Dispositif détecteur du passage d'une masse métallique magnétique mobile L'invention a pour objet un dispositif détecteur du passage d'une masse métallique magnétique mobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif émetteur de flux magnétique ,propre à faire régner un flux magnétique non constant dans une zone de détection à travers laquelle au moins une partie de ladite masse est appelée à passer, au moins deux récepteurs électromagnétiques dudit flux, et un détecteur des variations de la différence des courants induits dans lesdits récepteurs par ledit flux,
un desdits récepteurs recevant normalement, en l'absence de ladite masse métallique, une quantité dudit flux différente de celle que reçoit l'autre récep teur, lesdits récepteurs formant avec ledit dispositif émetteur au moins deux circuits magnétiques ouverts modifiés par la présence de ladite masse métallique dans ladite zone de détection, lesdits récepteurs étant disposés et reliés électriquement de telle sorte que les courants induits dans ces récepteurs s'opposent dans un même circuit comportant ledit détecteur des variations de la différence des courants induits.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution d'un tel dispositif.
La fig. 1 est une vue, en perspective, de l'en semble émetteur-récepteur d'un dispositif détecteur disposé à proximité d'un rail de chemin de fer.
La fig. 2 est une vue, de profil, du même dis positif.
La fig. 3 est un schéma simplifié des circuits du même dispositif.
La fig. 4 est un graphique montrant la variation du courant induit recueilli dans ce dispositif.
Les fig. 5, 6, 7 et 8 sont des schémas simplifiés d'une variante.
La fig. 9 est une vue schématique, en perspec tive, d'une autre forme d'exécution du dispositif détecteur monté sur un rail de chemin de fer. La fig. 10 est une vue schématique, en plan, montrant les deux ensembles détecteurs du dispositif de la fig. 9.
La fig. 11 est une vue schématique, en coupe, suivant la ligne XI-XI de la fig. 10.
La fig. 12 est un schéma d'installation d'annonce du passage d'un train en un point d'une voie ferrée, comportant deux dispositifs détecteurs des fig. 9 à 11.
Les fig. 13, 14 et 15 sont des schémas électriques détaillés de l'installation de la fig. 12.
La fig. 16 est un schéma d'une variante du schéma de la fig. 13.
La fig. 17 est une vue schématique, en coupe, d'un transformateur de liaison correspondant au schéma de la fig. 16.
Sur les fig. 1 à 3, le dispositif comprend un ensemble émetteur-récepteur constitué essentiellement par trois roulements 1, 2 et 3 disposés sur une même carcasse magnétique 4 fixée au rail 6 par l'inter médiaire d'un étrier 5 et d'un serre-joint 7.
L'étrier 5 supporte également un capot 8 à section en forme de U protégeant les enroulements 1, 2, 3, contre tous chocs latéraux susceptibles de les détériorer.
La carcasse magnétique 4 est constituée par des tôles minces magnétiques en E empilées sur 15 mm d'épaisseur environ. La largeur des branches transversales situées aux extrémités du E est d'environ 15 mm, tandis que celle de la branche transversale médiane est d'environ 30 mm. La bran che principale verticale du E a environ 195 mm de long et 15 mm de large.
Les trois branches trans versales parallèles ont une longueur d'environ 60 mm. Sur chacune de ces branches parallèles est enfilé un enroulement (respectivement 1, 2, 3) formé par 1400 spires de fil de cuivre de \/ioo de diamètre ;
la hauteur de ces bobinages est d'environ 45 mm. La carcasse magnétique 4 est disposée parallèlement au rail 6, de telle sorte que son plan médian se trouve à 25 mm environ de la face latérale du cham pignon du rail 6, et que l'extrémité de ses branches latérales se trouve à 5 mm environ en dessous du plan de roulement des roues 10.
L'enroulement 1 de l'émetteur est alimenté en courant alternatif à 1000 périodes par seconde par un oscillateur 11. L'enroulement récepteur 3 est enfoncé à fond sur la branche transversale de la carcasse magnétique 4, ce qui fait que cette branche fait saillie à l'extérieur d'environ 15 mm.
Par contre, l'enroulement récepteur 2 est écarté de la branche principale de la carcasse 4 par une cale d'environ 10 mm d'épaisseur. Ceci suffit pour que le courant induit dans l'enroulement 2 diffère sensiblement de celui qui est induit dans l'enroulement 3. Ainsi, la branche transversale sur laquelle est enfilé l'enroule ment 2 ne fait saillie que de 5 mm environ hors de la bobine 2.
Les enroulements 2 et 3 sont bobinés en sens inverse l'un de l'autre et montés en série (c'est- à-dire en opposition) entre les bornes M et L (fig. 3). Ces bornes sont reliées à un amplificateur 12 par un circuit contrôlé par un relais R5 comportant deux enroulements d'excitation antagonistes. L'amplifica teur 12 alimente deux relais R1 et R4.
Le relais RI est normalement excité lorsque la tension aux bornes M-L est au moins égale à une valeur prédéterminée qui correspond à la différence des courants induits dans les enroulements 2 et 3, en l'absence de masse métallique à proximité. Le relais R4 est excité lors que la tension aux bornes M -L est supérieure à une autre valeur prédéterminée légèrement supérieure à celle qui assure l'excitation du relais RI. Le relais R4 est shunté par un condensateur 13 qui assure son excitation, même pour une impulsion brève.
Le courant aux bornes M-L varie, au passage d'une roue de wagon 10 (fig. 2) comme indiqué sur le graphique de la fig. 4. Sur ce graphique sont por tées en abscisses des distances en centimètre, de part et d'autre d'un point zéro correspondant sensi blement à l'axe vertical de renroulement émetteur 1.
La tension du courant recueilli aux bornes M-L est indiquée, en ordonnée, en volts, affecté d'un coeffi cient d'amplification de 70. Sur ce graphique, on voit qu'en l'absence d'une masse métallique à proxi mité du dispositif (une roue de wagon, en l'occur rence), la tension moyenne aux bornes M-L est de 5 volts environ. Lorsqu'une roue approche du dis- positif (de gauche à droite sur la fig. 4)
et à partir du moment où elle arrive à une distance d'environ 24 cm en deçà du dispositif, distance calculée entre le point zéro précité et le point de contact de la roue avec le rail (point A de la courbe) la tension aux bornes M-L décroît peu à peu jusqu'à atteindre 2,25 volts environ lorsque cette distance est de 14 cm environ en deçà du dispositif (point B de la courbe) la roue occupant la position schématisée par la ligne 10a.
La tension croît ensuite progressivement jusqu'à retrouver la valeur moyenne de 5 volts environ au voisinage du point zéro, la roue occupant à ce moment la position schématisée par la ligne 10b (point C de la courbe). La roue continuant sa pro gression de gauche à droite, la tension croit ensuite peu à peu jusqu'à atteindre 7,2 volts environ lorsque la roue se trouve à 16 cm environ au-delà du point zéro, et occupe la position indiquée schématiquement par la ligne 10e (point D de la courbe).
La tension décroit ensuite à mesure que la roue s'éloigne jus qu'à retrouver la valeur moyenne de 5 volts envi ron, à partir du moment où le point de contact de la roue avec le rail se trouve à une distance d'environ 24 cm au-delà du point zéro du dispositif (point E de la courbe).
Lorsque plusieurs masses métalliques sont appe lées à passer successivement au voisinage d'un tel dispositif, ce qui est le cas des roues d'un train, il n'est pas nécessaire, en certains cas, par exemple pour la signalisation d'un train, de recueillir la suite de signaux correspondant au passage de la succession des masses métalliques, c'est-à-dire des roues.
Le montage schématisé sur la fig. 3 permet de déceler le passage d'un train par le déclenchement d'un signal avertisseur actionné par la première roue pas sant au voisinage du dispositif, dans un sens de déplacement prédéterminé. Le signal avertisseur fonc tionne jusqu'à ce que cette première roue actionne un moyen d'annulation situé à distance convenable sur la voie en aval du dispositif. Ce moyen d'annu lation peut être constitué par une pédale mécanique ou autre dispositif classique de signalisation, ou bien encore par un autre dispositif magnétique détecteur analogue au premier.
Le fonctionnement du dispositif dont le schéma est représenté sur la fig. 3 est le suivant: lorsqu'un train venant de X et se dirigeant vers Y passe à proximité du dispositif magnétique détecteur, la pre mière roue du convoi qui arrive au voisinage de l'enroulement 2 provoque une augmentation de flux dans celui-ci. La tension moyenne baisse aux bornes M-L (partie ABC de la courbe de la fig. 4).
