信號(hào)傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：懸浮傳感器和懸浮控制器；其中：所述懸浮傳感器中設(shè)置有第一RS485收發(fā)器；所述懸浮控制器中設(shè)置有相互連接的第二RS485收發(fā)器和脈沖變壓器；所述第一RS485收發(fā)器與所述脈沖變壓器相連。脈沖變壓器利用的是鐵芯的磁飽和性能，前級(jí)和后級(jí)各不成回路，能對(duì)其輸入和輸出起到隔離作用。同時(shí)，脈沖變壓器輸入側(cè)僅有兩線輸入端和地端，輸出側(cè)也是兩線輸出端和地端，與RS485收發(fā)器差分信號(hào)輸入輸出端匹配，直接與兩個(gè)RS485收發(fā)器相連即可，無(wú)需其他外圍電路設(shè)計(jì)就能解決降低共模干擾的問(wèn)題，易于實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)難度低。
【專利說(shuō)明】信號(hào)傳輸系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及信號(hào)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 間隙和加速度信號(hào)是磁懸浮列車懸浮控制系統(tǒng)的主要信號(hào)反饋，間隙和加速度信 號(hào)的準(zhǔn)確及時(shí)與否直接決定了懸浮的穩(wěn)定性。懸浮控制系統(tǒng)中一般利用兩個(gè)RS485收發(fā)器 實(shí)現(xiàn)間隙和加速度信號(hào)的傳輸，但由于懸浮控制系統(tǒng)周圍電磁環(huán)境的干擾，兩個(gè)RS485收 發(fā)器之間通常存在較大的地電位差，由此形成的共模干擾往往會(huì)造成信號(hào)傳輸不準(zhǔn)確或硬 件損壞。
[0003] 當(dāng)前磁懸浮列車中的信號(hào)傳輸系統(tǒng)利用隔離電源來(lái)降低間隙和加速度信號(hào)傳輸 過(guò)程中的高頻共模干擾，隔離電源與懸浮控制器中的RS485收發(fā)器相連，使其電源與系統(tǒng) 電源完全隔離，從而降低了共模電壓。
[0004] 發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)隔離電源電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電源信號(hào)非直接接入，需要設(shè)計(jì)與 之匹配的阻容電路，設(shè)計(jì)難度高；而且隔離電源價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本也比較高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)。在有效降低高頻共模干擾的基礎(chǔ) 上，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了磁浮列車間隙和加速度信號(hào)傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)成本和設(shè)計(jì)難度。
[0006] 本實(shí)用新型提供的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，包括：懸浮傳感器和懸浮控制器；其中：所述懸 浮傳感器中設(shè)置有第一 RS485收發(fā)器；所述懸浮控制器中設(shè)置有相互連接的第二RS485收 發(fā)器和脈沖變壓器；所述第一 RS485收發(fā)器與所述脈沖變壓器相連。
[0007] 優(yōu)選地，所述懸浮傳感器中還設(shè)置有光耦隔離器，所述光耦隔離器與第一 RS485 收發(fā)器相連。
[0008] 優(yōu)選地，所述懸浮傳感器和懸浮控制器中均設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA ;其 中：所述懸浮傳感器中的FPGA與所述第一 RS485收發(fā)器相連；所述懸浮控制器中的FPGA與 所述第二RS485收發(fā)器相連。
[0009] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型公開(kāi)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，在第一 RS485收 發(fā)器和第二RS485收發(fā)器中間接入了脈沖變壓器，脈沖變壓器利用的是鐵芯的磁飽和性 能，前級(jí)和后級(jí)各不成回路，能對(duì)其輸入和輸出起到隔離作用。同時(shí)，脈沖變壓器輸入側(cè)僅 有兩線輸入端和地端，輸出側(cè)也僅有兩線輸出端和地端，與RS485收發(fā)器差分信號(hào)輸入輸 出端匹配，直接與兩個(gè)RS485收發(fā)器相連即可，無(wú)需其他外圍電路設(shè)計(jì)就能解決降低共模 干擾的問(wèn)題，易于實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)難度低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0012] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的另一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0014] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)的另一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0016] 本實(shí)用新型為一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)，本系統(tǒng)應(yīng)用于磁懸浮列車懸浮控制系統(tǒng)中，用 于傳輸懸浮列車車廂之間的間隙信號(hào)和列車的加速度信號(hào)。