Точечный резонансный путевой датчик

(51) 5 В 61 Ь 1 08 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 1(71) Мариупольский металлургический институт(73) Мариупольский металлургический институт(57) Использование в с горочных автоматически рических центоализация перегрева букс. Сущнос товый магнитопровод 1 лельного резонансного буждений б, связанная с напряжения 7. 3 итт истемах автоблокировки, в х центрапизациях, в электр в устройствах контроля ть изобретения на ферри- намотана обмотка паралконтура 2 и обмотка возгенератором переменногочИзобретение относится к путевым устройствам автоматики и может быть использовано в качестве датчиков в системах автоблокировки, в горочных автоматических централизациях, в электрических централизациях станций, в устройствах контроля перегретых букс и др,Известны точечные путевые датчики, например магнитоконтактный датчик фирмы Сименс, Его магнитоконтактная система (постоянные магниты и поляризованная контактная вставка), закрепленная на амортизаторах в герметичном корпусе из диамагнитного материала, имеет штепсельное соединение с двужильным кабелем,Датчик с гаэозащищенной контактной вставкой (герконом) состоит иэ компенсационной магнитной цепи с постоянными магнитами, которые помещены в алюминиевый корпус и залиты эпоксидной смолой.Электромагнитный индуктивный путевой датчик фирмы Интегра (Швейцария) состоит иэ двух половин, которые крепятся к стальному основанию, расположенному на шпале и соединенному срельсами, При движении колесной пары над датчиком магнитные силовые линии переменных полей обеих половин датчика складывайтся и замыкаются через их магнитопроводы, стальное основание и колесную пару. Поэтому индуктивное сопротивление датчика увеличивается, а ток в исполнительных элементах уменьшается, что фиксируется схемой датчика.Магнитоиндукционный датчик фирм "Серво" и "Дженерал Электрик" (США) представляет собой подковообразный постоянный магнит с обмотками на полюсах, размещенный в диамагнитном корпусе, При входе колеса в зону действия датчика изменяется магнитный поток и индуцируется о обеих катушках с ЭДС с амплитудой, пропорциональной скорости движения колеса.Одна иэ модификаций датчика фирлы "Сименс" состоит иэ двух частей. С наружной стороны колеи на рельсе закрепляют одну часть с двумя излучающими, а с внутренней - другую часть с двумя приемными обмотками. Преобразователи, генератор, стабилизатор, электронная защита и выходной трансформатор смонтированы на печатных платах, которые расположены в путевом ящике сбоку от пути.Датчик фиксирувт прохождение колес при скорости его движения от 0 до 250 км/ч и температуре окружающей среды от -40 С до+80" С, потребляемая мощность 5 Вт, масса датчика 20 кГ.Вихретоковый капсульный датчик фирмы Сименс состоит иэ стальной буксы с мед 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 ной капсулой, которая запрессовывается в просверленное в головке рельса отверстие и кабельной муфты, которую крепят к шейке рельса. В капсуле находится залитый эпоксидной смолой трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, а в муфте, в которую введен кабель. - автогенератор. Обеспечивается фиксация подвижного состава при скорости движения от 0 до 50 км/ч.Пьезоэлектрические путевые датчики, в которых используют кристаллы кварца, разработаны японской фирмой "Сумимото Электрик Индустри Лтд". Датчик состоит иэ двух одинаковых частей, прикрепляемых к шейке рельса с обеих сторон, Вертикальные прогибы рельса под действием нагрузки преобразуются пьезоэлементами в элек 1 рические сигналы. которые по экранированному кабелю передаются в путевой ящик, где усиливаются и вновь преобразуются, Зона действия датчика около 400 мм. Датчик регистрирует колеса, движущиеся со скоростью не менее 1 кгл/1 ч,Известны аналогичные разработки и о СССР, Бесконтактный путевой переключатель содержит магнитопровод с обмоткой посладооательного резонансного ЕС-контура, дифференциальный трансформатор, через одну компенсирующую обмотку которого последовательныйС-контур соединен с источником питания, а в цепь второй компенсирующей обмотки трансформатора включен регулируемый резистор, последовательно с которым включен параллельный резонансныйС-контур. Сигнальная обмотка дифференциального трансформатора через усилитель подключена к исполнительному злеленту. Путевой переключатель работает на срыве колебаний в последовательном и параллельномС-контурах при появлении в зоне магнитопрооода контролируемого механизма.