Le relais R1 se désexcite et ferme le circuit de l'aver tisseur 14, tandis qu'il excite le relais R5 qui ouvre le circuit reliant le dispositif détecteur à l'amplifica- teur 12. Lorsque le convoi atteint un dispositif d'an nulation situé en aval du secteur à protéger, celui-ci envoie une impulsion antagoniste dans le relais R5, par les conducteurs 15, 16. Le relais R5 se désexcite et rétablit le circuit reliant l'amplificateur 12 au dispositif de détection. Ainsi, le dispositif est à nou veau prêt à fonctionner.
Le passage successif des roues du convoi ne donne de cette façon aucune répétition de signal.
Lorsqu'un train vient de Y et se dirige vers X, au moment où la première roue du convoi arrive au voisinage de l'enroulement 3, le flux augmente dans celui-ci et la tension moyenne aux bornes M-L augmente (partie EDC de la courbe de la fig. 4). Le relais à maxima R4 est excité et excite à son tour le relais R3. Le relais R3 reste ensuite excité par la fermeture de son circuit d'auto-maintien com portant une résistance de court-circuit r, et le con tact FG.
Lorsque cette même roue arrive à l'aplomb de l'enroulement émetteur 1, la tension aux bornes M-L retrouve sa valeur normale (point C de la courbe de la fig. 4) et le relais R4 se désexcite. Puis, la roue s'éloignant de l'enroulement 3, la tension aux bornes M -L décroît (partie CBA de la courbe de la fig. 4), le relais Rl se désexcite et son contact H assure la fermeture du circuit d'excitation du relais R2. La roue continuant à s'éloigner, la tension aux bornes M-L remonte à sa valeur moyenne (point A de la courbe de la fig. 4). Le relais RI, est à nou veau excité, son contact 1 envoie par I,J,G,F, une impulsion court-circuitant le bobinage du relais R3.
Le relais R2 est temporisé par un condensateur 17, ce qui fait que son contact J reste fermé pendant un laps de temps suffisant, après ouverture de son circuit d'excitation par le contact H du relais Rl, pour laisser passer l'impulsion de court-circuit du relais R3. Le relais R3 court-circuité se désexcite, et le dispositif est alors à nouveau prêt à fonctionner. On remarquera que dans le cas où le train se déplace de Y vers X, l'avertisseur 14 n'est pas actionné. En variante, un autre avertisseur, de préférence de timbre différent, peut être commandé par le contact K du relais R3 lorsque celui-ci est excité.
Avec un montage suivant le schéma de la fig. 3, tout défaut survenant dans l'installation : panne d'oscillateur, rupture des fils de liaison, etc., entraîne la désexcitation du relais Rl, ce qui se traduit par un signal et le fonctionnement de l'avertisseur 14. Dans le dispositif représenté sur les fig. 5, 6, 7 et 8, les enroulements récepteurs 2 et 3 comportent le même nombre de spires et sont enroulés en sens inverse l'un de l'autre. Ils sont disposés à égale dis tance de l'enroulement émetteur 1. Ces enroulements ne comportent pas de noyau magnétique.
L'enroule ment 1 est parcouru par un courant fourni par un oscillateur 11, par exemple un courant de l'ordre de 2000 cycles/seconde. Les enroulements récepteurs 2 et 3 sont différenciés par une dérivation magnéti que 18 constituée par exemple par une masse métal lique convenable. Les enroulements récepteurs 2 et 3 sont montés en série et en opposition, et la diffé- rence de leurs courants induits est recueillie aux bornes L et M.
En l'absence d'une masse métallique à proximité (fig. 5), l'enroulement émetteur 1 induit dans l'enrou lement 2 un courant de valeur i. Par suite de la pré sence de la dérivation magnétique 18, le même enrou lement émetteur 1 induit dans l'enroulement 3 un courant de valeur i + is (is représentant le courant induit par la quantité de flux supplémentaire due à la présence de la dérivation magnétique 18).
Aux bornes L et M, on recueille donc un cou rant de valeur 1 - (i + is), autrement dit un courant de valeur absolue is qui correspond à la valeur moyenne (5V) aux points ACE de la courbe de la fig. 4.
Lorsqu'une masse métallique 19 arrive au voi sinage de l'enroulement 2 (fig. 6) le flux augmente à l'intérieur de l'enroulement 2, de même que le courant induit (partie AB de la courbe fig. 4). Le courant recueilli aux bornes L-M tend ainsi à s'an nuler (point B fig. 4), voire même à changer de signe, suivant l'importance relative de la masse 19 par rapport à la dérivation magnétique 18.
Le courant décroit ensuite (partie BC de la courbe fig. 4) jusqu'à ce que la masse métallique 19 arrive à l'aplomb de l'enroulement 3 (fig. 7) tout en se trouvant également à proximité de l'enroulement 2. A ce moment, le courant recueilli aux bornes L-M reprend sa valeur is initiale (point C, fig. 4) et con serve cette valeur pendant tout le temps où la masse 19 exerce des influences égales sur les enroulements 2et3.
Lorsque la masse métallique 19 dépasse l'enrou lement 2 mais est toujours à proximité de l'enrou lement 3 (fig. 8), le courant recueilli entre les bornes L et M augmente et devient supérieur<I>à</I> is (partie CDE de la courbe, fig. 4), le flux dans l'enroule ment 3 étant supérieur, du fait de la présence de la masse 19, à celui qui existe normalement en son absence (fig. 5).
Lorsque enfin la masse métallique 19 s'est éloignée suffisamment du dispositif pour ne plus exercer d'influence sur aucun des enroulements, le courant aux bornes L-M retrouve sa valeur is (point E, fig. 4), la situation étant la même que fig. 5.
Si la masse métallique 19 se déplace en sens inverse, les variations de courant aux bornes L-M se produisent en sens inverse, c'est-à-dire que le courant commence à croître à l'arrivée de la masse métallique 19 au voisinage de l'enroulement 3, puis retrouve sa valeur initiale (is) au moment où la masse métallique 19 exerce des influences égales sur les enroulements 2 et 3, décroît lorsque la masse 19 a dépassé l'enroulement 3 mais est toujours à proximité de l'enroulement 2, et enfin retrouve sa valeur initiale is lorsque la masse métallique 19 s'est éloignée du dispositif.
Avec un tel dispositif, lorsqu'une masse métal lique passe à sa proximité, on recueille un signal d'un certain sens (ABC par exemple fig. 4) dès qu'elle arrive au voisinage du dispositif et un signal de sens opposé (CDE dans l'exemple) dès qu'elle a franchi celui-ci. La mesure de l'intervalle de temps séparant ces deux signaux (entre A et E, ou B et L, par exemple fig. 4) permet, si on connaît la vitesse de déplacement de la masse métallique, d'en déduire facilement sa longueur ou, au contraire, de déter miner sa vitesse si on connaît sa longueur.
On peut obtenir également le même résultat en mesurant seulement la durée d'une variation du cou rant dans un seul sens, c'est-à-dire en mesurant la durée de l'influence de la proximité de la masse métallique sur un seul des enroulements 2 et 3 (entre A et C, ou C et E, par exemple, fig. 4).
Si on mesure le laps de temps compris entre le début d'une variation du courant (point A par exem ple, fig. 4) dans un seul sens et le moment où il atteint sa valeur maximum (point B par exemple, fig. 4) dans ce même sens, on peut mesurer la vitesse de déplacement d'une masse métallique de dimen sions indéterminées plus facilement si sa longueur est supérieure, dans le sens de déplacement, à la distance séparant un enroulement récepteur de l'en roulement émetteur du dispositif car le signal atteint ainsi sa valeur maximum.
Si on mesure, par ailleurs, la durée totale d'une variation de courant (entre A et C, B et D, ou A et E par exemple, fig. 4) comme décrit ci-dessus, il est aisé d'en déduire également la longueur de la masse métallique. Ainsi avec un tel dispositif il est possible de connaître le sens de déplacement, la vitesse de déplacement et la longueur d'une masse métallique passant à proximité. On con naît de nombreux dispositifs classiques, électroniques entre autres, qui permettent de mesurer de tels inter valles de temps.
