ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАНЦИОННЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ ОТ ПОДПИТКИ ПОСТОРОННИМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Генератор для защиты станционных рельсовых цепей от подпитки посторонними источниками питания промышленной частоты
Полезная модель относится к оборудованию железнодорожного транспорта, в частности, к устройствам автоматики и телемеханики. Техническим результатом является создание генератора для защиты станционных рельсовых цепей от подпитки посторонними источниками питания промышленной частоты, формирующего на выходе сигнал, состоящий из трех частот, две из которых размещаются в области ТРЦ3, и одна в низкочастотной области (75 Гц) с возможностью звукового сопровождения появления ошибки, предназначенного для функционирования в аппаратуре рельсовых цепей в составе релейных, релейно-процессорных и микропроцессорных систем электрической централизации.
Известно устройство - генератор сигналов рельсовых цепей - ГТРЦ (патент №2253586 25.03.2004 г.). Генератор служит для формирования сигналов кодирования тональных рельсовых цепей (ТРЦ), а также локомотивной сигнализации АЛСН и АЛСЕН. Выходной сигнал генератора представляет собой арифметическую сумму указанных сигналов.
Недостатками данного технического решения являются: необходимость программирования параметров выходного сигнала генератора при замене устройства и. как следствие, наличие устройства программирования; отсутствие звуковой сигнализации; большие габаритные размеры и вес.
Технический результат достигается тем, что используется позиционно-ориентированный принцип конфигурации генератора, при котором все конфигурируемые параметры выходного сигнала однозначно определяются подключаемой к генератору на месте размещения ответной частью разъема с определенным образом замкнутыми контактами. Для акустической сигнализации нештатных ситуаций один из выходов второго вычислительно-управляющего канала подключен к звуковому сигнализатору. Снижение массогабаритных показателей произведено за счет того, что оба модуля обработки сигнала, модуль обеспечения безопасности и модуль ввода входных сигналов интегрированы в один модуль обработки сигнала, кроме того, модули источников питания интегрированы в один модуль источника питания. Структурная схема генератора представлена на фиг. 1
Принцип работы генератора следующий.
В двух независимых вычислительно-управляющих каналах ВУК1 (5) и ВУК2 (6) модуля обработки сигналов (МОС) (1) генератора, состоящих из микроконтроллера (7) канала 1 и инвертора полярности (9) канала 1 и микроконтроллера (8) канала 2 и инвертора полярности (10) канала 2, формируются и анализируются трехчастотные сигналы питания рельсовой цепи. Каждый ВУК (5), (6) в режиме временного разделения считывает информацию конфигурации из модуля соединений и интерфейсов (2), которую впоследствии сопоставляет с информацией, считанной смежным ВУК, по каналу межпроцессорного обмена. На основе считанной и верифицированной информации производится синтез выходного сигнала каждым ВУК (5), (6). Физически к модулю усилителя (3) подключается только один ВУК (5), (6). Сформированный таким образом МОС цифровой сигнал с широтно-импульсной модуляцией, содержащий информацию обо всех синтезируемых типах сигналов через схему гальванической изоляции (11), поступает на модуль усилителя МУ (3). Сигнал демодулируется, затем сравнивается с сигналом обратной связи МУ (3). Разностный сигнал ошибки поступает на ШИМ модулятор (12) (работающий на частоте 100 кГц), выходной сигнал с которого через схемы оптической изоляции (18) поступает на схемы управления затворами транзисторов усилителя мощности класса D (13).
Сигнал с выхода модуля усилителя (3) поступает на выход генератора (19). Кроме того, с выхода МУ (3) сигнал возвращается в МОС (1) через схему формирователя сигналов обратной связи (14), который осуществляет масштабирование и гальваническое разделение сигналов, а также генерирует сигнал, пропорциональный значению тока на выходе генератора. В МОС (1) сигналы напряжения и тока поступают на схему предварительной аналоговой обработки (15) для фильтрации «зеркальных» частот относительно частоты Котельникова-Найквиста и масштабирования сигнала для использования всего диапазона входного сигнала аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллеры (7), (8). После перевода сигнала в цифровую форму в ВУК1 (5) и ВУК2 (6) проводится обработка и анализ выходного сигнала: вычисляются токи и напряжения для каждой синтезируемой частоты; проверяется допустимость отклонения вычисленных напряжений от установленных значений; проверяется допустимость взаимного отклонения измеренных значений двух смежных ВУК (5), (6), определяется наличие нежелательных спектральных составляющих выходного сигнала. В отсутствие ошибок каждый микроконтроллер (7), (8) формирует динамический сигнал исправности, который поступает на соответствующий инвертор полярности (9), (10). По цепям питания инверторы полярности включены последовательно, таким образом, каждый ВУК (5), (6), выключая формирование динамического сигнала исправности, может прервать формирование напряжения питания драйверов усилителя (13), тем самым прекращая подачу выходного сигнала. Для предотвращения самопроизвольной генерации выходного каскада МУ (3) питание на усилитель подается через каскадный контролируемый ключ (ключ питания усилителя) (16), каждым каскадом которого управляет свой ВУК (5), (6), при этом обратная связь поступает на оба ВУК (5), (6) от обоих каскадов. При определении наличия ошибок в процессе функционирования ВУК (5), (6) выключает связанный с ним каскад ключа (16).
Схема определения пропадания питания (17) в модуле источника питания (4) формирует сигналы ошибки при снижении уровня напряжения первичного питания ниже 175 Вольт. В МУ (3) также формируется сигнал ошибки при увеличении тока нагрузки выше 5 Ампер. Сигналы ошибки поступают в МОС (1), где их состояние анализируется и, на основе результатов анализа, принимается решение о наличии или отсутствии аварийной ситуации, наличие аварийной ситуации сопровождается звуковой сигнализацией.
Питание генератора осуществляется от источника переменного напряжения 220 В с допустимыми отклонениями от 196 В до 242 В, частотой 50±1 Гц.