УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА В ПЛАНЕ

Полезная модель относится к области автоматики устройств электроснабжения железных дорог и может быть использована для определения положения контактного провода в вагонах-лабораториях для испытания контактной сети.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство определения положения контактного провода в плане, содержащее полоз токоприемника коробчатой конструкции с размещенными в нем по всей длине вихретоковыми датчиками и соответствующими блоками обработки сигналов, а также включающее в себя генератор, блок сбора и передачи информации и n индентичных измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой вихретокового датчика, смесителя, компаратора и регистра, при этом один выход генератора соединен с обмоткой возбуждения вихретокового датчика соответствующего измерительного канала, а другой выход генератора соединен со вторыми входами смесителей соответствующих измерительных каналов, при этом управляющие входы каждого регистра соответствующего канала соединены с выходами блока сбора и передачи информации, регистры соответствующих измерительных каналов последовательно связаны между собой и с информационным входом блока сбора и передачи информации, выход которого подключен к регистрирующему устройству, например, к ЭВМ. При этом обмотка возбуждения и измерительная обмотка вихретоковых датчиков, выполненные фотолитографическим способом, расположены на двух, параллельно размещенных по всей длине полоза токоприемника фольгированных текстолитовых платах, жестко соединенных с вертикальной прямоугольной платой, на которой размещены соответствующие каждому вихретоковому датчику блоки обработки сигналов соответствующих измерительных каналов, с одной стороны, и с вертикальными опорами - с другой стороны.
В устройстве обмотка возбуждения вихретоковых датчиков состоит из двух плоских витков прямоугольной формы, включенных между собой последовательно, при этом один виток размещен по периметру прямой стороны верхней текстолитовой платы, а другой виток - по периметру оборотной стороны нижней текстолитовой платы, а измерительная обмотка вихретокового датчика выполнена в виде двух, расположенных в непосредственной близости друг от друга, прямоугольных витков, один из которых размещен на прямоугольной стороне верхней текстолитовой платы, а другой виток размещен симметрично первому на оборотной стороне нижней текстолитовой платы, при этом каждая
пара таких витков включены между собой встречно (Патент РФ на полезную модель №58468. опубликовано 27.11.2006 г., Бюл. №33).
При всех достоинствах известного устройства (прототипа) следует отметить сильную зависимость выходных сигналов от геометрических размеров объемной конструкции, на которой размещены вихретоковые датчики в полозе токоприемника, и, как следствие, снижение стабильности работы датчиков при деформациях полоза и изменении температуры окружающей среды, а также сложность изготовления устройства и его настройки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является упрощение конструкции устройства, его настройки, а также повышение стабильности работы устройства при деформации полоза токоприемника и изменении температуры окружающей среды.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения положения контактного провода в плане, содержащем полоз токоприемника коробчатой конструкции с размещенными в нем по всей его длине вихретоковыми датчиками и соответствующими блоками обработки сигналов, генератор, блок сбора и передачи информации и n идентичных измерительных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой вихретокового датчика, смесителя, компаратора и регистра, при этом один выход генератора соединен с обмоткой возбуждения вихретокового датчика соответствующего измерительного канала, а другой выход генератора соединен со вторыми входами смесителей соответствующих измерительных каналов, при этом управляющие входы каждого регистра соответствующего канала соединены с выходом блока сбора и передачи информации, регистры соответствующих измерительных каналов последовательно связаны между собой и с информационным входом блока сбора и передачи информации, выход которого подключен к регистрирующему устройству, например, к ЭВМ, - в нем обмотка возбуждения и n измерительных обмоток вихретоковых датчиков, выполненные фотолитографическим способом, расположены на одной, установленной под углом к рабочей поверхности полоза токоприемника фольгированной текстолитовой плате, при этом обмотка возбуждения вихретоковых датчиков выполнена в виде плоского витка прямоугольной формы и размещена по периметру фольгированной текстолитовой платы, а n измерительных обмоток вихретоковых датчиков выполнены в виде расположенных в непосредственной близости друг от друга n витков 8-образной формы, размещенных на фольгированной текстолитовой плате.
(1÷n)
Устройство для определения положения контактного провода в плане содержит (фиг.1, фиг.2) генератор 1,обмотку возбуждения 2, n измерительных обмоток 3, вихретоковых датчиков, входящих в состав n измерительных каналов, каждый из которых
(1÷n)
(1÷n)
(1÷n)
состоит из последовательно соединенных между собой соответственно измерительных обмоток 3 (1÷n) n вихретоковых датчиков, смесителей 4, компараторов 5, регистров 6, и блока сбора и передачи информации 7.
