УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ СМЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ С ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 1995 года по МПК B61L25/02 

Изобретение относится к автоматизации систем управления железнодорожным транспортном.

Известно устройство, позволяющее считывать постоянную информацию с подвижных объектов железнодорожного транспорта [1] содеpжащее расположенные на подвижном объекте преобразователь напряжения, выходом подключенный к одному входу генератора несущей частоты, запоминающий блок, коммутатор, тактовый генератор, выходом подключенный к первому входу коммутатора, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам запоминающего блока, выходом подключенного к другому входу генератора несущей частоты, причем пятый вход коммутатора, вход тактового генератора и вход запоминающего блока соединены с выходом преобразователя напряжения.

Однако известное устройство способно хранить и выдавать только постоянную информацию, записанную в постоянную память.

Известно также устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее расположенные на подвижном объекте преобразователь напряжения, подключенный к входу тактового генератора, выходом подключенного к первому входу коммутатора, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам постоянного запоминающего блока, а выход к генератору несущей частоты, приемник переменной информации, выходы которого подключены к коммутатору, блоку формирования информационных импульсов, блок формирования тактовых импульсов записи, блок формирования команд на стирание, запись и считывание, блок переменной информации и управляющий ключевой элемент, при этом входы коммутатора подключены также к выходам тактового генератора и блока формирования тактовых импульсов записи, а выход коммутатора подключен к входу блока переменной информации, выходы блоков формирования информационных импульсов и формирования тактовых импульсов записи подключены на входы блока переменной информации, выход которого подключен к входу управляющего ключевого элемента.

При прохождении подвижного состава над местом считывания автоматически включается генератор высокой частоты, который через индуктор излучает высокочастотное электромагнитное поле. На подвижном объекте кодовый вагонный датчик (КВД) воспринимает эту энергию, которая инициирует операцию считывания. Кодовый вагонный датчик на другой частоте передает закодированную в нем информацию: сначала постоянную, а потом переменную.

Для работы устройства необходимы три частоты: частота на которой передается энергия, необходимая для работы КВД, частота, на которой передается информация, содержащаяся в запоминающем блоке (ЗБ) КВД, и частота, с помощью которой осуществляется перевод КВД в режим записи и собственно запись дополнительной сменной информации. Для этих целей использованы соответственно частоты 880 кГц, 36 мГц и 300 мГц.

Однако использование трех частот значительно усложняет схему, снижает надежность устройств в работе.

Цель изобретения создание устройства с упрощенной схемой, обеспечивающего надежную работу с использованием одной частоты 880 кГц для передачи энергии и для записи сменной информации.

Для достижения поставленной задачи устройство для считывания сменной информации с подвижных объектов железнодорожного транспорта, содержащее установленный на подвижном объекте преобразователь напряжения, входом подключенный к приемному контуру, блок памяти, установленный в пункте считывания и подключенный к источнику питания генератор переменного тока, связанный с индуктором, и приемник информации, дополнительно снабжено установленным на подвижном объекте коммутатором.

Формирователи сигнала записи и считывания с генератором высокой частоты, вход которого подключен к одному выходу блока памяти, вход которого подключен к выходу формирователя сигнала записи и считывания, первый вход которого подключен к первому выходу преобразователя напряжения, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам коммутатора, а четвертый вход к другому выходу блока памяти, второй выход преобразователя напряжения подключен к входам питания генератора высокой частоты, формирователя сигналов записи и считывания, блока памяти и коммутатора, при этом преобразователь напряжения выполнен с детектором на выходе, и установленными в пункте считывания модулятором и формирователем команд управления генератором, вход которого подключен к выходу приемника информации, а выход к одному входу модулятора, другой вход которого подключен к другому выходу генератора переменного тока, а выход к источнику питания.