En variante, les enroulements récepteurs peuvent être disposés d'un même côté de l'enroulement émet teur au lieu d'être situés de part et d'autre, toute disposition étant convenable à condition que les enroulements récepteurs soient situés dans la zone d'influence de l'enroulement émetteur à proximité du parcours de la masse à détecter, et de façon à faire régner dans au moins une zone de détection appelée à être traversée par au moins une partie de ladite masse, un flux magnétique non constant.
La sensibilité d'un dispositif magnétique détecteur peut être modifié à volonté avec des moyens de réglage de la différence des courants émis par les moyens récepteurs, par exemple des moyens d'ajustement de la position d'au moins un des moyens récepteurs. L'émetteur de flux magnétique peut également être réalisé différemment, par exemple, avec un aimant permanent entraîné en rotation de façon à créer un champ tournant.
Dans une autre forme d'exécution, le dispositif détecteur, au lieu de comporter une seule bobine émettrice associée à deux bobines réceptrices, peut comprendre deux bobines émettrices associées cha cune à une desdites bobines réceptrices. Cette forme d'exécution est représentée sur les fig. 9 à 11, où le dispositif comprend deux bobines réceptrices 107, 108 et, à la place de l'unique bobine émettrice 1 de la forme d'exécution précédente, deux bobines émettrices 105, 106 disposées entre les bobines réceptrices <B>107,</B> 108.
En d'autres termes, si, dans la forme d'exécution précédente (fig. 1 à 8) les deux circuits magnétiques sont définis l'un par la bobine émettrice 1 et une première bobine réceptrice (2) et l'autre par la même bobine émettrice et une seconde (3) bobine réceptrice, dans la présente forme d'exé cution (fig. 9 à 11) les deux circuits magnétiques sont définis l'un par une première bobine émettrice et une première bobine réceptrice,
et l'autre par une seconde bobine émettrice et une seconde bobine réceptrice. Chacune de ces paires de bobines émet trices et réceptrices constitue un ensemble détec teur , ces ensembles étant désignés par les réfé rences 101 et 102. Chacun de ces ensembles<B>101</B> et 102 comprend un noyau magnétique en forme de U (103 et 104 respectivement), avantageusement réalisés en céra mique magnétique du type vendu sous la dénomina tion commerciale de ferroxcub . Chacun de ces deux ensembles détecteurs comprend une bobine émettrice (105 et 106, respectivement) et une bobine réceptrice (107 et 108, respectivement).
Les bobines émettrices et réceptrices sont enfilées sur les bran ches verticales du noyau magnétique en U, de façon symétrique et disposées sensiblement en alignement les unes par rapport aux autres parallèlement au trajet de la masse métallique à détecter. Le noyau magnétique de l'ensemble 102 est complété par deux ergots magnétiques 109 et 110, disposés respective ment à l'extrémité de chacune des branche verticales du noyau en U.
Les ensembles 101 et 102 sont enrobés et noyés dans une masse en matière plastique 120 constituée par des résines du type polyester, chargées de silice et enveloppées de tissu de verre imprégné également de résine polyester, l'enrobage en tissu de verre imprégné se prolongeant sous forme de deux pattes 111 et 112 percées d'orifices de fixa tion 113 et 114. Des canalisations électriques, non représentées, sont également noyées dans la masse de matière plastique et débouchent à l'extérieur par une prise de raccordement, indiquée schématiquement en 115.
Un tel dispositif peut être ainsi fixé à un rail de chemin de fer 116 au moyen de boulons et de plaques de fixation et raccordé à un câble à con ducteurs multiples 117, comme indiqué sur la fig. 9.
Dans la position représentée sur la fig. 11, la jante d'une roue 118 roulant sur le rail 116 vient passer à proximité des deux ensembles détecteurs 101 et 102, au voisinage des bobines. L'inclinaison des ensembles détecteurs par rapport aux rails, dans la position représentée sur la fig. 11, présente en outre l'avantage de préserver le dispositif de tout dépôt de matières étrangères, telles que la neige, la boue, des battitures détachées du rail au passage des roues et autres particules métalliques qui seraient susceptibles d'altérer le fonctionnement du dispositif.
Dans un tel dispositif, on équilibre les courants induits dans les bobines réceptrices des ensembles détecteurs 101 et 102, respectivement, avant enro bage, en ajustant la position de ces bobines sur leur noyau magnétique. Une fois en place contre le rail dans la position indiquée sur les fig. 9 et 11, les ergots 109 et 110 favorisent le circuit magnétique de l'ensemble détecteur 102 et provoquent un désé quilibre entre les valeurs des courants induits dans les ensembles 101 et 102, respectivement.
Un tel équi librage préalable présente l'avantage de signaler tout sabotage et dérèglement accidentel de l'appareil qui redevient équilibré dès qu'on l'éloigne du rail. Une platine-support 119 en métal magnétique (tôle) peut être avantageusement utilisée comme écran captant les lignes de forces parasites. Une telle platine faci lite également le montage et la mise en place des détecteurs 101 et 102 dans le dispositif.
L'installation d'annonce du passage d'un train en un point d'une voie ferrée, représentée sur la fig. 12, comporte deux dispositifs magnétiques de détection 121 et 122 (du type représenté sur les fig. 9 à 11), disposés à distance l'un de l'autre le long du rail d'une voie ferrée 123. Cette installation est appelée à détecter le passage d'un train se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche 124. Ainsi, on peut con sidérer que le dispositif 121 est disposé en amont du dispositif 122, celui-ci étant par conséquent en aval du dispositif 121.
Il apparaît sur le schéma de la fig. 12 que les deux dispositifs 121 et 122 ont des équipements symétriques comprenant des alimen tations générales en courant continu 12 volts (125 et 126, respectivement), des oscillateurs (127 et 128), d'une puissance de 100 milliwatts sous une fréquence de 28 000 cycles par seconde ; des préamplificateurs détecteurs de niveau (129 et 130). Ces deux équi pements symétriques sont reliés à un amplificateur d'annonce commun 131 commandant le relais 132 d'un dispositif d'alarme comportant une source de courant 133 et une sonnette 134 (ou autre dispositif de signalisation).
Dans chacun des dispositifs magnétiques détec teurs 121, 122, les bobines émettrices 105 et 106 sont reliées en série à l'oscillateur 127 et comportent 80 spires. Elles sont enfilées sur les branches verti cales de noyaux (103, 104) en ferroxcub en forme de U de section cylindrique d'environ 14 mm de diamètre.
Les bobines réceptrices 107, 108 enfilées sur l'autre branche verticale des noyaux 103, 104, comportent 300 spires. Elles sont shuntées, respecti vement, par des condensateurs (135, 136) de 8000 pF. Les bobines réceptrices 107 et 108 sont reliées en série par un conducteur 137, mais en oppo sition, leurs enroulements étant de sens contraires. Par ailleurs, ces bobines 107, 108 sont reliées égale ment en série avec l'enroulement 138 d'un transfor mateur de liaison Tl, respectivement par les conduc teurs 139 et 140.
L'ensemble émetteur 102 est favo risé par rapport à l'ensemble 101 en ce qui con cerne son circuit magnétique par des ergots 109, 110 (fig. 10) constitués par des barreaux en fer- roxcub de section carrée d'environ 4 mm de côté, dépassant le noyau 102 d'environ 5 mm en direc tion du rail.
Les axes des bobines émettrices et réceptrices de chaque ensemble sont écartés d'environ 50 millimètres et la distance entre les deux bobines émettrices est d'environ 150 millimètres. On règle la valeur des courants induits dans les bobines 107 et 108 des ensembles<B>101</B> et 102 de façon telle que le courant dans l'enroulement 138 soit nul en l'absence d'une masse magnétique à proximité.
On peut effectuer ce réglage simplement en faisant cou lisser les bobines de l'un des ensembles<B>101</B> et 102, respectivement, l'une par rapport à l'autre sur le noyau magnétique. Une fois ce réglage effectué, on enrobe les ensembles détecteurs 101 et 102 dans une matière plastique que l'on fait ensuite durcir. Ainsi, l'ensemble est à l'abri de tout déréglage accidentel, ainsi que d'une détérioration par des agents exté rieurs.
Lorsqu'un tel dispositif détecteur (121 ou 122) est appliqué contre un rail (comme indiqué sur la fig. 9), les ergots 109, 110 amènent un déséquilibre dans les courants induits des bobines 107 et 108, et une tension est appliquée à l'enroulement 138.
