Файл: Практикум для студентов специальности 23. 05. 05 Системы обеспечения движения поездов специализации Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 352
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
DD1, состоящей из внутреннего генератора, частота которого 1 МГц стабилизирована кварцем, и делителя частоты с переменным коэффициентом деления. Коэффициент деления устанавливается внешними перемычками. Подключение источника 9 В с клеммы 12 на клемму 23 настраивает микросборку DD1 на формирование частоты 420 Гц, на клемму 21 – 480 Гц, на клемму 22 – 580 Гц. У путевого генератора ГП3-8, 9, 11 клеммы 13 и 11 свободны, а у генератора ГП3-11, 14, 15 соединение клеммы 12 с клеммами 22 настраивает генератор на формирование частоты 580 Гц, с клеммой 13 – 720 Гц, с клеммой 11 – 780 Гц. Клеммы 23 и 21 свободны. Частота 1 МГц и сформированная несущая частота поступают на микросборку генерации частоты модуляции и манипулятор DD2. Частота модуляции 8 или 12 Гц выбирается за счет соединения клемм 62-42 или 62-33 соответственно. Несущая частота подается на базу транзистора VT1 и с коллектора поступает в точку "с" и на клемму 1, что позволяет контролировать нормальную работу генератора. Частота модуляции на микросборке DD2 формируется на выходе fм (клемма 31), которая также служит для контроля исправной работы DD2. Частотно-модулированный сигнал с DD2 подается в точку "b". Клеммы "а","b" и "с" находятся внутри генератора, при нормальной работе перемычка соединяет точки "b" и "а", и сформированный двумя микросборками сигнал усиливается двухтактным двухкаскадным усилителем на транзисторах VT2-VT5, включенных по схеме с общим эмиттером.
При настройке и регулировке в КИПе соединение точки "а" с точкой "с" позволяет получить неманипулированный сигнал несущей частоты. К выходу усилителя подключен светодиод VD2, выведенный на внешнюю панель. Мигающий с частотой 8, 12 Гц светодиод говорит о нормальной работе ГПЗ.
Выходной сигнал через переменный резистор R11 поступает на клемму 83 генератора, которая внешней перемычкой соединяется с клеммой 72 и далее на согласующий трансформатор TV, который согласует низкое выходное сопротивление предварительного усилителя с высоким входным сопротивлением выходного усилителя на транзисторах VT6-VT9. Вторичная обмотка трансформатора с конденсатором С5 образует резонансный контур, который с помощью внешних перемычек может перестраиваться на одну из трех несущих частот. Внешняя перемычка 81-73 настраивает этот контур в резонанс на нижнюю, перемычка 8-63 – на среднюю и перемычки 81-82 – на верхнюю несущую частоту работы генератора. Питание +20 В и -20 В на выходной каскад подается установкой перемычек 3-4 и 51-61. При включении питания на внутренний усилитель загорается светодиод
VD8. Выход усилителя – клеммы 52-2 ("земля"), на котором при работе генератора появляется двуполярный манипулированный сигнал несущей частоты. Номинальная выходная мощность усилителя – 20 ВА. Особенностью схемы выходного усилителя является включение транзисторов по схеме с общим коллектором, что позволяет использовать 2 радиатора для четырех транзисторов, так как коллекторы транзисторов выведены на корпус, но в результате все транзисторы работают в усилительном режиме и выходное напряжение лежит в пределах 1-6 В в зависимости от положения движка переменного резистора R11, выведенного на внешнюю панель генератора. При необходимости получение более мощного сигнала к выходу предварительного усилителя к клеммам 83-53 подключается специальный путевой усилитель ПУ1. В этом случае перемычки 3-4 и 51-61 снимаются, а клемма 83 соединяется с клеммой 2 ("земля").
Питание генератора напряжением 35 В, которое выпрямляется каскадом VD1-VD4, сглаживается конденсаторами С2, С3. Напряжение +20 В не стабилизировано и служит для питания выходных каскадов. Напряжение ± 9 В стабилизировано стабилитроном VD7.
