专利名称：信号调理通道箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁道车辆牵弓I系统测试，尤其涉及一种用于铁道车辆牵引性能测 试系统的信号调理通道箱。
背景技术：
目前，电力机车与动车组上大量采用微机控制的牵引传动装置以及分布全列车的 列车通信系统，这些电子设备带来了许多电磁干扰源和敏感器。传统的铁道车辆牵引性能 测试系统中的信号调理通道箱对于电磁干扰的屏蔽效果并不理想，且没有与被测车辆上的 高电压大电流设备进行电气隔离，给操作人员、测试仪器和数据的安全带来很大威胁。在设 计上，其笨重的外形也限制了牵引测试的灵活性，给实际应用带来极为的不便。

实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种信号调理通道箱，以将可能会受到电压影响 的模拟输入信号与测量系统的低电压背板进行隔离。本实用新型的上述目的是通过如下技术方案实现的一种信号调理通道箱，所述信号调理通道箱包括箱体，包括前面板、后面板、左右对称的侧板、上顶板以及下底板；多个信号输入装置，设置于所述箱体的前面板上，用于与外部传感器相连，以获取 所述外部传感器的输入信号；印刷电路板，设置于所述箱体内，所述印刷电路板上设置有多个调理电路，用于将 所述多个信号输入装置获取的输入信号进行调理；多个信号输出装置，设置于所述箱体的后面板上，用于与数据采集设备相连，以将 所述调理电路调理后的信号输出到所述数据采集设备。通过本实用新型提供的信号调理通道箱，将可能会受到电压影响的模拟输入信号 与测量系统的低电压背板进行隔离，以保护操作人员、昂贵的仪器和数据免受瞬态大电压 的危害，同时达到改进噪声抑止，去除接地回路，改进共模电压抑止的有益效果。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图IA为本实用新型实施例的信号调理通道箱的箱体前面板示意图；图IB为本实用新型实施例的信号调理通道箱的箱体后面板示意图；图IC为本实用新型实施例的信号调理通道箱的箱体侧板示意图；图2为本实用新型实施例的一个实施方式的信号调理通道箱的电路原理图；图3A为图2所示实施例的电路图中对应CVl的调节电路示意图；图3B为图2所示实施例的电路图中对应LT1005的调节电路示意图；[0018]图3C为图2所示实施例的电路图中对应LF2005的调节电路示意图；图3D为图2所示实施例的电路图中对应LT505的调节电路示意图；图4为本实用新型实施例的另一个实施方式的信号调理通道箱的电路原理图；图5A为图4所示实施例的电路图中对应CVl的调节电路示意图；图5B为图4所示实施例的电路图中对应LF2005的调节电路示意图；图5C为图4所示实施例的电路图中对应LT1005的调节电路示意图；图5D为图4所示实施例的电路图中对应LT505的调节电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例 和附图，对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说 明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。本实用新型实施例提供了一种信号调理通道箱，该信号调理通道箱包括箱体，设 置于该箱体上的信号输入装置、信号输出装置，以及设置于该箱体内的印刷电路板，以下将 分别加以说明。在本实施例中，该信号调理通道箱的箱体包括有前面板、后面板、左右对称的侧 板、上顶板以及下底板。如图IA所示，图IA为该箱体的前面板的示意图，在该前面板上，设置有多个信号 输入装置(包括插口和开关)，该多个信号输入装置可以外接外部传感器，从该外部传感器 获取传感器输入信号，以便对该输入信号进行调理。在一个实施方式中，对应一类外部传感 器，设置不同量程的多个信号输入装置，并通过该箱体的前面板上设置的量程显示灯加以 显示，用于在切换传感器的量程时，通过该量程显示灯的显示进行相应提示。请参照图1A， 例如对应CV1/CV4电压传感器，共设置有11、12、13、21、22、23、31、32、33等9个不同量程的 信号输入装置；对应LF2005/LT1005电流传感器，共设置有41、42、43、51、52、53、61、62、63 等9个不同量程的信号输入装置；对应LT505电流传感器，共设置有71、72、73、81、82、83等 6个不同量程的信号输入装置，以便适应不同类型的外部传感器。以上只是举例说明，本实 施例并不限制上述传感器的类型和量程。