Все вышеописанные датчики имеют существенные недостатки.Так, магнитоиндукцион н ы й датчикне фиксирует неподвижную колесную пару, находящуюся о зоне действия чувствительного элемента (нет индуцированной ЭДС).Вихретоковый датчик работает при скорости подвижного состава всего до 50 км/ч. Пьезоэлектрические датчики реагируют на величину прогиба рельса, а в морозы рельсы становятся менее гибкими и возникают отказы,Контактные датчики обладают недостаточной надежностью, так как невозможно практически точно настроить их из-за разной степени износа колесных пар и рельсов. Самые совершенные иэ них обладают конечным числом срабатываний и срок служ 2001801бы их во много раз меньше срока службы представляют собой блок обработки сигндбесконтактных датчиков. Датчик фирмы Си- лд 10,менс, состоящий из двух частей с излучаю- Датчик работает следующим образом.щей и приемной обмотками, обладает Обмоткавозбужденияб, ндл 1 отднная надостаточно высокими техническими харак О-образный ферритовый магнитопровод 2 стеристиками (фиксирует подвижной состав чувствительного элемента 1 получает питапри скорости от 0 до 250 км/ч, невысокое ние от генератора переменного напряжепотребление энергии 5 Вт, достаточный . ния 7, Величина тока 11 контролируетс0у тсятемпературный диапазон от -40 до+80 С), усилителем 8. Частота напряжения можетно расположение всех блоков в путевом 10 изменяться принастройке резонднсногореящике вблизи пути резко усложняет и удо- жима параллельногоС-контура (индуктиврожает конструкцию, увеличивает массу(20 ности 3,4 и конденсатор 5),кГ), При появлении в зоне действия чувстКонструкция бесконтактного путевого вительного элемента 1 контролируемогопереключателя также обладает недостатка механизма режим работы ЕС-контура измеми. К ним, в первую очередь, надо отнести няется за счет нарушения резонансного реусложненность схемы и необходимость под- жима, что приводит к изменению величиныдержания резонансных режимов на одной токов 1 и 11. Сигнал, пропорциональный вечастоте в двух контурах, что сложно осуще- личине тока 1, поступает на усилитель 8 иствить при изменениях параметров схемы, 20 после обработки - на выходные зажимы, квызываемых колебаниями темперагуры ок- которым могут быть подключены исполниружающей среды. Это ухудшает характери- тельный механизм, или другие устройствастики переключателя (коэффициент автоматики, Генератор 7 и усилитель 8 полпреобразования) и снижает его надежность, учают питание от блока питания 9,Цель изобретения - повышение надеж Для более подробного изложения принности датчика, ципа работы датчика рассмотрим электри.Поставленная цель достигается тем, что ческую схему замещения чувствительногов точечном резонансном путевом датчике, элемента 1(фиг.2). На этой схеме введенысодержащим магнитопроводом, на котором новые обозначения, Индуктивности обмо.размещена сигнальная обмотка, соединен ток 3 и 4 в силу их одинаковости обозначеныная с генератором и через усилитель с сиг- чеоез 2, активные сопротивления этих обналиэатором, параллельныйС-контур моток обозначены через Вг. Индуктивностьимеющий индуктивную обмотку, отлича- обмотки возбуждения 6 обозначена черезющийся тем, что, с целью повышения на- Ь, ее активное сопротивление - через Б 1.дежности, магнитопровод выполнен 35 Конденсатор 5 обозначен через С,П-образным, иэ феррита, индуктивная об- Бздимоиндуктивность между обмоткдмотка 1 С-контура выполнена издвух частей, ми 3 и 6, 4 и 6 в силу симметрии магнитнойкоторые установлень на одной и другой вет- системы обозначена через У, через 7, чвях магнитопровода, а сигнальная обмотка обозначено вносимое сопротивление, обусразмещена на перемычке. 