СХЕМА ВХОДНОЙ ЦЕПИ КОНТРОЛЛЕРА

Полезная модель относится к области импульсной техники и может быть использована в системе передачи данных железнодорожной автоматики СПД-ЛП (ЕДЦУ) для выделения сигнала, несущего информацию об аварийном состоянии объекта контроля.
Известен предназначенный для использования в системах автоматического управления и контроля логический элемент «Запрет» на оптроне (А.с. СССР №420126, кл. Н03K 19/14, 1974), содержащий диод, токоограничительный резистор, резистор нагрузки и транзисторный оптрон, имеющий по два вывода входной и выходной цепи, причем один из выводов входной цепи соединен с одним из выводов выходной цепи и образует неинвертируемую входную шину.
Однако этой оптоэлектронной схеме свойственны ограниченные функциональные возможности по причине того, что светодиодные излучатели и фотоприемники оптронов имеют ограничение по воздействию на них обратным напряжением. Отсюда следует, что не все варианты комбинации входных сигналов допустимы в данном логическом элементе. При низкоомном неинвертируемом входе на светодиодный излучатель оптрона будет воздействовать обратное напряжение сигнала с инвертируемого входа, что недопустимо с точки зрения надежности.
Известна схема входных цепей модуля дискретного ввода (МДВ) контроллера ЕДЦУ, приведенная в Инструкции по работе ЕДЦУ (СПД-ЛП) (Краткое техническое описание «Схема подключения входных цепей контроллера, представленного предприятием «КАНТ» при Кировском отделении Горьковской ж.д. к элементам пульт-табло ДСП», Предприятие «Контроль и автоматизация на транспорте», г.Киров, 1995). Данная схема содержит сигнальную лампочку пульт-табло, питающуюся из аппаратной релейной централизации через контакты реле, сигнальную шину, соединяющую провод, питающий лампочку, через токоограничительный резистор резистивной платы с входом модуля дискретного ввода контроллера, который имеет общую шину со вторым проводом, питающим лампочку.
Световые сигналы аварии на пульте-табло относятся к повышенной категории ответственности, которые в нормальном состоянии горят, а в аварийном - мигают. С использованием вышеописанной схемы, информацию об аварии контролирует дежурный по станции путем наблюдения за световыми сигналами ламп на пульте-табло железнодорожной централизации. Светоизлучатель табло может питаться постоянным или переменным напряжением. При съеме информации с табло это напряжение используется как входной сигнал контроллера ЕДЦУ. При постоянном напряжении питания сигнал аварии имеет форму меандра, а при переменном - синусоидальное напряжение промышленной частоты амплитудно-манипулированное меандром с частотой 1 Гц (мигающий полюс - СМ). В бинарном выражении как непрерывное, так и мигающее напряжение - «лог.1», поэтому, когда поступает сигнал аварии, информация об этом контроллером не воспринимается. При этом ложная информация об отсутствии аварии передается системой потребителям: аппаратно-программному комплексу «Урал-ГИД», в Дорожный центр мониторинга, поездному диспетчеру, сменному инженеру дистанции С ЦБ и в архивы их баз данных.
Недостатком известной схемы является то, что за счет невозможности распознавания контроллером сигналов аварии, не обеспечивается одно из главных требований к данной системе - обеспечение максимальной достоверности информации. Кроме того, эта схема имеет ограниченную область применения, поскольку предназначена для работы с переменным напряжением, непригодным для работы со светодиодным табло.
В решении проблем информатизации железнодорожного транспорта одной из важнейших является задача автоматизации сбора (съема) первичной информации в местах ее зарождения, обеспечения при этом максимальной достоверности информации о состоянии устройств СЦБ на станциях (сигналы светофоров, положение стрелок, занятость путей, секций и блок-участков).
В микропроцессорных централизациях селекция сигнала аварии осуществляется аппаратно-программными средствами. Обработку сигнала выполняет программное обеспечение ЭВМ. Однако такое решение не приемлемо для релейных централизации.
