Устройство адаптивной коммутации Российский патент 2017 года по МПК H03K19/03 

Данное изобретение относится к автоматике и телемеханике и может быть использовано в аппаратуре дискретного управления с повышенной надежностью, имеющей ограниченный доступ для контроля, например для автоматических космических аппаратов.

Известно резервированное коммутирующее устройство, содержащее N двух обмоточных дистанционных переключателей с выходными размыкающими и замыкающими контактами и рабочими размыкающими и замыкающими контактами, выходные замыкающие и размыкающие контакты соединены по схемам мажоритарного резервирования, причем часть рабочих замыкающих и рабочих размыкающих контактов соединены по схемам мажоритарного резервирования, одни выводы каждой обмотки включения дистанционных переключателей через мажоритарно резервированные рабочие замыкающие контакты соединены с одним из выводов для подключения источника питания, соединенного через мажоритарно резервированные рабочие размыкающие контакты с одними выводами каждой обмотки отключения дистанционных переключателей, причем другие выводы каждой обмотки включения и отключения соответственно через нерезервированные собственные рабочие размыкающие и замыкающие контакты соединены с другим выводом для подключения источника питания (А.с. 983801, Н01Н 47/00).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность устройства, позволяющая парировать только один отказ одного реле, а также невозможность снижения степени резервирования.

Известно также резервированное коммутирующее устройство, содержащее выводы для подключения источника питания, реле управления и n ячеек коммутации, каждая из которых включает в себя дистанционный переключатель с контактными парами по числу обмоток и с рабочими контактами, соединенными по схеме мажоритарного резервирования, блок автоматического возврата в исходное положение дистанционного переключателя, блок управления с контактом включения и предохранитель, в качестве дистанционного переключателя использован дистанционный переключатель с двумя включающими и двумя отключающими обмотками, в качестве реле управления использованы реле управления, число контактов которых достаточно для обеспечения мажоритарного резервирования всех обмоток дистанционного переключателя, в каждой ячейке коммутации первые выводы всех обмоток включения и отключения дистанционного переключателя объединены между собой и соединены с первым выводом для подключения положительного полюса источника питания, вторые выводы первой и второй отключающих обмоток дистанционного переключателя через последовательно соединенные и объединенные между собой соответствующие размыкающие контактные пары отключающих обмоток последовательно соединены с замыкающими контактами реле управления, которые соединены по схеме мажоритарного резервирования и подключены к выводу для присоединения отрицательного полюса источника питания, каждый второй вывод первой и второй включающих обмоток дистанционного переключателя через соответствующие замыкающие контактные пары включающих обмоток последовательно соединены с замыкающими контактами реле управления, которые соединены по схеме мажоритарного резервирования и подключены к выводу для присоединения отрицательного полюса источника питания, к которому подключен первый выход блока автоматического возврата в исходное положение дистанционного переключателя, второй выход блока автоматического возврата в исходное положение дистанционного переключателя соединен с общей точкой размыкающих контактных пар, соответствующих первой и второй обмоткам отключения, и с первым выходом блока управления, второй выход указанного блока управления соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания, третий выход блока управления соединен с входом блока автоматического возврата в исходное положение дистанционного переключателя, причем в каждой ячейке коммутации в качестве реле управления в цепях обмоток отключения дистанционного переключателя использовано реле управления, один размыкающий контакт которого использован в качестве контакта включения в блоке управления (А.с. 1372414, Н01Н 47/00).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность устройства, позволяющая парировать только один отказ одного реле в каждой ячейке, а также невозможность снижения степени резервирования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее шины питания «-» и «+», n однотипных резервированных релейных ячеек, состоящих из четырех реле и четырех разделительных диодов, катоды которых объединены и являются входом ячеек, первые выводы обмоток реле в ячейках соединены с анодами соответствующих разделительных диодов, контакты реле соединены по схеме «2 из 4-х» в контактные группы, первые выводы которых соединены с шиной питания «-», вторые выводы являются выходами устройства, первую, вторую, третью, четвертую коммутируемые шины питания «+», первый, второй, третий, четвертый, пятый датчики тока, контроллер, вторые выводы обмоток в каждой ячейке подключены соответственно к первой, второй, третьей, четвертой коммутируемой шине питания «+», первый, второй, третий, четвертый датчики тока установлены соответственно на первую, вторую, третью, четвертую коммутируемую шины питания «+», которые через первый нормально замкнутый контакт соответствующих первого, второго, третьего, четвертого дистанционных переключателей блока переключателей соединены с общей шиной питания «+» и со вторыми входами включающих и отключающих обмоток дистанционных переключателей, первые входы включающих обмоток которых являются входами управления резервированием устройства, а первые входы отключающих обмоток объединены и являются входом отключения управления резервированием устройства, пятый датчик тока установлен на шину питания «-», выходы датчиков тока соединены с информационными входами контроллера, первый, второй, третий, четвертый сигнальные входы которого через вторые нормально замкнутые контакты соответственно первого, второго, третьего, четвертого дистанционного переключателя блока переключателей соединены с общим сигнальных входов, а выход контроллера является информационным выходом устройства (патент РФ №2485679, H03K 19/003), которое выбрано в качестве прототипа.

