Изменения

Путевой датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, электрическое напряжение, ток) в сигнал, удобный для измерения и последующей передачи в управляющее устройство. В технической литературе путевые датчики также называются измерительными преобразователями. По принципу действия путевые датчики подразделяются на индуктивные, магнитные, СВЧ, инфракрасные, оптические, лазерные, акустические, вибрационные, пьезометрические, тензометрические, видеодатчики, датчики систем ГЛОНАСС и GPS, скоростемерные датчики . Индуктивные датчики. В вагонном хозяйстве используются для определения момента нахождения подвижного состава на позиции контроля, а также для определения направления его движения. Общий вид и принципиальная схема индуктивного датчика показаны на рис. 1.

Путевой датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, электрическое напряжение, ток) в сигнал, удобный для измерения и последующей передачи в управляющее устройство. В технической литературе путевые датчики также называются измерительными преобразователями. По принципу действия путевые датчики подразделяются на индуктивные, магнитные, СВЧ, инфракрасные, оптические, лазерные, акустические, вибрационные, пьезометрические, тензометрические, видеодатчики, датчики систем ГЛОНАСС и GPS, скоростемерные датчики . Индуктивные датчики. В вагонном хозяйстве используются для определения момента нахождения подвижного состава на позиции контроля, а также для определения направления его движения. Общий вид и принципиальная схема индуктивного датчика показаны на рис. 1.

[[Файл:Osmotr7.PNG|center|500px|thumb|Рис 1 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) индуктивного датчика: 1 – постоянный магнит; 2 – магнитное поле; 3 – преобразователь; 4 – аналогоцифровой преобразователь; 5 – контролируемый объект; 6 – корпус]]

[[Файл:Osmotr7.PNG|center|500px|thumb|Рис 1 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) индуктивного датчика: 1 – постоянный магнит; 2 – магнитное поле; 3 – преобразователь; 4 – аналого цифровой преобразователь; 5 – контролируемый объект; 6 – корпус]]

Физический принцип действия индуктивных датчиков основан на эффекте изменения добротности [[Резонансный контур|резонансного контура]], вызванном потерями на вихревые токи в проводящих материалах. Индуктивноемкостный колебательный контур генерирует высокочастотное электромагнитное поле, которое распространяется с активной поверхности датчика. Если в это поле попадает электропроводящий материал (металл), то в соответствии с законом электромагнитной индукции возникают вихревые токи, поглощающие энергию [[Колебательный контур|колебательного контура]]. Вследствие этого амплитуда колебаний уменьшается. Это изменение преобразуется в коммутационный сигнал. Данный принцип действия позволяет обнаруживать все металлы, независимо от того, находятся они в подвижном состоянии или нет. Расстояние до активной поверхности, на котором электропроводящий материал вызывает в датчике перемену сигнала, называется расстоянием срабатывания.

Физический принцип действия индуктивных датчиков основан на эффекте изменения добротности [[Резонансный контур|резонансного контура]], вызванном потерями на вихревые токи в проводящих материалах. Индуктивно емкостный колебательный контур генерирует высокочастотное электромагнитное поле, которое распространяется с активной поверхности датчика. Если в это поле попадает электропроводящий материал (металл), то в соответствии с законом электромагнитной индукции возникают вихревые токи, поглощающие энергию [[Колебательный контур|колебательного контура]]. Вследствие этого амплитуда колебаний уменьшается. Это изменение преобразуется в коммутационный сигнал. Данный принцип действия позволяет обнаруживать все металлы, независимо от того, находятся они в подвижном состоянии или нет. Расстояние до активной поверхности, на котором электропроводящий материал вызывает в датчике перемену сигнала, называется расстоянием срабатывания.

== Индуктивные датчики ==

== Индуктивные датчики ==

Конструктивно индуктивные датчики выполняются с [[Воздушные катушки|воздушными катушками]] и с магнитными сердечниками. Датчики с воздушными катушками имеют передающую и приемную катушки. Работа индуктивных датчиков состоит в следующем. Для определения направления движения поезда на рельсах крепят два датчика так, чтобы колесо перекрывало сначала магнитное поле первого датчика, затем – зону действия обоих и, наконец, только второго. Такой способ крепления позволяет определять не только наличие состава на позиции контроля, но и скорость, и направление его движения. Недостатком индуктивных датчиков является их восприимчивость к воздействию на них грозовых и [[Дуговой разряд|дуговых разрядов]], бросков тягового тока, электрических и [[Электромагнитные автотормоза|электромагнитных автотормозов]].  