如图IB所示，图IB为该箱体的后面板的示意图，在该后面板上，设置有多个信号 输出装置，该多个信号输出装置可以外接数据采集设备，将经过该信号调理通道箱调理后 的信号输出到该数据采集设备，以便对该调理后的信号进行相应处理。在一个实施方式中， 该箱体的后面板上还可以设置开关、接地插口、电源插座等，电源插座用于外接电源，例如， 220V交流电源，给该信号调理通道箱供电。其中，该电源插座与箱体之间的绝缘电压可以为 1500伏，信号线与箱体之间的绝缘电压可以为500伏。如图IC所示，图IC为该箱体的侧板的示意图，每一台信号调理通道箱包含两个左 右对称侧板。在一个实施例中，该箱体的侧板上可以设置通风装置，例如风扇，以便散热。另外，该箱体的上顶板作为该信号调理通道箱的顶盖，可以设置通风口。该箱体的 下底板作为该信号调理通道箱的底盖，可以设置底座或桌脚，以支撑整个信号调理通道箱。其中，该箱体可以采用高硬度铸铁，以承受高强度的压力冲击，保护内部电路和电 源不受外部高强度压力冲击的影响，同时保证该信号调理通道箱的输入信号，例如电压输入信号和/或电流输入信号与机箱、屏蔽、大地彼此之间绝缘。在本实施例中，信号输入装置可以为多个，设置于该信号调理通道箱的箱体的前 面板上，如图IA所示，该信号输入装置用于与外部传感器相连，以获取所述外部传感器的 输入信号。其中，该信号输入装置可以是航空插头，外部传感器通过该航空插头连接该信号 调理通道箱，其输入信号通过屏蔽线传输进入该通道箱内部，通过排线与该通道箱内部的 PCB板连接，以下将通过电路图对此加以说明。其中，该外部传感器可以是电流传感器，也可以是电压传感器，本实施例并不以此 作为限制。在本实施例中，信号输出装置可以为多个，设置于该信号调理通道箱的箱体的后 面板上，如图IB所示，该信号输出装置用于与数据采集设备相连，以将该信号调理通道箱 调理后的信号输出到所述数据采集设备。其中，这里的数据采集设备，可以是功率分析仪，也可以是其他数据采集设备，本 实施例并不以此作为限制。在本实施例中，印刷电路板上设置有多个调理电路，其用于将外部传感器输入的 信号转换为适合数据采集设备的电压信号。其中，每一个调理电路对应一个信号输入装置， 该多个调理电路用于对所述多个信号输入装置获取的外部传感器输入的信号进行调理，以 通过所述信号输出装置输出到数据采集设备进行数据采集或处理。其中，该印刷电路板上 的电路采用双层屏蔽措施以保护测试信号不受干扰。图2为本实施例的一个实施方式的信号调理通道箱的电路原理图，该信号调理通 道箱适用于型号为D6266的功率分析仪，也即，通过本实施例的信号调理通道箱对外部传 感器输入的信号进行调理，可以提供给型号为D6266的功率分析仪进行功率分析，同时，该 信号调理通道箱支持IMC数据采集系统的输出通道，以便将信号并列输出。请参照图2，在本实施方式中，端口 1 端口 9为对应电压传感器CVl和CV4的接 口电路，端口 10 端口 18为对应电流传感器LT1005和LF2005的接口电路，端口 19 端 口 24为对应电流传感器LT505的接口电路，这些接口电路设置于多个信号输入装置和调节 电路201 224之间，用于获取信号输入装置输入的信号；201 224为分别对应端口 1 端口 24的调理电路，设置于接口电路和输入接线柱225之间；225为对应信号输入装置的 输入接线柱，连接调理电路201 224 ；226为对应信号输出装置的输出接线柱，连接信号 输出装置；227为该信号调理通道箱的电源电路，用于为该信号调理通道箱及与该信号调 理通道箱相连的外部传感器供电，其中，本实施例的通道箱可以为传感器供应稳定的15 24V直流电源，并且不将干扰带入信号内。在本实施方式中，调理电路201 224可以包括一个切换电路和至少一个调节电 路，其中，切换电路用于根据与信号输入装置相连的外部传感器的类型，切换与所述外部传 感器相匹配的调节电路；调节电路用于对外部传感器输入的信号进行调节。其中，该切换电路可以通过切换开关来实现，该调节电路可以通过一个电阻或者 多个并联电阻来实现，本实施例并不以此作为限制。其中，这些电阻可以是高精度的分压电 阻，以对输入的电流信号进行调理，输出电压信号提供给D6266的功率分析仪进行功率分 析。以下通过举例加以说明。[0043]请继续参照图2，对应端口 1 端口 9的调理电路201 209中，分别包括一个切 换开关Sll S13、S21 S23、S31 S33，用于在CVl和CV4之间进行切换。以端口 1为 例，当接入的外部传感器为CV4时，则导通111和112之间的通路，此时的调节电路的阻值 为0，即没有电阻；当接入的外部传感器为CVl时，则导通111和113之间的通路，此时的调 节电路为电阻Rl。图3A即为对应该CVl的调理电路的示意图。