轨检小车里程测量系统的制作方法

1.本实用新型涉及轨检小车技术领域，尤其涉及轨检小车里程测量系统。


背景技术：

2.里程是轨道测量中的一个重要参考基准，因此，轨检小车在横梁上的行走轮侧面安装了里程计，通过记录行走轮转动的圈数来计算行走距离。里程计是精确测量车辆的速度和行驶距离的装置，常见的种类有机械式、磁电式和纯电子式。其中，磁电式里程计也称为机械电子式里程计，由霍尔传感器以及磁钢片组成，它具有简单的结构，较小的体积，使用数字方式输出脉冲信号，对脉冲数进行采样，即可得到车轮的转动情况，进而得到车辆的速度和里程信息。脉冲信号经电缆传输至处理器外部中断引脚的过程中，其波形受噪声干扰信号影响容易发生变形，造成处理器的外部中断引脚无法捕捉到正确的脉冲信号。因此，为了解决上述问题，本实用新型提供了轨检小车里程测量系统，通过设置光电隔离器实现电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰，同时，设置整形电路对脉冲信号进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了轨检小车里程测量系统，通过设置光电隔离器实现电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰，同时，设置整形电路对脉冲信号进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了轨轨检小车里程测量系统，其包括里程计、处理器、第一信号处理模块和第二信号处理模块，所述里程计包括a输出端口和b输出端口；里程计顺时针转动时，a输出端口输出脉冲，b输出端口无输出；里程计逆时针转动时，b输出端口输出脉冲，a输出端口无输出，第一信号处理模块包括增益可调放大电路、光电隔离器和整形电路；
5.里程计的a输出端口通过顺次连接的增益可调放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接；
6.里程计的b输出端口通过第二信号处理模块与处理器的第二外部中断引脚电性连接。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，第一信号处理模块和第二信号处理模块的结构相同。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，增益可调放大电路包括前级放大电路和增益放大电路；
9.里程计的a输出端口通过顺次连接的前级放大电路、增益放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，前级放大电路包括ad811运算放大器和电阻r11
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r13；
11.里程计的a输出端口通过电阻r12与ad811运算放大器的同相输入端电性连接，ad811运算放大器的反相输入端通过电阻r11接地，电阻r13并联在ad811运算放大器的同相输入端及其输出端之间，ad811运算放大器的输出端通过顺次连接的增益放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，增益放大电路包括tl082运算放大器、可调电阻rp3、可调电阻rp4和电容c5；
13.d811运算放大器的输出端通过电容c5与tl082运算放大器的反相输入端电性连接，可调电阻rp3并联在tl082运算放大器的反相输入端及其输出端之间，tl082运算放大器的同相输入端通过可调电阻rp4与电源电性连接，tl082运算放大器的输出端通过顺次连接的光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，整形电路包括74ls14斯密特触发器和电阻r15；
15.里程计的a输出端口通过顺次连接的增益可调放大电路、光电隔离器与74ls14斯密特触发器的第一反相器输入端电性连接，第一反相器的输出端与处理器的第一外部中断引脚电性连接，电阻r15的一端与电源电性连接，电阻r15的另一端与第一反相器的输出端电性连接。
16.本实用新型的轨检小车里程测量系统相对于现有技术具有以下有益效果：
17.(1)通过设置前级放大电路，一方面，作为缓冲部分来提高增益放大电路的输入阻抗；另一方面，起到保护作用，在不影响性能的条件下给输入部分加入保护电路；
18.(2)通过设置增益可调的增益放大电路，用来采集不同类型里程计的信号输出，使系统能够在各种不同类型的车辆中使用，提高里程测量系统的兼容性；
19.(3)通过设置光电隔离器实现电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰，同时，设置整形电路对脉冲信号进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型轨检小车里程测量系统的结构图；
22.图2为本实用新型轨检小车里程测量系统中增益可调放大电路的电路图；
23.图3为本实用新型轨检小车里程测量系统中光电隔离器的电路图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1所示，本实用新型的轨检小车里程测量系统，其包括里程计、处理器、第一信号处理模块和第二信号处理模块。
26.里程计，是精确测量车辆的速度和行驶距离的装置。本实施例中，里程计采用磁电式里程计，其包括a输出端口和b输出端口；里程计顺时针转动时，a输出端口输出脉冲，b输出端口无输出；里程计逆时针转动时，b输出端口输出脉冲，a输出端口无输出。通过对a输出端口和b输出端口输出的脉冲数进行采样，即可得到车轮的转动情况，进而得到车辆的速度和里程信息。
27.第一信号处理模块，用于对a输出端口输出脉冲进行放大和整形处理；第二信号处理模块用于对b输出端口输出脉冲进行放大和整形处理。里程计的a输出端口通过第一信号处理模块与处理器的第一外部中断引脚电性连接；里程计的b输出端口通过第二信号处理模块与处理器的第二外部中断引脚电性连接。为了保证a输出端口和b输出端口在时间上同步，本实施例中，设置第一信号处理模块和第二信号处理模块的结构相同。在此只介绍第一信号处理模块的具体结构。如图1所示，第一信号处理模块包括增益可调放大电路、光电隔离器和整形电路；里程计的a输出端口通过顺次连接的增益可调放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。