Учитывая, что решение, изложенное в прототипе, справедливо для резервированных релейных ячеек, выполненных на дистанционных переключателях по схеме «2 из 3-х», дальнейшее рассмотрение применительно только к дистанционным переключателям.

Недостатком данного устройства, выполненного на дистанционных переключателях, является недостаточная надежность устройства, позволяющая парировать только один отказ одного реле в каждой ячейке, выполненной по схеме «2 из 3-х». Кроме того, в данном устройстве невозможно снизить степень резервирования в одной или нескольких ячейках, так как снижение степени резервирования осуществляется одновременно у всех ячеек путем отключения одной из коммутируемых шин питания. Например, при обрыве включающих обмоток любых двух дистанционных переключателей или обрыве любых двух разделительных диодов в резервированной релейной ячейке будет отсутствовать сигнал срабатывания контактной группы этой резервированной релейной ячейки, так как ни одна из трех цепей последовательно соединенных контактов дистанционных переключателей не будет замкнутой.

Задачей изобретения является повышение надежности при резервировании релейных ячеек дистанционных переключателей.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее шины питания «-» и «+», первый и второй датчик тока, контроллер, n однотипных резервированных релейных ячеек, выполненных на трех двухконтактных дистанционных переключателях, контакты которых соединены в контактные группы, первые выводы которых объединены и через датчик тока соединены с шиной питания «+» (или «-»), вторые выводы являются выходами устройства, выход первого датчика тока соединен с информационным входом контроллера, вход-выход контроллера является входом-выходом устройства, введены второй контроллер, первая и вторая группа (блок) силовых ключей, первая и вторая группа (блок) развязывающих диодов, первый и второй блок контроля состояния релейных ячеек, каждый выход первого контроллера через силовой ключ первой группы силовых ключей и развязывающий диод первой группы развязывающих диодов объединен с соответствующим каждым выходом второго контроллера через силовой ключ второй группы силовых ключей и развязывающий диод второй группы развязывающих диодов и соединен с первым выводом обмотки соответствующих дистанционных переключателей релейных ячеек; вторые выводы обмоток дистанционных переключателей релейных ячеек подключены к шине питания «-» (или «+»); первые выводы нормально разомкнутых контактов дистанционных переключателей каждой ячейки объединены и являются первыми выводами контактных групп релейной ячейки, первый вывод нормально замкнутого контакта первого дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта третьего дистанционного переключателя, первый вывод нормально замкнутого контакта второго дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта первого дистанционного переключателя, первый вывод нормально замкнутого контакта третьего дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально замкнутого контакта второго дистанционного переключателя, вторые выводы нормально разомкнутых контактов дистанционных переключателей объединены и являются вторыми выводами контактных групп релейных ячеек; (которые) вторые выводы контактных групп релейных ячеек дополнительно соединены с соответствующими входами первого и второго блока контроля состояния релейных ячеек, управляющие входы первого блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами первого контроллера, управляющие входы второго блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами второго контроллера, а вывод «общий» первого и второго блока контроля состояния релейных ячеек соединены с шиной питания «-»; выход первого блока контроля состояния релейных ячеек соединен с информационным входом первого контроллера, а выход второго блока контроля состояния релейных ячеек соединен с информационным входом второго контроллера; последовательно с первым датчиком тока включен второй датчик тока, выход которого соединен с информационным входом второго контроллера, вход-выход второго контроллера является вторым входом-выходом устройства. Блок контроля состояния резервированных релейных ячеек состоит из n гальванически развязанных ключей, резистора и транзисторной оптопары, управляющие выводы ключей соединены с соответствующими входами управления блока контроля состояния релейных ячеек, первые выводы ключей соединены с соответствующими входами блока контроля состояния релейных ячеек, а вторые выводы ключей объединены и через резистор соединены с первым входом транзисторной оптопары, второй вход которого соединен с выводом «общий» блока контроля состояния релейных ячеек, выход транзисторной оптопары соединен с выходом блока контроля состояния релейных ячеек.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства адаптивной коммутации.

