СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН И СТРОИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК B66C13/18 H02H9/04 H04L12/24 

Предпосылки создания изобретения

Такие электромагнитные явления, как молнии, могут представлять угрозу для электрической аппаратуры, в частности для компьютеров, радиоприемников и телевизоров. Различные конструкции, имеющие большие размеры, например строительные машины и строительное оборудование (далее по тексту - "строительные машины"), могут быть особенно к этому чувствительны, поскольку электрические и магнитные поля, а также связанные с ними напряжения и токи переходных процессов притягиваются высокими объектами. Кроме того, конструкции строительных машин могут содержать металлические части, которые являются хорошими проводниками. Другие электромагнитные явления, например электромагнитные излучения, наводки от сетей переменного тока, электростатические разряды, напряжения и токи переходных процессов, связанных с неисправностями сетей переменного тока, являются примерами источников, которые могут воздействовать на электрооборудование и их компоненты, например на электрооборудование и их компоненты, относящиеся к строительным машинам. Например, токовые импульсы и удары молний могут приводить к выходам из строя работающих систем, к опасности пожаров и к другим последствиям, чреватым нанесением значительного ущерба.

Сущность изобретения

Система защиты от перенапряжений для строительных машин может содержать сеть передачи данных, в которой используются различные узлы. Для электрического соединения узлов сети может использоваться линия передачи данных. С линией передачи данных может быть соединено электрически полупроводниковое устройство. Кроме того, с полупроводниковым устройством может быть электрически соединена несущая конструкция строительной машины, которая может быть "массой" электрической сети машины. "Масса" несущей конструкции может использоваться в качестве общего провода сети передачи данных.

Другие системы, способы, особенности и достоинства предлагаемой в изобретении конструкции станут ясными для специалистов в данной области техники после ознакомления с нижеприведенными фигурами чертежей и подробным описанием.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - вид, на котором иллюстрируется общая схема конструкции одного из типов строительных машин.

Фигура 2 - схема варианта сети передачи данных, которая может использоваться в строительной машине, показанной на фигуре 1.

Фигура 3 - вид сверху узла, который может входить в сеть передачи данных, представленной на фигуре 2.

Фигура 4 - вид сбоку узла, представленного на фигуре 3.

Фигура 5 - вид сбоку устройства защиты от перенапряжений, которое может использоваться с узлом, изображенным на фигурах 3 и 4, а также с вариантом сети передачи данных, изображенным на фигуре 2.

Фигура 6 - вид с торца устройства защиты от перенапряжений, показанного на фигуре 5.

Фигура 7 - внутренний вид устройства защиты от перенапряжений, показанного на фигурах 5 и 6.

Фигура 8 - электрическая схема, иллюстрирующая электрическое соединение между сетью передачи данных и "массой" несущей конструкции.

Фигура 9 - блок-схема устройства защиты от перенапряжений, представленного на фигурах 5, 6 и 7.

Фигура 10 - блок-схема алгоритма одного из вариантов способа защиты от перенапряжений.

Подробное описание изобретения

На фигуре 1 представлен вид сбоку схемы конструкции строительной машины 100, в которой могут быть использованы нижеописанные устройства защиты от перенапряжений, системы и способы (далее по тексту, как правило, - "система"). Для наглядности в качестве строительной машины 100 рассматривается гусеничный кран, который содержит, среди прочего, основной корпус 102, кабину 104 и стрелу 106. Однако система может использоваться и с другими типами строительных машин. Система также может использоваться для транспортных средств общего назначения, например для грузовиков, и для таких структур, как здания. Кроме описываемого гусеничного крана система может использоваться для других типов кранов, таких как железнодорожные краны, автокраны, краны с телескопической стрелой, башенные краны, краны, смонтированные на грузовиках, вездеходные краны, автопогрузчики, портальные краны, мостовые краны, краны-штабелеры, плавучие и воздушные краны. Кроме того, система защиты от перенапряжений может использоваться в любых других подвижных или стационарных конструкциях, таких как конструкции, в которых используются низковольтные системы передачи данных.

