КОММУТАТОР Российский патент 1998 года по МПК B66B1/14 

Изобретение относится к устройствам для осуществления коммутационных операций в электрических цепях и может быть использовано, в частности, в системе автоматического управления всех типов скоростных, пассажирских, больничных и грузовых лифтов общего и специального назначения с внешним, внутренним и смешанным управлением для административных, жилых и производственных зданий.

Известен коммутатор, содержащий коммутируемые контакты для внешних цепей и управляющий контакт, (см. книгу К.А. Егорова "Системы управления пассажирскими лифтами". -М.: Стройиздат, 1977 г., с. 26, рис. 1).

Недостатками известного коммутатора (контактной кнопки) являются его неудовлетворительные долговечность и надежность.

Указанные недостатки обусловлены тем, что известный коммутатор пропускает значительные токи (сотни миллиампер), являющиеся причиной недостаточного их срока службы и выхода коммутатора из строя (обгорание контактов) под действием значительных по величине ЭДС и токов cамоиндукции. Кроме этого, известный коммутатор не обладает универсальностью, т. е. различные типы лифтов требуют различных типов коммутаторов.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении долговечности и надежности за счет снижения тока срабатывания коммутатора (до десяти миллиампер) и универсальности.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый коммутатор, содержащий коммутируемые контакты для внешних цепей и управляющий контакт, содержит оптоэлектронное твердотельное реле, причем управляющий контакт последовательно соединен со входом оптоэлектронного твердотельного реле, а выходы указанного реле являются упомянутыми коммутируемыми контактами, а управляющий контакт выполнен в виде магнитоуправляемого герконового контакта.

Для обеспечения световой индикации состояния предлагаемого коммутатора он может быть снабжен по меньшей мере одним светодиодом, соединенным последовательно с излучателем упомянутого оптоэлектронного твердотельного реле.

Универсальность использования коммутатора в схемах автоматики различных типов листов подразумевает возможность переключения коммутатора и запоминания его состояния при кратковременном нажатии входного управляющего контакта. Для достижения этого технического результата коммутатор может содержать дополнительное оптоэлектронное твердотельное реле, причем излучатель указанного реле соединен последовательно с излучателем основного реле, а выходные контакты дополнительного реле включены параллельно упомянутому управляющему герконовому контакту.

Кроме того, для обеспечения возможности его использования в электрических цепях с запоминанием нажатого состояния коммутатора и в цепях без запоминания указанного состояния один из выходных контактов дополнительного твердотельного реле может быть соединен с входом основного оптоэлектронного твердотельного реле, а второй выходной контакт указанного реле предназначен для соединения с шиной питания внешних цепей, определяющей режим работы коммутатора.

При наличии напряжения на этой шине коммутатор работает в режиме с запоминанием, а при отсутствии напряжения - в режиме без запоминания.

На фиг. 1 приведена обобщенная принципиальная схема предлагаемого коммутатора; на фиг. 2 - общий вид предлагаемого коммутатора; на фиг. 3 - пример системы управления лифтом с использованием предлагаемого коммутатора в качестве приказных и вызывных кнопочных постов (кнопок).

Коммутатор содержит внешние коммутируемые контакты 1 и 2, которые могут быть предназначены, например, для подачи напряжения в схему выбора направления лифта и управляющий контакт 3, выполненный в виде магнитоуправляемого герконового контакта.

Коммутатор содержит известное оптоэлектронное твердотельное реле 4 (основное реле, оптрон, см., например, прилагаемый каталог оптоэлектронных изделий акционерного общества "Протон- Оптоэлектроника", а также книгу Жеребцова И.П. "Основы электроники". -Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1989, 194 - 197, рис. 13, 19).

Управляющий контакт 3 последовательно соединен со входом реле 4, а выходы реле 4 являются упомянутых коммутируемыми контактами 1 и 2.

Коммутатор снабжен средствами индикации, выполненными в виде светодиодов 5 и 6. Светодиод 5 соединен последовательно с излучателем (светодиодом) реле 4 и служит для световой индикации "нажатого" (включенного) состояния коммутатора (цвет свечения красный).

Светодиод 6 служит для индицирования поступления сигнала от внешнего источника через контакт 7, диод 8 и токоограничивающий резистор 9. Светодиод 6 конструктивно выполнен в одном корпусе со светодиодом 5 и имеет зеленый цвет свечения.

Коммутатор содержит дополнительное оптоэлектронное твердотельное реле 10.

Излучатель (светодиод) реле 10 соединен последовательно с излучателем основного реле 4. Реле 10 предназначено для замыкания своими выходами 11 и 12 через резистор 13 при наличии перемычек a-b или b-c управляющего контакта 3.

Коммутатор содержит токозадающие резисторы 14, 15, 16 и емкость 17, а также защитные диоды 8, 18, 19, 20. Вход 21 предназначен для управления режимом коммутатора от внешнего сигнала.

