Схема путевого генератора ГПУ САУТ-ЦМ

 

Для передачи полезной информации используется код Голея, что и в генераторах ГППШ/ГППН для САУТ-Ц. Телеграмма, передаваемая с пути на локомотив, содержит два блока по 24 символа со следующим распределением в телеграмме.

первые 13 импульсов - информационные, остальные 11 - контрольные.

Формат 0 блока телеграммы:

бит: тип генератора, 1 - выходной;

О - предвходной, входной, маршрутный;

бит: № страницы, 1 - 0 страница (0000-1023);

- 1 страница (1024-2047);

бит: 0 - № блока;

-13 биты: № перегона (0 -1023);

-24 биты: 11 разрядное проверочное слово.

Формат 1 блока телеграммы:

и 2 биты: тип генератора, 11 - выходной при автоблокировке;

- предвходной при автоблокировке;

- входной при автоблокировке;

- выходной при полуавтоблокировке;

бит: 1 - № блока;

бит: для выходных генераторов инверсия 4-го бита 0-го блока;

бит: резервный;

-9 биты: № маршрута (0-7) - старший бит в резерве;

-13 биты: № генератора (0-15), О - входной;

-15 - маршрутный;

-15 - выходной;

-24 биты: 11 разрядное проверочное слово.

В конце каждой телеграммы формируется синхронизирующий импульс, осциллограммы которого приведены на рис. 5.3. В конце каждого синхроимпульса расположен интервал отсутствия сигнала длиной 0,5 бита. На частоте 19,6 кГц в начале телеграммы вводится незначащий 0 - нулевой бит.

Скорость передачи информации в канале связи 2,4 кБод. Огибающая амплитудно-манипулированного сигнала несущей частоты путевого генератора (19,6) промодулирована на частоте 2,45 кГц кодом ОФМ.

В путевом генераторе предусмотрена возможность передачи до восьми различных телеграмм, переключение которых на выход генератора производится контактами устройств СЦБ. При этом общее количество телеграмм - 16, что соответствует 16-и маршрутам приёма, но, ввиду отсутствия достаточного количества контактов на внешних разъёмах обоих вариантов исполнения генератора САУТ-ЦМ, однокристальная микроЭВМ программируется кодами маршрутов от 0 до 7, и при необходимости используется второй генератор, в память которого записывается информация, содержащая коды маршрутов приёма от 8 до 15.

Все восемь телеграмм (кодов ОФМ) записываются в постоянное запоминающее устройство ПЗУ, содержащееся внутри процессора DD1 (плата А1). При включении питания в случае искажения информации в ПЗУ на выходе процессора РЗ.О будет сигнал логического нуля. Если же коды не искажены, то на выходе РЗ.О появится несущая частота 19,6 кГц. Деление частоты кварцевого резонатора 12 МГц до частоты 19,6 кГц осуществляется программным способом.

Сторожевой таймер DD2 управляется по входу 7 частотой сигнала задержки с выхода Р3.1 процессора. При этом с вывода 5 (DD2) на вход сброса процессора RST подается уровень логического нуля. При зависании программы процессора на вход сторожевого таймера подается постоянный уровень (логический «О» или «1»). Тогда на вход RST с вывода 5 (DD2) подается сигнал сброса (уровень логической «1»). Подачей питающего напряжения +5В на вывод 3 микросхемы DD2 осуществляется выбор диапазона контроля питающего напряжения +5В (±10%). При выходе напряжения питания за эти границы сторожевой таймер будет сбрасывать процессор до тех пор, пока питание не войдет в рабочий диапазон.

Все восемь телеграмм с выходов порта Р1 микросхемы DD1 поступают на входы защитных буферов (инверторы DD3, DD4.1, DD4.2). С выходов резисторов Rl1-R18 телеграммы поступают на входы микросхем коммутации DD5, DD6, на управляющие входы которых подается сигнал логического нуля (единицы) с выходов микросхем DA1-DA4. Оптроны DA1-DA4 осуществляют гальваническую развязку внутренних цепей генератора и внешних коммутирующих цепей (контактов реле СЦБ). Стабилитроны VD9-VD16 защищают входные цепи оптронов от импульсных наводок на контактах реле СЦБ, а также ограничивают входной ток совместно с резисторами R20-R27, R30-R37.

