Устройство для измерения скорости и пути

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства. На выходе регистратора 8 формируется последовательность прямоугольных импульсов с частотой внешней модуляции светового потока оптронного датчика 1 (ОД), пропорциональной скорости вращения колесной пары. Поскольку осевой модулятор ОД 1 имеет фиксированное число зубьев, то за один оборот колесной пары на выходе регистратора 8 формируется такое же число импульсов. Суммированием этих импульсов обеспечивается измерение пройденного локомотивом пути, а преобразованием частоты импульсов в пропорциональную частоте величину осуществляется измерение скорости. Мощность, потребляемая ОД 1 от источника питания, снижается за счет питания ОД 1 импульсами регулируемой скважности, повьшая тем самым надежность устройства. Введение положительной обратной связи по оптическому каналу и двух конденсаторов по обеим сторонам двухполупроводной линии связи повьшает помехоустойчивость устройства. 3 ил.

COl03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН. (!9) Ыц(И) (Ю 4 С 01 Р 3/46//С 01 Р 3/36

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "" .-.

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3914743/24-10 (22) 12.04. 85 (46) 15.03.87. Бюл, Ф 10 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) В.И.Головин, К.Г.Красноселов, А.И.Фалалеев, В.П.Смирнов и С.А.Максимов (53) 531.767(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1019337, кл. G 01 P 3/36, 1983, Авторское свидетельство СССР

N- 1061051, кл, G 01 Р 3/46, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ПУТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель иэобретения— повышение надежности и помехоустойчи- вости работы устройства. На выходе регистратора 8 формируется последовательность прямоугольных импульсов с частотой внешней модуляции светового потока оптронного датчика 1 (ОД), пропорциональной скорости вращения колесной пары. Поскольку осевой модулятор ОД 1 имеет фиксированное число зубьев, то за один оборот колесной пары на выходе регистратора 8 формируется такое же число импульсов. Суммированием этих импульсов обеспечивается измерение пройденного локомотивом пути, а преобразованием частоты импульсов в пропорциональную частоте величину осуществляется измерение скорости. Мощность, потребляемая ОД

1 от источника питания, снижается за счет питания ОД 1 импульсами регулируемой скважности, повышая тем самым надежность устройства. Введение положительной обратной связи по оптическому каналу и двух конденсаторов по обеим сторонам двухполупроводной линии связи повышает помехоустойчивость устройства. 3 ил.

1296939

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и пути, пройденного локомотивом.

Цель изобретения — повышение на— дежности и помехоустойчивости работы устройства, На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения скорости и пути, пройденного локомотивом; на фиг.2 — то же, принципиальная схема; на фиг.3 диаграмма, поясняющая его работу, Устройство содержит последовательно соединенные оптронный датчик 1, генератор 2 прямоугольных импульсов ( с регулируемой скважностью, формирователь 3 с нагрузочным элементом 4, конденсатор 5, размещенные в корпусе датчика и соединенные двухпроводной линией 6 связи с конденсатором 7, входом регистратора 8 и источником питания Е> через резистор 9.

Устройство работает следующим образом.

При вращении колесной пары осевой модулятор оптронного датчика 1, выполненный в виде зубчатого.вращающегося диска, периодически перекрывает путь света от излучателя к фотоприемнику и модулирует световой поток в области инфракрасного спектра в зависимости от скорости вращения колесной пары локомотива. Кроме того, световой поток модулируется на высокой частоте по цепи питания излучателя (световода V 1) в зависимости от частоты импульсов генератора 2, скважность которых регулируется выходным сигналом фотоприемника (фотодиода V 2). В результате внешней и внутренней модуляции светового потока на выходе оптронного датчика 1 формируется последовательность коротких импульсов высокой частоты, модулированных по амплитуде импульсами низкой частоты, прямо пропор— циональной скорости вращения колесной пары. Генератор прямоугольных импульсов при закрытом оптическом канале формирует последовательность прямоугольных импульсов, скважность которых равна двум, формирователь 3 осуществляет коммутацию тока нагрузочным элементом 4, Конденсатор 5 обеспечивает сглаживание пульсации тока в линии связи 5, а среднее значение тока нагрузочного элемента 4, потребляемого от источника питания

Ед через резистор 9, зависит от скважности импульсов и для рассматриваемого случая равно половине амплитудного, Падение напряжения на резисторе 9, пропорциональное среднему значению тока нагрузочного элемента 4, подается на вход регистратора 8, который обеспечивает сравнение входного напряжения с опорным. Для защиты устройства от воздействия помех на входе регистратора 8 параллельно линии 6 связи включен конденсатор 7, а сравнение сигналов регистратором 8 осуществляется с гистерезисом, что исключает срабатывание схемы сравнения от пульсаций напряжения на резисторе

9, создаваемых импульсами тока Нагрузочного элемента 4 на частоте генератора 2.

При открытом оптическом канале оптронного датчика 1 генератор 2 прямоугольных импульсов формирует последовательность прямоугольных импуль сов, скважность которых составляет несколько десятков, формирователь 3 обеспечивает коммутацию коротких по времени импульсов тока. Длительность

30 этих импульсов значительно меньше периода, поэтому среднее значение тока нагрузочного элемента 4, потребляемого от источника питания Е„ через резистор 9, практически равно нулю и напряжение на входе регистратора увеличивается в несколько раз по сравнению с вариантом закрытого оптического канала, что сопровождается переключением схемы сравнения

40 на входе регистратора (операционный усилитель А 2 на фиг.2). Таким образом, на выходе регистратора 8 формируется последовательность прямоугольных импульсов с частотой внешней мо4S дуляции светового потока оптронного датчика 1, пропорциональной скорости вращения колесной пары.

