用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計的制作方法
【專利摘要】一種用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，涉及一種電子測量器具，包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊等；主軌信號調理模塊的輸入端用于輸入移頻信號，輸出端與信號預選通模塊、中央控制模塊的輸入端連接，信號預選通模塊輸出端與小軌信號調理模塊輸入端連接，小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊連接，信號選通模塊輸出端與中央控制模塊的輸入端連接，中央控制模塊輸出端分別與信號預選通模塊、信號選通模塊及顯示模塊連接。本發(fā)明具備測量主軌信號載頻頻率、小軌信號載頻頻率的功能，性能穩(wěn)定可靠，成本低，使用維護方便，提高教學效率，能滿足高校鐵道通信信號專業(yè)實訓的需求。
【專利說明】用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子測量器具，特別是一種用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計。

【背景技術】
[0002]在自動閉塞實訓中，信號設備通過軌道電路接收到移頻信號。該移頻信號中混雜著主軌信號與小軌信號，主軌信號的電壓有效值遠遠大于小軌信號電壓有效值，二者疊加在線纜上合成成為移頻信號。主軌信號與小軌信號是低頻信號，在通信過程中被調制到頻率較高的正弦波載頻上。當前方軌道有列車占用時，相應的小軌信號將被短路，此時信號設備根據列車占用情況發(fā)出相應指令。在鐵道通信信號技術標準中，載頻(正弦波)頻率分為兩組:1700Hz與2300Hz作為一組，2000Hz與2600Hz作為一組?？赡艿囊祁l信號載頻組合共有四組:(I)主軌載頻1700Hz對應小軌載頻2300Hz ；(2)主軌載頻2300Hz對應小軌載頻1700Hz ；(3)主軌載頻2000Hz對應小軌載頻2600Hz ； (4)主軌載頻2600Hz對應小軌載頻2000Hz。自動閉塞實訓時，在內部組合焊接、軌道電路安裝調試的過程當中，經常涉及主軌、小軌信號載頻頻率測試，用以確認頻率選擇的正確性，并用以確認列車占用情況。
[0003]目前，一些高校鐵道相關專業(yè)的實訓室中采用的是移頻在線測試記錄表，作為鐵路專用的計量器具，移頻在線測試記錄表具備測量移頻信號載頻的功能，同時具備測量移頻信號低頻、有效值等等功能，是現(xiàn)場測量必不可少的工具。目前，該類型的測試儀表使用FPGA+DSP設計，價格極高，每個記錄表單價一般需要4萬元人民幣，而且很多其他功能在實訓當中使用的頻率很低，從某種程度上來說，這種教學資源投入成本很高，利用率卻很低，所以導致了該類儀表無法在高校鐵道相關專業(yè)的實訓室中普及應用。因此，很多學校相關實訓室只配備數量很少的該類儀表，一些實訓室甚至使用示波器來測量移頻信號的頻率，這直接影響了自動閉塞實訓的效率和效果。有一些產品使用程控濾波器設計，對所有移頻信號的載頻進行濾波和放大，這種方案效果差，性能不穩(wěn)定。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種專門用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，具備測量主軌信號載頻頻率、小軌信號載頻頻率的功能，以降低實訓設備的成本，提高教學效率。
[0005]解決上述技術問題的技術方案是:一種用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊、顯示模塊；所述的主軌信號調理模塊的輸入端用于輸入移頻信號，主軌信號調理模塊的一個輸出端與信號預選通模塊的輸入端連接，主軌信號調理模塊的另一個輸出端直接與中央控制模塊的輸入端連接，信號預選通模塊的輸出端與小軌信號調理模塊的輸入端連接，小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊連接，信號選通模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端連接，中央控制模塊的輸出端分別與信號預選通模塊、信號選通模塊以及顯示模塊連接。
[0006]本發(fā)明的進一步技術方案是:所述的中央控制模塊包括單片機。
[0007]本發(fā)明的進一步技術方案是:所述的主軌信號調理模塊包括帶增益的帶通濾波器，通帶范圍是1600Hz?2400Hz。
[0008]本發(fā)明的進一步技術方案是:所述的主軌信號調理模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端之間還連接有將經過濾波、放大的主軌信號載頻整形為方波信號的主軌信號整形電路。
[0009]本發(fā)明的進一步技術方案是:所述的小軌信號調理模塊包括4個帶增益的帶通濾波器通道，分別是:帶通濾波器通道A、帶通濾波器通道B、帶通濾波器通道C、帶通濾波器通道D，其中，帶通濾波器通道A通帶范圍是1600Hz?1800Hz，帶通濾波器通道B通帶范圍是1900Hz?2100Hz，帶通濾波器通道C通帶范圍是2200Hz?2400Hz，帶通濾波器通道D通帶范圍是2500Hz?2700Hz ;該4個帶通濾波器通道內電壓增益大于40dB。
[0010]本發(fā)明的進一步技術方案是:所述的小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊的輸入端之間還連接有將經過濾波、放大的小軌信號載頻整形為方波信號送入中央控制模塊的小軌信號整形電路。
