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专利名称：多功能列车移频信号检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型与列控设备动态监测系统的列车移频信号检测装置有关。
技术背景
列车移频信号监测子系统是列控设备动态监测系统的重要组成部 分，它将列车运行与信号显示等联系起来，用来监测铁路线路的占用情 况，以便及时向列车、控制室传递行车信息，确保铁路列车的安全运行。 铁路一次次提速，移频信号也随之经过多次发展，从早期的集中式移频 到UM71制式移频，再到现在的ZPW2000移频信号。移频信号的监测主 要为对复合信号的鉴别与分离，尤其是从轨道信号载波中把有效的移频 信号分离出来。
由于我国骨干铁路的第六次大提速，已有的测试设备在测量精度上 难以满足实际的应用要求。传统的检测方案要完成移频信号的检测需要 3只传感器来实现信号的分离与检测。不仅成本高，同时增加了列控设 备动态监测装置的体积，更增加了现场布线施工的工作量，降低了系统 的可靠性。 实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种体积�。杀镜土煽啃愿撸奖� 印制板集成安装的多功能列车移频信号检测传感器。 本实用新型是这样实现的-
本实用新型多功能列车移频信号检测传感器，列车移频信号经采样 测量电路1后经光电隔离电路2输出电信号，经50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3后，分为两路， 一路经过50Hz分量滤波输出变 换电路5处理后将移频信号中50Hz信号成分变换为平均直流电压输出； 另一路将移频信号中1700Hz 2600 Hz信号成分还原为1700Hz 2600 Hz 标准信号输出后再经过1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路4处理 变换为平均直流电压输出.电源电路6输入端直接与光电隔离电路2输 出端、50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3、 50Hz分量滤波输出变换电路4、 1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路5连接，电源电路6经电磁隔离后与采样测量电路1、光电隔离电路2前端连接。
采样测量电路1由采样电阻Rl、 R2和由第1芯片Nl组成的跟随器组成，强电信号经电阻R2采样后通过跟随器隔离输入到后级信号处理电路；光电隔离电路2由隔离芯片N4组成，信号从隔离芯片N4的1、 2、3、 4脚进入，从隔离芯片N4的5、 6脚输出，实现信号的隔离；50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3由第2、 3芯片N6、 N9组成，第2芯片N6及外围电阻、电容组成的选频电路只允许信号中50Hz分量通过，第3芯片N9及外围电阻、电容组成的选频电路只允许信号中1700Hz 2600Hz分量通过；50Hz分量滤波输出变换电路4由第2芯片N6组成的精密整流电路及第4芯片N7组成的低通滤波电路、信号幅度调节电路组成；1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路5由第5芯片Nil组成的四阶滤波电路及第4芯片N7组成的精密整流电路、信号幅度调节电路组成。
电源电路6由+12V辅助电源经反向电压泵Ul变换产生-12V负电源一起为隔离后端所有功能�？樘峁┕ぷ鞯缭矗�+12￥辅助电源经DC-DC隔离电源N5隔离产生+12V电源，再经第1、 2电压基准芯片N2、 N3变换产生士6V电源，为信号采集电路及光电隔离前端信号处理电路提供工作电源。
隔离芯片N4为HCNR200，反向电压泵Ul为ICL7662，第1、 2电压基准芯片N2、 N3为LM431，第1、 3、 5芯片N1、 N9、 Nil为LM358，第2、 4芯片N6、 N7为LM324。
采样测量电路1、光电隔离电路2、 50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3、 50Hz分量滤波输出变换电路4、 1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路5、电源电路6集成在一块印制板上，垂直印制板方向装有镀银插针，整个印制板采用树脂灌封工艺固封壳体7内。
