CC BY
64
Раздел III. Системы и устройства мониторинга, управления и связи
3. Волошин Н.Е. Внезапные выбросы и способы борьбы с ними в угольных шахтах. - К.: Техника, 1985. - 127 с.
4. ITRAS [Электронный ресурс]: Государственное предприятие «Петровский завод угольного машиностроения». - Электронные данные. - Режим доступа: http://itras.com.ua. -Дата доступа: март 2010. - Загл. с экрана.
Вовна Александр Владимирович
Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет».
E-mail: [email protected].
83001, . , . , 58, .
Тел.: +380623040108.
Зори Анатолий Анатолиевич
E-mail: [email protected].
Тел.: +380623045571; +380623010942.
Хламов Михаил Георгиевич
Vovna Aleksander Vladimirovich
State higher educational establishment “Donetsk national technical university”.
E-mail: [email protected].
58, Artyom street, Donetsk, 83001, Ukraine.
Phone: +380623040108.
Zori Anatolii Anatolievich
E-mail: [email protected].
Phone: +380623045571; +380623010942.
Khlamov Michael Georgievich
УДК 621.396.6.001.63
А.Ю. Матюнин, Н.И. Мережин
БЛОК СОПРЯЖЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА РЕЛЬСОВ
В данной работе представлены результаты разработки блока сопряжения многоканального магнитного дефектоскопа рельсов. Блок сопряжения позволяет организовать взаимодействие между всеми функциональными узлами автоматизированного магнитного .
Автоматизированный неразрушающий контроль; многоканальный магнитный де; .
A.Yu. Matyunin, N.I. Merejin
THE INTERFACE BLOCK OF MULTI-CHANNEL MAGNETIC-FIELD FLAW
DETECTOR OF RAILS
In this work the results of development of the interface block of multichannel magnetic-field flaw detector of rails are presented. The interface block enables to organize coordination between everything functional assemblies of automated magnetic-field flaw detector.
Automated nondestructive testing; multichannel magnetic-field flaw detector; defectogram.
Неразрушающий контроль при диагностике объектов обеспечивает безопасность и возможность эксплуатации объектов по их фактическому состоянию, а не по расчетному ресурсу. Диагностика рельсов посредством ультразвуковых и маг-
Известия ЮФУ. Технические науки
Тематический выпуск
нитных дефектоскопов позволяет продлить их срок эксплуатации и выявлять рельсы с дефектами, предотвращая этим возможные изломы под поездами. Систематический анализ статистических данных неразрушающего контроля железнодорожных рельсов при эксплуатации позволяет фиксировать возникающие дефекты и наблюдать их развитие. Высокие достоверность и надежность неразрушающего контроля можно обеспечить только путем его автоматизации, включая обработку информации посредством вычислительной техники. Однако для любой ступени автоматизации системы неразрушающего контроля достоверность и надежность результатов в той или иной степени будут определяться надежностью оператора, эксплуатирующего систему [1]. Увеличение числа каналов диагностики, с одной стороны дает больше объективной информации об объекте, а с другой стороны, увеличивает нагрузку на оператора. Поэтому необходимо создавать многоканальные системы диагностики с автоматической расшифровкой дефектограмм. В данной работе рассматривается макет блока сопряжения многоканального магнитного дефектоскопа рельсов для автоматизированного неразрушающего контроля.
Структурная схема любой системы неразрушающего контроля имеет устройства воздействия на объект контроля, сканирования объекта контроля или визуализации пространственно-сформированных полей, измерения, первичного и вторичного преобразования информации, ее обработки, хранения и представления, включая индикацию, документирование и разметку дефектов на объекте, управления и регулирования, а также вспомогательные устройства [2]. На рис. 1 приведем упрощенную структурную схему магнитного дефектоскопа.
Система
регистрации
Рис. 1. Структурная схема магнитного дефектоскопа
Железнодорожный рельс (объект контроля) намагничивается в продольном направлении системой намагничивания [3]. Магнитное поле над поверхностью головки воспринимается системой сканирования. Принятый сигнал обрабатывается системой регистрации. После окончания контроля, записанные сигналы (дефек-) .
В простейшем случае система регистрации автоматизированного магнитного дефектоскопа состоит из персональной электронно-вычислительной машины ( ) . -жду системами намагничивания, сканирования и ПЭВМ. Разработанный макет блока сопряжения содержит устройство ввода сигналов от искательных катушек в ПЭВМ, устройство ввода сигналов от датчика путевых координат в ПЭВМ, а также устройство управления магнитами вагона-дефектоскопа. Эти устройства объединены на одной печатной плате и размещены в малогабаритном корпусе. Устройства блока сопряжения соединяются с ПЭВМ по шине ШВ посредством приемопередатчика ШВ 2.0.
Блок сопряжения автоматизированного магнитного дефектоскопа выполняет следующие функции:
♦ фильтрацию, усиление и аналого-цифровое преобразование сигналов от восьми искательных катушек;
♦ независимую подстройку коэффициента усиления для каждой искатель-
;
♦ передачу цифрового сигнала на дальнейшую обработку по шине USB;
♦ включение и выключение эле ктромагнитов постоянного тока;
♦ прием сигналов от датч ика путевой координаты;
♦ дистанционную привязку путевой координаты.
. 2. -
кательных катушек подаются на входы устройства ввода сигналов блока сопряже-
.
