Пояснительная записка (1198705), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

БУНК это микропроцессорная система, состоящая из:

• модуля управления сигналами МУС, отвечающего за работу напольных камер, входящего в его состав субмодуля процессора и памяти МПП, принимающего и перерабатывающего цифровые сигналы из камер. У модуля управления сигналам существует функция тестирования и изменения программного обеспечения;

• модуля источника питания МИП, осуществляющего питание камер напряжением +15 В и обеспечивающего гальваническую развязку интерфейсов с камерами;

• модуля контроля коммутации МКК, отслеживающего работу наружного и внутреннего обогрева. Он по командам модуля управления сигналов включает и отключает внутренний и наружный обогрев камеры, контролирует ток на ТЭНах, что даёт возможность контролировать работоспособность обогревателей, и выполняет гальваническую развязку силовых и сигнальных цепей.

В зависимости от исполнения камер может быть две (система БТ) или четыре (система Т, добавляется ещё две камеры, следящие за тормозами).

2.5 Камера напольная малогабаритная КМН-05

2.5.1 Описание напольной камеры.

Камера напольная малогабаритная КНМ-05 является устройством приема и преобразования в цифровой код уровня теплового сигнала от элементов железнодорожного подвижного состава. Камера предназначена для применения в составе систем контроля, обеспечивающих выявление неисправных элементов подвижного состава путем определения степени их нагрева.

Рисунок 2.13 - Камера КМН-05

2.5.2 Технические характеристики

Технические характеристики напольной камеры КМН-05:

• Габаритные размеры корпуса камеры составляют 297262183 мм. Длина соединительного кабеля – 1 м.

• По степени защиты от попадания внутрь оболочки внешних твердых предметов и воды КНМ‑05 относится к оборудованию класса IP14 по ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89).

• Электрическая прочность изоляции между электрическими цепями и корпусом КНМ‑05 – не менее 1,5 кВ.

• Угол наклона оптической оси приемника теплового излучения в вертикальной плоскости 553

• Диапазон регулировки оптической оси приемника теплового излучения в горизонтальной плоскости 3.

• Электропитание камеры осуществляется:

• от источника постоянного тока напряжением плюс (15±1,5) В, максимальный потребляемый ток – 1 А;

• от источника переменного тока напряжением 24 В, по двум цепям (внутреннего и наружного обогрева) с максимальной потребляемой мощностью по каждой цепи – 140 ВА.

По степени защиты от поражения электрическим током КНМ‑05 относится к оборудованию класса III по ГОСТ 12.2.007.0-75.

По уровню индустриальных радиопомех КНМ–05 удовлетворяет нормам для напольных ТС ЖАТ по ГОСТ Р 50656‑2001.

По устойчивости к электромагнитным помехам при работе в составе комплекса камера должна соответствовать изделию класса III с критерием качества функционирования «B» по пп.4.2.1.1 ‑ 4.2.1.4 ГОСТ Р 50656‑2001.

Масса камеры – не более 18 кг.

2.5.3 Устройство камеры

Камера состоит из корпуса выполненного из листового металла толщиной 3мм, оклеенного изнутри теплоизоляционными пластинами из пенополиуретана, и двух съемных крышек передней и нижней (Рисунок 2.14).

К боковым стенкам внутри корпуса с помощью винтов и гаек, через изоляционные втулки, закреплены элементы внутреннего обогрева.

На передней стенке корпуса имеется смотровое окно болометра, закрываемое пластиной с окуляром, на который с помощью пружинного кольца крепится защитная полиэтиленовая пленка толщиной 30 мкм. Кроме того, на ней находится узел заслонки, закрываемый при эксплуатации передней крышкой, которая устанавливается на штифты нижней крышки и закрепляется в верхней части корпуса камеры двумя специальными винтами. На внутренней стенке передней крышки установлены элементы внешнего обогрева.

К узлу заслонки относится шаговый электродвигатель с переходной платой электрических соединений, установленные внутри корпуса, и подвижная заслонка с кривошипно-шатунным механизмом привода от шагового электродвигателя, установленная снаружи корпуса. Заслонка выполнена в виде поворотного сектора, на котором расположены постоянный магнит, а так же пассивный и активный излучатели. С наружной стороны передней стенки камеры закреплены ограничители угла поворота заслонки и датчики фиксации положения заслонки.

В задней стенке корпуса камеры имеется штуцер, через который выведены соединительные кабели, предназначенные для подключения камеры к системе контроля, которые проходят внутри резинового рукава натянутого на штуцер и зафиксированного при помощи металлического хомута.

