一種crh5型動車組集成傳感器速度測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，包括傳感器、EMC防護裝置，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防護裝置；所述的EMC防護裝置內設有速度傳感元件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防護裝置內還設有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SS1、速度傳感元件SS12設有RC低通濾波電路、電源第一級保護電路和電源第二級保護電路；本發(fā)明具有輸出信號穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強、工作更可靠的優(yōu)點。
【專利說明】
一種CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于傳感器技術領域，尤其涉及一種CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置。
【背景技術】
[0002]目前在線運營的CRH5型動車組車輛軸端集成傳感器速度傳感技術設計均采用NXP公司的KMI 15系列傳感芯片，該芯片工作原理是磁阻效應，采用電橋獲取磁場變化信號，經(jīng)過信號放大、溫度補償，然后經(jīng)過施密特觸發(fā)器，輸出數(shù)字電流信號。
[0003]該傳感技術設計存在以下不足之處，降低了產品工作的穩(wěn)定性。
[0004]I)信號處理IC與傳感元件不是處于同一基板上，有一段信號傳輸距離，信號易受外界電磁干擾，產品電磁兼容性能較差。
[0005]2)傳感器內置一小塊鐵氧體磁鐵作為背磁，即使芯片中有溫度補償電路，但卻無法對背磁因溫度變化而變化影響輸出信號這一因素進行補償。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種輸出信號穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強、工作更可靠的CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，包括傳感器、EMC防護裝置，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防護裝置;所述的EMC防護裝置內設有速度傳感元件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防護裝置內還設有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設有RC低通濾波電路、電源第一級保護電路和電源第二級保護電路。
[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，所述的電源第一級保護電路內設有壓敏電阻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，所述的電源第二級保護電路內設有瞬態(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)、信號處理IC與傳感元件處于同一基板上，信號傳輸距離短，同時采用了差分運算、自動增益控制(AGC)、自動偏差調整(AOA)等信號處理技術，輸出信號穩(wěn)定、抗電磁干擾能力強;2)、傳感器無需工作背磁，工作更可靠。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合附圖對本發(fā)明做詳細的介紹:如附圖1、2所示，本發(fā)明包括傳感器、EMC防護裝置，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或霍爾效應的工作原理，溫度傳感單元是利用熱電阻的工作機理，為機車車輛的制動系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等速度或溫度記錄系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的信號。該傳感器連有EMC防護裝置，使傳感器能勝任惡劣的電磁環(huán)境。所述的EMC防護裝置內設有速度傳感元件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防護裝置內還設有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設有RC低通濾波電路、電源第一級保護電路和電源第二級保護電路。
[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，進一步提升了速度傳感元件的工作電源品質。
[0018]所述的電源第一級保護電路內設有壓敏電阻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計，作為電源第一級保護，吸收能級較高但頻率較低的干擾信號。
[0019]所述的電源第二級保護電路內設有瞬態(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計，作為電源第二級保護，吸收能量較低但頻率較高的干擾信號。
[0020]本發(fā)明的測速范圍為:
[0021]CRH5(A)動車組最高運行時速為250km/h，轉向架輪徑(mm):890/810mm。
[0022]為了保證傳感器應用時有適當?shù)陌踩６?，將列車時速提高2倍，轉向架輪徑以最小輪徑810mm進行計算，檢測的輪速最高為:n = 500*1000000/(Ji*810*60) ? 3275(r/min)。
[0023]由于輪子每轉一周產生80個脈沖信號，因此當列車以500km/h運行時，傳感器的工作頻率為:f = 3275*80/60 * 4367(Hz)。
[0024]環(huán)形磁鐵速度檢測專用芯片工作速度為OHz?8kHz，模擬信號帶寬不小于20kHz，因此滿足測速范圍要求。
[0025]速度傳感單元的各項指標要求如下:
[0026]工作電源電壓
[0027]標稱電壓值:14Vdc?？晒ぷ饔?2Vdc?16Vdc
[0028]環(huán)形磁鐵速度檢測專用芯片，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)形磁鐵速度檢測專用芯片輸出電流型脈沖信號，因此滿足要求。
[0031]輸出脈沖幅值
[0032]電流信號:7mA±10% (低位)、14mA± 10% (高位)。
[0033]環(huán)形磁鐵速度檢測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，滿足電流信號幅值要求。
[0034]EMC防護裝置的各項指標要求如下:
[0035](I)電源端采取壓敏電阻作為防浪涌一級保護。
[0036]根據(jù)標準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，結合傳感器最大工作電壓為16Vdc，在選擇壓敏電阻時，壓敏電壓應大于1.6*16 = 25.6V，最大脈沖電流值應大于500A。
[0037]產品設計選用的壓敏電阻，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保護。
[0039]TVS管Vl主要用于保護后續(xù)的傳感元件，傳感元件最大工作電壓為28V，因此TVS管的額定反向關斷電壓Vw應大于或等于28V。
[0040]產品設計選用的TVS管，額定反向關斷電壓Vw為30V，滿足要求。
[0041 ](3)電源端采取RC濾波措施。
[0042]RC濾波設計經(jīng)驗值:電阻取50 Ω?100 Ω，電容取0.0luF?0.luF。
[0043]溫度傳感單元的各項指標要求如下:
[0044]感溫元件
[0045]元件測溫范圍:-40°C?+200°C。
[0046]溫度芯片為PtlOOO元件，測溫范圍為_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]標稱阻值
[0051 ]在0°C下，零功率的標稱阻值為1000 Ω。
[0052]溫度芯片為PtlOOO元件，在0°C下，零功率的標稱阻值為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為A級(EN60751)，允差為±(0.15+0.002|t|)°C，滿足要求。
[0056]熱響應時間
[0057]0.4!11/8的水中測試時，1:0.5 < 4.5s,το.9 < 1s0
[0058]HERAEUS公司的溫度芯片在0.4m/s的水中測試時，το.5 < 0.05s，το.9 < 0.15s，滿足要求。
[0059]可以理解的是，對本領域技術人員來說，對本發(fā)明的技術方案及發(fā)明構思加以等同替換或改變都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，其特征在于:包括傳感器、EMC防護裝置，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防護裝置;所述的EMC防護裝置內設有速度傳感元件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防護裝置內還設有高頻去耦電容，其中速度傳感元件SSl、速度傳感元件SS12設有RC低通濾波電路、電源第一級保護電路和電源第二級保護電路。2.根據(jù)權利要求1所述的CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，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)權利要求1所述的CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，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)權利要求1所述的CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，其特征在于:所述的電源第一級保護電路內設有壓敏電阻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)權利要求1所述的CRH5型動車組集成傳感器速度測試裝置，其特征在于:所述的電源第二級保護電路內設有瞬態(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】G01P3/42GK105866461SQ201610345745
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】周友佳
【申請人】寧波佳明測控技術有限公司