ЭЛЕКТРОННОЕ РЕЛЕ Российский патент 2011 года по МПК H01H51/02 H01H51/27 

К защите патентом Российской Федерации на изобретение предлагается техническое решение - устройство, относящееся к области электромагнитных аппаратов (переключателей), предназначенных для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин, и может быть использовано в различных автоматических устройствах, применяемых, в частности, в энергетике, оборонной промышленности и других областях деятельности человека.

Из уровня техники хорошо известны аналогичные решения.

В частности, известно электронное реле, включающее электронный ключ и защитное полупроводниковое сопротивление, силовой позистор, отличающееся тем, что в устройство введен резисторный датчик тока, подключенный одним выводом к силовому позистору, а вторым выводом к сетевому напряжению, в качестве электронного ключа использован симметричный тиристор, подключенный анодом к пусковой обмотке, катодом к сетевому напряжению, а управляющим электродом через ограничительную цепь к месту соединения силового позистора и резисторного датчика тока, при этом ограничительная цепь состоит из сопротивления и включенной параллельно ему диодно-резисторной цепи, а свободный вывод силового позистора подключен к выводу рабочей обмотки электродвигателя (см. описание патента РФ №2032973, H02H 5/04, H02P 1/42, 10.04.1995 г.) (1).

Решение направлено на повышение универсальности реле, предусматривающей работу с электронными устройствами различного типа, а также повышение эксплуатационных качеств реле и надежности их работы.

Также из уровня техники известно электронное реле, содержащее два переключателя, генератор импульсов, счетчик импульсов, выходной каскад и пусковой орган, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы при расширении диапазона задержек времени, в него введены программируемый счетчик импульсов, дешифратор и триггер, при этом выход генератора импульсов подключен к тактовому входу программируемого счетчика импульсов, входы установки коэффициента деления которого через первый переключатель соединены с шинами логического ноля и логической единицы, а выход присоединен к тактовому входу счетчика импульсов, выходы счетчика поразрядно соединены с входами дешифратора, подключенного выходами через второй переключатель к входу R 2 триггера, входы S и R1 которого соединены с пусковым органом, прямой выход соединен с выходным каскадом и входом R программируемого счетчика импульсов, а инверсный выход соединен с входом R счетчика импульсов (см. описание к патенту РФ №2028726, H03K 17/28, 09.02.1995 г.) (2).

Реализация этого технического решения позволяет значительно повысить функциональность реле.

Из зарубежной патентной документации также известны аналогичные технические решения.

Так в патентных описаниях по №№ DE 102006030911, H01H 47/00, 06.09.2007, DE 102007031268 А1, H02P 23/06, 08.01.2009, ЕР 0637865 А2, H02H 7/045, 08.02.1995 г., FR 2702609, H03K 17/795, 16.09.1994 г. раскрыты технические решения, предназначенные для решения аналогичных задач.

Решением, являющимся наиболее близким, по мнению Заявителя, к заявленному решению, является решение, раскрытое в описании к патенту РФ №39428, опубликованному 27.07.2004 г.

Существенным недостатком всех перечисленных выше решений является то, что каждое их них предназначено для решения только тех задач, под которые они сконструированы и изготовлены, а также то, что перечисленные выше аналоги содержат излишнее количество электрических связей и элементов и, как следствие, излишне усложняют систему управления технологическими процессами.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является придание универсальности электронному реле с возможностью его использования в различных технологических цепочках, с одновременным упрощением его конструкции.

Технический результат, достигаемый при реализации технического решения, заключается, главным образом, в повышении быстродействия работы электронного реле.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что в электронном реле, содержащем корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, согласно заявленному изобретению дополнительно содержится расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов. Кроме того, в качестве вставок допускается использование четырехвыводной микросхемы: вход, выход, питание, земля, а число вставок соответствует числу входных сигналов. Более того, реле может быть оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

Важно отметить, что при изменении комбинации входных сигналов соответственно изменяется комбинация выходных сигналов, что позволяет гибко осуществлять управление технологическими процессами. Общий вид схемы реле показан на фиг.1.

Для защиты адресных входов постоянного запоминающего устройства используются триггеры Шмита, которые формируют стабильный адресный сигнал и позволяют осуществлять настройку для использования различных первичных датчиков.

Разрешение на чтение формируется сигналом, поступающим от расширителя по ИЛИ, срабатывающего при поступлении, хотя бы одного адресного сигнала.

Сигналы данных, поступают на управляющий вывод электронных ключей - тиристоров, которые и формируют управляющие сигналы.

Для защиты адресных входов постоянного запоминающего устройства используются триггеры Шмита, которые формируют стабильный адресный сигнал и позволяют осуществлять настройку для использования различных первичных датчиков.

Разрешение на чтение формируется сигналом, поступающим от расширителя по ИЛИ, срабатывающего при поступлении хотя бы одного адресного сигнала.

Сигналы данных поступают на управляющий вывод электронных ключей - тиристоров, которые и формируют управляющие сигналы.

Структурная схема реле показана на фиг.2. Схема показана условно в привязке существующим микросхемам 155 серии.

Основное отличие предложенного изделия перед аналогами в стране и за рубежом состоит в том, что комбинация управляющих сигналов не формируется в каждом конкретном случае, а запоминается, и на каждый вариант ситуации есть готовые решения.

Это позволяет не только исключить борьбу с «гонками» микросхем (и как результат - ложное срабатывание), но и предусмотреть все возможные промежуточные варианты решений во всем спектре комбинаций входных сигналов. А возможность стыковки изделий (разветвление информационных входов, передача «комплексного» сигнала из одного реле на входы последующего реле и т.д.) позволяет значительно увеличивать число возможных решений и количество информационных/управляющих сигналов.

