RU84331U1 - Устройство для включения контрольного реле электрической централизации стрелок и светофоров - Google Patents

Abstract

Устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, подключенный к его полюсам усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, исполнительное реле, параллельно обмотке которого подключен конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты исполнительного реле соединены с нагрузкой, отличающееся тем, что в него введены резистор и соединенные оптической связью светодиод и фотодиод, причем анод фотодиода подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к второму выводу конденсатора, анод светодиода подключен к положительному полюсу источника питания, а катод через ограничивающий резистор - к отрицательному полюсу источника питания.

Description

Полезная модель относится к устройствам железнодорожной автоматики и предназначена для защиты систем, выполняющих ответственные функции по управлению движением поездов, от ложных срабатываний и опасных отказов, возникающих вследствие неисправности источников питания.

Известно устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее блок формирования команды, через блок совпадения соединенный с одним входом блока формирования длительности и мощности импульса, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с исполнительным реле, параллельно которому подключен конденсатор, блок передачи команды удержания исполнительного реле, второй изолирующий трансформатор с выпрямительным диодом, генератор импульсов удержания реле с включенным параллельно его входу конденсатором удержания исполнительного реле (SU №887324, B61L 19/14, бюл. №45, 07.12.81).

Недостатком этого устройства является низкая надежность, так как оно не защищает нагрузку при неисправности источника питания: как при несанкционированном повышении напряжения, так и при возникновении на его выходах переменной составляющей.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с обмоткой реле, параллельно которой подключен конденсатор, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты исполнительного реле соединены с нагрузкой (RU №68447, B61L 19/14, оп. 27.11.2007 г.).

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, так как исполнительное реле данного устройства не защищено от ложного включения при неисправности источника питания, заключающейся в появлении на его выходах переменной составляющей.

Задача полезной модели - повысить надежность устройства за счет контроля исправности источника питания.

Технический результат достигается тем, что в устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, подключенный к его полюсам усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой о трансформатора, исполнительное реле, параллельно обмотке которого подключен конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты исполнительного реле соединены с нагрузкой, введены резистор и соединенные оптической связью светодиод и фотодиод, причем анод фотодиода подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к второму выводу конденсатора, анод светодиода подключен к положительному полюсу источника питания, а катод через ограничивающий резистор - к отрицательному полюсу источника питания.

Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1. На фиг.2 представлена схема реализации блока преобразования напряжение-частота. На фиг.3 показана схема реализации блока фильтров.

Устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов содержит блок 1 преобразования напряжение-частота, выход которого соединен с входом блока 2 фильтров, выход которого соединен с входом подключенного к полюса источника питания усилителя 3, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора 4, последовательно с вторичной обмоткой которого включены фотодиод 5 и обмотка исполнительного реле 6, параллельно которой подключен конденсатор 7. При этом входы блока 1 преобразования напряжение-частота соединены с полюсами источника питания 8, к которым подключены контакты 6.1 и 6.2 исполнительного реле 6 и соединенные последовательно светодиод 9 и ограничивающий резистор 10.

Предлагаемый вариант блока преобразования напряжение-частота 1 (фиг.2) содержит операционный усилитель 11 (например, К14ОУД7), таймер 12 (например, КР1006ВИ1), резисторы 13…17, конденсаторы 18 и 19 (См. «Простой преобразователь напряжение-частота». - Радио, 1985, №2, с.61). Таймер 12 блока 1 преобразования напряжение-частота включен по схеме мультивибратора, в котором времязадающим элементом является операционный усилитель 11. Для питания операционного усилителя 11 и таймера 12 используются отдельные источники питания U₁ и U₂ соответственно. Клеммы 20 и 21 блока 1 преобразования напряжение-частота являются его входами и подключаются соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питания 8. Клемма 22 является выходом блока 1 преобразования напряжение-частота.

Предлагаемый вариант блока 2 фильтров (фиг.3) содержит первый 23 и второй 24 согласующие трансформаторы, а также 25.1…25.n камертонных фильтров. Клеммы 26, 27 первичной обмотки трансформатора 23 являются входом, а клеммы 28, 29 вторичной обмотки трансформатора 24 - выходом блока 2 фильтров соответственно. Клеммы 26 и 27 первичной обмотки трансформатора 23 соединяются с выходом 22 блока 1 преобразования напряжение-частота. Клеммы 28, 29 вторичной обмотки трансформатора 24 соединены с входом усилителя 3 устройства.

Устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров работает следующим образом. При отсутствии напряжения на полюсах источника питания 8 блок 1 преобразования напряжение-частота импульсы не генерирует, на выходе усилителя 3 напряжение отсутствует, исполнительное реле 6 выключено. При появлении напряжения на полюсах источника питания 8 блок 1 преобразования напряжение-частота начинает генерировать импульсы, частота которых пропорциональна подаваемому на его входы напряжению. Например, при изменении напряжения на полюсах источника питания 8 в диапазоне 0…5 В частота импульсов на входе блока 1 преобразования напряжение-частота будет изменяться в диапазоне 0…21 кГц. Коэффициент преобразования блока 1 преобразования напряжение-частота будет составлять в данном случае 4,2 кГц/В или 42 Гц/мВ.

