铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置的制作方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路信号设备上使用的阻容器件状态检测装置，尤其涉及一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置。
背景技术：
铁路信号设备使用阻容器件对继电器的吸起或释放时间进行延时(参见附图4)，以满足使用要求。当电容容量下降后，继电器的延时时间将变�。贾律璞覆荒苷９ぷ鳎跋煨藕派璞傅恼Ｊ褂�、降低行车效率。目前，对于铁路信号设备大量使用的阻容器件的电容的容量变化无法进行定性或定量的在线检测，为了保证信号设备的正常运用，只能采取人工检测或定期更换的方式。人工检测工作量大、效率低，定期更换一方面造成无谓的浪费，另一方面也会留下安全隐患。

发明内容
本发明的目的在于提供一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，能方便简单地在线隔离检测阻容器件中的电容的容量，从而克服已有技术所存在的上述不足。本发明的技术方案是一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，所述检测装置包括电流采样�？椤⒎糯竽？�、滤波�？�、A/D转换�？椤⒋淼ピ�、通信单元和指示及报警单元，电流采样�？榈某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X2或X3段，电流采样�？榈氖涑龆擞敕糯竽？榱樱糯竽？�、滤波�？�、A/D转换�？�、处理单元依次连接，通信单元和指示及报警单元分别与处理单元连接；
电流采样�？榈淖饔檬墙颖患觳獾缏分胁杉牡缌餍藕抛怀傻缪剐藕攀渌透糯竽？椋�
放大�？榈牡淖饔檬墙缌鞑裳？樽坏牡缪剐藕欧糯蠛笫渌透瞬？椋�
滤波模块的作用是将经放大�？榉糯蟮牡缪剐藕沤新瞬ǎ缓笫渌透鳤/D转换模
块；
A/D转换�？榈淖饔檬墙瞬？槁瞬ǖ牡缪剐藕抛晃中藕攀渌透淼�
元;
处理单元的作用是将经A/D转换�？樽坏氖中藕沤写�、计算、转换成电容值、并将测量的电容值与标称电容值进行比较，然后将结果输送给通信单元和指示及报警单元;
通信单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果通过通信装置的通信接口向外发送测量数据；
指示及报警单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果直观显示或报警。其进一步的技术方案是所述电流采样�？榘ㄒ桓龌舳缌鞔衅鳎舳缌鞔衅鞯某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X2或X3段，霍尔电流传感器的输出端与放大�？榱哟佣裳藕攀渌透糯竽？�。
所述电流采样�？榘ǖ谝换舳缌鞔衅骱偷诙舳缌鞔衅鳎谝换舳缌鞔衅鞒跫抖说囊烀擞氲诙舳缌鞔衅鞒跫抖说囊烀肆樱槌梢桓龈春匣舳缌鞔衅鳎酶春匣舳缌鞔衅鞯某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X2或X3段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相反，分别与放大�？榈牟罘质淙攵肆�、从而将采样信号输送给放大�？�。所述电流采样�？榘ǖ谝换舳缌鞔衅骱偷诙舳缌鞔衅鳎谝换舳缌鞔衅鞒跫抖说囊烀擞氲诙舳缌鞔衅鞒跫抖说耐肆樱槌梢桓龈春匣舳缌鞔衅鳎酶春匣舳缌鞔衅鞯某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X2或X3段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相同，串联连接后与放大模块的输入端连接、从而将采样信号输送给放大�？�。所述霍尔电流传感器、第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器采用ACS712芯片，所述处理单元采用单片机。所述通信单元包括发送数据的通信装置和通信接口。所述指示及报警单元包括显示�？楹捅ň？椋允灸？榈南允静考捎弥甘镜苹蚴牍芑蚱渌址蛲夹蜗允酒骷凰霰ň？椴捎蒙舯ň涂亓勘ň涑�。由于采取上述技术方案，本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置具有以下有益效果
