Антенна датчика системы беспроводного контроля нагрева букс
Техническое решение относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к средствам для контроля состояния букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте, и может быть использовано для обеспечения безопасного движения средств железнодорожного транспорта путем контроля состояния букс колесных пар. Антенна представляет собой прямолинейный участок проводника печатной платы, на которой смонтированы элементы датчика системы беспроводного контроля нагрева букс. К указанному участку присоединены с обеспечением электрического контакта два отрезка проводника, расположенные перпендикулярно на концах антенны. Один из отрезков проводника выполнен с возможностью подключения приемопередатчика.2 з.п. ф-лы.
Техническое решение относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к средствам для контроля состояния букс железнодорожных пассажирских вагонов, грузовых вагонов и любых других средств, применяемых на железнодорожном транспорте, и может быть использовано для обеспечения безопасного движения средств железнодорожного транспорта путем контроля состояния букс колесных пар.
Известна (RU, патент 53253) система диагностики электропоезда, содержащая датчик, воспринимающий рабочий параметр буксового узла и/или тягового редуктора, устройство индикации и измерительное устройство, которое электрически связано с выходом датчика и с входом устройства индикации и которое выполнено с возможностью сравнения значения получаемого от датчика рабочего параметра буксового узла и/или тягового редуктора с пороговым значением этого рабочего параметра для выдачи сигнала на устройство индикации при превышении рабочим параметром порогового значения, причем каждому буксовому узлу и/или тяговому редуктору соответствует свой отдельный датчик.
К недостаткам известной системы можно отнести, в частности, использование проводной связи между датчиком и измерительным устройством, что приводит к увеличению расходов на установку и обслуживание системы, а также увеличению возможности отказа из-за нарушения контакта между датчиком и измерительным устройством.
Известно (RU, 75992) устройство контроля нагрева букс, содержащее термодатчики, провода, вторичный прибор, контролирующий температуру букс, элементы световой и звуковой сигнализации, причем каждый термодатчик подключен отдельными проводами к вторичному прибору, имеющему средства измерения и отображения текущих значений измеряемой температуры букс.
К недостаткам известной системы можно отнести, в частности, использование проводной связи между датчиком и измерительным устройством, что приводит к увеличению расходов на установку и обслуживание системы, а также увеличению возможности отказа из-за нарушения контакта между датчиком и измерительным устройством.
Известно (RU, патент 2090417) устройство для контроля температуры нагрева подшипников осей вагона, содержащее датчики температуры нагрева, размещенные в корпусах, установленных в отверстиях букс вагона, и связанные с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход блока сравнения соединен с первым входом блока световой индикации, блок звуковой индикации и источник питания устройства, подключенный к бортовой электросети вагона, отличающееся тем, что в него введены блок памяти, фильтр нижних частот, логический блок формирования сигналов управления звуковой сигнализацией, блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус и блок синхронизации, выход которого соединен с входом источника опорного напряжения, управляющими входами датчиков и одним из входом блока памяти, другие входы которого соединены с выходами блока сравнения, а выходы связаны с вторым входом блока световой индикации и первыми входами упомянутого логического блока, второй вход которого через фильтр нижних частот связан с другим выходом блока памяти, а выход соединен с входом блока звуковой индикации, при этом блок фиксации короткого замыкания датчика на корпус своими входами соединен выходами с датчиков температуры нагрева и источником питания, а выход блока фиксации короткого замыкания датчика на корпус соединен с третьим входом блока световой индикации, при этом датчики температуры подключены к блоку сравнения параллельно.
К недостаткам известного устройства можно отнести, в частности, использование проводной связи между его элементами, а также конструктивная сложность, что приводит к увеличению расходов на установку и обслуживание системы, а также увеличению возможности отказа из-за нарушения контакта между датчиком и измерительным устройством.
При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не выявлена известность конструкции антенны датчика системы беспроводного контроля нагрева букс.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в обеспечении оперативного контроля температуры букс.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении надежности контроля температуры буксы в режиме реального времени с обеспечением беспроводной передачи информации о состоянии буксы регистрирующему органу.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать антенну датчика системы беспроводного контроля нагрева букс разработанной конструкции. Антенна датчика системы беспроводного контроля нагрева букс разработанной конструкции представляет собой прямолинейный участок проводника печатной платы, на которой смонтированы элементы, датчика системы беспроводного контроля нагрева букс, к которому присоединены с обеспечением электрического контакта, два отрезка проводника, расположенные перпендикулярно на концах антенны и имеющие длину, равную от 2 до 4 толщин проводника антенны, один из отрезков проводника выполнен с возможностью подключения приемопередатчика, а соотношение горизонтальной части антенны к длинам боковых п-образных частей составляет от 25:1 до 15:1, но предпочтительно - 19:1.
Предпочтительно, указанные отрезки выполнены одинаковой длины и, в частности, их длина равна трем толщинам проводника антенны.