Путевой фильтр ФПМ
Путевой фильтр выпускается двух типов: ФПМ 8, 9, 11 на частоты 420, 480 и 580 Гц и ФПМ 11, 14, 15 на частоты 580, 720 и 780 Гц. Он служит для гальванической развязки генератора от рельсовой линии, защиты генератора от влияния токов локомотивной сигнализации, грозовых разрядов и обеспечения требуемого входного сопротивления питающего конца рельсовой цепи. Настройка осуществляется подбором емкости, обеспечивающей наибольший уровень сигнала на выходе фильтра. Схема фильтра приведена на рис. 5.5.
Выход генератора подключается к клеммам 11-71, а затем, в зависимости от несущей частоты генератора, клемма 43 для самой низкой (420 Гц для ФПМ 8,9,11 или 580 Гц для ФПМ 11,14,15), клемма 42 средней и клемма 41 верхней частоты соединяются внешней перемычкой с конденсаторами, образуя последовательный LC-контур. Настройка этого контура в резонанс за счет подключения различного набора конденсаторов обеспечивает максимальный уровень сигнала на выходе 61 – 12.
Путевой приемник ПП
Всего выпускается 10 видов приемников, каждый из которых рассчитан для приема сигнала на своей несущей частоте и частоте модуляции. В обозначении приемника первая цифра – номер гармоники, за которой лежит несущая частота, вторая цифра – частота модуляции, т. е. например, ПП8-8, ПП8-12, ПП9-8. ПП9-12 и т.д. Принципиальная схема приемника приведена на рис. 5.6.
Сигнал из рельсовой линии через аппаратуру согласования поступает на клеммы 43-11. Если в линию подключены два приемника, они включаются последовательно. Стабилитроны VD1, VD2 служат для защиты входа от атмосферных перенапряжений. Входной полосовой фильтр состоит из двух каскадно соединенных систем спаренных контуров, связь между которыми осуществляется через трансформатор Т1. Полоса пропускания фильтра – 24 Гц. Клеммы 72-71 служат для контроля настройки фильтра. При напряжении на входе 1,5 В напряжение на этих клеммах на резонансной частоте – 8-10 В. Затухание фильтра по соседнему каналу не менее 38 дБ.
Для снижения коэффициента возврата приемника после срабатывания путевого реле его фронтовым контактом параллельно R2 (820 Ом) может подключаться резистор R3 (5,1 кОм), что уменьшает глубину отрицательной обратной связи транзистора VT1 и понижает порог срабатывания, исключая дребезг в срабатывании реле при уровне входного сигнала вблизи порога срабатывания. Настройка порога срабатывания производится переменным резистором R34.
Демодулятор выполнен на транзисторе VT2, в коллекторной цепи которого включены резистор R4 (3,9 кОм) и конденсатор C5, нa котором и выделяется частота модуляции 8 или 12 Гц, так как сопротивление емкости С5 (6,8 мкФ) для частоты 420 Гц составляет всего 55 Ом. Во время импульса происходит открытие транзистора VT2 положительной полуволной несущей частоты, а так как время заряда меньше времени разряда на R4, конденсатор заряжается, а во время интервала – разряжается. Через конденсатор С6 переменная составляющая сформированного пилообразного напряжения поступает на базу транзистора VT3. Изменение амплитуды входного сигнала приводит к изменению амплитуды пилообразного напряжения на коллекторе VT2. Следующий каскад на транзисторе VT3 служит амплитудным ограничителем. При отсутствии входного сигнала транзистор VT3 приоткрыт падением напряжения на VD3 и R9, a VT2 – закрыт, на его коллекторе напряжение – 6 В. При поступлении частотно-модулированного сигнала на VT2 во время импульса напряжение на С5 растет и транзистор VT3 открывается. В интервале С5разряжаетсяна резистор R4, уровень сигнала на конденсаторе понижается, транзистор VT3 закрывается. Если уровень входного сигнала в два раза превышает порог срабатывания приемника, то во время импульса происходит полное открытие транзистора
VT3, а во время интервала транзистор полностью закрывается, поэтому дальнейшее увеличение амплитуды сигнала на входе приемника не изменяет уровень напряжения на его коллекторе.
