Устройство и принцип работы аппаратуры ПОНАБ-3 (стр. 3 из 4)
Когда колесная пара проходит датчик Д1, сигнал с выхода схемы задержки времени D1 поступает на вход И1, НЕ8 и счетчик СТ1, который подсчитывает единицу. С первого разряда счетчика на вход схемы ИЗ подается нулевой потенциал, закрывающий ее по одному из входов. На время действия импульса схемы задержки времени (5 мс) ИЗ дополнительно закрывается и по входу, подключенному к выходу схемы НЕ8. За счет кратковременного закрытия одного из входов ИЗ, И4 или И5 с выходов НЕ8 и НЕ9 удается избежать выработки «ложных» сигналов при неодновременном опрокидывании триггеров счетчиков СТ1— СТЗ, т.е. когда сигналы разрешения поступают на все входы схемы ИЗ (И4 или И5), а в счетчике СТ1 (СТ2 или СТЗ) хранится число, отличное от нуля.
Сигнал от прохода первого колеса над датчиком Д1 поступает на вход схемы И1. Выходной сигнал с И1 подается на единичный вход триггера Т4 и на вход счетчика СТ2. Триггер опрокидывается в состояние «1», коммутирует счетчик СТ2 на сложение и счетчик подсчитывает также один импульс. Схема И4 закрывается по одному из входов со счетчика СТ2 и потенциал на выходе схемы НЕ6 изменяется с нулевого на отрицательный.
Когда над датчиком Д1 проходит вторая колесная пара подвижной единицы, счетчики СТ1 и СТ2 подсчитывают, еще по одному импульсу и хранят число два. Затем колесные пары первой группы осей проходят над датчиком ДЗ и сигналы со схемы D2 подаются на входы И2, НЕ9 и счетчик СТЗ. Счетчик СТЗ включен на сложение с триггера Т5 и подсчитывает импульсы при проходе каждого колеса над датчиком ДЗ. Схема И2 открыта по одному входу отрицательным напряжением с нулевого выхода Т5. При поступлении на другой вход схемы И2 сигнала с D2 (момент t2) на ее выходе появляется импульс длительностью 5 мс. По этому импульсу триггер Т4 опрокидывается в состояние «О», коммутирует счетчик СТ2 на вычитание и происходит вычитание единицы из числа, хранящегося в счетчике. При проходе второго колеса над датчиком ДЗ счетчик СТЗ подсчитывает еще единичный импульс, а счетчик СТ2 устанавливается в нулевое состояние. Таким образом, после прохода над датчиками Д1—ДЗ первой группы осей в счетчиках СТ1 и СТ2 хранится число осей, прошедших над датчиками Д1 и ДЗ соответственно, а счетчик СТ2 устанавливается в нулевое состояние, когда последняя колесная пара первой группы осей проходит датчик ДЗ.
В момент сбрасывания счетчика СТ2 в нулевое состояние (t3 на временной диаграмме) на всех четырех входах схемы И4 появляется отрицательное напряжение и потенциал на выходе этой схемы изменяется с нулевого на отрицательный, а на выходе схемы НЕ6 — с отрицательного на нулевой. Этот сигнал подается на единичные входы триггеров ТЗ и Т5 и триггеры опрокидываются в состояние «1», переключая счетчики СТ2 и СТЗ со сложения на вычитание. При этом схемы И1 и И2 закрываются по одним входам с триггеров ТЗ и Т5 и при проходе осей второй группы над датчиками Д1 и ДЗ импульсы на счетчик СТ2 не поступают.
При проходе третьего колеса подвижной единицы над датчиком Д1 импульс со схемы D1 поступает на вход счетчика СТ1 к производится вычитание единицы из числа, хранящегося в счетчике. Затем четвертое колесо проходит над датчиком Д1 и из счетчика СТ1 вычитается еще единица. В этот момент (t4 на временной диаграмме) счетчик СТ1 устанавливается в нулевое состояние и на выходе схемы НЕ5 появляется сигнал, по которому триггер ТЗ опрокидывается в состояние «О», коммутируя счетчик СТ1 на сложение и открывая вход схемы И1. С этого момента сигналы датчика Д1 от прохода первой группы осей второй подвижной единицы могут поступать на входы счетчиков СТ1 и СТ2. Такая ситуация возможна в том случае, когда расстояние между крайними осями двух соседних подвижных единиц меньше расстояния между датчиками Д1 и ДЗ,
Когда третья и четвертая колесные пары подвижной единицы проходят датчик ДЗ, последовательно вычитаются две единицы из счетчика СТЗ и счетчик сбрасывается в нулевое состояние момент t5). При этом по сигналу с НЕ7триггер Т5 опрокидывается в состояние «О», счетчик СТЗ переключается на сложение и открывается один вход схемы И2. Сигналы с датчика ДЗ от прохода колес второй подвижной единицы поступают на входы счетчиков СТ2 и СТЗ. Далее работа схемы повторяется.
Таким образом, t4 является моментом прохода четвертой колесной пары подвижной единицы над датчиком Д1, а t5 — соответственно моментом прохода этой же колесной пары над датчиком ДЗ. В аппаратуре ПОНАБ-3 выходной сигнал с устройства отметки прохода подвижных единиц снимается в момент времени t5, так как к этому времени уже закончена логическая обработка сигналов от букс третьей и четвертой колесных пар. Выходной сигнал с НЕ7 подается в блок управления, и по нему формируются импульсы длительностью 16 и 22 мс.
