Разработка принципиальных схем

3.2 Разработка принципиальных схем

Устройства централизованной автоблокировки содержат передающую и приёмную аппаратуру, и передающую аппаратуру числовой и частотной систем АЛС. В устройствах АБТЦ применяется следующая аппаратура: путевой генератор с путевым модулятором ПРМ, путевой трансформатор ЛТЦ, фильтр питающего конца ФП8,9, путевой приёмник УПКЦ, путевой генератор ПГ-АЛС, путевой фильтр ФП-АЛС. Последние два блока применяют для передачи сигналов частотной АЛС.

Генератор ГРЦ обеспечивает формирование амплитудно-модулированных сигналов БРЦ. Генератор выполнен на плате реле НШ выпрямитель генератора содержит диодный мост VД1, со сглаживающим фильтром, состоящим из стабилитрона VД2, конденсатора С7 и резистора R3. Генератор несущей частоты выполнен на кремниевом транзисторе VТ1. Режим работы транзистора устанавливается посредством делителя, выполненного на резисторах R1 и R2.В эммитер транзистора, включена обмотка 3-2 трансформатора Т. Положительная обратная связь, обеспечивается посредством обмотки 3-6, включённую в базовую цепь транзистора. Кабельный контур образует индуктивность трансформатора Т, выполненного на броневом ферритовом сердечнике, и ёмкость одного из конденсаторов С1-С5.Конденсаторы подключаются внешними перемычками к обмотке 1-6 трансформатора Т. Для подстройки, но только на одну из частот, может использоваться подстрочный сердечник трансформатора. С помощью конденсатора генератор настраивают на различные частоты. Перемычку между выводами на плате П устанавливают при настройке генератора, а перемычку между выводом 12 и одним из выводов 23,21,22,13 внешнего разъёма устанавливают в релейном шкафу или на стативе с аппаратурой в зависимости от принятой для данной БРЦ несущей частоты. При перемычке 12-23 генерируется частота 420Гц, а при перемычке 12-21 – 480Гц. Перемычками 12-22, 12-13, 12-11 генератор настраивают соответственно на частоты 580, 720 и 780Гц.

Для образования модулирующих частот применён мультивибратор, выполненный на транзисторах VТ2 и VТ6.Частота образуемых мультивибратором колебаний определяется время задающими цепями С8, R13-R-16 и С9, R5-R8 и составляет 8Гц. При установке внешних перемычек 41-33-42 из время задающих цепей исключаются резисторы R7, R8, R15 и R16, мультивибратор начинает генерировать сигнал частотой 12Гц.[5]

Сигналы мультивибратора усиливаются транзистором VТ4. На вход этого транзистора поступает сигнал с резистора R9, включённого в цепь эмиттера транзистора VТ2. При его открытии через резистор R9 протекает коллекторный ток, создавая на нём падение напряжения. Этим напряжением открывается транзистор VТ4, так как к его базе прикладывается отрицательный по отношению к эмиттеру потенциал. При закрытом транзисторе VТ2 усилительный транзистор VТ4 также закрыт.

Усиленный сигнал с коллектора транзистора VТ4 поступает на вход ключевой схемы, выполненной на транзисторах VТ3 и VТ5. При закрытом транзисторе VТ4 с его коллектора отрицательный потенциал поступает на базы транзисторов VТ3 и VТ5 ключевой схемы. Последние в этом случае открыты и приводят обе полуволны переменного тока несущей частоты, подаваемого через ключевую схему в нагрузку, подключаемую к выводам 3-31 блока. Для каждой полуволны переменного тока один транзистор включён в прямом направлении, а другой – в инвертном, образуя с компенсированный ключ. В результате условия прохождения каждой полуволны переменного тока через ключ идентичны, что практически исключает искажение сигнала.

Напряжение питания генератора по переменному току равно 17,5В, выпрямленное напряжение равное определяется напряжением стабилизации стабилитрона VД2. Потребляемая мощность не больше 8В∙А. Выходное напряжение несущей частоты имеет практически синусоидальную форму кривой и составляет на нагрузке сопротивлением 470Ом, подключённой к выводам 3 и 4 блока, не менее 5В.[5]

Для получения на выходе генератора амплитудно-модулированного сигнала устанавливают перемычку между выводами 4 и 32. Отклонение несущей частоты от номинального значение не превышает 0,5% при крайних значениях температуры окружающей среды и напряжения источниками питания.

