传感器课程设计列车测速测距系统.ppt
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列车测速测距系统 小组分工 摘要 随着铁路大提速,列车运行速度越来越快,传统的测速方法存在一些不足之处。为此本文提出了一种适合列车运行中实时监测的多传感器融合的测速测距系统。论文重点研究了多传感器的优劣以及信息融合在城市轨道交通列车测速定位的应用。以信息融合技术为基础,研究以速度传感器为核心的多传感器融合列车测速定位系统,并且有效地防止空转等故障现象的发生。 各种检测方式与比较 各种检测方式与比较 GPS 不足: ①当线路平行股道十分接近或有多个列车进出站时, 难以识别列车占用的是哪一股道; ②在地形复杂地段, 例如在山区和隧道内, 由于无线电波传播特性的影响会产生信号盲区。 各种检测方式与比较 测速电机 从应用情况看, 测速电机方式虽然比较简单, 但在低速时感生电动势较低, 造成测量精度降低, 车速低于一定值时甚至不能推动测速单元工作, 并且系统可靠性较差。 各种检测方式与比较 光电式转速传感器 由于车轴的转动直接反映列车的运动, 因此可以利用车轴转动信息获得列车的运行速度,所以我们可以采用光电式转速传感器。不足:由于利用轮轴旋转信息进行测速测距, 不可避免地受到车轮走行状态的影响。 各种检测方式与比较 航位推算系统 受到传感器本身温漂、敏感度等的影响,航位推算系统在短时间内测量具有较高的精度,但长时间使用会导致较大的累积误差,因此在使用航位推算系统进行列车测速定位时,需要解决累积误差的补偿问题。所以单独使用航位推算系统是不可行的。 各种检测方式与比较 雷达测速 雷达测速是一种直接测量速度的方法,可以直接得到列车实际的运行速度,不需要通过车轮转动的信息来间接测量。在机车上安装雷达, 始终向轨面发射电磁波, 由于机车和轨面之间有相对运动, 根据多普勒频移效应原理, 在发射波和反射波之间产生频差,通过测量频差可以计算出机车的运行速度, 并累积求出走行距离。有效地防止空转、滑行外, 也推动了定位停车装置的开发。不足:由于信号传输波段有时会受到干扰。 选型 各种检测方式与比较 未来的发展方向: 综合化; 采用智能化、数字化的处理方法; 各种方法如何提升测量精度;整合化系统。 传感器的安装方式 光电转速传感器 此检测装置根据实际安装情况位置进行安装。如右图,将信号盘固定在车轮转轴上,光电转速传感器正对着信号盘。 雷达 如图 光电式转速传感器 光电式传感器是将被测量的变化转换成光信号的变化,再通过光电器件把光信号的变化转换成电信号的一种传感器。传感器的输出信号易于数字化处理,满足列车运行控制系统智能化、小型化的发展趋势。另外,它具有频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触式测量、响应快、可靠性高等优点。 光电式转速传感器 选用的传感器型号为SZGB-3 光电式转速传感器 SZGB-3, 20电源电压为12V DC SZGB-3型传感器主要性能介绍如下: 1)供单向计数器使用,测量转速和线速度. 2)采用密封结构性能稳定. 3)光源用红外发光管,功耗小,寿命长. 4) SZGB-3, 20电源电压为12V DC SZGB-3型传感器主要性能介绍如下: SZGB-3.型光电转速传感器,使用时通过连轴节与被测转轴连接,当转轴旋转时,将转角位移转换成电脉冲信号,供二次仪表计数使用。 (1)输出脉冲数:60脉冲(每一转) (2)输出信号幅值:50r/min时30mV (3)测速范围:50---5000r/min (4)使用时间:可连续使用,使用中勿需加润滑油 5)工作环境:温度-10~40℃,相对湿度≤85%无腐蚀性气体 光电式转速传感器的调理电路 因为SZGB-3型传感器50r/min时30mV,单片机输入电压0~5伏左右,调理电路放大倍数在100倍左右。 采用两级放大电路,每一级都采用反响比例运算电路如图4.4.设计的电压放大倍数为100倍。其中第一级放大倍数为10,第二级放大倍数为10.放大后电压变化范围为0~4.8V。 光电式转速传感器的调理电路 光电式转速传感器的调理电路 整形电路设计的是一种滞回电压比较器,它具有惯性,起到抗干扰的作用。从而向输入端输入的滞回比较器。在整形电路的输入端接一个电容C5(103),起到的作用是阻止其他信号的干扰,并且将放大的信号进行滤波,解耦。 形后的信号基本上为±5V的电平的脉冲信号,在脉冲计数时,常用的是+5V的脉冲信号。如果直接采用-5V的脉冲计数,会增加电路的复杂性,故一般不直接使用,而是先进行二次整形。 仿真 程序模块设计 软件部分由数据处理程序、按键程序设计、中断服务子程序、LED显示程序等几个部分组成。 数据处理完成对各种测量数据的处理,如各种数据的计算、数据格式的转换等。
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