Выбранная телеграмма (код ОФМ) поступает на вход 2 микросхемы DD7.1 после инвертора DD4.4, где складывается с несущей частотой 19,6 кГц, поступающей на вход 1 той же микросхемы с выхода порта РЗ.О процессора. Затем сигнал обрабатывается схемой выделения знака (СХВЗ), выполненной на элементах DD7-DD8, DD10.1-DD10.3 и согласующих транзисторах VT1-VT3. На выводе 3 микросхемы DD8.1 появляются импульсы положительной полярности длительностью 0,5 периода несущей частоты 19,6 кГц (положительные полупериоды несущей частоты), а на выводе 6 микросхемы DD8.2 - аналогичные импульсы для отрицательных полупериодов несущей частоты. В моменты отсутствия кода ОФМ на выводах 6 и 3 микросхемы-DDS импульсы отсутствуют. Эти импульсы управляют работой усилительных транзисторов VT1, VT2. Данные транзисторы вместе с первичной обмоткой ТVЗ выполняют функции трансформатора тока, а транзистор VT3 выполняет автоматическую регулировку тока коллектора закрывающегося транзистора, т.е. ускоряет закрытие транзистора путем шунтирования его база-эмиттерного перехода после окончания действия управляющего импульса с соответствующего выхода микросхемы DD8. Через резистор R19 на вход инвертора DD4.4 подается напряжение питания +5V и в случае размыкания всех контактов реле СЦБ или отказе одного из оптронов DA1-DA4 при замкнутом состоянии контактов соответствующего реле СЦБ на вход 2 микросхемы DD7.1 подается уровень логического нуля, который закрывает данную микросхему. Если дублирующий оптрон DA9.1 открыт, а выбранный контактами реле СЦБ соответствующий оптрон закрыт (неисправен), то в этом случае схема выделения знака не будет выдавать знакопеременные управляющие импульсы и, соответственно, не будет тока в шлейфе. Если же все оптроны исправны и все контакты реле СЦБ разомкнуты, то с выхода порта Р3.7 микросхемы DD1 (плата А1) через схему выделения знака в шлейф будет поступать частота 13,07 кГц, которая используется в контрольном режиме работы путевой точки САУТ-ЦМ (при движении локомотива по неправильному пути частота 13,07 кГц не воспринимается локомотивными устройствами, но наличие данной частоты позволяет контролировать целостность шлейфа САУТ в моменты, когда ни один из маршрутов не выбран).

Схема регулировки выходного тока генератора (СХРЕГ) выполнена по принципу сравнения рабочего напряжения, получаемого на выходе пикового детектора, с пороговым значением напряжения. Принимаемый из шлейфа через трансформатор тока ТА2 путевой ток после выпрямления и сглаживания поступает на схему фильтрации, выполненную на элементах R49-R52, R114 и С12-С14. Ключ DD9.2 осуществляет последовательное соединение резисторов R49, R114 в контрольном режиме работы генератора с целью настройки уровня выходного тока шлейфа на величину 0,5 А. На конденсаторе С14 складываются напряжение пропорциональное действующему значению путевого тока шлейфа и мгновенное значение JK+, снимаемое с токовой обмотки ТА 1.1. Затем суммированный сигнал поступает на пиковый детектор, выполненный на элементах R54, С15, VD20, VD21 и, далее, на вход 2 компаратора DA5.1. На вход 3 того же компаратора подается напряжение с делителя R56, R57, получающего писание со стабилитрона на 12В (VD26). На выходе 1 компаратора появляется последовательность импульсов Т, длительность которых пропорциональна амплитуде тока шлейфа, причем импульсы на выходе DA5.1 блокируются на время пауз огибающей кода ОФМ, а также на время действия сигнала задержки З Т для исключения влияний переходных процессов (по фронтам и срезам несущей частоты 19,6 кГц) на стабильность работы выходного каскада схемы генератора и, как результат, достоверность передачи кодовой информации.

Выходной каскад (ВТРАН) осуществляет преобразование и передачу в шлейф кодированной последовательности с номинальным уровнем тока в нагрузке (0,5А). При поступлении импульса +ЗН схемы выделения знака на обмотку трансформатора TV3.2 открывается транзистор VT4. В момент поступления импульса регулировки уровня выходного тока Т открывается транзистор VT6, и через него протекает ток коллектора открытого транзистора VT4), а через обмотку трансформатора TV3.1 подключается транзистор VT5, через который замыкается выходной ток обмотки трансформатора TV2.1 по окончании действия импульса Т. Транзистор VT5 находится в открытом состоянии до момента окончания импульса смены знака. При смене знака в момент перехода амплитуды импульса +ЗН через нуль транзистор VT5 закрывается и при поступлении импульса - ЗН открывается транзистор VT8. И при поступлении импульса регулировки тока Т вновь открывается транзистор VT6, а выходной ток замыкается через обмотку TV2.2 и открытый транзистор VT8. Далее процесс повторяется.