Для реализации устройства предлагается использовать в качестве несущей частоту 880 кГц, с помощью которой осуществляется передача энергии на пассивный КВД. Сменная информация, которую необходимо ввести в запоминающий блок КВД, модулирует несущую частоту с помощью дополнительного блока, включаемого в состав напольного устройства, и затем выделяется в преобразователе напряжения КВД с помощью вводимого в его состав дополнительного детектора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 принципиальная схема блока управления модуляцией генератора; на фиг.3 принципиальная схема кодового вагонного датчика; на фиг. 4 временная диаграмма напряжений при чтении передаваемой КВД информации; на фиг.5 временная диаграмма напряжений при записи информации в КВД.

Устройство (фиг.1) содержит блок питания 1, к выходу которого подключен генератор 2, индуктор 3, создающий электромагнитное поле. Величина напряжения U_п на выходе блока питания может изменяться по величине в пpеделах от 0,5 до 1,0 U_ном. Изменение напряжения U_п осуществляется с помощью блока 4 управления модуляцией генератора (см. фиг.2). Необходимая сменная информация формируется в блоке 5, представляющем собой по сути микропроцессорное устройство с клавиатурой для набора сменной информации, например, на базе контроллера К-1-20 или аналогичного ему. Вход блока 5 подключен к первому выходу блока 6 приема, обработки и передачи информации, второй вход которого подключен к блоку 7, входящему в систему использования считываемой информации на базе ЭВМ.

Кодовый вагонный датчик (КВД) 8 содержит преобразователь напряжения 9 с детектором, коммутатор 10, блок управления записью и считыванием информации 11, перепрограммируемое запоминающее устройство 12, передатчик 13, КВД укреплен на вагоне 14. Сигнал от датчика поступает на антенну 15, соединенную с блоком 6.

Устройство работает следующим образом.

При попадании кодового вагонного датчика (КВД) в зону действия индуктора 3 преобразователь 9 обеспечивает питание всей схемы КВД и при отсутствии модуляции коммутатор 10 включает через блок 11 схему на считывание информации, находящейся в запоминающем устройстве 12, через передатчик (генератор несущей частоты) 13. Эта информация, передаваемая на частоте 36 мГц, воспринимается антенной 15 и поступает на вход блока 6 приема, обработки и передачи информации, к выходам которого подключены блоки 5 и 7. При необходимости смены информации, содержащейся в блоке 12, эта информация вводится предварительно в память микропроцессора 5, который через блок 4 осуществляет модуляцию постоянного напряжения, поступающего с блока питания 1 на генератор 2, в результате чего напряжение генератора Uг частотой 880 кГц модулируется с коэффициентом модуляции 0,5.

При появлении на выходе детектора, входящего в состав преобразователя напряжения 9, информационных сигналов, коммутатор 10 с помощью блока 11 переключает блок запоминающего устройства 12 на запись.

В предлагаемом устройстве предусмотрено формирование информационного пакета 128 бит.

После однократной передачи сменной информации КВД вновь переключается на считывание, записанная в блоке 12 информация поступает через антенну 15 и блок 6 на вход блока 5, где сравнивается с информацией, подлежащей записи в память КВД. Если эти две информации совпадают, то процесс записи прекращается. Если совпадения не происходит, цикл внесения сменной информации в КВД повторяется.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема блока управления модуляцией генератора 4. Микросхемы ДД1 и ДД2, представляющие собой асинхронные счетчики, предназначенные для деления генераторной частоты 880 кГц, такие же микросхемы ДД3 и ДД4 предназначены для установки адресов при считывании информации с микросхемы ДД7, представляющей собой статическое оперативное запоминающее устройство с трехстабильным выходом, например К176РУ2. Микросхема К176РУ2 имеет емкость 256 слов по одному биту. Микросхема ДД5 реализует функцию ЗИ (трехвходовая, типа, например, К555ЛИ3), микросхема ДД6 реализует функцию 2И-НЕ (например, К555ЛА3).

