一种磁浮列车电磁铁电流检测电路及磁浮列车
技术领域
本申请涉及列车
技术领域
,尤其涉及一种磁浮列车电磁铁电流检测电路及磁浮列车。背景技术
磁悬浮列车的托臂上设置有电磁铁,轨道上相对位置水平设置直线电机定子。控制系统通过控制电磁铁和直线电机定子线圈的电流大小和方向来控制悬浮力及牵引力的大小和方向,进而使磁悬浮列车悬空运行。
通常,将流入电磁铁的电流和流出电磁铁的电流不一致的情况视为异常情况,该异常情况会导致磁悬浮列车运行不稳定等列车安全性问题。因此,要求电流正常流过电磁铁,则需要对流入电磁铁的电流和流出电磁铁的电流进行检测。
目前,采集电磁铁电流之后,通过软件的形式检测电磁铁电流是否正常。但是一般软件检测的故障率高且检测结果的可靠性低。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种磁浮列车电磁铁电流检测电路及磁浮列车,用于准确检测磁悬浮列车电流的可靠性。
为了实现上述目的,本申请实施例提供的技术方案如下:
本申请实施例提供一种磁浮列车电磁铁电流检测电路,其特征在于,所述电路包括:正向电路、反向电路和比较电路;
所述正向电路用于对输入的第一模拟信号进行取正值处理,输出第一信号;
所述反向电路用于对输入的第二模拟信号进行取反值处理,输出第二信号;
其中,所述第一模拟信号为电磁铁输入电流,所述第二模拟信号为电磁铁输出电流,或,所述第一模拟信号为所述电磁铁输出电流,所述第二模拟信号为所述电磁铁输入电流;
所述比较电路用于当所述第一信号和所述第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定所述电磁铁输入电流和所述电磁铁输出电流正常。
可选的,所述正向电路包括第一运算放大器;
所述第一模拟信号输入所述第一运算放大器的正向输入端;所述第一运算放大器的反向输入端和所述第一运算放大器的输出端相连;所述第一运算放大器的输出端输出所述第一信号。
可选的,所述反向电路包括第二运算放大器;
所述第二模拟信号输入所述第二运算放大器的反向输入端;所述第二运算放大器的正向输入端接地;所述第二运算放大器的反向输入端通过第一电阻和所述第二运算放大器的输出端相连;所述第二运算放大器的输出端输出所述第二信号;
所述第一运算放大器的输出端和所述第二运算放大器的输出端相连接后连接所述比较电路的正向输入端;所述比较电路的反向输入端输入所述预设信号阈值范围;所述第一运算放大器的输出端和所述第二运算放大器的输出端相连接用于获得所述第一信号和所述第二信号之和。
可选的,所述电路还包括:阈值生成电路;
所述阈值生成电路用于通过输入时钟信号生成目标时钟信号;所述目标时钟信号的阈值范围为所述预设信号阈值范围;所述比较电路,用于比较所述预设信号阈值范围与所述第一信号和所述第二信号之和。
可选的,所述阈值生成电路包括第二电阻、第三电阻和第四电阻;所述第三电阻和所述第四电阻的阻值相同;
所述第二电阻的一端接入所述输入时钟信号;所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接后连接所述比较电路的反向输入端,所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端相连接用于获得所述目标时钟信号;所述第三电阻的另一端连接电源负极;所述第四电阻的另一端连接电源正极。
可选的,所述比较电路包括电压比较器和三极管;
所述电压比较器的正向输入端用于输入所述第一信号和所述第二信号之和;所述电压比较器的反向输入端用于输入所述目标时钟信号;所述电压比较器的输出端连接三极管的基极;
当所述第一信号和所述第二信号之和在所述预设信号阈值范围内时,所述三极管的发射极输出和所述输入时钟信号同频率的输出时钟信号,确定所述电磁铁输入电路和所述电磁铁输出电流正常。
可选的,当所述第一信号和所述第二信号之和超过所述预设信号阈值范围时,所述三级管的发射极输出常高电平或常低电平,确定所述电磁铁输入电流和所述电磁铁输出电流异常。
可选的,所述电路还包括:第一信号滤波电路和第二信号滤波电路;所述第一信号滤波电路包括第一电容和第五电阻;所述第二信号滤波电路包括第二电容和第六电阻;所述第一电容和所述第二电容的容值相同,所述第五电阻和所述第六电阻的阻值相同;
所述第五电阻的一端连接所述第一运算放大器的输出端;所述第五电阻的另一端和所述第一电容的一端相连接到第一连接点,所述第一连接点输出滤波后的第一信号;所述第一电容的另一端连接所述电源正极;
所述第六电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端;所述第六电阻的另一端和所述第二电容的一端相连接到第二连接点,所述第二连接点输出滤波后的第二信号;所述第二电容的另一端连接所述电源负极;
