(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 211626375 U(45)授权公告日 2020.10.02
(21)申请号 202020663652.4(22)申请日 2020.04.27
(73)专利权人 西南交通大学
地址 610031 四川省成都市二环路北一段
111号(72)发明人 周健
(74)专利代理机构 北京卓特专利代理事务所
(普通合伙) 11572
代理人 段宇(51)Int.Cl.
G01B 7/14(2006.01)G01L 1/22(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
CN 211626375 U(54)实用新型名称
一种轨道巡检装置(57)摘要
本实用新型提供一种轨道巡检装置，包括：第一轨道夹、第二轨道夹；第一轨道夹与第二轨道夹通过弹性件连接；第一轨道夹设有用于固定双轨中的其中一条轨道的第一凹槽；第二轨道夹设有用于固定双轨中的另外一条轨道的第二凹槽；第一凹槽的内侧设有第一压力检测器；第二凹槽的内侧设有第二压力检测器；第一压力检测器与第二压力检测器的电路连接相同。通过在轨道夹中的凹槽设置压力检测器，当两条轨道之间的宽度增加时，第一轨道夹与第二轨道夹中的弹簧会进行拉升，压力检测器会与轨道产生挤压，从而压力传感器会给出一个压力数值，当这个压力数值大于预设的压力阈值，蜂鸣器会发出蜂鸣声，从而判断可以出两条轨道之间的宽度超过了正常范围内的宽度。
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权 利 要 求 书
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1.一种轨道巡检装置，其特征在于，包括有：第一轨道夹(1)、第二轨道夹(4)；所述第一轨道夹(1)与所述第二轨道夹(4)通过弹性件连接；所述第一轨道夹(1)设有用于固定双轨中的其中一条轨道的第一凹槽；所述第二轨道夹(4)设有用于固定双轨中的另外一条轨道的第二凹槽；所述第一凹槽的内侧设有第一压力检测器(2)；
其中，所述第一压力检测器包括有：压力传感器、放大电路、A/D转换器、微控制器、蜂鸣器；
所述压力传感器用于检测第一轨道夹(1)与所述第一压力检测器(2)的压力值，并将检测的压力值转换为电压信号；
所述放大电路分别与所述压力传感器、所述A/D转换器连接；所述放大电路用于对转换后的电压信号进行放大，并将放大后的电压信号传输至A/D转换器进行模数转换，将放大后的电压信号转换为数字信号；
所述A/D转换器还与微控制器连接，用于将转换后的数字信号传输至微控制器进行处理；
所述蜂鸣器还与微控制器连接，用于发出预警。2.根据权利要求1所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述压力传感器包括有第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；
所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4形成惠更斯电桥电路。3.根据权利要求1所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述A/D转换器为ADC0832芯片。4.根据权利要求1所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述微控制器为AT89C52单片机；所述AT89C52单片机连接有复位电路、电源电路和晶振电路。
5.根据权利要求1所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述第一压力检测器(2)还包括有显示器，所述显示器用于显示检测到的压力值。
6.根据权利要求1所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧(3)。7.根据权利要求1至6任一所述的轨道巡检装置，其特征在于，所述第二凹槽的内还设有第二压力检测器(5)；所述第二压力检测器(5)的电路与所述第一压力检测器的电路相同。
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说 明 书一种轨道巡检装置
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技术领域
[0001]本实用新型涉及轨道技术领域，特别是涉及一种轨道巡检装置。
背景技术
[0002]轨道指用条形的钢材铺成的供火车、电车等行驶的路线。在一些科研院校、实验室中会放置一些轨道模型来方便学生们研究和学习关于火车、电车的运行方式，以及检测火车、电车交通灯，测试火车、电车的刹车装置等实验。但是，在研究和学习过程中，轨道间的间距可能会出现改变，而通过改变后的轨道得到的实验数据会增大实验误差。因此，本实用新型提供一种轨道巡检装置来巡检轨道间的间距是否出现变化。
实用新型内容
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种轨道巡检装置，用于解决现有技术中存在的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种轨道巡检装置，包括有：第一轨道夹、第二轨道夹；
