一种无线供电的转换力采集装置的制作方法

本实用新型涉及铁路信号监测领域，具体是指一种无线供电的转换力采集装置。

背景技术：

现有阻力传感器的供电和通讯为有线连接方案，即传感器的尾端带有一根线缆。这种方式在工程施工及现场维护中发现，该有线连接的设计存在很大的局限性：第一是传动杆件往复移动线缆的可靠性及寿命无法保障，即使采用的线缆满足室外使用及耐折性要求，杆件尾线与线缆接触部位的固定及强度依然不足；第二是传动杆件与采集设备具有直接的电气接触，在耐压方面存在风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种采用无线供电与无线通讯方案，彻底解决传动杆件与采集模块间的物理与电气连接导致问题。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种无线供电的转换力采集装置，包括设置在道岔转辙机的传动杆件上的力采集模块，设置在所述传动杆件正下方的无线供电模块，与无线供电模块信号连接的采集分机；所述力采集模块包括用于接收无线供电模块电能的无线受电单元、用于在线实时监测传动杆件的受力数据的力转换单元，用于控制力转换单元和将力转换单元的数据发送至无线供电模块的控制及通讯单元；所述无线供电模块包括为所述无线受电单元提供电能的无线供电单元，与所述控制及通讯单元进行无线数据交互及通过can总线与采集分机连接并进行数据与指令交互的通讯单元。

所述无线供电单元通过无线受电单元为力采集模块的力转换单元和控制及通讯单元提供电能，所述控制及通讯单元与无线供电模块的通讯单元无线通讯，将力转换单元采集到的数据经无线供电模块的通讯单元，与采集分机进行数据与指令交互。

优选地，所述力采集模块还设有储能单元。在道岔扳动过程中，传动杆件会相应的移动，从而使得力采集模块的无线受电单元的受电面会与无线供电模块的无线供电单元的供电面发生相对移动，此时无线供电过程会出现一定的间断，故需要在力传感器端增加储能单元，保证在间断发生时由储能单元提供正常运行所需的电能。

优选地，所述储能单元为法拉电容。法拉电容具备充电速度快，循环使用寿命长，超低温特性好的优点，因此能够减少运行维护的工作量，同时可以在低温环境下保证道岔的正常运行。

优选地，所述无线供电模块的通讯单元通过蓝牙透传模式与力采集模块的控制及通讯单元进行通讯。

优选地，所述无线供电单元设有2个以上的感应线圈。多个感应线圈用于增加无线供电单元的供电面积，保证无论杆件处在拉入还是伸出的时候可以使无线受电单元得到稳定供电。

优选地，所述无线供电单元的感应线圈与无线受电单元的感应线圈之间的垂直距离小于15mm，为了达到稳定供电，感应线圈之间需要保证一定的安装距离。

优选地，所述采集分机与安装在道岔上的交流电流互感器连接，采集分机从交流电流互感器获得传动杆件的扳动开始信号后，通过无线供电模块通知力采集模块开始采集并存储数据，收到结束信号后通知力采集模块以文件的方式回传数据。

本实用新型通过在道岔转辙机的传动杆件上的力采集模块和设置在所述传动杆件正下方的无线供电模块，有效的避免了有线连接方式带来的局限性，同时解决了传动杆件与采集设备之间的耐压问题，为道岔的稳定和安全运行提供了有力的保障。

附图说明

图1是本实用新型的结构方框图；

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的实施作进一步详细的描述：

见图1、图2所示，一种无线供电的转换力采集装置，包括设置在道岔转辙机的传动杆件上的力采集模块，设置在所述传动杆件正下方的无线供电模块，与无线供电模块信号连接的采集分机；所述力采集模块包括用于接收无线供电模块电能的无线受电单元、用于在线实时监测传动杆件的受力数据的力转换单元，用于控制力转换单元和将力转换单元的数据发送至无线供电模块的控制及通讯单元；所述无线供电模块包括为所述无线受电单元提供电能的无线供电单元，与所述控制及通讯单元进行无线数据交互及通过can总线与采集分机连接并进行数据与指令交互的通讯单元。

无线供电单元通过无线受电单元为力采集模块的力转换单元和控制及通讯单元提供电能，控制及通讯单元与无线供电模块的通讯单元无线通讯，将力转换单元采集到的数据经无线供电模块的通讯单元，与采集分机进行数据与指令交互。

无线力采集单元主要采用无线力传感器，其工作原理是在线实时监测传动杆件的受力情况并转化为电信号，同时由高精度ad芯片转化为数字信号通过mcu(既主控，选用stm32f103cbt6)以文件的方式存储，最终通过无线蓝牙方式上传，蓝牙模块采用nordic的nrf52810，支持蓝牙主机、从机和观察者模式，支持低功耗广播、数据透传、空中配置和支持mac绑定连接、手动连接和自动连接。

采集分机通过can总线与无线供电模块进行数据与指令的交互，can芯片选用金升阳模组td321scan，主要功能是将ttl/cmos电平转换为can总线的差分电平，实现信号隔离，是一款实现了电源隔离、信号隔离、can收发和总线保护于一体的can总线收发模块，同时可实现3kvdc电气隔离，内置esd保护。

无线供电模块完成采集分机与力采集模块之间的通讯转换，无线供电模块与力采集模块之间通过蓝牙进行通讯，一主一从自动连接；而系统的供电则来自于无线供电单元与无线受电单元。

无线供电模块端放置2个或2个以上的供电线圈，无论杆件处在拉入还是伸出都可以稳定供电。

采集分机通过四芯线缆，2芯电源2芯信号与无线供电模块相连接，该模块装在传动杆件正下方，为了达到稳定供电，需要保证无线供电上表面(线圈面)与力传感器下表面(线圈面)垂直距离不超过15mm。在道岔扳动过程中，力采集模块的受电面会与无线供电模块供电面发生相对移动，此时供电会产生间断，故需要在力传感器端增加储能单元，保证在间断发生时由储能单元提供正常运行所需的电能，此处采用法拉电容(选型日本松下eecf5r5u155，规格5.5v1.5f，尺寸20x6.5x5(引脚间距))，法拉电容具备充电速度快，循环使用寿命长，超低温特性好的优点，因此能够减少运行维护的工作量，同时可以在低温环境下保证道岔的正常运行。

采集分机与安装在道岔上的交流电流互感器连接，交流电流互感器通过感知电流的变化，确认传动杆件扳动的开始和结束，采集分机从交流电流互感器获得传动杆件的扳动开始信号后，通过无线供电模块通知力采集模块开始采集并存储数据，收到结束信号后让力采集模块以文件的方式回传数据。

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