Таким образом, по выходной обмотке трансформатора TV2 протекает переменный ток несущей частоты 19,6 кГц, модулированный кодом ОФМ. Сигнальный ток имеет трапециевидную форму близкую к синусоидальной. Регулировка тока шлейфа осуществляется за счет изменения длительности импульса Т (чем больше длительность импульса, тем больше среднее значение выходного тока).

С токовых обмоток ТА1.1, ТА1.2 снимаются мгновенные значения токов JK+, JK-, которые используются в схеме автоматической регулировки тока (СХРЕГ).

С трансформатора тока ТА2 снимается часть путевого тока шлейфа, сглаживается конденсатором С26, выпрямляется диодом VD42 и также подается на схему регулировки уровня тока.

На микросхемах DA5.2, DA6, DA8 выполнена выходная схема контроля (ВКОНТ). На вход 5 DD5.2 поступает суммированный сигнал, снимаемый с конденсатора С14 (напряжение пропорциональное действующему значению тока шлейфа и мгновенному значению JK+), а на вход 6 через делитель R72, R74 подается пороговое напряжение Unop, снимаемое со стабилитрона VD26, и несущая частота 19,6 кГц. Резистором R74 выбирается необходимый уровень порога, а резистором R71 выбирается диапазон рабочих значений компаратора DA5.2 (диапазон допустимых колебаний тока шлейфа). На выходе 7 компаратора появляется частота 19,6 кГц, которая поступает на вход 2 компаратора DA8, а на вход 6 данной микросхемы частота 19,6 кГц подаётся непосредственно с вывода 12 жгута (вывод 2 микросхемы DD1). На входы 3 и 5 той же микросхемы подаются постоянные напряжения с резонансных контуров, образованных вторичными обмотками трансформаторов TV1, TV2 (плата A3) и соответствующими конденсаторами СЗ, С5 или С4, С6. Для питания резонансных контуров используются импульсные напряжения, подаваемые с выходов РЗ.О, Р3.1 микросхемы DD3 (плата A3) на первичные обмотки TV1, TV2 (плата A3) через транзисторы VT1, VT2, работающие в ключевом режиме. В произвольный момент времени импульсное напряжение присутствует только на одном из выходов РЗ.О или РЗ. 1 в зависимости от режима работы генератора: основной (в шлейфе частота 19,6 кГц) или контрольный (в шлейфе частота 13,07 кГц) соответственно. Частота 19,6 кГц появляется на одном из выходов 1 или 7 компаратора DA8 и далее на одном из входов 2 или 6 компаратора DA6. На входы 3 или 5 той же микросхемы подается постоянное напряжение с выхода соответствующего резонансного контура, образованного вторичной обмоткой TV4 (13,07 кГц) или TV6 (19,6 кГц) и конденсаторами С27, СЗО или С31, С32 (в зависимости от режима работы генератора). На выводе 1 или 7 (DA6) появляется частота 19,6 «Гц, поступающая на один из резонансных контуров: первичная обмотка TV5 и конденсаторы С37, С39 или первичная обмотка TV7 и конденсаторы С38, С40. Выпрямленный и сглаженный сигнал поступает на клемму «Контр. 1» или «Контр.2» выходного разъёма генератора ХЗ для питания соответствующего контрольного реле НМШ2-900. Последние резонансные контура настроены на одинаковую частоту 19,6 кГц. Транзисторы VT9, VT10 используются в качестве буферных элементов, VT11, VT13 - в качестве инверторов. В произвольный момент времени у подключенного к путевому шлейфу генератора под током должно находиться только одно реле.

Таким образом, схема ВКОНТ осуществляет полный контроль исправного функционирования генератора ГПУ-САУТ-ЦМ: уровень тока шлейфа (DA5.2), контроль кода (DD3 платы A3, DA8), контроль частоты (DA6) - в путевом шлейфе должна присутствовать только одна из двух частот: 19,6 или 13,07 кГц.

Источник вторичного электропитания (ИВЭП) преобразует переменное напряжение 220В в стабилизированное постоянное напряжение 5В для питания логических микросхем, а также в нестабилизированное постоянное напряжение 25В, использующееся в выходных трансформаторных цепях генератора.

