ПУТЕВОЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК Российский патент 1998 года по МПК B61H7/12 B60T17/22 

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано в системах контроля и учета работы транспортных средств, в устройствах счета осей, измерения скорости и ускорения движения железнодорожных составов.

Известен путевой индуктивный датчик (см. авт.св. СССР N 1523446, В 61 H 1/08, 1987), содержащий установленные на пути магнитопроводы, один из которых выполнен замкнутым, одна и другая обмотки на его параллельных ветвях подключены соответственно к источнику переменного магнитного потока и регистратору, второй магнитопровод, обмотка которого связан с источником постоянного магнитного потока, выполнен в виде вертикально ориентированного тороида, один конец которого соединен с нижней поверхностью головки рельса, а другой конец жестко прикреплен немагнитным крепежом к первому магнитопроводу, который установлен с зазором относительно головки рельса и обращен в ее сторону.

Однако, наличие одного высокочастотного магнитопровода с двумя обмотками, во-первых, не дает возможность отличать полезный сигнал от помех. Например, при изменении тягового тока в рельсе сигнал от помехи на порядок больше, чем от воздействия реборды колеса, что ведет к ложному срабатыванию датчика. Во-вторых, невозможно определить направление движения транспортного средства. Вследствие несовершенства конструкции магнитопривода, выполненного в виде сектора тороида, основной магнитный поток, создаваемый им, может не изменяться под действием реборды колеса, особенно это проявляется, когда реборда изношена до минимально допустимых размеров и произошел перекос вагона во время движения в сторону, противоположную от датчика, что приводит к неопознаванию осей.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков является путевой индуктивный датчик (см. авт.св. СССР N 1594039, B 61 L 1/08, 1988 г.), содержащий установленные у рельса магнитопроводы, первый из которых обращен в сторону головки рельса, выполнен замкнутым с обмоткой, связанной с генератором переменного тока, и жестко прикреплен немагнитным крепежным элементом к одному концу другого магнитопровода, выполненного в виде ориентированного вертикального сектора тороида с обмоткой, связанной с источником постоянного магнитного потока, и дополнительный замкнутый магнитопровод с обмоткой, закрепленным немагнитным крепежным элементом на другом конце второго магнитопровода и образующим зазор с нижней поверхностью головки рельса (в заявляемом решении это блок обнаружения колеса); регистратор, к которому подключены обмотки первого и дополнительного магнитопроводов, содержащий дифференциальный трансформатор, подключенный первичной обмоткой к генератору переменного тока (в заявляемом решении назван задающим генератором), а вторичной к усилителю преобразователю.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата, заключаются в следующем. Несовершенная конструкция регистратора и блока обнаружения колеса приводит к неопознаванию осей. Особенно это проявляется, когда реборда, вследствие износа, имеет наименьшие допустимые размеры и происходит перекос вагона в сторону, противоположную от датчика.

Отсутствие в регистраторе блока балансировки приводит к тому, что во время первоначальной установки датчика сигнал разбаланса сравним с сигналом под действием колеса. Расположение двух высокочастотных магнитопроводов в одной плоскости, перпендикулярной рельсу, приводит к:
невосприимчивости остаточной намагниченности колеса;
невозможности определения направления подвижной единицы.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования путевого индуктивного датчика, в котором новое выполнение блока обнаружения колеса и регистратора позволит исключить отказы в регистрации осей и контролировать направление движения подвижного состава, за счет чего повышается надежность (отказоустойчивость) датчика.

Поставленная задача достигается путевым индуктивным датчиком, содержащим установленные у рельса магнитопроводы, задающий генератор и магнитопроводы, задающий генератор и регистратор, отличающимся тем, что он снабжен блоком балансировки, двумя дифференциальными усилителями, детекторами, формирователями импульсов, инвертором, усилителем мощности, причем выход задающего генератора подключен к входу усилителя мощности, связанного выходом с соответствующими обмотками первого и второго магнитопроводов, выходные обмотки которых соединены с входами первого дифференциального усилителя, связанного выходом с входами первого и второго детекторов, при этом выход второго детектора подключен к входу инвертора, а выходы инвертора и первого детектора подключены соответственно к входам первого и второго формирователя импульсов, выходы которых соединены с входами второго дифференциального усилителя, связанного выходом с линией связи для передачи сигнала от датчика, причем выходы блока балансировки соединены с соответствующими обмотками магнитопроводов, которые расположены друг от друга на расстоянии l вдоль рельса, которое меньше наименьшего расстояния между осями тележки.

Введение отличительных признаков позволит воспринимать остаточную намагниченность колеса, что приводит к повышению отказоустойчивости и позволит контролировать направление движения колеса.

На фиг.1 представлена функциональная схема индуктивного путевого датчика с указанием расстояния между магнитопроводами; на фиг. 2 функциональная схема с раскрытой блок-схемой регистратора.

Путевой индуктивный датчик состоит (фиг.1) из блока 1 обнаружения колеса, регистратора 2 и задающего генератора 3.

Блок 1 обнаружения колеса содержит первый магнитопровод 4 с обмотками и второй магнитопровод 5 с обмотками, расположенными вдоль рельса на расстоянии l, длина l должна быть короче наименьшего расстояния между осями тележки.