Конструктивно индуктивные датчики выполняются с [[Воздушные катушки|воздушными катушками]] и с магнитными сердечниками. Датчики с воздушными катушками имеют передающую и приемную катушки. Работа индуктивных датчиков состоит в следующем. Для определения направления движения поезда на рельсах крепят два датчика так, чтобы колесо перекрывало сначала магнитное поле первого датчика, затем – зону действия обоих и, наконец, только второго. Такой способ крепления позволяет определять не только наличие состава на позиции контроля, но и скорость, и направление его движения. Недостатком индуктивных датчиков является их восприимчивость к воздействию на них грозовых и [[Дуговой разряд|дуговых разрядов]], бросков тягового тока, электрических и [[Электромагнитные автотормоза|электромагнитных автотормозов]].  

== Приемущества индуктивных датчиков ==

== Преимущества индуктивных датчиков ==

К преимуществам индуктивных датчиков следует отнести бесконтактное срабатывание, высокую [[Износоустойчивость|износоустойчивость]], нечувствительность к вибрации, пыли и влажности. Магнитные датчики. В вагонном хозяйстве используются для регистрации входа и выхода с позиции контроля подвижного состава, счета подвижных единиц. Общий вид и принципиальная схема магнитного датчика показаны на рис. 2.

К преимуществам индуктивных датчиков следует отнести бесконтактное срабатывание, высокую [[Износоустойчивость|износоустойчивость]], нечувствительность к вибрации, пыли и влажности. Магнитные датчики. В вагонном хозяйстве используются для регистрации входа и выхода с позиции контроля подвижного состава, счета подвижных единиц. Общий вид и принципиальная схема магнитного датчика показаны на рис. 2.

[[Файл:Osmotr8.PNG|center|500px|thumb|Рис 2 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) магнитного датчика: 1 – головка рельса; 2 – гребень колесной пары; 3 – катушка; 4 – постоянный магнит; 5 – исполнительный элемент; 6 – крепежное устройство]]

[[Файл:Osmotr8.PNG|center|500px|thumb|Рис 2 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) магнитного датчика: 1 – головка рельса; 2 – гребень колесной пары; 3 – катушка; 4 – постоянный магнит; 5 – исполнительный элемент; 6 – крепежное устройство]]

Физический принцип действия магнитного датчика основан на явлении электромагнитной индукции – возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Конструкция исполнительного элемента магнитного датчика может быть различной. Например, магнитное поле воздействует на герметизированный контакт (геркон). Работа магнитного датчика состоит в следующем. При отсутствии [[Колесная пара|колесной пары]] в зоне установки магнитного датчика магнитный поток постоянного магнита замкнут через крепежное устройство, [[Рельс|рельс]] и воздушный зазор между головкой рельса и одним из полюсов. При проходе гребня колеса в воздушном зазоре происходит изменение магнитного потока, при этом в катушке индуцируется ЭДС то положительной, то отрицательной полярности. Недостатком магнитных датчиков является то, что на их работу оказывают влияние посторонние металлические предметы, попавшие в зону их действия, и предметы с магнитными свойствами. СВЧдатчики. Предназначены для регистрации нахождения подвижного состава на участке контроля. Общий вид и принципиальная схема СВЧ датчика показаны на рис. 3.

Физический принцип действия магнитного датчика основан на явлении электромагнитной индукции – возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Конструкция исполнительного элемента магнитного датчика может быть различной. Например, магнитное поле воздействует на герметизированный контакт (геркон). Работа магнитного датчика состоит в следующем. При отсутствии [[Колесная пара|колесной пары]] в зоне установки магнитного датчика магнитный поток постоянного магнита замкнут через крепежное устройство, [[Рельс|рельс]] и воздушный зазор между головкой рельса и одним из полюсов. При проходе гребня колеса в воздушном зазоре происходит изменение магнитного потока, при этом в катушке индуцируется ЭДС то положительной, то отрицательной полярности. Недостатком магнитных датчиков является то, что на их работу оказывают влияние посторонние металлические предметы, попавшие в зону их действия, и предметы с магнитными свойствами. СВЧ датчики. Предназначены для регистрации нахождения подвижного состава на участке контроля. Общий вид и принципиальная схема СВЧ датчика показаны на рис. 3.