Система защиты от перенапряжений может использоваться для защиты электронной аппаратуры, имеющейся в строительной машине 100, от электромагнитных явлений 108, таких как электрические и/или магнитные поля высокой интенсивности, создаваемые молниями и излучающими устройствами связных систем, а также связанные с этими полями напряжения и токи переходных процессов. В качестве электромагнитных явлений 108 можно указать, среди прочего, электромагнитные излучения, наводки от сетей переменного тока, электростатические разряды, напряжения и токи, связанные с неисправностями сетей переменного тока. Кроме того, к электромагнитным явлениям 108 относятся высокочастотные импульсы с частотами от килогерц до мегагерц, которые могут происходить за очень малый промежуток времени, порядка наносекунды.

На фигуре 2 представлена схема варианта сети передачи данных, которая может использоваться со строительной машиной 100. В качестве сети, которая может управлять работой строительной машины 100, может использоваться локальная сеть контроллеров (далее по тексту - "CAN"). Система защиты от перенапряжений может использоваться в сети, подробно описанной ниже, однако может использоваться также в различных приложениях без использования сети CAN или с использованием других сетей передачи данных.

Сеть CAN или другие сети передачи данных строительной машины 100 могут содержать интерфейсные устройства, такие как узлы, между которыми может осуществляться обмен данными. В качестве узла может использоваться устройство сети, такое как точка подключения, точка перенаправления или конечная точка для передачи данных, и может быть, среди прочего, датчиком, процессором, звеном передачи данных или устройством хранения информации. Узлы могут накапливать и/или обмениваться командами и/или функциональной информацией, относящейся к различным частям строительной машины 100, а также собирать и/или передавать информацию о состоянии машины и о ее работе. Узлы могут обмениваться информацией по линиям передачи данных, таким как информационная шина 201 или с использованием других средств, которые обеспечивают передачу информации между процессором и устройствами хранения информации узлов. Например, двигатель 206 крана может быть электрически соединен с узлом 210. Кабина 104 крана может быть электрически соединена с узлами 212 и 214. Основной корпус 102 крана может быть электрически соединен с узлами 216, 218, 220, 222, 224 и 226. Далее, стрела 106 крана может быть электрически соединена с узлами 228 и 230. Кроме того, сеть CAN может содержать оконечные нагрузки шины, такие как нагрузки 232 и 234. Информационная шина 201 может соединять узлы 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232 и 234, например, последовательно. Устройства 236 защиты от перенапряжений, подробно описанные ниже, могут быть подключены между информационной шиной 201 и любым из узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230. В качестве альтернативного варианта или в дополнение устройства 236 защиты от перенапряжений могут быть установлены в других частях сети, например, они могут быть интегрированы в информационную шину 201.

Например, сеть CAN может быть реализована как магистральная система, которая работает в режиме обмена сообщениями между узлами без опроса (управление событиями) с трафиком последовательной шины. Магистральная система CAN может работать в режиме многостанционного доступа с контролем несущей/обнаружения конфликтов или в режиме многостанционного доступа с контролем несущей/побитового разрешения конфликтов. Магистральная шина CAN может быть интегрирована в микропроцессор и может использовать прямоугольный дифференциальный сигнал с использованием встроенной схемы обнаружения и коррекции ошибок. Используемая схема контроля загрузки узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230 может быть реализована отдельно, однако в ней могут быть все данные для дополнительного разрешения по протоколу. Функции ввода-вывода каждого из узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230 могут работать под управлением внутреннего микропроцессора узла.

Примером режимов работы строительной машины 100, например гусеничного крана, является ввод оператором данных, процедуры установки режимов, запуск двигателя, а также и другие режимы. Затем оператор может управлять движением крана с помощью рукояток управления, обозначенных "Правая гусеница" и "Левая гусеница", и ручки или педали дроссельной заслонки для управления скоростью. Узлы внутри кабины, например узлы 212 и 214, могут принимать заданные входные параметры и передавать запрос в шину, например в информационную шину 201, которая может содержать линии передачи данных с идентификацией узлов, находящихся возле гусениц и двигателя, например узла 210. Узлы в этих зонах, например узел 210, могут иметь драйверы выхода, которые выполняют команды микропроцессора на включение соответствующих гидравлических клапанов.

