УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ Российский патент 2006 года по МПК G08C19/00 H01H51/27 

Изобретение относится к устройствам формирования сигналов в электронных устройствах, входящих в состав систем сбора и обработки информации, систем управления, в частности сигналов выдачи команд для управления внешними устройствами, сигналов передачи информации на центральный пульт системы.

Известно устройство формирования сигналов в модуле адресации МА-У, входящее в состав системы сигнализации и управления «Юнитроник», формирующее сигналы управления инженерными системами здания, содержащее реле, обмотка которого подключена к блоку питания модуля через коммутатор, соединенный с выходом блока управления (www.unitest.ru, модуль адресации «МА-У», руководство по эксплуатации, 2003 г.). В известном устройстве блок управления имеет вход для приема команды управления. Получив очередную команду, блок управления формирует команду коммутатору, который подключает обмотку реле к блоку питания. Это приводит к замыканию (размыканию) контактов реле и формирует тем самым выходной сигнал управления для включения (выключения) управляемых устройств (заслонок системы дымоудаления, насосов, лифтов и т.д.).

Недостатком известного устройства является высокое токопотребление обмотки реле при его срабатывании. Это приводит к необходимости использовать мощные дорогостоящие сетевые источники питания, увеличивать сечение проводов питания, что также увеличивает стоимость системы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является устройство формирования сигналов в электронном устройстве, представляющем собой охранный извещатель, содержащий реле, обмотка которого подключена к блоку питания через коммутатор, соединенный с выходом блока управления или входящий в его состав (www.argus-spectr.rn, извещатель охранный объемный радио-волновый «Аргус-3» ИО 407-12, паспорт, 2003 г.). Блок управления снабжен входом для приема команды управления от детектора, входящего в состав извещателя. Получив очередную команду, блок управления формирует команду коммутатору, который подключает обмотку реле к блоку питания. Это вызывает размыкание (замыкание) контактов реле и формирует тем самым выходной сигнал тревоги, который может быть принят приемно-контрольным прибором.

Недостатком известного устройства также является высокое токопотребление, связанное с потреблением обмотки реле, которое в дежурном режиме работы постоянно находится во включенном состоянии, чтобы обеспечить формирование сигнала тревоги при отключении питания устройства. Высокое токопотребление приводит к необходимости использовать мощные дорогостоящие сетевые источники питания, увеличивать сечение проводов питания, что также увеличивает стоимость системы в целом, ограничивает удаление устройств от источника сетевого питания, что для протяженных систем требует установки большого количества сетевых источников питания.

В рамках данной заявки решается задача снижения стоимости систем сбора и обработки информации, систем управления, содержащих устройства формирования сигналов за счет снижения их энергопотребления и уменьшения таким образом затрат на обеспечение питания устройств при сохранении надежности работы систем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве формирования сигналов, содержащем реле, подключенное к блоку питания через коммутатор, соединенный с выходом блока управления или входящий в его состав, в качестве реле устройство содержит бистабильное реле, содержащее по крайней мере одну обмотку, с двумя или более переключающими группами контактов, каждая из которых включает один общий контакт, замкнутый и разомкнутый контакты, при этом контакты одной из групп подключены к блоку питания, а также к обмоткам реле либо ко входу коммутатора.

При этом устройство снабжено дополнительным коммутатором, бистабильное реле содержит две обмотки, первые выводы которых подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, общий контакт группы контактов подключен ко второму полюсу блока питания, а вторые выводы обмоток реле подключены к размыкаемым ими контактам группы.

При этом устройство снабжено дополнительным коммутатором, в качестве коммутаторов содержит нормально-разомкнутые коммутаторы, бистабильное реле содержит две обмотки, первые выводы которых подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, вторые выводы подключены ко второму полюсу блока питания, общий контакт группы контактов подключен к первому полюсу блока питания, а каждый из двух других контактов группы соединен со входом коммутатора, управляющего замыкающей контакт обмоткой.

