CS266870B1

CS266870B1 - Gearwheel Front Speed Sensor Connection

Info

Publication number: CS266870B1
Application number: CS8710075A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Raba; Zdenek Sebek
Original assignee: Raba Frantisek; Zdenek Sebek
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS1007587A1

Abstract

Zapojení řeší snímání průchodu zubů ozubeného kola mechanicky spojeného s ná pravou vozidla. Zapojení je realizováno pomocí trvale kmitajícího vysokofrekvenčního oscilátoru snímacího obvodu, kde frekvence vysokofrekvenčního oscilátoru je naladěna na levém boku resonanční frekvence snímacího obvodu. Podstatnou částí řešení je použití obvodu frekvenčně závislého zpoždění, který přes stejnosměrný zesilovač a emitorový sledovač změnou napájecího napětí vysokofrekvenčního oscilátoru mění jeho frekvenci. Zapojení lze s výhodou použít pro realizaci čidel otáček na trakčních vozidlech, kde je požadována funkce ve velkém rozsahu pracovních teplot.The circuit solves the problem of sensing the passage of the teeth of a gear mechanically connected to the vehicle axle. The circuit is implemented using a continuously oscillating high-frequency oscillator of the sensing circuit, where the frequency of the high-frequency oscillator is tuned to the left side of the resonant frequency of the sensing circuit. An essential part of the solution is the use of a frequency-dependent delay circuit, which changes the frequency of the high-frequency oscillator via a DC amplifier and an emitter follower by changing its supply voltage. The circuit can be advantageously used for the implementation of speed sensors on traction vehicles, where function is required in a wide range of operating temperatures.

Description

Vynález se týká zapojení čelního snímače otáček ozubeného kola určeného zejména pro snímání průchodu zubů kovového kola mechanicky spojeného například s nápravou trakčního vozidla za účelem měření rychlosti a vyhodnocení skluzu nebo smyku vzájemným porovnáním rychlost i otáčení jednotlivých náprav.The invention relates to the connection of a front gear speed sensor intended in particular for sensing the passage of the teeth of a metal wheel mechanically connected, for example to an axle of a traction vehicle, for measuring speed and evaluating slip or shear by