Другим примером режима работы строительной машины 100, например гусеничного крана, может быть режим работы при вводе оператором команды на подъем груза. В этом случае оператор может установить стрелу 106 крана в нужное положение с помощью рукоятки управления, в результате чего осуществляется ввод информации в узел, находящийся в кабине 104. В шину передачи данных, например в информационную шину 201, которая может содержать линии передачи данных, может быть выдано сообщение, содержащее указание узла, находящегося в зоне барабана стрелы, например узла 220 или 222. Микропроцессор узла 220 или 222 может выдавать команды на нужный драйвер выхода для включения гидравлического клапана, в результате чего вращается барабан стрелы со стальным тросом, прикрепленным для подъема стрелы 106. Узел, расположенный на конце стрелы 106, например узел 230, может обеспечивать входные данные, которые управляют подъемной силой гусеничного крана. Узел 230 стрелы 106 может принимать данные об угле наклона стрелы, например, по отношению к центру тяжести основного корпуса 102, о предельной нагрузке стального каната и направлении ветра. Эти параметры могут передаваться в качестве приоритетных данных в магистральную систему CAN. Узлы внутри кабины 104 могут обеспечивать выходную информацию для устройств отображения информации для оператора и для устройств тревожной сигнализации, а также предельные параметры для органов управления в кабине оператора 104 и/или для гидравлических механизмов основного корпуса 102. Оператор, учитывая указанную информацию и параметры, может с помощью рукоятки грузоподъемного барабана установить стальной канат в нужном положении, для того чтобы начать необходимый подъем груза. Сообщения в сети CAN с последовательной магистральной шиной могут быть снова обработаны, и кран может начать выполнение новой последовательности команд узла по работе гидравлических механизмов.

На фигуре 3 представлен вид сверху узла 300 (это может быть один из узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230), который может быть частью сети CAN. Узел 300 может содержать интерфейсное устройство с портами 302 передачи данных. Интерфейсное устройство может быть герметизировано для защиты его внутренних элементов от действия внешней среды. Корпус узла 300 может быть изготовлен из металла или из других проводящих или непроводящих материалов. Узел 300 может быть электрически соединен с несущей конструкцией строительной машины, например строительной машины 100. Например, корпус узла 300 или его часть может быть изготовлена из металла или другого проводящего материала. Проводящая часть корпуса может быть прикреплена к несущей конструкции строительной машины 100, например, с помощью винтов или болтов, для соединения "массы" несущей конструкции с узлом 300. Под "массой" несущей конструкции, например, несущей конструкции строительной машины 100, может пониматься проводящая среда, которая может использоваться в качестве общего провода сети передачи данных. Иными словами, "масса" несущей конструкции может быть общим проводом электрической сети строительной машины 100. "Масса" несущей конструкции может быть соединена с заземлением, или же такое соединение может отсутствовать.

На фигуре 4 представлен вид сбоку узла 300. Узел 300 может содержать порты 402, 404, 406, 408 и 410 (выше указаны, как порты 302). Эти порты передачи данных могут быть закрыты крышками 412, которые используются для защиты портов, когда они не используются. Порты передачи данных предназначены для электрического подсоединения к линиям передачи данных, а также к другим электрическим или связным линиям. В этих линиях могут использоваться электрические провода или другие средства передачи данных. Например, порты 402 и 404 могут быть предназначены для обмена данными с информационной шиной 201, а порты 406, 408 и 410 могут быть предназначены для обмена данными с различными частями строительной машины 100, такими как клапаны, датчики и насосы гусеничного крана. Узел 300 также может содержать, среди прочего, микропроцессор, плату персонального компьютера или плату контроллера, которые могут обмениваться данными с портами 402, 404, 406, 408 и 410, создающими интерфейс для обмена данными с другими узлами. Например, порт 404 может содержать гнезда 414 и 416 для подключения линий данных, гнезда 418 и 420 для подключения цифровых входных линий, а также гнездо 424 для подключения линии питания и гнездо 422 для подключения линии заземления. Гнезда подключения линий передачи данных могут быть гнездами для дифференциальных линий данных. Число гнезд может варьироваться. Например, может использоваться одно гнездо для линии данных или одно гнездо для цифровой входной линии, или же может использоваться по меньшей мере два гнезда для линий данных или по меньшей мере два гнезда для цифровых входных линий, а также другие их сочетания.

