УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ПОДШИПНИКОВ ОСЕЙ ВАГОНА Российский патент 1997 года по МПК B61K9/04 B61K9/06 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к сигнальным устройствам на поездах.

Известно устройство для контроля температуры, содержащее датчик температуры нагрева в виде " p n " перехода полупроводникового диода, соединенный с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан с источником опорного напряжения, а выход блока сравнения соединен с прибором индикации (см. Левшина Е.С. Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. Учеб. пособ. для вузов. Л. Знергоатомиздат, 1983, с. 274-275).

Однако данное устройство при установке на вагон не позволяет осуществлять: контроль перегрева буксы вагона и ее местонахождения; контроль о неисправностях в цепи датчиков (обрыв проводов, короткое замыкание и замыкание на корпус) и их местонахождении, что связано с малым сопротивлением прямого " p n " перехода датчика температуры. Все это снижает надежность функционирования устройства и его долговечность.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является устройство контроля температуры нагрева подшипников осей вагона, содержащее датчики температуры нагрева подшипников осей вагона в виде позисторных термосопротивлений, корпуса которых установлены в отверстиях букс вагона, соединенные последовательно друг с другом и с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан с источником опорного напряжения, а выходы блока сравнения соединены с входами блоков световой и звуковой индикаций, и источник питания устройства, соединенный с бортовой сетью вагона (см. Инструкция по техническому обслуживанию системы контроля нагрева букс с позисторными термодатчиками на пассажирских вагонах (СКНБП). М. МПС, Главн. управл. вагон, хоз-ва, 1983).

Данное устройство, как и предыдущее, не позволяет осуществлять: местонахождение перегретой буксы вагона, контроль пробоя датчика на корпус, местонахождение неисправностей в цепи датчиков (обрыв проводов, короткое замыкание, пробой на корпус), что связано с малым сопротивлением позисторных термодатчиков и их последовательным соединением в устройстве. Кроме того, термодатчики имеют однократное использование, так как после перегрева букс они теряют стабильность своих характеристик. Это усложняет регулировку устройства, увеличивает трудоемкость определения местонахождения перегретой буксы и неисправного датчика, снижает надежность работы и долговечность эксплуатации.

В основу изобретения положены задачи расширения функциональных возможностей устройства путем контроля пробоя датчика на корпус, снижения трудоемкости определения местонахождения перегретого подшипника оси вагона и неисправного датчика (обрыв, короткое замыкание, пробой на корпус) путем параллельного соединения высокоомных датчиков, повышения надежности работы устройства и его долговечности путем многократного использования датчика температуры нагрева.

Решение поставленных задач достигается тем, что в известном устройстве контроля температуры нагрева подшипников осей вагона, содержащем датчики температуры нагрева, корпуса которых установлены в отверстиях букс вагонов, связанные с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход блока сравнения соединен с первым входом блока световой индикации, блок звуковой индикации и источник питания устройства, соединенный с бортовой сетью вагона, датчики температуры соединены с блоком сравнения параллельно и в устройство дополнительно введены блок памяти, фильтр нижних частот, блок логики, блок короткого замыкания датчика на корпус и блок синхронизации, который соединен с входом источника опорного напряжения, входами датчиков и одним из входов блока памяти, другие входы которого соединены с выходами блока сравнения, выходы блока памяти связаны со вторым входом блока световой индикации и первыми входами блока логики, второй вход которого через фильтр нижних частот соединен с другим выходом блока памяти, а выход блока логики соединен с входом блока звуковой индикации, при этом блок короткого замыкания датчика на корпус своими входами соединен с датчиками температуры нагрева и источником питания, а выход блока короткого замыкания датчика на корпус соединен с третьим входом блока световой индикации, датчики температуры нагрева выполнены в виде обратных " p n " переходов полупроводниковых элементов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства контроля температуры нагрева подшипников осей вагона, а на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где время t показано условно.

Устройство контроля температуры нагрева подшипников осей вагона (фиг. 1) содержит датчики 1 температуры в виде обратных " p n " переходов полупроводниковых элементов, корпуса которых установлены в отверстиях букс вагона. Датчики 1 соединены параллельно и подключены к первым входам блока сравнения 2. Второй вход блока сравнения 2 соединен с источником опорного напряжения 3, а выходы блока сравнения 2 соединены с первыми входами блока памяти 4 и первым входом блока световой индикации 5. Второй вход блока памяти 4 соединен с блоком синхронизации 6, а первые выходы блока памяти 4 соединены со вторым входом блока световой индикации 5 и первыми входами блока логики 7. Второй вход блока логики 7 через фильтр нижних частот 8 соединен со вторым выходом блока памяти 4. Выход блока логики 7 соединен с входом блока звуковой индикации 9. Блок 10 короткого замыкания датчика на корпус своими входами соединен с датчиками 1 температуры и источником питания 11, а выход блока 10 соединен с третьим входом блока световой индикации 5.

Устройство контроля температуры нагрева подшипников осей вагона работает следующим образом.

При включении источника питания 11 от бортовой сети вагона напряжение с него подается на все блоки схемы устройства.