Регистратор 2 (фиг.2) состоит из блоков 6 балансировки, двух дифференциальных усилителей 7 и 8, детекторов 9 и 10, формирователей импульсов 11 и 12, инвертора 13 и усилителя 14 мощности. Выход задающего генератора 3 подключен к входу усилителя 14 мощности, связанного выходом с соответствующими обмотками первого и второго магнитопроводов 4 и 5, выходные обмотки которых соединены с входами первого дифференциального усилителя 7, связанного выходом с входами первого и второго детекторов 9 и 10, при этом выход второго детектора 10 подключен к входу инвертора 13, а выходы инвертора 13 и первого детектора 9 подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов 11 и 12, выходы которых соединены с входами второго дифференциального усилителя 8, связанного выходом с линией связи. Выходы блока 6 балансировки соединены с соответствующими обмотками магнитопроводов 4 и 5. Блок обнаружения колеса и регистратор заливаются эпоксидной смолой и крепятся аналогично известному путевому датчику ДП 50-80.

Предлагаемый датчик работает следующим образом. Задающий генератор 3 подает на вход усилителя мощности переменное напряжение, которое усиливается и подается на обмотки магнитопроводов 4 и 5. Предварительно блок 6 балансировки настраивается таким образом, чтобы на выходных обмотках первого и второго магнитопроводов 4 и 5 отсутствовали импульсы.

При входе колеса в зону срабатывания первого магнитопровода 4 блока обнаружения колеса, если движение происходит слева направо, появляется положительный импульс на его выходной обмотке, что приводит к усилению этого импульса при помощи первого дифференциального усилителя 7 и выдаче положительного импульса на входы первого и второго детекторов 9 и 10. Положительный импульс пропускает первый детектор 9 и в результате на входе первого формирователя 11 импульсов появляется положительный импульс. Формирователь 11 импульсов преобразует этот импульс в стабильный правильной формы положительный импульс, который проходит через второй дифференциальный усилитель 8, и в линию связи передается усиленный положительный импульс.

При входе колеса в зону срабатывания второго магнитопровода 5 блока 1 обнаружения колеса на его выходной обмотке появляется положительный импульс. Этот импульс приходит на второй вход первого дифференциального усилителя 7. В результате на выходе последнего появляется отрицательный импульс, который проходит через второй детектор 10, преобразуется в положительный импульс в инверторе 13 и попадает на вход второго формирователя 12, который формирует стабильный правильной формы импульс и направляет его на второй вход второго дифференциального усилителя 8. В результате в линию связи посылается отрицательный импульс.

Если направление движения подвижной единицы справа налево, то датчик работает аналогичным образом, только в линию связи сначала посылается отрицательный импульс, а затем положительный, так как на первый дифференциальный усилитель 7 вначале приходит сигнал от магнитопровода 5, а затем от магнитопровода 4.

Использование: может быть использовано в системах контроля и учета работы транспортных средств, в устройствах измерения скорости и ускорения движения железнодорожных составов. Сущность изобретения: путевой индуктивный датчик содержит установленные у рельса два магнитопровода 4 и 5, задающий генератор 3 и регистратор 2. Регистратор 2 состоит из блока 6 балансировки, двух дифференциальных усилителей 7 и 8, двух детекторов 9 и 10, двух формирователей 11 и 12 импульсов, инвертора 13, усилителя 14 мощности. Выход задающего генератора 3 подключен к входу усилителя 14 мощности, связанного выходом с соответствующими обмотками первого и второго магнитопроводов 4 и 5, выходные обмотки которых соединены с входами первого дифференциального усилителя 7, связанного выходом с входами первого и второго детекторов 9 и 10, при этом выход второго детектора 10 подключен к входу инвертора 13, а выходы инвертора 13 и первого детектора 9 подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов 11 и 12, выходы которых соединены с входами второго дифференциального усилителя 8, связанного выходом с линией связи, причем выходы блока 6 балансировки соединены с соответствующими обмотками магнитопроводов 4 и 5. Магнитопроводы 4 и 5 расположены друг от друга на расстоянии l вдоль рельса. 2 ил.

Путевой индуктивный датчик, содержащий установленные у рельса магнитопроводы, задающий генератор и регистратор, отличающийся тем, что регистратор снабжен блоком балансировки, двумя дифференциальными усилителями, детекторами, формирователями импульсов, инвертором, усилителем мощности, причем выход задающего генератора подключен к входу усилителя мощности, связанного выходом с соответствующими обмотками первого и второго магнитопроводов, выходных обмотки которых соединены с входами первого дифференциального усилителя, связанного выходом с входами первого и второго детекторов, при этом выход второго детектора подключен к входу инвертора, а выходы инвертора и первого детектора подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов, выходы которых соединены с входами второго дифференциального усилителя, связанного выходом с линией связи для передачи сигнала от датчика, причем выходы блока балансировки соединены с соответствующими обмотками магнитопроводов, которые расположены одна от другой на расстоянии l вдоль рельса, которое меньше наименьшего расстояния между осями тележки.