Экспериментально установлено, что при выходе за указанные в первом пункте формулы полезной модели диапазоны, технический результат не достижим.
Антенна указанной конфигурации выполнена как часть печатной платы, на которой установлены конструктивные элементы датчика беспроводной системы контроля нагрева буксы, и расположена параллельно верхней крышке датчика. Форма и расположение антенны позволяют получить оптимальную диаграмму направленности.
Антенна датчика системы беспроводного контроля нагрева букс предназначена для передачи информационного сигнала, получаемого от термоэлемента системы на устройство, расположенной на поверхности вагона (или любого другого устройства, входящего в состав средства подвижного парка железнодорожного транспорта). Указанное устройство предназначено для ретранслирования получаемых информационных сигналов в центральную управляющую систему, расположенную в штабном вагоне пассажирского поезда или на локомотиве. При этом антенна должна обеспечивать передачу сигнала только в устройство, предназначенное для сбора информационных сигналов, характеризующих состояние букс элемента транспортного средства, на котором устройство расположено.
В том случае, если указанный информационный сигнал попадет в устройство, расположенное на другом вагоне или локомотиве, он вызовет ложное срабатывание регистрирующего информационные сигналы устройства, которое может привести к необоснованной по факту остановке поезда.
Разработанная конструкция антенны в сочетании с разработанным датчиком системы беспроводного контроля нагрева букс обеспечивает регистрацию информационного сигнала, поступающего от указанного датчика только устройством регистрации, расположенным на этом вагоне или локомотиве.
Антенна работает следующим образом. Датчик системы беспроводного контроля нагрева букс, в состав которого входит антенна разработанной конструкции, содержит корпус из ударопрочного полимерного материала, внутри корпуса расположена печатная плата, на одной стороне которой установлен источник электрического питания, а на другой стороне установлены тепловой датчик, микросхемы, приемопередатчик и антенна.
Указанный датчик предназначен для определения абсолютной температуры буксового узла рельсового транспорта. Конструктивно полностью аналогичен существующим датчикам (тип 393 СКНБ) и предназначен для их замены.
В предпочтительном варианте реализации датчик содержит печатную плату, устанавливаемую по центру (оси симметрии) корпуса датчика. На печатной плате с одной стороны установлена литиевая батарея марки 403LTC, емкостью 1200 мА.ч., напряжением 3,6 В. Срок службы батареи с учетом планируемого энергопотребления не менее 7 лет.
На противоположной стороне печатной платы, размещены элементы схемы, которые состоят из последовательно соединенных теплового датчика, находящегося в самой нижней части печатной платы, микропроцессора, приемопередатчика и антенны указанной конфигурации, выполненной как часть печатной платы и расположенной параллельно верхней крышке датчика. Форма и расположение антенны позволяют получить оптимальную диаграмму направленности. Антенна представляет собой прямолинейный участок проводника печатной платы, расположенный параллельно крышки датчика и двух отрезков, расположенных перпендикулярно на концах антенны и имеющих длину, равную три толщины от толщины проводника антенны, и в целом образующая п-образную конструкцию, к одной из ножек которой подключен проводник от приемопередатчика.
Указанная печатная плата вместе с установленными элементами заливается герметичным материалом, который обеспечивает достаточную теплопередачу для работы датчика.
На наружной резьбе датчика установлены наплывы, которые обеспечивают стопорение датчика при закручивании и не дают ему самостоятельно откручиваться. Указанные наплывы расположены на расстоянии 10 и 11,5 мм от начала резьбы. Для закручивания и выкручивания датчика в его круглой верхней части предусмотрены прямоугольные вырезы для ключа.
Периодически по программе, заложенной в микропроцессор, или по запросу из штабного вагона информационный сигнал от теплового датчика, обработанный микропроцессором, посредством приемопередатчика, антенны разработанной конструкции и ретранслятора поступает в контролирующий температуру букс орган.
Использование антенны разработанной конструкции обеспечивает повышение надежности контроля температуры буксы в режиме реального времени с обеспечением беспроводной передачи информации о состоянии буксы регистрирующему органу.
1. Антенна датчика системы беспроводного контроля нагрева букс, отличающаяся тем, что она представляет собой прямолинейный участок проводника печатной платы, на которой смонтированы элементы датчика системы беспроводного контроля нагрева букс, к которому присоединены с обеспечением электрического контакта два отрезка проводника, расположенные перпендикулярно на концах антенны и имеющие длину, равную от 2 до 4 толщин проводника антенны, один из отрезков проводника выполнен с возможностью подключения приемопередатчика, а соотношение длины горизонтальной части антенны к боковым перпендикулярным частям составляет от 25:1 до 15:1.
2. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что соотношение длины горизонтальной части антенны к боковым перпендикулярным частям составляет 19:1.
3. Антенна по п.1, отличающаяся тем, что длина отрезка составляет 3 толщины проводника антенны.
