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原文传递一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置

专利名称：	一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置
摘要：	本发明涉及一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，固定在轴箱上，用以获取列车轴温及加速度信号，该装置包括由上至下通过螺栓固定连接的盖子、圆形外壳和装置安装基座，所述的装置安装基座上固定有环形安装筒，该装置还包括由下至上分别安装在环形安装筒内的压电振子、PCB板和天线，所述的压电振子包括设置在压电材料基底上表面的压电薄膜以及通过螺栓固定在质量块支撑和压电材料基底下表面之间的质量块，所述的质量块支撑通过螺栓固定在环形安装筒的基座上，与现有技术相比，本发明具有使用寿命长、可靠性高、系统整体功耗低等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海工程技术大学
发明人：	彭乐乐;郑树彬;钟倩文;柴晓东;李立明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910339936.X
公开号：	CN109969228A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	杨宏泰
分类号：	B61K9/04(2006.01);B;B61;B61K;B61K9
申请人地址：	201620 上海市松江区龙腾路333号
主权项：	1.一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，固定在轴箱上，用以获取列车轴温及加速度信号，该装置包括由上至下通过螺栓固定连接的盖子(101)、圆形外壳(103)和装置安装基座(106)，所述的装置安装基座(106)上固定有环形安装筒，其特征在于，该装置还包括由下至上分别安装在环形安装筒内的压电振子、PCB板(104)和天线(102)，所述的压电振子包括设置在压电材料基底(109)上表面的压电薄膜(105)以及通过螺栓固定在质量块支撑(108)和压电材料基底(109)下表面之间的质量块(107)，所述的质量块支撑(108)通过螺栓固定在环形安装筒的基座上。 2.根据权利要求1所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的PCB板(104)上设有变换电路、分级储能单元和控制单元，所述的压电薄膜(105)、变换电路和分级储能单元依次连接，所述的控制单元分别与变换电路、分级储能单元以及用以采集列车轴温和列车加速度数据的传感器模块连接，所述的分级储能单元通过第一开关(K1)与传感器模块连接，并且通过第二开关(K2)与天线(102)连接，所述的第一开关(K1)和第二开关(K2)的通断均由控制单元控制。 3.根据权利要求1所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的变换电路采用LTC3588-1芯片。 4.根据权利要求1所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的分级储能单元包括一级超级电容组(C1)、二极管(D)和二级超级电容组(C2)，所述的一级超级电容组(C1)正极与变换电路的正输出端连接，并且通过正向二极管(D)与二级超级电容组(C2)的正极连接，所述的一级超级电容组(C1)负极和二级超级电容组(C2)的负极分别与变换电路的负输出端连接。 5.根据权利要求4所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的一级超级电容组(C1)为传感器模块和天线(102)供电，二级超级电容组(C2)为控制单元供电。 6.根据权利要求1所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的天线(102)通过天线安装板(110)固定在环形安装筒上端开口处，其型号为APC340。 7.根据权利要求2所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，所述的传感器模块固定在轴箱上，其连接线通过外壳(103)上通孔连接至PCB板(104)。 8.根据权利要求1所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，该自供电型轨道车辆轴承监控装置的控制方法包括以下步骤： 1)将压电振子固定于列车车轴附近，跟随列车振动产生形变从而产生交流电，变换电路将压电振子产生的交流电转换为对储能单元进行充电的直流电； 2)经过变换电路的直流电向分级储能单元充电，当二级电容组电压达到启动控制单元阈值时，变换电路向控制单元发出触发信号启动控制单元； 3)控制单元接收到触发信号启动后，输出高电平信号至复位端，使得复位端始终保持高电平，控制单元开始稳定工作； 4)若采样间隔时间小于采样间隔设定时间Tin，则第一开关K1保持断开，若采样间隔时间大于等于采样间隔设定时间Tin，则闭合第一开关K1，传感器模块开始采样并发送采样数据至控制单元； 5)若采样时间小于采样设定时间Ts，则第一开关K1保持闭合，若采样时间大于等于采样设定时间Ts，则断开第一开关K1，传感器模块采样结束，采样间隔时间重置为0，并返回步骤4)； 6)若远程发送间隔时间小于远程发送间隔时间Trin，则第二开关K2保持断开，若远程发送间隔时间大于等于远程发送间隔时间Trin，则闭合第二开关K2，控制单元传送数据至天线，天线开始向远程接收模块发送数据； 7)若远程发送时间小于远程发送时间Tr，则第二开关K2保持闭合，若远程发送时间大于等于远程发送时间Tr，则开启第二开关K2，天线发送数据结束，远程发送间隔时间重置为0，并重复返回6)； 8)当分级储能单元电量不足时，判断振动是否仍在持续，若是，则返回步骤1)，若否，则系统关闭。 9.根据权利要求2所述的一种压电能量的自供电型轨道车辆轴承监控装置，其特征在于，分级储能单元进行单向储能，即只能由一级超级电容组向二级超级电容组充能。
所属类别：	发明专利