Dosud jsou známé čelní snímače otáček u kterých průchodem zubu okolo magnetického obvodu vysokofrekvenčního oscilátoru dochází ke změně amplitudy jeho oscilací, případně k jejich úplnému vysazení. Většina těchto čelních snímačů je tak zvaných přibližovacích, to znamená, že jejich výstupní napětí je závislé na vzdálenosti snímaného zubu ozubeného kola od magnetického obvodu oscilátoru. Tyto snímače mají nevýhody v tom, že již při nepatrné radiální házivosti rotujícího ozubeného kola dochází ke změně výstupního napětí nebo střídy výstupních impulsů. Další jejich nevýhodou je skutečnost, že nezajišťují spolehlivou funkci při velkém rozsahu provozních teplot, které jsou požadovány například pro jejich užití na trakčních vozidlech. Jsou známa zapojení čelních snímačů otáček, které využívají změny indukčnosti při průchodu zubů ozubeného kola v magnetickém poli cívky s vyhodnocováním její impedance. Tyto snímače mají výstupní napětí značně závislé na otáčkách.Until now, front speed sensors are known in which the amplitude of its oscillations is changed by the passage of a tooth around the magnetic circuit of a high-frequency oscillator, or their complete disengagement. Most of these front sensors are so-called proximity sensors, i.e. their output voltage depends on the distance of the sensed gear tooth from the magnetic circuit of the oscillator. These sensors have the disadvantage that even with a slight radial runout of the rotating gear, the output voltage or the alternation of the output pulses changes. Another disadvantage is the fact that they do not provide reliable operation over a wide range of operating temperatures, which are required, for example, for their use on traction vehicles. Connections of front speed sensors are known, which use changes of inductance during the passage of gear teeth in the magnetic field of the coil with evaluation of its impedance. These sensors have an output voltage that is highly speed dependent.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje zapojení čelního snímače otáček ozubeného kola podle vynálezu, které sestává z vysokofrekvenčního oscilátoru s tyčovým feritovým jádrem pro snímání průchodu zubů se snímacím laděným obvodem, s obvodem detekce, obvodem tvarování a s obvody stabilizace napětí.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the connection of the front gear speed sensor according to the invention, which consists of a high-frequency oscillator with a rod ferrite core for sensing the passage of teeth with a tuning tuning circuit, a detection circuit, a shaping circuit and voltage stabilization circuits.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup obvodu první stabilizace napětí je přes emito- _ rový sledovač připojen jednak na první vstup obvodu automatického předpětí, jednak na paralelní spojení první cívky a prvního kondenzátoru, které je přes třetí cívku připojeno ke kolektoru tranzistoru vysokofrekvenčního oscilátoru, jehož báze je přes třetí kondenzátor připojena k paralelnímu spojení druhé cívky a druhého kondenzátoru, které je připojeno ke společné nule zapojení. První cívka a druhá cívTa mají vzájemnou indukční vazbu a emitor tranzistoru vysokofrekvenčního oscilátoru je přes paralelní spojení odporu a čtvrtého konďenzátoru připojen jednak ke společné nule zapojení, jednak na druhý vstup obvodu automatického předpětí, jehož výstup je připojen k bázi transformátoru vysokofrekvenčního oscilátoru. Přes tyčové feritové jádro je třetí cívka induktivně vázána se čtvrtou cívkou, která je jedním koncem připojena ke společné nule zapojení, má paralelně připojen pátý kondenzátor a druhým koncem je přes pátou cívku a šestý kondenzátor připojena ke společné nule zapojení. Spojení čtvrté cívky a páté cívky je přes sedmý kondenzátor připojeno na první vstup obvodu detekce, jehož výstup je přes obvod frekvenčně závislého zpoždění připojen na první vstup stejnosměrného zesilovače na jehož druhý vstup je připojen výstup obvodu první stabilizace napětí a výstup stejnosměrné2 ho zesilovače je přes emitorový sledovač připojen na druhý vstup obvodu detekce, jehož výstup je připojen na první vstup obvodu tvarování, na jehož druhý vstup jc připojen výstup obvodu druhé stabilizace napětí.The essence of the invention consists in that the output of the first voltage stabilization circuit is connected via an emitter tracker to the first input of the automatic biasing circuit and to the parallel connection of the first coil and the first capacitor, which is connected to the collector of the high frequency oscillator whose base is connected via a third capacitor to a parallel connection of the second coil and a second capacitor, which is connected to a common connection zero. The first coil and the second coil have an inductive coupling, and the emitter of the high-frequency oscillator transistor is connected via a parallel connection between the resistor and the fourth capacitor to a common circuit zero and to a second input of an automatic bias circuit whose output is connected to the base of the high-frequency oscillator transformer. Via a rod ferrite core, the third coil is inductively coupled to a fourth coil, which is connected at one end to a common circuit zero, has a fifth capacitor connected in parallel and at the other end is connected to a common circuit zero through a fifth coil and a sixth capacitor. The connection of the fourth coil and the fifth coil is connected via a seventh capacitor to the first input of the detection circuit, the output of which is connected to the first input of a DC amplifier via a frequency-dependent delay circuit. a tracker connected to the second input of the detection circuit, the output of which is connected to the first input of the shaping circuit, to the second input of which the output of the second voltage stabilization circuit is connected.

Hlavní výhoda vynálezu spočívá v lom, že trvale kmitající oscilátor se snímacím obvodem a. regulačními obvody zajišťuje v rozsahu teplot — 60 °C až 4-100 °C konstantní střídu i amplitudu výstupního napětí pravoúhlého průběhu a to nezávisle na zvětšené radiální házivosti rotujícího ozubeného kola. Další jeho výhodou je možnost testování všech jeho i navazujících obvodů bez pomoci přídavných vodičů a zařízení a to pouhou změnou napětí na jeho napájecím vstupu.The main advantage of the invention lies in the fact that the continuously oscillating oscillator with sensing circuit and control circuits ensures a constant shift and amplitude of the output voltage of the rectangular course in the temperature range - 60 ° C to 4-100 ° C, independently of increased radial runout of the rotating gear. . Another advantage is the possibility of testing all its and subsequent circuits without the help of additional wires and equipment by simply changing the voltage at its supply input.