本實(shí)用新型公開(kāi)的信號(hào)傳輸系 統(tǒng)用價(jià)格低廉、電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的脈沖變壓器替代了價(jià)格相對(duì)昂貴、電路設(shè)計(jì)難度大的隔離 電源，在同樣能消除來(lái)自周圍環(huán)境的電磁干擾、降低高頻共模干擾的基礎(chǔ)上，降低了設(shè)計(jì)難 度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 如圖1所示，本實(shí)用新型中的信號(hào)傳輸系統(tǒng)包括懸浮傳感器100和懸浮控制器 200,懸浮傳感器100中設(shè)置有第一 RS485收發(fā)器101，懸浮控制器200中設(shè)置有互相連接的 第二RS485收發(fā)器201和脈沖變壓器202,且第一 RS485收發(fā)器101與脈沖變壓器202相 連。也就是說(shuō)，懸浮控制器200中的脈沖變壓器202直接接在第一 RS485收發(fā)器101和第二 RS485收發(fā)器201中間，對(duì)兩個(gè)RS485收發(fā)器進(jìn)行了電氣隔離，防止第二RS485收發(fā)器201 因共模電壓過(guò)高導(dǎo)致的傳輸異常或損壞。
[0019] 懸浮傳感器100中檢測(cè)到的間隙和加速度信號(hào)在第一 RS485收發(fā)器101和第二 RS485收發(fā)器201之間傳輸。RS485收發(fā)器采用差分傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，是一種相對(duì)經(jīng) 濟(jì)、具有相當(dāng)高噪聲抑制、相對(duì)高傳輸速率、傳輸距離遠(yuǎn)、寬共模范圍的通信平臺(tái)。但高電 磁干擾環(huán)境下較遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)連接通常存在較大的地電位差，由此形成的共模干擾過(guò)大時(shí)， 往往造成誤碼或硬件損壞，影響信號(hào)通信的穩(wěn)定可靠，尤其是對(duì)起到接收作用的第二RS485 收發(fā)器具有很大沖擊。本實(shí)施例中在懸浮控制器中設(shè)置了脈沖變壓器202,第一 RS485收發(fā) 器101將接收到的間隙和加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，所述差分信號(hào)經(jīng)脈沖變壓器202至 第二RS485收發(fā)器201。脈沖變壓器202利用的是鐵芯的磁飽和性能，前級(jí)和后級(jí)各不成 回路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)RS485收發(fā)器的電氣隔離。脈沖變壓器202內(nèi)部的瞬變電壓抑制二極 管反向箝位于5. 0V，用于保護(hù)與其相連的第二RS485收發(fā)器；正向箝位于0. 7V，用于維持1 電平時(shí)及總線空閑時(shí)RS485收發(fā)器A、B間所需的弱正偏電壓，并吸收脈沖變壓器振鈴。同 時(shí)，從圖2所示的與本實(shí)施例對(duì)應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖即可看到，脈沖變壓器輸入側(cè)僅有兩線輸 入端和地端，輸出側(cè)也是兩線輸出端和地端，與RS485收發(fā)器差分信號(hào)輸入輸出端匹配，直 接與兩個(gè)RS485收發(fā)器相連即可，脈沖變壓器的地端經(jīng)電容接地，吸收干擾，將高頻噪聲入 地，無(wú)需其他匹配電路設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0020] 另外，如圖3所示，優(yōu)選地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，懸浮傳感器100中還可以設(shè)置 一個(gè)光耦隔離器102,與第一 RS485收發(fā)器101相連。懸浮傳感器100中檢測(cè)到的間隙和加 速度信號(hào)先經(jīng)光耦隔離器102隔離后再發(fā)給第一 RS485收發(fā)器101。如與本實(shí)施例對(duì)應(yīng)的 電路結(jié)構(gòu)圖4所示，輸入到光耦隔離器的信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被 光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出，完成了電光電的轉(zhuǎn)換，對(duì)輸入到光 耦隔離器的信號(hào)和光耦隔離器輸出給第一 RS485收發(fā)器的信號(hào)起到了隔離作用，降低了間 隙和加速度信號(hào)上的干擾，增加了第一 RS485收發(fā)器工作的可靠性。其他連接過(guò)程與實(shí)施 例1相同，此處不再贅述。
[0021] 另外，上述實(shí)施例中懸浮傳感器100和懸浮控制器200中均設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)可編程門 陣列FPGA，其他實(shí)施例中可以選擇其他可編程邏輯器件，不限于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA。 懸浮傳感器100中現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA與第一 RS485收發(fā)器101相連，用于將懸浮傳感 器100檢測(cè)的間隙和加速度信號(hào)發(fā)送至第一 RS485收發(fā)器。懸浮控制器200中的現(xiàn)場(chǎng)可編 程門陣列FPGA與第二RS485收發(fā)器201相連，第二RS485收發(fā)器201最終將信號(hào)轉(zhuǎn)換為現(xiàn) 場(chǎng)可編程門陣列FPGA可接收的高低電平信號(hào)，此時(shí)，間隙和加速度信號(hào)傳輸過(guò)程完成，然 后現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)后續(xù)邏輯功能。
