～3km/h速度通过的低速车。所述车轮传感器工作频率选择在40khz左右，电路滞后不甚明显，因此能可靠地感知0～60km/h速度通过的车轮。所述车轮传感器输出波形为负极性矩形脉冲，其前沿代表车轮进入传感器的瞬间，后沿代表轮离开传感器的瞬间，控制传感头的磁滞特性，使其起振与停振的距离差近可能靠近，根据前后沿的时刻，取其平均值，即为车轮中心通过传感器中心的精确定时。为实现判向，一个传感器内封装两个传感头，根据两个信号出现的先后顺序可实现判向。本实用新型提出的车轮传感器是两线制，通过传感器的信号电流在0.5～3.6mA之间变化。传感器发生断路故障时传感器的断路电流小于0.2mA，传感器发生短路故障时，传感器短路电流大于6mA。因此，可检测传感器的输出电流值，实现对传感器输出正常信号或故障信号的检测，即实现了传感器故障自检。
本实用新型提出的车轮传感器电路包括反馈振荡电路、工作点补偿电路、取样电路、减幅放大及恒流控制电路、滤波电路和防雷电路。L1为感应圈，它与C1、U1、C2组成了反馈振荡电路，产生约40khz的振荡信号，振荡频率可用C1调节。R1为振荡回路的负载。R2、R4、R5为振荡信号取样电路。U3、U4同R3、C4、C3一起完成信号幅度检测、放大及可变恒流控制功能。U2同R6、R7组成U1工作点补偿电路，使U1的工作点不受传感器开关信号的影响。C6为滤波电容。U5是为吸收外界雷电感应，保护传感器电路所加的瞬态电压抑制二级管。改变取样电压即可实现传感器检测距离的调节。由于传感器输出信号为电流信号，在后续的信号提取电路中，用电阻RL将电流信号转换为电压信号，用该电压值的大小判断车轮信号的有无，或传感器是否故障。
为了提高传感器的灵敏度，增大有效作用距离，采用如图1所示的传感器外型结构。其两个独立的传感头1组成双置式车轮传感器5，每个传感头由各自独立的线圈及电路组成，两个感应线圈的中心点距离的选择原则是：为实现判向，要求同一车轮在两个感应头上的信号既有重叠，又必须有一定的分离度，根据两个信号出现的先后次序实现判向。两个信号的重叠部分用于判断是否为同一车轮。为使两个传感头的磁场不互相影响，同时使两个信号的分离度增大，两个传感头在封装时向外侧倾斜一定的角度α，大约5°～7°，既传感器表面并非一平面而是有一倾角α。如图4、5所示，本实用新型提出的传感器5安装在钢轨11内侧，可采用两种安装方式：扣件安装方式和螺栓安装方式。扣件安装方式(如图4所示)是用扣件9的两个部分分别从轨底两侧卡住，用一条长螺栓8将其卡牢。在传感器5与扣件9的接触面，设置了两个螺孔，在扣件9与传感器5的接触面上，设计了两个长孔，通过安装螺栓7将传感器5与扣件9相固接。扣件7上的长孔，便于调节传感器的水平位置，传感器5的高度可通过垫片6调节。另一种是螺栓安装方式(如图5所示)，为实现螺栓安装，传感器5的底座3设计为L形状，使其能与轨腰接触。传感器5的底座3上设有两个螺孔。在轨腰中央区，间隔一水平距离各钻一个孔，用两螺栓10固定车轮传感器5。在传感器的底座3上有两对高度相差的孔，用以调整传感器的安装高度。与以往车轮传感器相比，该传感器能反映0～60km/h速度通过的车轮，克服了以往低速车测不出来的情况；能正确测量车轮中心通过传感器中心的时刻，准确定时；能根据两路信号输出先后顺序不同实现对车轮运动方向的判向；检测输出信号值的大小也可实现故障自检。
Claims (3)
1.一种车轮传感器，包括一个底座，一个与该底座相配合的外壳，其特征在于：所述外壳的外型为长方型，在底座上设有一个引出线孔，外壳外表面呈现向前后下倾α角的梯度，构成两个对称的倾斜表面，在上述对应的倾斜表面内设有双置式传感头，两传感头电气构造相同，其电路为工作点补偿电路连接到反馈振荡电路，反馈振荡电路连接到取样电路，取样电路的输出经减幅放大及恒流控制电路、滤波电路、防雷电路连接到输出端子。
2.根据权利要求1所述的车轮传感器，其特征在于：其中α角为5°～7°。
3.根据权利要求1所述的车轮传感器，其特征在于：所述传感器的电路为感应线圈的第一线圈绕组(N1)的一端连接到第一三极管(U1)的发射极和第二电容器(C2)，另一端连接到第一、第二电阻(R1、R2)和第三电容(C3)，第二绕组(N2)并联第一电容(C1)，一端连接到第一三极管(U1)的基极，另一端连接到第二三极管(U2)的基极和集电极，第二三极管(U2)的集电极同时连接到第七电阻(R7)的一端，第七电阻(R7)的另一端接电源，第一三极管(U1)的集电极接电源，第二三极管(U2)的发射极串接第六电阻(R6)接输出端，第四三极管(U4)的基极与第三三极管(U3)的集电极相连接并连接到第四电容器(C4)、第三电阻(R3)的一端，第四电容器(C4)的另一端接输出端，第三电阻(R3)的另一端接电源，第二电阻(R2)串接第四、第五电阻(R4、R5)，第四、第五电阻(R4、R5)的接点连接第三三极管(U3)的基极，第一电阻(R1)的另一端、第五电阻(R5)的另一端分别与输出端相连，二极管(U5)和第六电容(C6)并接在电源端与输出端之间。
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|---|---|---|---|---|
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1997
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| CN103448752B (zh) * | 2013-09-18 | 2015-10-28 | 周口市凯旺电子科技有限公司 | 一种车轮传感器 |
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