28.增益可调放大电路，用于对a输出端口输出脉冲进行放大。一般的里程计信号处理过程中，需要对脉冲信号进行放大。然而，在实际应用中里程计的选型大多数与车辆的机械结构有关，不同类型车辆会使用不同的里程计，不同的里程计输出的脉冲电压和宽度也不尽相同，因此，不同类型的车辆需要配备不同放大倍数的放大电路。为了提高里程测量系统的兼容性，本实施例中将传统的放大电路设计成增益可调放大电路，用来采集不同类型里程计的信号输出，使系统能够在各种不同类型的车辆中使用。如图1所示，增益可调放大电路包括前级放大电路和增益放大电路；里程计的a输出端口通过顺次连接的前级放大电路、增益放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。
29.前级放大电路，作为缓冲部分来提高增益放大电路的输入阻抗。由于加入了前级放大电路，对整个电路的噪声系数影响都比较大，因此，本实施例中，采用高速低噪声电压反馈型运放作为前级跟随，并且在不影响性能的条件下给输入部分加入保护电路。优选的，如图2所示，前级放大电路包括ad811运算放大器和电阻r11
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r13；具体的，里程计的a输出端口通过电阻r12与ad811运算放大器的同相输入端电性连接，ad811运算放大器的反相输入端通过电阻r11接地，电阻r13并联在ad811运算放大器的同相输入端及其输出端之间，ad811运算放大器的输出端通过顺次连接的增益放大电路、光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。其中，电阻r11、电阻r13以及ad811运算放大器构成了电压跟随器，起到缓冲目的，用于提高输入阻抗；电阻r12为耦合电阻；电阻r14用于滤波；电容c7和电容c8分别用于滤波电源干扰。
30.增益放大电路，其增益可调，以采集不同类型里程计的信号输出，使系统能够在各种不同类型的车辆中使用。如图2所示，增益放大电路包括tl082运算放大器、可调电阻rp3、可调电阻rp4和电容c5；d811运算放大器的输出端通过电容c5与tl082运算放大器的反相输入端电性连接，可调电阻rp3并联在tl082运算放大器的反相输入端及其输出端之间，tl082运算放大器的同相输入端通过可调电阻rp4与电源电性连接，tl082运算放大器的输出端通过顺次连接的光电隔离器和整形电路与处理器的第一外部中断引脚电性连接。通过调节可
调电阻rp3、可调电阻rp4的阻值即可实现放大增益可调，其中，调节方法可以是人工调节，也可以是处理器控制，这两种方法都可采用现有技术实现，在此不再累述。电容c5用于隔离；电阻r8为耦合电阻。
31.光电隔离器，实现电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰。由于需要对a输出端口和b输出端口输出信号进行隔离处理，本实施例中，如图3所示，光电隔离器采用hcpl
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500e光电隔离器，其包含两路隔离通道，a输出端口和b输出端口分别对应其中一路隔离通道。其中，用vouta表示a输出端口输出脉冲信号经过增益放大电路处理后的信号，用voutb表示b输出端口输出脉冲信号经过增益放大电路处理后的信号。
32.整形电路，对脉冲信号进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变。整形电路包括74ls14斯密特触发器和电阻r15；里程计的a输出端口通过顺次连接的增益可调放大电路、光电隔离器与74ls14斯密特触发器的第一反相器输入端电性连接，第一反相器的输出端与处理器的第一外部中断引脚电性连接，电阻r15的一端与电源电性连接，电阻r15的另一端与第一反相器的输出端电性连接。电阻r15为上拉电阻。图3中，74ls14_1a表示74ls14斯密特触发器的第一反相器输入端；74ls14_2a表示74ls14斯密特触发器的第二反相器输入端。
33.本实施例的工作原理为：轨检小车顺转时，里程计也顺时针转动，此时，里程计的a输出端口输出脉冲，b输出端口无输出，第一信号处理模块采集a输出端口输出的脉冲，并进行以下具体操作：前级放大电路采集a输出端口输出的脉冲，一方面，起到隔离和提高输入阻抗的目的，另一方面，起到保护作用，经前级放大电路隔离处理后的脉冲信号输入至增益放大电路，增益放大电路根据实际的应用需求调节其增益倍数，将脉冲信号放大到一定倍数后，将脉冲信号输出至光电隔离器进行电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰，光电隔离器处理后的脉冲信号再输入至整形电路，由整形电路对脉冲信号波形进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变，整形后的脉冲信号输入至处理器的外部中断引脚，由处理器对脉冲数进行采样，即可得到车轮的转动情况，进而得到车辆的速度和里程信息。
34.轨检小车逆转时，里程计也逆时针转动，b输出端口输出脉冲，a输出端口无输出，第二信号处理模块采集b输出端口输出的脉冲，由于第二信号处理模块的结构和第一信号处理模块的结构相同，因此，在此不再累述第二信号处理模块的具体处理过程。
35.本实施例的有益效果为：通过设置前级放大电路，一方面，作为缓冲部分来提高增益放大电路的输入阻抗；另一方面，起到保护作用，在不影响性能的条件下给输入部分加入保护电路；
36.通过设置增益可调的增益放大电路，用来采集不同类型里程计的信号输出，使系统能够在各种不同类型的车辆中使用，提高里程测量系统的兼容性；
37.通过设置光电隔离器实现电气隔离，降低噪声干扰信号对脉冲信号的干扰，同时，设置整形电路对脉冲信号进行整形，防止脉冲信号经过电缆和光电隔离器之后发生形变。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。