I、由于本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置由电流采样模块、放大�？�、滤波�？�、A/D转换�？�、处理单元、指示及报警单元和或通信单元，电流采样模块的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的Xl或X2或X3段，可实时测量阻容器件中电容的容量，实现电容的在线测量和状态显示，并能及时将电容的容量变小(劣化)通知设备维护人员，检测及时、准确、效率高，可大大减少人工检测的工作量，降低检测技术人员的劳动强度，节约成本。2.由于本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置之电流采样�？橛氡患觳獾缏返缙衾耄饶苁迪侄员患觳獾缏纷枞萜骷械牡缛萑萘康脑谙吒衾爰觳猓植挥跋毂患觳獾缏返恼Ｊ褂茫Ｖど璞傅牟患涠狭诵校欣谔岣咛吩耸湫�。3.本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置之电流采样�？椴捎枚龌舳缌鞔衅髯槌筛春匣舳缌鞔衅鞯哪康模峭ü龅缌鞔衅鞑煌牡缌魇淙敕绞�(一个同名端输入，异名端输出，另一个异名端输入，同名端输出)，二个霍尔电流传感器的输出相位相反，形成差分采样，其优点是减少温度和外部干扰造成的测量误差，提高检测的精度(实施例二)。4.本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置之电流采样�？椴捎枚龌舳缌鞔衅髯槌筛春匣舳缌鞔衅鞯哪康模峭ü龌舳缌鞔衅飨嗤牡缌魇淙敕绞�(一个同名端输入，异名端输出，另一个同名端输入，异名端输出)，二个霍尔电流传感器的输出相位相同，将两个霍尔电流传感器输出端串联后与放大�？榱樱商岣叩缛萑萘拷闲∈钡牟饬苛槊舳群途�(实施例三)。5、本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置电路结构简单、设计科
学、安全、可靠。下面结合附图和实施例对本发明之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置的技术特征作进一步的说明。

图I :本发明实施例一之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置电路框图2 :本发明实施例二之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置电路框图3 :本发明实施例三之铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置电路框图4 :铁路信号设备阻容器件使用状态图。图中 C —电容，R —电阻，J —继电器，T —霍尔电流传感器，Tl —第一霍尔电流传感器，T2 —第二霍尔电流传感器，101 —电流采样�？椋�102 —放大�？椋�103 —滤波�？椋�104 — A/D转换�？椋�105 一处理单元，106 一通信单元，107 一指示及报警单元。
具体实施例方式实施例一
一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述检测装置包括电流采样�？�101、放大模块102、滤波�？�103、A/D转换�？�104、处理单元105、通信单元106和指示及报警单元107，电流采样�？榈某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的X2段，输出端与放大�？�102连接，放大�？�102、滤波�？�103、A/D转换�？�104、处理单元105依次连接(即放大�？�102与滤波�？�103连接，滤波�？�103与A/D转换模块104连接、A/D转换�？�104与处理单元105连接)，通信单元106和指示及报警单元107分别与处理单元105连接；
电流采样�？�101的作用是将从被检测电路中采集的电流信号转换成电压信号输送给放大�？�102 ；
放大�？�102的的作用是将经电流采样�？樽坏牡缪剐藕欧糯蠛笫渌透瞬？�
103 ；
滤波模块103的作用是将经放大�？榉糯蟮牡缪剐藕沤新瞬ǎ缓笫渌透鳤/D转换�？�104 ；
A/D转换�？�104的作用是将经滤波�？槁瞬ǖ牡缪剐藕抛晃中藕攀渌透淼ピ�105 ；
处理单元105的作用是将经A/D转换�？樽坏氖中藕沤写�、计算、转换成电容值、并将测量的电容值与标称电容值进行比较，然后将结果输送给通信单元106和指示及报警单元107 ；
通信单元106的作用是将经处理单元处理、计算的结果通过通信装置的通信接口向外发送测量数据；
指示及报警单元107的作用是将经处理单元处理、计算的结果直观显示或报警。所述电流采样�？榘ㄒ桓龌舳缌鞔衅鱐，霍尔电流传感器T的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的X2段，霍尔电流传感器T的输出端与放大模块102连接从而将采样信号输送给放大�？�(参见附图I)。所述霍尔电流传感器采用ACS712芯片，所述处理单元采用单片机。