Принципиальная схема предлагаемого устройства для измерения скорости и пути, пройденного локомотивом, приведена на фиг.2. В корпусе датчика размещены оптронный датчик, выполненный на светодиоде V 1, например, инфракрасного спектра и фотодиоде V 2 типа; генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью, реализованный на операционном усилителе А 1, резисторах К 1 — R4 и конденсаторе С1; формирователь импуль25

3 129б9 сов, выполненный на транзисторе Ч 3, резисторах R 5, R 6 с нагрузочным элементом R 7; конденсатор С 2, включенный параллельно линии связи. В регистраторе размещены: схема сравне5 ния на операционном усилителе А 2 и резисторах R 9 — R 11; нагрузочное сопротивление R 8; конденсатор С 3, включенный параллельно линии связи.

Схема работает следующим образом. 10

При закрытом оптическом канале, когда осевой модулятор перекрывает световой поток от светодиода V 1 к фотодиоду, обратное сопротивление фотодиода Ч 2 составляет несколько десятков мОм, так как его темновой ток составляет малую величину, При этом генератор прямоугольных импульсов на операционном усилителе A. 1 обес— печивает скважность импульсов, рав- 20 ную двум. Частота этих импульсов определяется выражением

2R„ In (+ 2КгФз) Выход операционного усилителя А 1 подключен к входу формирователя импульсов на транзисторе V 3 с нагрузочным элементом R 7, В цепь формирователя импульсов включен светодиод

V 1, поэтому питание светодиода осуществляется импульсами тока I<(фиг.3), 1 кважность которых равна двум, а среднее значение тока I, протекающего в линии связи, принимает максимальное значение. При этом падение напряжения на резисторе К 8 принимает максимальное значение, а напряжение U> на инверсном входе операционного усилителя А2 регистратора принимает минимальное значение, которое меньше опорного U, поданного на прямой вход операционного усилителя А2 с делителя R R 10. Поэтому напряжение на выходе регистратора Uq принимает 45 максимальное значение.

В интервале времени t< — t3 (фиг.3) показан процесс открывания оптического канала осевым модулятором. В этом случае происходит резкое уменьшение обратного сопротивленияфотодиода Ч 2 под воздействием импульсов светового потока, что сопровождается значительным изменением скважности генерируемых операционным усилителем Аl импульсов, 55 так как конденсатор Сl заряжается в паузе светового потока через резистор R4 большой величины, а разряжается при воздействии светового потока

39 4 на фотодиод V2 через его обратное сопротивление малой, величины. В процессе открывания оптического канала происходит уменьшение обратного сопротивления фотодиода V2 . уменьшение длительности импульсов тока I, протекающего через нагрузочный элемент

R7 и светодиод Vl, уменьшение среднего значения тока I в линии связи, увеличение напряжения U на входе регистратора и в момент времени t напряжение П на инверсном входе опе7 рационного усилителя А2 превышает напряжение U на прямом входе этого усилителя, что сопровождается переключением схемы сравнения и на ее выходе устанавливается низкий потенциал. Для реализации гистерезисной характеристики сравнения напряжений

П иУ в цепь положительной обратной связи операционного усилителя А2 включен резистор Rll, который обеспечивает изменение напряжения U в зависимости от напряжения U ÄÄ и тем самым исключает возможность срабатывания операционного усилителя А2 от пульсаций напряжения U . Таким образом, операционный усилитель А2 формирует последовательность прямоугольных импульсов на частоте модуляции светового потока от осевого модулятора. Поскольку осевой модулятор имеет фиксированное число зубьев, то за один оборот колесной пары на выходе операционного усилителя А2 формируется такое же число импульсов. Суммированием этих импульсов обеспечивается измерение пройденного локомотивом пути, а преобразованием частоты импульсов в пропорциональную частоте величину осуществляется измерение скорости.

Мощность, потребляемая оптронным датчиком от источника питания, снижается за счет питания оптронного датчика импульсами регулируемой скважности и тем самым повышается надежность устройства. Введение положительной обратной связи по оптическому каналу и двух конденсаторов, включенных с обеих сторон двухпроводной линии связи, значительно повышает помехоустойчивость устройства, что особенно важно при значительном удалении оптронного датчика, установленного на буксе колесной пары локомотива, от регистратора, размещенного в кабине машиниста, 1296939

+Ел

Составитель Ю.Мручко

Техред Л.Олейник Корректор О,Луговая

Редактор Н.Киштулинец

Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 771/46

Производственно-полиграфическбе предприятие, r.Óæroðîä, ул.Проектная, 4

Формула и зо брет ения

Устройство для измерения скорости и пути, содержащее оптронный датчик, выход которого через преобразователь подключен к формирователю импульсов с резистором нагрузки, двупроводная линия связи, включенная между формирователем и регистратором, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности по помехоустойчивости, в него введены два конденсатора, включенные на входе и выходе двупроводной линии, а преобразователь выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью, при этом вход оптопары подключен к выходу формирователя, а выход оптопары — к входу управления скважностьк> генератора прямо1О угольных импульсов.