При этом устройство снабжено дополнительным коммутатором, в качестве коммутаторов содержит нормальнозамкнутые коммутаторы, бистабильное реле содержит две обмотки, первые выводы которых подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, вторые выводы подключены ко второму полюсу блока питания, общий контакт группы контактов подключен ко второму полюсу блока питания, а каждый из двух других контактов группы соединен со входом коммутатора, управляющего замыкающей контакт обмоткой.

При этом в качестве коммутатора устройство содержит переключающий коммутатор, в качестве реле содержит полярное бистабильное реле, первый вывод обмотки которого подключен к полюсам блока питания через коммутатор, второй вывод обмотки подключен к общему контакту группы контактов, а каждый из двух других контактов группы соединен с размыкающим его полюсом блока питания.

Сущность данного технического решения состоит в разработке такого устройства формирования сигналов в электронных устройствах, которое позволяет снизить энергопотребление при сохранении высокой степени надежности путем формирования оптимальной взаимосвязи узлов устройства при использовании бистабильного реле и исключения фактора нестабильности, связанного с неопределенностью состояния контактов реле.

Несмотря на то, что стоимость отдельных узлов в данном устройстве не изменяется, достигаемое при этом уменьшение количества сетевых источников питания и проводов питания упрощает монтаж и повышает надежность работы системы в целом. Бистабильное реле имеет два устойчивых состояния контактов, поэтому их положение в каждый момент времени не определено и может измениться, например, в результате вибрационных воздействий, что может привести к ложному срабатыванию устройства. Для систем сбора и обработки информации, например для систем сигнализации и управления, ложные срабатывания устройств могут привести к тяжелым последствиям и поэтому недопустимы. В связи с этим для обеспечения высокой надежности работы требуется обеспечить определенность состояния контактов реле в каждый момент времени. Для этого использована одна группа контактов реле, включенная таким образом, что при случайном изменении состояния контактов подключает к блоку питания ту из обмоток реле, которая возвращает его в состояние, заданное блоком управления. Блок управления получает команду включения либо выключения от встроенного или внешнего устройства, например от встроенного детектора либо по линии связи от приемно-контрольного прибора. В связи с тем, что все контактные группы бистабильного реле переключаются одновременно, то положение одной группы контактов однозначно задает состояние остальных групп, которые используются для формирования сигнала управления.

Сущность данного устройства поясняется блок-схемами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства формирования сигналов на основе бистабильного реле с двумя обмотками.

На фиг.2 приведена блок-схема устройства формирования сигналов на основе бистабильного реле с двумя обмотками, управляемого двумя нормальноразомкнутыми коммутаторами.

На фиг.3 приведена блок-схема устройства формирования сигналов на основе бистабильного реле с двумя обмотками, управляемого двумя нормальнозамкнутыми коммутаторами.

На фиг.4 приведена блок-схема устройства формирования сигналов на основе полярного бистабильного реле, управляемого переключающим коммутатором.

Данное устройство на основе бистабильного реле с двумя обмотками, представленное на фиг.1, состоит из блока питания 1 с полюсами 2 и 3. Полюс 2 соединен с первыми выводами обмоток 5 и 6 реле 4 соответственно через коммутаторы 7 и 8, входы которых подключены к блоку управления 9. При этом коммутаторы могут быть выполнены как отдельно, так и в составе блока управления 9 (показано штрихпунктирной линией на фиг.1). Реле содержит две переключающие группы контактов 10 и 11. Группа 11 предназначена для формирования сигнала управления, а группа 10 - для управления состоянием реле. Общий контакт 12 группы 10 соединен с полюсом 2 блока питания 1, контакт 13 подключен ко второму выводу размыкающей его обмотки 5 реле 4, а контакт 14 - ко второму выводу размыкающей его обмотки 6 реле 4. Пунктиром показаны границы блока питания, реле и контактных групп.

