БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ СИЛОВОГО АППАРАТА ДПСА-2

Предлагаемый бесконтактный датчик положения аппарата (ДПСА-2) относится к устройствам автоматики и может быть использован для получения информации о состоянии отдельных высоковольтных аппаратов с дистанционным управлением в положении «Включено-Выключено» преимущественно на электроподвижном составе постоянного и переменного токов, а также электропоездах. Датчик позволяет при переключении аппарата из одного положения «Включено» в другое положение «Выключено» получить на выходе электрический сигнал релейного типа. Основу датчика, фиксирующего перемещение силового аппарата, составляет оптопара «излучающий диод - фототранзистор».
Цель полезной модели - повышение достоверности информации, помехозащищенности за счет вывода из работы реле-повторителей, а также исключения влияния электрических и магнитных помех.
На современном электроподвижном составе, особенно на электропоездах, применяются силовые коммутационные аппараты, не имеющие сигнальных блокировочных контактов для указания их положения. Для этих целей используются реле-повторители, состояние которых определяет «жесткий» алгоритм сборки силовой схемы путем подключения аппаратов косвенной низковольтной схемой цепей управления.
Открытие блокировки релейного типа (см. Б.К.Просвирин Электропоезда постоянного тока. - М.: УМК МПС России, 2001. 665 с.) не обеспечивают надежную работу силовой схемы электроподвижного состава в эксплуатации из-за нарушения электрического контакта вследствие обгорания контактных поверхностей, слабого нажатия блокировочных штоков, попадания пыли, грязи, окисления, вибрации и других неблагоприятных факторов.
Известны системы, в которых вместо открытых релейных контактов используются герконы (см. патент РФ №2304820 Н01Н 36/00). Недостатками работы герконов являются залипания, дребезг контактов при резких динамических воздействиях на подвижной состав при движении.
Известны бесконтактные индуктивные датчики, (см. авт. свид. РФ №113113 B60L 15/00 и патент РФ №2223567 Н01Н 35/00). Недостатком индуктивных датчиков является ложное срабатывание при действии внешних магнитных полей.
Известны датчики положения силовых аппаратов на магнитоуправляемых микросхемах (см. патент РФ №2212727 Н01Н 36/00 и патент РФ №2239252 Н01Н 36/00). Недостатком таких датчиков является низкая помехоустойчивость при действии внешних магнитных полей.
Известен бесконтактный выключатель (авт. свид. РФ №2056069 Н03К 17/30) со специальным воздействующим элементом на индуктивный чувствительный элемент. Недостатком такого датчика является дребезг сигнала при динамических воздействиях на подвижную часть.
Известен бесконтактный путевой переключатель (см. авт. свид. №2020741 Н03К 17/00) с бесконтактным переключающим устройством и использованием магнитно-транзисторных ключей. Недостатком переключателя является неустойчивая работа при колебаниях чувствительного элемента датчика - постоянного магнита - в динамических режимах работы подвижного состава.
Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является бесконтактный датчик положения силового аппарата ДПСА-1 (см. патент РФ №8829 Н03К 17/78). Недостатком его является наличие механической части, вызывающей срабатывание датчика. Использование предлагаемого датчика ДПСА-2 предполагает исключение из схемы механической части.
Электрическая схема включения элементов ДПСА-2 представлена на фиг.1. Основным элементом схемы является оптопара 6. Инфракрасное излучение осуществляет диод оптопары 6 при включении питания включающей катушки 1 силового аппарата. Резистор 7 ограничивает ток в фототранзисторе. Логический элемент 8 инвертирует сигнал с выхода фототранзистора. Питание вторичной схемы осуществляется от источника Е.
При включении силового аппарата в работу включающая катушка 1 получает питание от источника U. Элементы 2 и 3 подключены постоянно и служат для гашения ЭДС самоиндукции при снятии напряжения с включающей катушки. Элементы 4 и 5 параметрического стабилизатора служат для защиты диода оптопары от перенапряжений (элемент 4) и тока выше допустимого (элемент 5).
Схема, представленная на фиг.1, работает следующим образом. В исходном состоянии включающая катушка не получает питание, светодиод оптопары 6 не дает излучения и оптопара не работает. Постоянное напряжение+Е через резистор 7 поступает на вход логического элемента «НЕ» 8, инвертируется и на выходе превращается в логический «0», т.е. 0 В.
При подаче напряжения U на катушку 1 силового аппарата одновременно вступает в работу светодиод 6, лучи от него попадают на базу фототранзистора оптопары 6, фототранзистор включается и закорачивает вход логического элемента «НЕ» 8 с общим проводом -Е. На выходе появляется высокий уровень напряжения (логическая «1»), по которому и делается вывод о том, что силовой аппарат включился.
Предлагаемая конструкция ДПСА-2 позволяет вывести из работы реле-повторитель, а также исключить влияние электрических и магнитных полей. Конструкция герметична и не требует обслуживания в эксплуатации.
Расположение ДПСА-2 в пространстве зависит от конструкции силового аппарата. ДПСА-2 может работать в широком диапазоне температур: от -55°С до +85°С.