Индуктивный фазовый датчик положения транспортного средства

 

Использование: для определения пути, скорости и траектории транспортных средств на специальных участках дорог, оборудованных измерительными сетками, питаемыми переменным током. Сущность изобретения: датчик содержит шестиполюсной ферромагнитный сердечник с тремя обмотками, одна из которых настроена на частоту питающего тока, две других - расстроены одна выше, а другая ниже этой частоты и включены последовательно. Обмотки подключены к двум усилителям, выходы которых соединены с фазовым детектором, 2 ил.

Область применения определение пути, скорости, траектории движения транспортных средств на специальных участках дорог, оборудованных токонесущими проводами, преимущественно при испытаниях транспортных средств.

Известно устройство для записи параметров движения [1] в котором интервалы между импульсами пути преобразуются в параллельный двоично-десятичный код, который подается на многоканальный блок записи. Недостатком данного устройства является сложная многоэлементная схема преобразования.

Известно устройство для измерения и записи параметров движения [2] в котором датчик пути состоит из крестообразного ферромагнитного сердечника с двумя усилителями, выходы которых соединены с фазовым детектором. В этом датчике выходное напряжение зависит от амплитуды и фазы напряжений, наведенных в обмотках, и изменения напряженности на участках измерительной сетки вследствие колебаний влажности, наличие проводящих масс приводит к изменению выходного сигнала. Поэтому в промежутках между проводами дискретизация не производится.

Технический результат изобретения обеспечение стабильности выходного сигнала при изменениях напряженности поля токонесущих проводов в дорожном покрытии, а также повышение дискретности определения местоположения транспортного средства относительно токонесущих проводов измерительной сетки.

Указанный результат достигается тем, что в датчике, содержащем ферромагнитный сердечник с обмотками, усилители, фазовый детектор, сердечник имеет шесть полюсов с тремя обмотками, из которых первая обмотка настроена на частоту питающего тока, а вторая и третья включены последовательно. Первая и вторая обмотки подключены к двум усилителям; выходы которых соединены со входами фазового детектора.

На фиг. 1 показана схема датчика, на фиг. 2 диаграммы, поясняющие принцип работы.

Датчик состоит из сердечника с обмотками, двух усилителей 1 и 2, фазового детектора 3.

Ферромагнитный сердечник выполнен в форме шестиполюсного сердечника с тремя обмотками, симметрично намотанными на полюсах. Обмотка А настроена на частоту питающего тока, обмотка В настроена на частоту ниже, а обмотка С на частоту выше указанной частоты.

Обмотка А подключена ко входу первого усилителя 1, обмотки В и С соединены последовательно и подключены ко входу второго усилителя 2. Выходы усилителей 1 и 2 подключены к фазовому детектору.

На фиг. 2 показана работа датчика от измерительной сетки в дорожном покрытии, питаемой переменным током. Электромагнитное поле проводов, показанное стрелками, наводит в обмотках А, В и С напряжения, фазы которых зависят от настройки: в обмотке А фаза напряжения совпадает с фазой питающего тока, в обмотке В отстает от нее на угол -ϕ, в обмотке С опережает на угол +ϕ. Напряжение с обмотки А усиливается, ограничивается и с постоянной амплитудой и фазой U_a подается на первый вход фазового детектора 3.

Напряжение обмоток В и С складываются, при этом фаза суммарного напряжения зависит от соотношения напряжений обмоток В и С, определяемых их геометрическим положением относительно токонесущих проводов. При преобладании напряжения с обмотки В фаза суммарного напряжения равна -ϕ. При равенстве напряжений с обмоток В и С фаза суммарного напряжения равна ϕ_o при преобладании напряжения с обмотки С фаза суммарного напряжения равна +ϕ. Суммарное напряжение U_B+C усиливается, ограничивается и подается на второй вход фазового детектора 3.

На выходе усилителя-ограничителя амплитуда напряжения U_B+C постоянна, а фаза изменяется от -ϕ до +ϕ в зависимости от положения датчика в промежутке между проводами измерительной сетки.

На выходе фазового детектора 3 образуется напряжение пропорциональное разности фаз, которое подается на АЦП для преобразования в цифровую форму.

Предлагаемый датчик обеспечивает стабильность выходного напряжения при колебаниях напряженности магнитного поля и изменении расстояний от токонесущих проводов.

Изменением расстройки обмоток В и С производится смещение нулевого уровня и изменение размаха выходного сигнала.

Предлагаемый датчик может использоваться: для повышения дискретности отсчета пути и скорости движения транспортного средства при движении на участке дороги с измерительной сеткой в форме "лестницы", например, при тормозных испытаниях транспортных средств; для измерения бокового перемещения транспортного средства при движении между параллельными токонесущими проводами, уложенными по краям дороги; для измерения крена транспортного средства при движении вдоль одного токонесущего провода.

Формула изобретения

Индуктивный фазовый датчик положения транспортного средства, содержащий ферромагнитный сердечник и две обмотки, причем первая обмотка подключена к входу первого усилителя, вторая к входу второго усилителя, а выходы усилителей соединены с входом фазового детектора, отличающийся тем, что в него введена третья обмотка, а сердечник выполнен шестиполюсным, каждая обмотка размещена симметрично на полюсах сердечника, расположенных на одной оси, вторая и третья обмотки соединены последовательно, при этом первая обмотка настроена на частоту питающего тока, вторая обмотка настроена на частоту выше, а третья ниже частоты питающего тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2