Датчик предназначен для индикации занятия блок-участка, либо контрольного участка.
В схеме применена буржуйская микросхема LM393 имеющая два компаратора.
B природе существеует микросхема LM339 с четырьмя комараторами на борту.
Исходный путь показанный на рисунке разделен на четыре участка. Два из них - крайние
работают в обычном режиме, два центральных контролируются.
Участки могут быть произвольной длины, определяемой исходя из поставленной задачи.
Контроль производится путем оценки падения напряжения на резисторе R1.
При отсутствии локомотива на контролируемом участке потенциал верхнего вывода
R1 равен нулю. При входе локомотива на участок образуется делитель напряжения
- двигатель локомотива - резистор R1. при этом на R1 создается некоторое падение
напряжения, зависящее от соотношения сопротивлений двигателя и R1.
Это падение сравнивается с некоторой опорой, устанавливаемой на "-" входе компаратора
DA1.1 делителем R2, R3.
При отсутствии локомотива на контролируемом участке падение на R1 равно нулю,
и оно меньше опорного напряжения делителя R2 R3, при этом напряжение
на выходе компаратора Д1 равно нулю.
как только локомотив входит на контролируемый участок напряжение на R1 становится больше напряжения
на общей точке R2 R3, при этом выход компаратора Д1 устанавливается в высокое состояние.
Аналогично работает второй компаратор на втором контролируемом участке.
Собственно настройка схемы заключается в таком подборе R1 R2 R3, чтобы
падение на R1 при наличии локомотива превышало установленный порог при помощи
R2 R3.
Схема в "живом" состоянии проверялась при сопротивлении R1 = 8.2 Ом.
При таком сопротивлении локомотив типа Е44 (НО) создавал падение напряжения
на R1 около 2.5В (ток двигателя 0.3А). При помощи R2 R3 в их общей точке
был установлен порог порядка 0.5В. Схема работала устойчиво как при
максимальных скоростях движения локомотива (12В), так и при минимальных
скоростях (локомотив еле полз по участку, - где-то 4.5-5.5В питания на рельсах.)
Питание компараторов осуществлялось от стабилизированного источника +12В.
ПРИМЕЧАНИЕ1. Выход микросхемы построен с открытым коллектором, поэтому наличие резисторов подтяжки R4, R6 по выходу обязательно. Рассчитать их можно ориентировочно исходя из максимально допустимого тока коллектора выходного транзистора микросхемы который составляет для данного типа 20мА.
Например при сопротивлении резистора 10кОм
имеем 12В/10кОм=1.2мА, что вполне удовлетворяет условию работы без превышения допустимых значений.
ПРИМЕЧАНИЕ 2. Сопротивления R2, R3 делителя цепи формирования опорного
уровня можно прибросить следующим образом. Пусть, например,
ток двигателя минимальный из всего набора имеющихся двигателей
составляет 0.1А, тогда на измерительном резисторе в 8 Ом упадет
напряжение 8*0.1=0.8В. Зададим пороговый уровень равным 0.4В,
главное,чтобы он был ниже чем напряжение на измерительных резисторах
при нахождении на участке локомотива. Но, он должен быть ниже
не менее чем на 5мВ (т.н. напряжение смещения) относительно напряжения
выделяемого на измерительном резисторе.
Таким образом при превышении этого порога (при прохождении локомотива)
компаратор будет опрокидываться в противоположное состояние.
Следует учитывать, что при малых токах двигателей и малых значениях измерительного резистора
измерительное напряжение может оказаться малым по сравнению с напряжениями
разного рода наводок, тогда компаратор будет отрабатывать "грязь" а не
действительный сигнал. ориентировочно напряжение на измерительном резисторе
должно превышать 50-100мВ, хотя исходя из помеховой ситуации этот критерий может быть и гораздо
выше. Здесь придется ориентироваться экспериментально.
Рассчитываем параметры делителя по формуле: R3=Uпор*R2/(Uпит-Uпор),
где Uпит - напряжение питания = 12В в нашем случае.
Uпор - напряжение порога здесь = 0.4В
Зададим произвольно R2 из диапазона 10-100кОм, например 10кОм,
тогда R3=0.4В*10000/(12В-0.4В)=344Ом. Берем ближайшее значение из
ряда 360 Ом.
Второй способ экспериментальный - берем переменный резистор
10-100кОм, подключаем его центральную лапу на инверсный вход
компаратора и вращая его движок добиваемся устойчивого срабатывания
компаратора, потом омметром измеряем сопротивления верхней и нижней половины
и подбирая ближайшие постоянные ставим их в схему.
ДАТЧИК НА ДИОДАХ.
Такой датчик позволит определить наличие нагрузки при отключении основной силовой цепи питания.
Идея такова. Как при замкнутой, так и при разомкнутой кнопке К1 на диоде VD1 (любой выпрямительный с прямым допустимым током большим, чем максимальный ток нагрузки) будем иметь падение напряжения 0.6-0.7В для кремниевых и 0.2-0.3В для германиевых, что можно смело подавать, например, на компаратор с заранее предустановленным порогом.
При отсутствии нагрузки (двигателя М1) ток в цепи протекать не будет, соответственно падение напряжения на диоде VD1 будет равно нулю. Диод VD2 служит для шунтирования входа компаратора при подаче напряжения обратной полярности.
E-mail:
tigerail@yandex.ru
Токовый датчик
