УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЕ И БЛОКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, осуществляющим измерения и контроль параметров блоков электрической централизации и реле. Техническим результатом является повышение точности и, как следствие, достоверности контроля устройств автоматики. Это означает уменьшение вероятности ошибок первого и второго рода или, другими словами, уменьшение брака при контроле, сведение к минимуму ложных и необнаруженных отказов. Существенный результат от внедрения данного решения заключается в том, что упрощается процедура калибровки многоканальной аппаратуры измерения и контроля, когда каждый канал имеет собственные характеристики, определяемые влияющими внешними и внутренними факторами, которые вносят существенные погрешности и часто имеют скачкообразный характер изменения.

В этой связи создание технических решений, позволяющих снизить влияние на точность помех, имеющих кратковременный характер воздействия, а также помех, имеющих длительный период изменения, является актуальным. Использование данного решения направлено на сокращение базы данных коэффициентов усиления измерительных каналов. В устройствах измерения и контроля с многоканальной коммутацией одним из приоритетных вопросов является обеспечение точности измерения по всем каналам. Калибровка каналов в системе носит периодический характер и не может гарантировать заданной точности измерительных каналов между проверками. Предлагаемое техническое решение с использованием обратной связи позволяет при каждом измерении проводить корректировку измерений, не прибегая к калибровке всех каналов. Достаточно иметь канал обратной связи, который реализуется на элементах с высокостабильными параметрами.

Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит канал обратной связи, который вводится в схему между ЭВМ через интерфейс, подключенный к ЦДЛ обратной связи, на выходе которого ставится усилитель, подключаемый к многоканальному коммутатору.

Известно устройство [Дмитренко И.Е. и др. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1986, с.103-105] для контроля исправности блоков электрической централизации и реле, в котором контроль исправности блоков и реле проводится вручную путем подачи через соответствующие ключи сигналов по цепям блока с визуальной оценкой проверяемого параметра. Устройство содержит блок управления с ручной коммутацией подачи сигнала на отдельные цепи блоков и реле, индикаторы в виде последовательно включенных индикаторных цепей, измерительные аналоговые приборы для измерения электрических и временных параметров, а также программу испытаний в виде последовательности действий оператора для получения параметров измерения. Недостатком его являются большие затраты на проведение проверок и частые пропуски неисправностей, что сказывается на производительности труда, и появление ошибок первого и второго рода.

Известно устройство [авторское свидетельство №2145734 «Устройство автоматического контроля исправности блоков электрической централизации (ЭЦ)»], в котором контроль параметров проводится автоматически с последующим сравнением результатов измеренных текущих параметров с номинальными значениями. Недостатком такого устройства является значительная величина погрешностей, которая возникает в результате воздействия различных дестабилизирующих факторов, что снижает достоверность контроля и может привести к пропуску необнаруженного отказа.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение отмеченных недостатков и позволяет повысить достоверность контроля параметров реле и блоков электрической централизации, увеличить интервал калибровочных проверок, снизить тем самым затраты на эксплуатацию системы.

Это достигается за счет применения принципа измерения с обратной связью, основанного на использовании итерационных процедур измерения.