所述第一连接点和所述第二连接点相连接后连接所述电压比较器的正向输入端,所述第一连接点和所述第二连接点相连接用于获得所述滤波后的第一信号和所述滤波后的第二信号之和。
可选的,所述电路还包括:第三信号滤波电路;所述第三信号滤波电路包括第三电容;
所述第三电容的一端连接所述电压比较器的正向输入端;所述第三电容的另一端连接所述电压比较器的反向输入端。
本申请实施例还提供了一种磁浮列车,所述磁浮列车包括前述所述的磁浮列车电磁铁电流检测电路。
通过上述技术方案可知,本申请具有以下有益效果:
本申请实施例提供了一种磁浮列车电磁铁电流检测电路及磁浮列车,电路包括:正向电路、反向电路和比较电路。其中,正向电路用于对输入的第一模拟信号进行取正值处理,输出第一信号。反向电路用于对输入的第二模拟信号进行取反值处理,输出第二信号。其中,第一模拟信号为电磁铁输入电流,第二模拟信号为电磁铁输出电流,或,第一模拟信号为电磁铁输出电流,第二模拟信号为电磁铁输入电流。比较电路用于当第一信号和第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。通过硬件电路的检测形式,可以准确检测磁悬浮列车电磁铁输入电流和输出电流是否一致,进而确定电磁铁电流是否可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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。
图1为本申请实施例提供的一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的另一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的具体电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
参见图1,图1为本申请实施例提供的一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图。如图1所示,磁悬浮列车电磁铁电流检测电路包括正向电路10,反向电路20和比较电路30。
第一模拟信号输入正向电路10,正向电路10对输入的第一模拟信号进行取正值处理,再输出第一信号。
第二模拟信号输入反向电路20,反向电路20对输入的第二模拟信号进行取反值处理,再输出第二信号。
其中,第一模拟信号为电磁铁输入电流,第二模拟信号为电磁铁输出电流,或,第一模拟信号为电磁铁输出电流,第二模拟信号为电磁铁输入电流。作为一种示例,第一信号和第二信号均为电压信号。
作为一种示例,正向电路10包括第一运算放大器。
作为一种示例,反向电路20包括第二运算放大器。
在获得第一信号和第二信号之后,进一步获取第一信号和第二信号之和。比较电路30用于判断第一信号和第二信号之和与预设信号阈值范围的大小关系,并且当第一信号和第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。
作为一种示例,比较电路30包括电压比较器和三极管。
可以理解的是,当第一模拟信号为电磁铁输入电流,且第二模拟信号为电磁铁输出电流时。若电磁铁输入电流和电磁铁输出电流为正常情况,则电磁铁输入电流和电磁铁输出电流的电流大小相同,即第一模拟信号和第二模拟信号的数值相同。当正向电路10对第一模拟信号取正,反向电路20对第二模拟信号取反后,获得的第一信号为正,第二信号为负。则若电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常,第一信号和第二信号同为电压信号时,第一信号和第二信号之和应维持在0V左右范围波动。
作为一种示例,预设信号阈值范围为±590mv。
通过本申请实施例提供的一种磁浮列车电磁铁电流检测电路,检测电路包括:正向电路、反向电路和比较电路。其中,正向电路用于对输入的第一模拟信号进行取正值处理,输出第一信号。反向电路用于对输入的第二模拟信号进行取反值处理,输出第二信号。其中,第一模拟信号为电磁铁输入电流,第二模拟信号为电磁铁输出电流,或,第一模拟信号为电磁铁输出电流,第二模拟信号为电磁铁输入电流。比较电路用于当第一信号和第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。通过硬件电路的检测形式,可以准确检测磁悬浮列车电磁铁输入电流和输出电流是否一致,进而确定电磁铁电流是否可靠。
