4. Блок входных сигналов бвс-056

Блок входных сигналов БВС-056 предназначен:

- для синхронизации работы системы формирования БУ-193-02 управляющих тиристоры ВИП, ВУВ и ШТ импульсов с фазой питающего напряжения;

- согласования по уровню напряжения выходов датчиков углов коммутации со входами блока микроконтроллера.

Технические характеристики съемного блока БВС-056 приведены в таблице 1.12.

Таблица 1.12 – Основные технические характеристики БВС-056

Наименование параметров	Значение
1 Напряжения питания, В, не более 1 канал 2 канал 3 канал	5 плюс/минус 0,5 15 плюс/минус 1,5 Минус 15 плюс/минус 1.5
2 Уровень входного сигнала датчиков синхронизации, при напряжении контактной сети 25 кВ, В, не более 2.1 Частота контактной сети Гц, не более 2.2 Количество датчиков синхронизации 2.3 Уровень выходного сигнала п/п и Блок 2.4 Скважность выходного сигнала п/п, % 2.6 Длительность сигнала Блок, с, не более	50 От 48 до 52 2 ТТЛ 50 5,2
3 Уровень входного сигнала датчиков слежения за потенциальными условиями, при напряжении контактной сети 25 кВ, В, не более 3.1 Частота контактной сети Гц, не более 3.2 Количество датчиков синхронизации 3.3 Уровень выходного сигнала АЛЬФА 3.4 Выходной сигнал АЛЬФА, запрещающий выдачу сигнала управления тиристорами	50 От 48 до 52 4 ТТЛ Высокий уровень ТТЛ
4 Уровень выходного сигнала, характеризующий величину напряжения в контактной сети UКС (при напряжении 25 кВ) В, не более 4.1 Количество каналов UКС	4,4 плюс/минус 0,22 2
5 Уровень входного сигнала от датчиков углов коммутации U, В, не более 5.1 Количество входов для сигналов от датчиков углов коммутации  5.2 Уровень сформированного сигнала "ГАММА"	От 50 до 200 4 ТТЛ

Внешний вид съемного блока БВС-056 показан на рисунке 1.36.

Рисунок 1.36 – Внешний вид съемного блока БВС-056

Ввиду того, что схема блока содержит относительно небольшое количество элементов, один съемный блок содержит схемы, относящиеся к двум микроконтроллерам (МПК1 и МПК2). Структурная схема БВС-056 приведена на рисунке 1.37.

• 

Вход Uγ1-Uγ		Выход ГАММА1, ГАММА2
Вход UСИ1, UСИ2		Выход БЛОК1, БЛОК2
Вход UСЛ1, UСЛ2		п/п1, п/п2, п/п ЦМК
Выход АЛЬФА1, АЛЬФА2		Питание1
Выход UКС1, UКС2		Питание2

Рисунок 1.37 - Структурная схема БВС-056

Блок БВС-056 содержит следующие узлы:

• формирователи внутренних напряжений пропорциональных напряжению в контактной сети U_КС1 и U_КС2;

• формирователи сигналов слежения за потенциальными условиями на тиристорах ВИП АЛЬФА1 (для МПК1) и АЛЬФА2 (для МПК2);

• формирователи сигналов длительности коммутации в контурах ВИП ГАММА1 (для МПК1) и ГАММА2 (для МПК2);

• системы синхронизации работы МПК1 и МПК2 с напряжением на входах ВИП, формирующие сигналы полярности полупериодов п/п1 (для МПК1), п/п2 (для МПК2) и п/п ЦМК (для ЦМК);

• формирователи сигналов блокировки выдачи управляющих импульсов на ВИП и ВУВ на время переходных процессов в системе синхронизации БЛОК1 и БЛОК2.

Формирователи U_КС, АЛЬФА работают следующим образом.

Сигналы датчиков слежения за потенциальными условиями U_СЛ1 и U_СЛ2 соответственно через делители Дел1 и Дел2 подаются на фильтры низкой частоты Ф1 - Ф4, устраняющие высокочастотные помехи, наводящиеся на проводах, проложенных по кузову электровоза. Сигналы с выхода делителей Дел1 и Дел2 также выпрямляются в Вп1, Вп2 и через разъемный соединитель Х1 выдаются в виде сигналов U_КС1 и U_КС2 на АЦП микроконтроллеров блоков БМК-055 МПК1 и МПК2 соответственно. Отфильтрованные сигналы на двухполярных компараторах Кмп1 - Кмп4 сравниваются с заданной величиной напряжения гарантированного отпирания тиристоров (соответствует примерно 9 эл. градусам при напряжении в контактной сети 25 кВ), формируемой задатчиками Задание1, Задание2.