Принцип работы устройства с обратной связью. Измеряемый сигнал поступает на многоканальный коммутатор, который в соответствии с программой подключают необходимые каналы для измерения параметров реле или блоков электрической централизации (ЭЦ). В схеме добавлена обратная связь, которая на чертеже представлена ЦАП ОС (14), усилителем обратной связи ОС (13), подключенным к многоканальном коммутатору (11). Схема работает следующим образом. Измеряемый сигнал от блока электрической централизации (ЭЦ) или реле (10) поступает на входы коммутатора (11), согласовывается на усилителе-согласователе (12) с диапазоном работы АЦП (3). Измеренное значение в цифровой форме запоминается в памяти ЭВМ (2) [X]. Далее это цифровое значение передается на вход ЦАП ОС (14), где происходит обратное преобразование в аналоговую величину {X}. Коэффициент усиления k ЦАП ОС выбирается равным единице {X}=k·[X]. Этот сигнал усиливается усилителем ОС (13) и подается на вход обратной связи многоканального коммутатора (11). Далее сигнал в аналоговой форме {X} поступает по тем же элементам измерительного тракта, что и ранее измеренный сигнал от реле или блока электрической централизации (ЭЦ) (11). Зная цифровой эквивалент первоначально измеренного сигнала [X], в результате измерений получаем измеренное значение, отличающееся от [X] на величину ошибки δ₁, возникающей из-за нестабильности элементов измерительного тракта [X±δ₁]. Далее происходит вычисление ошибки δ и скорректированный цифровой эквивалент вновь подается на обратную связь ЦАП ОС (14), усилитель ОС (13), многоканальный коммутатор (11), производится измерение и полученный результат сравнивается с первым значением цифрового эквивалента, записанного в ЭВМ. Вычисляется ошибка δ₂ и корректируется результат [X±δ₁±δ₂]. Данная процедура оканчивается при выполнении условия |δ|<ε, где ε - заранее заданная малая величина. Процесс сходится в зависимости от примененной модели итерационной процедуры. Результат представляется в виде [Х]=[Х₀]+[Σ(±δ_i)], где i - итерации, [Х₀] - первоначальное измеренное значение.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства измерения и контроля параметров блоков электрической централизации (ЭЦ) и реле. Система состоит из измерительного тракта, тракта управления и обратной связи.

Тракт управления объединяет цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (7), регистр схемы управления (6), аналоговый коммутатор (8), усилитель мощности (9), объект контроля (блоки электрической централизации и реле) (10).

Тракт измерения объединяет регистр схемы измерения (4), дешифратор адреса (5), многоканальный коммутатор (11), усилитель-согласователь (12), аналого-цифровой преобразователь АЦП (3).

Обратная связь состоит из ЦАП обратной связи (14), усилителя обратной связи (13) и подключена на вход многоканального коммутатора (11).

Тракт управления обеспечивает подачу соответствующих сигналов на входы блоков или реле (10), формирование напряжений и токов для измерения параметров, а также сигналов управления для измерения временных параметров. Задание различных уровней напряжения осуществляется цифроаналоговым преобразователем (7), сигнал с которого коммутируется аналоговым коммутатором (8) в соответствии с заданной технологической картой проверки. Усилитель мощности (9) согласует высокоомное выходное сопротивление аналогового коммутатора (8) с низкоомным входом блоков или реле (10).

Тракт измерения обеспечивает преобразование измеряемых величин в цифровой эквивалент. Измерение различных параметров реле, электрических и механических, осуществляется путем выполнения операций, регламентированных в технологических картах проверки данного типа аппаратуры.

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к измерению и контролю параметров блоков электрической централизации и реле. Техническим результатом является повышение точности измерений. Это означает уменьшение вероятности ошибок первого и второго рода или, другими словами, уменьшение брака при контроле, сведение к минимуму ложных и необнаруженных отказов. Существенный результат от внедрения данного решения заключается в том, что упрощается процедура калибровки многоканальной аппаратуры, когда каждый канал имеет собственные характеристики, определяемые влияющими внешними и внутренними факторами, которые вносят существенные погрешности, которые имеют скачкообразный характер. Предлагаемое техническое решение с использованием обратной связи позволяет при каждом измерении проводить корректировку измерений, не прибегая к калибровке всех каналов. Достаточно иметь стабильный канал обратной связи, который реализуется на элементах с высокостабильными параметрами. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит канал обратной связи, который вводится в схему между ЭВМ через интерфейс, подключенный к цифроаналоговому преобразователю обратной связи, на выходе которого ставится усилитель, подключаемый к многоканальному коммутатору. 1 ил.

Устройство измерения и контроля параметров реле и блоков электрической централизации, содержащее ЭВМ, аналого-цифровые преобразователи, усилитель-согласователь, многоканальный коммутатор, интерфейс, регистр схемы измерения, дешифратор адреса, регистр схемы управления, ЦАП управления, аналоговый коммутатор, усилитель мощности, отличающееся тем, что оно имеет обратную связь, состоящую из цифроаналогового преобразователя, подключенную к интерфейсу, выходы ЦАП обратной связи соединены с усилителем обратной связи, выход которого соединен со входом многоканального коммутатора.