Порт 404 передачи данных может быть физически подключен к информационной шине 201. Информационная шина 201 может, среди прочего, содержать линию передачи данных или несколько таких линий, цифровую входную линию, линию питания и линию заземления. Число линий также может варьироваться. Например, может использоваться по меньшей мере две линии передачи данных или по меньшей мере две цифровые входные линии, а также другие их сочетания. Скорость передачи данных информационной шины 201 может быть выбрана из существующего диапазона скоростей, указывающих число битов, которое может быть передано в секунду (бод). Например, скорость 250000 бод или 250 Кбод может быть выбрана для обмена данными с узлами, размещенными в основном корпусе 102, в то время как скорость 125000 бод или 125 Кбод может быть выбрана для обмена данными с узлами, размещенными на стреле 106 крана. Напряжение линии питания может быть выбрано между 22 В, пост. и 30 В, пост., например 28 В, пост. Напряжение сигналов, передаваемых в линиях передачи данных, может быть выбрано в диапазоне от 0 В, пост. до 14 В, пост., например 1-4 В, пост. Могут использоваться и другие напряжения. Линии передачи данных информационной шины 201 могут быть дифференциальными линиями, для которых разница напряжений может быть определена в одном из узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230. В соответствии с этой разницей узел может передавать информацию в пределах строительной машины 100 для обеспечения выполнения гусеничным краном определенных операций. Кроме того, напряжение питания может подаваться на цифровую входную линию, по которой осуществляется передача информации в узел, который может быть первым или последним узлом в последовательной цепочке узлов сети CAN.

На фигуре 5 представлен вид сбоку одного из вариантов устройства 500 защиты от перенапряжений. Это устройство может быть установлено на строительной машине 100, например между информационной шиной 201 и узлом, например узлами 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230. Устройство 500 защиты от перенапряжений может содержать корпус 510, который может механически и электрически соединяться с узлом. Устройство 500 защиты от перенапряжений может быть изготовлено из металла и/или из других различных проводящих и непроводящих материалов. Например, корпус 510 или его часть может быть изготовлена из металла или из другого проводящего материала, и поэтому проводящая часть корпуса 510 может быть электрически соединена с проводящей частью узла. Для электрического соединения устройства 500 защиты от перенапряжений к узлу может использоваться прикрепление (например, ввинчивание) устройства 500 к порту узла, например к порту 404, так что может осуществляться электрическое соединение проводящих материалов устройства 500 и узла. В качестве варианта может использоваться гайка 520 байонетного крепления для механического и электрического соединения устройства 500 защиты от перенапряжений с портом 404 передачи данных. Штекер информационной шины 201 может быть соединен механически с гайкой байонетного крепления для формирования электрического соединения с приемным концом 530 устройства 500 защиты от перенапряжений. Различные резьбовые и шлицевые соединения, а также и другие виды соединений могут использоваться для механического соединения устройства 500 защиты от перенапряжений с узлом, а также и с информационной шиной для формирования электрического соединения.