== СВЧ датчики ==

== СВЧ датчики ==

[[Файл:Osmotr9.PNG|center|500px|thumb|Рис 3 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) СВЧ-датчика: 1 – корпус; 2 – антенна; 3 – юстировка]]

[[Файл:Osmotr9.PNG|center|500px|thumb|Рис 3 - Общий вид (а) и принципиальная схема (б) СВЧ-датчика: 1 – корпус; 2 – антенна; 3 – юстировка]]

Физический принцип действия основан на сверхвысокочастотном (СВЧ) излучении – электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазоны радиоволн. Конструктивно такие датчики имеют либо две антенны – приемную и передающую, либо одну – приемнопередающую. Датчики с двумя антеннами называются [[Рефрактор|рефрактометрами]]. Антенны рефрактометра размещаются с двух сторон рельса встречно и соосно, при этом их оси находятся выше уровня головки рельса.

Физический принцип действия основан на сверхвысокочастотном (СВЧ) излучении – электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазоны радиоволн. Конструктивно такие датчики имеют либо две антенны – приемную и передающую, либо одну – приемно передающую. Датчики с двумя антеннами называются [[Рефрактор|рефрактометрами]]. Антенны рефрактометра размещаются с двух сторон рельса встречно и соосно, при этом их оси находятся выше уровня головки рельса.

Работа СВЧ-датчика происходит следующим образом. При появлении колесной пары в зоне действия СВЧ-датчика приемная антенна экранируется от передающей, происходит прерывание формируемого датчиками потока СВЧ-энергии и датчик срабатывает. Недостатком СВЧ-датчиков является ложное срабатывание, вызванное воздействием на них атмосферных осадков, таких как дождь или снег, а также прохождением в зоне действия людей или животных. Инфракрасные датчики. В вагонном хозяйстве используются для бесконтактного определения температуры буксовых узлов на ходу поезда и для контроля уровня наполненности цистерн. Общий вид и принципиальная схема инфракрасного датчика показаны на рис. 4.

Работа СВЧ-датчика происходит следующим образом. При появлении колесной пары в зоне действия СВЧ-датчика приемная антенна экранируется от передающей, происходит прерывание формируемого датчиками потока СВЧ-энергии и датчик срабатывает. Недостатком СВЧ-датчиков является ложное срабатывание, вызванное воздействием на них атмосферных осадков, таких как дождь или снег, а также прохождением в зоне действия людей или животных. Инфракрасные датчики. В вагонном хозяйстве используются для бесконтактного определения температуры буксовых узлов на ходу поезда и для контроля уровня наполненности цистерн. Общий вид и принципиальная схема инфракрасного датчика показаны на рис. 4.

== Принцип работы видеодатчиков ==

== Принцип работы видеодатчиков ==

Физический принцип работы видеодатчиков основан на использовании прибора с зарядовой связью (ПЗС), называемого ПЗС-матрицей. Матрица ПЗС – специализированная аналоговая интегральная микросхема, использующая технологию ПЗС, состоящая из светочувствительных фотодиодов и выполненная на основе кремния. Конструкция видеодатчика представляет собой герметичный корпус, в котором находятся оптическое стекло (объектив), матрица ПЗС, блок обработки и компрессии изображения и нагревательный элемент. Место установки и ориентация в пространстве видеодатчика зависят от его функционального предназначения. Например, для распознавания информации трафарета на кузове грузового вагона видеодатчик устанавливают на вертикальной стойке смотровых ворот и ориентируют горизонтально, а при контроле заполненности полувагонов – на смотровой вышке с ориентацией вертикально вниз. Работа видеодатчика происходит следующим образом. Видеодатчик формирует видеосигнал на твердотельном приемнике в стандарте RGB (цветное видеоизображение). Далее видеосигнал по кабельным линиям связи поступает на видеовход блока цифровой обработки, где по образцам, хранящимся в базе данных ПЗУ, происходит распознавание буквенноцифровой информации трафарета вагона. Два инфракрасных прожектора, расположенные справа и слева по бокам корпуса видеодатчика, обеспечивают подсветку объекта наблюдения при отсутствии света или недостаточной освещенности. Включение прожекторов происходит автоматически по сигналу встроенного фотодатчика. К недостаткам видеодатчика относится то, что на качество распознавания видеоизображения оказывают влияние загрязнение воздуха и атмосферные осадки в зоне контроля, а также скорость движения, колебания, чистота и контрастность поверхности распознаваемого объекта.