[0005]所述第一轨道夹与所述第二轨道夹通过弹性件连接；所述第一轨道夹设有用于固定双轨中的其中一条轨道的第一凹槽；所述第二轨道夹设有用于固定双轨中的另外一条轨道的第二凹槽；
[0006]所述第一凹槽的内侧设有第一压力检测器；其中，所述第一压力检测器包括有：压力传感器、放大电路、A/D转换器、微控制器、蜂鸣器；
[0007]所述压力传感器用于检测第一轨道夹与所述第一压力检测器的压力值，并将检测的压力值转换为电压信号；
[0008]所述放大电路分别与所述压力传感器、所述A/D转换器连接；所述放大电路用于对转换后的电压信号进行放大，并将放大后的电压信号传输至A/D转换器进行模数转换，将放大后的电压信号转换为数字信号；
[0009]所述A/D转换器还与微控制器连接，用于将转换后的数字信号传输至微控制器进行处理；
[0010]所述蜂鸣器还与微控制器连接，用于发出预警。[0011]可选地，所述压力传感器包括有第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻 R4；
[0012]所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4形成惠更斯电桥电路。[0013]可选地，所述A/D转换器为ADC0832芯片。[0014]可选地，所述微控制器为AT89C52单片机；所述AT89C52单片机连接有复位电路、电源电路和晶振电路。[0015]可选地，所述第一压力检测器还包括有显示器，所述显示器用于显示检测到的压力值。
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可选地，所述弹性件为弹簧。
[0017]可选地，所述第二凹槽的内还设有第二压力检测器；所述第二压力检测器的电路与所述第一压力检测器的电路相同。[0018]如上所述，本实用新型提供的一种轨道巡检装置，具有以下有益效果：通过在轨道夹中的凹槽设置压力检测器，当两条轨道之间的宽度增加时，第一轨道夹与第二轨道夹中的弹簧会进行拉升，压力检测器会与轨道产生挤压，从而压力传感器会给出现一个压力数值，当这个压力数值大于预设的压力阈值，则蜂鸣器会发出蜂鸣声，进行预警，从而判断可以出两条轨道之间的宽度超过了正常范围内的宽度。附图说明
[0019]图1为轨道巡检装置的立体结构示意图；[0020]图2为轨道巡检装置的正视图；[0021]图3为图2的左视图；
[0022]图4为第一压力检测器的硬件结构示意图；[0023]图5为压力传感器的电路连接图；[0024]图6为放大电路的电路连接图；[0025]图7为A/D转换器的引脚图；[0026]图8为蜂鸣器的电路连接图；
[0027]图9为AT89C52单片机的电路连接图；[0028]图10为降压芯片的电路连接图。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0030]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0031]请参阅图1至图3，本实用新型提供一种轨道巡检装置，包括有：第一轨道夹1、第二轨道夹4；
[0032]第一轨道夹1与第二轨道夹4通过弹性件连接；弹性件为弹簧3。[0033]第一轨道夹1设有用于固定双轨中的其中一条轨道的第一凹槽；第二轨道夹4设有用于固定双轨中的另外一条轨道的第二凹槽；第一凹槽的内侧设有第一压力检测器2；[0034]其中，如图4所示，第一压力检测器包括有：压力传感器、放大电路、A/D转换器、微控制器、蜂鸣器；
[0035]压力传感器用于检测第一轨道夹1与第一压力检测器2的压力值，并将检测的压力
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值转换为电压信号。其中，压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，压力传感器的电路连接如图5所示。压力传感器包括有第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4形成惠更斯电桥电路。压力传感器内部线路采用惠更斯电桥，在电桥测量电路中，将一对变化相反的应变片接入电桥一臂，另一臂接两个相同的阻值作为基准值；当桥臂电阻初始值R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω时平衡，其变化值为ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4＝d时，其桥路输出电压Eout与d成正比。本申请实施例选择的是电阻应变型传感器，量程5Kg，精度为0.01％，满量程时误差0.02Kg，取重力常数g＝9.8N/kg，能够检测的最大压力值为49N。当压力传感器中的弹性体承受载荷产生变形时，输出的信号电压如下：
[0036]