Обмотка 5 является для контакта 13 размыкающей в связи с тем, что при протекании тока через эту обмотку она таким образом воздействует на контакты реле, что приводит к размыканию контактов 13 и 12 и замыканию контактов 12 и 14. То же относится и к обмотке 6 в отношении размыкания контактов 12 и 14 и замыкания контактов 12 и 13.

Данное устройство работает следующим образом.

Блок управления 9 в соответствии с заданием поддерживает один из коммутаторов, например 7, выключенным, а другой (8) включенным. При положении контактов реле, показанном на фиг.1, обе обмотки реле обесточены, и устройство потребляет минимальное количество энергии. При случайном изменении положения контактов реле, например, в результате механического воздействия (вибрация, удар) обмотка 6 реле 4 подключается к полюсу 2 блока питания. В результате через обмотку начинает протекать ток, что приводит к размыканию контактов 12 и 14 и замыканию контактов 12 и 13, т.е. к восстановлению заданного состояния реле. При изменении задания, т.е. при выключении коммутатора 8 и включении коммутатора 7 блоком управления 9 начинает протекать ток через обмотку 5 реле 4. В результате контакты 12 и 13 размыкаются, а контакты 12 и 14 замыкаются, что приводит к обесточиванию реле, оно изменяет свое состояние и затем сохраняет его без потребления энергии. Одновременно с группой контактов 10 изменяет свое состояние и группа контактов 11, благодаря чему этой группой формируется сигнал управления.

Данное устройство на основе бистабильного реле с двумя обмотками, управляемого двумя нормальноразомкнутыми коммутаторами, представленное на фиг.2, состоит из блока питания 1 с полюсами 2 и 3. Полюс 2 соединен со вторыми выводами обмоток 5 и 6 реле 4 соответственно через нормальноразомкнутые коммутаторы 15 и 16, входы которых подключены к блоку управления 9 через ограничительные резисторы 17 и 18, которые обычно входят в его состав. Реле содержит две переключающие группы контактов 10 и 11. Группа 11 предназначена для формирования сигнала управления, а группа 10 - для управления состоянием реле. Общий контакт 12 группы 10 соединен с полюсом 3 блока питания 1. Контакт 13 подключен к входу коммутатора 15, управляющего замыкающей контакт 13 обмоткой 5 реле 4, а контакт 14 подключен ко входу коммутатора 16, управляющего замыкающей контакт 14 обмоткой 6 реле 4. Пунктиром показаны границы блока питания, реле и контактных групп.

Данное устройство работает следующим образом.

Блок управления 9 в соответствии с заданием дает команду на замыкание одному из нормальноразомкнутых коммутаторов, например 15, подав напряжение ему на вход, а другому (16) - команду на размыкание, соединив его с полюсом 3 блока питания 1. При положении контактов реле, показанном на фиг.2, они блокируют вход коммутатора 15, подключая его к полюсу 3 блока питания 1, и коммутатор 15 разомкнут, так же как и коммутатор 16, т.е. обе обмотки реле обесточены, и устройство потребляет минимальное количество энергии. При случайном изменении положения контактов реле, например, в результате механического воздействия (вибрация, удар) вход коммутатора 15 разблокируется и он подключает обмотку 5 реле 4 к полюсу 3 блока питания 1. В результате через обмотку начинает протекать ток, что приводит к размыканию контактов 12 и 14 и замыканию контактов 12 и 13, т.е. к восстановлению заданного состояния реле. При изменении задания, т.е. при снятии блоком управления 9 управляющего напряжения с входа коммутатора 15 и подаче его на вход коммутатора 16 начинает протекать ток через обмотку 6 реле 4. В результате контакты 12 и 13 размыкаются, а контакты 12 и 14 замыкаются, что приводит к замыканию входа коммутатора 16, в результате чего он отключает обмотку 6 от полюса 3 блока питания и обесточивает реле. Реле изменяет свое состояние и затем сохраняет его без потребления энергии. Одновременно с группой контактов 10 изменяет свое состояние и группа контактов 11, благодаря чему этой группой формируется сигнал управления.

