Устройство определения середины шпальной накладки и электромагнитный датчик для обнаружения шпальной накладки

 

Изобретение относится к измерительной аппаратуре, используемой при строительстве, ремонте и текущем содержании железнодорожного пути. Устройство содержит электромагнитный датчик обнаружения шпальной накладки. Выходы датчика соединены с дифференциальным усилителем и каналом опорного сигнала в виде суммирующего усилителя. Первый вход синхронного детектора подключен к выходу дифференциального усилителя. Второй вход - к выходу канала опорного сигнала, а выход - к входу порогового устройства, выходом которого образован выход устройства. Электромагнитный датчик содержит генератор переменного напряжения, конденсатор, излучающую рамку и две приемные рамки, подключенные к выходам датчика. Ко входу генератора переменного напряжения подключен выход устройства обратной связи. Излучающая рамка выполнена из двух полурамок. Выводы последних связаны с выходом генератора переменного напряжения с возможностью сложения их магнитных потоков и обеспечения равенства и противофазности напряжений. К другим выводам полурамок подключен конденсатор, вход устройства обратной связи включен в цепь связи генератора переменного напряжения с указанными полурамками. Приемные рамки расположены симметрично относительно излучающей рамки. Техническим результатом является увеличение помехоустойчивости при одновременном упрощении конструкции. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к железнодорожному транспорту и могут быть использованы, в частности, в измерительной аппаратуре, используемой при строительстве, ремонте и текущем содержании железнодорожного пути в системах управления рабочими органами путевых машин.

Известно устройство для обнаружения середины шпальной накладки, предназначенное для автоматического останова шпалоподбивочной машины в заданных точках пути, по а. с. СССР N 246563, E 01 B 27/16 [1], содержащее автогенераторный датчик металла для определения шпальной накладки, детектор, усилитель, выносную рамку, установленную с возможностью ее регулировки.

Однако это устройство трудно регулируется, поскольку на его работоспособность влияет много факторов: температура, высота подвески выносной рамки, высота рельса, тип крепления рельса и т. д.

Электромагнитный датчик устройства по а. с. СССР N 246563 обладает низкой точностью, поскольку характер изменения электромагнитных параметров системы "рамка - металл" имеет неярко выраженный максимум вблизи точки срабатывания (над центром шпальной накладки).

Известно также устройство для автоматического определения места остановки шпалоподбивочной машины по авторскому свидетельству СССР N 1783021 [2], содержащее генератор прямоугольных импульсов 3 (переменного напряжения), датчик обнаружения подкладки (1, 4, 4), включающий передающую рамку 1, соединенную с генератором 3, и приемные рамки 4 и 5, соединенные с усилителями 6, детектор 11, пороговые элементы 16 и 17, дополнительные усилители 12, 13, дешифратор 18, потенциометры 8-11, усилители 6 попарно соединены с соответствующими потенциометрами 8 и 9, каждый из которых соединен через соответствующий усилитель 12, 13 и подключен к детектору 14, 15, соединенному с пороговым элементом 16, 17, выходы которых соединены с входами дешифратора 18, а элемент обратной связи 10, 11 одного из каждой пары усилителей 6 и 7 выполнен регулируемым.

В этом устройстве по техническому исполнению (количеству признаков, общих с предложением) и назначению содержатся признаки прототипа как для устройства определения середины шпальной накладки, так и для электромагнитного датчика.

Из общего числа признаков известного устройства существенными (общими) с точки зрения предложенного устройства являются электромагнитный датчик с двумя выходами, дифференциальный усилитель и пороговое устройство, выход которого соединен с выходом устройства, выходы электромагнитного датчика соединены со входами дифференциального усилителя.

Однако прототип, как и предыдущее устройство, обладает тем же основным недостатком: предполагает остановку машины для подбивки балласта в каждом шпальном ящике, что затрудняет использование его в более прогрессивных машинах, обеспечивающих непрерывно-циклическую работу по подбивке балласта, а именно - непрерывное движение самой машины и циклическую работу ее исполнительных органов.