Příklad zapojení podle vynálezu je schematicky zobrazen na připojeném výkresu.An example of a circuit according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing.

Zapojení podle vynálezu sestává z vysokofrekvenčního oscilátoru 1, který je realizován tranzistorem T, v jehož emitorovém obvodu je zapojen odpor R a čtvrtý kondenzátor C4 a obvod 101 automatického předpětí s prvním vstupem a a druhým vstupem b. V bázi tranzistoru T je přes třetí kondenzátor C3 připojeno paralelní spojení druhé cívky L2 a druhého kondenzátoru C2. V kolektorovém obvodu tranzistoru T je přes třetí cívku L3 připojeno paralelní spojení první cívky LI a prvního kondenzátoru Cl. Tyčové feritové jádro J slouží k snímání průchodu zubů ozubeného kola a zajišťuje vazbu mezi vysokofrekvenčním oscilátorem 1 a snímaným obvodem 2 tvořeným čtvrtou cívkou L4, pátou cívkou L5, pátým kondenzátorem C5 a šestým kondenzátorem C6. Sedmý kondenzátor C7 plní vazební funkci na obvod detekce 3 s prvním vstupem c a druhým vstupem d. Obvod detekce 3 je realizován například tranzistorem v zapojení s velkým vstupním odporem a filtračním kondenzátorem. Obvod 4 frekvenčně závislého zpoždění je realizován např. pomocí diod, tranzistoru, derivačního členu a kondenzátoru. Obvod 5 tvarování s prvním vstupem g a druhým vstupem h je realizován např. tranzistorovým Schmittovým obvodem s velmi malou hodnotou společného odporu v emitorové větvi a tvaruje výstupní napětí na svorce B výstupního napětí. Stejnosměrný zesilovač 6 s prvním vstupem e a druhým vstupem f tvořený například tranzistorovým zesilovačem je připojen na emitorový sledovač 7, který je napájen obvodem 8 první stabilizace napětí na jehož vstup je připojena svorka A napájecího napětí, ke které je připojen i obvod 9 druhé stabilizace napětí. Obvody 8, 9 první i druhé stabilizace napětí jsou tvořeny např. integrovanými stabilizátory.The circuit according to the invention consists of a high-frequency oscillator 1, which is realized by a transistor T, in whose emitter circuit a resistor R and a fourth capacitor C4 and an automatic bias circuit 101 with a first input a and a second input b are connected. parallel connection of the second coil L2 and the second capacitor C2. In the collector circuit of the transistor T, a parallel connection of the first coil L1 and the first capacitor C1 is connected via the third coil L3. The rod ferrite core J serves to sense the passage of the gear teeth and provides a coupling between the high frequency oscillator 1 and the sensing circuit 2 formed by the fourth coil L4, the fifth coil L5, the fifth capacitor C5 and the sixth capacitor C6. The seventh capacitor C7 performs a coupling function to the detection circuit 3 with the first input c and the second input d. The detection circuit 3 is realized, for example, by a transistor in connection with a large input resistance and a filter capacitor. The frequency-dependent delay circuit 4 is realized, for example, by means of diodes, a transistor, a shunt element and a capacitor. The shaping circuit 5 with the first input g and the second input h is realized, for example, by a transistor Schmitt circuit with a very small value of the common resistance in the emitter branch and shapes the output voltage at the terminal B of the output voltage. A DC amplifier 6 with a first input e and a second input f formed by, for example, a transistor amplifier is connected to an emitter tracker 7, which is supplied by a first voltage stabilization circuit 8 to the input of which a supply voltage terminal A is connected. The first and second voltage stabilization circuits 8, 9 are formed, for example, by integrated stabilizers.