Технический результат заключается в расширении области применения схемы и повышении достоверности информации об аварийных процессах за счет обеспечения возможности преобразования сигнала в бинарное выражение, пригодное для дискретного ввода в контроллер.
Технический результат достигается тем, что в схему входной цепи контроллера, содержащую источники напряжения, через переключающие контакты реле и питающий провод соединенные со светоизлучателем табло, сигнальную и общую шины, токоограничительный резистор, один из выводов которого соединен с входом модуля дискретного вывода контроллера, дополнительно введен преобразователь входного сигнала в бинарное выражение. Основной вход этого преобразователя подключен к сигнальной шине, его дополнительный вход подключен к полюсу напряжения сравнения. Выход преобразователя соединен с другим выводом токоограничительного резистора. Общая шина объединяет цепи входного сигнала, напряжения сравнения, светоизлучателя, преобразователя входного сигнала в бинарное выражение и вход модуля дискретного ввода контроллера.
В частном случае преобразователь сигнала содержит оптрон, два диода и два резистора. При этом первый вывод входной цепи оптрона, через первый диод, соединен с основным входом преобразователя, второй вывод входной цепи оптрона, через второй диод, соединен с дополнительным входом преобразователя. С первым выводом входной цепи оптрона соединен первым выводом первый резистор, подключенный вторым выводом к общей шине. Первый вывод выходной цепи оптрона соединен со вторым выводом входной цепи оптрона. Первый вывод второго резистора соединен с управляющим выводом оптрона, а его второй вывод соединен со вторым выводом выходной цепи оптрона, который подключен к выходу преобразователя сигнала в бинарное выражение.
В одном из вариантов выполнения схемы к дополнительному входу преобразователя сигналов подключен полюс переменного синфазного напряжения сравнения.
В другом варианте к дополнительному входу преобразователя сигналов может быть подключен полюс постоянного напряжения сравнения.
Светоизлучатель табло может быть выполнен в виде лампы или светодиода.
В предложенном техническом решении использован метод вычитания длительного периодического сигнала действующего на входе преобразователя сигнала и инверсии во времени амплитудно-манипулированного периодического сигнала, при сравнении его с таким же, но непрерывным синфазным напряжением на активном элементе, выполненном в виде каскада на оптроне, реализующий логическую функцию «запрет», без использования дополнительного стабилизированного источника питания.
На фиг.1 изображена принципиальная схема входной цепи контроллера, для преобразования переменного сигнала аварии в бинарное выражение. На чертежах также представлены осциллограммы сигналов переменного напряжения: фиг.2 - входной сигнал; фиг.3 - синфазное напряжение сравнения; фиг.4 - сигнал на выходе преобразователя; фиг.5 - сигнал на входе модуля дискретного ввода контроллера.
В представленном примере выполнения схема входной цепи контроллера (фиг.1) подключена к аппаратной релейной централизации посредством полюсов переменного напряжения: СХ - непрерывного (напряжения сравнения), СМ - мигающего и МС - общего и содержит переключающие контакты 1 путевого реле, светоизлучатель табло в виде сигнальной лампы 2, питающим проводом 3 соединенный с источниками напряжения. Схема содержит сигнальная шину 4, к которой подключен основной вход преобразователя 5 входного сигнала в бинарное выражение и выходную шину 6 преобразователя. С выходной шиной 6 соединен своим первым выводом токоограничительный резистор 7 резистивной планки 8, вторым выводом соединенный с входом 9 модуля дискретного ввода контроллера 10.
Общая шина 11 объединяет цепи входного сигнала, напряжения сравнения, светоизлучателя 2, преобразователя 5 и вход 9 модуля дискретного ввода контроллера 10.