Но это не главный его недостаток, поскольку, в принципе, устройство можно приспособить к работе и на других машинах. Устройство в целом достаточно сложно, содержит много регулировочных органов, значит, нестабильно в эксплуатации. Амплитудные детекторы устройства не могут реагировать на фазу сигнала, что снижает их информационные возможности и точность устройства в целом. В комплексе с датчиком устройство требует тщательной настройки.

Функционально прототип устройства в целом имеет зону нечувствительности, ширина которой зависит как от настройки датчика, уровня наводок, так и от нестабильностей усилителей, частоты генератора, типа шпал и рельсов и т. д., что является источником ошибки определения положения шпалы (середины шпальной накладки с элементами крепления).

Кроме того, входные напряжения пары входов (от пары приемных рамок 4 или 5) устройства, в силу асимметрии схемы и входного сопротивления каждой из пар усилителей 6 и 7 устройства, получают разбаланс фаз, который в дифференциальных схемах невозможно скомпенсировать с помощью одних потенциометров 8 и 9, что, в свою очередь, затрудняет настройку последующих каскадов.

Электромагнитный датчик по авторскому свидетельству СССР N 1783021 обнаружения подкладки этого устройства содержит конденсатор, передающую (излучающую) рамку, соединенную с выходом генератора (генератор следует отнести к существенным признакам датчика, о чем будет сказано ниже) и две приемных рамки, соединенные с выходами датчика. Этот датчик по техническому исполнению и назначению может быть признан прототипом.

Высоковольтная цепь питания излучающей рамки этого датчика наводит паразитные помехи на цепи приемных рамок, что снижает помехоустойчивость, чувствительность и стабильность работы устройства в целом.

Настройка излучающей рамки датчика в резонанс с частотой генератора прямоугольных импульсов с помощью подбора емкости конденсатора, изменения индуктивности излучающей рамки или частоты самого генератора, необходимая для увеличения излучаемой мощности, во-первых, требует тщательной настройки, во-вторых, это же требует принятия специальных мер по температурной стабилизации резонанса, в противном случае изменение температуры окружающей среды (реально - от минус 10-15 до плюс 60-70^oC с учетом местных перегревов) сведет на нет эффективность настройки датчика. Это обстоятельство объясняется тем, что концепция устройства датчика в прототипе выбрана ошибочно: к датчику отнесены только излучающая и приемные рамки, а генератор переменного напряжения вообще не рассматривается как составная часть датчика! В результате утрачен важный для датчика, как единого целого, существенный признак связи генератора и излучающего контура, обеспечивающего его стабильную работу.

Использование в датчике двух пар приемных рамок вынужденно уменьшает расстояние между этими рамками вдоль направления перемещения датчика, что снижает чувствительность каждой пары рамок и для ее подъема требует увеличения коэффициента усиления, что, в конце концов, приводит к увеличению нестабильности в работе.

Дополнительно можно отметить, что функционально вторая пара приемных рамок датчика (совместно со вторым дифференциальным усилителем устройства и пр. ) создает второй, аналогичный первому, канал датчика и поэтому может не рассматриваться с точки зрения предложенного одноканального датчика.

Цель предложения направлена на решение единого замысла, а именно - на увеличение точности работы устройства за счет увеличения помехоустойчивости при одновременном упрощении конструкции датчика и устройства в целом и упрощения настройки и эксплуатации.

Эта цель достигается тем, что устройство определения середины шпальной накладки, содержащее электромагнитный датчик обнаружения шпальной накладки, имеющий два выхода, соединенные с дифференциальным усилителем, и пороговое устройство, выходом которого образован выход устройства определения середины шпальной накладки, снабжено каналом опорного сигнала, выполненным в виде суммирующего усилителя, входы которого связаны с выходами электромагнитного датчика, и синхронным детектором, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй вход - к выходу канала опорного сигнала, а выход - к входу порогового устройства.