壳体7为铝制电源�？榻鹗敉饪�。
多功能列车移频信号检测传感器主要由采样测量电路1、光电隔离电路2、 50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3、 50Hz分量滤波输出变换电路4、 1700Hz 2600Hz分量滤波输出变换电路5、电源电路6组成。其中采样测量电路1将输入移频信号进行采样测量后经过线性光电隔离电路2后输出便于传感器处理的电信号。该电信号经过滤波输出变换处理后将移频信号中50Hz信号成分变换为平均直流电压输出，将移频信号中1700Hz 2600 Hz信号成分变换为两路输出， 一路还原为1700Hz 2600 Hz标准信号输出，另一路变换为平均直流电压输出。本实用新型具有体积小、高集成度、高精度、高隔离、低漂移、低功耗、宽温度范围等特点。本产品采用金属外壳封装，抗干扰性能好，散热可靠。树脂灌封工艺加工，耐老化，防潮，电气绝缘性高。本实用新型采用直插式结构，采用镀银插针与用户电路连接。可以直接把传感器焊装在电路板上使用，便于列控设备动态监测系统集中采集和处理数据。


图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型的封装结构图。图3为图2仰视图。图4为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式

采样测量电路1、光电隔离电路2、 50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路3、 50Hz分量滤波输出变换电路4、 1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路5、电源电路6集成在一块印制板上，经树脂灌封后固封于壳体7内。
电路工作原理如下
列车移频信号AC:0 5V从输入正、负引脚接入，经电阻R2采样后进行转换成为微弱的交流电信号，输入运算放大器Nl跟随输出。稳压管N2产生的标准电压为+ref ，电阻R9中的电流信号为幅值稳定的直流正电流信号，因此流过电阻R10的交流电流信号与电阻R9中的直流正电流信号叠加后成为幅值不断变化的直流信号，流过光耦N4的3脚与4脚，进行隔离。
流过光耦N4的6脚与5脚中的电流与流过光耦N4的3脚与4脚的电流成正比例关系。稳压管N8产生的标准电压为+ref，电阻R9中的电流信号为幅值稳定的直流正电流信号，运放输入端虚断，则电阻R12中流过的电流信号等于流过光耦N4的6脚与5脚中的电流减去电阻R9中的电流值，取R9二R8，则电阻R12中的电流信号与电阻RIO中流过的电流信号相等。运放N6的1脚稳定输出与输入信号呈线性的电压信号VI，且相位滞后小。
该电压信号VI分两路第一路用于处理输出50Hz信号分量对应的电信号，第二路用于处理输出1700Hz 2600Hz信号分量对应的电信号。第一路经运放N6C组成的二阶低通滤波电路滤掉信号VI中1700Hz 2600Hz高频信号，经整流滤波放大后从3脚Uo3输出50Hz信号分量的平均直流电压信号DC: 0 5V。第二路经运放N9A组成的二阶高通滤波电路滤掉信号VI中50Hz的信号量，经过放大后从1脚Uol输出1700Hz 2600Hz的标准交流信号AC: 0 5V;经过运放N11A、 N11B组成的四阶滤波电路滤掉3000Hz+的信号，经整流滤波后从2脚Uo2输出1700Hz 2600Hz信号分量的平均直流电压信号DC: 0 5V。辅助电源
列控设备动态监测装置提供+12V辅助电源。DC-DC隔离器N5将+12V电源变换产生正电源+6V和负电源-6V提供隔离前端运放Nl与光耦N4的工作电源。反向电压泵Ul将+12V电源变换产生负电源-12V与列控设备动态监测装置提供+12V电源一并为隔离后端所有功能�？樘峁┕ぷ鞯缭�。
本实用新型输入输出引脚定义如下.-
输入侧1脚U+是信号正端对应的输入脚，输入侧2脚U-是信号负端对应的输入脚。
输出侧1脚Uol是1700Hz 2600Hz分量标准交流电压对应的输出脚，输出侧2脚Uo2是1700Hz 2600Hz平均直流电压对应的输出脚，输出侧3脚Uo3是50Hz分量平均直流电压对应的输出脚。