На фигуре 6 представлен вид с торца устройства 500 защиты от перенапряжений. Устройство 500 может содержать, среди прочего, линии 602 и 604 передачи данных, в качестве которых могут использоваться дифференциальные линии, цифровые входные линии 606 и 608, линию 612 питания, а также линию 610 заземления, которые могут быть размещены внутри корпуса 510. Число линий также может варьироваться. Например, может использоваться одна линия данных или одна цифровая входная линия, или же могут использоваться по меньшей мере две линии данных или по меньшей мере две цифровые входные линии, а также и другие комбинации. В качестве таких линий могут использоваться металлические штырьки или другие проводящие элементы. Штепсельный конец устройства 500 защиты от перенапряжений может быть введен в порт передачи данных узла, такой как порт 404, причем линии 602 и 604 передачи данных могут быть установлены в таком положении, которое обеспечивает их электрическое соединение с гнездами 414 и 416 линий передачи данных. Цифровые входные линии 606 и 608 могут быть соединены электрически с гнездами 418 и 416 цифровых входных линий. Линия 612 питания может быть электрически соединена с гнездом 424 линии питания. Линия 610 заземления может быть электрически соединена с гнездом 422 линии заземления. Приемный конец устройства 500 защиты от перенапряжений может быть соединен электрически с информационной шиной 201, причем линии 602 и 604 передачи данных могут быть электрически соединены с линиями передачи данных шины 201, цифровые входные линии 606 и 608 могут быть электрически соединены с цифровыми входными линиями шины 201, линия 612 питания может быть соединена электрически с линией питания шины 201, и линия 610 заземления может быть соединена электрически с линией заземления шины 201.

На фигуре 7 представлен внутренний вид устройства 500 защиты от перенапряжений. Например, устройство 500 может содержать, среди прочего, линии 602 и 604 передачи данных, в качестве которых могут использоваться дифференциальные линии, цифровые входные линии 606 и 608, линия 612 питания, а также линия 610 заземления, которые могут быть размещены внутри корпуса 510. В качестве таких линий могут использоваться металлические штырьки или другие проводящие элементы. Полупроводниковое устройство 716 может быть включено между проводящей частью корпуса 510 устройства 500 защиты от перенапряжений и линией 604 передачи данных. Полупроводниковое устройство 718 может быть включено между проводящей частью корпуса 510 устройства 500 защиты от перенапряжений и линией 602 передачи данных.

Система защиты от перенапряжений может использоваться без устройства 500, корпуса 510 и аналогичных физических соединителей. Например, линии 602 и 604 передачи данных и полупроводниковые устройства 716 и 718 могут быть размещены непосредственно на печатной плате, которая может быть соединена электрически с узлом, таким как узлы 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230, или с "массой" несущей конструкции. Кроме того, одна линия передачи данных может быть соединена с системой защиты от перенапряжений для защиты процессоров и электрических компонентов системы.

Полупроводниковые устройства 716 и 718 могут использовать любой из полупроводниковых приборов, которые переходят в проводящее состояние, если на них подать некоторое напряжение пробоя. В качестве таких приборов, среди прочих, могут использоваться металлооксидные варисторы, стабилитроны, тиристоры, ограничительные диоды, симметричные диодные тиристоры, симметричные триодные тиристоры, симметричные кремниевые диодные тиристоры и кремниевые управляемые выпрямители. Например, в качестве полупроводниковых устройств 716 и 718 могут использоваться тиристоры с двумя выводами или самое большее с двумя выводами, причем напряжение пробоя может составлять 15,5 В или самое большее порядка 20 В, а напряжение в открытом состоянии может составлять 1,5 В или самое большее порядка 2 В, и максимальная емкость перехода может составлять 100 пикофарад или самое большее порядка 100 пикофарад. В качестве тиристоров могут использоваться симисторы, такие как тиристор KA3Z18, выпускаемый компанией Shindengen. Например, если такой тиристор используется в устройстве 500 защиты от перенапряжений, оно может проводить ток при величине приложенного напряжения порядка 15,5 В или более. Когда тиристор находится в проводящем состоянии, то при напряжении 1,5 В через него могут проходить большие токи. Тиристор может быть рассчитан по меньшей мере на ток 150 А для импульса 8/20 микросекунд и по меньшей мере 30 А для импульса 10/1000 микросекунд. 8 и 10 - это времена нарастания в микросекундах от нуля до пикового значения напряжения, а 20 и 1000 - это времена падения напряжения в микросекундах от пикового значения до 50%.

На фигуре 8 приведена схема 800, иллюстрирующая, как устройство защиты от перенапряжений, такое как устройство 500, может электрически соединять сеть с "массой" несущей конструкции. Например, устройство защиты от перенапряжений может быть включено между портом передачи данных, таким как порт 404, и шиной передачи данных, такой как информационная шина 201. Линии 802 и 804 передачи данных, в качестве которых могут использоваться дифференциальные линии, размещенные внутри устройства защиты от перенапряжений, могут быть соединены электрически с линиями передачи данных информационной шины, а также с гнездами линий передачи данных порта узла, такого как узлы 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230.