Эта цель достигается также тем, что электромагнитный датчик для обнаружения шпальной накладки, содержащий генератор переменного напряжения, конденсатор, излучающую рамку и две приемные рамки, подключенные к выходам датчика, снабжен устройством обратной связи, выход которого подключен ко входу генератора переменного напряжения, излучающая рамка выполнена из двух полурамок, выводы которых связаны с выходом генератора переменного напряжения с возможностью сложения их магнитных потоков и обеспечения равенства и противофазности напряжений на указанных выводах, а вход устройства обратной связи включен в цепь связи генератора переменного напряжения с указанными полурамками, причем приемные рамки расположены симметрично относительно излучающей рамки.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства с датчиком с примерами выполнения принципиальной схемы большинства блоков для упрощения пояснений его работы. На фиг. 2 в нижней его части приведено исполнение электромагнитной части датчика в виде взаимного расположения его излучающей и приемных рамок (конструктивное размещение генератора и устройства обратной связи не влияет на работоспособность датчика, более того, они могут быть отнесены подальше от рамок электромагнитной части датчика для уменьшения его габаритов и уровня наводок на приемные рамки непосредственно от генератора переменного напряжения). Здесь же для пояснений принципа работы датчика и устройства в целом показано взаимное расположение рамок датчика и шпальной накладки. На фиг. 2 в верхней ее части приведены графики огибающих напряжений, наведенных в приемных рамках датчика в зависимости от положения датчика вдоль рельса (рельс, как таковой, не показан).

Цифрами на чертежах обозначены: 1 - генератор переменного напряжения, входящий в состав датчика и содержащий, например, усилитель (или автогенератор) и выходной трансформатор Т2; 2 - электромагнитная (индуктивная) часть датчика, содержащая конденсатор C, излучающую рамку L3 (выполненную из двух полурамок, одна из которых на фиг. 2 показана сплошной линией, а другая - пунктирной) и приемные рамки L1, L2; 3 - дифференциальный усилитель на микросхеме D1, содержащий (при необходимости) инвертор на микросхеме D2; 4 - пороговое устройство (при необходимости может иметь гистерезис): 5 - синхронный детектор, содержащий, например, два ключа D3 и D4, работающих в противофазе от управляющих сигналов U1 и U2, и RC-фильтр нижних частот на R_ф и C_ф (для уменьшения времени запаздывания вместо RC-фильтра может быть использован LC-фильтр или иной); 6 - канал опорного сигнала с двумя входами, выполненный, например, в виде суммирующего усилителя D5 (в пределе - компаратора) с инвертором D6, имеющий (при необходимости) два противофазных выходных сигнала U1 и U2; 7 - устройство (трансформатор Т1) обратной связи, являющееся частью датчика; 8 и 9 - (фиг. 2) огибающие напряжений, наводимых соответственно в приемных рамках L1, L2, в зависимости от перемещения оси симметрии датчика вдоль рельса (поперек шпальной накладки); 10 - шпальная накладка (при расположении оси симметрии электромагнитной части 2 датчика над ее серединой):
11 - при положении оси симметрии датчика над серединой шпальной накладки переменные напряжения 8 и 9 на приемных рамках L1 и L2 равны между собой;
12 - при среднем положении центра датчика между центрами шпал (над серединой шпального ящика) напряжения 8 и 9 на приемных рамках L1 и L2 также равны между собой;
Дополнительно на чертежах обозначены:
н1, к1 - начало и конец первой излучающей полурамки,
н2, к2 - начало и конец второй излучающей полурамки,
C - конденсатор последовательного резонанса излучающего контура.

По горизонтали (ось абсцисс) на фиг. 2 отложено положение датчика вдоль рельса, вверх - относительное напряжение u/U, наводимое в приемных рамках датчика, где:
u - значение напряжения, наведенное в рамке датчика при заданном положении датчика относительно шпальной накладки,
U - среднее значение напряжения на приемных рамках.

