ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

OPTICAL SENSORS ON RAILWAY TRANSPORT

1.Введение

.Система железнодорожного транспорта включает бесчисленное колличество подконтрольных объектов, для которых требуется постоянный контроль. Анализ, принятие информации, и исполнение задачи по принятию таковой информации – те функции которые должны выполнять устройства, отслеживающие протекание определенных процессов. Эти устройства – датчики. Область применения датчиков и вид принимаемой информации расширяется из года в год. Оптические датчики не исключение. В этой статье мы предположим один вид оптических датчиков в эксплуатацию Российские железные дороги.

 

  1. Принцип действия оптического датчика.

Эти устройства представляют собой электронные схемы, реагирующие на изменение светового потока, падающего на приемник, благодаря которому фиксируется наличие или отсутствие объекта в определенной области пространства. Кодирование светового излучения источника повышает эффективность, и сводит на нет влияние помех.

Конструктивно система датчика включает в себя два главных функциональных блока — источник излучения и его приемник. Это могут быть два отдельных корпуса, либо один корпус для обоих блоков, в зависимости от принципа работы конкретного датчика.

Излучатель состоит из следующих частей: генератор, излучатель, индикатор, оптическая система, и корпус, внутри которого расположена защищенная компаундом схема, а снаружи — все что нужно для крепежа. Задача генератора — вырабатывать последовательность сигнальных импульсов для излучателя.

Непосредственно излучатель — это светодиод. Диаграмма направленности излучения светодиода формируется оптической системой. Индикатор свидетельствует о наличии либо отсутствии питания датчика. Корпус защищает от внешних механических воздействий, и служит для удобного монтажа на место применения датчика.

Приемник, в свою очередь, также имеет оптическую систему, формирующую диаграмму направленности приемника, и обеспечивающую селекцию. Фотоприемник, которым служит фототранзистор, воспринимающий излучение, и преобразующий его в электрический сигнал; схему усилителя с пороговый элементом для обеспечения надежной крутизны фронта с гистерезисом; электронный ключ для коммутации нагрузки, и регулятор для настройки чувствительности приемника, чтобы объекты четко фиксировались на окружающем фоне.

Индикаторов здесь два: первый показывает состояние выхода, второй — свидетельствует о качестве принимаемого сигнала и позволяет определить функциональный резерв по отслеживаемому объекту.

В данном случае, функциональный резерв характеризует отношение получаемого приемником светового потока от излучателя к минимальному его значению, уже вызывающему срабатывание.

 

  1. Классификация оптических датчиков

Различают аналоговые и дискретные оптические датчики. У аналоговых датчиков выходной сигнал изменяется пропорционально внешней освещенности. Основная область применения – По методу обнаружения объекта фотоэлектрические датчики подразделяются на 4 группы:

 

1) пересечение луча - в этом методе передатчик и приемник разделены по разным корпусам, что позволяет устанавливать их напротив друг друга на рабочем расстоянии. Принцип работы основан на том, что передатчик постоянно посылает световой луч, который принимает приемник. Если световой сигнал датчика прекращается, в следствии перекрытия сторонним объектом, приемник немедленно реагирует меняя состояние выхода.

 

2) отражение от рефлектора - в этом методе приемник и передатчик датчика находятся в одном корпусе. Напротив датчика устанавливается рефлектор (отражатель). Датчики с рефлектором устроены так, что благодаря поляризационному фильтру они воспринимают отражение только от рефлектора. Это рефлекторы, которые работают по принципу двойного отражения. Выбор подходящего рефлектора определяется требуемым расстоянием и монтажными возможностями.

Посылаемый передатчиком световой сигнал отражаясь от рефлектора попадает в приемник датчика. Если световой сигнал прекращается, приемник немедленно реагирует, меняя состояние выхода.

 

            3) отражение от объекта - в этом методе приемник и передатчик датчика находятся в одном корпусе. Во время рабочего состояния датчика все объекты, попадающие в его рабочую зону, становятся своеобразными рефлекторами. Как только световой луч отразившись от объекта попадает на приемник датчика, тот немедленно реагирует, меняя состояние выхода.

 

            4) фиксированное отражение от объекта -принцип действия датчика такой же как и у "отражение от объекта" но более чутко реагирующий на отклонение от настройки на объект. Например, возможно детектирование вздутой пробки на бутылке с кефиром, неполное наполнение вакуумной упаковки с продуктами и т.д.

По своему назначению фотодатчики делятся на две основные группы: датчики общего применения и специальные датчики. К специальным, относятся типы датчиков, предназначенные для решения более узкого круга задач. К примеру, обнаружение цветной метки на объекте, обнаружение контрастной границы, наличие этикетки на прозрачной упаковке и т.д.

 

Задача датчика обнаружить объект на расстоянии. Это расстояние варьируется в пределах 0,3мм-50м, в зависимости от выбранного типа датчика и метода обнаружения.

 

4.Заключение

Изученный материал, и анализ хозяйства железнодорожного транспорта позволяет предложить фотоэлектрические датчики диффузного типа для обнаружения и подсчета пассажиров на лестнице двухэтажного вагона.

 

 

Список литературы:

  1. Шерстобитова А.С. Датчики физических величин. 2017. – 57 с.
  2. Ефименко Ю. И. Железные дороги. Общий курс. 2013. – 501 с.

 

List of references:

  1. Sherstobitova A.S. Sensors of physical quantities. 2017 .-- 57 p.
  2. Efimenko Yu. I. Railways. General course. 2013 .-- 501 p.