Лекция №12 «Область применения датчиков на железнодорожном транспорте» Преобразование измеряемой величины в процессе измерений

Если проанализировать известные процессы измерений, то в подавляющем большинстве числовое значение измеряемой величины получается, только после того, как тем или иным способом видоизменим ее.

Рассмотрим в качестве примера массу тела, которую мы измеряем с помощью обыкновенных равноплечих весов. Под действием земного притяжения создаются силы. Масса тела вместе с этими силами давит на одну чашку, а масса гирь – на другую. Подбирая гири, мы добиваемся, равновесия массе гирь, принимая, что сила земного притяжения на расстоянии между чашками остается одной и той же. Как видим, для измерения массы нам пришлось преобразовать массы тела и гирь в силы, а для сравнения сил между собой преобразовать их действие в механическое перемещение рычагов весов.

Другой пример – измерение давления газа при помощи трубчатого манометра. Металлическая трубка манометра, изогнутая по дуге, одним концом соединяется с резервуаром, в котором необходимо измерить давление газа. Другой конец трубки запаян. Под действием давления газа трубка разгибается и тем больше, чем больше давление. Свободный конец трубки перемещается в пространстве. Так осуществляется первая ступень преобразования. Перемещение конца при помощи системы рычагов и зубчаток преобразуется во вращение оси (вторая ступень преобразования). На оси находится стрелка, конец которой перемещается по дуге над шкалой с делениями. Эта третья ступень преобразования, позволяющая получить числовое значение измеряемого давления.

Приведенные примеры показывают, что даже простые измерения проводятся путем преобразования измеряемой величины. Для этого преобразования используются различные первичные преобразователи.

В автоматических устройствах широко используют электрическую энергию, обладающую рядом преимуществ по сравнению с дру­гими видами энергии, такими как: простота передачи на большие расстояния, возможность аккумулирования и т. д. В то же время величины, характеризующие большинство процессов на транспорте, неэлектрические — скорость, перемещение, температура, давление и т. д. В связи с этим часто возникает задача преобразования разнооб­разных неэлектрических величин в электрические сигналы, изменяю­щиеся в соответствии с изменением неэлектрических величии. Эле­менты, осуществляющие указанную задачу, называют датчиками (или преобразователями).

Электрические датчики, преобразующие неэлектрические входные величины в электродвижущую силу или напряжение, называют генераторными (активными) датчиками. Эти датчики не требуют постороннего источника питания. Датчики, в которых изменение неэлектрической величины сопровождается соответствующим изме­нением того или иного электрического параметра (индуктивности, емкости, сопротивления), называют параметрическими (пассив­ными). Параметрические датчики получают энергию от вспомога­тельного источника.

К датчикам предъявляют следующие требования: непрерыв­ность и линейность статической характеристики, высокая чувстви­тельность, низкая инерционность, высокая надежность, минималь­ная стоимость, габаритные размеры и масса.

На отечественных и зарубежных железных дорогах датчики [9] 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.