Выполнены устройство в целом и датчик следующим образом. На фиг. 1 выход генератора 1 переменного напряжения датчика (вторичная обмотка трансформатора Т2) связан с излучающей рамкой L3 (конкретно - с концами к1 и к2 полурамок) через устройство 7 обратной связи (через двойную первичную обмотку трансформатора Т1 устройства 7 обратной связи), выход которого (вторичная обмотка) подключен ко входу генератора 1 переменного напряжения). Излучающая рамка L3 (фактически - ее полурамки) и конденсатор C включены последовательно, приемные рамки L1 и L2 соединены с выходами датчика и далее - со входами дифференциального усилителя 3 (микросхема D1) и со входами канала 6 опорного сигнала (с входами суммирующего усилителя). К выходу дифференциального усилителя 3 (D1 и D2) подключен первый вход (в данном случае - двухтактный) синхронного детектора 5, выход которого (выход его фильтра) подключен ко входу порогового устройства 4. Выход порогового устройства 4 образует выход устройства в целом. К выходу канала опорного сигнала 6 (цепи U1 и U2) подключен второй вход (также двухтактный) синхронного детектора 5 (цепи с тем же обозначением U1 и U2).

Электромагнитный датчик, как таковой на фиг. 1, состоит из генератора переменного напряжения 1, устройства обратной связи 7, конденсатора C, излучающей рамки L3 (двух излучающих полурамок, подключенных к выходу генератора 1 переменного напряжения через устройство 7 обратной связи), расположенной в процессе работы на железнодорожном пути с возможностью электромагнитного взаимодействия со шпальной накладкой 10 (и элементами крепления) со стороны ее узкой части (снаружи рельсового пути или между рельсами; нижняя чисть фиг. 2), и двух приемных рамок L1 и L2, расположенных относительно излучающей рамки L3 датчика симметрично (не обязательно на одной прямой с излучающей рамкой) и взаимодействующих в процессе работы с тем же узким краем шпальной накладки. Излучающая рамка L3 датчика (фиг. 1, фиг. 2) выполнена из двух полурамок, наложенных друг на друга (сплошные и пунктирные линии излучающей рамки L3 на фиг. 2), концы к1 и к2 полурамок соединены с выходом генератора переменного напряжения 1 через устройство 7 обратной связи, а конденсатор C резонансного контура L3C подключен к началам н1 и н2 полурамок (фиг. 1 и 2).

Излучающая рамка на фиг. 2 показана в виде двух наложенных друг на друга полурамок, причем полурамка, витки которой показаны пунктиром, условно находится под полурамкой, витки которой показаны сплошными линиями. Направление витков нижней полурамки показано после предварительного разворота ее на 180^o вокруг оси, лежащей "вертикально" в плоскости чертежа. Взаимное расположение полурамок (разворот относительно друг друга на 180^o) и заданное соединение выводов рамки с выходом генератора переменного напряжения обеспечивает суммирование магнитных потоков полурамок.

Габариты электромагнитной (индуктивной) части датчика в одном направлении (вдоль направления движения датчика) примерно соответствуют ширине шпальной накладки, как это показано на фиг. 2, или несколько больше ее, а в перпендикулярном направлении - примерно соответствуют размерам рамок датчика или несколько больше их, если рамки размещаются не на одной линии. При этом этот размер все равно существенно меньше соответствующего размера датчика-прототипа.

Датчик, блоки устройства и устройство с датчиком в целом работают следующим образом.

Последовательный резонансный контур, выполненный из излучающей рамки L3 и конденсатора C (в дальнейшем L3C), является нагрузкой генератора 1 переменного напряжения (фиг. 1). Ток этого контура через устройство обратной связи 7 создает положительную обратную связь на вход усилителя генератора 1, который возбуждается (или синхронизируется, если он имеет внутренний запуск) на частоте резонанса L3C при любых изменениях параметров резонансного контура. (Устройство 7 обратной связи может быть выполнено с применением других элементов, например, резистивного датчика тока, включенного последовательно в цепь излучающей рамки, падение напряжения на котором является напряжением обратной связи для генератора 1 переменного напряжения.) При этом, за счет высокой добротности последовательного контура L3C, достигающей десятков, низкое выходное напряжение генератора 1 (единицы вольт) обеспечивает значительные резонансные напряжение (до 100 В и более) и ток (до ампера и более) в цепи излучающей рамки L3, что, в свою очередь, создает большое переменное магнитное поле, наводящее в приемных рамках напряжения (поз. 8, 9 на фиг. 2), способные превысить помехи от промышленных источников.

