[发明专利]一种机车轮对故障实时监测装置

摘要

一种机车轮对故障实时监测装置，由电源电路、控制器、电压基准电路、电阻应变片、非平衡电桥电路、低噪声放大电路、显示电路、报警电路、存储电路组成；监测装置安装在机车内部，电阻应变片粘贴固定在机车轮对的轮辐上；电阻应变片动态监测机车轮对踏面与钢轨的接触力，通过非平衡电桥电路和低噪声放大电路放大处理后，送控制器进行分析、处理、显示和存储；当轮对踏面剥离超限时，导致轮对与钢轨的冲击力超限，导致轮辐变形超限，控制器通过电阻应变片检测到超限的踏面剥离后，会同时报警提示机车驾驶员，在机车回库后检查相应的轮对故障，保障机车行驶安全；存储的数据也可以作为机车轮对健康管理的有效数据。

主权项

一种机车轮对故障实时监测装置，由电源电路、控制器、低噪声放大电路、显示电路、报警电路、存储电路组成；其特征在于还包括电压基准电路、电阻应变片、非平衡电桥电路；监测装置安装在机车内部，电阻应变片粘贴固定在机车轮对的轮辐上；电阻应变片动态监测机车轮对踏面与钢轨的接触力，通过非平衡电桥电路和低噪声放大电路放大处理后，送控制器进行分析、处理、显示和存储；当轮对踏面剥离超限时，导致轮对与钢轨的冲击力超限，导致轮辐变形超限，控制器通过电阻应变片检测到超限的踏面剥离后，会同时报警提示机车驾驶员稍后进行检修，保障机车行驶安全；存储的数据也可以作为机车轮对健康管理的有效数据；所述电压基准电路由第一电压基准芯片组成；第一电压基准芯片的电压输入脚VIN连接第一电源VD1；公共地脚连接第一电源公共地GND1；电压基准输出脚VREF输出第一电压基准VREF1；第一电压基准VREF1供非平衡电桥电路和控制器作为电压基准使用；所述控制器由第一控制器组成；第一控制器的AD转换参考电压输入脚连接第一电压基准VREF1；所述非平衡电桥电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻组成；第一电阻、第二电阻、第三电阻和电阻应变片组成非平衡电桥；非平衡电桥的电源脚VCC连接第一电压基准VREF1；非平衡电桥的公共地脚GND连接第一电源公共地GND1；第一电阻连接在非平衡电桥的电源脚VCC和输出正极脚OUT+之间；第二电阻连接在非平衡电桥的输出正极脚OUT+和公共地脚GND之间；第三电阻连接在非平衡电桥的输出负极脚OUT‑和公共地脚GND之间；电阻应变片连接在非平衡电桥的电源脚VCC和输出负极脚OUT‑之间；当轮对踏面与钢轨接触，导致轮对轮辐和电阻应变片发生应力形变时，电阻应变片的电阻变化，非平衡电桥输出负极脚OUT‑和输出正极脚OUT+之间输出的非平衡输出电压发生变化；所述低噪声放大电路由第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一运算放大器组成；第一运算放大器的电源正极脚VCC连接第一电源VD1，电源地脚GND连接第一电源公共地GND1；第一运算放大器的负极输入脚IN‑通过第四电阻连接非平衡电桥输出负极脚OUT‑，同时负极输入脚IN‑通过第五电阻连接第一运算放大器的输出脚OUT；第一运算放大器的正极输入脚IN+通过第六电阻连接非平衡电桥输出正极脚OUT+，同时正极输入脚IN+通过第七电阻连接第一电源公共地GND1；第一运算放大器的输出脚OUT连接第一控制器的模数转换脚AD1；第一运算放大器组成由单电源供电的减法电路，第一运算放大器是低噪声低功率运算放大器；所述显示电路由液晶显示器、第一三极管、第八电阻组成，液晶显示器的电源输入脚VCC连接第一电源VD1，电源地脚GND连接第一电源公共地GND1；寄存器选择脚RS连接第一控制器的输出脚OUT1，读写信号脚R/W连接第一控制器的输出脚OUT2，使能脚EN连接第一控制器的输出脚OUT3，数据脚DB0－DB7连接第一控制器的输入输出脚IO0－IO7，背光正极脚LED+连接第一电源VD1，背光负极脚LED‑连接第一三极管的发射极；第一三极管的基极通过第八电阻连接第一控制器的输出脚OUT4，第一三极管的集电极连接第一电源公共地GND1；所述存储电路，由MICRO SD卡、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻组成；MICRO SD卡通过SPI与第一控制器连接；MICRO SD卡的片选脚CS连接第一控制器的输出脚OUT7，同时片选脚CS通过第十电阻连接第一电源VD1；MICRO SD卡的数据输入脚DI连接第一控制器的SPI主机输出从机输入脚MOSI，同时通过第十一电阻连接第一电源VD1；MICRO SD卡的时钟脚CLK连接第一控制器的SPI时钟脚SCLK，同时通过第十二电阻连接第一电源VD1；MICRO SD卡的数据输出脚DO连接第一控制器的SPI主机输入从机输出脚MISO，同时通过第十三电阻连接第一电源VD1；MICRO SD卡的电源输入脚VCC连接第一电源VD1，电源地脚GND连接第一电源公共地GND1。