Návrh dolnofrekvenčního filtru pro nové kolejové obvody KOA1 ČVUT v Praze Fakulta elektrotechnická 31EFI - Elektrické filtry Návrh dolnofrekvenčního filtru pro nové kolejové obvody KOA1 Jan Konarski 3.ledna 2007

Motivace Kolejové obvody KOA1 Nová generace zabezpečovacích zařízení pro detekci přítomnosti vlaku s vysokou odolností vůči rušení od drážních vozidel Detekce signálů o frekvencích 75 Hz a 275 Hz Číslicové zpracování signálu z kolejového úseku Vzorkovací frekvence 4400 Hz

Náhradní schéma KOA1 R C L i i o U Filtr R i o

Impedance KOA1 Zařízení umístěné venku Parametry závislé na lokalitě Parametry závislé na podnebí Nutno počítat s krajními podmínkami Ri [ Ω ] Ci [ μF ] Ro [ kΩ ] Lo [ H ] f detekovaná [ Hz ] 380 8 20.2 72.7 75 490 570 6 220 2.6 28.3 43.3 275 310 2.5 1.5

Rozvaha před návrhem filtru Toleranční schéma propustné pásmo: fp=850 Hz , ap=0.1 dB nepropustné pásmo: fs=2000 Hz , as=20 dB Nelze snížit napětí na výstupu   nelze impedančně přizpůsobit   návrh pro výstup naprázdno pro průměrný odpor na vstupu Ri=380  Chebyshevova aproximace – jednodušší a lépe realizovatelná struktura filtru

Úprava rozvahy Po zadání reálných impedancí do výsledného přenosu dojde k posunu frekvencí směrem do nepropustného pásma   úprava tolerančního schéma propustné pásmo: fp=200 Hz , ap=0.1 dB nepropustné pásmo: fs=2000 Hz , as=20 dB

Navržený filtr Lf = 127.466 mH Cf = 1.499 F R C L L C U R i i o f f i

Frekvenční charakteristika 10 1 2 3 4 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 frekvence [Hz] Uo/Ui [-] Přenos filtru 75 Hz 275 Hz

Nutná úprava filtru Příliš velký útlum na frekvencích kolejových obvodů Obtížná realizace prvků filtru Nově navržené hodnoty prvků Lf = 130 mH Cf = 500 nF za cenu většího rezonančního převýšení Předpokládaná jakost cívky Q = 20 RL = 8 

Frekvenční charakteristika 10 1 2 3 4 0.5 1.5 2.5 frekvence [Hz] Uo/Ui [-] Přenos filtru 75 Hz 275 Hz

Frekvenční charakteristika 10 1 2 3 4 -50 -40 -30 -20 -10 frekvence [Hz] Uo/Ui [dB] Přenos filtru 75 Hz 275 Hz

Impulsní charakteristika -3 x 10 Impulsní charakteristika kolejového obvodu s filtrem 3 75 Hz 2.5 2 275 Hz 1.5 1 amplituda [-] 0.5 -0.5 -1 -1.5 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 čas [s]

Zhodnocení Frekvenční parametry Časové parametry Propustné pásmo – určité tolerovatelné zhoršení pro 75 Hz : nejhorší přenos ap= - 0.64 dB pro 275 Hz : nejhorší přenos ap= - 1.37 dB Nepropustné pásmo – nepatrné zhoršení pro 2000 Hz : nejhorší přenos ap= - 19.22 dB Vyhovující Časové parametry Z impulsní charakteristiky nejdelší doba trvání přechodného děje cca 5 ms největší amplituda přechodného děje 2.7x10-3xUi Plně vyhovující

Děkuji za pozornost. Nyní bych Vám chtěl poděkovat za pozornost a poprosil Vás o případné dotazy.