6脚与7脚+E为辅助电源输入正端，4脚与5脚GND为辅助电源及输出地GND。
权利要求1、多功能列车移频信号检测传感器，其特征在于列车移频信号经采样测量电路(1)后经光电隔离电路(2)输出电信号，经50Hz分量与1700Hz～2600Hz分量分离电路(3)后，分为两路，一路经过50Hz分量滤波输出变换电路(4)处理后将移频信号中50Hz信号成分变换为平均直流电压输出；另一路将移频信号中1700Hz～2600Hz信号成分还原为1700Hz～2600Hz标准信号输出后再经过1700Hz～2600Hz分量滤波输出变换电路(5)处理变换为平均直流电压输出。电源电路(6)输入端直接与光电隔离电路(2)输出端、50Hz分量与1700Hz～2600Hz分量分离电路(3)、50Hz分量滤波输出变换电路(4)、1700Hz～2600Hz分量滤波输出变换电路(5)连接，电源电路(6)经电磁隔离后与采样测量电路(1)、光电隔离电路(2)前端连接。
2、 根据权利要求l所述的传感器，其特征在于采样测量电路(1)由采样电阻R1、 R2和由第1芯片N1组成的跟随器组成，强电信号经电阻R2采样后通过跟随器隔离输入到后级信号处理电路；光电隔离电路(2)由隔离芯片N4组成，信号从隔离芯片N4的1、 2、 3、 4脚进入，从隔离芯片N4的5、 6脚输出，实现信号的隔离；50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路(3)由第2、 3芯片N6、 N9组成，第2芯片N6及外围电阻、电容组成的选频电路只允许信号中50Hz分量通过，第3芯片N9及外围电阻、电容组成的选频电路只允许信号中1700Hz 2600Hz分量通过；50Hz分量滤波输出变换电路(4)由第2芯片N6组成的精密整流电路及第4芯片N7组成的低通滤波电路、信号幅度调节电路组成；1700Hz 2600Hz分量滤波输出变换电路(5)由第5芯片N11组成的四阶滤波电路及第4芯片N7组成的精密整流电路、信号幅度调节电路组成。
3、 根据权利要求2所述的传感器，其特征在于电源电路(6)由+12V辅助电源经反向电压泵Ul变换产生-12V负电源一起为隔离后端所有功能�？樘峁┕ぷ鞯缭矗�+12V辅助电源经DC-DC隔离电源N5隔离产生+12V电源，再经第l、 2电压基准芯片N2、 N3变换产生士6V电源，为信号采集电路及光电隔离前端信号处理电路提供工作电源。
4、 根据权利要求2所述的传感器，其特征在于隔离芯片N4为HCNR200,反向电压泵Ul为ICL7662,第1、 2电压基准芯片N2、 N3为LM431，第l、 3、 5芯片N1、 N9、 Nil为LM358，第2、 4芯片N6、 N7为LM324。
5、 根据权利要求1所述的传感器，其特征在于采样测量电路(1)、光电隔离电路(2)、 50Hz分量与1700Hz 2600Hz分量分离电路(3)、50Hz分量滤波输出变换电路(4)、 1700Hz 2600 Hz分量滤波输出变换电路(5)、电源电路(6)集成在一块印制板上，垂直印制板方向装有镀银插针，整个印制板采用树脂灌封工艺固封壳体(7)内。
6、根据权利要求5所述的传感器，其特征在于壳体(7)为铝制电源�？榻鹗敉饪�。
专利摘要本实用新型为多功能列车移频信号检测传感器，解决已有移频信号检测传感器结构复杂、体积大、成本高的问题。列车移频信号经采样测量电路(1)后经光电隔离电路(2)输出电信号，经50Hz分量与1700Hz～2600Hz分量分离电路(3)后，一路经过50Hz分量滤波输出变换电路(4)处理后输出；另一路将移频信号中1700Hz～2600Hz信号成分还原为1700Hz～2600Hz标准信号输出后再经过1700Hz～2600Hz分量滤波输出变换电路(5)处理。电源电路(6)输入端直接与光电隔离电路(2)后端、50Hz分量与1700Hz～2600Hz分量分离电路(3)、50Hz分量滤波输出变换电路(4)及1700Hz～2600Hz分量滤波输出变换电路(5)连接。电源电路(6)经电磁隔离后与采样测量电路(1)、光电隔离电路(2)前端连接。
文档编号G01R31/00GK201287736SQ200820141399
公开日2009年8月12日 申请日期2008年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者刘晓海 申请人:绵阳市维博电子有限责任公司