一種crh5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，該傳感器連有EMC防護(hù)裝置；所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12、溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12；該速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TS1、溫度敏感元件TS12與傳感器中的溫度傳感單元相連接；所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路；本發(fā)明具有輸出信號(hào)穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng)、工作更可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在線運(yùn)營(yíng)的CRH5型動(dòng)車組車輛軸端集成傳感器速度傳感技術(shù)設(shè)計(jì)均采用NXP公司的KMI 15系列傳感芯片，該芯片工作原理是磁阻效應(yīng)，采用電橋獲取磁場(chǎng)變化信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、溫度補(bǔ)償，然后經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器，輸出數(shù)字電流信號(hào)。
[0003]該傳感技術(shù)設(shè)計(jì)存在以下不足之處，降低了產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性。
[0004]I)信號(hào)處理IC與傳感元件不是處于同一基板上，有一段信號(hào)傳輸距離，信號(hào)易受外界電磁干擾，產(chǎn)品電磁兼容性能較差。
[0005]2)傳感器內(nèi)置一小塊鐵氧體磁鐵作為背磁，即使芯片中有溫度補(bǔ)償電路，但卻無(wú)法對(duì)背磁因溫度變化而變化影響輸出信號(hào)這一因素進(jìn)行補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種輸出信號(hào)穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng)、工作更可靠的CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，該傳感器連有EMC防護(hù)裝置;所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12、溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TS12;該速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TSl 2與傳感器中的溫度傳感單元相連接;所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路。
[0008]作為優(yōu)選，所述的高頻去耦電容為電容Cl、電容C12、電容C2、電容C22，該電容Cl并聯(lián)于速度傳感元件SSl上，電容C12并聯(lián)于速度傳感元件SS12上，電容C2并聯(lián)于溫度敏感元件TSl上，電容C22并聯(lián)于溫度敏感元件TS12上。
[0009]作為優(yōu)選，所述的RC低通濾波電路由電阻Rl和電阻R2并聯(lián)、電阻Rl 2和電阻R22并聯(lián)兩路電路構(gòu)成，其中電阻Rl和電阻R2并聯(lián)與電容Cl組成速度傳感元件SSl的RC低通濾波電路，電阻R12和電阻R22并聯(lián)與電容C12組成速度傳感元件SS12的RC低通濾波電路。
[0010]作為優(yōu)選，所述的電源第一級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有壓敏電阻RVl和壓敏電阻RV2，壓敏電阻RVl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，壓敏電阻RV2與速度傳感元件SS12并聯(lián)。
[0011]作為優(yōu)選，所述的電源第二級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有瞬態(tài)電壓抑制器Vl和瞬態(tài)電壓抑制器V12，瞬態(tài)電壓抑制器Vl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，瞬態(tài)電壓抑制器V12與速度傳感元件SS12并聯(lián)。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:1)、信號(hào)處理IC與傳感元件處于同一基板上，信號(hào)傳輸距離短，同時(shí)采用了差分運(yùn)算、自動(dòng)增益控制(AGC)、自動(dòng)偏差調(diào)整(AOA)等信號(hào)處理技術(shù)，輸出信號(hào)穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強(qiáng);2)、傳感器無(wú)需工作背磁，工作更可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的電路功能方框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的介紹:如附圖1、2所示，本發(fā)明包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，速度傳感單元是基于磁阻效應(yīng)或霍爾效應(yīng)的工作原理，溫度傳感單元是利用熱電阻的工作機(jī)理，為機(jī)車車輛的制動(dòng)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等速度或溫度記錄系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的信號(hào)。