Следующий каскад на транзисторе VT4, включенном по схеме с общим коллектором, служит для выделения частоты 8 или 12 Гц в зависимости от настройки контура С7, С8 и Т5. При совпадении частоты сигнала с частотой настройки этого контура переменная составляющая тока сигнала, протекающая через этот контур, будет максимальной. На базах транзисторов VT5, VT6 напряжение будет иметь форму, близкую к синусоидальной, изменяясь относительно уровня + 6 В и открывая поочередно транзисторы VT5 и VT6. При отсутствии сигнала оба транзистора закрыты. На транзисторах VT7, VT8 собран триггер, который в схеме приемника является пороговым элементом с высоким коэффициентом возврата. Для снижения коэффициента возврата до 0,9 служит резистор R16. С триггера сигнал поступает на двухтактный двухкаскадный усилитель с двуполярным питанием. На выходе еще один фильтр С9, С10, Т6, который выделяет частоту модуляции 8 или 12 Гц и служит для гальванической развязки путевого реле от источников питания. Выходные каскады на транзисторах VT11, VT12 работают в ключевом режиме. На выходе каскада включены светодиоды VD11, VD12, мигающий режим работы которых говорит о нормальной работе приемника. При отсутствии сигнала на входе приемника горит только один светодиод VD11 или VD12, что определяется положением триггера в момент наложения шунта.
В системе АБТ для повышения надежности работы к приемнику ПП подключается второе дополнительное путевое реле через блок БВСЛ (блок выпрямителей и согласования линейный). Один блок БВСЛ позволяет подключить до четырех реле.
В 1999 г. схема приемника была усовершенствована. Резонансный контур С7, С8, T5 был вынесен из корпуса приемника и закреплен на внешней стороне колодки реле НШ, на которую устанавливался приемник. В схему приемника этот контур подключается тремя внешними перемычками. Кроме того, к пороговому элементу параллельно усилителю на транзисторах VT7-VT9 подключается специализированная микросхема – преобразователь частоты, к выходу которой через двухтактный транзисторный усилитель подключается основное путевое реле. Необходимость использования первого выхода определяется конкретным проектом.
Питание приемника осуществляется переменным током напряжением 17,5 В. Схема выпрямителя за счет умножения напряжения на конденсаторах С11, С12 и диодах VD9, VD10 позволяет получить двуполярное питание + 18 В и - 18В.
Схемы генераторов и приемников на частоту 4,5, 5,0 и 5,5 кГц построены аналогично, различаясь только схемами фильтров.
Схема подключения аппаратуры ТРЦ к рельсовой линии
Схема подключения рассмотренной выше аппаратуры ТРЦ к рельсовой линии приведена на рис. 5.7. Для получения требуемого сопротивления по концам рельсовой линии порядка 0,4 Ом устанавливается путевой трансформатор с коэффициентом трансформации 38. Для защиты трансформатора от тягового тока ассиметрии устанавливается автоматический выключатель многократного действия (АВМ) на максимальный ток 10 или 15 А. Резисторы служат для ограничения тягового тока ассиметрии, в сумме их сопротивление не должно превышать 0,4 Ома. Выравниватель ВОЦН-220 защищает аппаратуру от перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами. В тех случаях, когда в пределах тональной рельсовой цепи на перегоне устанавливается дроссель-трансформатор для выравнивания тягового тока, длина рельсовой цепи должна быть уменьшена в 1,5 раза. Если ДТ установлен на границе рельсовой цепи, аппаратура ТРЦ подключается к основной обмотке. На станциях аппаратуры ТРЦ подключается к дополнительной обмотке при коэффициенте трансформации 40.