Путевой усилитель ПУ1 применяют для усиления сигналов, предназначенных для работы БРЦ и сигналов частотной АЛС. Блок ПУ1 содержит два двухтактных каскада усиления. Первый каскад выполнен на транзисторах VТ1 и VТ2 средней мощности; второй каскад выполнен на мощных транзисторах VТ3 и VТ4. На входе усилителя установлении трансформатор Т1 и для согласования его входного сопротивления с выходным сопротивлением источника усиливаемого сигнала-генератора ГРЦ или ПГ-АЛСМ.

Включённый на входе усилителя резистор R1 стабилизирует его входное сопротивление. Включение этого резистора и конденсаторов С5 и С6 в базовые цепи транзисторов VТ1 и VТ2 исключает возможность самовозбуждения усилителя на повышенных частотах при разомкнутом входе усилителя. Межкаскадная связь выполнена посредством трансформатора Т2 выходной каскад нагружен на трансформатор ПТЦ. Для повышения коэффициента полезного действия и облегчения работы транзисторов оба каскада работают в ключевом режиме.

В режиме холостого хода транзисторы VТ3 и VТ4 находятся в режиме глубокого насыщения, их входное сопротивление резко снижается, поэтому значительно возрастает ток через обмотки трансформатора Т2 и через транзисторы VТ1 и VТ2. Для уменьшения этого тока в эту цепь может быть включён балластный резистор.[4]

Транзисторы выходного каскада защищены от импульсных воздействий тягового тока и атмосферных перенапряжений включённым на выходе усилителя защитным контуром (демпфером), состоящим из диодов VД5- VД8 конденсатора С4 и резистора R2, защитный контур снижает пиковые напряжения.

Внутри блока имеется мощный выпрямитель на кремневых диодах VД1- VД4 и сглаживающий фильтр, состоящий из дросселя L и электрических конденсаторов С1-С3. От выпрямителя осуществляется питание цепей транзисторов. Переменный ток напряжением 17,5В подаётся в блок от сигнального трансформатора СОБС-2Л или ПОБС-5А.

Требуемое для питания БРЦ напряжение выбирается на выводах этого трансформатора. При входном напряжении 5Ви напряжений питания 17,5В входное сопротивление блока ПУ1 составляет примерно 400м. Выходная мощность 40ВТ при выходном напряжении 5В.

Путевой приёмник сигналов ПРЦ или ПРЦМ предназначен для приёма и дешифрирования амплитудно-модулированных сигналов из рельсовой цепи. Приёмник ПРЦ предназначен для применения на железнодорожных линиях, а ПРЦМ – на линиях метрополитена.[5]

Приёмник ПРЦ содержит следующие основные функциональные узлы: входной фильтр, буферный каскад, пороговое устройство, интегратор, выходной усилитель, выходной фильтр, вторичный источник питания постоянного тока.

Входной фильтр представляет собой полосовой фильтр, выполненный на броневых ферритовых сердечниках и конденсаторах. Фильтр содержит связанные колебательные контуры Т1-С1, Т2-С2, Т3-С3, каждый из контуров настраивают на несущую частоту принимаемого сигнала. Связь между первым и вторым контурами трансформаторная выше критической, обеспечивается за счёт включения части индуктивности первого контура во второй. Входной сигнал подаётся на обмотку 3-4 входного контура, гальванически не связанную с контурной обмоткой.

Коэффициент трансформации на входе приёмника обеспечивает требуемое по условиям согласования с кабельной линией входное сопротивление приёмника. Его измеряют на входных выводах блока при подаче не модулированных несущих частот. Это сопротивление должно быть в пределах 120-160Ом.

Включённые параллельно входной обмотке стабилитроны VД1 и VД2 обеспечивают защиту элементов фильтра от перенапряжений, которые могут поступать из рельсовой линии от воздействия тяговой сети или от грозовых разрядов. Для защиты от обоих полупериодов перенапряжений стабилитроны включены между собой последовательно и встречно.

