УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АСИММЕТРИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЛИНИИ УПРАВЛЕНИЯ ИЛИ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2012 года по МПК E21F9/00 H02H7/09 

Изобретение относится к устройствам контроля асимметрии и может быть использовано при разработке схем сигнализации и дистанционного управления, преимущественно для шахтных искробезопасных систем контроля и управления.

Известно устройство контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации, содержащее искробезопасный источник переменного напряжения, электромагнитное реле, подключенные к линии управления или сигнализации, в конце которой подключен диод через коммутационный элемент поста управления или сигнализации (1. Е.Ф.Цапенко и др. "Горная электротехника", 1986 г., стр.227, 203, 213 и др. 2. Патент РФ №2042828).

Недостатком данного технического решения является невозможность передачи по одной линии связи двух сигналов, изменение параметров срабатывания и отпускания электромагнитного реле в процессе эксплуатации, в том числе и при изменении температуры окружающей среды, возможны случаи "залипания" якоря реле или пригорания контактов. Позже, за счет введения дополнительных электромагнитных реле, дросселей, конденсаторов и диодов удалось увеличить количество передаваемых сигналов по двухпроводной линии до трех (см. Руководство по эксплуатации "Аппаратура УМД" Днепропетровского завода шахтной автоматики). Однако при выходе из строя даже одного, а тем более не скольких элементов возможны случаи приема ложных сигналов, что ограничивает объем использования этого решения. Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому результату является устройство контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации, содержащее электронный ключ, цепочку из последовательно соединенных резистора и конденсатора, подключенную к выводам искробезопасного источника переменного напряжения, первый вывод которого подключен к первому проводу линии управления или сигнализации, а второй вывод этого источника соединен со вторым проводом указанной линии, которое является чувствительным элементом блоков дистанционного управления (см. Е.Ф.Цапенко. "Горная электротехника", рис.12.25б), которым комплектуются по настоящее время подавляющее большинство пускателей, выпускаемых ОАО «Кузбассэлектромотор» (пускатели ПВИ-250БТ, ПВР-250, ПВР-125 и др.), «Торезский электротехнический завод» (ПВИ-М, Инструкция по эксплуатации ПИФА.645513.004 ИЭ и др.), ЗАО «"НЛП" Макеевский завод шахтной автоматики» (Пускатель электромагнитный взрывобезопасный ПЭВ-1, руководство по эксплуатации ТЛСК.645317.002РЭ и др.)

Недостатком указанных технических решений является сложность устройства контроля асимметрии, а выход из строя двух и более элементов может приводить к выдачи на выходе ложного сигнала, что может привести с самовключению и (или) к невозможности отключения пускателя.

Технической задачей изобретения является упрощение и обеспечение полного защитного отказа устройства контроля асимметрии, смысл которого заключается в том, что при любых видах отказов в любой комбинации комплектующих элементов исключается выдача сигнала о наличии асимметрии напряжений в линии управления или сигнализации, если эта асимметрия отсутствует.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации, содержащем электронный ключ, цепочку из последовательно соединенных резистора и конденсатора, подключенную к выводам искробезопасного источника переменного напряжения, первый вывод которого подключен к первому проводу линии управления или сигнализации, а второй вывод этого источника соединен со вторым проводом указанной линии, параллельно конденсатору подключена вторая цепочка из последовательно соединенных второго резистора, входа оптопары, выхода электронного ключа, на вход которого подаются вспомогательные управляющие импульсы, синхронизированные с искробезопасным источником переменного напряжения.

В качестве искробезопасного источника переменного напряжения используется феррорезонансный стабилизатор или электронный стабилизатор переменного напряжения, который полностью исключает наличие на выходе асимметричного напряжения при любом виде отказов в любой комбинации элементов.

Параллельно искробезопасному источнику переменного напряжения подключен третий резистор, конструктивно выполненный в безобрывном варианте.