Полупроводниковые устройства в устройстве 500 защиты от перенапряжений могут быть тиристорами 808 и 810, причем один вывод тиристора 808 может быть соединен электрически с линией 802 передачи данных, и один вывод тиристора 810 может быть соединен электрически с линией 804 передачи данных. Другие выводы тиристоров 808 и 810 могут быть соединены электрически с частью корпуса 510 устройства защиты от перенапряжений, причем эта часть корпуса 510 соединена электрически с узлом, таким как узлы 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230. Узел может быть соединен электрически с несущей конструкцией строительной машины 100, такой как гусеничный кран, которая обеспечивает "массу" 806 несущей конструкции. Поэтому несущая конструкция строительной машины 100, которая обеспечивает "массу" 806 несущей конструкции, может быть соединена электрически с полупроводниковыми устройствами, такими как тиристоры 808 и 810, причем "масса" 806 может использоваться в качестве общего провода сети передачи данных.

Перенапряжения могут возникать на линиях 802 и 804 передачи данных по самым разным причинам. Например, могут возбуждаться электрические поля 812, могут происходить удары молний, могут существовать электромагнитные излучения или другие электромагнитные явления и возникать связанные с ними напряжения и токи переходных процессов. Если на линии 802 и/или 804 передачи данных возникает перенапряжение, превышающее напряжение перехода тиристора 808 и/или 810, то тиристор 808 и/или 810 переходит в открытое состояние с низким напряжением, например порядка 1,5 В. Когда тиристор 808 и/или 810 открывается, то перенапряжение может быть зашунтировано на "массу" 806 несущей конструкции через электрическое соединение линий 802 и/или 804 с корпусом 510, далее, корпуса 510 с узлом, таким как узлы 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230, и узла с несущей конструкцией, которая может содержать основной корпус 102, кабину 104 и стрелу 106, которые формируют "массу" 806 несущей конструкции. Соединение линий 802 и/или 804 с "массой" 806 несущей конструкции может быть осуществлено и без использования корпуса 510 и узла, например, с использованием непосредственного соединения с несущей конструкцией с помощью провода или другого соединителя. Однако соединение с несущей конструкцией с помощью провода не может быть рекомендовано из-за характеристик электрического провода на высоких частотах электромагнитных излучений.

На фигуре 9 представлена блок-схема способа создания устройства защиты от перенапряжений, такого как устройство 500. Например, создание такого устройства можно начать с обеспечения корпуса 510, как указано в блоке 900. Корпус или его часть может быть изготовлена из металла или из другого проводящего материала. После обеспечения корпуса в нем можно разместить первую и вторую линии передачи данных, как указано в блоке 902. В качестве таких линий могут использоваться металлические штырьки или другие проводящие элементы. Могут использоваться дифференциальные линии передачи данных, причем должно быть не меньше двух таких линий. Затем можно обеспечить первое полупроводниковое устройство, как указано в блоке 904. В качестве первого полупроводникового устройства может использоваться один из вышеуказанных полупроводниковых приборов. Первое полупроводниковое устройство может быть включено электрически между первой линией передачи данных и проводящей частью корпуса, как указано в блоке 906. Затем можно обеспечить второе полупроводниковое устройство, как указано в блоке 908. В качестве второго полупроводникового устройства может использоваться один из вышеуказанных полупроводниковых приборов. Второе полупроводниковое устройство может быть подсоединено электрически между второй линией передачи данных и проводящей частью корпуса, как указано в блоке 910.

