專利名稱：礦用機車到達信號傳感和發(fā)送裝置的制作方法
技術領域：
礦用機車到達信號傳感和發(fā)送裝置屬于礦井運輸信號設備，在礦井架線式鐵路的信號和控制系統(tǒng)中作為探知電機車到達某位置的傳感器。
過去，礦井機車到達信號的一種傳感方法是在架空饋電線旁平行架設一段1米多長的鋼帶，被稱為輔助導線，從鋼帶上引出一根導線接到一個電磁繼電器線圈一端，線圈另一端接鋼軌。當電機車駛過時，機車上的集電弓同時磨擦接觸架空線和鋼帶，將架線電壓引到繼電器線圈，使其吸合，繼電器觸點通斷狀態(tài)發(fā)生改變，以此作為機車到達信號。
上述裝置的缺點是當電機車高速行駛時，集電弓碰到鋼帶時容易發(fā)生跳動，集電弓與鋼帶和架線同時接觸的時間很短，繼電器來不及吸合，造成信號丟失。若加長鋼帶，可以得到改善，但支架的體積和重量增大，不僅成本高，也不易安裝和維護。由于架線電壓在200V以上，需使用線圈電壓為200V以上的繼電器，而這種繼電器沒有密封型產(chǎn)品，非密封產(chǎn)品在礦井高濕環(huán)境下長期使用時，觸點間絕緣易受潮漏電，線圈導線很細容易受潮霉斷。此外，礦井鐵路架線電壓波動劇烈，高時易燒毀繼電器線圈，低時繼電器又不能可靠吸合。因此這種傳感裝置可靠性差，使用壽命短，容易使信號系統(tǒng)失誤，影響行車和安全。
本發(fā)明的任務是設計一種能克服上述缺點的礦用機車到達信號傳感和發(fā)送裝置。
本設計中的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，由接觸式傳感器和信號發(fā)送器組成，其特征是接觸式傳感器由接觸電極和絕緣支架構成，信號發(fā)送器由電阻分壓電路、電子延時電路、信號輸出電路、電源電路和外殼構成。
本設計中的接觸電極采用一個或兩個上部為螺旋形，下部伸直為針狀的金屬彈簧，螺旋部份直經(jīng)為10至50毫米，長度為10至100米毫米，針狀部分長度為30至150毫米，其螺旋上端固定在一個長為150至400毫米的橫梁的一端或兩端，橫梁用金屬板或塑料板制成，將它用絕緣瓷瓶或塑料柱和架線夾支撐固定在架空饋電線的上方，彈簧的針狀部份從架線的一旁或兩旁垂下，針尖低于架線水平面，彈簧與架線絕緣，其上端引出導線作傳感信號線。
本設計中的信號發(fā)送器內(nèi)的分壓電路由上下兩部份電阻串聯(lián)構成，上分壓電阻的上端引出導線接于接觸電極，下分壓電阻的下端用導線接于鋼軌或地線，由上、下部連接點即分壓點引出觸發(fā)信號。
本設計中的電子延時電路由電阻器、電容器與半導體三極管組成，觸發(fā)信號接于一個三極管的基極，三極管的集電極接電源正極，發(fā)射極與地之間串接一個延時電容器，再從該發(fā)射極接一個延時電阻到另一個輸出三極管的基極，輸出三極管的發(fā)射極接地，集電極接輸出電路。
本設計中的電子延時電路的另一個組合方式是由電阻器、電容器、半導體三極管和延時集成電路組成，延時集成電路選用555型或556型或JEC-2型，它與一個延時電阻和一個延時電容接成典型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，觸發(fā)信號接于一個三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，集電極接于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的低電平觸發(fā)端，該觸發(fā)端與電源正極間再接一個電阻器，單穩(wěn)態(tài)電路的高電平輸出端接輸出電路。
本設計中的輸出電路由電磁繼電器、固態(tài)繼電器或光電藕合器這三種元件的任意一種構成，電磁繼電器的線圈串接在輸出三極管的集電極與電源正極間，或者串接在單穩(wěn)態(tài)電路的高電平輸出端與地之間，繼電器的觸點引出，作為機車到信號的輸出端，固態(tài)繼電器或光電藕合器的兩個輸入端串接一個限流電阻后與電磁繼電器的線圈接線相同，其輸出端引出作為機車到達信號的輸出端。