Связь между вторым и третьим контурами фильтра слабая, менее критической, обеспечивается через буферный каскад, выполненный на транзисторе VТ1, включённом по схеме с общим эмиттером. Включённый в цепь эмиттера резистор R1 повышает входное сопротивление усилителя. Изменением сопротивления этого резистора обеспечивается регулировка чувствительности приёмника. Полоса пропускания входного фильтра не менее 24Гц, что обеспечивает пропускание первых боковых частот модулированного сигнал. На выходе фильтра (база транзистора VТ2) сигнал имеет форму, близкую к сигналу со 100%-ной амплитудной модуляцией.

Затухание фильтра для не модулированного сигнала по соседнему каналу (для фильтра с резонансной частотой 420Гц измеряют на частоте 480Гц и наоборот) составляет не менее 38дБ для каналов с частотами 420 и 480Гц и не менее 30дБ для каналов с частотами 580, 720 и 780Гц.

При таких затуханиях обеспечивается остаточное подавление сигнала соседнего канала, что обеспечивает независимую работу приёмников, подключённых последовательно к одной приёмной паре и реагирующих на сигналы собственных БРЦ. Однако при завышенном напряжении сигналов может проявляться мешающее действие сигнала соседнего канала. Поэтому в условиях эксплуатации не следует в БРЦ превышать максимально допустимые по регулировочным таблицам значения напряжения сигналов.[1]

С выхода фильтра (обмотка 2-3 трансформатора Т3) сигнал поступает на вход буферного каскада, выполненного на транзисторе VТ2, включённом по схеме с общим коллектором. Посредством этого каскада обеспечивается согласование выхода фильтра с пороговым устройством, имеющим высокий коэффициент возврата и представляющим собой не симметричный триггер эмиттерной связью на транзисторах VТ3 и VТ4. Связь буферного каскада с триггером ёмкостная посредством конденсатора С4. Фактический коэффициент возврата триггера близок к единице. В качестве расчётного принято значение 0,8.

В схеме триггера предусмотрена возможность шунтирования контактом собственного путевого реле резистора R12 в цепи эмиттера для снижения коэффициента возврата. Это исключает неустойчивую работу путевого реле при приближении к БРЦ или удалении от неё поезда, когда напряжение на входе приёмника близко напряжению срабатывания.

Нагрузкой триггера является интегрирующая цепь R13-С5. Выделенные из амплитудно-модулированного сигнала низкочастотные колебания (8 или 12 Гц) пилообразной формы с конденсатора С5 поступают на вход выходного усилителя. Он выполнен на операционном усилителе (микросхема ДА1) и транзисторах VТ5- VТ8. Выделенные на конденсаторе С5 интегратора низкочастотные колебания поступают на инвертирующий вход микросхема ДА1 через проходной конденсатор С6. Сопротивление резистора R22, включённого на выходе микросхемы, определяет токи, протекающие через транзисторы VТ5 и VТ6, достаточные для управления транзисторами второго каскада усиления VТ7 и VТ8, работающими в ключевом режиме.

С выходного усилителя сигнал подаётся на первый контур выходного фильтра Т4-С7, настроенного на частоту модуляции 8 или 12Гц в зависимости от типа приёмника, второй контур выходного фильтра Т5-С8 связан с первым через буферный каскад, выполненный на транзисторах VТ11 и VТ12. При таком включении обеспечивается слабая связь между контурами для повышения добротности каждого из контуров и избирательных свойств фильтра. Фильтр надёжно обеспечивает разделение частот 8 и 12Гц. Напряжение на реле при подаче на вход фильтра смежной частоты (например, 8Гц вместо 12Гц) не превышает 0,68В, что соответствует надёжному отпусканию якоря путевого реле.

Отказы элементов фильтра не приводят к ложному срабатыванию реле, которое гальванически не связано с источником питания. Полоса пропускания фильтра 1,2 -1,4Гц, затухание на соседней частоте модуляции примерно 20дБ. Этим исключается возбуждение путевого реле при приёме сигнала, частота модуляции которого не совпадает с частотой настройки фильтра.[5]

В выходном фильтре каждый контур настраивают в резонанс подбором значения индуктивности трансформаторов Т4 и Т5, которое устанавливают изменением положения магнитного шунта (подстроенных пластин) в воздушных зазорах их сердечников. Ёмкости конденсаторов С7 и С8 в фильтре с частотой 8Гц приняты 30мкФ, а в фильтре частотой 12Гц – 20мкФ. С выхода полосового низкочастотного фильтра сигнал поступает на выпрямитель VД3, к которому через внешние выводы блока подключено путевое реле АНШ2-1230. Обмотки этого реле включены параллельно, поэтому их сопротивление постоянному току составляет 307,5Ом. Если имеется входной сигнал, то напряжение на реле составляет 4,4 -7В, напряжение срабатывания при параллельном соединении обмоток – более 3,5В.