Кроме того, реле является универсальным, высоконадежным, практически не обслуживающим, серийно изготавливаемым устройством при минимально возможной стоимости и фактически уже является системой.

Также необходимо учитывать, что данное изделие позволяет передавать информацию в средства вычислительной техники и работать параллельно с ней. Предложенная продукция рассмотрена на базе серийно изготовляемых микросхемах.

Решение поясняется следующими графическими материалами.

Фиг.1 - Общий вид электронного реле.

Фиг.2 - Структурная схема электронного реле.

Фиг.3 - Схематичное изображение одного из вариантов конструкторского решения компоновки электронного реле.

Фиг.4 - Схематичное изображение одного из вариантов компоновки электронного реле.

Фиг.5 - Таблица для пояснения примера осуществления изобретения.

На фиг.1-5:

1 - сигналы от первичных датчиков,

2 - адресная часть,

3 - постоянное программируемое запоминающее устройство,

4 - информационная часть,

5 - сигналы на исполнительные механизмы,

6 - триггер Шмитта,

7 - элемент ИЛИ,

8 - корпус разъема,

9 - печатная плата,

10 - колодка под сменные вставки,

11 - колодка ППЗУ,

12 - контактная группа,

13 - сменная вставка,

14 - источник питания,

15 - блок тиристорного преобразования,

16 - разъем КПЭР,

17 - шкаф силовой автоматики исполнительных механизмов.

Возможность осуществления изобретения поясняется следующим примером, являющимся частным случаем реализации изобретения.

Конструктивное исполнение изделия может иметь различные решения. Одно из возможных решений показано на фиг.3. В данном случае за базу принят специально изготовленный разъем, где в одной части устанавливается печатная плата (9) с колодкой для установки сменного ППЗУ (11), а в ответной части - печатная плата (9) с колодкой для установки сменных вставок (10). Число вставок соответствует числу входных сигналов. Вставка (10) представляет собой четырехвыводную микросхему (вход, выход, питание, земля), выполненную на базе триггера Шмита (6), и служит для нормализации входного сигнала (1) и устранения возможных помех, таких как «дребезг». Так как первичные датчики дискретного сигнала достаточно унифицированы, то общая номенклатура вставок (10) невысока и есть прямая экономическая целесообразность в разработке и серийном выпуске этих элементов. Для формирования предельного сигнала от аналоговых датчиков в разъеме предусматриваются места для впайки резисторов с конкретными расчетными номиналами.

Формирование системы на базе устройства реле осуществляется проектным путем.

Рассмотрим условный проект автоматизации управления паровым котлом. Для этого заполняем Таблицу 1 (см. фиг.5) технологических параметров и управления исполнительными механизмами.

Таблица 1 состоит из двух частей. Верхняя часть предназначена для описания всех возможных вариантов технологических параметров объекта управления, где 0 обозначает отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала. А нижняя часть таблицы определяет необходимые действия для поддержания технологического процесса, где 0 обозначает отсутствие сигнала управления, 1 - выработка сигнала управления.

Заполненная таблица является документом, необходимым для проведения анализа и принятия решения для построения системы управления.

На основании Таблицы может быть определено необходимое количество реле и их взаимосвязи. И в случае необходимости определяется комплексный сигнал для передачи на смежное устройство либо размножается один, либо несколько информационных сигналов, с целью 100% удовлетворения требований системы.

Представленный пример является условным и отражен в целях предоставления общего понятия о построении систем автоматизации на базе электронных реле.

Компоновка систем на базе таких устройств может иметь различную конфигурацию в зависимости от поставленных задач и требований, предъявленных к каждой конкретной системе. Возможные компоновки систем отражены на фиг.4.

Как видно, помимо прочего, при осуществлении изобретения решаются задачи, связанные с построением автоматических систем защиты и блокировок технологических процессов и оборудования, управления техническими средствами, где последовательность действий по пуску/останову технологического оборудования заранее определена.

Существенным является то, что при реализации изобретения достигается возможность использования электронного реле, а равно и систем, состоящих из электронных реле, построенных на их многочисленном одновременном использовании, для функционирования в различных технологических цепочках, с достижением повышения быстродействия работы электронного реле в отдельности или цепочек реле, одновременно упрощая его (их) конструкцию.

Изобретение относится к области электромагнитных аппаратов (переключателей), предназначенных для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин, и может быть использовано в различных автоматических устройствах, применяемых, в частности, в энергетике, оборонной промышленности и других областях деятельности человека. Технический результат заключается в достижении универсальности электронного реле с возможностью его использования при различных технологических цепочках, в повышении быстродействия работы электронного реле, одновременном упрощении его конструкции. В электронном реле, содержащем корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, дополнительно содержится расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов. В качестве вставок допускается использование четырехвыводной микросхемы: вход, выход, питание, земля, а число вставок соответствует числу входных сигналов. Реле может быть оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электронное реле, содержащее корпус, печатные платы для установки элементов реле, сменные вставки и контактную группу, отличающееся тем, что дополнительно содержит расположенное на отдельной печатной плате и содержащее комбинацию выходных данных постоянное запоминающее устройство, электрически программируемое посредством пережигания плавких перемычек, при этом адресная часть постоянного запоминающего устройства предназначена для приема и обработки электрических сигналов, а комбинация входных сигналов электронного реле определяет адрес, по которому находится ранее заданная комбинация выходных данных, необходимых для выработки управляющих сигналов.

2. Реле по п.1, отличающееся тем, что в качестве вставок используют четырехвыводную микросхему: вход, выход, питание, земля.

3. Реле по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что число вставок соответствует числу входных сигналов.

4. Реле по п.1, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

5. Реле по п.2, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.

6. Реле по п.3, отличающееся тем, что дополнительно оснащено резисторами с расчетными номиналами, соответствующими рабочим параметрам реле.