Примечание. Не следует путать переменное напряжение синусоидальной формы, наведенное в каждой из приемных рамок L1, L2, и относительно медленное изменение выходного напряжения 8, 9 на фиг. 2 в зависимости от положения (движения) датчика относительно середины шпальной накладки, напоминающее синусоиды, сдвинутые как бы по фазе! На самом деле напряжения, наведенные в приемных рамках, синусоидальны, имеют одинаковую фазу (непременным условием для равенства фаз является одинаковая нагрузка приемных рамок или их холостой ход) и частоту единицы - десятки килогерц, и определяются переменным магнитным потоком излучающей рамки L3. При этом кривые 8, 9 на фиг. 2 на самом деле - огибающие амплитуд переменных напряжений, наведенных в приемных рамках в зависимости от положения датчика. Изменение уровней наведенных напряжений в приемных рамках происходит за счет изменения количества ферромагнитного материала, участвующего в электромагнитном взаимодействии излучающей и приемных рамок, т.е. части шпальной накладки и количества элементов крепления, расположенных так или иначе в пространстве между излучающей и приемными рамками.

Переменные напряжения 8 и 9 (фиг. 2), наведенные в приемных рамках, поступают с выходов датчика на входы устройства, а именно - на входы дифференциального усилителя и на входы канала 6 опорного сигнала (фиг. 1).

На выходе канала 6 опорного сигнала после усиления суммирующим усилителем и инвертирования формируются две последовательности U1 и U2 противофазных опорных сигналов (в пределе - импульсов) с частотой генератора переменного напряжения 1 (частотой излучения) и с фазой, совпадающей, например, для последовательности U1 с фазой напряжения на приемных рамках. Сигналы U1 и U2 поступают на управляющие входы синхронного детектора 5 (фиг. 1). При этом его ключи D3 и D4 поочередно на полпериода из закрытого состояния переходят в открытое состояние. В принципе, синхронный детектор 5 может быть и не ключевым и не двухтактным. Выход канала 6 опорного сигнала в этом случае не потребуется двухфазным, а усилитель - с большим коэффициентом усиления. В этом случае устройство будет проще, но его выходное напряжение будет меньше, а стабильность работы будет несколько хуже. Впрочем, возможно и иное исполнение синхронного детектора, как и любого другого узла устройства, зависящее от "пристрастия" конструктора (разработчика) к тем или иным схемотехническим решениям.

В качестве источника опорного сигнала для канала опорного сигнала 6, в принципе, может использоваться напряжение, снимаемое с любой одной приемной рамки L1 или L2, однако это может снизить уровни сигналов U1 и U2, сделать их нестабильными по амплитуде при перемещении датчика и вызвать некоторую асимметрию выходного сигнала синхронного детектора и, в конце концов, привести к погрешности в работе устройства. Поэтому более целесообразно в качестве источника опорного использовать сумму сигналов с приемных рамок L1 и L2.

Показанный для примера на фиг. 1 синхронный детектор 5 работает следующим образом.

Предположим, в первый полупериод переменного напряжения сигналом U1 открыт верхний по схеме ключ D3. Если на его информационном входе в это время положительная полусинусоида (на нижнем закрытом ключе D4 в это время отрицательная полусинусоида), то через открытый ключ D3 и резистор R_ф фильтра (и/или через внутреннее сопротивление дифференциального усилителя D1 и ключа D3) конденсатор C_ф фильтра синхронного детектора 5 заряжается также положительным напряжением. Во второй полупериод, когда все сигналы поменяют фазу на противоположную, положительным сигналом U2 открывается нижний по схеме ключ D4, на информационном входе которого к этому моменту появляется положительный разностный сигнал с выхода инвертора D2. При этом через резистор фильтра и открытый нижний ключ D4 на конденсаторе фильтра синхронного детектора поддерживается положительное напряжение. Установившееся значение напряжения (постоянная составляющая) на конденсаторе фильтра будет в основном определяться разностью напряжений 8 и 9 (фиг. 2) и коэффициентом усиления дифференциального усилителя (фиг. 1).

