Стенд проверки устройства контроля свободности железнодорожного перегона (стр. 7 из 8)

9 1 8

11 1 10

13 12

Рис.4.9 Микросхема К564ЛН2 и расположение ее выводов

4.2.3 ОПТО-ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ

Для имитации наезда поезда на зону датчика применяется оптоэлектронное реле КР293КП3А. Схема включения реле приведена на рис.4.10.

DA3

1 8

зона1 R5 2 7 R6

4 5

зона2 3 6 R7

Рис.4.10 Опто-электронное реле

Принцип работы опто-электронного реле заключается в том, что при сигнале высокого уровня на входе зоны1, между выводами 1, 2 реле протекает ток, зажигая светодиод. При этом замыкается контакт между выводами 7, 8 и резистор R6 подключается параллельно первой вторичной обмотке трансформатора. Это приводит к разбалансировке моста, образованного первой и второй вторичными обмотками трансформатора Т1 на выходе имитатора и образованию сигнала радиочастоты определенной фазы.

При появлении сигнала высокого уровня на входе зоны 2 – замкнется контакт между выводами 5, 6 и сопротивление R7 приведет к разбалансировке моста, но появится сигнал радиочастоты другой фазы. Аналогично работает опто-электронное реле зоны3 и зоны4.

4.2.4 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Для имитации работы путевого датчика применяется трансформатор Т1, который должен обладать следующими данными:

Мощность трансформатора: Р=8 Вт;

Синусоидальное входное напряжение: U₁=24 B;

Частота: f=30 кГц;

Напряжение вторичной обмотки: U₂=14,5 В;

Число вторичных обмоток: 4;

Допустимый перегрев: Т =50^о С;

Температура окружающей среды: T₀=70^о С;

Методика расчета трансформатора взята из ( ).

РАСЧЕТ:

1 В качестве материала магнитопровода выбираем феррит марки

М2500НМС1 с параметрами:

1.1 коэффициент удельных потерь ферромагнитного материала: А=110;

1.2 удельная мощность потерь в магнитопроводе: p₀=3,4_*10^-2 Вт/см³;

1.3 коэффициент теплоотдачи: а=1.4;

2 Определяем граничную частоту трансформатора:

f_кр=(3,98_*10⁷ А)_* Т/ Р, где

А – удельная мощность потерь в магнитопроводе;

Т – допустимый перегрев;

Р – мощность трансформатора;

f_кр=905 кГц

3 Определяем объем магнитопровода трансформатора:

V_м=1,5 (А _* k_доб k_м) _* (Р/f^1/4_* Т), где

k_м – коэффициент заполнения окна магнитопровода активным материалом (берем k_м=0,25);

k_доб – коэффициент увеличения сопротивления обмотки при повышенной частоте (k_м=2);

f – частота;

V_м=0,54 см³

4 Рассчитанный объем реализуем на магнитопроводе К !6*10*4,5. При этом:

объем магнитопровода: V_м=0,55 см³;

сечение магнитопровода: S_м=0,135 см²;

длина средней линии магнитопровода: L_м=4,08 см;

площадь окна трансформатора: S_ок=0,785 см²;

5 Определим токи в обмотках:

J₁=P/U₁; J₁=0,33 A

J₂=P/U₂; J₂=0,14 A

6 Определим коэффициент трансформации:

n=U₁/U₂; n=1,66

7 Определим оптимальное значение магнитной индукции в магнитопроводе:

В_m=0,113 _*P_*(k_доб_* k_т)^1/4 А^1/4_*f^7/8_*V_м^2/3, где

k_т – коэффициент увеличения сопротивления при нагреве(k_т=1,4);

B_m=20 _*10^-6 В _* с/см²

8 Определим число витков первичной и вторичной обмоток:

w₁=U₁/4,44 _* f _*Sм_*B_m; w₁=20

w₂=w₁/n; w₂=12

9 Определим мощность потерь в магнитопроводе:

Р_м=р_{0 *}(f / f_н)^а_*(B_m/B_m_н)^b_*V_м, где

f_н – нормированное значение частоты (f_н=10³);

B_m – нормированное значение магнитной индукции (B_m=10^-4В*с/см²);

Р_м=0,5 Вт

10 Определим плотность тока в обмотках:

j₁=(р₀/2V_м_* k_м_* р _* k_{доб *}k_т)^1/2,где

р – удельное электрическое сопротивление обмотки (р=1,7_*10^-6 Ом_*см);

j₁=6,2 А/мм²

11 Выберем сечение и диаметр проводов обмоток:

q₁=J₁/j₁; q₁=0,053 мм²

d₁=1,13 _*q₁; d₁=0,26 мм

Выбираем для обоих обмоток провод ПЭВ1 диаметром d=0,35 мм.

12 Определим реальный коэффициент заполнения окна магнитопровода:

k_мр=(w_1*q₁+ 4w_{2 *}q₁)/S_ок; k_мр=0,004<0,25

13 Определим мощность потерь в обмотках:

Р_к=j₁²_*p_*V_{м *}k_R, где

k_R– коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления на повышенных частотах за счет вытеснения тока к поверхности проводника ( k_R=1,2 при d=0,35; f=30 кГц);

Р_к=0,8 _*10^-6 Вт

14 Определим мощность потерь в трансформаторе:

Р_тр=Р_к+Р_м; Р_тр=0,5 Вт

15 Определим активное сопротивление вторичной обмотки:

R=U₂/J₁; R=103,5 Ом

16 Определим индуктивность рассеяния тороидального трансформатора:

L_S=(м₀/p)_*w₁²_*L_{об *}(в / h), где

м₀ – магнитная постоянная (м₀=4p_*10^-9Гн/см);

в – толщина обмотки (в=0,075 см);

h – высота обмотки (h=0,45 см);

L_об - длина витка обмотки (L_об=1,5 см);

L_S=1 мкГн

5 АЛГОРИТМ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

Схема алгоритма управляющей программы микроконтроллера приведена на рис.5.1. При включении питания на счетно-решающий прибор СРП подается сигнал сброса ИВ, приводя его в исходное состояние.

При положении переключателя в режиме «настройка» можно ввести требуемые для испытания параметры: количество осей в цикле (N), направление движения (вперед или назад), скорость движения (60, 120, 290 км/ч). После ввода параметров необходимо перевести переключатель в режим «прогон», для запуска испытания.