Zapojení podle vynálezu pracuje tak, že vysokofrekvenční oscilátor 1 kmitá trvale na naladěné frekvenci. Obvod 101 automatického předpětí udržuje konstantní proud tranzistorem T nezávisle na rozsahu pracovních teplot, ve kterých uvedené zapojení čelního snímače otáček ozubeného kola pracuje. Třetí kondenzátor C3 určuje hodnotu kladné zpětné vazby do báze tranzistoru T a odpor R se čtvrtým kondenzátorem C4 slouží pro nastavení praCS 266 870 Bl covního bodu. Třetí cívka L3 vyzařuje vysokofrekvenční kmity vysokofrekvenčního oscilátoru 1 na snímací obvod 2. Snímací obvod 2 je naladěn pomocí páté cívky L5 tak, že frekvence vy.sokolick vcnčního oscilátoru i na levém boku jeho rezonanční křivky, (o jest frekvence vysokofrekvenčního oscilátoru je nižší, než je rezonanční frekvence snímacího obvodu 2. V tomto stavu je na výstupu obvodu 3 detekce stejnosměrné napětí, které přes obvod 5 tvarování vytváří napětí na svorce B výstupního napětí odpovídající logické jednotce. Výstupní napětí z obvodu 3 detekce vstupuje do obvodu frekvenčně závislého zpoždění, které v ustáleném stavu, to je v případě stojícího zubu nebo mezery ozubeného kola tyčového feritového jádra J, nabíjí jeho časovači obvod, čímž na výstupu obvodu 4 frekvenčně závislého zpoždění je napětí, které přes stejnosměrný zesilovač 6 a emitorový sledovač 7 řídí napětí pro napájení vysokofrekvenčního oscilátoru 1 tak, aby jeho frekvence byla stále na levém boku rezonanční křivky snímacího obvodu 2. V případě otáčení ozubeného kola kolem čela tyčového feritového jádra J dochází k rozlaďování snímacího obvodu s opakovači frekvencí odpovídající průchodu zubů, čímž se mění velikost napětí na výstupu obvodu 3 detekce. Je-li opakovači frekvence tohoto rozlaďování snímacího obvodu 2 větší, než je časová konstanta obvodu 4 frekvenčně závislého zpoždění, je na výstupu obvodu 3 detekce střídavé napětí, které je převáděno přes obvod 5 tvarování a na svorce B výstupního napětí je napětí pravoúhlého průběhu odpovídající frekvenci procházejících zubů ozubeného kola kolem čela tyčového feritového jádra J. Střídavé napětí na výstupu obvodu 3 detekce je současné přiváděno do obvodu 4 frekvenčně závislého zpoždění. Τοπίο obvod v závislosti na frekvenci průchodu zubu ozubeného kola kolem čela tyčového feritového jádra J mění přes stejnosměrný zesilovač 6 a emitorový sledovač 7 napájecí napětí vysokofrekvenčního oscilátoru 1 tak, aby s určitým zpožděním daným obvodem 4 frekvenčně závislého zpoždění byl vysokofrekvenční oscilátor 1 neustále dolaďován v rytmu přelaďování snímacího obvodu 2 zuby rotujícího ozubeného kola. Zapojení čelního snímače otáček umožňuje i testování všech jeho interních obvodů. Poklesem napětí na svorce A napájecího napětí na úroveň, kdy na výstupu obvodu 8 první stabilizace napětí poklesne výstupní napětí, dojde k přeladění vysokofrekvenčního oscilátoru 1 vzhledem k snímacímu obvodu 2 tak, že na svorce B výstupního napětí je logická nula. Mění-li se napětí na svorce A napájecího napětí v určitém rytmu výše popsaným způsobem, ve stejném rytmu se mění střídání logické jednotky a logické nuly na svorce B výstupního napětí.The circuit according to the invention operates in such a way that the high-frequency oscillator 1 oscillates continuously at the tuned frequency. The automatic bias circuit 101 maintains a constant current through the transistor T regardless of the range of operating temperatures in which said front speed sensor circuit operates. The third capacitor C3 determines the value of the positive feedback to the base of the transistor T and the resistor R with the fourth capacitor C4 serves to set the working point 266 870 B1. The third coil L3 emits the high-frequency oscillations of the high-frequency oscillator 1 to the sensing circuit 2. The sensing circuit 2 is tuned by the fifth coil L5 so that the frequency of the high-frequency oscillator on the left side of its resonant curve is lower than the frequency of the high-frequency oscillator. is the resonant frequency of the sensing circuit 2. In this state, there is a DC voltage at the output of the detection circuit 3, which generates a voltage at the output voltage terminal B corresponding to the logic unit via the shaping circuit 5. The output voltage from the detection circuit 3 enters the frequency-dependent delay circuit. steady state, i.e. in the case of a standing tooth or a gear gap of a ferrite core J, charges its timing circuit, whereby at the output of the frequency-dependent delay circuit 4 there is a voltage which controls the voltage for supplying the high frequency oscillator 1 via a DC amplifier 6 and emitter tracker 7. so that its frequency is still on the left side of the resonance curve of the scanning ob water 2. In the case of rotation of the gear wheel around the face of the rod ferrite core J, the sensing circuit is detuned with a repetition frequency corresponding to the passage of the teeth, thus changing the magnitude of the voltage at the output of the detection circuit 3. If the repetition frequency of this detuning of the sensing circuit 2 is greater than the time constant of the frequency-dependent delay circuit 4, there is an alternating voltage at the output of the detection circuit 3, which is transmitted through the shaping circuit 5 and at the output voltage terminal B passing teeth of the gear wheel around the face of the rod ferrite core J. The alternating voltage at the output of the detection circuit 3 is simultaneously supplied to the frequency-dependent delay circuit 4. Obvodοπίο circuit depends on the frequency of passage of the gear tooth around the front of the ferrite core J through the DC amplifier 6 and emitter tracker 7 the supply voltage of the high frequency oscillator 1 so that with a certain delay given by the frequency dependent delay circuit 4 the high frequency oscillator 1 is constantly tuned retuning the sensing circuit 2 teeth of the rotating gear. The connection of the front speed sensor also allows testing of all its internal circuits. By decreasing the voltage at the supply voltage terminal A to a level where the output voltage drops at the output of the first voltage stabilization circuit 8, the high frequency oscillator 1 is retuned with respect to the sensing circuit 2 so that there is a logic zero at the output voltage terminal B. If the voltage at terminal A of the supply voltage changes in a certain rhythm as described above, the alternation of the logic unit and the logic zero at terminal B of the output voltage changes in the same rhythm.