Выходные сигналы компараторов для каждого из сигналов U_СЛ1 и U_СЛ2 объединяются на элементах ИЛИ1 (для МПК1) и ИЛИ2 (для МПК2). Сформированные сигналы усиливаются в буфер-усилителях БФ1 и БФ2 и через разъемный соединитель Х1 выдаются в виде сигналов АЛЬФА1 и АЛЬФА2 на входы «захват/сравнение» микроконтроллеров блоков БМК-055 и БИВ-065 МПК1 и МПК2 соответственно.

Формирователи сигналов ГАММА работают следующим образом.

Поскольку система электровоза содержит только один комплект датчиков углов коммутации, входные цепи выполнены общими для обоих МПК. Сигналы датчиков коммутации Uγ1… Uγ4 выпрямляются на Вп3 - Вп6 и через элемент ИЛИ3 поступают на ограничитель Огр, который не допускает превышения напряжения на выходах выпрямителей уровня 33 В. Сигнал с выхода ограничителя поступает на входы компараторов Кмп5 и Кмп6, на которых выделяются сигналы ГАММА1 и ГАММА2. После усиления буфер-усилителями БФ1 и БФ2 через разъемный соединитель Х2 сигналы ГАММА1 и ГАММА2 подаются на входы «захват/сравнение» микроконтроллеров блоков БМК-055 и БИВ-065 МПК1 и МПК2 соответственно.

Формирователи сигналов синхронизации работают следующим образом.

Сигналы датчиков синхронизации U_СИ1 и U_СИ2 через делители Дел5 и Дел6 подаются на полосовые фильтры Ф5 и Ф6, выделяющие сигнал полосой 48 - 52 Гц. Выделенный сигнал через детектор нуля (Дет «0») поступает на вход схемы фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ. На второй вход схемы ФАПЧ поступает сигнал полярности полупериода, сформированный схемой «Деления-умножения частоты 1» или 2 соответственно для каждого из каналов синхронизации. Выход схемы ФАПЧ заведен на вход схемы Деления-умножения частоты. Таким образом генератор, управляемый напряжением, входящий в схему ФАПЧ постоянно подстраивает выходную частоту сигнала под задаваемую частотой напряжения контактной сети. В результате фронты сигнала п/п совпадают с фронтами сигнала детектора нуля, т.е. с моментами перехода синусоиды напряжения датчика синхронизации через ноль. На выходе схемы «Деления-умножения частоты» также формируется сигнал блокировки выдачи сигналов управления тиристорами. После усиления буфер-усилителями БФ1 и БФ2 через разъемный соединитель Х2 сигналы п/п1 и п/п2. БЛОК1 и БЛОК2 подаются на входы внешних прерываний микроконтроллеров блоков БМК-055 и БИВ-065 МПК1 и МПК2 соответственно.

На элементе ИЛИ4 выделяется сигнал п/п ЦМК и через разъемный соединитель Х2 подается на вход внешнего прерывания микроконтроллера съемного блока БМК-055 ЦМК.

Подробная функциональная схема БВС-056 с внешними разъемными соединителями приведена на рисунке Е.1 приложения Е.

Делители напряжения выполнены соответственно Дел1 на резисторах R1, R2 и R5, Дел2 – R3, R4 и R6. Предохранитель F2 служит для защиты входных цепей БВС-056 от ошибочного подключения датчиков синхронизации. Фильтры выполнены на резисторах и конденсаторах соответственно: Ф1 на R7, С1; Ф2 на R8, С2; Ф3 на R9, С3; Ф4 на R10, С4. На выходы фильтров защитные ограничители напряжения: элементы микросхемы D1 и диодные сборки. Компараторы Комп1 - Комп4 выполнены на микросхемах D5 - D8. Причем на элементах D5.1, D6.1, D7.1, D8.1 выполнены компараторы для отрицательного полупериода входного сигнала, а на D5.2, D6.2, D7.2, D8.2 – для положительного. Логические элементы D10.1, D10.3, D12.1, D12.3 объединяют сигналы, сформированные по положительным и отрицательным полуволнам входного сигнала. На элементах D10.2 и D12.2 выполнены соответственно элементы ИЛИ1 и ИЛИ2. БФ1 – микросхема D37, а БФ2 – микросхема D38. Элемент Задание1 выполнен на операционных усилителях D17.1 D17.2, резисторах R76, R77, R88, R94.