Так как два приёмника разных типов могут включаться последовательно в одну сигнальную пару кабеля, то для исключения возможности неправильной их работы при ошибочной установке приёмника одного типа на место другого приёмники имеют разные выводы для подключения реле. Поэтому при ошибочной установке приёмников путевые реле не срабатывают.

Приёмники ПРЦ рассчитаны для работы при температуре окружающей среды от – 45 до +65С и могут устанавливаться на релейных стативах станций и в релейных шкафах автоматической блокировки.

Трансформатор ПТЦ применяют в качестве выходного для путевого усилителя ПУ1. К первичной обмотке подключают выход путевого усилителя. При этом к выводу 2ПТЦ подключается положительный полюс источника питания. С вторичной обмотки трансформатора напряжение подаётся на вход путевого фильтра и далее поступает в БРЦ. Напряжение, подаваемое на вход путевого фильтра, регулируется различным включением вторичной обмотки.

Гальваническое разделение между выходом путевого усилителя и рельсовой цепью обеспечивает возможность питания путевых усилителей разных БРЦ и передающих устройств АЛС от общего питающего трансформатора.[8]

Номинальная мощность трансформатора ПТЦ в диапазоне частот 75-780Гц составляет не менее 50В∙А. Ток холостого хода при напряжении на первичной обмотке (выводы 1 и 3) 30В, частотой 50Гц не более 300мА.

Фильтр питающего конца ФП предназначен для ограничения спектра амплитудно-модулированного сигнала поступающего с выхода путевого усилителя. Одновременно он защищает путевой усилитель от воздействия непрерывных и импульсных перенапряжений, возникающих в рельсовой линии. Фильтр представляет собой последовательный колебательный контур, содержащий трансформатор Т и набор конденсаторов. Фильтр типа ФП8,9 применяют при передаче сигналов с несущими частотами 420 или 480Гц.

Похожие работы

Оборудование участка железной дороги перегонными устройствами автоматики и телемеханики

Скачать

81433

11

25

... отдельную двухпроводную цепь, в которую включают известительное реле. Информацию о состоянии переездной установки на станцию передают устройства диспетчерского контроля. Схема управления переездной сигнализацией для нечетного пути двух­путного перегона показана на рис. 5 В пределах блок-участка, на котором расположен переезд, образованы две рельсовые цепи: 5П с питающим концом НП на переезде и ...

Оборудование двухпутного участка железной дороги

Скачать

106144

1

0

... . Особенности организации технического обслуживания устройств автоблокировки на перегонах обус­ловлены большой территориальной рассредоточенностью устройств вдоль трассы железной дороги. Этот фактор наряду с неравномерностью распределения персонала по участку, различной степенью его укомплекто­ванности и разнообразным характером дорог и средств передви­жения определяет различие в формах ...

Оборудование участка железной дороги средствами автоматики и телемеханики

Скачать

20331

5

0

... точках (1,9,11) происходит аналогичным образом, и на всех светофорах горит зеленый огонь, если свободны их блок–участки. 3 Расчет капиталовложений на оборудование участковой станции и заданного участка запроектированными устройствами автоматики и телемеханики и определение штата их содержания   3.1  Расчёт капиталовложений на строительство ЭЦ на участковой станции Капитальные затраты на ...

Устройства автоматики и СЦБ на железнодорожном транспорте

Скачать

48704

5

0

... соответствовать действительному их взаимному расположению. Все чертежи схематического плана станции должны выполняться в соответствии с единой системой конструкторской документации на элементы и устройства железнодорожной сигнализации и блокировки. На схематическом плане станции показывают: -  специализацию и нумерацию приемоотправочных путей; -  расположение и нумерацию стрелок и светофоров ...