фильтр (фильтр-пробка) с центральной частотой режекции 2 МГц для подавления сигналов от поездной рации. Далее сигналы проходят через фильтры низких частот и поступают на программируемые дифференциальные усилители, которые усиливают разность напряжений между выводами каждой из катушек и ослабляют напряжения синфазных помех и наводок, искажающих дефектограмму.
Коэффициент усиления задается индивидуально с помощью двухканальных цифровых потенциометров включенных в отрицательную обратную связь программируемых дифференциальных усилителей. Каждый цифровой потенциометр имеет свою шину данных, по которой передается адрес канала и цифровой код сопротивления, но имеет общие сигналы управления. Поэтому при изменении сопротивления только одного канала цифрового потенциометра, надо повторно записать неизменяемые значения сопротивлений в любой канал остальных трех цифровых потенциометров.
, - -
зователем (АЦП) и подготовкой цифровых данных к передаче по шине USB осуществляет модуль GPIF [4]. GPIF - это мастер управления памятью FIFO с поддержкой программируемого параллельного интерфейса. FIFO является блоком встроенного ОЗУ объемом 512 байт. Данное FIFO является буфером так называе-« » - EP2, EP4, EP6, EP8 -
скоростной передачи больших объёмов данных по шине USB [5]. Модуль GPIF
FIFO
, .
GPIF -
,
. -
лого-цифровое преобразование, по завершению которого осуществляется передача
14- FIFO. -
. GPIF -
преобразование аналоговых сигналов всех восьми каналов и их передача в буфер FIFO. FIFO -, - . ,
при двукратной буферизации один пакет данных передается от внешних устройств в конечную точку при одновременной пересылке по шине USB другого пакета данных от той же самой конечной точки. В нашем случае, для увеличения пропускной способности шины USB используется четырехкратная буферизация FIFO.
Передачу потока цифровых отсчетов по шине USB в ПЭВМ осуществляется приемопередатчиком USB 2.0, встроенным в микроконтроллер. Приемопередатчик
188
Рис. 2. Блок сопряжения многоканального магнитного дефектоскопа
х
н
5
-о
о
03
X
о
Ес
їа
О
о
н
Р5
03
Я
5
Р5
X
X
Е
О
н
С\
ь
о
я
о
о
я
-о
йа
N
о*
X
X
йа
03
СП
п> X
X н
-о Р5 о йа о н
03 "О
Ь П> § о о*
X йа X
X йа Я О X
к X іа
■©* 03
X 5
о н Е
-о д
£ О 5 "О
X О X
X 03 СЬ
йа -о
X о*
о н X йа ]э Р5 X
4 о\ X
о и ]э
X о
о я X
Ес X
‘*т‘ О Т
X ■е* о О X -о йа ><:
-о N П> йа
2 Я
X О
X Е X
X йа сь
X £
03 X
03 О СҐ
3 03 X
-о ТЗ н
о п> о
X сь 2 £ О
о Ьа я
о
о* X О я
-о ]э П>
Я "О
С\ Ь 03
о н сг 5 £ Е Ес
О н
X 5
СП X X
н о -о о Ес іа йа X о X о и
н я> Г и>
Е -і
X о
К
03
03
о*
о
н
5
йа
©
Н
о*
><:
х
X
£
О
о
я
5
п>
х
Я
5
н
о*
2
з
5
£
О
О
я
5
03
Е
X
о
я
Блок сопряжения имеет возможность подключения загрузочной микросхемы. Если микросхема подключена, загрузка исполняемого кода в микроконтроллер осуществляется при включении питания или аппаратном сбросе. Если нет, загрузку кода необходимо выполнить по шине USB.
Управление магнитами осуществляется в устройстве управления магнитами вагона-дефектоскопа с помощью реле, состояние которых определяется цифровым кодом, записанным в регистр состояния магнитов. Для управления магнитами используются два реле. Одно из них содержит нормально разомкнутые контакты, а другое содержит нормально замкнутые контакты. Срабатывание реле с нормально разомкнутыми контактами приводит к включению магнитов вагона-дефектоскопа Срабатывание реле с нормально замкнутыми контактами приводит к выключению магнитов.
В устройстве ввода сигналов от датчика путевых координат управления сигналы в виде последовательности прямоугольных импульсов, близких к меандру, подаются на счетчик микроконтроллера. По сумме количества поступивших импульсов фотодатчика в известный отрезок времени определяется пройденное расстояние и скорость движения вагона.
Кнопка пульта дистанционного управления, которая постоянно опрашивается , . Представленная структура макета блока сопряжения обеспечивает автоматизированную запись дефектограмм для многоканального магнитного дефектоскопа от восьми искательных катушек и возможность независимой подстройки параметров записываемой дефектограммы от каждого датчика.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. . 5 . . 1: .
веществами: Практическое пособие / АХ. Гурвич, И.Н. Ермолов, СТ. Сажин / Под ред. В.В. Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1992. - 242 с.
2. . 2- . . 1 / Под ред. В. В. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 488 с.
3. . 5 . . 3: :
пособие/ ВТ. Покровский, ВБ. Сухорукое; Под ред. ВБ. Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1992. - 312 с.
4. EZ-USB FX2 Technical Reference Manual. www.cypress.com.
5. Universal Serial Bus Specification Revision 2.0. www.usb.org.
Матюнин Андрей Юрьевич
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный » . .
E-mail: [email protected]
347928 г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: +79185885779.
Мережин Николай Иванович E-mail: [email protected] Тел.: +79281729836.
Matyunin Andrew Yuryevich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: [email protected].
44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: +79185885779.
Merejin Nikolay Ivanovich E-mail: [email protected].
Phone: +79281729836.