[0022] 為了進(jìn)一步確保準(zhǔn)確傳輸，減少傳輸異常的發(fā)生，并且降低開(kāi)發(fā)難度，本實(shí)用新型 用自定義的適用性更強(qiáng)的通信協(xié)議替換了原有的標(biāo)準(zhǔn)RS485通信協(xié)議。自定義的通信協(xié)議 每一幀由同步位和信號(hào)數(shù)據(jù)位組成，傳輸?shù)牟罘中盘?hào)是具有特定占空比的矩形脈沖信號(hào)。
[0023] 具體實(shí)施例中，通信協(xié)議每一幀由25位組成，前13位為同步位，后12位為數(shù)據(jù) 位，信號(hào)〇和信號(hào)1為矩形脈沖信號(hào)。
[0024] 這種通信協(xié)議不需要像采用標(biāo)準(zhǔn)RS485通信協(xié)議那樣，按照串行數(shù)據(jù)幀格式填寫 每幀的1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位校驗(yàn)位、1位停止位，編程更簡(jiǎn)單。
[0025] 而且標(biāo)準(zhǔn)RS485這種通信協(xié)議，也就是通常的串口協(xié)議，是以計(jì)數(shù)方式控制信號(hào) 傳輸過(guò)程，由于數(shù)據(jù)幀延遲時(shí)間過(guò)短以及隨時(shí)變化的占空比，計(jì)數(shù)容易有偏差。而脈沖變壓 器對(duì)脈沖寬度、波形過(guò)渡時(shí)間以及頂降都有要求，這使得使用通常的串口協(xié)議通信時(shí)更易 出現(xiàn)傳輸異常。自定義的通信協(xié)議中，信號(hào)〇和信號(hào)1是具有特定占空比的矩形脈沖信號(hào)， 以固定占空比方式控制信號(hào)傳輸過(guò)程，不易出錯(cuò)。
[0026] 綜上所述，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 1)利用了脈沖變壓器的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，具有簡(jiǎn)單實(shí)用、無(wú)需電源、無(wú)需考慮數(shù)據(jù)流 向、易于理解和便于掌控等特點(diǎn)。
[0028] 2)利用了脈沖變壓器的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，較好地解決了磁浮列車控制系統(tǒng)間隙和加 速度信號(hào)傳輸時(shí)RS485收發(fā)器隔離電路設(shè)計(jì)復(fù)雜的技術(shù)難題。
[0029] 最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將 一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作 之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"或者其任何其他變體 意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括 那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或 者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句"包括一個(gè)……"限定的要素，并 不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0030] 本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0031] 對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新 型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理 和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 懸浮傳感器和懸浮控制器； 其中： 所述懸浮傳感器中設(shè)置有第一 RS485收發(fā)器； 所述懸浮控制器中設(shè)置有相互連接的第二RS485收發(fā)器和脈沖變壓器； 所述第一 RS485收發(fā)器與所述脈沖變壓器相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述懸浮傳感器中還設(shè)置有光耦隔離器， 所述光耦隔離器與第一 RS485收發(fā)器相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述懸浮傳感器和懸浮控制器中均設(shè)置 有現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA ; 其中： 所述懸浮傳感器中的FPGA與所述第一 RS485收發(fā)器相連； 所述懸浮控制器中的FPGA與所述第二RS485收發(fā)器相連。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203894562SQ201420167223
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】陳啟發(fā), 佟來(lái)生, 彭奇彪, 羅京, 姜宏偉, 賴重平, 朱躍歐 申請(qǐng)人:南車株洲電力機(jī)車有限公司