Блок фильтров 2, содержащий необходимое количество камертонных фильтров 25.1…25.n будет пропускать на свой выход сигналы с частотой от f_1макс. до f_1мин. и задерживать сигналы, частота которых больше f_1макс. и меньше f_1мин. Каждый камертонный фильтр 25.i характеризуется собственной частотой резонанса f_i и шириной полосы φ_i пропускания фильтра на уровне 0,7. Например, камертонный фильтр ПФ2-16 имеет частоту f_i=1562,66 Гц (См. Сороко В.Н., Разумовский В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1976).

Расчет частоты резонанса f_i первого фильтра 25.1 блока 2 фильтров производится по формуле:

а всех последующих резонансных частот f_i+1(i=2…n-1) по формуле:

Резонансная частота f_n последнего 25.n фильтра блока 2 фильтров определяется по формуле:

Таким образом напряжение, частота которого лежит в диапазоне f_1мин - f_1макс, пропускается на выход блока 2 фильтров, усиливается усилителем 3, трансформируется во вторичную обмотку трансформатора 4, где наводится ЭДС.

Одновременно с этим процессом ограниченный резистором 10 ток протекает через светодиод 9, вызывает его свечение, открывающее фотодиод 5. Светодиод 5 выпрямляет ЭДС, на конденсаторе 7 накапливается постоянное напряжение. При достижении напряжения на конденсаторе 7 уровня напряжения срабатывания исполнительного реле 6, последнее включается и замыкает свои фронтовые контакты 6.1 и 6.2. Через эти контакты напряжение контролируемого источника питания 8 подается в нагрузку, то есть в устройства железнодорожной автоматики.

Изменения напряжения U₈ источника питания 8, выходящие за установленные для него пределы U₈>U_8макс или U₈<U_8мин будут приводить и к соответствующему изменению частоты f₁<f_1мин или f₁>f_1макс, то есть к выходу за пределы пропускания частоты блоком фильтров 2, к выключению исполнительного реле 6, а значит отключению нагрузки его контактами от источника питания 8. Это является защитным отказом, допустимым для систем железнодорожной автоматики, выполняющих ответственные функции.

При неисправности блока питания 8 на его полюсах может возникнуть переменная составляющая напряжения питания. Под воздействием переменной составляющей напряжения питания на выходах усилителя 3 будет формироваться пульсирующее напряжение даже в том случае, когда на его вход не будет поступать переменное напряжение с выхода блока 2 фильтров. Это пульсирующее напряжение может наводить во вторичной обмотке трансформатора 4 паразитную ЭДС.

Однако, ложного включения исполнительного реле 6 в этом случае не произойдет, так как световой поток, вырабатываемый светодиодом 9 под воздействием переменной составляющей напряжения питания, будет менять свою интенсивность. Под действием изменяющегося светового потока будет изменяться проводимость фотодиода 5 от минимального до максимального значения. При этом фаза переменной составляющей напряжения питания на первичной обмотке трансформатора 4 будет противоположна фазе паразитной ЭДС, формируемой под ее воздействием на вторичной обмотке того же трансформатора. То есть, максимальному световому потоку светодиода 10, а значит максимальной проводимости фотодиода 5, будет соответствовать минимальный уровень ЭДС, а минимальному световому потоку, вырабатываемому светодиодом 9, а значит и минимальной проводимости фотодиода 5 будет соответствовать максимальное значение ЭДС. В обоих случаях постоянный ток, протекающий через фотодиод 5, будет недостаточен для заряда конденсатора 7, как до напряжения включения исполнительного реле 6, та и до напряжения удержания его якоря в притянутом состоянии. Поэтому после разряда конденсатора 7 до напряжения выключения исполнительного реле 6, оно разомкнет свои контакты и отключит нагрузку от неисправного источника питания. Такой отказ является защитным и допустим в устройствах железнодорожной автоматики.

Неисправности, которые могут возникнуть в схеме блока 1 преобразования напряжение-частота заявляемого устройства, приведут либо к полному прекращению генерации им импульсов, либо к изменению частоты генерируемых импульсов, выходящих за полосу пропускания блока 2 фильтров. Последний случай справедлив и для параметрических отказов элементов этого блока.

Неисправности, которые могут возникнуть в блоке 2 фильтров (обрывы или короткие замыкания обмоток трансформаторов или фильтров), приводят к непропусканию им сигналов на вход, то есть также к защитному отказу.

Неисправности усилителя 3, трансформатора 4, фотодиода 5, конденсатора 7, светодиода 9, резистора 10 также вызывают выключение исполнительного реле 6, то есть защитный отказ.

В зависимости от числа фильтров блока 2 фильтров заявляемое устройство может фиксировать отклонение напряжения источника питания от номинального в диапазоне от десятых долей процента до нескольких процентов.

Таким образом, заявляемое устройство обладает высокой точностью контроля и высокой надежностью функционирования.

Claims (1)

1. Устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, подключенный к его полюсам усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, исполнительное реле, параллельно обмотке которого подключен конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты исполнительного реле соединены с нагрузкой, отличающееся тем, что в него введены резистор и соединенные оптической связью светодиод и фотодиод, причем анод фотодиода подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - к второму выводу конденсатора, анод светодиода подключен к положительному полюсу источника питания, а катод через ограничивающий резистор - к отрицательному полюсу источника питания.