Крышка передняя изготавливается из листового металла, и предназначена для защиты узла заслонки от механических воздействий внешних факторов, а установленный на ней обогреватель обеспечивает таяние снега и обогрев механизма заслонки в зимнее время. В верхней части крышки имеется смотровое окно с защитным кольцом, по бокам которого установлены два кронштейна для установки калибратора.

Рисунок 2.14 - Конструкция камеры

Нижняя крышка камеры, изготавливается из листового металла толщиной 4мм, обклеивается теплоизоляционными пластинами из пенополиуретана, для обеспечения герметичности по нижней плоскости камеры снабжена резиновыми уплотнителями, зафиксированными металлическими накладками.

Внутри корпуса на приваренных к передней и задней стенкам кронштейнах, через резинометаллические амортизаторы, закреплена капсула.

Капсула состоит из основания, снабженного четырьмя амортизаторами, узла крепления и юстировки ИК-приемника (болометра) и модуля управления. На внешней стороне узла крепления болометра расположен датчик температуры болометра. Модуль управления камерой (МУК) представляет собой электронный блок, размещенный в стальном корпусе

2.5.4 Описание работы

Прием тепловых сигналов от элементов подвижного состава и управление камерой осуществляется модулем управления, структурная схема которого приведена на рисунке Ошибка! Источник ссылки не найден..

Дополнительно при изучении работы капсулы необходимо пользоваться схемой электрической принципиальной ИН7.360.006.004.210 Э3.

Тепловое излучение от элементов подвижного состава преобразуется болометром в электрический сигнал, который поступает на вход предварительного усилителя выполненного на двух операционных усилителях микросхемы DA10.

Питание болометра и предварительного усилителя осуществляется от преобразователя напряжения (ПН) напряжением 12В. На затворы транзисторов VT1 и VT2 получают противофазные сигналы от микроконтроллера, с частотой около 16 кГц. В результате чего на выходных обмотках трансформатора формируется переменное напряжение, которое выпрямляется диодными сборками VD1, VD2 и стабилизируется параметрическими стабилизаторами DA5, DA7.

Рисунок 2.15 - Структурная схема модуля управления камерой

С выхода предварительного усилителя сигнал, через схему смещения уровня DA4.1 преобразующую биполярный сигнал в однополярный, поступает на вход нормирующего усилителя DA4.2.

Далее сигнал поступает на вход 10-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллер DD1. Микроконтроллер может производить регулировку коэффициента усиления нормирующего усилителя, изменяя сопротивление цифрового потенциометра DA6. Ошибка преобразования АЦП составляет два младших разряда, поэтому результат преобразования полезного сигнала округляется до 8-ми разрядов (в режиме измерения шумов теплового тракта используются все десять разрядов).

Питание микроконтроллера осуществляется от стабилизатора напряжения DA2, на вход которого поступает напряжение питания камеры, а на выходе стабилизируется по уровню +5В. Данный стабилизатор имеет встроенную схему контроля напряжения и при отклонении его от нормы выдает сигнал «ERR», который передается на вход «RES» и запрещает работу контроллера. Индуктивно-емкостной фильтр L1,C12 снижает наведенные импульсные помехи от цифровой части схемы в цепи питания АЦП +5В(А). В качестве источника опорного напряжения (4,096 В) АЦП используется микросхема DA3.

Напольная камера имеет средства контроля исправности и качества настройки тракта теплового сигнала.

На заслонке камеры расположены пассивный и активный излучатели конструктивно выполнены в виде шайб из алюминиевого сплава, на которых установлены нагревательный элемент и датчик температуры. Управление нагревателем активного излучателя осуществляется транзисторным ключом VT4, а нагреватель пассивного не используется. Модуль управления камерой поддерживает постоянное значение разности температур между пассивным и активным излучателями.

Заслонка напольной камеры позиционируется шаговым электродвигателем в три положения: «открыто», «закрыто» и «контроль». В положении «открыто» заслонка открывает смотровое окно камеры и на фоточувствительный элемент болометра поступает тепловой сигнал от элементов подвижных единиц контролируемого поезда. В положении «закрыто» в зону обзора болометра помещается пассивный излучатель, а в положении «контроль» - активный.

Питание микросхемы управления электродвигателем DA9 для исключения влияния ее работы на аналоговый тракт производится от отдельного стабилизатора DA1 +5V(K), а рабочим для вращения двигателя является напряжение питания камеры.

Оценка исправности и качества настройки теплового тракта производится неоднократным перемещением заслонки из положения «закрыто» в положение «контроль» и обратно, при этом контролируется, чтобы уровень сигнала от активного излучателя на выходе теплового тракта капсулы имел определенное (заранее заданное) значение.

