ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ КОММУТАТОР Российский патент 2015 года по МПК H03K17/00 

Устройство трехканального релейного коммутатора относится к области электронных устройств автоматики и может найти широкое применение в изделиях ракетно-космической техники, где требуется высокая надежность и помехоустойчивость приборов и систем автоматики.

Известно устройство многоканального коммутатора напряжения по заявке 2001122124/09 от 07.08.2001 г. МКИ⁷ Н03K 17/00, Н03K 17/296. Многоканальный коммутатор напряжения содержит в каждом канале датчик тока, ключ и блок нагрузки. Выходной сигнал датчиков тока через мультиплексор поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, а с его выхода в запоминающее устройство. К недостаткам многоканального коммутатора напряжения можно отнести низкую надежность каждого канала, а также то что при отказе в любом канале типа «обрыв» информация на выходе канала не восстанавливается.

Известно устройство непрерывного контроля многопозиционного релейного коммутатора по заявке 2011118915/08 от 11.05.2011 г., которое содержит контрольную переключающую группу в исполнительных реле коммутатора, расширитель длительности импульса, логические элементы 2И-НЕ и И-НЕ, триггер запоминания случая некорректного функционирования коммутатора.

К недостаткам устройства непрерывного контроля миогопозиционного релейного коммутатора можно также отнести то, что устройство не обладает свойствами восстановления информации в случае возникновения отказов типа «обрыв» или «короткое замыкание».

Известен также релейный коммутатор по заявке №4924755 от 03.04.1991 г, авторское свидетельство 1817649 МПК⁵ H04L 13/12, который выбран в качестве прототипа и содержит генератор тактовой частоты, счетчик, дешифратор строк, источник питания, строчные и столбовые ключи, матрицу из электромагнитных реле, переключатели.

Указанный релейный коммутатор не обладает возможностью коммутирования сигналов по трем каналам и кроме этого надежность этого коммутатора недостаточна для обеспечения нормального функционирования систем автоматики, так как он не защищен как от ложных сигналов на входе устройства, так и от обрыва цепей или несрабатывания реле.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и помехоустойчивости.

Предлагаемый технический результат достигается тем, что в трехканальном релейном коммутаторе, содержащем три входа, первый из которых через параллельно соединенные первую и вторую обмотки реле подключен к источнику питания, второй вход через обмотку третьего реле подключен к источнику питания, третий вход также через обмотку четвертого реле подключен к источнику питания, три выхода, которые через контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, в отличие от прототипа, первый выход через нормально открытые первые контакты первого и третьего реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытый первый контакт четвертого реле подключен ко второму выходу, а также через второй контакт третьего реле подключен к третьему выходу, третий выход через нормально открытый второй контакт первого реле и второй контакт четвертого реле подключен к источнику питания, второй выход через нормально открытый первый контакт второго реле подключен к третьему выходу, при этом средняя точка последовательно соединенных нормально открытых первых контактов первого и третьего реле подключена к нормально закрытому второму контакту первого реле.

Для пояснения сути изобретения приведены:

Электрическая схема предлагаемого трехканального релейного коммутатора, а также

Таблица 1 состояний (истинности) входных и выходных элементов при наличии сигналов на двух любых входах;

Таблица 2 состояний входных и выходных элементов при ложном срабатывании реле первого, или второго, или третьего канала.

Электрическая схема предлагаемого трехканального релейного коммутатора содержит:

1, 2, 3 - входы устройства (Вх.1, Вх.2, Вх.3) - входы 1-го, 2-го, 3-го канала, которые соответственно через обмотки электромагнитных реле К1 и К2, а также К3 и К4 подключены к источнику питания +Б;

4, 5, 6 - обмотки электромагнитных реле К1 и К2, К3, К4, включенные между входами 1, 2, 3 и источником питания;

7, 8, 9 - выходы устройства (Вых.1, Вых.2, Вых.3) - выходы устройства 1-го, 2-го, 3-го канала;

10, 11 - первые контакты реле К1а, К3а, которые подключают источник питания - 1-Б к выходу 7;

12 - нормально открытый первый контакт реле К4а, который подключает выход 7 к выходу 8;

13 - второй контакт реле К3б, который подключает выход 7 к выходу 9;

14 - нормально закрытый второй контакт реле К1б, который подключает контакт реле К4б к соединению контактов К1а и К3а.

15 - нормально открытый второй контакт реле К4б, который выход третьего канала 9 через реле К1б подключает к источнику питания +Б;

16 - нормально открытый первый контакт реле К2а, который подключает выход 8 к выходу 9.

Предлагаемый трехканальный релейный коммутатор работает следующим образом.

Рассмотрим вначале поочередный отказ каналов на входе устройства. Например, отказали реле первого канала К1, К2 (вход 1 - не сработали контакты К1а, б и К2а).

Тогда срабатывают контакты реле К3а, б и контакты реле К4а, б.

Сигнал от источника питания +Б на первый выход 7 поступает через контакт К4б, нормально закрытый контакт К1б, контакты К3а.

На выход 2-го канала 8 сигнал поступает через контакты реле К4б, К1б, К3а и К4а.

На выход 3-го канала 9 сигнал поступает через контакты реле К4б, К1б, К3а, К3б.