(1÷n)
Один выход генератора 1 соединен с обмоткой возбуждения 2n вихретоковых датчиков, другой выход генератора 1 соединен со вторыми входами смесителей 4, соответствующих измерительных каналов.
(1÷n)
Регистры 6 соответствующих измерительных каналов последовательно связаны между собой с информационным входом блока сбора и передачи информации 7, выход которого связан с регистрирующим устройством (на фигуре не показан).
Обмотка возбуждения 2 вихретоковых датчиков, выполненная фотолитографическим способом, состоит из одного витка прямоугольной формы, размещенного по периметру фольгированной текстолитовой платы 8, установленной под углом к рабочей поверхности полоза токоприемника (фиг.2).
(1÷n)
Измерительные обмотки 3 (фиг.2) соответствующих вихретоковых датчиков выполнены в виде витков 8-образной формы фотолитографическим способом и размещены в непосредственной близости друг от друга на одной стороне фольгированной текстолитовой платы 8.
(1÷n)
(1÷n)
(1÷n)
На этой же плате в зоне 9 (фиг.2) размещены смесители 4, компараторы 5 и регистр 6 соответствующих n измерительных каналов.
Работает устройство следующим образом.
(1÷n)
С первого выхода генератора 1 (фиг.1) напряжение поступает на общую возбуждающую обмотку 2 вихретоковых датчиков. Одновременно с этим со второго выхода генератора 1 напряжение поступает на вторые входы смесителей 4 соответствующих n измерительных каналов. Обмотка возбуждения 2 вихретоковых датчиков создает электромагнитное поле, наводящее ЭДС в каждой i-той измерительной обмотке (1÷n) вихретокового датчика.
(1÷n)
(1÷n)
(1÷n)
В виду того, что каждая i-тая измерительная обмотка 3 i-го вихретокового датчика выполнена 8-образной формы и состоит их двух идентичных, включенных встречно секций (фиг.2), то суммарное напряжение, индуцированное обмоткой возбуждений 2 вихретоковых датчиков, в отсутствии контактного провода на рабочей поверхности токоприемника равно нулю или имеет незначительную величину. При наличии контактного провода на рабочей поверхности токоприемника над i-той измерительной обмоткой 3 вихретокового датчика на ее выходе появляется напряжение, обусловленное тем, что вихревое поле контактного провода в большей степени ослабляет магнитный поток над той частью i-той измерительной обмотки 3, которая расположена ближе к контактному проводу, т.е. к рабочей поверхности полоза токоприемника.
(1÷n)
(1÷n)
В результате на выходе i-той измерительной обмотки 3 i-го вихретокового датчика появляется разностное напряжение, частота которого равна частоте напряжения генератора 1, а фаза разностного напряжения, возникающего на i-той измерительной обмотки 3, удаленной от рабочей поверхности полоза токоприемника.
(1÷n)
(1÷n)
(1÷n)
Сигнал с выхода i-той измерительной обмотки 3 поступает на вход i-го смесителя 4, который выделяет из входного сигнала напряжение с частотой генератора 1 и преобразует его в постоянное напряжение, полярность которого зависит от фазы напряжения, поданного на второй вход i-того смесителя 4.
(1÷n)
(1÷n)
С выхода i-того смесителя 4 постоянное напряжение поступает на вход соответствующего i-того компараторы 5. Компаратор 5i преобразует непрерывно изменяющееся входное напряжение в ступенчатое.
(1÷n)
(1÷n)
(1÷n)
Ступенчато изменяющееся напряжение с выхода i-того компаратора 5 поступает на вход i-того регистра 6. Регистры 6 с заданной периодичностью передают полученную информацию на вход блока сбора и передачи информации 7, с выхода которого информация поступает на вход регистрирующего устройства.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающей поиск по научным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существующим признакам заявляемой полезной модели.
Определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой полезной модели, изложенных в формуле модели.
Следовательно, заявляемая полезная модель "Устройство для определения положения контактного провода в плане" соответствует критерию "Новизна".
Критерий полезной модели "промышленная применимость" подтверждается тем, что данное устройство может эффективно использовано в компьютеризированных вагонах-лабораториях по испытанию контактной сети для определения положения контактного провода в плане.