Описание лабораторного макета
На лицевой панели макета приведена полная развернутая схема генератора типа ГП3-8, 9, 11, путевого фильтра ФПМ, схема подключения к рельсовой линии, приемник типа ПП 9/8 и часть блока БВС4Л. Все переключения на макете осуществляются с помощью штепсельных перемычек. На схеме рельсовой линии установлен резистор, имитирующий изменение сопротивления изоляции. С его помощью можно изменять уровень сигнала на входе приемника: повышать при повороте против часовой стрелки или понижать при повороте по часовой стрелке.
Порядок выполнения работы
Исследование генератора ГП3
1. Включить питание макета, и подключив потенциальный вход осциллографа к клемме генератора 1, а второй провод осциллографа на клемму 2 ("земля"), начертить временную диаграмму работы генератора при генерации частоты 420, 480, 580 Гц. Объяснить форму напряжения.
При настройке и регулировке в КИПе соединение точки "а" с точкой "с" позволяет получить неманипулированный сигнал несущей частоты. К выходу усилителя подключен светодиод VD2, выведенный на внешнюю панель. Мигающий с частотой 8, 12 Гц светодиод говорит о нормальной работе ГПЗ.
Выходной сигнал через переменный резистор R11 поступает на клемму 83 генератора, которая внешней перемычкой соединяется с клеммой 72 и далее на согласующий трансформатор TV, который согласует низкое выходное сопротивление предварительного усилителя с высоким входным сопротивлением выходного усилителя на транзисторах VT6-VT9. Вторичная обмотка трансформатора с конденсатором С5 образует резонансный контур, который с помощью внешних перемычек может перестраиваться на одну из трех несущих частот. Внешняя перемычка 81-73 настраивает этот контур в резонанс на нижнюю, перемычка 8-63 – на среднюю и перемычки 81-82 – на верхнюю несущую частоту работы генератора. Питание +20 В и -20 В на выходной каскад подается установкой перемычек 3-4 и 51-61. При включении питания на внутренний усилитель загорается светодиод
VD8. Выход усилителя – клеммы 52-2 ("земля"), на котором при работе генератора появляется двуполярный манипулированный сигнал несущей частоты. Номинальная выходная мощность усилителя – 20 ВА. Особенностью схемы выходного усилителя является включение транзисторов по схеме с общим коллектором, что позволяет использовать 2 радиатора для четырех транзисторов, так как коллекторы транзисторов выведены на корпус, но в результате все транзисторы работают в усилительном режиме и выходное напряжение лежит в пределах 1-6 В в зависимости от положения движка переменного резистора R11, выведенного на внешнюю панель генератора. При необходимости получение более мощного сигнала к выходу предварительного усилителя к клеммам 83-53 подключается специальный путевой усилитель ПУ1. В этом случае перемычки 3-4 и 51-61 снимаются, а клемма 83 соединяется с клеммой 2 ("земля").
Питание генератора напряжением 35 В, которое выпрямляется каскадом VD1-VD4, сглаживается конденсаторами С2, С3. Напряжение +20 В не стабилизировано и служит для питания выходных каскадов. Напряжение ± 9 В стабилизировано стабилитроном VD7.
Путевой фильтр ФПМ
Путевой фильтр выпускается двух типов: ФПМ 8, 9, 11 на частоты 420, 480 и 580 Гц и ФПМ 11, 14, 15 на частоты 580, 720 и 780 Гц. Он служит для гальванической развязки генератора от рельсовой линии, защиты генератора от влияния токов локомотивной сигнализации, грозовых разрядов и обеспечения требуемого входного сопротивления питающего конца рельсовой цепи. Настройка осуществляется подбором емкости, обеспечивающей наибольший уровень сигнала на выходе фильтра. Схема фильтра приведена на рис. 5.5.