Данное устройство на основе бистабильного реле с двумя обмотками, управляемого двумя нормальнозамкнутыми коммутаторами, представленное на фиг.3, состоит из блока питания 1 с полюсами 2 и 3. Полюс 2 соединен с первыми выводами обмоток 5 и 6 реле 4 соответственно через нормальнозамкнутые коммутаторы 19 и 20, входы которых подключены к блоку управления 9 через ограничительные резисторы 17 и 18, которые обычно входят в его состав. Реле содержит две переключающие группы контактов 10 и 11. Группа 11 предназначена для формирования сигнала управления, а группа 10 - для управления состоянием реле. Общий контакт 12 группы 10 соединен с полюсом 2 блока питания 1. Контакт 13 подключен к входу коммутатора 19, управляющего замыкающей его обмоткой 5 реле 4, а контакт 14 подключен ко входу коммутатора 20, управляющего замыкающей его обмоткой 6 реле 4. Пунктиром показаны границы блока питания, реле и контактных групп.

Данное устройство работает следующим образом.

Блок управления 9 в соответствии с заданием дает команду на размыкание одному из нормальнозамкнутых коммутаторов, например, 20, подав напряжение ему на вход, а другому (19) - команду на замыкание, подав ему на вход потенциал полюса 3 блока питания 1. При положении контактов реле, показанном на фиг.3, они блокируют вход коммутатора 19, подключая его к полюсу 2 блока питания 1, и коммутатор 19 разомкнут, так же как и коммутатор 20, т.е. обе обмотки реле 4 обесточены, и устройство потребляет минимальное количество энергии. При случайном изменении положения контактов реле, например, в результате механического воздействия (вибрация, удар), коммутатор 19 разблокируется и замыкается, обмотка 5 реле 4 подключается к полюсу 3 блока питания 1. В результате через обмотку начинает протекать ток, что приводит к размыканию контактов 12 и 14 и замыканию контактов 12 и 13, т.е. к восстановлению заданного состояния реле. При изменении задания, т.е. при подаче блоком управления 9 управляющего напряжения на вход коммутатора 19 и снятии его со входа коммутатора 20 начинает протекать ток через обмотку 6 реле 4. В результате контакты 12 и 13 размыкаются, а контакты 12 и 14 замыкаются, что приводит к замыканию входа коммутатора 20 на полюс 2 блока питания 1, его размыканию и обесточиванию реле. Реле изменяет свое состояние, сохраняя его затем без потребления энергии. Одновременно с группой контактов 10 изменяет свое состояние и группа контактов 11, благодаря чему этой группой формируется сигнал управления.

Данное устройство на основе полярного бистабильного реле, управляемого переключающим коммутатором, представленное на фиг.4, состоит из блока питания 1 с полюсами 2 и 3. Полюс 3 соединен с первым выводом обмотки 22 реле 21 через переключающий коммутатор 23, соединенный также с полюсами 2 и 3 блока питания 1. Вход коммутатора 23 подключен к блоку управления 9. Реле 21 содержит две переключающие группы контактов 10 и 11. Группа 11 предназначена для формирования сигнала управления, а группа 10 - для управления состоянием реле. Общий контакт 12 группы 10 соединен со вторым выводом обмотки 22 реле 21, а контакты 13 и 14 подключены к размыкающим их полюсам блока питания 3 и 2. Пунктиром показаны границы блока питания, реле и контактных групп.

Данное устройство работает следующим образом.

