Испытания на помехозащищенность имитатором импульсных помех

Лабораторная работа №____

Испытания на помехозащищенность имитатором импульсных помех

Цель работы. Изучить назначение, структуру, принцип действия и области применения имитатора импульсных помех.

1. Краткие сведения из теории. В последнее время наметилась устойчивая тенденция построения систем железнодорожной автоматики и телемеханики на новой элементной базе, микросхемах, микропроцессорах. При этом в таких системах в качестве устройств согласования с мощными исполнительными механизмами находят широкое применение электромагнитные реле. Сочетание в одной системе элементов с различной энергией полезных сигналов потенциально обуславливает заметную восприимчивость логической части системы к внутренним помехам. Увеличение мощности подвижных единиц электрифицированного железнодорожного транспорта в сочетании с ростом его энерговооруженности приводит также и к увеличению уровней помех в сетях питания железнодорожной автоматики и телемеханики.

Поэтому безотказность и достоверность функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) зависит не только от логической структуры устройств и надежности элементов, но и от того  как решены вопросы их защиты от воздействия внутренних и внешних помех.

Проблему защиты устройств от воздействия помех наиболее целесообразно решать с помощью специальной аппаратуры, моделирующей реальные помехи.

Аппаратура моделирования помех позволяет проводить в лабораторных или заводских условиях испытания на помехозащищенность устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, целью которых является выявление на ранних этапах разработки наиболее подверженных воздействиям помех элементов, узлов, блоков устройств и т.д. Это позволяет своевременно принять необходимые меры по повышению помехозащищенности устройств СЖАТ, а также оценить их эффективность с помощью аппаратуры моделирования помех.

Имитатор импульсных помех (ИИП) – специальное электрическое устройство, предназначенное для физического моделирования реальных импульсных помех различной формы (экспоненциальной, прямоугольной, трапецеидальной, двухэкспоненциальной, косинусоидальной и др.). Кроме того существуют имитаторы пачек импульсных помех (быстропротекающих переходных процессов), назначение которых – вырабатывать группы импульсных помех (многоканальные имитаторы).

Принцип построения имитаторов помех показан на рис.1.1. Моделируемые помехи в имитаторах формируются за счет разряда энергии накопительного элемента через коммутатор на активное сопротивление Rр. В качестве накопителей энергии могут использоваться конденсаторы, дроссели, коаксиальный кабель различной длины и т.д.

2. Структурная схема имитатора импульсных помех. Структурная схема имитатора импульсных помех, расположенного в лаборатории (рис.2.1.), состоит из вторичного источника питания ВИП на выходные напряжения 5 В, 15 В и 30 В, 200 В, 0¸1000 В, подключенного к сети 220 В через сетевой фильтр. Сетевой фильтр осуществляет защиту схем управления от импульсных помех в сети питания во время проведения эксперимента и от помех создаваемых имитатором. При этом стабилизированный источник напряжением 5 В используется для питания логических схем управления и контроля, нестабилизированные источники 15 В и 30 В – для питания элементов согласования, нестабилизированный источник 200 В – для питания блоков индикации количества помех и количества сбоев, регулируемый источник 0¸1000 В – для питания блоков формирования. Имитатор помех имеет задающий генератор на 5 МГц, выход которого  подключен к делителям частоты от 5 МГц до 1 кГц и от 1 кГц до 1 Гц. Выходы делителей частоты через блок задания режимов работы подключаются к входу распределителя на 8 каналов, выходы которого через согласующие элементы подключены к управляющим входам тиристоров блоков формирования. На входе блоков формирования включается общий для всех нагрузочный резистор, на котором и формируется моделируемая имитатором пачка импульсов помех или одиночная помеха. В имитаторе импульсных помех предусмотрен контроль напряжения на каждом из 8 каналов и контроль работоспособности каналов. При проведении испытаний на помехозащищенность с помощью имитатора помех счетчиками количества помех и количества происшедших сбоев и их блоками индикации автоматически отражается количество посланных помех, и количество происшедших сбоев в работе испытуемой аппаратуры за определенный промежуток времени, что позволяет непосредственно оценить величину степени помехозащищенности испытуемого устройства.

Блок синхронизации задает угол сдвига начала действия помех по отношению к фазе питающего напряжения.

Питание цифровых индикаторов осуществляется через развязывающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 200 В.

Принцип работы имитатора помех состоит в следующем. Накопительные элементы блока формирования импульсных сигналов (количество которых зависит от количества импульсов в пачке) запасают энергию от регулируемого источника высокого напряжения, и после поступления на управляющие входы блока формирования сигналов, через согласующие элементы от распределителя на выходе имитатора, подключенного к нагрузке, появляется пачка импульсов помех либо одиночный импульс (в зависимости от настройки).

 В имитаторе имеется возможность подключения внешнего автотрансформатора и задающего генератора, что позволяет плавно регулировать амплитуду, скважность и частоту следования помех в широком диапазоне.