[發明專利]一種微電子相敏接收器

有效

• 申請號: 201410446774.7
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104155910A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 劉曉楓;馬丹;劉筱天;劉晉銘
• 申請（專利權）人: 西安嘉信鐵路器材有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05B19/048;G05B23/02;G01R19/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明涉及一種可適用于鐵路系統的信號檢測及邏輯處理電路(裝置)，輸出直流電壓使繼電器工作，并實現異常報警等功能。

背景技術

隨著電氣化鐵路的發展和科學技術的進步，電氣化鐵路25HZ相敏軌道電路的接收設備經歷了從機械二元器材向電子二元器材發展的過程。

一、機械二元器材

例如，JRJC170/240型二元二位軌道繼電器，專用于電氣化鐵路站內，25HZ相敏軌道電路，由鐵道部沈陽信號工廠和西安信號工廠制造。這種器材體積大而且重，曾經造成過器材的卡阻現象，鐵道部提出了改革此種器材的要求。

二、微電子相敏接收器

例如，JXW-25型微電子相敏接收器以微處理為基礎，采用數字處理技術對軌道電路信號進行分析，檢出有用信息，除去干擾，完成相敏軌道電路的接收功能。在設計使用方案上，制定了兩種方案：

1.JXW-25A為單套使用型，即一條軌道電路裝一臺接收器，優點是建設投資少，容易為建設單位接受，缺點是一旦元器件不良，容易造成行車事故。

2.JXW-25B型為雙套使用型，即一條軌道電路裝2臺接收器，并機工作。優點是安全可靠性提高，缺點是建設投資大，需要成倍增設變壓器、報警器及其插座等整套設施。

三、雙套一體化微電子相敏接收器

此接收器相當于上述JXW-25A、B兩種型號接收器的組合，將雙套電路都集成在一個電子盒內。由于實行雙套一體化，省去了一半接收盒，節省了投資。但我們總結發現，該方案仍然有難以克服的缺點：(1)其電路結構中需要使用體積較大的變壓器，原邊直接連接軌道電壓，輸入端沒有串聯電阻，因此輸入阻抗低(400歐姆)。(2)使用直流電源種類多，有24V，9V，5V三種，且使用7805，7809等線性集成穩壓電路，功耗大。(3)使用分立原件和小規模集成電路種類多，數量大，有分立二極管、三極管、光電耦合器、小規模CMOS電路、小規模TTL電路，造成電路板利用率低，故障幾率增大。(4)所使用MCU為基本型，功能弱。(5)在相位差測量方法上，將軌道電壓和局部電壓的正弦波先變換成方波，再判斷相位，此種策略所用原件多且效果不好，抗干擾性差，當25HZ信號中有較大50HZ電壓干擾時，波形畸變，會造成較大測量誤差。(6)雖然使用兩套相同電路，無仲裁機制，最終結果的產生機制不完善。(7)由于進行了正弦波-矩形波變換，無法測量輸入電壓的具體值，在判斷電壓是否正常方面有缺陷，因此對相位差、局部電壓、軌道電壓這三個要素只能進行相位差的判斷。

發明內容

針對鐵路系統中現有的信號檢測及邏輯處理電路(裝置)存在的上述缺陷，本發明提供一種微電子相敏接收器，結構簡明，能夠準確、可靠地觸發繼電器工作，并實現異常報警等功能。

本發明的基本解決方案如下：

一種微電子相敏接收器，包括兩套互為備份的測量及信號處理電路和一套獨立的信號處理及控制電路；

每一套測量及信號處理電路包括依次連接的輸入電路、MCU和直流電源電路；其中輸入電路采用兩個電壓互感器分別測得局部電壓和軌道電壓，這兩路電壓信號送入MCU進行相位計算、電壓測量和邏輯判斷，輸出作為邏輯結果的電平信號，并產生設定的方波信號；所述方波信號作為控制信號接入直流電源電路，直流電源電路輸出能夠驅動繼電器的直流電壓信號；

兩套測量及信號處理電路中的MCU分別記為MCU1和MCU2；

所述信號處理及控制電路包括MCU3、輸出切換電路和報警電路，MCU3分別采集送入MCU1、MCU2的電壓信號，進行獨立的相位計算、電壓測量和邏輯判斷，相應得出兩路電平信號；MCU3采集MCU1和MCU2輸出的電平信號與自身得出的所述兩路電平信號進行邏輯運算，通過所述輸出切換電路控制兩套測量及信號處理電路之一輸出直流電壓信號至待驅動的繼電器；MCU3的報警控制信號輸出端接報警電路。

基于上述解決方案，本發明還進一步作如下優化設計：

上述直流電源電路包括功率放大電路、隔離電路和整流濾波電路。

上述方波信號通過電容耦合到分別以三極管TR和場效應管VM為核心的兩級開關放大電路，場效應管VM間歇導通，經變壓器TF隔離輸出并整流濾波；變壓器TF的接線方式使得：在場效應管VM導通期，位于變壓器TF次級的二極管反向截止，電能轉化為磁場能儲存在變壓器TF線圈中；在場效應管VM的截止期，磁場能轉化為電能，位于變壓器TF次級的二極管導通，產生直流電壓。

上述兩套測量及信號處理電路可共用一組整流濾波電路。