放大电路分别与压力传感器、A/D转换器连接；放大电路用于对转换后的电压信号进行放大，并将放大后的电压信号传输至A/D转换器进行模数转换，将放大后的电压信号转换为数字信号。由于压力传感器输出的电压信号为毫伏级，所以需要对压力传感器输出的电压信号进行放大。本申请实施例中采用放大芯片OP07芯片来形成放大电路。由于OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路；且OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25μV)，所以OP07芯片不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2nA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。其中，放大电路的电路连接如图6所示。经过放大电路的信号是模拟信号，需要把它变成数字信号才能送入单片机进行识别处理，所以需要有A/D转换电路。本申请实施例选用ADC0832芯片作为A/D转换器。通过调节如图6中滑动变阻器W4的阻值来改变放大倍数，微弱信号GB和GC被分别放大后从OP07的第6脚输出。A/D转换器ADC0832的输入电压变化范围是0V～+5V，压力传感器的输出电压信号在0～20mv左右，因此放大器的放大倍数在50～100左右。由于ADC0832对高频干扰不敏感，所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰。因为压力信号变化十分缓慢，所以滤波电路可以把频率变得很低。其中，A/D转换器的引脚图如图7所示。
[0038]A/D转换器还与微控制器连接，用于将转换后的数字信号传输至微控制器进行处理。A/D 转换器ADC0832与单片机的接口为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效，且其与单片机的接口是双向的，所以实际使用时可以将DO 端和DI端并联在一根数据线上使用。当ADC0832芯片未工作时，其CS输入端为高电平，此时芯片禁用，CLK端和DO/DI端的电平为任意电平。当要进行A/D转换时，先将CS使能端置于低电平，并且保持低电平直到转换结束。ADC0832芯片开始A/D转换时，ADC0832 芯片内部处理器向芯片始终输入端CLK输入始终脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第一个时钟脉冲下沉前，DI端保持高电平，表示启示信号；在第2、3 个脉冲下沉之前，DI端应输入2位数据用于选择通道功能。第3个脉冲下沉之后，DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端开始利用DO端进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始，由DO端输出转换数据最高位DATA7；随后每一个脉冲下沉，DO端便输出下一位数据；直到第11个脉冲时才输出最低位数据DATA0；即表示一个字节的数据输出完成；也正是从此位开始输出下一个相
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反字节的数据，即从第11个脉冲的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束；转换后的数据可以直接传输给单片机AT89C52进行处理。
[0039]蜂鸣器还与微控制器连接，用于发出预警。通过蜂鸣器设置超限报警功能，P2.4直接与单片机相连接，当检测到的压力值大于4.99Kg*9.8N/kg＝48.90N时，蜂鸣器即报警。其中，蜂鸣器的电路连接如图8所示。[0040]如图9和图10所示，微控制器为AT89C52单片机；AT89C52单片机连接有复位电路、电源电路和晶振电路，晶振电路、复位电路、电源电路及单片机构成AT89S52单片机的最小系统。晶振电路可以提供时钟信号，时钟信号用来给单片机片内各种操作提供时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。第一压力检测器2还包括有显示器，显示器用于显示检测到的压力值。由于OP07芯片的供电需要±12V，其它器件需要0～5V的工作电压，因此本实用新型采用LM7805芯片进行降压处理，降压芯片7805的电路连接如图10所示。本实用新型设置有128*64液晶显示器，显示器通过上拉电阻与单片机P1口相接，同时通过74LS00将单片机的读、写与液晶的使能信号E脚相连，单片机P0～P7口直接与液晶的DB0～DB7相连接，P26、P27分别于液晶的两个片选相通，P20、 P21与液晶的RS和R/W相接。且通过V0与VEE接通滑动变阻器，以调节液晶背光。[0041]其中，第二凹槽的内还设有第二压力检测器5；第二压力检测器5的电路与第一压力检测器的电路相同。
[0042]本实用新型通过在轨道夹中的凹槽设置压力检测器，当两条轨道之间的宽度增加时，第一轨道夹与第二轨道夹中的弹簧会进行拉升，压力检测器会与轨道产生挤压，从而压力传感器会给出现一个压力数值，当这个压力数值大于预设的压力阈值，则蜂鸣器会发出蜂鸣声，进行预警，从而判断可以出两条轨道之间的宽度超过了正常范围内的宽度。[0043]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
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