Таким образом, несмотря на несрабатывание реле 4 (K1, K2) первого канала сигнал присутствует на выходах всех трех каналов 7, 8, 9.

Более подробно функционирование устройства при отказе второго входного канала или третьего входного канала рассмотрено в таблице состояний 1.

Рассмотрим возможность прохождения сигналов на выходы 7, 8, 9, когда ложно сработают контакты реле 4 первого канала К1, К2.

Сигнал от источника питания +Б через контакт реле К1а поступает на нормально открытый контакт К3а и нормально закрытый контакт К1б и следовательно на выходы 7, 8, 9 сигналы не поступают.

Срабатывание контактов реле К2а также не приводит к появлению сигналов на выходах 7, 8, 9.

Таким образом, несмотря на ложное срабатывание контактов реле 4 - К1а, К1б и К2а первого канала сигнал на выходах всех трех каналов 7, 8, 9 отсутствует.

Аналогично можно рассмотреть ситуацию с ложным срабатыванием реле на входе второго канала или третьего канала.

Анализ функционирования предлагаемого трехканального релейного коммутатора показывает, что при отказе реле на входе любого одного из каналов (несрабатывание реле, обрыв цепи) на выходах всех трех каналов формируется выходной сигнал, то есть схема обеспечивает восстановление информации на всех выходах и высокую надежность схемы по сравнению с прототипом.

Кроме этого схема трехканального релейного коммутатора не реагирует на наличие ложного сигнала (отказ типа «короткое замыкание») на любом одном из трех входов, то есть схема обладает высокой помехоустойчивостью по сравнению с прототипом.

Таким образом, предлагаемый трехканальный релейный коммутатор в отличие от прототипа обладает следующими преимуществами:

- при отказе одного из входных каналов на всех трех выходах формируется выходной сигнал;

- при ложном срабатывании одного из входных каналов на всех трех выходах сигналы отсутствуют;

- предлагаемый трехканальный релейный коммутатор обладает свойствами восстановления информации на выходах при потере информации на одном из входов.

Трехканальный релейный коммутатор

Таблица 1 Наличие сигнала на двух любых входах (выборка 2 из 3-х) Наличие сигнала на выходе Наличие сигналов на выходах 1, 2, 3       Выход 7 Выход 8 Выход 9       Вход 1,2 (К1, К2, К3)   К1а, К3а, К3б, К2а   Да К1а, К3а К1а, К3а, К3б     Вход 1,3 (К1, К2, К4) К4б, К1б, К2а, К4а     Да К4б, К1б, К2а К4б, К1б     Вход 2, 3 (К3, К4) К4б, К1б, К3а   К4б, К1б, К3а, К3б Да К4б, К1б, К3а, К4а   Вход 1, 2, 3 (К1, К2, К3, К4)       Да К1а, К3а К1а, К3а, К4а К4б, К1б      

Таблица 2 Наличие ложного сигнала на входах Наличие сигнала на выходе Наличие сигналов на выходах 7, 8, 9 Выход 7 Выход 8 Выход 9   Вход 1. Сработали ложно реле К1, К2 Нет нет Не сработали реле К3а,б и К4а,б Вход 2. Сработало ложно реле К3 Нет нет Не сработали реле К1а,б,в и К2а и К4а,б Вход 3. Сработало ложно реле К4 Нет нет Не сработали реле К1а,б,в и К2а и К3а,б

Изобретение относится к электронным устройствам автоматики. Технический результат заключается в повышении надежности и помехоустойчивости. Устройство содержит: три входа, первый из которых через параллельно соединенные первую и вторую обмотки реле подключен к источнику питания, второй вход через обмотку третьего реле подключен к источнику питания, третий вход также через обмотку четвертого реле подключен к источнику питания, три выхода, которые через контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, в отличие от прототипа, в нем первый выход через нормально открытые первые контакты первого и третьего реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытый первый контакт четвертого реле подключен ко второму выходу, а также через второй контакт третьего реле подключен к третьему выходу, третий выход через нормально открытый второй контакт первого реле и второй контакт четвертого реле подключен к источнику питания, второй выход через нормально открытый первый контакт второго реле подключен к третьему выходу, при этом средняя точка последовательно соединенных нормально открытых первых контактов первого и третьего реле подключена к нормально закрытому второму контакту первого реле. 1 ил.

Трехканальный релейный коммутатор, содержащий три входа, первый из которых через параллельно соединенные первую и вторую обмотки реле подключен к источнику питания, второй вход через обмотку третьего реле подключен к источнику питания, третий вход также через обмотку четвертого реле подключен к источнику питания, три выхода, которые через контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, отличающийся тем, что в нем первый выход через нормально открытые первые контакты первого и третьего реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытый первый контакт четвертого реле подключен ко второму выходу, а также через второй контакт третьего реле подключен к третьему выходу, третий выход через нормально открытый второй контакт первого реле и второй контакт четвертого реле подключен к источнику питания, второй выход через нормально открытый первый контакт второго реле подключен к третьему выходу, при этом средняя точка последовательно соединенных нормально открытых первых контактов первого и третьего реле подключена к нормально закрытому второму контакту первого реле.