На фигуре 10 приведена блок-схема алгоритма способа защиты от перенапряжений. Например, может быть обеспечена информационная шина, как указано в блоке 1000. Затем, как указано в блоке 1010, может быть обеспечено устройство 500 защиты от перенапряжений, которое соединяют электрически с шиной передачи данных, такой как информационная шина 201. Далее, может быть обеспечен узел, такой как любой из узлов 210, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228 и 230, который соединяют электрически с устройством защиты от перенапряжений, как указано в блоке 1020. Несущая конструкция, например несущая конструкция строительной машины 100, которая является "массой", может быть соединена электрически с узлом, как указано в блоке 1030. После установки системы она находится в состоянии ожидания возникновения перенапряжения, как указано в блоке 1040. В соответствии с блоком 1050, если перенапряжение не возникает, то система продолжает находиться в состоянии ожидания. При возникновении перенапряжения устройство защиты от перенапряжений может осуществлять разряд перенапряжения на "массу" несущей конструкции, как указано в блоке 1060. В полупроводниковом устройстве внутри устройства защиты от перенапряжений может происходить пробой для замыкания цепи на "массу" несущей конструкции при возникновении перенапряжения определенной величины на линиях передачи данных, таких как линии 802 и 804.

Могут использоваться и другие подходы для целей осуществления системы защиты от перенапряжений. Например, в качестве устройства защиты от перенапряжений, такого как устройство 500, может использоваться один из многих соединителей в различных конфигурациях. Кроме того, например, линии 602 и 604 передачи данных и полупроводниковые устройства 716 и 718 могут быть размещены непосредственно на печатной плате, и выводы полупроводниковых устройств 716 и 718 могут быть соединены электрически с "массой" несущей конструкции. Кроме того, в системе защиты от перенапряжений может использоваться одна линия передачи данных. Кроме того, количество устройств защиты от перенапряжений, а также количество полупроводниковых устройств, размещенных в устройстве защиты от перенапряжений или на печатной плате, используемых в сети CAN или в других сетях передачи данных, может варьироваться в зависимости от требуемой степени защиты.

Вышеприведенное описание должно рассматриваться прежде всего как иллюстративное, а не ограничивающее, и необходимо понимать, что объем охраны настоящего изобретения определяется его формулой, включая все эквиваленты.

Группа изобретений относится к области защиты от перенапряжений строительных машин и строительного оборудования. Система защиты от перенапряжений содержит сеть передачи данных (СПД), в которой используются узлы, соединенные между собой линиями передачи данных (ЛПД), полупроводниковый прибор, соединенный с ЛПД и с несущей конструкцией строительной машины или строительного оборудования, которая является "массой". В другом варианте исполнения система защиты содержит корпус с проводящей частью, ЛПД, размещенные внутри корпуса, полупроводниковые устройства, включенные между проводящей частью корпуса и ЛПД. Следующий вариант включает в систему защиты информационную шину (ИШ), устройство защиты от перенапряжений, соединенное с ИШ, узел, соединенный с устройством защиты и с несущей конструкцией строительной машины или строительного оборудования, которая является "массой". "Масса" несущей конструкции используется в качестве общего провода СПД. Решение направлено на повышение надежности работы строительных машин и строительного оборудования при возникновении перенапряжений. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система защиты от перенапряжений для строительных машин и строительного оборудования, содержащая сеть передачи данных, в состав которой входят узлы, линию передачи данных для электрического соединения узлов сети передачи данных, полупроводниковое устройство, соединенное электрически с линией передачи данных, и несущую конструкцию строительной машины или строительного оборудования, соединенную электрически с полупроводниковым устройством, причем несущая конструкция представляет собой "массу", которая используется в качестве общего провода сети передачи данных.

2. Система защиты от перенапряжений по п.1, в которой линия передачи данных содержит первую и вторую линии передачи данных.

3. Система защиты от перенапряжений по п.1, в которой полупроводниковое устройство содержит тиристор.

4. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой в качестве тиристора используется симистор.

5. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой тиристор содержит не более двух выводов.

6. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой напряжение пробоя тиристора не превышает примерно 20 вольт.

7. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой напряжение в открытом состоянии тиристора не превышает примерно 2 вольт.

8. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой тиристор способен пропускать ток величиной не менее 150 ампер для импульсов со временем нарастания 8 микросекунд и временем спада 20 микросекунд и не менее 30 ампер для импульсов со временем нарастания 10 микросекунд и временем спада 1000 микросекунд.

9. Система защиты от перенапряжений по п.3, в которой емкость перехода тиристора не превышает примерно 100 пикофарад.

