УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ С ДВОЙНОЙ СИГНАЛИЗАЦИЕЙ И НЕСКОЛЬКИМИ ЗАЩИТНЫМИ ФУНКЦИЯМИ Российский патент 2011 года по МПК H02H5/04 H02H9/04 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями.

2. Описание предпосылок

Как правило, между телекоммуникационным кабелем и коммутатором для защиты оборудования от повреждений, вызванных короткими замыканиями и ударами молний, располагается устройство защиты. Традиционное устройство защиты включает схемы защиты и аварийной сигнализации. Для защиты оборудования от перенапряжения и сверхтока схема защиты использует терморезистор и полупроводниковую разрядную трубку. Схема аварийной сигнализации использует осветительный прибор для активации фототранзистора, который запускает излучение света светоизлучающим диодом, обеспечивая оповещение обслуживающего персонала об отклонениях цепи от нормы. Традиционное устройство защиты через схему защиты направляет бросок тока к проводу заземления. Однако подача рабочего напряжения при этом также прерывается, что приводит к невозможности продолжения передачи информации и ее непрямым потерям. Кроме того, традиционный предохранитель использует для световой аварийной сигнализации фототранзистор, который имеет множество недостатков, таких как большой размер, трудность упаковки, рассеяние светового потока и т.п. В случае выхода из строя или износа деталей традиционный предохранитель не способен уведомить обслуживающий персонал о перенапряжении, что может привести к несчастным случаям, вызванным поражением электрическим током. Соответственно, автор настоящего изобретения, основываясь на многолетнем практическом опыте, посвятил себя решению этой проблемы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предусматривает расположенное между телекоммуникационным кабелем и коммутатором устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями, которое включает:

- схему защиты, содержащую два модуля защиты, которые идентичны друг другу и размещены, соответственно, на двух разных сигнальных линиях; каждый модуль защиты содержит терморезистор, последовательно соединенный с одной из сигнальных линий, предохранитель, последовательно соединенный с сигнальной линией, полупроводниковую разрядную трубку, присоединенную между сигнальной линией и проводом заземления, и варистор, присоединенный между сигнальной линией и проводом заземления;

- первую схему аварийной сигнализации, содержащую два осветительных модуля и модуль световой аварийной сигнализации; осветительные модули, соответственно, параллельно соединены с сигнальной линией; модуль световой аварийной сигнализации расположен в задней части схемы защиты и последовательно подключен к проводу заземления; каждый из осветительных модулей содержит первый резистор и первый светоизлучающий диод; модуль световой аварийной сигнализации содержит фототранзистор и третий светоизлучающий диод; фототранзистор располагается поблизости к первому светоизлучающему диоду;

- вторую схему аварийной сигнализации, которая содержит два вторых осветительных модуля, которые, соответственно, параллельно соединены с сигнальными линиями; каждый из вторых осветительных модулей содержит второй резистор и второй светоизлучающий диод, второй резистор имеет величину сопротивления, значительно превышающую величину сопротивления первого резистора первого осветительного модуля.

Таким образом, при выбросе тока схема защиты поглощает его, обеспечивая защиту. Терморезистор поддерживает рабочее напряжение во время работы схемы защиты, обеспечивая отсутствие прерываний при передаче информации. Кроме того, при прохождении сильного тока предохранитель перегорает, размыкая цепь. Таким образом, достигается защита цепи. При подаче на устройство защиты высокого напряжения обслуживающий персонал может выяснить это благодаря наличию второй схемы аварийной сигнализации, что препятствует поражению персонала электрическим током.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг.1 - схематическое изображение цепи по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - вид сбоку модуля защиты, являющегося предметом настоящего изобретения;

Фиг.3 - вид спереди модуля защиты, являющегося предметом настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны здесь исключительно в качестве примеров с отсылкой к сопроводительному графическому материалу.

Как показано на фиг.1, устройство защиты 100 по предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения расположено между телекоммуникационным кабелем и коммутатором и включает схему защиты 10, первую схему аварийной сигнализации 20 и вторую схему аварийной сигнализации 30.

Схема защиты 10 содержит два модуля защиты 11, которые идентичны и расположены на двух разных сигнальных линиях аа' и bb' соответственно. В качестве примера взят модуль защиты 11 на сигнальной линии аа'. Модуль защиты 11 включает терморезистор 111, последовательно соединенный с сигнальной линией аа^', предохранитель 112, расположенный перед терморезистором 111, полупроводниковую разрядную трубку 113, присоединенную между сигнальной линией аа' и проводом заземления Е, и варистор 114, присоединенный между сигнальной линией аа' и проводом заземления Е. Полупроводниковая разрядная трубка находится перед терморезистором 111, а варистор 114 - за терморезистором 111. Пусковое напряжение полупроводниковой разрядной трубки 113 больше, чем у варистора 114.