Le signal de déséquilibre apparaissant dans l'en roulement 138 est amplifié par un préamplificateur 141, qui comprend le transformateur de liaison Tl dont un enroulement est accordé à 28 000 cycles et deux transistors 142, 143, du type connu sous la dénomination commerciale de OC 71 . Le reste du montage de ce préamplificateur est de construc tion classique.
A titre d'exemple, les différents élé ments peuvent avoir les valeurs suivantes : conden sateurs 144 = 5000 pF ; 145 = 0,47 pF ; 146 et 147 = 8 [,F ; 148 = 47 000 pF ; 149 et 150 = 3000 pF. Dans ces conditions, les résistances ont les valeurs sui vantes :<B><I>151</I></B> = 1 K ; 152 = 5,6 K ; 153 = 680 ohms ; 154 = 1,2 K ; 155 = 2,2 K.
Ce préamplificateur 141 comporte ainsi deux sorties A et B à des niveaux différents déterminés par la valeur de la résistance 154. Le signal sortant par la borne A est appliqué à un détecteur de niveau inférieur 156. Le signal sortant par la borne B est appliqué à un détecteur de niveau supérieur 157. Le détecteur de niveau inférieur 156 comporte deux transistors 158 et 159 du type OC 71 .
Le trans istor 158 est monté en détecteur de niveau variant suivant la tension de sortie de l'enroulement L2 du transformateur de sortie T2, après redressement par l'élément 174 (par exemple une diode du type connu sous la dénomination commerciale de O 470 ). Un deuxième enroulement L3 de ce transformateur T2 transmet un signal vers l'amplificateur d'annonce 131.
On voit d'après le schéma de la fig. 14 que, dès que la tension baisse en A, la tension décroît rapidement dans l'enroulement L2 et s'annule. Le transistor 159 amplifie le signal transmis à partir de A par le transistor 158 et attaque l'enroulement Ll du transformateur T2. L'ensemble de ce schéma est classique en lui-même et d'un type couramment utilisé par les radioélectriciens.
A titre indicatif, les condensateurs peuvent avoir les valeurs suivantes 160 et 161= 0,47 #tF ; 162 et 163 = 8 NtF ; 164 = 30 000 pF. Dans ce cas, les résistances peuvent avoir les valeurs suivantes:<B>165=4,7</B> K ; 166 <B>=5,6</B> K ;<B>167=7,5</B> K ; 168=470 ohms; 169 =3,3 K ; 170=270 ohms; 171=15 K ; 172 =3,3 K; 173=10 K.
Le détecteur de niveau supérieur 157 reçoit une tension alternative B du préamplificateur 141. L'en- semble du montage du détecteur de niveau supé rieur<B>157</B> est identique à celui du détecteur de niveau inférieur 156. Ces différents éléments, qui ont des valeurs identiques, sont indiqués pour le détecteur de niveau supérieur par les mêmes références numé riques que pour le détecteur de niveau inférieur, mais primées. La tension alternative que le détecteur de niveau supérieur 157 reçoit en B est normalement insuffisante pour être transmise par le transistor 158'.
Si elle augmente (lorsqu'une roue vient modifier le circuit magnétique de l'ensemble détecteur 102) elle dépasse le seuil de détection du transistor 158' qui devient conducteur et lui permet d'atteindre le trans istor 159' qui l'amplifie. Une tension apparaît dans l'enroulement L2' et cette tension est envoyée sur la base du transistor 158' mais, en même temps, une partie est dérivée, par le conducteur 175, vers un dispositif de mise en réserve 176 comprenant un condensateur 177 (de 10 uF, dans l'exemple indiqué) et deux éléments redresseurs 178,<B>179,
</B> reliés en série aux pôles positifs de la source de courant con tinu par un condensateur 180 de 2 uF. Le conden sateur 177 emmagasine ainsi une partie du signal amplifié par le détecteur de niveau supérieur 157. Il restitue cette partie emmagasinée à la base du transistor 158 du détecteur de niveau inférieur 156 par le conducteur 180.
Ainsi, lorsque la tension en B décroît (lorsque la roue, ayant influencé l'ensemble détecteur 102, s'en éloigne) elle décroît également en A, mais le niveau de détection sur le transistor 158 baisse, par suite de la décharge de condensateur 177 dans le potentiomètre 165 inséré dans la base du transistor 158. Le signal a ainsi toujours une valeur suffisante pour atteindre le transistor 159 et, de là, être transmis par l'enroulement L3 vers l'amplifica teur d'annonce 131.
Si un train se déplace sur la voie 123, dans le sens indiqué par la flèche 124, sa première roue vient influencer d'abord l'ensemble détecteur 101 et provoque l'annulation du signal transmis normalement à l'amplificateur d'annonce 131 en provenance de l'enroulement L3 du transformateur T2 du détecteur de niveau inférieur. Par contre, si un train se déplace en sens inverse de celui de la flèche 124, sa première roue influence d'abord l'ensemble détecteur 102 du dispositif magnétique 121.
Le détec teur de niveau supérieur 157 reçoit un signal suffi sant pour qu'il l'amplifie et en emmagasine une partie dans le condensateur 177. Lorsque la roue qui a influencé l'ensemble 102 atteint ensuite l'ensemble 101, le signal par l'enroulement L3 n'est pas inter rompu, du fait de la restitution de la partie du signal emmagasiné par le condensateur 177 qui pallie l'an nulation du signal portant l'ensemble détecteur 101.
Ainsi, quand un train se déplace dans le sens indi qué par la flèche 124, sur la fig. 12, il y a une interruption dans le signal transmis à l'amplificateur d'annonce 131 lorsque le train passe à proximité du dispositif magnétique détecteur 121, tandis que lorsqu'un train passe en sens inverse, il n'y a pas d'annulation de ce même signal. Le signal transmis par l'enroulement L3 du détecteur de niveau inférieur 156 du dispositif magnétique 121, que l'on peut dénommer signal d'annonce , est appliqué à l'enroulement primaire d'un transformateur de liaison T4 de l'amplificateur d'annonce 131 représenté en détail sur la fig. 15.
Le secondaire de ce transformateur T4 est accordé sur 28 000 cycles. L'amplificateur d'annonce 131 comprend un transistor 181 monté en guichet élec tronique qui ne transmet le signal d'émetteur à col lecteur que si sa base reçoit une tension négative suffisante. A la mise en route de l'appareil, on rend le transistor 181 conducteur en manoeuvrant manuel lement et momentanément un poussoir d'armement 182 qui permet de relier la base du transistor 181 au pôle négatif de la source d'alimentation 125 par une résistance 183.
L'amplificateur 131 comporte également un transistor 184 monté en préamplificateur et un transistor 185 attaquant un amplificateur de puissance comprenant le transformateur T6 et les deux transistors 186 et 187 qui attaquent à leur tour un transformateur T7 dont l'enroulement de sortie alimente en courant continu, grâce à un pont à quatre cellules redresseuses 188, 189, 190 et 191, le relais<B>132</B> qui contrôle le dispositif d'alarme. En fonctionnement, le dispositif 181 se trouve auto- maintenu par la tension négative prélevée sur l'ali mentation du relais 132.
Si le signal transmis par L3 à T4 est interrompu, la tension continue excitant le relais 132 s'annule, ce qui entraîne le blocage du transistor 181. Le relais 132 tombe, ce qui provo que la fermeture du circuit d'alarme et le fonctionne ment de la sonnette 134. Le transistor 181 ne peut être débloqué par l'apparition d'un signal quelconque sur le transformateur T4, puisque sa base n'est plus polarisée.
Pour débloquer le transistor 181, il faut soit actionner manuellement le poussoir d'armement 182, soit envoyer un signal d'annulation dans le circuit de l'amplificateur 131 après le transistor 181, ce qui est assuré, sur le schéma de la fig. 15, par le conducteur 192 qui est relié, d'autre part, au secon daire d'un transformateur de liaison T5 accordé sur 28 000 cycles. Le signal transmis par le conducteur 192 est amplifié de la même façon que celui transmis à partir du transformateur T4 et assure, de ce fait, la polarisation de la base du transistor 181, ce qui rend celui-ci à nouveau conducteur.