Блок управления 9 в соответствии с заданием поддерживает коммутатор 23, например, в состоянии, показанном на фиг.4, когда вывод 1 обмотки 22 реле 21 подключен к полюсу 3 блока питания 1. При положении контактов реле, показанном на фиг.4 (контакты 12 и 13 замкнуты), обмотка реле обесточена, и устройство потребляет минимальное количество энергии. При случайном изменении положения контактов реле, например, в результате механического воздействия (вибрация, удар) обмотка 22 реле 21 подключается к полюсу 2 блока питания 1. В результате через обмотку начинает протекать ток в таком направлении, которое приводит к размыканию контактов 12 и 14 и замыканию контактов 12 и 13, т.е. к восстановлению заданного состояния реле. При изменении задания, т.е. при переключении коммутатора 23 блоком управления 9 в положение соединения вывода 1 обмотки 22 реле 21 с полюсом 2 блока питания 1 начинает протекать ток через обмотку 22 реле 21 в таком направлении, которое приводит к размыканию контактов 12 и 13, и замыканию контактов 12 и 14. В результате реле обесточивается и оно сохраняет свое состояние без потребления энергии. Одновременно с группой контактов 10 изменяет свое состояние и группа контактов 11, благодаря чему этой группой формируется сигнал управления.

Преимущество данного устройства формирования сигналов состоит в снижении стоимости системы сбора, обработки информации и управления за счет уменьшения количества и мощности источников питания, уменьшения сечения проводов питания, что достигается в результате снижения энергопотребления входящих в систему устройств формирования сигналов. Уменьшение количества вспомогательного оборудования в системе снижает стоимость монтажных работ и повышает надежность работы системы. В ряде случаев возможно полностью организовать питание устройств от информационной линии и отказаться от проводов и сетевых источников дополнительного питания.

Применение изобретения для автономных устройств позволит значительно увеличить продолжительность их работы без замены источника питания.

Изобретение относится к устройствам формирования сигналов контроля или управления в системах сбора, обработки информации и управления. Технический результат заключается в уменьшении энергопотребления устройства при сохранении высокой надежности. Устройство формирования сигналов содержит реле, подключенное к блоку питания через коммутатор, соединенный с выходом блока управления, в качестве реле содержит бистабильное реле с одной или двумя обмотками, при использовании двух обмоток устройство содержит дополнительный коммутатор, реле снабжено двумя или более переключающими группами контактов, контакты одной из групп подключены к блоку питания, а также к реле либо ко входам коммутаторов, а контакты другой группы предназначены для формирования сигнала управления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство формирования сигналов, содержащее реле, подключенное к блоку питания через коммутатор, соединенный с выходом блока управления или входящий в его состав, отличающееся тем, что в качестве реле устройство содержит бистабильное реле, содержащее одну или две обмотки, причем при наличии второй обмотки устройство снабжено дополнительным коммутатором, и две или более группы контактов, каждая из которых включает один общий контакт, размыкающий и замыкающий контакты, при этом контакты одной из групп подключены к блоку питания, а также к обмотке или обмоткам реле, либо ко входам коммутаторов, контакты другой группы предназначены для формирования сигнала управления.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при использовании бистабильного реле с двумя обмотками первые выводы упомянутых обмоток подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, общий контакт группы контактов подключен ко второму полюсу блока питания, а вторые выводы обмоток реле подключены к размыкаемым ими контактам группы.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при использовании бистабильного реле с двумя обмотками первые выводы упомянутых обмоток подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, выполненные замыкающими, вторые выводы подключены ко второму полюсу блока питания, общий контакт группы контактов подключен к первому полюсу блока питания, а каждый из двух других контактов группы соединен со входом коммутатора, управляющего замыкающей контакт обмоткой.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при использовании бистабильного реле с двумя обмотками первые выводы упомянутых обмоток подключены к первому полюсу блока питания через коммутаторы, выполненные размыкающими, вторые выводы подключены ко второму полюсу блока питания, общий контакт группы контактов подключен ко второму полюсу блока питания, а каждый из двух других контактов группы соединен со входом коммутатора, управляющего замыкающей контакт обмоткой.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при использовании бистабильного реле с одной обмоткой упомянутое реле выполнено полярным, коммутатор выполнен в виде переключающего коммутатора, первый вывод обмотки реле подключен к полюсам блока питания через коммутатор, второй вывод - к общему контакту группы контактов, а каждый из двух других контактов группы соединен с размыкающим его полюсом блока питания.