请继续参照图2，对应端口 10 端口 18的调理电路210 218中，分别包括一个 切换开关S41 S43、S51 S53、S61 S63，用于在LT1005和LF2005之间进行切换。以 端口 10为例，当接入的外部传感器为LT1005时，则导通411和412之间的通路，此时的调 节电路为并联的电阻Rl 电阻R4 ；当接入的外部传感器为LF2005时，则导通411和413之 间的通路，此时的调节电路为并联的电阻Rl 电阻R6。图3B即为对应该LT1005的调理电 路的示意图。图3C即为对应该LF2005的调理电路的示意图。请继续参照图2，对应端口 19 端口 24的调理电路219 224中，分别包括一个 切换开关S71 S73、S81 S83，用于对LT505的调节电路进行切换。以端口 24为例，当接 入的外部传感器为LT505时，可以导通831和832之间的通路，此时的调节电路为电阻Rl ； 也可以导通831和833之间的通路，此时的调节电路为并联的电阻R37 电阻R38。图3D 即为对应该LT505的调理电路的示意图。图4为本实施例的另一个实施方式的信号调理通道箱的电路原理图，该信号调理 通道箱适用于型号为N5000的功率分析仪，也即，通过本实施例的信号调理通道箱对外部 传感器输入的信号进行调理，可以提供给型号为N5000的功率分析仪进行功率分析，同时， 该信号调理通道箱支持IMC数据采集系统的输出通道，以便将信号并联输出。请参照图4，在本实施方式中，端口 1 端口 9为对应电压传感器CVl和CV4的接 口电路，端口 10 端口 12为对应电流传感器LF2005的接口电路，端口 13 端口 18为对 应电流传感器LT1005的接口电路，端口 19 端口 24为对应电流传感器LT505的接口电路， 这些接口电路设置于多个信号输入装置和调节电路401 424之间，用于获取信号输入装 置输入的信号；401 424为分别对应端口 1 端口 24的调理电路，其中，调理电路401 409设置于接口电路和输入接线柱425及输出接线柱429之间，调理电路410 412设置 于输入接线柱426和输出接线柱430之间，调理电路413 418设置于输入接线柱427和 输出接线柱431之间，调理电路419 424设置于输入接线柱428和输出接线柱432之间； 425 428为对应信号输入装置的输入接线柱，分别连接调理电路201 224 ；429 432为 对应信号输出装置的输出接线柱，连接信号输出装置；433为该信号调理通道箱的电源电 路，用于为该信号调理通道箱及与该信号调理通道箱相连的外部传感器供电。在本实施方式中，调理电路401 409可以包括一个切换电路和至少一个调节电 路，调理电路410 424可以仅包括一个调节电路。其中，切换电路用于根据与信号输入装 置相连的外部传感器的类型，切换与所述外部传感器相匹配的调节电路；调节电路用于对 外部传感器输入的信号进行调节。其中，该切换电路可以通过切换开关来实现，该调节电路可以通过一个电阻或者 多个并联电阻来实现，本实施例并不以此作为限制。其中，这些电阻可以是高精度的分压电 阻，以对输入的信号进行调理，输出适合功率分析仪N5000的电压信号提供给N5000的功率 分析仪进行功率分析。以下通过举例加以说明。[0050]请继续参照图4，对应端口 1 端口 9的调理电路401 409中，分别包括一个切 换开关Sll S13、S21 S23、S31 S33，用于在CVl和CV4之间进行切换。以端口 1为 例，当接入的外部传感器为CV4时，则导通111和112之间的通路，此时的调节电路的阻值 为0，即没有电阻；当接入的外部传感器为CVl时，则导通111和113之间的通路，此时的调 节电路为电阻Rl。图5A即为对应该CVl的调理电路的示意图。请继续参照图4，对应端口 10 端口 12的调理电路410 412中，分别包括一个 调节电路，该调节电路由并联电阻构成。以端口 10为例，当接入的外部传感器为LF2005 时，则该外部传感器输入的输入信号通过端口 10的接口电路进入，此时调节电路为并联的 R37 R40，该输入信号经过该调节电路调节后输出。图5B即为对应该LF2005的调理电路 的示意图。请继续参照图4，对应端口 13 端口 18的调理电路413 418中，分别包括一个 调节电路，该调节电路由并联的电阻构成。以端口 13为例，当接入的外部传感器为LT1005 时，则该外部传感器输入的输入信号通过端口 13的接口电路进入，此时调节电路为并联的 Rl R2，该输入信号经过该调节电路的调节后输出。图5C即为对应该LT1005的调理电路 的示意图。