Устройство содержит шины питания «+» 1 и «-» 2, первый 3 и второй 4 датчик тока, n однотипных резервированных релейных ячеек 5₁-5_n, состоящих из первого 6, второго 7, третьего 8 двухконтактных дистанционных переключателей (поляризованные реле), имеющие соответственно 9, 10, 11 нормально разомкнутые контакты и 14, 12, 13 нормально замкнутые контакты, первый 18 и второй 23 контроллер, первая 19_1-n и вторая группа 22_1-n (блок) силовых ключей, первая 20_1-n и вторая группа 21_1-n (блок) развязывающих диодов, первый 15 и второй 16 блок контроля состояния релейных ячеек, первый 17 и второй 24 вход-выход устройства.

На фиг. 2 представлена схема блока контроля состояния релейных ячеек.

Блок контроля состояния релейных ячеек состоит из n гальванически развязанных 25₁-25_n ключей, n развязывающих 26₁-26_n диодов, резистора 27 и транзисторной 28 оптопары, управляющие выводы ключей соединены с соответствующими входами управления блока контроля состояния релейных ячеек, первые выводы ключей соединены с соответствующими входами блока контроля состояния релейных ячеек, а вторые выводы ключей через развязывающие 26₁-26_n диоды объединены и через резистор 27 соединены с первым входом транзисторной 28 оптопары, второй вход которого соединен с выводом «общий» блока контроля состояния релейных ячеек, выход транзисторной 28 оптопары соединен с выходом блока контроля состояния релейных ячеек.

При этом первый 3 и второй 4 датчик тока установлены в шину 1+Е, причем выход первого 3 датчика тока соединен с первым информационным входом первого 18 контроллера, выход второго 4 датчика тока соединен с первым информационным входом второго 23 контроллера; каждый выход управления обмотками дистанционных переключателей первого 18 контроллера через силовой ключ первой группы 19_1-n силовых ключей и развязывающий диод первой группы 20_1-n развязывающих диодов объединен с соответствующим каждым выходом управления обмотками дистанционных переключателей второго 23 контроллера через силовой ключ второй группы 22_1-n силовых ключей и развязывающий диод второй группы 21_1-n развязывающих диодов и соединен с первым выводом обмотки соответствующих дистанционных переключателей резервированных релейных ячеек 5₁-5_n.

Контакты первого 6, второго 7, третьего 8 дистанционных переключателей соединены в контактные группы, причем первые выводы нормально разомкнутых контактов 9, 10, 11 дистанционных переключателей резервированных релейных ячеек 5₁-5_n объединены и являются первыми выводами контактных групп релейных ячеек, первый вывод нормально замкнутого контакта 14 первого дистанционного переключателя 6 соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта 11 третьего дистанционного переключателя 8, первый вывод нормально замкнутого контакта 12 второго дистанционного переключателя 7 соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта 9 первого дистанционного переключателя 6, первый вывод нормально замкнутого контакта 13 третьего дистанционного переключателя 8 соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта 10 второго дистанционного переключателя 7, вторые выводы нормально разомкнутых контактов дистанционных переключателей объединены и являются вторыми выводами контактных групп релейных ячеек, которые соединены с соответствующими входами первого 15 и второго 16 блока контроля состояния релейных ячеек и являются выходами устройства для подключения нагрузки Rн1-Rнn. Управляющие входы 1-n первого 15 блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами первого 18 контроллера, а выход со вторым информационным входом первого 18 контроллера; управляющие входы 1-n второго 16 блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами второго 23 контроллера, а выход - со вторым информационным входом второго 23 контроллера.

На функциональной схеме устройства адаптивной коммутации диоды, шунтирующие обмотки дистанционных переключателей, условно не показаны.

В основе логики работы резервированных релейных ячеек 5₁-5_n устройства положено логическое уравнение:

где:

Уi - наличие выходного сигнала резервированных релейных ячеек 5₁-5_n;

xi₁, xi₂, xi₃ - состояние нормально разомкнутых контактов соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя;

- состояние нормально замкнутых контактов соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя;

i=1, 2, 3…n.

Таблица истинности устройства представлена в таблице 1, где:

Xi1, Xi2, Xi3 - выходной сигнал контроллера для включения соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - отсутствие воздействующего сигнала, 1 - наличие воздействующего сигнала);

Xi4, Xi5, Xi6 - выходной сигнал контроллера для отключения соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - отсутствие воздействующего сигнала, 1 - наличие воздействующего сигнала);

хв1, хв2, хв3 - состояние обмотки включения соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - отсутствие воздействующего сигнала (напряжение на обмотке), 0 - неисправность (обрыв), 1 - наличие воздействующего сигнала);

xo1, хо2, хо3 - состояние обмотки отключения соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - отсутствие воздействующего сигнала (напряжение на обмотке), 0 - неисправность (обрыв), 1 - наличие воздействующего сигнала);

xl, x2, х3 - состояние нормально разомкнутых контактов соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - контакт разомкнут, 1 - контакт замкнут);

- состояние нормально замкнутых контактов соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя (0 - контакт разомкнут, 1 - контакт замкнут).