参见图2,图2为本申请实施例提供的另一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图。如图2所示,本申请实施例提供的磁浮列车电磁铁电流检测电路还包括阈值生成电路40。
阈值生成电路40用于通过输入时钟信号生成目标时钟信号,其中,目标时钟信号的阈值范围为预设信号阈值范围。
在阈值生成电路40生成目标时钟信号之后,将目标时钟信号输入比较电路30中。比较电路30再比较目标时钟信号的预设信号阈值范围与第一信号和第二信号之和的大小关系,当第一信号和第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。
作为一种示例,输入时钟信号为幅值是±15V的方波信号。
作为一种示例,阈值生成电路40由多个电阻组成,基于输入时钟信号,通过电阻分压的方式,生成目标时钟信号。
需要说明的是,本申请实施例中的正向电路10、反向电路20和比较电路30的相关描述可参见前述实施例,这里不再赘述。
本申请实施例设计了正向电路、反向电路、阈值生成电路和比较电路,通过硬件电路的检测形式,能够准确检测磁悬浮列车电磁铁输入电流和输出电流是否一致,进而确定电磁铁电流是否可靠。
参见图3,图3为本申请实施例提供的另一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的结构示意图。如图3所示,本申请实施例提供的磁浮列车电磁铁电流检测电路还包括第一信号滤波电路50、第二信号滤波电路60和第三信号滤波电路70。
第一信号滤波电路50用于对输入的第一信号进行滤波处理,生成滤波后的第一信号。
第二信号滤波电路60用于对输入的第二信号进行滤波处理,生成滤波后的第二信号。
获取滤波后的第一信号和滤波后的第二信号之和,第三信号滤波电路70用于对滤波后的第一信号和滤波后的第二信号之和进行滤波,输出滤波后的输出信号,滤波后的输出信号再输入比较电路30。第三信号滤波电路70还用于对阈值生成电路40产生的目标时钟信号进行滤波,输出滤波后的目标时钟信号。滤波后的目标时钟信号再输入比较电路30。比较电路30用于当滤波后的输出信号在滤波后的目标时钟信号的预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。
作为一种示例,第一信号滤波电路50、第二信号滤波电路60均由电阻和电容组成。
作为一种示例,第三信号滤波电路70由电容组成。
需要说明的是,本申请实施例中的正向电路10、反向电路20、比较电路30和阈值生成电路40的相关描述可参见前述实施例,这里不再赘述。
本申请实施例设计了正向电路、反向电路、阈值生成电路、比较电路、第一信号滤波电路、第二信号滤波电路和第三信号滤波电路。通过硬件电路的检测形式,能够准确检测磁悬浮列车电磁铁输入电流和输出电流是否一致,进而确定电磁铁电流是否可靠。
参见图4,图4为本申请实施例提供的一种磁浮列车电磁铁电流检测电路的具体电路结构示意图。需要说明的是,图4为图3所示结构的具体电路实现。
如图4所示,正向电路10包括第一运算放大器IC1,反向电路20包括第二运算放大器IC2。比较电路30包括电压比较器IC3和三极管。
第一模拟信号输入第一运算放大器IC1的正向输入端(即图示IC1的3管脚)。第一运算放大器IC1的反向输入端(即图示IC1的2管脚)和第一运算放大器IC1的输出端(即图示IC1的1管脚)相连。第一运算放大器IC1的输出端输出第一信号。作为一种示例,第一运算放大器IC1可选择AD822芯片。
第二模拟信号输入第二运算放大器IC2的反向输入端(即图示IC2的2管脚)。第二运算放大器IC2的正向输入端(即图示IC2的3管脚)接地。第二运算放大器IC2的反向输入端通过第一电阻R1和第二运算放大器IC2的输出端(即图示IC2的1管脚)相连。第二运算放大器IC2的输出端输出第二信号。作为一种示例,第二运算放大器IC2可选择AD822芯片。
第一信号滤波电路50包括第一电容C1和第五电阻R5,第二信号滤波电路60包括第二电容C2和第六电阻R6。其中,第一电容C1和第二电容C2的容值相同,第五电阻R5和第六电阻R6的阻值相同。
第五电阻R5的一端连接第一运算放大器IC1的输出端。第五电阻R5的另一端和第一电容C1的一端相连接到第一连接点A,第一连接点A输出滤波后的第一信号。第一电容C1的另一端连接电源正极(+10V)。
第六电阻R6的一端连接第二运算放大器IC2的输出端。第六电阻R6的另一端和第二电容C2的一端相连接到第二连接点B,第二连接点B输出滤波后的第二信号。第二电容C2的另一端连接电源负极(-10V)。