При появлении на выходе микросхемы логического уровня "0" на базе транзистора VT1 появится короткий положительный импульс (см. фиг.2, позиция 8), сформированный на микросхемах ДД6.2 и ДД6.3 с помощью микросхем ДД5.1 и ДД6.1.

На выходе микросхемы ДД5.2 (точка 5) в это время будет уровень логического "0".

При появлении на выходе микросхемы ДД7 уровня логической "1" на выходе микросхемы ДД5.2 появится длинный положительный импульс, поступающий на базу транзистора VT1. Через магнитосвязанные катушки L1 и L2 эти сигналы будут поступать на базу мощного транзистора VT2 и за счет напряжения, вызываемого током, протекающим через резистор R4 и эмиттерно-коллекторный переход транзистора VT2, будет изменяться величина питающего генератор напряжения, что в свою очередь приведет к изменению уровня напряженности электромагнитного поля, излучаемого индуктором. Короткий модулирующий импульс соответствует логическому "0", длинный импульс соответствует логической "1" на выходе микросхемы ДД7.

Управление работой схемы (запуск, останов, смена информации в ДД7) осуществляется с помощью блока 5.

Рассмотрим работу КВД в режимах считывания и записи информации.

Принципиальная схема КВД показана на фиг.3.

В качестве перепрограммируемого запоминающего устройства используется микросхема ДД9 типа К176РУ2.

При наличии на входе V2 логической "1" микросхема находится в режиме хранения информации, при наличии логического "0" в режиме обращения.

Схема управления состоянием ДД9 собрана на источнике ЭДС Е, резисторе R6, диоде VД7 и микросхеме ДД7. При появлении логической единицы на входе питания этой микросхемы на ее выходе, т.е. на входе V2 появляется логический "0" и микросхема ДД9 переходит в режим обращения. Это соответствует нахождению КВД в зоне действия индуктора. При отсутствии питания (КВД находится вне зоны действия индуктора) на входе V2 появляется логическая "1", обусловленная источником ЭДС Е (через резистор R6 и вентиль VД7). Потребление энергии в режиме хранения очень мало (мощность составляет около 0,1 мкВт на вентиль), поэтому в качестве источника ЭДС могут быть использованы либо конденсатор с малыми токами утечки, подзаряжаемый во время прохода КВД над индуктором, либо миниатюрный сухой элемент.

При отсутствии модуляции (см. фиг.3) на входах микросхемы ДД2.1, ДД2.2 и ДД3 (после микросхемы ДД4.3) присутствует логический "0" (в точке "а"), на выходе микросхемы ДД3.1 появляется логическая "1", на выходе ДД3.3 логический "0" (ДД3.3 подключена к выходу инвертора ДД2.1). Этот режим является для КВД режимом считывания. С выхода ДД3.1 логическая "1" поступает на вход микросхемы ДД4.2 (НЕ), выход которой подключен к входу Р управления счетчиком ДД1 и к одному из входов микросхемы ДД5.1, реализующей функцию 2И.

На другой вход этой микросхемы подключен выход микросхемы ДД4.4, реализующей функцию 3И-НЕ для сигналов, поступающих с трех старших разрядов микросхемы ДД6 (счетчика). На входе V1 микросхемы ДД9 появляется логический "0", который переводит ее в режим считывания.

Микросхема ДД1 (счетчик) не работает и импульсы с преобразователя напряжения 9 частотой 880 кГц через микросхемы ДД3.2 и ДД4.1, на вторых входах которых имеется логическая "1", поступают на вход микросхемы ДД6, с выхода которой импульсы частотой 55 кГц (после деления) поступают на вход счетчика установки адресов (микросхемы ДД7 и ДД8) микросхемы ДД9 запоминающего устройства (блок 12).

Содержащаяся в памяти микросхемы информация через микросхему ДД5.3 поступает на вход передатчика (блок 13), модулируя несущую частоту.