電子電路所需的低壓直流電源可用多種方式取得。當與本傳感和發(fā)送裝置配合使用的信號系統(tǒng)能提供低壓電源時，將其引入發(fā)送電路即可，否則，需為它專門設置電源電路。
電源可就近取自架線，用電阻降壓，用穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，電容濾波，構成電源電路。
當發(fā)送電路所需電源電流較大時，電源電路可采用開關穩(wěn)壓電路，直接將架線引入的高壓直流變?yōu)榈蛪褐绷鳌?br> 還可以用礦井中的交流電源為發(fā)送器供電，此時，電源電路除可使用開關電路外，可以用變壓器降壓，經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓得到低壓直流。
本發(fā)明的實施例見附

圖1、附圖2和附圖3。
附圖1是接觸式傳感器的結構示意圖。其中1為礦井鐵路上空架設的饋電線。2為在架線上固定物體的金屬線夾。3為絕緣瓷瓶，其上下端的螺栓彼此絕緣。瓷瓶也可用其他絕緣物代替。4為橫梁，由金屬或塑料制成，其長度在150～400mm之間。5為觸發(fā)電極彈簧，由彈性金屬絲制成。其上半部份為螺旋形，螺旋直徑在10～50mm之間，長度在10～100mm之間。彈簧下半部分伸直，長度在30～150mm之間。此彈簧可只用一個，但用二個時可靠性高。若橫梁由塑料制成，兩彈簧上端需用導線連接。6為絕緣套，為引線端子絕緣之用。若橫梁由塑料制成，可不用此套。7為發(fā)送器電源降壓電阻，其下端用導線接于線夾，另一端固定在電源引線端子8上。9為觸發(fā)分壓電阻，其下端用導線接于觸發(fā)彈簧上端，另一端固定在引線端子10上。這兩個電阻也可不設在橫梁上，移到發(fā)送器殼內(nèi)。
附圖2是發(fā)送器的一種電路的原理圖。R1、R2和R3是觸發(fā)信號分壓電阻。從A點分壓取得的觸發(fā)信號經(jīng)穩(wěn)壓管D1使三極管T1導通對延時電容C1快速充電。C1上的電荷經(jīng)R4緩慢放電使T2導通，固態(tài)繼電器PVR得到輸入電流使輸出端B、C間由截止變?yōu)閷?。C1放電一定時間后電流大為減小，BC間由“通”回復到“斷”狀態(tài)。由此，每一次短暫的觸發(fā)后，從輸出端可得到有一定保持時間的由“斷”變“通”的狀態(tài)信號。R5和R6是電源降壓電阻，從架線上取得的高壓電流經(jīng)它們限流降壓，由穩(wěn)壓管D2穩(wěn)壓，C2濾波，得到所需的低壓電源。
附圖3是發(fā)送器電路的另一種形式。其中R1、R2、R3和D1的作用與圖1相同。IC是用于延時的集成電路，可選用任何牌號的555或7555、556或7556型電路，也可用JEC-2型集成電路。R4和T1構成反相器，將從A點得到的高電位觸發(fā)信號變?yōu)镮C所需的低電位觸發(fā)信號。R5和C1決定IC的輸出保持延時時間。IC的輸出端驅動繼電器J，由其觸點輸出“通”“斷”信號。本電路的后半部分是一個典型的開關穩(wěn)壓電源電路，它將取自架線的高壓直流電源變?yōu)榈蛪褐绷麟娫?。如果用交流電源供電，這部分電路可改為變壓器降壓、再經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓、得到低壓直流電源。
將附圖2和附圖3電路分解成單元，相互交換位置，可以組合出許多發(fā)送器電路。