Емкость счетчиков СТ1 и СТЗ выбрана равной трем двоичным разрядам. Это позволяет накапливать до семи импульсов от прохода колесных пар одной группы осей, а следовательно, можно распознавать физические подвижные единицы с числом осей до 14 (многоосные транспортеры). Емкость счетчика СТ2 выбрана равной двум двоичным разрядам из условия, что между датчиками Д1 и ДЗ не может находиться более трех осей подвижной единицы. В режиме проверки исправности устройства сигналы от ПЗУ подаются на входы 1—4 схем НЕ1—НЕ4. По этим сигналам имитируется проход колес четырехосного вагона над датчиками Д1—Д4. В случае правильного функционирования устройства с выхода схемы НЕ7 выдается сигнал отметки прохода контрольного вагона.
Для данных заданных по варианту построим временную диаграмму.
Временная диаграмма представлена на рисунке 5
Временная диаграмма при проходе локомотива и первого вагона будет как на рис 4
При неисправности Т3 тригер не опрокинется в состояние 1 не переключит счетчики СТ1 И СТ3 со сложения на вычитание . Схемы И1 и И2 не закроются и при проходе осей второй группы над датчиками Д1,Д3 импульсы будут поступать на счетчик СТ2.Выходной сигнал с НЕ7 не подается в блок управления.
Рис 5. Временная диаграмма работы устройства отметки прохода физических подвижных единиц при неисправности Т3
Задача 3
Привести описание проверки и регулировки узлов и блоков аппаратуры ПОНАБ-3
Нуждающиеся проверке и регулировке узлов и блоков аппаратуры ПОНАБ-3--------- Устройства приемоусилительного тракта
Устройства приемоусилительного тракта предназначены для улавливания инфракрасной энергии излучения корпусов, букс, преобразования ее в электрические импульсные сигналы и усиления последних до требуемой величины. В состав ПОНАБ-3 включены два приемоусилительных тракта для правой и левой сторон поезда. Каждый приемоусилительный тракт включает в себя приемник инфракрасного излучения (иммерсионный терморезисторный болометр типа БП1-2), предварительный и оконечный усилители и источник питания болометра. Болометр, предварительный усилитель и источник питания болометра размещаются в приемной капсуле напольной камеры, а оконечный усилитель — в блоке усиления стойки аппаратуры.
Болометр БП1-2 совмещает приемник инфракрасного излучения (терморезисторные элементы) и приемную оптику. Принцип действия болометра основан на изменении электрического сопротивления терморезисторного элемента за счет падающего лучистого потока.
Линза болометра БП1-2 выполнена из германия, пропускающего инфракрасное излучение с длиной волны от 1,7 до 15 мкм. Линза впаяна в держатель, который крепится к основанию при помощи тугой посадки. Таким же образом крепится основание в цоколе. Держатель линзы, основание и цоколь установлены в цилиндрическом корпусе из ковара. Наружный диаметр корпуса 17,6 мм, а длина 28 мм. Торцы держателя линзы и цоколя соединяются с корпусом с помощью сварки, чем обеспечивается герметичность внутренней полости болометра.
Активный терморезисторный элемент размещается в фокусе линзы, где концентрируется измеряемое излучение, и находится с ней в оптическом контакте, т.е. осуществлена иммерсия чувствительного материала. Компенсационный терморезисторный элемент размещается на сапфировой подложке и защищен от инфракрасной радиации алюминиевым экраном. Оба элемента подключены к выводам серебряной проволокой диаметром 0,05 мм. Выводы болометра укреплены в цоколе на изоляторах из специального стекла. Для влагозащиты стеклянных изоляторов цоколь заливается специальным компаундом.
Одним из важных требований к аппаратуре ПОНАБ-3 является обеспечение небольшого диаметра поля обзора корпуса буксового узла с целью исключения приема энергии излучения от посторонних нагретых предметов во время движения поезда.
В достаточной степени этому требованию удовлетворяют характеристики приемной оптики болометра БП1-2. Диаграмма направленности оптики болометра зависит от размеров приемной площади чувствительности элемента, радиуса линзы и коэффициента преломления материала линзы.
При такой ширине диаграммы направленности оптики болометра и выбранных размерах установки напольных камер относительно рельсов диаметр поля обзора корпуса буксового узла в расчетной точке встречи составляет приблизительно 80 мм.
Усилительный тракт ПОНАБ-3 предназначен для усиления дотребуемой величины сигналов от букс, поступающих с выхода болометра БП 1-2. Максимальный коэффициент усиления составляет 104. Принцип построения усилительного тракта определяется характеристиками используемого болометра БП1-2 и выбранным методом контроля температуры корпусов букс. Согласно этому методу амплитуда сигнала на выходе болометра пропорциональна разности температур корпуса буксы и окружающего воздуха (рамы вагона), а его длительность зависит от скорости поезда.
Ограничения на выбор принципа построения усилительного тракта ПОНАБ-3 заключаются в том, что активный и компенсационный элементы болометра имеют большой разброс сопротивлений. Сопротивление каждого элемента изменяется от окружающей температуры. При этом на выходе дифференциальной измерительной схемы, в которую включается болометр, имеется постоянная составляющая напряжения, величина которой изменяется при колебаниях температуры окружающего воздуха.