所述通信单元包括发送数据的通信装置和通信接口。所述指示及报警单元包括显示�？楹捅ň？椋允灸？榈南允静考捎弥甘镜苹蚴牍芑蚱渌址蛲夹蜗允酒骷凰霰ň？椴捎蒙舯ň涂亓勘ň涑�。实施例二
一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其基本结构与实施例一相同，包括电流采样�？�101、放大�？�102、滤波�？�103、A/D转换�？�104、处理单元105、通信单元106和指示及报警单元107，电流采样模块的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的X2段，电流采样�？榈氖涑龆擞敕糯竽？�102连接，放大模块102、滤波�？�103、A/D转换�？�104、处理单元105依次连接(即放大模块102与滤波�？�103连接，滤波模块103与A/D转换�？�104连接、A/D转换�？�104与处理单元105连接)，通信单元106和指示及报警单元107分别与处理单元105连接；
电流采样�？榈淖饔檬墙颖患觳獾缏分胁杉牡缌餍藕抛怀傻缪剐藕攀渌透� 大�？椋�
放大�？榈牡淖饔檬墙缌鞑裳？樽坏牡缪剐藕欧糯蠛笫渌透瞬？椋�
滤波�？榈淖饔檬墙糯竽？榉糯蟮牡缪剐藕沤新瞬ǎ缓笫渌透鳤/D转换模
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元;
处理单元的作用是将经A/D转换�？樽坏氖中藕沤写�、计算、转换成电容值、并将测量的电容值与标称电容值进行比较，然后将结果输送给通信单元和指示及报警单元;
通信单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果通过通信装置的通信接口向外发送测量数据；
指示及报警单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果直观显示或报警。所述处理单元采用单片机。所述通信单元包括发送数据的通信装置和通信接口。所述指示及报警单元包括显示模块和报警�？椋允灸？榈南允静考捎弥甘镜苹蚴牍芑蚱渌址蛲夹蜗允酒骷凰霰ň？椴捎蒙舯ň涂亓勘ň涑�。所不同的是所述电流采样�？榘ǖ谝换舳缌鞔衅鱐l和第二霍尔电流传感器T2，第一霍尔电流传感器Tl初级端的异名端与第二霍尔电流传感器T2初级端的异名端连接，组成一个复合霍尔电流传感器，该复合霍尔电流传感器的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的X2段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相反，分别与放大�？榈牟罘质淙攵肆�、从而将采样信号输送给放大�？�(参见附图2)。所述第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器采用ACS712芯片，采用二个霍尔电流传感器的目的，是通过二个电流传感器不同的电流输入方式(一个同名端输入，异名端输出，另一个异名端输入，同名端输出)，形成差分采样，其优点是减少温度和外部干扰造成的测量误差。实施例三
一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其基本结构与实施例一相同，包括电流采样模块101、放大�？�102、滤波模块103、A/D转换�？�104、处理单元105、通信单元106和指示及报警单元107，电流采样�？榈某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的X2段，电流采样�？榈氖涑龆擞敕糯竽？�102连接，放大�？�102、滤波�？�103、A/D转换�？�104、处理单元105依次连接(即放大�？�102与滤波�？�103连接，滤波�？�103与A/D转换�？�104连接、A/D转换�？�104与处理单元105连接)，通信单元106和指示及报警单元107分别与处理单元105连接；
电流采样�？榈淖饔檬墙颖患觳獾缏分胁杉牡缌餍藕抛怀傻缪剐藕攀渌透糯竽？椋�
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滤波模块的作用是将经放大�？榉糯蟮牡缪剐藕沤新瞬ǎ缓笫渌透鳤/D转换模
块；
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处理单元的作用是将经A/D转换�？樽坏氖中藕沤写�、计算、转换成电容值、并将测量的电容值与标称电容值进行比较，然后将结果输送给通信单元和指示及报警单元;