Источник вторичного электропитания выполнен аналогично существующему в эксплуатируемых генераторах. Трансформатор напряжения TV1 преобразует переменное напряжение сети 220В в переменное напряжение 25 В, которое после выпрямления диодами VD28-VD31 и сглаживания конденсаторами С18, С20 подается для питания выходного каскада генератора. С обмотки W4 трансформатора TV1 после выпрямления диодным мостом VD35 и сглаживания емкостями С41, С42 напряжение +12 В подаётся на вход 17 микросхемы стабилизации DA7, на выходе 2 которой формируется постоянное напряжение +5 В для питания всех микросхем генератора. Конденсаторы С22-С24 используются для Защиты микросхемы от импульсных бросков напряжения по входу и выходу. Кроме того, с обмотки W3 трансформатора TV1 снимаемая часть напряжения выпрямляется диодом VD32, сглаживается конденсаторами С19, С21 и подается на клемму «Код» разъема ХЗ, которое используется в генераторе для питания входных цепей оптронов через замкнутый контакт peлe СЦБ. Диоды VD33, VD34 используются для стабилизации напряжения 12 В.

Трансформатор тока ТАЗ используется в схеме проверки кода шлейфа БПР.

Варисторы R66, R70, R73, R83, R84, R116, R117 используются для защиты внутренних цепей генератора от перенапряжения со стороны внешних цепей (шлейфа), возникающих при грозовых разрядах.

На плате A3 расположена схема проверки кода (БПР), передаваемого в шлейф. Сигнал шлейфа, снимаемый с обмотки трансформатора тока ТАЗ, подаётся на вход схемы выделения огибающей кодированного сигнала, выполненной на элементах DD1, DD2 (плата A3). Кодированный сигнал поступает на базу транзистора VТ12 (плата А2), работающего в ключевом режиме. Транзистор используется для согласования уровней входных сигналов с уровнями ТТЛ-логики, а инвертор DD1.2 (плата A3) осуществляет спрямление фронтов кодированной последовательности. На элементах DD1.1, DD1.3, резисторах R1, R2, конденсаторе С1 выполнен внутренний генератор, управляющий работой двоичных счетчиков DD2.1, DD2.2. Его частота составляет приблизительно 80 кГц, что в 4 раза выше несущей частоты кодированного сигнала 19,6 кГц и позволяет застраховать схему от импульсных помех и четко фиксировать интервал между импульсными последовательностями. При включении питания генератора с приходом 8-го импульса от внутреннего генератора счетчик DD2.1 останавливается и по входу R сбрасывает счётчик DD2.2. В этом состоянии схема находится до прихода кодируемого сигнала. При поступлении кода счётчик DD2.1 сбрасывается по входу R на каждом импульсе несущей частоты кодированного сигнала, что не позволяет счётчику DD2.1 заполняться до конца, а счётчик DD2.2 после снятая запрета по входу R заполняется и устанавливается в единичное состояние. В длинных интервалах кодированного сигнала счётчик DD2.1 заполняется и по входу R сбрасывает счётчик DD2.2. Таким образом, на выходе «8» счётчика DD2.2 импульсами положительной полярности фиксируются внешние границы последовательностей несущей частоты кодированного сигнала, следовательно, фиксируется его огибающая.

Кодовая последовательность подаётся на вход INTO однокристальной ЭВМ DDЗ (плата ПЗ), которая дешифрирует последовательность импульсов, проверяет соответствие информационной и контрольной частей обеих блоков телеграммы и при совпадении информации в двух блоках телеграммы выводит информационную часть на индикацию.

Вид работы индикаторов - динамический. В разряды старшего полубайта порта 1 однокристальная ЭВМ DD3 последовательно через транзисторные ключи матрицы DA1 выводит импульсы для катодов семисегментных индикаторов Н1-Н4, а в разряды младшего полубайта ЭВМ выводит двоично-десятичные коды, которые преобразуются дешифратором DD4 (плата АЗ) в анодные импульсные напряжения каждого из индикаторов. На индикаторах высвечивается следующая информация:

код генератора, который должен соответствовать коду, записанному на щильдике (первое нажатие кнопки);

крайний левый разряд (четвёртый) индицирует тип генератора («4» выходной, «5» - предвходной, «6» - входной / маршрутный, «7» - выходной при полуавт. блокировке), третий разряд не несёт информации (выключен), а крайние правые (первый и второй) индицируют номер генератора (второе нажатие кнопки SB1);

крайние правые (первый и второй) разряды индицируют номер маршрута приёма (третье нажатие кнопки SB1), третий и четвёртый разряды при этом не несут полезной информации (выключены).

Для просмотра всей информации кодовой посылки необходимо 3-х кратное нажатие кнопки SB1 с интервалом между отпусканием и последующим нажатием в 1 секунду (кнопка расположена на лицевой панели генератора). В обычном режиме индикаторы погашены. Ели генератор в данный момент работает в контрольном режиме, то при нажатии кнопки SB1 в старшем разряде (крайнем левом) появится «1», остальные разряды погашены.