Третий резистор подключен к искробезопасному источнику переменного напряжения через последовательно соединенный четвертый резистор, параллельно которому подключена цепочка из последовательно соединенных резистора и конденсатора, первый провод линии управления или сигнализации подключен к первому выводу искробезопасного источника переменного напряжения, к которому подключен и третий резистор, а второй провод этой линии соединен с общей точкой третьего и четвертого резисторов.

Параллельно конденсатору подключена другая цепочка, аналогичная второй, состоящая из другого второго резистора, входа другой оптопары, и выхода другого ключевого элемента, но эта другая цепочка подключена к конденсатору в противоположной полярности.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства контроля асимметрии, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности " новизна".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Не выявлена также известность влияния предлагаемых существенных признаков на достижение указанного технического результата. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности " изобретательский уровень".

На фиг.1, 2, 3 изображены варианты принципиальных схем устройств контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации для передачи одного сигнала из линии.

На фиг.4 изображена принципиальная схема устройства контроля асимметрии для передачи двух сигналов из линии.

Устройство контроля асимметрии содержит (см. фиг.1-4) электронный ключ 1, цепочку из последовательно соединенных резистора 2 и конденсатора 3, подключенную к выводам искробезопасного источника переменного напряжения 4, первый вывод 5 которого подключен к первому проводу линии управления или сигнализации 6, а второй вывод 7 этого источника 4 соединен со вторым проводом 8 указанной линии, параллельно конденсатору 3 подключена вторая цепочка из последовательно соединенных второго резистора 9, входа оптопары 10 с выходом 11, выхода электронного ключа 1, на вход которого 12 подаются вспомогательные управляющие импульсы, синхронизированные с искробезопасным источником переменного напряжения 4. Параллельно искробезопасному источнику 4 может быть подключен третий резистор 13, конструктивно выполненный в безобрывном варианте. Возможен вариант, когда третий резистор 13 подключен к искробезопасному источнику переменного напряжения 4 через последовательно соединенный четвертый резистор 14, параллельно которому подключена цепочка из последовательно соединенных резистора 2 и конденсатора 3, первый провод 6 линии управления или сигнализации подключен к первому выводу 5 искробезопасного источника 4, к которому подключен и третий резистор 13, а второй провод 8 этой линии соединен с общей точкой третьего 13 и четвертого 14 резисторов. Параллельно конденсатору 3 может быть подключена другая цепочка, аналогичная второй, состоящая из другого второго резистора 15, входа другой оптопары 16 с выходом 17 и выхода другого ключевого элемента 18 с входом 19, но эта другая цепочка подключена к конденсатору 3 в противоположной полярности (см. фиг.4)

Для создания асимметрии в линии управления 6, 8 к ней подключена цепочка из управляющего контакта 20 и диода 21 (см. фиг.1-4). Может подключаться и другая аналогичная цепочка из другого контакта 22 и другого диода 23 (см. фиг.4), но другой диод подключен в противоположной полярности, причем контакты 20, 22 могут быть связанными между собой или раздельными.

Работа устройства контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации в общем случае осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии (см. фиг.1-4), при наличии переменного напряжения на выходах 5, 7 искробезопасного источника переменного напряжения 4 и вспомогательных импульсов управления 12 на входе электронного ключа 10 и вспомогательных импульсов управления 19 на входе электронного ключа 18 (см. фиг.4), при разомкнутом контакте 20, на выводах конденсатора 3 присутствует близкое к нулевому значению переменное напряжение и через вход оптопар 10 и 18 не проходит ток управления, а следовательно, отсутствуют импульсы на выходах 11 и 19 этих оптопар. При замыкании контакта 20 создается цепь через диод 21, на выводе 24 конденсатора 3 появляется положительный потенциал по отношению к другому выводу этого конденсатора и в результате этого появляются импульсы на выходе 11 оптопары 10, которые подаются на вход усилителя, например, в блоке дистанционного управления пускателя или на вход логического элемента аппаратуры автоматизации или сигнализации (см., например, Руководство по эксплуатации, "Аппаратура УМД", Днепропетровского завода шахтной автоматики). При замыкании другого контакта 22 (см. фиг.4) создается цепь через диод 23, на выводе 24 конденсатора 3 появляется отрицательный потенциал и теперь уже на выходе 17 оптопары 16 появляются импульсы управления, которые подаются уже на другой вход исполнительного устройства.