40 ловленное появлениел 1 в магнитном полеНа фиг. 1 представлена схема датчика; чувствительного элемента контролируемогона фиг. 2 - электрическая схел 1 а замещения механизма. Величина 2 определчегсч вечувствительного элемента, фиг.3 - принци- личиной потерь, возникающих в проводяпиальнаяэлектрическаясхемаодногоизвд- щем тале механизма при его появлении вриантов датчикд, 45 переменном электромап игном поле, соТочечный резонансный путевойдатчик здавдемом магнитной системой чувстви.в качестве чувствительного элемента содер- тельного элемента.жит О-образный ферритовый мдгнитопровод 1, на концы которого намотана катушка Необходимо отметить, что величинапараллельного резонансного контура 2. 50 вносимого сопротивления не являе гся велиразделенного на две одинаковые части 3 и чиной постоянной, а зависит от расстояния4. В резонансный контур входит конденса- проводящей поверхности кон 1 ролируел 1 оготор 5, На О-образный ферритовый магнито механизма от торцов лдгнитопроводд 2провод 2. его горизонтальную часть Призкспериментальныхисслсд,лгчбцнамотана также обмотка возбуждения 6. 55получающей питание от генератора перъ о установлено, по отношение .по,орс г. нменного напряжения 7, соединенного сбло- дулю изменяется от 8-12 при рс тпццком питания 9, усилитель 8, соединенный с 6-8 мм, до 1,3 при расстоянии окод 60 л"исполнительным л 1 еханизмом или выход-от проводящей поверхности до 1 Ч ц л л 1 дным реле, Последние три элемента 7,8,9нигопровода, При теоретическом определении величины Ев использовались рекомендации в книге В.А,Говоркова "Электрические и магнитные поля",На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема одного из вариантов датчика. Задающий генератор собран на микросхеме О. сопротивлениях Й 1, Вг, емкости С 1 и индуктивности 1 з, к средней точке подведено питание,Частота колебаний генератора может регулироваться путем перемещения ферритового сердечника катушки с индуктивной связью ТР 1. Колебательный контур ВСг предназначен для стабилизации частоты генератора,Индуцированные в обмотке 14 колебания через последовательно включенную индуктивность й катушки с ферритовым (нерегулируемым) сердечником поступают на обмотку возбуждения Ь чувствительного элемента.Частота генератора подбирается такой, чтобы возник резонанс в параллельном .С- контуре чувствительного элемента,Величина напряжения, пропорциональная величине тока 1, снимается с обмоткиФормула изобретенияТОЧЕЧНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ПУТЕВОЙ ДАТЧИК, содержащий устанавливаемый у рельса магнитопровод, на котором размещена сигнальная обмотка. соединенная с генератором и через, усилитель - с сигнализатором, параллельный 1 С-контур,17 катушки ТР 2 и поступает на базу транзистора ЧТ 1 (вход усилителя). Сопротивления Вз, Яд подбираются таким образом, чтобы при настроенном в резонанс чувствитель ном элементе светодиод ЧО 1 светился.На транзисторе ЧТ 4 собран выходнойкаскад. Соединение транзисторов ЧТ 2 и ЧТЗ (фиг.З) обеспечивает четкую работу схемы при изменении режима, т.е. при появлении 10 контролируемого механизма в зоне действия чувствительноо элемента. При этом на выходных зажимах сигнал исчезает (ЧТ 4 закрывается).При появлении контролируемого меха низма ток 1 по величине существенноуменьшается, светодиод ЧО 1 потухает, что позволяет визуально контролировать правильную работу датчика.Пороговое устройство на транзисторах 20 ЧТ 2, ЧТЗ перебрасывается, транзистор ЧТ 4закрывается. Диод ЧО 2 устраняет дребезг контактов электромеханического или герконового реле, подключаемого к выходным зажимам усилителя.25(56) Авторское свидетельство СССР М. 481482, кл. В 611 1/08, 1973. имеющий индуктивную обмотку, отличаю щийся тем, что магнитопровод выполненП-образным из феррита, индуктивная обмотка 1 С-контура выполнена иэ двух частей, которые установлены на одной и другой ветвях магнитопровода, а сигналь цая обмотка размещена на перемычке.2001801 Составитель В,Зайцеведактор Т. Павловская Техред М, Моргентал Корректор М. Куг Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 4/5 аказ 314 венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, гр Произ