В процессе движения датчика разность выходных напряжений с рамок L1 и L2 (характерная точка 11 на графиках фиг. 2) изменит фазу, изменится фаза выходного напряжения дифференциального усилителя 3, изменится и полярность выходного напряжения синхронного детектора 5. При этом факт перехода через ноль постоянной составляющей напряжения на входе порогового устройства 5 будет этим пороговым устройством зафиксирован изменением полярности его выходного напряжения, что и будет свидетельствовать о переходе датчиком середины шпальной накладки. По этому признаку может быть принято решение об остановке машины, о включении исполнительного органа, либо о запуске циклограммы управления исполнительным органом.

Обратная смена знака сигнала на выходе порогового устройства произойдет, когда датчик пройдет среднее положение между шпальными накладками. Эта характерная точка на кривых напряжения фиг. 2 обозначена цифрой 12.

Поскольку определение момента перехода середины шпальной накладки производится по факту перехода через ноль напряжения с выхода синхронного детектора, то данное устройство принципиально не имеет зоны нечувствительности, что необходимо в прототипе, и поэтому обладает более высокой точностью по сравнению с прототипом. При этом (что очень важно!) не имеет существенного значения коэффициент усиления тракта в целом и его стабильность (абсолютный уровень сигналов 8 и 9 и усиление дифференциального усилителя).

Теперь несколько слов о других существенных отличиях датчика.

Поскольку полезные сигналы с приемных рамок данного датчика хоть и больше, чем в прототипе, однако слабые, а напряжение на проводах излучающей рамки составляет десятки вольт, то возникает проблема борьбы не только с промышленными помехами, которые в значительной степени могут быть подавлены синхронным детектором и фильтром нижних частот после него, но и с собственными помехами, возникающими от наводок в цепях приемных рамок от высокочастотных цепей излучающего контура, в том числе и от генератора переменного напряжения. В частности, в прототипе напряжение питания непосредственно на излучающей рамке должно доходить до ста - двухсот вольт, что приводит к большим паразитным наводкам в цепях приемных рамок, проходящих в непосредственной близости в самом датчике и в общем кабельном стволе. Эти наводки синхронны с полезным сигналом, избавиться от них невозможно, а скомпенсировать - чрезвычайно трудно, поскольку в составе наводок значительное место могут занимать помехи от генератора прямоугольного напряжения.

В предложенном датчике наводки от цепей питания излучающей рамки на цепи приемных рамок, даже если цепи излучающей рамки и приемных рамок идут от генератора переменного напряжения и к усилителям в одном кабельном стволе машины (и даже в одном кабеле), уменьшены по крайней мере на порядок за счет уменьшения переменного напряжения питания излучающей части датчика (но не излучающей рамки! ) при сохранении магнитного потока от излучающей рамки. Достигается это следующим образом. Излучающая рамка L3 (фиг. 1, 2), как было указано выше, выполнена из двух одинаковых полурамок (одна обозначена пунктирными линиями на фиг. 2, а другая - сплошными), наложенных друг на друга с разворотом одной из них на 180^o. Соединение выводов полурамок выполнено так, что их магнитные потоки складываются (на фиг. 2 прослеживается "намотка" полурамок для проходящего по ним тока в одном направлении). При этом между началом н1 (! ) первой полурамки и началом н2 (!) второй полурамки включен конденсатор C последовательного резонансного контура L3C, а концы к1 и к2 (! ) полурамок подключены через устройство 7 обратной связи к выходу генератора 1 переменного напряжения (фиг. 1). Поскольку начала полурамок, находящиеся под высоким переменным напряжением за счет последовательного резонанса в контуре L3C, располагаются на внутренних слоях обмотки излучающих полурамок, то их внешние слои, на которых переменное напряжение на один-два порядка меньше, выполняют роль экрана для внутренних выводов (начал) полурамок. При этом наводки на провода приемных рамок также уменьшаются. Кроме того, поскольку переменные напряжения на каждом из концов полурамок равны и противофазны (при дифференциальной схеме), то и наводки от каждого из них взаимно компенсируются, что дополнительно снижает общий уровень наводок в приемных рамках.