該傳感器連有EMC防護(hù)裝置，使傳感器能勝任惡劣的電磁環(huán)境。所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SS1、速度傳感元件SSl2、溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TS12 ;該速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TS12與傳感器中的溫度傳感單元相連接;所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路。
[0016]所述的高頻去耦電容為電容Cl、電容C12、電容C2、電容C22，該電容Cl并聯(lián)于速度傳感元件SSl上，電容C12并聯(lián)于速度傳感元件SS12上，電容C2并聯(lián)于溫度敏感元件TSl上，電容C22并聯(lián)于溫度敏感元件TSl 2上。
[0017]所述的RC低通濾波電路由電阻Rl和電阻R2并聯(lián)、電阻R12和電阻R22并聯(lián)兩路電路構(gòu)成，其中電阻Rl和電阻R2并聯(lián)與電容Cl組成速度傳感元件SSl的RC低通濾波電路，電阻R12和電阻R22并聯(lián)與電容C12組成速度傳感元件SS12的RC低通濾波電路;速度傳感單元的電源端采用了 RC低通濾波電路，削除了電源高頻干擾信號(hào)，進(jìn)一步提升了速度傳感元件的工作電源品質(zhì)。
[0018]所述的電源第一級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有壓敏電阻RVl和壓敏電阻RV2，壓敏電阻RVl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，壓敏電阻RV2與速度傳感元件SS12并聯(lián);其電源端采用了抗浪涌干擾設(shè)計(jì)，作為電源第一級(jí)保護(hù)，吸收能級(jí)較高但頻率較低的干擾信號(hào)。
[0019]所述的電源第二級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有瞬態(tài)電壓抑制器Vl和瞬態(tài)電壓抑制器V12，瞬態(tài)電壓抑制器Vl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，瞬態(tài)電壓抑制器V12與速度傳感元件SS12并聯(lián)；其電源端采用了抗電快速瞬變脈沖群干擾設(shè)計(jì)，作為電源第二級(jí)保護(hù)，吸收能量較低但頻率較高的干擾信號(hào)。
[0020]本發(fā)明的測(cè)速范圍為:
[0021]CRH5(A)動(dòng)車組最高運(yùn)行時(shí)速為250km/h，轉(zhuǎn)向架輪徑(mm):890/810mm。
[0022]為了保證傳感器應(yīng)用時(shí)有適當(dāng)?shù)陌踩６?，將列車時(shí)速提高2倍，轉(zhuǎn)向架輪徑以最小輪徑810mm進(jìn)行計(jì)算，檢測(cè)的輪速最高為:n = 500*1000000/(Ji*810*60) ? 3275(r/min)。
[0023]由于輪子每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生80個(gè)脈沖信號(hào)，因此當(dāng)列車以500km/h運(yùn)行時(shí)，傳感器的工作頻率為:f = 3275*80/60 * 4367(Hz)。
[0024]環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片工作速度為OHz?8kHz，模擬信號(hào)帶寬不小于20kHz，因此滿足測(cè)速范圍要求。
[0025]速度傳感單元的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下:
[0026]工作電源電壓
[0027]標(biāo)稱電壓值:14Vdc。可工作于12Vdc?16Vdc
[0028]環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片，最大工作電壓為28Vdc，滿足工作電源電壓要求。
[0029]輸出波形
[0030]環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片輸出電流型脈沖信號(hào)，因此滿足要求。
[0031]輸出脈沖幅值
[0032]電流信號(hào):7mA±10% (低位)、14mA± 10% (高位)。
[0033]環(huán)形磁鐵速度檢測(cè)專用芯片具有寬輸出擺幅，輸出低電流為7mA，輸出高電流為14mA，滿足電流信號(hào)幅值要求。
[0034]EMC防護(hù)裝置的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下:
[0035](I)電源端采取壓敏電阻作為防浪涌一級(jí)保護(hù)。
[0036]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24338.4，線一線浪涌為lkV，線一線阻抗為2 Ω，由于可以推算出浪涌電流峰值為500A，結(jié)合傳感器最大工作電壓為16Vdc，在選擇壓敏電阻時(shí)，壓敏電壓應(yīng)大于1.6*16 = 25.6V，最大脈沖電流值應(yīng)大于500A。