При необходимости увеличения числа коммутирующих контактов внешней цепи последовательно с реле 10 могут быть включены дополнительные оптоэлектронные твердотельные реле.

На фиг. 2 изображен общий вид предлагаемого коммутатора, который в данном случае выполняет функцию вызывной или приказной кнопки лифта. На передней панели 22 корпуса 23, изготовленной из нержавеющей стали, выполнены отверстия для подвижной кнопки 24 (нажимной элемент) и стеклянного шарика 25, за которым расположен светодиод 5. Кнопка 24 поджата к передней панели пружиной 26, имеет ограничитель хода 27 и вмонтированный в нее магнит 28. На корпусе 23 закреплены плата 29 и магнитоуправляемый герконовый управляющий контакт 3.

На плате 29 расположены все элементы электроники коммутатора: герконовый контакт, светодиод, оптоэлектронные твердотельные реле, ограничивающие диоды и резисторы. Монтажные провода известным образом припаяны к плате.

На фиг. 3 изображена система управления грузового лифта с внутренним управлением с использованием предлагаемых коммутаторов в качестве вызывных и приказных кнопок.

Система управления содержит известные реле выбора направления - реле 30 (реле РУВ) с контактом 31 и реле 32 (реле РУН) с контактом 33, контакт 34 известного реле контроля дверей (реле РНД, контакт 35 известного реле режима работы (реле РР) и контакт 36 известного реле промежуточного точной остановки (реле РИТО).

Система управления лифтом содержит также известные герконовые датчики селекции этажей (контакты датчиков не показаны, они расположены на участке электросхемы, обозначенной пунктирной линией).

Система управления лифтом содержит вызывные кнопки 37, 38, 39 (обведены пунктирной линией) соответственно первого, второго и третьего этажей, и приказные кнопки 40, 41 и 42 соответственно первого, второго и третьего этажей. Указанные кнопки являются вышеописанными модификациями предлагаемого коммутатора. Кроме того, система снабжена звонком 43 сигнализации вызова.

Предлагаемый коммутатор работает следующим образом. При нажатии на подвижную кнопку 24 с вмонтированным постоянным магнитом 28 срабатывает (замыкается) герконовый контакт 3, в результате чего замыкается цепь от точки 44 (соединена с положительным зажимом +E_п источника тока) до точки 45 (общий провод, соединен с отрицательным зажимом -E_п источника тока).

Через диод 18, токозадающие резисторы 14 и 16, светодиод реле 10 и индикаторный светодиод 5. Реле 10 "включается" и своими выходными контактами (выходами) 11 и 12 через резистор 13 замыкает (при наличии перемычек ab иди bc) выходы герконового контакта 3, в результате чего после отпускания кнопки ток в цепи не прерывается, т.е. происходит "запоминание" нажатия. Светодиод 5, расположенный на передней панели, индицирует включенное состояние кнопки (коммутатора). Светодиод 6, расположенный в одном корпусе со светодиодом 5, индицирует поступление сигнала от внешнего источника (из блока автоматики). Емкость 17 устраняет наводки, возникающие при срабатывании герконового контакта и защищает от пробоя реле 10. Отбой кнопки (коммутатора) производится либо кратковременным замыканием точки 46 на точку 45-общий провод, либо кратковременным снятием напряжения с точки 44.

При наличии перемычки ab коммутатор работает в режиме с запоминанием, при наличии перемычки bc - в режиме без запоминания по коммутируемому выходу и с запоминанием по индикации, при отсутствии перемычек - в режиме без запоминания.

Предположим, что кабина находится на первом этаже с открытыми дверями. Контакты герконового датчика селекции первого этажа разомкнуты (не показано), контакт 36 реле точной остановки замкнут, контакт 34 реле контроля дверей разомкнут, а контакт 35 реле режима работы замкнут. Напряжение +E_п от плюса источника тока поступает на все вызывные кнопки 37, 38, 39, расположенные на соответствующих этажах. При нажатии, например, вызывной кнопки 38 на втором этаже замыкается ее герконовый контакт 3, срабатывает ее реле 4 (оптрон), загорается светодиод 5, расположенный на передней панели кнопки 38, и индикаторный светодиод 6, расположенный на приказной панели кабины лифта.

Через коммутируемые контакты 1 - 2 реле 14 кнопки 38 напряжение поступает на звонок 43, расположенный в кабине лифта, т.е. лифтер получает звуковой сигнал вызова. После отпускания вызывной кнопки 38 звонок перестает работать, т. к. контакты 1 - 2 реле 4 перестанут проводить ток из-за размыкания герконовым контактом 3 цепи питания излучающего диода реле 4 кнопки 38. Реле 10 кнопки 38 останется во включенном состоянии, поскольку через его излучающий диод ток будет проникать через резистор 15 и замкнутый коммутационный контакт 11 - 12. Индикаторные светодиоды 5 (кнопка 38) и 6 (кнопка 41) останутся во включенном состоянии, т.е. произойдет запоминание вызова. В принципе таким образом можно зарегистрировать одновременно вызовы со всех этажей.