Si un signal par vient, à ce moment-là, par T4, il est à nouveau amplifié et le transistor 181 reste automatique, comme précédemment indiqué. Sur le schéma de la fig. 15 et dans l'exemple numérique cité, les con densateurs ont les valeurs suivantes: 193 = 5000 pF ; 194, 195 et 201 = 0,47 uF ; 196 = 5000 pF ; 197 = 0,47 uF ; 198, 199 et 200 = 1 uF. Dans ce cas, les résistances ont les valeurs suivantes : 183 et 202 = 1 K ; 203, 204, 205, 206 = 5 K ; 207 = 30 ohms ;
208=160 K; 209=30 K; 210=3,9 K; 211 =5,6 K; 212=68 K; 213=8,2 K; 214=820 ohms ; 215 =100 ohms ; 216 = 4,7 K. On peut uti liser des transistors du type<B> OC 71 </B> pour les transistors 181, 184 et 185, et du type OC 72 y> pour les transistors<B>186</B> et 187. L'ensemble de ce montage est classique et de type couramment utilisé par les radioélectriciens.
Dans l'installation représentée sur la fig. 12, le signal d'annulation provient du dispositif magnétique détecteur 122 disposé en aval. Le signal d'annulation émis par un tel dispositif est appliqué au transfor mateur T5 à partir de l'enroulement L3' du détec teur de niveau supérieur du dispositif 122.
Ainsi, l'installation représentée sur la fig. 12 est parfaitement symétrique et peut être utilisée pour détecter le passage de trains, aussi bien dans un sens que dans l'autre, si on le désire. Pour détecter un train se déplaçant en sens inverse de celui indiqué par la flèche 124, il suffit de disposer d'un deuxième circuit d'annonce (non représenté) comportant un amplificateur d'annonce analogue à 131, muni de son circuit d'alarme.
Dans ce cas, les signaux appli qués à ce deuxième amplificateur d'annonce sont, pour le signal d'annonce, celui provenant de l'enrou lement L3 du détecteur de niveau inférieur du dis positif magnétique détecteur 122, et pour le signal d'annulation, celui provenant de l'enroulement L3' du dispositif magnétique détecteur 121.
L'alimentation des différents amplificateurs peut se faire à partir d'une même alimentation centrale, car il est possible de superposer la tension continue d'alimentation (12 volts) à la tension alternative à 28 000 cycles des signaux. Par ailleurs, les circuits ne comportent pas d'amplificateur à courant continu et ainsi, lorsqu'un élément quelconque est défec tueux, le coefficient d'amplification de l'ensemble baisse ou s'annule, c'est-à-dire qu'il évolue dans le sens de la sécurité, puisque le relais 132 se désexcite et déclenche le signal d'alarme.
Il peut être parfois difficile de régler le déséqui libre entre les ensembles détecteurs d'un dispositif magnétique des types précités de façon à obtenir à la sortie une tension de valeur déterminée. La variante représentée sur les fig. 16 et 17 permet de pallier cet inconvénient et présente, en outre, l'avan tage de permettre de réaliser des dispositifs magné tiques dans lesquels la discrimination entre les ensem bles détecteurs 101 et 102 n'est pas préétablie,
ce qui permet de les adapter à l'utilisation envisagée sans que le sens de fonctionnement d'un tel dispositif soit tributaire de son mode de construction.
Dans cette variante, chacune des bobines récep trices 107 et 108 est reliée séparément à l'un des enroulements 217 et 218, respectivement, d'un transformateur de liaison dont un troisième enrou lement 219 est connecté au préamplificateur 141, l'enroulement 219 étant accordé sur la fréquence de l'oscillateur 127 au moyen de la capacité 220.
Le couplage entre l'enroulement 217 et l'enroulement 219, d'une part, et entre les enroulements 218 et 219, d'autre part, peut être réglé à volonté par des shunts magnétiques ou des noyaux ajustables. Ainsi, dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 17, le couplage entre la bobine 217 et la bobine 219 dépend de la position du noyau 221 que l'on peut visser à volonté dans l'armature magnétique 222 du transfor mateur. De même, le couplage entre l'enroulement 218 et l'enroulement 219 peut être réglé de façon analogue au moyen du noyau magnétique 223 que l'on peut visser à volonté dans l'autre partie 224 de l'armature magnétique du transformateur de liaison.
Ainsi, en vissant plus ou moins les noyaux 221 et 223, on peut régler la ,quantité de courant transmise au préamplificateur 141, on peut choisir à volonté le sens de détection de l'ensemble magnétique suivant le mode de fonctionnement précité.
On peut évidemment modifier le couplage des enroulements 217, 218 et 219 par tout autre moyen bien connu des radioélectriciens (shunts magnétiques, déplacement des enroulements les uns par rapport aux autres, etc.).
Device for detecting the passage of a mobile magnetic metal mass The object of the invention is a device for detecting the passage of a mobile magnetic metal mass, characterized in that it comprises at least one device for emitting magnetic flux, suitable for controlling a non-constant magnetic flux in a detection zone through which at least part of said mass is called upon to pass, at least two electromagnetic receivers of said flux, and a detector of the variations of the difference of the currents induced in said receivers by said flux ,
one of said receivers normally receiving, in the absence of said metal mass, a quantity of said flux different from that received by the other receiver, said receivers forming with said transmitter device at least two open magnetic circuits modified by the presence of said mass metallic in said detection zone, said receivers being disposed and electrically connected so that the currents induced in these receivers are opposed in a same circuit comprising said detector of the variations of the difference of the induced currents.
The appended drawing represents, by way of examples, several embodiments of such a device.
Fig. 1 is a perspective view of the transmitter-receiver assembly of a detector device arranged near a railway rail.
Fig. 2 is a side view of the same positive saying.
Fig. 3 is a simplified circuit diagram of the same device.
Fig. 4 is a graph showing the variation of the induced current collected in this device.
Figs. 5, 6, 7 and 8 are simplified diagrams of a variant.
Fig. 9 is a schematic view, in perspective, of another embodiment of the detector device mounted on a railway rail. Fig. 10 is a schematic plan view showing the two detector assemblies of the device of FIG. 9.
Fig. 11 is a schematic view, in section, along the line XI-XI of FIG. 10.
Fig. 12 is an installation diagram for announcing the passage of a train at a point on a railway track, comprising two detection devices of FIGS. 9 to 11.
Figs. 13, 14 and 15 are detailed electrical diagrams of the installation of FIG. 12.
Fig. 16 is a diagram of a variant of the diagram of FIG. 13.
Fig. 17 is a schematic view, in section, of a link transformer corresponding to the diagram of FIG. 16.
In fig. 1 to 3, the device comprises a transmitter-receiver assembly consisting essentially of three bearings 1, 2 and 3 arranged on the same magnetic frame 4 fixed to the rail 6 by the intermediary of a bracket 5 and a clamp 7.
The bracket 5 also supports a cover 8 with a U-shaped section protecting the windings 1, 2, 3 against any side impact liable to damage them.
The magnetic carcass 4 consists of thin E-shaped magnetic sheets stacked approximately 15 mm thick. The width of the transverse branches located at the ends of the E is about 15 mm, while that of the middle transverse branch is about 30 mm. The main vertical branch of the E is approximately 195mm long and 15mm wide.
The three parallel transverse branches are about 60 mm long. On each of these parallel branches is threaded a winding (respectively 1, 2, 3) formed by 1400 turns of copper wire of \ / ioo in diameter;
the height of these coils is approximately 45 mm. The magnetic carcass 4 is arranged parallel to the rail 6, so that its median plane is located at approximately 25 mm from the lateral face of the pinion cam of the rail 6, and that the end of its lateral branches is located at approximately 5 mm below the running surface of the wheels 10.
The winding 1 of the transmitter is supplied with alternating current at 1000 periods per second by an oscillator 11. The receiving winding 3 is pushed fully into the transverse branch of the magnetic casing 4, which causes this branch to protrude. outside about 15 mm.
On the other hand, the receiving winding 2 is separated from the main branch of the carcass 4 by a wedge about 10 mm thick. This is sufficient so that the current induced in the winding 2 differs appreciably from that which is induced in the winding 3. Thus, the transverse branch on which the winding 2 is threaded only protrudes by about 5 mm out of the coil 2.
Windings 2 and 3 are wound in the opposite direction to each other and connected in series (that is to say in opposition) between the terminals M and L (fig. 3). These terminals are connected to an amplifier 12 by a circuit controlled by a relay R5 comprising two antagonistic excitation windings. Amplifier 12 supplies two relays R1 and R4.
The relay RI is normally energized when the voltage at the terminals M-L is at least equal to a predetermined value which corresponds to the difference of the currents induced in the windings 2 and 3, in the absence of metallic ground nearby. The relay R4 is energized when the voltage at the terminals M -L is greater than another predetermined value slightly higher than that which ensures the energization of the relay RI. The relay R4 is shunted by a capacitor 13 which ensures its excitation, even for a short pulse.