В зависимости от того, для чего предполагается использовать выходы оптопар 10 и 16, они могут содержать фототранзистор, фоторезистор, фототиристор, фотодиод. Вспомогательные импульсы управления 12 и 19 должны быть синхронизированы с искробезопасным источником переменного напряжения 4, в качестве которого может быть использован феррорезонансный или электронный стабилизатор переменного напряжения, который полностью исключает наличие на выходе асимметричного напряжения при любом виде отказов в любой комбинации элементов.

Анализ вариантов схем устройства контроля асимметрии (фиг.1-4) и практическая проверка работоспособности макетных вариантов показали, что все они гораздо проще известных устройств и имеют свойства полного защитного отказа, исключающие наличие сигнала на выходе при отсутствии асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации при любых видах отказов в любой комбинации из комплектующих элементов.

Изобретение относится к устройствам контроля асимметрии и может быть использовано при разработке схем сигнализации и дистанционного управления, преимущественно для шахтных искробезопасных систем контроля и управления, содержащих электронный ключ и цепочку из последовательно соединенных резистора и конденсатора, подключенную к выводам искробезопасного источника переменного напряжения. Технический результат - упрощение и обеспечение полного защитного отказа, исключающего выдачу сигнала о наличии асимметрии напряжений в линии управления или сигнализации, если эта асимметрия отсутствует. В устройстве параллельно конденсатору подключена вторая цепочка из последовательно соединенных второго резистора, входа оптопары, выхода электронного ключа, на вход которого подаются вспомогательные управляющие импульсы, синхронизированные с искробезопасным источником переменного напряжения. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство контроля асимметрии переменного напряжения в линии управления или сигнализации, содержащее электронный ключ, цепочку из последовательно соединенных резистора и конденсатора, подключенную к выводам искробезопасного источника переменного напряжения, первый вывод которого подключен к первому проводу линии управления или сигнализации, а второй вывод этого источника соединен со вторым проводом указанной линии, отличающееся тем, что параллельно конденсатору подключена вторая цепочка из последовательно соединенных второго резистора, входа оптопары, выхода электронного ключа, на вход которого подаются вспомогательные управляющие импульсы, синхронизированные с искробезопасным источником переменного напряжения.

2. Устройство контроля асимметрии по п.1, отличающееся тем, что в качестве искробезопасного источника переменного напряжения используется феррорезонансный стабилизатор или электронный стабилизатор переменного напряжения, который полностью исключает наличие на выходе ассиметричного напряжения при любом виде отказов в любой комбинации элементов.

3. Устройство контроля асимметрии по п.1, отличающееся тем, что параллельно искробезопасному источнику переменного напряжения подключен третий резистор, конструктивно выполненный в безобрывном варианте.

4. Устройство контроля асимметрии по п.3, отличающееся тем, что третий резистор подключен к искробезопасному источнику переменного напряжения через последовательно соединенный четвертый резистор, параллельно которому подключена цепочка из последовательно соединенных резистора и конденсатора, первый провод линии управления или сигнализации подключен к первому выводу искробезопасного источника переменного напряжения, к которому подключен и третий резистор, а второй провод этой линии соединен с общей точкой третьего и четвертого резисторов.

5. Устройство контроля асимметрии по п.1 или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что параллельно конденсатору подключена другая цепочка, аналогичная второй, состоящая из другого второго резистора, входа другой оптопары и выхода другого ключевого элемента, но эта другая цепочка подключена к конденсатору в противоположной полярности.