Физический принцип работы видеодатчиков основан на использовании прибора с зарядовой связью (ПЗС), называемого ПЗС-матрицей. Матрица ПЗС – специализированная аналоговая интегральная микросхема, использующая технологию ПЗС, состоящая из светочувствительных фотодиодов и выполненная на основе кремния. Конструкция видеодатчика представляет собой герметичный корпус, в котором находятся оптическое стекло (объектив), матрица ПЗС, блок обработки и компрессии изображения и нагревательный элемент. Место установки и ориентация в пространстве видеодатчика зависят от его функционального предназначения. Например, для распознавания информации трафарета на кузове грузового вагона видеодатчик устанавливают на вертикальной стойке смотровых ворот и ориентируют горизонтально, а при контроле заполненности полувагонов – на смотровой вышке с ориентацией вертикально вниз. Работа видеодатчика происходит следующим образом. Видеодатчик формирует видеосигнал на твердотельном приемнике в стандарте RGB (цветное видеоизображение). Далее видеосигнал по кабельным линиям связи поступает на видеовход блока цифровой обработки, где по образцам, хранящимся в базе данных ПЗУ, происходит распознавание буквенно цифровой информации трафарета вагона. Два инфракрасных прожектора, расположенные справа и слева по бокам корпуса видеодатчика, обеспечивают подсветку объекта наблюдения при отсутствии света или недостаточной освещенности. Включение прожекторов происходит автоматически по сигналу встроенного фотодатчика. К недостаткам видеодатчика относится то, что на качество распознавания видеоизображения оказывают влияние загрязнение воздуха и атмосферные осадки в зоне контроля, а также скорость движения, колебания, чистота и контрастность поверхности распознаваемого объекта.

== Датчики систем ГЛОНАСС и GPS ==

== Датчики систем ГЛОНАСС и GPS ==

Работа скоростемерных датчиков происходит следующим образом. Генерируемый ППМ СВЧ-сигнал излучается антенной в направлении движущегося объекта, и этой же антенной принимается отраженный от объекта сигнал. Доплеровская частота выделяется ППМ и в виде гармонических колебаний поступает в блок обработки, где усиливается, фильтруется, преобразуется в цифровой вид (АЦП), обрабатывается в цифровом виде, а затем вновь преобразуется в аналоговый вид (ЦАП) и уже в форме меандра поступает на выход скоростемерного датчика.

Работа скоростемерных датчиков происходит следующим образом. Генерируемый ППМ СВЧ-сигнал излучается антенной в направлении движущегося объекта, и этой же антенной принимается отраженный от объекта сигнал. Доплеровская частота выделяется ППМ и в виде гармонических колебаний поступает в блок обработки, где усиливается, фильтруется, преобразуется в цифровой вид (АЦП), обрабатывается в цифровом виде, а затем вновь преобразуется в аналоговый вид (ЦАП) и уже в форме меандра поступает на выход скоростемерного датчика.

== Приемущества скоростемерного датчика ==

== Преимущества скоростемерного датчика ==

К преимуществам скоростемерного датчика следует отнести стабильное функционирование в условиях воздействия вибрационных нагрузок и в неблагоприятных атмосферных условиях. На точность показаний скоростемерного датчика не оказывают влияния подвижные единицы, движущиеся по соседним путям. Излучение СВЧ-сигнала антенной датчика не представляет опасности для персонала при соблюдении правил эксплуатации. К недостаткам скоростемерных датчиков следует отнести то, что с их помощью невозможно определить направление движения подвижного состава. Основные типы перечисленных путевых датчиков используются в качестве воспринимающих устройств в конструкциях различных автоматизированных комплексов, основное назначение которых – диагностирование технического состояния железнодорожного подвижного состава во время движения. Перечень путевых датчиков и соответствующих им диагностических комплексов приведен в табл. 3

К преимуществам скоростемерного датчика следует отнести стабильное функционирование в условиях воздействия вибрационных нагрузок и в неблагоприятных атмосферных условиях. На точность показаний скоростемерного датчика не оказывают влияния подвижные единицы, движущиеся по соседним путям. Излучение СВЧ-сигнала антенной датчика не представляет опасности для персонала при соблюдении правил эксплуатации. К недостаткам скоростемерных датчиков следует отнести то, что с их помощью невозможно определить направление движения подвижного состава. Основные типы перечисленных путевых датчиков используются в качестве воспринимающих устройств в конструкциях различных автоматизированных комплексов, основное назначение которых – диагностирование технического состояния железнодорожного подвижного состава во время движения. Перечень путевых датчиков и соответствующих им диагностических комплексов приведен в табл. 3