Камера напольная малогабаритная - Модернизация аппаратуры контроля подвижного состава на перегоне Зябровка-Тереховка

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.

Камера предназначена для эксплуатации, при стационарномкреплении на специальном основании, в следующих условиях:

    - при воздействии механических нагрузок по классу МС5 согласно ОСТ 32.146-2000; - при воздействии климатических факторов по классу К4 согласно ОСТ 32.146-2000.

Технические характеристики:

    - габаритные размеры корпуса камеры составляют 297Ч262Ч183 мм. - масса камеры - не более 18 кг. - по степени защиты от попадания внутрь оболочки внешних твердых предметов и воды КНМ-05 относится к оборудованию классаIP54 по ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89). - электрическая прочность изоляции между электрическими цепями и корпусом КНМ-05 - не менее 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 +15 В ±10%,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 токомКНМ-05 относится к оборудованию класса III по ГОСТ 12.2.007.0-75.

По уровню индустриальных радиопомех КНМ--05 относится к оборудованию класса Д4 по ОСТ 32.146-2000.

По устойчивости к электромагнитным помехам КНМ-05относится к оборудованию класса А3 по ОСТ 32.146-2000.

Камера состоит из корпуса выполненного из листового металла толщиной 3 мм, оклеенного изнутри теплоизоляционными пластинами из пенно полиуретана, и двух съемных крышек передней и задней (рисунок 4.10).

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.

конструкция камеры кнм - 05

Рисунок 4.10 - Конструкция камеры КНМ - 05

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.

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, структурная схема которого приведена на рисунке 4.11.

структурная схема модуля управления камерой

Рисунок 4.11- Структурная схема модуля управления камерой

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.

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.

Похожие статьи




Камера напольная малогабаритная - Модернизация аппаратуры контроля подвижного состава на перегоне Зябровка-Тереховка

Предыдущая | Следующая