[0037]產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用的壓敏電阻，壓敏電壓為47V，最大脈沖電流值為1200A，滿足要求。
[0038](2)電源端采取TVS管作防電快速瞬變脈沖群二級(jí)保護(hù)。
[0039]TVS管Vl主要用于保護(hù)后續(xù)的傳感元件，傳感元件最大工作電壓為28V，因此TVS管的額定反向關(guān)斷電壓Vw應(yīng)大于或等于28V。
[0040]產(chǎn)品設(shè)計(jì)選用的TVS管，額定反向關(guān)斷電壓Vw為30V，滿足要求。
[0041 ](3)電源端采取RC濾波措施。
[0042]RC濾波設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值:電阻取50 Ω?100 Ω，電容取0.0luF?0.luF。
[0043]溫度傳感單元的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下:
[0044]感溫元件
[0045]元件測(cè)溫范圍:-40°C?+200°C。
[0046]溫度芯片為PtlOOO元件，測(cè)溫范圍為_(kāi)70°C?+500°C，因此滿足要求。
[0047]工作電流
[0048]<0.3mA。
[0049]溫度芯片工作電流0.1mA?mA，因此滿足要求。
[0050]標(biāo)稱阻值
[0051 ]在0°C下，零功率的標(biāo)稱阻值為1000 Ω。
[0052]溫度芯片為PtlOOO元件，在0°C下，零功率的標(biāo)稱阻值為1000 Ω，因此滿足要求。
[0053]允差
[0054]±0.5%R(t) Ω 0
[0055]溫度芯片的允差等級(jí)為A級(jí)(EN60751)，允差為±(0.15+0.002|t|)°C，滿足要求。
[0056]熱響應(yīng)時(shí)間
[0057]0.4!11/8的水中測(cè)試時(shí)，1:0.5 < 4.5s,το.9 < 1s0
[0058]HERAEUS公司的溫度芯片在0.4m/s的水中測(cè)試時(shí)，το.5 < 0.05s，το.9 < 0.15s，滿足要求。
[0059]可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，其特征在于:包括傳感器、EMC防護(hù)裝置，所述的傳感器由速度傳感單元和溫度傳感單元于一體，該傳感器連有EMC防護(hù)裝置;所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)設(shè)有速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12、溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TS12;該速度傳感元件SSl、速度傳感元件SSl 2與傳感器中的速度傳感單元相連接，該溫度敏感元件TSl、溫度敏感元件TS12與傳感器中的溫度傳感單元相連接;所述的EMC防護(hù)裝置內(nèi)還設(shè)有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設(shè)有RC低通濾波電路、電源第一級(jí)保護(hù)電路和電源第二級(jí)保護(hù)電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，其特征在于:所述的高頻去耦電容為電容Cl、電容C12、電容C2、電容C22，該電容Cl并聯(lián)于速度傳感元件SSl上，電容C12并聯(lián)于速度傳感元件SS12上，電容C2并聯(lián)于溫度敏感元件TSl上，電容C22并聯(lián)于溫度敏感元件TSl 2上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，其特征在于:所述的RC低通濾波電路由電阻Rl和電阻R2并聯(lián)、電阻R12和電阻R22并聯(lián)兩路電路構(gòu)成，其中電阻Rl和電阻R2并聯(lián)與電容Cl組成速度傳感元件SSl的RC低通濾波電路，電阻R12和電阻R22并聯(lián)與電容C12組成速度傳感元件SS12的RC低通濾波電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，其特征在于:所述的電源第一級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有壓敏電阻RVl和壓敏電阻RV2，壓敏電阻RVl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，壓敏電阻RV2與速度傳感元件SS12并聯(lián)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CRH5型動(dòng)車組集成傳感器速度測(cè)試裝置，其特征在于:所述的電源第二級(jí)保護(hù)電路內(nèi)設(shè)有瞬態(tài)電壓抑制器Vl和瞬態(tài)電壓抑制器V12，瞬態(tài)電壓抑制器Vl與速度傳感元件SSl并聯(lián)，瞬態(tài)電壓抑制器V12與速度傳感元件SS12并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】G01P3/42GK105866461SQ201610345745
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】周友佳
【申請(qǐng)人】寧波佳明測(cè)控技術(shù)有限公司