Zapojení podle vynálezu lze s výhodou použít u snímačů otáček náprav trakčních vozidel, pří realizaci čidel protismykových a protiskluzových ochran zejména elektrických lokomotiv provozovaných v extrémních klimatických podmínkách.The circuit according to the invention can advantageously be used for axle speed sensors of traction vehicles, in the implementation of sensors for anti-slip and anti-slip protection, in particular electric locomotives operating in extreme climatic conditions.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of a front gear speed sensor with a high-frequency oscillator, with a ferrite rod core for sensing the passage of teeth with a tuning tuned circuit, with a detection circuit, a shaping circuit and voltage stabilization circuits, characterized in that the output of the first voltage stabilization circuit (8) is via an emitter tracker 7) connected to the first input (a) of the automatic biasing circuit (101) and to the parallel connection of the first coil (L1) and the first capacitor (C1), which is connected via the third coil (L3) to the collector of the high frequency oscillator transistor (T) (1), the base of which is connected via a third capacitor (C3) to a parallel connection of a second coil (L2) and a second capacitor (C2), which is connected to a common connection zero, the first coil (L1) and the second coil (L2) having mutual inductive coupling and the emitter of the transistor (T) of the high-frequency oscillator (1) is connected via a parallel connection of the resistor (R) and the fourth capacitor (C4) both to the common neutral terminal and to the second input p (b) an automatic bias circuit (101), the output of which is connected to the base of the transistor (T) of the high-frequency oscillator (1), the third coil (L3) being inductively coupled to the fourth coil (L4) via a rod ferrite core (J) , which is connected at one end to a common neutral terminal, has a fifth capacitor (C5) connected in parallel and at the other end is connected to a common neutral terminal via a fifth coil (L5) and a sixth capacitor (C6), the connection of the fourth coil (L4) and the fifth coil (L5) is connected via a seventh capacitor (C7) to the first input (C) of the detection circuit (3), the output of which is connected via a frequency-dependent delay circuit (4) to the first input (e) of a DC amplifier (6), the second input (f) is connected to the output of the first voltage stabilization circuit (8) and the output of the DC amplifier (6) is connected via an emitter tracker (7) to the second input (d) of the detection circuit (3), the output of which is connected to the first input ( g) a shaping circuit (5), to the second input (n) of which an output circuit is connected at (9) the second voltage stabilization.