第一连接点A和第二连接点B相连接后连接电压比较器IC3的正向输入端(即图示IC3的2管脚),第一连接点A和第二连接点B相连接用于获得滤波后的第一信号和滤波后的第二信号之和。
阈值生成电路40包括第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中,第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相同。
第二电阻R2的一端接入输入时钟信号。第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接后连接比较电路30的反向输入端,第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端相连接用于获得目标时钟信号。第三电阻R3的另一端连接电源负极(-10V);第四电阻R4的另一端连接电源正极(+10V)。
第三信号滤波电路70包括第三电容C3。第三电容C3的一端连接电压比较器IC3的正向输入端。第三电容C3的另一端连接电压比较器的反向输入端(即图示IC3的3管脚)。第三电容C3用于对滤波后的第一信号和滤波后的第二信号之和进行滤波,输出滤波后的输出信号,滤波后的输出信号再输入比较电路30的正向输入端(即电压比较器IC3的正向输入端)。第三信号滤波电路70还用于对目标时钟信号进行滤波,输出滤波后的目标时钟信号。滤波后的目标时钟信号再输入比较电路30的反向输入端(即电压比较器IC3的反向输入端)。
电压比较器IC3的正向输入端用于输入滤波后的输出信号。电压比较器IC3的反向输入端用于滤波后的输入目标时钟信号。电压比较器的输出端(即图示IC3的3管脚)连接三极管的基极。三极管的发射极(即图示三极管的1管脚)连接第七电阻,三极管的集电极连接+15V的电源正极。
当第一信号和第二信号之和在滤波后的目标时钟信号的预设信号阈值范围内时,三极管的发射极输出和输入时钟信号同频率的输出时钟信号,确定电磁铁输入电路和电磁铁输出电流正常。
当第一信号和第二信号之和超过预设信号阈值范围时,三级管的发射极输出常高电平或常低电平,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流异常。具体的,当第一信号和第二信号之和高于预设信号阈值范围时,三级管的发射极输出常高电平。当第一信号和第二信号之和低于预设信号阈值范围时,三级管的发射极输出常低电平。
需要说明的是,第一运算放大器IC1的输出端和第二运算放大器IC2的输出端可以相连接后直接连接比较电路30的正向输入端(即电压比较器IC3的正向输入端)。比较电路30的反向输入端(电压比较器IC3的反向输入端)输入目标时钟信号,目标时钟信号的阈值范围为预设信号阈值范围。第一运算放大器IC1的输出端和第二运算放大器IC2的输出端相连接用于获得第一信号和第二信号之和。比较电路30可以将输入的第一信号和第二信号之和与预设信号阈值范围直接进行比较,当第一信号和第二信号之和在预设信号阈值范围内时,确定电磁铁输入电流和电磁铁输出电流正常。
在一些实施方式中,正向电路10用于对第一模拟信号进行缩放处理以及取正值处理。反向电路20用于对第二模拟信号进行缩放处理以及取负值处理。其中,正向电路10对第一模拟信号进行的缩放比例和反向电路20对第二模拟信号进行的缩放比例是相同的。
通过本申请实施例提供的正向电路、反向电路、阈值生成电路、比较电路、第一信号滤波电路、第二信号滤波电路和第三信号滤波电路的具体电路实现。以硬件电路的检测形式,可以准确检测磁悬浮列车电磁铁输入电流和输出电流是否一致,进而确定电磁铁电流是否可靠。
本申请实施例还提供了一种磁浮列车,该磁浮列车包括上述实施例所述的磁浮列车电磁铁电流检测电路。该磁浮列车电磁铁电流检测电路的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述。可以理解的是,由于在本申请实施例的磁浮列车使用了上述磁浮列车电磁铁电流检测电路。因此,本申请实施例提供的磁浮列车的实施例包括上述磁浮列车电磁铁电流检测电路全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言,由于其与实施例公开的系统相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见系统部分说明即可。
还需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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