Выход генератора подключается к клеммам 11-71, а затем, в зависимости от несущей частоты генератора, клемма 43 для самой низкой (420 Гц для ФПМ 8,9,11 или 580 Гц для ФПМ 11,14,15), клемма 42 средней и клемма 41 верхней частоты соединяются внешней перемычкой с конденсаторами, образуя последовательный LC-контур. Настройка этого контура в резонанс за счет подключения различного набора конденсаторов обеспечивает максимальный уровень сигнала на выходе 61 – 12.
Путевой приемник ПП
Всего выпускается 10 видов приемников, каждый из которых рассчитан для приема сигнала на своей несущей частоте и частоте модуляции. В обозначении приемника первая цифра – номер гармоники, за которой лежит несущая частота, вторая цифра – частота модуляции, т. е. например, ПП8-8, ПП8-12, ПП9-8. ПП9-12 и т.д. Принципиальная схема приемника приведена на рис. 5.6.
Сигнал из рельсовой линии через аппаратуру согласования поступает на клеммы 43-11. Если в линию подключены два приемника, они включаются последовательно. Стабилитроны VD1, VD2 служат для защиты входа от атмосферных перенапряжений. Входной полосовой фильтр состоит из двух каскадно соединенных систем спаренных контуров, связь между которыми осуществляется через трансформатор Т1. Полоса пропускания фильтра – 24 Гц. Клеммы 72-71 служат для контроля настройки фильтра. При напряжении на входе 1,5 В напряжение на этих клеммах на резонансной частоте – 8-10 В. Затухание фильтра по соседнему каналу не менее 38 дБ.
Для снижения коэффициента возврата приемника после срабатывания путевого реле его фронтовым контактом параллельно R2 (820 Ом) может подключаться резистор R3 (5,1 кОм), что уменьшает глубину отрицательной обратной связи транзистора VT1 и понижает порог срабатывания, исключая дребезг в срабатывании реле при уровне входного сигнала вблизи порога срабатывания. Настройка порога срабатывания производится переменным резистором R34.
Демодулятор выполнен на транзисторе VT2, в коллекторной цепи которого включены резистор R4 (3,9 кОм) и конденсатор C5, нa котором и выделяется частота модуляции 8 или 12 Гц, так как сопротивление емкости С5 (6,8 мкФ) для частоты 420 Гц составляет всего 55 Ом. Во время импульса происходит открытие транзистора VT2 положительной полуволной несущей частоты, а так как время заряда меньше времени разряда на R4, конденсатор заряжается, а во время интервала – разряжается. Через конденсатор С6 переменная составляющая сформированного пилообразного напряжения поступает на базу транзистора VT3. Изменение амплитуды входного сигнала приводит к изменению амплитуды пилообразного напряжения на коллекторе VT2. Следующий каскад на транзисторе VT3 служит амплитудным ограничителем. При отсутствии входного сигнала транзистор VT3 приоткрыт падением напряжения на VD3 и R9, a VT2 – закрыт, на его коллекторе напряжение – 6 В. При поступлении частотно-модулированного сигнала на VT2 во время импульса напряжение на С5 растет и транзистор VT3 открывается. В интервале С5разряжаетсяна резистор R4, уровень сигнала на конденсаторе понижается, транзистор VT3 закрывается. Если уровень входного сигнала в два раза превышает порог срабатывания приемника, то во время импульса происходит полное открытие транзистора
VT3, а во время интервала транзистор полностью закрывается, поэтому дальнейшее увеличение амплитуды сигнала на входе приемника не изменяет уровень напряжения на его коллекторе.