После передачи 128 бит информации сигнал "1" появляется на выходе старшего разряда счетчика ДД8, поступает на вход микросхемы ДД2.4, выход которой подключен к второму входу микросхемы ДД5.3, и передача информации из ЗУ прекращается. Возникает пауза длительностью 128 бит, затем цикл передачи информации повторяется в том же порядке.

При появлении на входе преобразователя напряжения 9 модулированного сигнала частотой 880 кГц на входе микросхемы ДД4.3 появляются прямоугольные отрицательные импульсы (после детектора VD2, R2C2 и цепочки С3Р4) на уровне логического "0", на входах микросхем ДД3.1 и ДД2.1 появляется логическая "1", на выходе микросхемы ДД3.3 появляется логическая "1", а на выходе микросхемы ДД3.1 логический "0". Этим самым коммутатор 10 переводит всю схему в режим записи.

Начинает работать микросхема ДД1 (на выходе ДД4.2 появляется логическая "1") и с ее выхода сигналы частотой 55 кГц поступают через микросхемы ДД3.4 и ДД4.1 на вход микросхемы ДД6 (сигналы частотой 880 кГц не проходят через микросхему ДД3.2, на входе которой в этом режиме логический "0").

На фиг.5 показана диаграмма напряжений в различных точках схемы блока 11 управления записью и считыванием. На входе V1 (точка 7 на диаграмме) микросхемы ДД9 в момент появления логической "1" на входе D (точка 8 после микросхем ДД2.2 и ДД2.3) имеется логическая "1", которая и записывается в память ЗУ. При появлении короткого положительного импульса, соответствующего логическому "0", на входе D, на входе V1 появится логический "0", микросхема ДД9 перейдет в режим чтения и в памяти ДД9 останется записанным логический "0", существовавший на входе D до этого момента.

После исчезновения модулирующего сигнала схема вновь переходит в режим считывания. Передается теперь вновь записанное информационное сообщение объемом 128 бит, которое принимается блоком 7, к выходу которого подключен блок 5 (фиг. 4), в котором осуществляется проверка правильности записанной информации. При несовпадении передаваемой и принимаемой информации цикл записи повторяется.

При уходе приемной антенны КВД из зоны действия индуктора напряжение питания U_п из блока 9 преобразователя напряжения становится равным "0", и на входе V2 появляется логическая "1" от источника Е через резистор R6 и диод VД7, которая переводит микросхему ДД9 в режим хранения.

Использование: в автоматизации систем управления железнодорожным транспортом для получения с подвижных единиц железнодорожного транспорта постоянной и сменной информации о номере вагона, роде груза, станции отправления, станции назначения и т.д. Сущность изобретения: устройство содержит установленные в пункте считывания генератор 2 переменного тока, связанный с индуктором 3, и установленные на подвижном объеме преобразователь напряжения 9, коммутатор 10, формирователь сигналов записи и считывания 11, блок памяти 12 и передатчик 13. 5 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ СМЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ С ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА, содержащее установленный на подвижном объекте преобразователь напряжения, входом подключенный к приемному контуру, блок памяти и установленный в пункте считывания подключенный к источнику питания генератор переменного тока, связанный с индуктором, и приемник информации, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на подвижном объекте коммутатором, формирователем сигналов записи и считывания и генератором высокой частоты, вход которого подключен к одному выходу блока памяти, вход которого подключен к выходу формирователя сигнала записи и считывания, первый вход которого подключен к первому выходу преобразователя напряжения, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам коммутатора, а четвертый вход к другому выходу блока памяти, второй выход преобразователя напряжения подключен к входам питания генератора высокой частоты, формирователя сигналов записи и считывания, блока памяти и коммутатора, при этом преобразователь напряжения выполнен с детектором на выходе и установленными в пункте считывания модулятором и формирователем команд управления генератором, вход которого подключен к выходу приемника информации, а выход к одному входу модулятора, другой вход которого подключен к другому выходу генератора переменного тока, а выход к источнику питания.