Принцип действия магнитоиндукционного путевого датчика

В магнитоиндукционном точечном путевом датчике используется генераторный первичный преобразователь (формирующий информационный сигнал под воздействием колеса и при отсутствии внешнего источника питания), основанный на принципе электромагнитной индукции, закон которой выражается формулой

(1)

где е – индуктируемая в катушке электродвижущая сила (эдс);

w – число витков в катушке;

Ф – магнитный поток пронизывающий витки катушки.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия магнитоиндукционного путевого датчика SERVO фирмы GENERAL ELECTRIK. Датчик показанный на рис.1, представляет собой, размещенный в диамагнитном корпусе 1 подковообразный постоянный магнит 2 с отдельными обмотками 6 на каждом из его полюсов.

При входе ферромагнитной массы реборды 4 колеса 5 в зону действия датчика магнитное сопротивление воздушного зазора магнита изменяется, что вызывает изменение магнитного потока 3, сцепленного с витками катушек датчика, и, как следствие, индуктирование эдс (в обеих последовательно соединенных катушках) с амплитудой, пропорциональной скорости движения колеса. Полярность индуктируемой эдс в приемных катушках меняется от прямой до обратной при проследовании колеса над датчиком (рис.2).

Амплитуда напряжения на выходе датчика тем больше, чем выше скорость движения колеса. Полученный электрический сигнал достаточно просто обрабатывается электронными устройствами исполнительного элемента.

Рис.1

Рис.2

Схема исполнительного элемента магнитоиндукционного путевого датчика представленого на рис.3, состоит из интегрирующей цепочки RC, диода Д и транзистора Т, управляемого отрицательной полуволной сигнала датчика (положительная полуволна шунтируется диодом Д). Цепочка RC, включенная на входе транзистора, отфильтровывает из сигнала высокочастотные составляющие и короткие импульсы помех, обусловленные вибрацией датчика и наводками от внешних магнитных полей.

Рис.3

Амплитуда импульса падает с уменьшением скорости состава, и при остановках колеса над датчиком напряжение на катушках практически отсутствует. Таким образом, рассматриваемый датчик имеет информационное ограничение по скоростному диапазону.

Следует отметить, что невысокая стоимость датчика обусловлена относительно простой его конструкцией (магнит и обмотка). Однако достаточно большая масса ограничивает срок службы датчика, установленного на рельсе, вследствие разрушения его вибрациями, возникающими при движении поездов.

На элементы согласования датчика с исполнительным элементом оказывают существенное влияние электромагнитные помехи, воздействующие на обмотки датчика и соединительные провода. Применяемые меры к их ослаблению не всегда эффективны вследствие широкого частотного спектра помех и случайного характера этих процессов.

Аналогично рассмотренному принципу действия работают также магнитоиндукционные точечные путевые датчики (педали) типа ПБМ, ДМ и другие, применяемые на дорогах.

Рассмотрим следующую группу датчиков, принцип работы которых основан на формировании информационных сигналов о движении колеса путем амплитудной модуляции выходного сигнала. Это так называемые индукционные электромагнитные путевые датчики, где чувствительным элементом являются катушки индуктивности, параметры которых (взаимная индуктивность) изменяются при движении колеса над ним. Выходным сигналом датчика является амплитуда переменного тока.