Следующий каскад на транзисторе VT4, включенном по схеме с общим коллектором, служит для выделения частоты 8 или 12 Гц в зависимости от настройки контура С7, С8 и Т5. При совпадении частоты сигнала с частотой настройки этого контура переменная составляющая тока сигнала, протекающая через этот контур, будет максимальной. На базах транзисторов VT5, VT6 напряжение будет иметь форму, близкую к синусоидальной, изменяясь относительно уровня + 6 В и открывая поочередно транзисторы VT5 и VT6. При отсутствии сигнала оба транзистора закрыты. На транзисторах VT7, VT8 собран триггер, который в схеме приемника является пороговым элементом с высоким коэффициентом возврата. Для снижения коэффициента возврата до 0,9 служит резистор R16. С триггера сигнал поступает на двухтактный двухкаскадный усилитель с двуполярным питанием. На выходе еще один фильтр С9, С10, Т6, который выделяет частоту модуляции 8 или 12 Гц и служит для гальванической развязки путевого реле от источников питания. Выходные каскады на транзисторах VT11, VT12 работают в ключевом режиме. На выходе каскада включены светодиоды VD11, VD12, мигающий режим работы которых говорит о нормальной работе приемника. При отсутствии сигнала на входе приемника горит только один светодиод VD11 или VD12, что определяется положением триггера в момент наложения шунта.
В системе АБТ для повышения надежности работы к приемнику ПП подключается второе дополнительное путевое реле через блок БВСЛ (блок выпрямителей и согласования линейный). Один блок БВСЛ позволяет подключить до четырех реле.
В 1999 г. схема приемника была усовершенствована. Резонансный контур С7, С8, T5 был вынесен из корпуса приемника и закреплен на внешней стороне колодки реле НШ, на которую устанавливался приемник. В схему приемника этот контур подключается тремя внешними перемычками. Кроме того, к пороговому элементу параллельно усилителю на транзисторах VT7-VT9 подключается специализированная микросхема – преобразователь частоты, к выходу которой через двухтактный транзисторный усилитель подключается основное путевое реле. Необходимость использования первого выхода определяется конкретным проектом.
Питание приемника осуществляется переменным током напряжением 17,5 В. Схема выпрямителя за счет умножения напряжения на конденсаторах С11, С12 и диодах VD9, VD10 позволяет получить двуполярное питание + 18 В и - 18В.
Схемы генераторов и приемников на частоту 4,5, 5,0 и 5,5 кГц построены аналогично, различаясь только схемами фильтров.
Схема подключения аппаратуры ТРЦ к рельсовой линии
Схема подключения рассмотренной выше аппаратуры ТРЦ к рельсовой линии приведена на рис. 5.7. Для получения требуемого сопротивления по концам рельсовой линии порядка 0,4 Ом устанавливается путевой трансформатор с коэффициентом трансформации 38. Для защиты трансформатора от тягового тока ассиметрии устанавливается автоматический выключатель многократного действия (АВМ) на максимальный ток 10 или 15 А. Резисторы служат для ограничения тягового тока ассиметрии, в сумме их сопротивление не должно превышать 0,4 Ома. Выравниватель ВОЦН-220 защищает аппаратуру от перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами. В тех случаях, когда в пределах тональной рельсовой цепи на перегоне устанавливается дроссель-трансформатор для выравнивания тягового тока, длина рельсовой цепи должна быть уменьшена в 1,5 раза. Если ДТ установлен на границе рельсовой цепи, аппаратура ТРЦ подключается к основной обмотке. На станциях аппаратуры ТРЦ подключается к дополнительной обмотке при коэффициенте трансформации 40.
Описание лабораторного макета
На лицевой панели макета приведена полная развернутая схема генератора типа ГП3-8, 9, 11, путевого фильтра ФПМ, схема подключения к рельсовой линии, приемник типа ПП 9/8 и часть блока БВС4Л. Все переключения на макете осуществляются с помощью штепсельных перемычек. На схеме рельсовой линии установлен резистор, имитирующий изменение сопротивления изоляции. С его помощью можно изменять уровень сигнала на входе приемника: повышать при повороте против часовой стрелки или понижать при повороте по часовой стрелке.
Порядок выполнения работы
Исследование генератора ГП3
1. Включить питание макета, и подключив потенциальный вход осциллографа к клемме генератора 1, а второй провод осциллографа на клемму 2 ("земля"), начертить временную диаграмму работы генератора при генерации частоты 420, 480, 580 Гц. Объяснить форму напряжения.