请继续参照图4，对应端口 19 端口 24的调理电路419 424中，分别包括一个 调节电路，该调节电路由并联的电阻构成，以端口 19为例，当接入的外部传感器为LT505 时，则该外部传感器输入的输入信号通过端口 19的接口电路进入，此时调节电路为并联的 R31 R32，该输入信号经过该调节电路的调节后输出。图5D即为对应该LT505的调理电 路的示意图。通过本实施例的信号调理通道箱，将可能会受到电压影响的模拟输入信号与测量 系统的低电压背板，例如数据采集设备的电路板进行隔离，这样可以保护操作人员、昂贵的 仪器和数据免受瞬态大电压的危害，还可以改进噪声抑止、去除接地回路、改进共模电压抑 止。另外，由于功率分析仪D6266的电流通道采用BNC接头的外部分流器输入，本实施例的 通道箱可以将电流信号进行调理，转换成适合功率分析仪D6266的电压信号，并且为了适 应不同大小的电压电流的测试对象，可以调节信号输入装置的量程。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本 实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种信号调理通道箱，其特征在于，所述信号调理通道箱包括箱体，包括前面板、后面板、左右对称的侧板、上顶板以及下底板；多个信号输入装置，设置于所述箱体的前面板上，用于与外部传感器相连，以获取所述外部传感器的输入信号；印刷电路板，设置于所述箱体内，所述印刷电路板上设置有多个调理电路，用于对所述多个信号输入装置获取的输入信号进行调理；多个信号输出装置，设置于所述箱体的后面板上，用于与数据采集设备相连，以将所述调理电路调理后的信号输出到所述数据采集设备。
2.根据权利要求1所述的信号调理通道箱，其特征在于，所述印刷电路板还设置有 多个接口电路，分别连接所述多个信号输入装置；输入接线柱，与所述多个接口电路相连； 输出接线柱，与所述输入接线柱和所述多个信号输出装置相连。
3.根据权利要求2所述的信号调理通道箱，其特征在于所述多个调理电路设置于所述多个接口电路与所述输入接线柱之间； 其中，每一个调理电路包括一个切换电路，用于根据与所述接口电路相连的外部传感器的类型，切换与所述外部 传感器相匹配的调节电路；至少一个调节电路，用于对所述外部传感器输入的信号进行调节。
4.根据权利要求2所述的信号调理通道箱，其特征在于所述多个调理电路设置于所述输入接线柱与所述输出接线柱之间； 其中，每一个调理电路包括至少一个调节电路，用于对所述外部传感器输入的信号进行调节。
5.根据权利要求4所述的信号调理通道箱，其特征在于，所述每一个调理电路还包括 一个切换电路，用于根据与所述接口电路相连的外部传感器的类型，切换与所述外部传感器相匹配的调节电路。
6.根据权利要求3或4或5所述的信号调理通道箱，其特征在于 所述切换电路为切换开关；所述调节电路为一个电阻或多个并联电阻。
7.根据权利要求1所述的信号调理通道箱，其特征在于，所述印刷电路板上还设置有 电源电路，与所述多个信号输入装置相连，用于对所述信号调理通道箱和与所述多个信号输入装置相连的外部传感器供电。
8.根据权利要求1所述的信号调理通道箱，其特征在于所述箱体的材质为高硬度铸铁，用于保护所述印刷电路板与外部绝缘并保护内部电路 和电源不受外部高强度压力冲击的影响。
9.根据权利要求1所述的信号调理通道箱，其特征在于，所述外部传感器包括电流传 感器和/或电压传感器。
10.根据权利要求1所述的信号调理通道箱，其特征在于，所述数据采集设备为功率分 析仪。
专利摘要本实用新型实施例提供一种信号调理通道箱，所述信号调理通道箱包括箱体，包括前面板、后面板、左右对称的侧板、上顶板以及下底板；多个信号输入装置，设置于所述箱体的前面板上，用于与外部传感器相连，以获取所述外部传感器的输入信号；印刷电路板，设置于所述箱体内，所述印刷电路板上设置有多个调理电路，用于对所述多个信号输入装置获取的输入信号进行调理；多个信号输出装置，设置于所述箱体的后面板上，用于与数据采集设备相连，以将所述调理电路调理后的信号输出到所述数据采集设备。本实用新型可以保护操作人员、昂贵的仪器和数据免受瞬态大电压的危害，同时达到改进噪声抑止，去除接地回路，改进共模电压抑止的有益效果。
文档编号G01M17/007GK201716193SQ20102023988
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者张波, 李杰波, 王延哲, 王志峰, 苏发明, 郑重雨, 郭晓燕, 陆阳, 陈志强, 高翔 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所