Первая схема аварийной сигнализации 20 включает два первых осветительных модуля 21 и модуль световой аварийной сигнализации 22. Два первых осветительных модуля 21 параллельно подключены, соответственно, к сигнальным линям aa' и bb'. Модуль световой аварийной сигнализации 22 расположен на дальнем конце схемы защиты 10 и последовательно соединен с проводом заземления Е. Каждый из первых осветительных модулей 21 включает первый резистор 211 и первый светоизлучающий диод 212. Модуль световой аварийной сигнализации 22 включает фототранзистор 221 и третий светоизлучающий диод 222. Фототранзистор расположен поблизости от первого светоизлучающего диода 212.

Вторая схема аварийной сигнализации 30 включает два вторых осветительных модуля 31, которые параллельно подключены, соответственно, к сигнальным линиям aa' и bb'. Каждый из вторых модулей аварийной сигнализации 31 включает второй резистор 311 и второй светоизлучающий диод 312. Величина сопротивления второго резистора 311 значительно превышает величину сопротивления первого резистора 211.

На фиг.2 показан вид сбоку модуля защиты. Фиг.3 - вид модуля защиты спереди. Модули защиты 11 расположены на схемной плате 40. Верхняя и нижняя поверхности терморезистора 111 соединены с первыми медными пластинками 115. Первые медные пластинки 115 имеют соединительные ножки 116, соединенные с сигнальной линией аа' таким образом, чтобы терморезистор 111 был соединен с сигнальной линией аа' последовательно. Соединительная ножка 116. находящаяся перед терморезистором 111, последовательно соединена с предохранителем 112. В данном варианте осуществления изобретения предохранитель 12 представляет собой плавкий предохранитель. Первые медные пластинки 115 выступают на определенное расстояние в одном направлении, образуя пространство для последовательного размещения между ними полупроводниковой разрядной трубки 113 и варистора 114. Вторая медная пластинка 117 расположена между полупроводниковой разрядной трубкой 113 и варистором 114. Вторая медная пластинка имеет соединительную ножку 118, которая соединяется с проводом заземления Е. Соответственно, полупроводниковая разрядная трубка 113 и варистор 114 присоединены между сигнальной линией аа' и проводом заземления Е. Кроме того, на схемной плате 40 образовано сквозное отверстие 41, по своему положению соответствующее варистору 114, для вставки в него варистора и, соответственно, уменьшения высоты модуля защиты 11.

В нормальном состоянии телекоммуникационный кабель и коммутатор имеют рабочее напряжение (48 В), при котором полупроводниковая разрядная трубка 113 (фиг.1) находится в положении с разомкнутой цепью. Величина сопротивления первого резистора 211 и величина сопротивления второго резистора 311 значительно превышают сопротивление терморезистора 111, поэтому ток связи, идущий по телекоммуникационному кабелю, передается от концов а, а' к концам b, b' сигнальных линий аа', bb', соответственно, через терморезистор 111 в коммутатор.

Если в ходе передачи информации происходит перенапряжение, величина которого превышает пусковое напряжение полупроводниковой разрядной трубки 113, полупроводниковая разрядная трубка 113 образует замкнутую цепь и проводит большую часть тока к проводу заземления Е. Величина сопротивления терморезистора 111 быстро растет, поэтому часть тока принудительно направляется через первый осветительный модуль 21 первой схемы аварийной сигнализации 20, запуская излучение света первыми светоизлучающими диодами 212. В то же время, фототранзистор 221 модуля световой аварийной сигнализации 22 освещается и запускает излучение света третьим светоизлучающим диодом 222, предупреждая обслуживающий персонал об отклонении цепи от нормы. Поскольку сопротивление второго резистора 311 второй схемы аварийной сигнализации 30 больше, чем сопротивление первого резистора 211 и терморезистора 111, через него проходит минимальный ток, недостаточный для запуска второго светоизлучающего диода 312. Ток, проходящий через терморезистор 111, поглощается варистором 114, который поддерживает напряжение (50 В), незначительно превышающее рабочее напряжение (48 В) телекоммуникационного кабеля и коммутатора. Поэтому прерывания тока передачи информации не происходит, и информация продолжает передаваться.

Если величина перенапряжения не превышает пусковое напряжение полупроводниковой разрядной трубки 113, полупроводниковая разрядная трубка 113 находится в разомкнутом положении и не осуществляет каких-либо действий. В то же время напряжение на терморезисторе 111 быстро возрастает и неполный ток принудительно направляется к первому осветительному модулю 21 первой схемы аварийной сигнализации 20, запуская излучение света первыми светоизлучающими диодами 212, что приводит к включению модуля световой аварийной сигнализации 22, который предупреждает обслуживающий персонал об отклонении цепи от нормы. Одновременно ток, проходящий через терморезистор 111, быстро поглощается варистором 114 и затем излучается в виде тепла для поддержания напряжения на уровне (50 В) так, что ток связи не прерывается. Поскольку сопротивление второго резистора 311 второй схемы аварийной сигнализации 30 значительно превышает сопротивление первого резистора 211 и терморезистора 111, через него проходит минимальный ток, недостаточный для запуска второго светоизлучающего диода 312. Таким образом, устройство защиты 100 обеспечивает выполнение нескольких защитных функций, включая защиту оборудования, поддержание стабильного рабочего напряжения и предотвращение прерывания передачи информации.