Блок синхронизации 6 создает (фиг. 2) задающий низкочастотный сигнал 12 прямоугольной формы, такой же задержанный на время t сигнал 12 и инвертируемый задержанный на время t сигнал 14. Затем из задающего сигнала 12 по его переднему фронту сформирован сигнал 15, а по заднему фронту сигнал 16 длительностью импульсов 3t Здесь же из задающего сигнала 12 по его переднему фронту сформирован сигнал 17 длительностью импульсов 2t. Сформированные сигналы 13, 14 подаются на блок памяти 4, сигнал 17 на датчики 1, а сигналы 15, 16 на источник опорного напряжения 3, который формирует трехуровневый сигнал 18 относительно напряжения питания 19. Средний уровень этого сигнала 18 определяет порог срабатывания устройства. Опорный сигнал 18 подается на блок сравнения 2, на который одновременно подаются сигналы 20 с датчиков 1 длительностью 2t. Сигнал 20 на фиг. 2 показан в нормальном режиме работы датчиков 1, т.е. при отсутствии перегрева подшипников. На выходе блока сравнения 2 в этом случае появляется сигнал 21, равный разности опорного 18 и нормального сигнала 20 датчика 1 длительностью t. Этот сигнал 21 поступает на первый вход блока световой индикации 5, вызывая ее мерцание и, тем самым, осуществляя контроль работоспособности схемы устройства.

При перегреве подшипников осей вагона температуры нагрева датчиков 1 (одного, всех или в любой комбинации) превышает пороговую температуру, на которую настраивается устройство, сопротивление обратного " p n " перехода полупроводникового элемента датчика 1 уменьшается. Сигнал 20 с выхода датчика 1 изменяет свой верхний уровень. На выходе блока сравнения 2 появляется разностный сигнал 22 сигналов 18 и 20, импульсы которого имеют различную длительность 3t и 2t. Этот сигнал поступает на блок световой индикации 5 и блок памяти 4. При этом световая индикация 5 светится постоянно, показывая перегрев соответствующего подшипника и его местонахождение. Блок звуковой индикации 9 при этом формирует постоянный звуковой сигнал под действием управляющего сигнала с блока логики 7.

При устранении перегрева или остывании подшипника устройство автоматически возвращается в исходное состояние, отключая оба вида индикаций.

При коротком замыкании в цепи датчиков 1 на входе блока сравнения 2 появляется сигнал 23, вызывая на выходе блока сравнения 2 появление импульсного сигнала 24 длительностью 2t. Сигнал 24 поступает на блок памяти 4 и с него на второй вход блока световой индикации 5 и одновременно через фильтр нижних частот 8, который усредняет импульсы по уровню, поступает на блок логики 7. Блок логики 7 запускает блок звуковой индикации 9, формируя прерывистый звуковой сигнал. При этом световая индикация 5 светится постоянно, определяя местоположение короткого замыкания в цепи датчиков 1.

При обрыве в пени датчиков 1 на входе блока сравнения 2 появляется сигнал 25. На выходе блока-сравнения 2 появляется разностный сигнал 26 сигналов 18 и 25, импульсы которого имеют длительность 3t Далее сигнал 26 через блок памяти 4 поступает на второй вход блока световой индикации 5 и одновременно через фильтр нижних частот 8 и блок логики 7 поступает на вход блока звуковой индикации 3, формируя прерывистые световой и звуковой сигналы и определяя местонахождение обрыва в цепи датчиков 1.

При коротком замыкании плюсового провода датчика 1 на корпус сигнал с датчиков 1 поступает на вход блока 10 короткого замыкания на корпус и с выхода его подается на блок световой индикации 5, определяя аварийное состояние соответствующего датчика 1 и его местонахождение. При этом управление прерывистой звуковой индикацией осуществляется подачей сигнала по цепи - датчик 1, блок сравнения 2, блок памяти 4, фильтр нижних частот 8, блок логики 7 и блок звуковой индикации 9.

При коротком замыкании минусового провода датчика 1 на корпус присутствует только световая индикации блока 5 за счет сигнала по цепи - датчик 1, блок 10 короткого замыкания на корпус, третий вход блока световой индикации 5.

Использование: в области железнодорожного транспорта, в частности в сигнальных устройствах на поездах, и позволяет расширить функциональные возможности устройства для снижения трудоемкости определения местонахождения перегретого подшипника на оси вагона и неисправного датчика, повышения надежности работы устройства и долговечности его эксплуатации. Сущность изобретения: датчики 1 температуры выполнены в виде обратных p-n переходов полупроводниковых элементов и подключены к блоку 10 короткого замыкания на корпус и параллельно к блоку сравнения 2, к которому также подключен источник 3 опорного напряжения, сформированного блоком синхронизации 6. Блок синхронизации 6 соединен с датчиками 1 и блоком памяти 4, связанным с блоком сравнения 2. Выход блока памяти 4 с одной стороны напрямую связан с блоком логики 7, а с другой стороны связан с ним же через фильтр нижних частот 8. Выходы блоков сравнения 2, короткого замыкания 10 на корпус и памяти 4 соединены с блоком световой индикации 5, а выход блока логики 7 соединен с блоком звуковой индикации 9. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для контроля температуры нагрева подшипников осей вагона, содержащее датчики температуры нагрева, размещенные в корпусах, установленных в отверстиях букс вагона, и связанные с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход блока сравнения соединен с первым входом блока световой индикации, блок звуковой индикации и источник питания устройства, подключенный к бортовой электросети вагона, отличающееся тем, что в него введены блок памяти, фильтр нижних частот, логический блок формирования сигналов управления звуковой сигнализацией, блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус и блок синхронизации, выход которого соединен с входом источника опорного напряжения, управляющими входами датчиков и одним из входом блока памяти, другие входы которого соединены с выходами блока сравнения, а выходы связаны с вторым входом блока световой индикации и первыми входами упомянутого логического блока, второй вход которого через фильтр нижних частот связан с другим выходом блока памяти, а выход соединен с входом блока звуковой индикации, при этом блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус своими входами соединен выходами с датчиков температуры нагрева и источником питания, а выход блока фиксации короткого замыкания датчика на корпус соединен с третьим входом блока световой индикации, при этом датчики температуры подключены к блоку сравнения параллельно. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики температуры нагрева выполнены в виде обратных р-п-переходов полупроводниковых элементов.