通信单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果通过通信装置的通信接口向外发送测量数据；
指示及报警单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果直观显示或报警。所述处理单元采用单片机。所述通信单元包括发送数据的通信装置和通信接口。所述指示及报警单元包括显示�？楹捅ň？椋允灸？榈南允静考捎弥甘镜苹蚴牍芑蚱渌址蛲夹蜗允酒骷凰霰ň？椴捎蒙舯ň涂亓勘ň涑觥Ｋ煌氖撬龅缌鞑裳？榘ǖ谝换舳缌鞔衅鱐l和第二霍尔电流传感器T2，第一霍尔电流传感器Tl初级端的异名端与第二霍尔电流传感器T2初级端的同名端连接，组成一个复合霍尔电流传感器，该复合霍尔电流传感器的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的X2段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相同，串联连接后与放大�？榈氖淙攵肆�、从而将采样信号输送给放大�？�。所述第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器采用ACS712芯片。由于电容容量越�。涞绲缌髟叫。捎枚龌舳缌鞔衅鳎龌舳缌鞔衅魇涑龆舜雍笥敕糯竽？榱樱商岣叩缛萑萘拷闲∈钡牟饬苛槊舳群途�。作为上述实施例一实施例三的变换
1.所述电流采样�？榈某跫抖艘部纱尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X3
段；
2.当采用的单片机本身带有A/D功能时，A/D转换�？�104可省略。工作原理
铁路信号设备阻容器件使用状态如附图4 :RC阻容电路并接于继电器的线圈上，合上开关K时，使继电器吸起，同时对电容C进行充电；当开关K断开后，通过电容C对继电器进行放电，达到使继电器延时落下目的。
本发明通过霍尔电流传感器将检测阻容器件在电容充电时电流转换成电压后，经过放大、滤波后，进行A/D转换，送入处理单元进行处理。当电流从最大值降至最大值的
O.368倍时，期间所用的时间为阻容器件的充放电常数，从而计算出当前阻容器件中电容的容量，当电容的容量降至一定值(如标称电容的80%)时，通过指示及报警单元提供电容劣化的声、光指示，提示设备维护人员，实现被检测电路电容容量的在线测量和劣化状态显示。其测量计算依据如下
电容充放电公式I=(E/R)，其中Ε为电源电压，R为电容内阻和与之串联的
电阻总和，t为充电时间，RXC为时间常数τ、βρ τ = RXC0 阻容电路充放电时间常数τ的含义是在充电时，每过一个τ的时间，电容器上电压就上升(l-1/e)(约等于O. 632)倍的电源电压与电容器电压之差，放电时反之。设电源电压为Vtl，未充电前电容上的电压为O。当开关K合上后，此时电容相当于短路，电阻上的电压为电源电压Vtl，充电瞬间流经电阻的电流为Ix = VR，经过第一个τ的时间时，电容C上的电压为(l-l/e)XVQ~ O. 632V。，此时R上的电压\为\ -(l-l/e)XV0=1/e X V0 = V0/e ^ O. 368V。，流过电阻的电流为(VQ/e) /R ^ O. 368V0/R ^ O. 368IX。在电容充电过程中，通过测量流经阻容电路上的电流的最大值Ix与O. 368IX间的时间，该时间即为串联阻容电路的充电常数τ，通过C= τ/R就可以计算出电容容量。测量过程
由于电阻阻值在使用过程中的变化非常�。诓饬考扑闶卑闯Ａ看�。当开始对电容进行充电后，高速、连续测量RC电路中的电流，并将每次测量结果和时间标尺进行保存，充电过程结束后，对该次充电过程的测量结果进行处理，计算出电流最大值时的时间标尺及从最大值降至最大值的O. 368倍时的时间标尺，其差值即为该阻容电路的时间常数τ，通过C =τ/R计算出电容值。通过将测量的电容值与标称电容值进行比较，就可知道电容容量的变化情况，即电容劣化情况。并根据电容容量下降的值，通过指示及报警单元指示，或通过通信装置向设备维护人员发送测量数据。
权利要求