Предложенные устройства практически не требуют настройки: генератор переменного напряжения датчика всегда работает на частоте резонанса излучающего контура L3C, как бы ни изменялись его параметры от времени, температуры и т. д. , и готов к работе сразу после включения (в реальном прототипе на установление температурных режимов может потребоваться от 10 до 30 мин., а может быть и больше), уровень помех сведен к минимуму за счет экранирования низковольтными слоями излучающих полурамок их высоковольтных внутренних слоев (начал полурамок). Кроме того, промышленные помехи подавляются синхронным детектором и его фильтром. За счет достаточно близкого расположения приемных рамок от излучающей (по сравнению с прототипом - не менее, чем вдвое) и отсутствия экранирующего эффекта от рельса (приемные рамки предложенного датчика располагаются во время работы с одной стороны от рельса, а в прототипе - с разных) уровень сигналов с выходов датчика значительно выше, чем в прототипе, что увеличивает точность работы датчика и устройства в целом. И наконец, канал 6 опорного сигнала, используя напряжения с приемных рамок датчика, вырабатывает управляющие сигналы U1 и U2 для синхронного детектора, всегда находящиеся в фазе и противофазе с выходными сигналами дифференциального усилителя 3, что обеспечивает теоретически предельно точную работу синхронного детектора.

Наиболее тонкая работа, требующаяся однажды только при установке датчика на машине, - это обеспечение одинаковых уровней сигналов с приемных рамок L1 и L2 при размещении датчика над шпальной накладкой, как это показано на фиг. 2 (для компенсации искажений пространственного распределения переменного магнитного поля от излучающей рамки за счет неравномерного распределения металлических конструкций машины или измерительной тележки, на которой устанавливается датчик). Для этого необходимо подобрать положение одной из приемных рамок, перемещая ее вдоль датчика, после чего закрепить. Может быть использован искусственный перекос в установке датчика или искусственный перекос усиления в дифференциальном усилителе устройства, в этом случае датчик после изготовления его на заводе можно не трогать вообще.

В настоящее время датчик и устройство находятся на стадии технического проектирования.

Изобретения могут быть использованы на балласто-уплотнительных и других машинах, предназначенных для строительства и ремонта железнодорожного пути в составе систем управления исполнительными органами, а также в других системах и устройствах, требующих определения положения датчика или наличия металла вблизи датчика.

Устройство и датчик разработаны для совместного их использования, реализующего преимущества того и другого. Однако и устройство и датчик могут быть использованы и раздельно в других отраслях промышленности при работе с другим датчиком или устройством, в зависимости от решения конкретных задач. При этом их преимущества - простота и точность работы сохраняются.

ЛИТЕРАТУРА
1. Устройство для автоматического останова шпалоподбивочной машины в заданных точках пути. Описание изобретения к а. с. СССР МКИ5 E 01 В 27/16, N 246563.

2. Устройство для автоматического определения места остановки шпалоподбивочной машины. Описание изобретения к а. с. СССР МКИ5 E 01 B 27/16, N 1783021 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство определения середины шпальной накладки, содержащее электромагнитный датчик обнаружения шпальной накладки, имеющий два выхода, соединенных с дифференциальным усилителем, и пороговое устройство, выходом которого образован выход устройства определения середины шпальной накладки, отличающееся тем, что оно снабжено каналом опорного сигнала, выполненным в виде суммирующего усилителя, входы которого связаны с выходами электромагнитного датчика, и синхронным детектором, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, второй вход - к выходу канала опорного сигнала, а выход - к входу порогового устройства.

2. Электромагнитный датчик для обнаружения шпальной накладки, содержащий генератор переменного напряжения, конденсатор, излучающую рамку и две приемные рамки, подключенные к выходам датчика, отличающийся тем, что он снабжен устройством обратной связи, выход которого подключен ко входу генератора переменного напряжения, излучающая рамка выполнена из двух полурамок, выводы которых связаны с выходом генератора переменного напряжения с возможностью сложения их магнитных потоков и обеспечения равенства и противофазности напряжений на указанных выводах, конденсатор подключен к другим выводам полурамок, вход устройства обратной связи включен в цепь связи генератора переменного напряжения с указанными полурамками, причем приемные рамки расположены симметрично относительно излучающей рамки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2