На рисунке 1.38 показано расположение элементов настройки на плате съемного блока БВС-056.

Рисунок 1.38 – Элементы настройки п/п и α₀

Резистором R66 задается требуемый уровень напряжения (угол открывания α₀) открытия тиристоров ВИП. Элемент Задание2 выполнен на операционных усилителях D18.1 D18.2, резисторах R80, R81, R89, R95. Резистором R67 задается требуемый уровень напряжения (угол открывания α₀) открытия тиристоров ВИП. Для контроля сигналы АЛЬФА1 и АЛЬФА2 выведены на контрольные точки Х6 и Х10 соответственно.

Выпрямители Вп1 - Вп4 выполнены на диодных мостах V5…V7 и V10. Резисторы R12, R13, R15, R16, R18, R19, R56, R57 являются нагрузочными для датчиков углов коммутации.

Выходы мостов V5…V7 и V10 объединены и через предохранитель F1 подключены к ограничителю напряжения Огр V8. Компаратор Комп5 выполнен на микросхеме D9.1, резисторах R41, R51, R52, диодах V9 и V28. Компаратор Комп6 выполнен на микросхеме D11.1. Делители, задающие уровень срабатывания Комп5 выполнены на резисторах R53, R54, а Комп6 - на резисторах R60, R61. Для контроля сигналы ГАММА1 и ГАММА2 выведены на контрольные точки Х7 и Х11 соответственно.

Делители Дел3 и Дел4 выполнены на резисторах: Дел3 на R62, R63, R70; Дел4 на R64, R65, R71. К выходу делителей подключены защитные ограничители напряжения и повторители D13,1 D14.1 через которые сигналы U_СИ1 и U_СИ2 выводятся на контрольные точки Х5 и Х9 для подключения осциллографа. Через повторители D13,2 D14.2 сигналы U_СИ1 и U_СИ2 заводятся на полосовые фильтры Ф5 и Ф6, выполненные в виде активных фильтров низких и высоких частот второго порядка. Для схемы синхронизации МПК1 фильтры выполнены на следующих элементах. Фильтр низких частот: микросхема D21.1, резисторы R86, R90, R92, R96 конденсаторах С18, С19, С24; фильтр высоких частот: микросхема D21.2, резисторы R98, R100, R101 конденсаторах С26, С27. Резистор R86 позволяет устанавливать фазу синхронизации. Для схемы синхронизации МПК2 фильтры выполнены на следующих элементах. Фильтр низких частот: микросхема D22.1, резисторы R91, R93, R97, R96 конденсаторах С20, С21, С25; фильтр высоких частот: микросхема D22.2, резисторы R99, R102, R103 конденсаторах С28, С29. Резистор R91 позволяет устанавливать фазу синхронизации.

Детекторы нуля выполнены соответственно для МПК1 на микросхемах D25.1, D29.1, для МПК2 на микросхемах D27.1, D30.1.

Схема ФАПЧ выполнена соответственно для МПК1 на микросхемах D15, для МПК2 на микросхемах D16.

Схема деления-умножения частоты 1 выполнена на счетчиках D19, D23 и триггере D31. На элементах D33.1, D35.1, D35.2, транзисторе V36 реализована схема формирователей, управляющих схемой деления-умножения частоты1.

Схема деления-умножения частоты 2 выполнена на счетчиках D20, D24 и триггере D32. На элементах D34.1, D36.1, D36.2, транзисторе V37 реализована схема формирователей, управляющих схемой деления-умножения частоты 2.

Для контроля сигналы п/п1 и п/п2 выведены на контрольные точки Х8 и Х12 соответственно. На светодиодах V39 - V43 выполнена индикация работы схем синхронизации и блокирования управляющих сигналов. Резисторы R128 - R131 определяют ток через светодиоды.

На микросхемах D39 и D40 выполнен элемент ИЛИ3 для формирования сигнала п/п ЦМК.