1.一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述检测装置包括电流采样�？�(101)、放大�？�(102)、滤波模块(103)、A/D转换�？�(104)、处理单元(105)、通信单元(106)和指示及报警单元(107)，电流采样�？榈某跫抖舜尤氡患觳庾枞萜骷嗀端与B端之间的Xl或X2或X3段，电流采样�？�(101)的输出端与放大�？�(102)连接，放大�？�(102 )、滤波�？�(103 )、A/D转换模块(104 )、处理单元(105 )依次连接，通信单元(106)和指示及报警单元(107)分别与处理单元(105)连接；电流采样�？榈淖饔檬墙颖患觳獾缏分胁杉牡缌餍藕抛怀傻缪剐藕攀渌透糯竽？椋� 放大�？榈牡淖饔檬墙缌鞑裳？樽坏牡缪剐藕欧糯蠛笫渌透瞬？椋� 滤波�？榈淖饔檬墙糯竽？榉糯蟮牡缪剐藕沤新瞬ǎ缓笫渌透鳤/D转换�？椋� A/D转换�？榈淖饔檬墙瞬？槁瞬ǖ牡缪剐藕抛晃中藕攀渌透淼ピ�; 处理单元的作用是将经A/D转换�？樽坏氖中藕沤写怼⒓扑�、转换成电容值、并将测量的电容值与标称电容值进行比较，然后将结果输送给通信单元和指示及报警单元; 通信单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果通过通信装置的通信接口向外发送测量数据；指示及报警单元的作用是将经处理单元处理、计算的结果直观显示或报警。
2.根据权利要求I所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述电流采样�？�(101)包括一个霍尔电流传感器(T)，霍尔电流传感器(T)的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的Xl或X2或X3段，霍尔电流传感器(T)的输出端与放大�？�(102)连接从而将采样信号输送给放大�？�。
3.根据权利要求I所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述电流采样�？�(101)包括第一霍尔电流传感器(Tl)和第二霍尔电流传感器(T2)，第一霍尔电流传感器(Tl)初级端的异名端与第二霍尔电流传感器(T2)初级端的异名端连接，组成一个复合霍尔电流传感器，该复合霍尔电流传感器的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的Xl或X2或X3段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相反，分别与放大�？�(102)的差分输入端连接、从而将采样信号输送给放大�？�。
4.根据权利要求I所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述电流采样�？�(101)包括第一霍尔电流传感器(Tl)和第二霍尔电流传感器(T2)，第一霍尔电流传感器(Tl)初级端的异名端与第二霍尔电流传感器(T2)初级端的同名端连接，组成一个复合霍尔电流传感器，该复合霍尔电流传感器的初级端串接入被检测阻容器件A端与B端之间的Xl或X2或X3段，第一霍尔电流传感器和第二霍尔电流传感器的输出相位相同，串联连接后与放大�？榈氖淙攵肆�、从而将采样信号输送给放大�？�。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述霍尔电流传感器(T)、第一霍尔电流传感器(Tl)和第二霍尔电流传感器(T2)采用ACS712芯片，所述处理单元(105)采用单片机。
6.根据权利要求5所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述通信单元(106 )包括发送数据的通信装置和通信接口。
7.根据权利要求6所述的铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，其特征在于所述指示及报警单元(107)包括显示�？楹捅ň？椋允灸？榈南允静考捎弥甘镜苹蚴牍芑蚱渌址蛲夹蜗允酒骷凰霰ň？椴捎蒙舯ň涂亓勘ň涑�。
全文摘要
一种铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置，所述检测装置包括电流采样�？�、放大�？�、滤波�？�、A/D转换�？�、处理单元、通信单元和指示及报警单元，电流采样模块的初级端串接在被检测阻容器件A端与B端之间的任意段，输出端与放大�？榱樱糯竽？�、滤波�？�、A/D转换�？�、处理单元和通信单元指示及报警单元依次连接。该装置电路结构简单、设计科学，可实时在线、隔离检测阻容器件中的电容容量，实现电容的在线测量和状态显示，检测及时、准确、效率高、精度高，抗干扰能力强，安全可靠，可保证设备的不间断连续运行，有利于提高铁路运输效率。同时极大地减少人工检测的工作量，降低检测技术人员的劳动强度，节约成本。
文档编号G01R27/26GK102628904SQ20121011811
公开日2012年8月8日申请日期2012年4月22日优先权日2012年4月22日
发明者李昱珺申请人:柳州辰天科技有限责任公司

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铁路信号设备阻容器件的电容劣化检测装置的制作方法