Поддержание номинального температурного режима работы напольной камеры обеспечивается системой обогрева.

Включение и выключение напряжения на обогревателях осуществляется блоком подсистемы контроля, в составе которой применяется камера. В качестве сигнала обратной связи, используется информация о текущем значении температур:

• во внутреннем отсеке корпуса камеры от датчика, установленного на узле крепления болометра;

• в наружном отсеке от датчика пассивного элемента.

Регулирование температуры во внутреннем отсеке производится таким образом, чтобы обеспечивался номинальный режим работы электронных компонентов камеры и их защита от переохлаждения при суточных и сезонных колебаниях температуры наружного воздуха. В холодное время года при включении питания камеры микроконтроллер не включает напряжение питания болометра и предварительного усилителя до тех пор, пока температура во внутреннем отсеке не достигнет значения +5С.

Регулирование температуры в наружном отсеке производится таким образом, чтобы обеспечивалось таяние снега в зимний период.

Обмен информационными данными с подсистемой осуществляется встроенным в микроконтроллер приемопередатчиком.

Для передачи сигналов в линию связи производится их преобразование в токовые посылки транзисторным ключом VT3, питание линии передачи осуществляется со стороны подсистемы, в составе которой применяется камера.

В качестве приемника данных от подсистемы контроля используется оптрон VU1, который дополнительно обеспечивает гальваническую развязку между подсистемой и камерой.

КМН-05 получают инфракрасное излучение от буксового узла или тормозов подвижного состава и преобразуют его в цифровые сигналы, передающиеся в БУНК.

Модуль управления сигналами дистанционно управляет включением напольной камеры. Сигнал от МУС идёт через гальваническую развязку на коммутатор, подающий 220 В на понижающий трансформатор и линейный стабилизатор +15 В модуля источника питания.

Камера напольная малогабаритная КНМ-05 принимает, усиливает, нормирует и преобразует в цифровой код уровень теплового сигнала от буксы или тормозов подвижных единиц. Контроль за степенью нагрева обеспечивает выявление неисправного элемента подвижного состава.

Напольная камера конструктивно состоит из:

• модуля управления и контроля МУК с болометром;

• заслонки с пассивным ПИ и активным АИ излучателями;

• шагового электродвигателя;

• внутренними и наружными нагревательными элементами;

• корпуса.

Модуль МУК принимает через болометр тепловые сигналы и управляет камерой. С помощью МУК измеряется и поддерживается в допустимых пределах разница температур между пассивным и активным излучателями заслонки.

Заслонка принимает три положения:

• «открыто» – смотровое окно камеры открыто, болометр принимает тепловой сигнал от буксовых узлов и тормозов контролируемого подвижного состава;

• «контроль» – болометр принимает проверочные сигналы от активного излучателя (АИ);

• «закрыто» – болометр принимает сигналы от пассивного излучателя (ПИ).

Контролируется положения при помощи герконов, которые отрабатывают при прохождении над ними заслонки с магнитом. Температура пассивного и активного излучателя определяется с помощью встроенных в них датчиков.

Шаговый электродвигатель ШД через привод с кривошипно-шатунным механизмом осуществляет возвратно-поступательное перемещение заслонки с элементами. Питание ШД получает от стабилизаторы понижающие +15 В до +5 В. От сюда же питается микроконтроллер. Также эти стабилизаторы подают напряжение на преобразователь напряжения, на выходе которого образуется напряжение ±12 В для питания приемника инфракрасного излучения (болометра) и предварительного усилителя.

При режиме автоконтроля тепловые сигналы от пассивного и активного излучателей на заслонке попадают в болометр. Разница между активным и пассивным излучателем 30 градусов.

Наличие поезда на контролируемый участок определяется от рельсовой цепи наложения. В модуле МФРЦ формируется сигнал, через МУС подаётся команда на открытие заслонки. При этом заслонка с излучателями принимает положение «открыто». Тепловое излучение от букс и/или тормозов попадает на болометр, находящийся внутри камеры. Далее оно преобразуется в модуле управления и контроля в цифровой вид и передаётся в модуль усиления сигнала блока управления напольными камерами с дальнейшей обработкой в периферийном контроллере.

Камера КНМ-05 сопрягается блоком управления напольными камерами посредством асинхронного последовательного интерфейса с гальванической развязкой, скорость передачи данных 125 кбит/с. Обмен информационными данными БУНКа с камерой осуществляется встроенным в микроконтроллер приёмопередатчиком, преобразующим сигнал в токовые посылки. Принимает данные от подсистемы контроля оптрон.

Характеристики

Список файлов ВКР