5.2. Применения точечных путевых датчиков в области железнодорожной автоматики

На отечественных и зарубежных железных дорогах датчики применяют в системах:

• полуавтоматической и автоматической блокировки (ПАБ, АБ) для контроля занятости перегона и блок– участков;

• автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), автоматического регулирования скорости и автоматического управления тормо­зами (САУТ) для получения информации о фактической скорости и место­нахождении поездов;

• переездной сигнализации (ПС) и ограждающих устройствах для сиг­нализации о приближении поезда, контроля скорости приближения и движения подвижного состава;

• горочной автоматизации (ГАЦ, АРС) для определения скоростей и уско­рений отцепов для управления тормозными средствами, а также для контроля свободности стрелочных участков и измерения веса отцепов;

• обнаружения перегревшихся букс (ПОНАБ), наличия ползунов на колесах в проходящих поездах для определения нарушения нормальных условий эксплуатации и регистрации числа осей, проходящих через контрольную точку;

• в измерительных вагон- лабораториях;

Рассмотрим наиболее распространенные типы датчиков.

5.2.1.Типы датчиков. Емкостные датчики

Емкостным датчиком называют такие датчики, в которых измеряемая величина преобразуется в значение емкости непосредственно или при механических перемещениях. Известно, что емкость плоского конденсатора пропорциональна диэлектрической проницаемости среды и рабочей площади пластин и обратно пропорционально расстоянию между ними :

, (5.1)

где - относительная диэлектричес­кая проницаемость среды между обкладками; - активная площадь обкладок; - расстояние между обкладками.

Принцип действия емкостных датчиков основан на изменении одной из величин , , . Как правило, емкостные датчики включают в мостовые схемы переменного тока или колебательные контуры высокочастотных генераторов. Характерные области применения емкостных датчиков –измерения механических перемещений (емкостные микрометры), измерения уровней, измерения давлений и т.д.

5.2.2. Индуктивные датчики

Принцип действия индуктивных преобразователей основан на зависимости индуктивности или взаимной индуктивности обмоток от положения, геометрических размеров и магнитного состояния элементов их магнитной цепи.

Индуктивности и взаимные индуктивности обмоток, расположенных на магнитопроводе, при отсутствии рассеяния магнитного потока определяются формулами:

, (5.2)

, (5.3)

где и - число витков -й и -й обмоток; - магнитное сопротивление, где - активная составляющая магнитного сопротивления, здесь , , - соответственно длина, площадь поперечного сечения и относительная магнитная проницаемость -го участка магнитопровода; - магнитная проницаемость пустоты; - длина воздушного зазора; - площадь поперечного сечения воздушного участка магнитопровода; - реактивная составляющая магнитного сопротивления, здесь - потери в магнитопроводе на частоте , обусловленные вихревыми токами и гистерезисом; - магнитный поток в магнитопроводе.

Из приведенных формул следует, что индуктивность и взаимную индуктивность можно изменять, воздействуя на длину или площадь поперечного сечения воздушного участка магнитной цепи, на магнитную проницаемость или на потери в магнитопроводе.

Некоторые типы индуктивных преобразователей схематически показаны на рис.3.8.

Рис.5.2. Индуктивные преобразователи

Индуктивный преобразователь (рис.5.2,а) с переменной длиной воздушного зазора характеризуется нелинейной (близкой к гиперболической) зависимостью с перемещением 0,01 —10 мм. Преобразователь с изменяющейся площадью воздушного зазора позволяют измерять перемещения до 15—20 мм (рис.5.2,б). Преобразователь с разомкнутой магнит­ной цепью применяется для измерения перемещений от 1мм до 100 мм (рис.3.8,г). Широкое распространение на практике получилидифференциаль­ные преобразователи, вкоторых перемещение под­вижного элемента вызывает увеличение индуктивности одной обмотки иуменьшение индуктивности другой (рис.5.2,д,е.).

Индукционные преобразователи применяются для измерений ско­рости линейных и угловых перемещений. Наибольшее применение они получили в приборах для измерения угловой скорости (тахометрах) и в приборах для измерения параметров вибраций, т. е. для измерения линейных и угловых перемещений и ускорений (в виброметрах и аксе­лерометрах).