Детали устройства защиты 100 подвержены износу. В данном варианте осуществления изобретения в качестве примера приведен пример износа полупроводниковой разрядной трубки 113. При подводе тока под напряжением, превышающим рабочее напряжение полупроводниковой разрядной трубки 113, от конца «а», полупроводниковая разрядная трубка 231 не замыкает цепь. Тогда величина сопротивления терморезистора 111 быстро возрастает, образуя сильный ток, который приводит к перегоранию предохранителя 112. Ток принудительно направляется к первой схеме аварийной сигнализации 20 и второй схеме аварийной сигнализации 30 для запуска излучения света третьим светоизлучающим диодом 222 и вторым светоизлучающим диодом 312, предупреждая обслуживающий персонал о нахождении устройства защиты 100 под высоким напряжением, что предохраняет обслуживающий персонал от поражения электрическим током.

Несмотря на то, что частные варианты осуществления изобретения подробно описаны с иллюстративными целями, возможно внесение различных модификаций и улучшений без отклонения от сути и объема настоящего изобретения. Соответственно, данное изобретение не ограничено ничем, кроме приложенной формулы изобретения.

Изобретение предназначено для защиты оборудования, цепи и обслуживающего персонала от повреждений, вызванных короткими замыканиями и ударами молний. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями расположено между телекоммуникационным кабелем и коммутатором и включает схему защиты, первую схему аварийной сигнализации и вторую схему аварийной сигнализации. Схема защиты состоит из двух идентичных модулей защиты, которые расположены, соответственно, на двух разных сигнальных линиях. Каждый модуль защиты включает терморезистор и предохранитель, последовательно соединенные с одной из сигнальных линий, а также полупроводниковую разрядную трубку и варистор, присоединенные между сигнальной линией и проводом заземления. Технический результат - повышение надежности защиты обслуживающего персонала при подаче на устройство защиты высокого напряжения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями, расположенное между телекоммуникационным кабелем и коммутатором, которое включает:
- схему защиты, содержащую два модуля защиты, которые идентичны и расположены, соответственно, на двух разных сигнальных линиях; каждый из модулей защиты содержит терморезистор, последовательно соединенный с одной из сигнальных линий, предохранитель, последовательно соединенный с сигнальной линией, полупроводниковую разрядную трубку, присоединенную между сигнальной линией и проводом заземления, и варистор, присоединенный между сигнальной линией и проводом заземления;
- первую схему аварийной сигнализации, которая содержит два первых осветительных модуля и модуль световой аварийной сигнализации; два первых осветительных модуля, соответственно, параллельно соединены с сигнальными линиями, модуль световой аварийной сигнализации расположен в задней части цепи схемы защиты и последовательно соединен с проводом заземления; каждый первый осветительный модуль включает первый резистор и первый светоизлучающий диод; модуль световой аварийной сигнализации включает фототранзистор и третий светоизлучающий диод; фототранзистор расположен поблизости от первого светоизлучающего диода;
- вторую схему аварийной сигнализации, содержащую два вторых осветительных модуля, которые, соответственно, параллельно соединены с сигнальными линиями; каждый второй осветительный модуль включает второй резистор и второй светоизлучающий диод; величина сопротивления второго резистора намного больше величины сопротивления первого резистора первого осветительного модуля.

2. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями по п.1, отличающееся тем, что предохранитель представляет собой плавкий предохранитель, расположенный перед терморезистором.

3. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями по п.1, отличающееся тем, что полупроводниковая разрядная трубка расположена перед передним концом терморезистора, а варистор расположен за задним концом терморезистора.

4. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями по п.1, отличающееся тем, что модули защиты расположены на схемной плате, терморезистор имеет верхнюю и нижнюю поверхности, соединенные с первыми медными пластинками, первые медные пластинки содержат соединительные ножки, соединенные с сигнальной линией, соединительная ножка на переднем конце терморезистора последовательно соединена с предохранителем, первые медные пластинки выступают на определенное расстояние в одном направлении, образуя пространство для последовательного размещения друг за другом полупроводниковой разрядной трубки и варистора, вторая медная пластинка выполнена между полупроводниковой разрядной трубкой и варистором, при этом вторая медная пластинка имеет соединительную ножку, соединенную с проводом заземления.

5. Устройство защиты с двойной сигнализацией и несколькими защитными функциями по п.4, отличающееся тем, что в схемной плате образовано сквозное отверстие, по положению соответствующее варистору для вставки варистора.