The current at the terminals M-L varies, with the passage of a wagon wheel 10 (fig. 2) as shown in the graph of fig. 4. On this graph are plotted on the abscissa distances in centimeters, on either side of a zero point corresponding substantially to the vertical axis of the emitter 1 winding.
The voltage of the current collected at the terminals ML is indicated, on the y-axis, in volts, affected by an amplification coefficient of 70. On this graph, we see that in the absence of a metallic mass near the device (a wagon wheel, in this case), the average voltage at the ML terminals is approximately 5 volts. When a wheel approaches the device (from left to right in fig. 4)
and from the moment it arrives at a distance of approximately 24 cm below the device, distance calculated between the aforementioned zero point and the point of contact of the wheel with the rail (point A of the curve) the voltage at the terminals ML gradually decreases until it reaches approximately 2.25 volts when this distance is approximately 14 cm below the device (point B of the curve), the wheel occupying the position shown diagrammatically by line 10a.
The voltage then increases progressively until it returns to the average value of approximately 5 volts in the vicinity of the zero point, the wheel occupying at this moment the position shown diagrammatically by line 10b (point C of the curve). As the wheel continues to progress from left to right, the voltage then increases little by little until it reaches approximately 7.2 volts when the wheel is approximately 16 cm beyond the zero point, and occupies the position indicated schematically by line 10th (point D of the curve).
The voltage then decreases as the wheel moves away until it reaches the average value of about 5 volts, from the moment when the point of contact of the wheel with the rail is at a distance of about 24 volts. cm beyond the zero point of the device (point E of the curve).
When several metallic masses are called to pass successively in the vicinity of such a device, which is the case of the wheels of a train, it is not necessary, in certain cases, for example for signaling a train , to collect the series of signals corresponding to the passage of the succession of metallic masses, that is to say of the wheels.
The assembly shown schematically in FIG. 3 makes it possible to detect the passage of a train by triggering a warning signal actuated by the first wheel not sant in the vicinity of the device, in a predetermined direction of movement. The warning signal operates until this first wheel activates a cancellation means located at a suitable distance on the track downstream of the device. This cancellation means can be constituted by a mechanical pedal or other conventional signaling device, or even by another magnetic detector device similar to the first.
The operation of the device, the diagram of which is shown in FIG. 3 is as follows: when a train coming from X and heading towards Y passes close to the magnetic detector device, the first wheel of the convoy which arrives in the vicinity of the winding 2 causes an increase in flow therein. The average voltage drops at terminals M-L (part ABC of the curve in fig. 4).
Relay R1 de-energizes and closes the circuit of warning device 14, while it energizes relay R5 which opens the circuit connecting the detector device to amplifier 12. When the convoy reaches a cancellation device located downstream of the sector to be protected, the latter sends an opposing pulse to relay R5, via conductors 15, 16. Relay R5 de-energizes and restores the circuit connecting amplifier 12 to the detection device. Thus, the device is once again ready for operation.
The successive passage of the wheels of the convoy does not give in this way any repetition of signal.
When a train comes from Y and goes towards X, at the moment when the first wheel of the convoy arrives in the vicinity of the winding 3, the flux increases in this one and the average voltage at the terminals ML increases (EDC part of the curve in fig. 4). The maximum relay R4 is energized and in turn energizes the relay R3. Relay R3 then remains energized by closing its self-sustaining circuit comprising a short-circuit resistance r, and contact FG.
When this same wheel arrives directly above the emitter winding 1, the voltage at terminals M-L returns to its normal value (point C of the curve in fig. 4) and relay R4 de-energizes. Then, with the wheel moving away from winding 3, the voltage at the terminals M -L decreases (CBA part of the curve in fig. 4), the relay Rl de-energizes and its contact H closes the circuit. excitation of relay R2. As the wheel continues to move away, the voltage at the M-L terminals rises to its average value (point A of the curve in fig. 4). Relay RI is energized again, its contact 1 sends through I, J, G, F, a pulse bypassing the coil of relay R3.
Relay R2 is timed by a capacitor 17, which means that its contact J remains closed for a sufficient period of time, after opening of its excitation circuit by contact H of relay Rl, to allow the short pulse to pass. - R3 relay circuit. The short-circuited relay R3 de-energizes, and the device is then ready to operate again. It will be noted that in the case where the train moves from Y to X, the warning device 14 is not actuated. As a variant, another alarm, preferably of a different tone, can be controlled by contact K of relay R3 when the latter is energized.
With an assembly according to the diagram in fig. 3, any fault occurring in the installation: oscillator failure, breakage of the connecting wires, etc., causes the relay Rl to de-energize, which results in a signal and the operation of the warning device 14. In the device shown in fig. 5, 6, 7 and 8, the receiving windings 2 and 3 have the same number of turns and are wound in the opposite direction to each other. They are arranged at an equal distance from the emitter winding 1. These windings do not have a magnetic core.
The winding 1 is traversed by a current supplied by an oscillator 11, for example a current of the order of 2000 cycles / second. Receiver windings 2 and 3 are differentiated by a magnetic branch 18 constituted for example by a suitable metal mass. Receiver windings 2 and 3 are connected in series and in opposition, and the difference in their induced currents is picked up at terminals L and M.
In the absence of a nearby metallic mass (fig. 5), the emitter winding 1 induces in the winding 2 a current of value i. As a result of the presence of the magnetic shunt 18, the same emitting winding 1 induces in the winding 3 a current of value i + is (is representing the current induced by the quantity of additional flux due to the presence of the shunt magnetic 18).
At terminals L and M, a current of value 1 - (i + is) is therefore collected, in other words a current of absolute value is which corresponds to the mean value (5V) at the points ACE of the curve of FIG. 4.
When a metallic mass 19 arrives in the vicinity of the winding 2 (fig. 6) the flux increases inside the winding 2, as does the induced current (part AB of the curve in fig. 4). The current collected at the L-M terminals thus tends to cancel out (point B fig. 4), or even to change sign, depending on the relative importance of mass 19 with respect to magnetic shunt 18.
The current then decreases (part BC of the curve fig. 4) until the metallic mass 19 arrives directly above the winding 3 (fig. 7) while also being near the winding 2 At this moment, the current collected at the LM terminals returns to its initial value is (point C, fig. 4) and retains this value throughout the time when the mass 19 exerts equal influences on the windings 2 and 3.
When the metallic mass 19 exceeds the winding 2 but is still close to the winding 3 (fig. 8), the current collected between the terminals L and M increases and becomes greater <I> than </I> is (CDE part of the curve, fig. 4), the flux in winding 3 being greater, due to the presence of mass 19, than that which normally exists in its absence (fig. 5).
When finally the metal mass 19 has moved far enough away from the device to no longer exert any influence on any of the windings, the current at the terminals LM regains its value is (point E, fig. 4), the situation being the same as in fig. . 5.
If the metallic mass 19 moves in the opposite direction, the current variations at the terminals LM occur in the opposite direction, i.e. the current begins to increase when the metallic mass 19 arrives in the vicinity of l 'winding 3, then returns to its initial value (is) when the metal mass 19 exerts equal influences on the windings 2 and 3, decreases when the mass 19 has passed the winding 3 but is still close to the winding 2, and finally regains its initial value is when the metal mass 19 has moved away from the device.
With such a device, when a metal mass passes near it, a signal of a certain direction (ABC for example, fig. 4) is collected as soon as it arrives in the vicinity of the device and a signal of the opposite direction (CDE in the example) as soon as it has crossed it. The measurement of the time interval separating these two signals (between A and E, or B and L, for example fig. 4) allows, if we know the speed of displacement of the metal mass, to easily deduce its length. or, on the contrary, to determine its speed if we know its length.
The same result can also be obtained by measuring only the duration of a variation of the current in one direction, i.e. by measuring the duration of the influence of the proximity of the metallic mass on only one of the windings 2 and 3 (between A and C, or C and E, for example, fig. 4).
If we measure the time lapse between the start of a current variation (point A for example, fig. 4) in one direction and the moment when it reaches its maximum value (point B for example, fig. 4) ) in the same direction, the speed of movement of a metal mass of indeterminate dimensions can be measured more easily if its length is greater, in the direction of movement, than the distance separating a receiving winding from the emitting bearing of the device because the signal thus reaches its maximum value.