Лифтер, приняв звуковой сигнал и увидев на приказной панели все поступившие вызовы, закрывает двери шахты и кабины лифта (замыкается контакт 34 реле контроля закрытия дверей) и нажимает кнопку приказа движения на выбранный этаж, например, кнопку 41 (второй этаж). Срабатывает реле 10 кнопки 41, загорается индикаторный светодиод 5 кнопки 41, расположенный на панели приказов, и происходит запоминание нажатого состояния после отпускания приказной кнопки 41 (ее нажимного элемента 24) благодаря замкнутым коммутационным контактам 11 - 12 реле 10 (оптрона) кнопки 41 (питание излучающего диода реле 4 кнопки 41) осуществляется через резистор 15 (кнопки 41).

Реле 4 кнопки 41, также находящееся в состоянии пропускания, подает напряжение +E_п через свои контакты 1 - 2 и диод 20 на герконовый датчик селекции второго этажа (не показан).

Это напряжение через замкнутые контакты этого датчика (цепь датчиков показана пунктирной линией), контакт 33 реле 32 (реле управления "Вниз"), РУН заставляет срабатывать реле 30 (реле управления "Вверх"), РУВ. Реле РУН в этот момент сработать не может, т.к. контакты датчика селекции первого этажа разомкнуты, а после срабатывания реле РУВ его нормально замкнутый контакт 31 РУВ дополнительно разомкнет цепь питания реле РУН.

Срабатывание реле РУВ приводит к движению лифта вверх. При подходе кабины но второму этажу сработает селективный датчик второго этажа и разорвет цепь питания реле РУВ. Система вернется в исходное состояние. Кабина лифта продолжит движение на малой скорости до срабатывания датчика точной остановки и остановится на этаже. При открывании дверей замкнется контакт 46 датчика дверного замка второго этажа, произойдет отбой вызова со второго этажа за счет замыкания контакта 11 реле 10 кнопки 38 на минус источника питания -E_п. Остальные ранее принятые вызовы останутся. Одновременно срабатывает реле контроля закрытия дверей (РКД) и своим контактом 34 отключает цепь питания от приказных кнопок 40, 41, 42, что исключает возможность подачи приказа на движение кабины лифта при открытых дверях.

Обслуживание других вызовов осуществляется аналогичным образом. Предлагаемый коммутатор позволяет коммутировать мощные выходные цепи (напряжение до 400В и токи до 3А) с помощью слабомощного входного сигнала (напряжение 2 В, ток 10 мА). Это делает возможным использовать в качестве управляющего контакта слабомощные переключатели (в частности, герконы, имеющие повышенные надежность, долговечность, число безотказных срабатываний). При этом имеется возможность управления режимом работы коммутатора внешним сигналом.

Использование предлагаемого коммутатора позволяет увеличить число безотказных срабатываний с 10⁴ - 10⁵ до 10⁶ - 10⁷.

Изобретение предназначено для осуществления коммутационных операций в электрических цепях и может быть использовано в системах автоматического управления лифтов. Коммутатор содержит управляющий герконовый контакт, последовательно соединенный со входом оптоэлектронного твердотельного реле (оптрон), выходы которого являются коммутируемыми контактами для внешних цепей. Коммутатор позволяет коммутировать мощные выходы цепи с помощью слабомощного входного сигнала. Это делает возможным использовать в качестве управляющего контакта слабомощные переключатели, в частности герконы, имеющие повышенную надежность, долговечность и число безотказных срабатываний. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Коммутатор, содержащий коммутируемые контакты для внешних цепей и управляющий контакт, отличающийся тем, что он содержит оптоэлектронное твердотельное реле, причем управляющий контакт последовательно соединен с входом оптоэлектронного твердотельного реле, а выходы указанного реле являются упомянутыми коммутируемыми контактами. 2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что управляющий контакт выполнен в виде магнитоуправляемого герконового контакта. 3. Коммутатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен средством для индикации его состояния, выполненным в виде по меньшей мере одного одного светодиода, соединенного последовательно с излучателем упомянутого оптоэлектронного твердотельного реле. 4. Коммутатор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что он содержит дополнительное оптоэлектронное твердотельное реле, причем излучатель указанного реле соединен последовательно с излучателем основного реле, а выходные контакты дополнительного реле включены параллельно упомянутому управляющему герконовому контакту. 5. Коммутатор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что один из выходных контактов дополнительного оптоэлектронного твердотельного реле соединен с входом основного оптоэлектронного твердотельного реле, а второй выходной контакт указанного реле предназначен для соединения с шиной питания внешних цепей, предназначенной для задания режима работы коммутатора.