Датчики пути и скорости

Датчик используют, например, в системе автоматического управления тормозами (САУТ) и устанавливают в корпус скоростемера на буксе колесной пары. Он содержит в качестве основного элемента транзисторный автогенератор с задающим LC-контуром и ротор, выполненный из стальной шестерни, которая имеет 16 импульсов. При введении в зазор между базовой и коллекторными обмотками автогенератора металлической пластины уменьшается коэффициент обратной связи, вызывающий срыв генерации.

Рисунок 11. Индуктивные преобразователи

Ротор датчика приводится во вращение от шейки оси колесной пары. Каждый зубец при вращении ротора выполняет функцию металлической пластинки. За каждый оборот колесной пары датчик выдает 16 импульсов. Таким образом, число импульсов, выработанных датчиком, пропорционально пройденному пути, а их частота – скорости движения. Коэффициент пропорциональности определяется диаметром колеса.

Другой разновидностью датчика скорости используют в системе автоматического регулирования скорости на метрополитене и высокоскоростном наземном транспорте. Основными частями такого датчика являются два постоянных магнита, сердечник и обмотка. Зубчатый ротор вращается вместе с колесной парой. Датчик устанавливают на специальной крышке буксы подвижного состава. Магнитный поток постоянных магнитов замыкается через зубья ротора и при вращении колеса за счет изменения магнитного потока в сердечнике в обмотке наводится ЭДС, частота которой пропорциональна скорости вращения колеса, т.е. скорости движения поезда. Таким образом, датчик скорости преобразует скорость движения поезда в частоту электрических сигналов.

Датчик пути решает задачу измерения скорости вращения оси колесной тележки путём фотоэлектрического преобразования сигнала прерываний светового потока щелевой маски (диском с радиальными прорезями), усиления и порогового формирования электрических сигналов импульсов.

Датчики контроля проследования поезда

В контактных датчиках измеряемому механическому перемещению соответствует замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Их применяют в системах автоматического контроля, сортировки деталей по размерам и автоматической сигнализации. В системах ЖАТ распространение получили контактные датчики, выполняющие функции контроля проследования подвижного состава и называемые рельсовыми педалями, а так же путевые датчики весомера. Педали выдают электрический сигнал при срабатывании контактов их выходных элементов в результате воздействия колеса на воспринимающий пружинно-рычажный механизм датчика [5].

Лекция №14 «Потенциометрические, оптические датчики. Термоэлектрические и гальванические преобразователи»

Для преобразования угловых или линейных механических перемещений в соответствующие изменения сопротивления, напряжения или тока служит потенциометрический датчик, который представляет собой резистор, включенный по схеме потенциометра.

На каркасе из изоляционного материала размещена обмотка. По кромке провода обмотки перемещается контакт щетки, приводимой во вращение осью. Движок соединяет контакт щетки с щеткой токосъемного кольца. Ось вращения и движок электрически изолированы друг от друга. Напряжение питания подается на зажимы потенциометра, выходное напряжение снимается между одним из зажимов, на которые подается питание, и контактом, соединенных с токосъемным кольцом.

Элемент, угловое перемещение которого нужно преобразовать, механически связывается с осью, положение которой определяет сопротивление, а следовательно, выходное напряжение и ток в нагрузке. В качестве нагрузки может быть использован электроизмерительный прибор, например вольтметр, отградуированный в значениях угловых перемещений. Статическая характеристика потенциометрического датчика показывает зависимость выходного напряжения от контролируемого угла поворота подвижного контакта щетки в режиме холостого хода и при наличии нагрузки. Обычно стремятся к реализации линейной статической характеристики. Для этого необходимо выполнить соотношение , где – сопротивление потенциометра.

Потенциометрические датчики используют на тепловозах в качестве датчиков давления масла. Под давлением масла мембрана, воздействующая на шток, рычажную передачу и далее подвижной контакт потенциометра, прогибается.

Реостатные преобразователи с проволочной обмоткой являются сту­пенчатыми (дискретными) преобразователями, поскольку непрерывному изменению перемещения соответствует дискретное изменение сопротив­ления. Дискретный характер выходной величины определяет возникно­вение соответствующей погрешности дискретизации, которая уменьшается с увеличением числа витков обмотки. Поэтому реостатные преоб­разователи обычно имеют не меньше 100—200 витков обмотки. Указанная погрешность дискретизаций отсутствует в реохордных преобразователях, в которых щетка скользит вдоль оси калиброванной проволоки.