[0011]本發(fā)明的再進一步技術方案是:所述的信號預選通模塊包括4路信號繼電器A，該4路信號繼電器A的輸入端分別與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器A的輸出端分別與小軌信號調理模塊的4個帶通濾波器通道連接。
[0012]本發(fā)明的再進一步技術方案是:所述的信號選通模塊包括4路信號繼電器B，該4路信號繼電器B的輸入端分別與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器B的輸出端分別與中央控制模塊的輸入端連接。
[0013]本發(fā)明的更進一步技術方案是:所述的信號預選通模塊的信號繼電器A與信號選通模塊的信號繼電器B均采用雙刀雙擲型的繼電器。
[0014]本發(fā)明的更進一步技術方案是:所述的顯示模塊采用液晶顯示屏。
[0015]由于采用上述結構，本發(fā)明之用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計用于與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:
1.具備測量主軌信號載頻頻率、小軌信號載頻頻率的功能:
由于本發(fā)明包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊、顯示模塊；其中主軌信號調理模塊可以將主軌信號載頻進行濾波、放大、整形，小軌信號調理模塊可以將小軌信號載頻進行濾波、放大、整形，因此，本發(fā)明是針對不同頻率的載頻設計專用的濾波器電路，將主軌信號載頻與小軌信號載頻分開進行濾波、放大、整形，同時具備測量主軌信號載頻頻率、小軌信號載頻頻率的功能。
[0016]2.性能穩(wěn)定可靠:
由于本發(fā)明為每一種載頻設計了專用的濾波器通道，這種電路結構參數穩(wěn)定可靠，測量準確。尤其是針對不同頻率的小軌信號設計有專用的濾波器電路，根據之前提取到的主軌信號載頻的頻率，自動選擇參數匹配的濾波器通道，通過切換通道來達到提取正確小軌信號載頻的頻率，能非常好地將主軌信號載頻濾除，可以將電壓值很小的小軌信號載頻提取出來進行頻率計數，性能比較穩(wěn)定可靠，其濾波放大效果、電路工作穩(wěn)定性都明顯優(yōu)于程控濾波器。
[0017]3.成本低:
由于本發(fā)明包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊、顯示模塊；其中中央控制模塊包括單片機，主軌信號調理模塊、小軌信號調理模塊包括濾波器，信號預選通模塊、信號選通模塊包括繼電器，因此，本發(fā)明是利用單片機、通用運算放大器與繼電器來設計移頻信號的頻率計，功能滿足了自動閉塞實訓的要求，但成本極低，總體成本低于程控濾波器，更是明顯低于FPGA+DSP或相似數字濾波器方案，利于尚校相關專業(yè)實訓室建設。
[0018]4.體積小、重量輕，使用和維護方便，提高教學效率:
本發(fā)明的體積小、重量輕，能簡便地嵌入自動閉塞實訓設備當中，而且使用和維護方便快捷，有利于提尚實訓教學效率。
[0019]5.能滿足高校鐵道通信信號專業(yè)實訓的需求:
由于以上特點，本發(fā)明能滿足高校鐵道通信信號專業(yè)實訓的需求，易于推廣使用。
[0020]下面，結合附圖和實施例對本發(fā)明之用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計的技術特征作進一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1:實施例一所述本發(fā)明之用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計的結構框圖。

【具體實施方式】
[0022]實施例一:
一種用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊、顯示模塊；所述的主軌信號調理模塊的輸入端用于輸入移頻信號，主軌信號調理模塊的一個輸出端與信號預選通模塊的輸入端連接，主軌信號調理模塊的另一個輸出端直接與中央控制模塊的輸入端連接，信號預選通模塊的輸出端與小軌信號調理模塊的輸入端連接，小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊連接，信號選通模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端連接，中央控制模塊的輸出端分別與信號預選通模塊、信號選通模塊以及顯示模塊連接。
[0023]所述的中央控制模塊包括單片機，具體負責信號的預選通、選通、頻率識別、液晶屏驅動的功能。
[0024]所述的主軌信號調理模塊包括帶增益的帶通濾波器，通帶范圍是1600Hz?2400Hz，包含所有載頻頻率范圍，目的是濾除直流干擾、低頻干擾和不需要的噪聲。由于移頻信號中疊加的主軌信號的電壓有效值遠遠大于小軌信號電壓有效值，因此將移頻信號通過主軌信號調理模塊后直接送入中央控制模塊進行頻率識別。
[0025]所述的主軌信號調理模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端之間還連接有主軌信號整形電路，把經過濾波、放大的主軌信號載頻限幅并整形為方波信號，以便單片機進行頻率計數，在整形后小軌信號載頻丟失，單片機識別到的頻率是主軌信號載頻的頻率。
[0026]所述的小軌信號調理模塊包括4個帶增益的帶通濾波器通道，分別是:帶通濾波器通道A、帶通濾波器通道B、帶通濾波器通道C、帶通濾波器通道D，其中，帶通濾波器通道A通帶范圍是1600Hz?1800Hz，帶通濾波器通道B通帶范圍是1900Hz?2100Hz，帶通濾波器通道C通帶范圍是2200Hz?2400Hz，帶通濾波器通道D通帶范圍是2500Hz?2700Hz ；該4個帶通濾波器通道內電壓增益大于40dB。