10. Система защиты от перенапряжений для строительных машин и строительного оборудования, содержащая корпус, по меньшей мере часть которого является проводящей, первую линию передачи данных и вторую линию передачи данных, размещенные внутри корпуса, первое полупроводниковое устройство, включенное между проводящей частью корпуса и первой линией передачи данных, и второе полупроводниковое устройство, включенное между проводящей частью корпуса и второй линией передачи данных.

11. Система защиты от перенапряжений по п.10, в которой первая линия передачи данных и/или вторая линия передачи данных являются дифференциальными линиями.

12. Система защиты от перенапряжений по п.10, в которой первое полупроводниковое устройство и/или второе полупроводниковое устройство соединены электрически с "массой" несущей конструкции, которая используется в качестве общего провода электрической сети строительной машины или строительного оборудования.

13. Система защиты от перенапряжений по п.10, в которой корпус содержит проводящий материал.

14. Система защиты от перенапряжений по п.10, которая дополнительно содержит цифровую входную линию, размещенную внутри корпуса.

15. Система защиты от перенапряжений по п.10, в которой первая линия передачи данных и/или вторая линия передачи данных предназначены для передачи сигналов с напряжениями в диапазоне от 0 вольт до 14 вольт.

16. Система защиты от перенапряжений по п.10, в которой первое полупроводниковое устройство и/или второе полупроводниковое устройство содержат тиристор.

17. Система защиты от перенапряжений по п.16, в которой в качестве тиристора используется симистор.

18. Система защиты от перенапряжений по п.16, в которой тиристор содержит не более двух выводов.

19. Система защиты от перенапряжений по п.16, в которой напряжение пробоя тиристора не превышает примерно 20 вольт.

20. Система защиты от перенапряжений по п.16, в которой напряжение в открытом состоянии тиристора не превышает примерно 2 вольт.

21. Система защиты от перенапряжений по п.16, в которой емкость перехода тиристора не превышает примерно 100 пикофарад.

22. Система защиты от перенапряжений для строительных машин и строительного оборудования, содержащая информационную шину, устройство защиты от перенапряжений, соединенное электрически с информационной шиной, узел, соединенный электрически с устройством защиты от перенапряжений, и несущую конструкцию строительной машины или строительного оборудования, соединенную электрически с узлом, причем несущая конструкция представляет собой "массу", которая используется в качестве общего провода электрической сети строительной машины или строительного оборудования.

23. Система защиты от перенапряжений по п.22, в которой узел содержит корпус и микропроцессор, размещенный внутри корпуса.

24. Система защиты от перенапряжений по п.22, в которой информационная шина содержит по меньшей мере две линии передачи данных.

25. Система защиты от перенапряжений по п.22, в которой устройство защиты от перенапряжений содержит корпус, по меньшей мере часть которого является проводящей, первую линию передачи данных и вторую линию передачи данных, размещенные внутри корпуса, первое полупроводниковое устройство, включенное между проводящей частью корпуса и первой линией передачи данных, и второе полупроводниковое устройство, включенное между проводящей частью корпуса и второй линией передачи данных.

26. Система защиты от перенапряжений по п.25, в которой первая линия передачи данных и/или вторая линия передачи данных являются дифференциальными линиями.

27. Система защиты от перенапряжений по п.25, в которой первое полупроводниковое устройство и/или второе полупроводниковое устройство соединяют электрически информационную шину с "массой" несущей конструкции.

28. Система защиты от перенапряжений по п.25, в которой корпус содержит проводящий материал.

29. Система защиты от перенапряжений по п.25, в которой первое полупроводниковое устройство и/или второе полупроводниковое устройство содержит тиристор.

30. Система защиты от перенапряжений по п.29, в которой в качестве тиристора используется симистор.

31. Система защиты от перенапряжений по п.29, в которой тиристор содержит не более двух выводов.

32. Система защиты от перенапряжений по п.29, в которой напряжение пробоя тиристора не превышает примерно 20 вольт.

33. Система защиты от перенапряжений по п.29, в которой напряжение в открытом состоянии тиристора не превышает примерно 2 вольт.