If we measure, moreover, the total duration of a current variation (between A and C, B and D, or A and E for example, fig. 4) as described above, it is easy to deduce therefrom. also the length of the metal mass. Thus with such a device it is possible to know the direction of movement, the speed of movement and the length of a metal mass passing nearby. Many conventional devices, electronic among others, are known which allow such time intervals to be measured.
As a variant, the receiving windings can be arranged on the same side of the transmitting winding instead of being situated on either side, any arrangement being suitable provided that the receiving windings are situated in the zone of. influence of the emitter winding close to the path of the mass to be detected, and so as to cause a non-constant magnetic flux to prevail in at least one detection zone called to be crossed by at least part of said mass.
The sensitivity of a magnetic detector device can be modified at will with means for adjusting the difference in the currents emitted by the receiving means, for example means for adjusting the position of at least one of the receiving means. The magnetic flux emitter can also be made differently, for example with a permanent magnet rotated so as to create a rotating field.
In another embodiment, the detector device, instead of comprising a single transmitting coil associated with two receiving coils, can comprise two transmitting coils each associated with one of said receiving coils. This embodiment is shown in FIGS. 9 to 11, where the device comprises two receiver coils 107, 108 and, instead of the single transmitter coil 1 of the previous embodiment, two transmitter coils 105, 106 arranged between the receiver coils <B> 107, </B> 108.
In other words, if, in the previous embodiment (fig. 1 to 8) the two magnetic circuits are defined one by the transmitting coil 1 and a first receiving coil (2) and the other by the same transmitting coil and a second (3) receiving coil, in the present embodiment (fig. 9 to 11) the two magnetic circuits are defined one by a first transmitting coil and a first receiving coil,
and the other by a second transmitting coil and a second receiving coil. Each of these pairs of transmitting and receiving coils constitutes a detector assembly, these assemblies being designated by the references 101 and 102. Each of these assemblies <B> 101 </B> and 102 comprises a U-shaped magnetic core (103 and 104 respectively), advantageously made of magnetic ceramic of the type sold under the trade name of ferroxcub. Each of these two detector assemblies includes a transmitter coil (105 and 106, respectively) and a receiver coil (107 and 108, respectively).
The transmitting and receiving coils are threaded onto the vertical branches of the U-shaped magnetic core, symmetrically and arranged substantially in alignment with each other parallel to the path of the metal mass to be detected. The magnetic core of the assembly 102 is completed by two magnetic pins 109 and 110, respectively arranged at the end of each of the vertical branches of the U-shaped core.
The assemblies 101 and 102 are coated and embedded in a mass of plastic material 120 constituted by resins of the polyester type, filled with silica and wrapped in glass fabric also impregnated with polyester resin, the coating in impregnated glass fabric extending under in the form of two tabs 111 and 112 pierced with fixing holes 113 and 114. Electrical conduits, not shown, are also embedded in the mass of plastic material and open to the outside via a connection socket, schematically indicated at 115 .
Such a device can thus be fixed to a railway track 116 by means of bolts and fixing plates and connected to a multi-conductor cable 117, as shown in FIG. 9.
In the position shown in fig. 11, the rim of a wheel 118 rolling on the rail 116 passes close to the two detector assemblies 101 and 102, in the vicinity of the coils. The inclination of the detector assemblies with respect to the rails, in the position shown in FIG. 11, also has the advantage of preserving the device from any deposit of foreign matter, such as snow, mud, scale detached from the rail when the wheels pass and other metal particles which would be liable to alter the operation of the device. .
In such a device, the currents induced in the receiving coils of the detector assemblies 101 and 102, respectively, are balanced before wrapping, by adjusting the position of these coils on their magnetic core. Once in place against the rail in the position shown in fig. 9 and 11, the pins 109 and 110 promote the magnetic circuit of the detector assembly 102 and cause an imbalance between the values of the currents induced in the assemblies 101 and 102, respectively.
Such prior balancing has the advantage of signaling any sabotage and accidental disturbance of the device which returns to balanced as soon as it is moved away from the rail. A magnetic metal support plate 119 (sheet metal) can be advantageously used as a screen picking up the lines of parasitic forces. Such a plate also facilitates the mounting and the positioning of the detectors 101 and 102 in the device.
The installation for announcing the passage of a train at a point on a railway track, shown in FIG. 12, comprises two magnetic detection devices 121 and 122 (of the type shown in FIGS. 9 to 11), arranged at a distance from each other along the rail of a railway track 123. This installation is called upon to detecting the passage of a train moving in the direction indicated by arrow 124. Thus, it can be considered that the device 121 is arranged upstream of the device 122, the latter therefore being downstream of the device 121.
It appears on the diagram of fig. 12 that the two devices 121 and 122 have symmetrical equipment comprising general power supplies in direct current 12 volts (125 and 126, respectively), oscillators (127 and 128), with a power of 100 milliwatts at a frequency of 28 000 cycles per second; level detection preamplifiers (129 and 130). These two symmetrical items of equipment are connected to a common announcement amplifier 131 controlling the relay 132 of an alarm device comprising a current source 133 and a bell 134 (or other signaling device).
In each of the magnetic detector devices 121, 122, the transmitting coils 105 and 106 are connected in series to the oscillator 127 and have 80 turns. They are threaded onto the vertical branches of U-shaped ferroxcub cores (103, 104) of cylindrical section of about 14 mm in diameter.
The receiver coils 107, 108 threaded onto the other vertical branch of the cores 103, 104, have 300 turns. They are shunted, respectively, by 8000 pF capacitors (135, 136). The receiver coils 107 and 108 are connected in series by a conductor 137, but in opposition, their windings being in opposite directions. Furthermore, these coils 107, 108 are also connected in series with the winding 138 of a connection transformer T1, respectively by the conductors 139 and 140.
The transmitter assembly 102 is favored over the assembly 101 with regard to its magnetic circuit by pins 109, 110 (fig. 10) formed by ferroxcub bars of square section of about 4 mm. sideways, protruding from the core 102 by about 5 mm in the direction of the rail.
The axes of the transmitting and receiving coils of each set are spaced apart by approximately 50 millimeters and the distance between the two transmitting coils is approximately 150 millimeters. The value of the currents induced in the coils 107 and 108 of the assemblies <B> 101 </B> and 102 is adjusted so that the current in the winding 138 is zero in the absence of a magnetic mass nearby.
This adjustment can be made simply by smoothing the coils of one of the sets <B> 101 </B> and 102, respectively, relative to each other on the magnetic core. Once this adjustment has been made, the detector assemblies 101 and 102 are coated in a plastic material which is then hardened. Thus, the assembly is protected from any accidental adjustment, as well as from deterioration by external agents.
When such a detector device (121 or 122) is applied against a rail (as shown in Fig. 9), the pins 109, 110 cause an imbalance in the induced currents of the coils 107 and 108, and a voltage is applied to winding 138.
The imbalance signal appearing in the rolling 138 is amplified by a preamplifier 141, which comprises the link transformer Tl, one winding of which is tuned to 28,000 cycles and two transistors 142, 143, of the type known under the trade name of OC 71. The rest of the assembly of this preamplifier is of conventional construction.
By way of example, the different elements can have the following values: capacitors 144 = 5000 pF; 145 = 0.47 pF; 146 and 147 = 8 [, F; 148 = 47,000 pF; 149 and 150 = 3000 pF. Under these conditions, the resistances have the following values: <B> <I> 151 </I> </B> = 1 K; 152 = 5.6K; 153 = 680 ohms; 154 = 1.2K; 155 = 2.2K.
This preamplifier 141 thus comprises two outputs A and B at different levels determined by the value of resistor 154. The signal exiting via terminal A is applied to a lower level detector 156. The signal exiting via terminal B is applied to a higher level detector 157. The lower level detector 156 comprises two transistors 158 and 159 of the OC 71 type.
The transistor 158 is mounted as a level detector varying according to the output voltage of the winding L2 of the output transformer T2, after rectification by the element 174 (for example a diode of the type known under the trade name of O 470) . A second winding L3 of this transformer T2 transmits a signal to the announcement amplifier 131.
It can be seen from the diagram of FIG. 14 that, as soon as the voltage drops in A, the voltage decreases rapidly in the winding L2 and vanishes. Transistor 159 amplifies the signal transmitted from A by transistor 158 and drives winding L1 of transformer T2. The whole of this diagram is classic in itself and of a type commonly used by radio electricians.