Преобразователь 5 включает оптрон 12, содержащий светодиодный излучатель 13 и фотоприемник 14 на составном транзисторе. Оптрон 12 имеет первый вывод 15 входной цепи, второй вывод 16 входной цепи, первый вывод 17 выходной цепи, второй вывод 18 выходной цепи и управляющий вывод 19. Преобразователь содержит также первый диод 20, второй диод 21, а также первый и второй резисторы 22 и 23 соответственно. Первый вывод 15 входной цепи оптрона через первый диод 20 соединен с основным входом преобразователя 5. Второй вывод 16 входной цепи оптрона через второй диод 21 соединен с дополнительным входом преобразователя. С первым выводом 15 входной цепи оптрона соединен первым выводом первый резистор 22, подключенный вторым выводом к общей шине 11. Первый вывод второго резистора 23 соединен с управляющим выводом 19 оптрона, а его второй вывод соединен со вторым выводом 18 выходной цепи оптрона, который подключен к выходу преобразователя 5. Первый вывод 17 выходной цепи оптрона соединен со вторым выводом 16 входной цепи оптрона.
Дополнительный вход преобразователя 5 шиной 24 соединен с полюсом напряжения сравнения СХ.
Данная полезная модель может быть применена при съеме аварийного сигнала со светодиодного табло, питающегося постоянным или мигающим напряжением 6 В, при этом на дополнительный вход преобразователя сигнала должен быть подключен полюс постоянного напряжения сравнения.
Схема входной цепи контроллера работает следующим образом.
Через полюсы переменного напряжения СХ, СМ, МС и переключающие контакты реле 1 по проводу 3 питающее напряжение поступает на сигнальную лампу 2. Это напряжение параллельно ответвляется для дистанционного контроля в сигнальную шину 4.
Входной непрерывный, в нормальном состоянии, или амплитудно-манипулированный синусоидальный (мигающий) сигнал (фиг.2), при возникновении аварии, поступает на инвертируемый вход 4 преобразователя 5. Первым диодом 20 сигнал выпрямляется. Положительные полуволны синусоидального сигнала воздействуют на первый вывод 15 входной цепи оптрона 12.
Синфазное синусоидальное напряжение с полюса СХ такой же амплитуды (фиг.3), подается на дополнительную входную шину 24, которая является неинвертируемым входом преобразователя 5. Вторым диодом 21 переменное напряжение выпрямляется, воздействуя на второй вывод 16 входной цепи оптрона и на первый вывод 17 выходной цепи оптрона. При синфазном воздействии на светодиодный излучатель 13 одинаковых напряжений по обоим выводам входной цепи, разность потенциалов на нем равна нулю и он не активный. Соответственно транзистор фотоприемника 14 закрыт и сигнал на втором выводе 18 выходной цепи оптрона отсутствует.
При возникновении аварии контакты 1 реле переключают питающее напряжение лампочки с непрерывного на мигающее. В паузах амплитудно-манипулированного синусоидального сигнала на инвертируемом входе 4 запирающее напряжение на первом выводе входной цепи 15 и первом токоограничительном резисторе 22 отсутствует. Положительные полуволны синусоидального напряжения с неинвертируемого входа 24, через диод 21 активируют светодиодный излучатель 13, по цепи: второй вывод 16 входной цепи оптрона, первый вывод входной цепи оптрона 15, ограничительный резистор 22, общая шина 11. Составной транзистор фотоприемника 14 открыт и пропускает через второй вывод 18 выходной цепи оптрона на выходную шину 6 те же положительные полуволны синусоидального напряжения (фиг.4), действующие на первом выводе 17 выходной цепи оптрона.
Резистор 23, включенный между управляющим выводом 19 и вторым выводом выходной цепи оптрона, определяет режим составного транзистора фотоприемника 14. С выходной шины 6 преобразованный сигнал (фиг.5) подается на резистивную планку 8, ограничивается резистором 7 и поступает на вход 9 модуля дискретного ввода 10.
Действующий на входе периодический сигнал нормального состояния объекта обнуляется. В бинарном выражении сигнал также обращается в «лог.0», на выходе преобразователя сигнала. В паузах входного амплитудно-манипулированного периодического сигнала аварии, образуются серии однополупериодных импульсов колоколообразной формы, которые в бинарном выражении являются «лог.1». Таким образом, сигнал на входе модуля дискретного ввода содержит информацию об аварии. В результате обеспечивается достоверность информации об аварийных ситуациях на объектах железнодорожных станций.