權利要求1.一種礦用機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，由接觸式傳感器和信號發(fā)送器組成，其特征是接觸式傳感器由接觸電極和絕緣支架構成，信號發(fā)送器由電阻分壓電路、電子延時電路、信號輸出電路、電源電路和外殼構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，其特征是接觸電極采用一個或兩個上部為螺旋形，下部伸直為針狀的金屬彈簧，螺旋部份直經(jīng)為10至50毫米，長度為10至100米毫米，針狀部分長度為30至150毫米，其螺旋上端固定在一個長為150至400毫米的橫梁的一端或兩端，橫梁用金屬板或塑料板制成，將它用絕緣瓷瓶或塑料柱和架線夾支撐固定在架空饋電線的上方，彈簧的針狀部份從架線的一旁或兩旁垂下，針尖低于架線水平面，彈簧與架線絕緣，其上端引出導線作傳感信號線。
3.根據(jù)權利要求1所述的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，其特征是信號發(fā)送器內(nèi)的分壓電路由上下兩部份電阻串聯(lián)構成，上分壓電阻的上端引出導線接于接觸電極，下分壓電阻的下端用導線接于鋼軌或地線，由上、下部連接點即分壓點引出觸發(fā)信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，其特征是電子延時電路由電阻器、電容器與半導體三極管組成，觸發(fā)信號接于一個三極管的基極，三極管的集電極接電源正極，發(fā)射極與地之間串接一個延時電容器，再從該發(fā)射極接一個延時電阻到另一個輸出三極管的基極，輸出三極管的發(fā)射極接地，集電極接輸出電路。
5.根據(jù)權利要求1所述的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，其特征是電子延時電路的另一個組合方式是由電阻器、電容器、半導體三極管和延時集成電路組成，延時集成電路選用555型或556型或JEC-2型，它與一個延時電阻和一個延時電容接成典型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，觸發(fā)信號接于一個三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，集電極接于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的低電平觸發(fā)端，該觸發(fā)端與電源正極間再接一個電阻器，單穩(wěn)態(tài)電路的高電平輸出端接輸出電路。
6.根據(jù)權利要求4和權利要求5所述的機車到達信號傳感和發(fā)送裝置，其特征是發(fā)送器的輸出電路由電磁繼電器、固態(tài)繼電器或光電藕合器這三種元件的任意一種構成，電磁繼電器的線圈串接在輸出三極管的集電極與電源正極間，或者串接在單穩(wěn)態(tài)電路的高電平輸出端與地之間，繼電器的觸點引出，作為機車到信號的輸出端，固態(tài)繼電器或光電藕合器的兩個輸入端串接一個限流電阻后與電磁繼電器的線圈接線相同，其輸出端引出作為機車到達信號的輸出端。
專利摘要本裝置屬于礦井運輸信號設備，在礦井鐵路的信號和控制系統(tǒng)中，用作架線式電機車的位置傳感器。它由接觸式傳感器和信號發(fā)送器兩部分組成，其特點是傳感器由針狀彈簧和絕緣支架構成，發(fā)送器由電阻分壓電路、電子延時電路、輸出電路和外殼構成，當電機車集電弓觸及彈簧端部時，將高壓電流導入發(fā)送器，經(jīng)電阻分壓后觸發(fā)延時電路，得到有一定保持時間的電信號，再經(jīng)輸出電路變?yōu)殡娢桓叩突蛴|點通斷信號，供給系統(tǒng)處理。
文檔編號G01D5/12GK2235605SQ9422218
公開日1996年9月18日 申請日期1994年9月23日 優(yōu)先權日1994年9月23日
發(fā)明者程嵩岳, 程睿 申請人:程嵩岳