As an indication, the capacitors can have the following values 160 and 161 = 0.47 #tF; 162 and 163 = 8 NtF; 164 = 30,000 pF. In this case, the resistors can have the following values: <B> 165 = 4.7 </B> K; 166 <B> = 5.6 </B> K; <B> 167 = 7.5 </B> K; 168 = 470 ohms; 169 = 3.3K; 170 = 270 ohms; 171 = 15K; 172 = 3.3K; 173 = 10K.
The upper level detector 157 receives an alternating voltage B from the preamplifier 141. The assembly assembly of the upper level detector <B> 157 </B> is identical to that of the lower level detector 156. These different elements , which have identical values, are indicated for the higher level detector by the same numerical references as for the lower level detector, but awarded. The AC voltage that the upper level detector 157 receives at B is normally insufficient to be transmitted by the transistor 158 '.
If it increases (when a wheel modifies the magnetic circuit of detector assembly 102) it exceeds the detection threshold of transistor 158 'which becomes conductive and allows it to reach transistor 159' which amplifies it. A voltage appears in the winding L2 'and this voltage is sent to the base of the transistor 158' but, at the same time, part is bypassed, through the conductor 175, to a reserve device 176 comprising a capacitor 177 ( 10 uF, in the example shown) and two rectifier elements 178, <B> 179,
</B> connected in series to the positive poles of the direct current source by a capacitor 180 of 2 uF. The capacitor 177 thus stores part of the signal amplified by the higher level detector 157. It restores this part stored at the base of the transistor 158 of the lower level detector 156 by the conductor 180.
Thus, when the voltage at B decreases (when the wheel, having influenced the detector assembly 102, moves away from it) it also decreases at A, but the detection level on the transistor 158 decreases, as a result of the capacitor discharge 177 in the potentiometer 165 inserted in the base of the transistor 158. The signal thus always has a sufficient value to reach the transistor 159 and, from there, to be transmitted by the winding L3 to the announcement amplifier 131.
If a train moves on track 123, in the direction indicated by arrow 124, its first wheel first influences the detector assembly 101 and causes the cancellation of the signal transmitted normally to the announcement amplifier 131 in from the winding L3 of the transformer T2 of the lower level detector. On the other hand, if a train moves in the opposite direction to that of the arrow 124, its first wheel first influences the detector assembly 102 of the magnetic device 121.
The upper level detector 157 receives a sufficient signal for it to amplify it and stores a part of it in the capacitor 177. When the wheel which influenced the set 102 then reaches the set 101, the signal through l winding L3 is not interrupted, due to the restitution of the part of the signal stored by the capacitor 177 which overcomes the cancellation of the signal carrying the detector assembly 101.
Thus, when a train is moving in the direction indicated by arrow 124, in FIG. 12, there is an interruption in the signal transmitted to the announcement amplifier 131 when the train passes near the magnetic detector device 121, while when a train passes in the opposite direction, there is no cancellation of this same signal. The signal transmitted by the winding L3 of the lower level detector 156 of the magnetic device 121, which can be called the announcement signal, is applied to the primary winding of a link transformer T4 of the amplifier of ad 131 shown in detail in FIG. 15.
The secondary of this transformer T4 is tuned over 28,000 cycles. Announcement amplifier 131 comprises a transistor 181 mounted as an electronic counter which transmits the signal from the reader neck emitter only if its base receives a sufficient negative voltage. When the device is started up, the transistor 181 is made conductive by manually and momentarily operating an arming button 182 which makes it possible to connect the base of the transistor 181 to the negative pole of the power source 125 by a resistor. 183.
The amplifier 131 also comprises a transistor 184 mounted as a preamplifier and a transistor 185 driving a power amplifier comprising the transformer T6 and the two transistors 186 and 187 which in turn drive a transformer T7 whose output winding supplies direct current. , thanks to a bridge with four rectifier cells 188, 189, 190 and 191, the relay <B> 132 </B> which controls the alarm device. In operation, the device 181 is self-maintained by the negative voltage taken from the supply of the relay 132.
If the signal transmitted by L3 to T4 is interrupted, the direct voltage exciting the relay 132 is canceled, which causes the blocking of the transistor 181. The relay 132 drops, which causes the closing of the alarm circuit and it operates. the bell 134. The transistor 181 cannot be turned on by the appearance of any signal on the transformer T4, since its base is no longer polarized.
To unblock the transistor 181, it is necessary either to manually actuate the arming button 182, or to send a cancellation signal in the circuit of the amplifier 131 after the transistor 181, which is ensured, on the diagram of FIG. 15, by the conductor 192 which is connected, on the other hand, to the secondary of a link transformer T5 tuned to 28,000 cycles. The signal transmitted by the conductor 192 is amplified in the same way as that transmitted from the transformer T4 and thus ensures the polarization of the base of the transistor 181, which makes the latter again conductive.
If a signal by comes, at this moment, by T4, it is again amplified and the transistor 181 remains automatic, as previously indicated. In the diagram of fig. And in the numerical example cited, the capacitors have the following values: 193 = 5000 pF; 194, 195 and 201 = 0.47 µF; 196 = 5000 pF; 197 = 0.47 µF; 198, 199 and 200 = 1 uF. In this case, the resistors have the following values: 183 and 202 = 1 K; 203, 204, 205, 206 = 5K; 207 = 30 ohms;
208 = 160K; 209 = 30K; 210 = 3.9K; 211 = 5.6K; 212 = 68K; 213 = 8.2K; 214 = 820 ohms; 215 = 100 ohms; 216 = 4.7 K. You can use <B> OC 71 </B> type transistors for transistors 181, 184 and 185, and OC 72 y> type transistors for <B> 186 </ B transistors > and 187. The whole of this assembly is conventional and of the type commonly used by radio electricians.
In the installation shown in fig. 12, the cancellation signal comes from the magnetic detector device 122 disposed downstream. The cancellation signal emitted by such a device is applied to the transformer T5 from the winding L3 'of the upper level detector of the device 122.
Thus, the installation shown in FIG. 12 is perfectly symmetrical and can be used to detect the passage of trains, both in one direction and the other, if desired. To detect a train moving in the opposite direction to that indicated by arrow 124, it suffices to have a second announcement circuit (not shown) comprising an announcement amplifier similar to 131, provided with its alarm circuit. .
In this case, the signals applied to this second announcement amplifier are, for the announcement signal, that coming from the winding L3 of the lower level detector of the magnetic detector device 122, and for the signal from cancellation, that coming from the winding L3 'of the magnetic detector device 121.
The different amplifiers can be supplied from the same central power supply, because it is possible to superimpose the direct supply voltage (12 volts) on the alternating voltage at 28,000 cycles of the signals. Furthermore, the circuits do not include a direct current amplifier and thus, when any element is defective, the amplification coefficient of the assembly drops or is canceled, that is to say that it evolves in the direction of security, since the relay 132 de-energizes and triggers the alarm signal.
It may sometimes be difficult to adjust the free imbalance between the detector assemblies of a magnetic device of the aforementioned types so as to obtain at the output a voltage of determined value. The variant shown in FIGS. 16 and 17 overcomes this drawback and also has the advantage of allowing magnetic devices to be produced in which the discrimination between the detector assemblies 101 and 102 is not pre-established,
which allows them to be adapted to the intended use without the direction of operation of such a device being dependent on its mode of construction.
In this variant, each of the receiving coils 107 and 108 is connected separately to one of the windings 217 and 218, respectively, of a link transformer, a third winding 219 of which is connected to the preamplifier 141, the winding 219 being tuned to the frequency of oscillator 127 by means of capacitor 220.
The coupling between the winding 217 and the winding 219, on the one hand, and between the windings 218 and 219, on the other hand, can be adjusted at will by magnetic shunts or adjustable cores. Thus, in the embodiment shown in FIG. 17, the coupling between the coil 217 and the coil 219 depends on the position of the core 221 which can be screwed at will into the magnetic armature 222 of the transformer. Likewise, the coupling between the winding 218 and the winding 219 can be adjusted in a similar way by means of the magnetic core 223 which can be screwed at will into the other part 224 of the magnetic armature of the connecting transformer. .
Thus, by screwing the cores 221 and 223 more or less, the quantity of current transmitted to the preamplifier 141 can be adjusted, the direction of detection of the magnetic assembly can be chosen at will according to the aforementioned operating mode.
The coupling of the windings 217, 218 and 219 can obviously be modified by any other means well known to radio electricians (magnetic shunts, displacement of the windings relative to each other, etc.).