[0027]所述的小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊的輸入端之間還連接有小軌信號整形電路，把經過濾波、放大的小軌信號載頻整形為方波信號送入中央控制模塊，以便單片機進行頻率計數。
[0028]所述的信號預選通模塊包括4路信號繼電器A，該4路信號繼電器A的輸入端分另IJ與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器A的輸出端分別與小軌信號調理模塊的4個帶通濾波器通道連接。中央處理模塊根據主軌信號載頻的頻率，控制該模塊中的繼電器，將當前對應的，經過濾波、放大、未經整形的小軌信號載頻送入正確的濾波器通道。
[0029]所述的信號選通模塊包括4路信號繼電器B，該4路信號繼電器B的輸入端分別與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器B的輸出端分別與中央控制模塊的輸入端連接。
[0030]信號選通模塊同樣包括4路信號繼電器。中央處理模塊根據主軌信號載頻的頻率，控制該模塊中的繼電器，用以選擇正確的濾波器通道輸出，將經過濾波、放大、整形的小軌信號送入中央控制模塊進行頻率識別。
[0031]作為優(yōu)選的，所述的信號預選通模塊的信號繼電器A與信號選通模塊的信號繼電器B均采用雙刀雙擲型的繼電器。這樣單片機只需要4個1 口就能完成4路濾波器通道的預選通和選通。
[0032]所述的顯示模塊采用液晶顯示屏。
[0033]上述的主軌信號整形電路、小軌信號整形電路均為常規(guī)的整形電路，這里不再對其作詳細闡述。
[0034]本發(fā)明通過以上各模塊構成的電路，可以將主軌信號、小軌信號分開進行濾波。例如主軌載頻2600Hz時，單片機選通帶通濾波器通道B，提取2000Hz的小軌信號進行放大、整形，而后進行小軌的信號頻率識別。
[0035]作為本實施例一的一種變換，所述的信號預選通模塊的信號繼電器A與信號選通模塊的信號繼電器B也可采用單刀雙擲或單刀單擲型的繼電器。
【權利要求】
1.一種用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:包括主軌信號調理模塊、信號預選通模塊、小軌信號調理模塊、信號選通模塊、中央控制模塊、顯示模塊；所述的主軌信號調理模塊的輸入端用于輸入移頻信號，主軌信號調理模塊的一個輸出端與信號預選通模塊的輸入端連接，主軌信號調理模塊的另一個輸出端直接與中央控制模塊的輸入端連接，信號預選通模塊的輸出端與小軌信號調理模塊的輸入端連接，小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊連接，信號選通模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端連接，中央控制模塊的輸出端分別與信號預選通模塊、信號選通模塊以及顯示模塊連接。
2.根據權利要求1所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的中央控制模塊包括單片機。
3.根據權利要求1所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的主軌信號調理模塊包括帶增益的帶通濾波器，通帶范圍是1600Hz?2400Hz。
4.根據權利要求1所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的主軌信號調理模塊的輸出端與中央控制模塊的輸入端之間還連接有將經過濾波、放大的主軌信號載頻整形為方波信號的主軌信號整形電路。
5.根據權利要求1所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的小軌信號調理模塊包括4個帶增益的帶通濾波器通道，分別是:帶通濾波器通道A、帶通濾波器通道B、帶通濾波器通道C、帶通濾波器通道D，其中，帶通濾波器通道A通帶范圍是1600Hz?1800Hz，帶通濾波器通道B通帶范圍是1900Hz?2100Hz，帶通濾波器通道C通帶范圍是2200Hz?2400Hz，帶通濾波器通道D通帶范圍是2500Hz?2700Hz ;該4個帶通濾波器通道內電壓增益大于40dB。
6.根據權利要求1所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的小軌信號調理模塊的輸出端與信號選通模塊的輸入端之間還連接有將經過濾波、放大的小軌信號載頻整形為方波信號送入中央控制模塊的小軌信號整形電路。
7.根據權利要求5所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的信號預選通模塊包括4路信號繼電器A，該4路信號繼電器A的輸入端分別與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器A的輸出端分別與小軌信號調理模塊的4個帶通濾波器通道連接。
8.根據權利要求7所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的信號選通模塊包括4路信號繼電器B，該4路信號繼電器B的輸入端分別與中央控制模塊的輸出端連接，4路信號繼電器B的輸出端分別與中央控制模塊的輸入端連接。
9.根據權利要求8所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的信號預選通模塊的信號繼電器A與信號選通模塊的信號繼電器B均采用雙刀雙擲型的繼電器。
10.根據權利要求1至9任一權利要求所述的用于自動閉塞實訓設備的移頻信號頻率計，其特征在于:所述的顯示模塊采用液晶顯示屏。
【文檔編號】G01R23/02GK104459312SQ201410726906
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權日:2014年12月3日
【發(fā)明者】于維佳, 潘羽, 肖振興, 黃斌, 金麗麗 申請人:柳州鐵道職業(yè)技術學院