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии включен первый контроллер 18, первая группа (блок) силовых ключей 19_1-n, первая группа (блок) развязывающих диодов 20_1-n, первый 15 блок контроля состояния релейных ячеек, датчик тока 3. При подаче питания первый контроллер 18 опрашивает состояние контактных групп дистанционных переключателей однотипных резервированных релейных ячеек 5₁-5_n путем выдачи сигналов Zi на соответствующие входы первого 15 блока контроля состояния релейных ячеек и получения на его выходе сигнала подтверждения исходного состояния контактных групп релейных ячеек. Одновременно датчик тока 3 фиксирует ток в шине «-» (коммутируемый контактами любой ячейки или суммарный ток нагрузок включенных ячеек), а контроллер 18, анализируя полученные показания датчика тока 3, дополнительно подтверждает состояние контактных групп релейных ячеек. В случае несовпадения состояния контактных групп релейных ячеек с исходным состоянием контроллер 18 через первую группу силовых ключей 19_1-n и первую группу развязывающих диодов 20_1-n последовательно выдает сигналы на отключающие обмотки первого 6, второго 7, третьего 8 дистанционных переключателей однотипных резервированных релейных ячеек 5₁-5_n, которые находятся не в исходном состоянии, и, как следствие, устанавливает в исходное состояние контакты этих дистанционных переключателей, при этом контроллер 18 также опрашивает состояние контактных групп этих дистанционных переключателей и контролирует ток датчика тока 3. В исходном состоянии показания датчика тока 3 будут нулевыми.

Включение резервированных релейных ячеек 5₁-5_n, например второй, происходит следующим образом. На первом входе-выходе устройства 17 задается код включения второй резервированной релейной ячейки 5₂, контроллер 18 выдает сигнал Х2₁ определенной длительности через первый силовой ключ первой группы силовых ключей 19₂ и первый развязывающий диод первой группы развязывающих диодов 20₂ на включающую обмотку первого дистанционного переключателя 6 резервированной релейной ячейки 5₂, в результате замыкается контакт 9 дистанционного переключателя 6 и через нормально замкнутый контакт 12 второго дистанционного переключателя 7 напряжение шины «+» поступает на выход устройства. Первый контроллер 18 через время, определяемое временем срабатывания дистанционного переключателя, опрашивает состояние контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ путем выдачи сигнала Z2 на второй управляющий вход первого блока контроля состояния релейных ячеек 15, где открывается гальванически развязанный 25₂ ключ и через диод 26₂, резистор 27 и входную цепь транзисторной 28 оптопары протекает ток, который открывает выходной транзистор оптопары, что является выходным сигналом блока контроля состояния релейных ячеек 15 подтверждающим срабатывание контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂; затем контролирует ток датчика тока 3, который фиксирует ток в шине «+», определяемый сопротивлением нагрузки R_н2, дополнительно подтверждая замкнутое состояние контактной группы релейной ячейки 5₂.

Выключение второй резервированной релейной ячейки 5₂ происходит следующим образом. На первом входе-выходе устройства 17 задается код отключения второй резервированной релейной ячейки 5₂, контроллер 18 выдает сигнал Х2₄ определенной длительности через четвертый силовой ключ первой группы силовых ключей 19₂ и четвертый развязывающий диод первой группы развязывающих диодов 20₂ на отключающую обмотку первого дистанционного переключателя 6 резервированной релейной ячейки 5₂, в результате размыкается контакт 9 дистанционного переключателя 6 и напряжение шины «+» не поступает на выход устройства. Первый контроллер 18 через время, определяемое временем срабатывания дистанционного переключателя, опрашивает состояние контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ путем выдачи сигнала Z2 на второй управляющий вход первого блока контроля состояния релейных ячеек 15, где открывается гальванически развязанный 25₂ ключ, но через диод 26₂, резистор 27 и входную цепь транзисторной 28 оптопары ток не протекает, поэтому выходной транзистор оптопары закрыт, что является выходным сигналом блока контроля состояния релейных ячеек 15 подтверждающим размыкание контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂; затем контролирует ток датчика тока 3, который фиксирует отсутствие тока в шине «+», дополнительно подтверждая разомкнутое состояние контактной группы релейной ячейки 5₂.

Включение резервированных релейных ячеек 5₁-5_n при отказах покажем на примере второй ячейки 5₂.

При обрыве включающей обмотки дистанционного переключателя 6 или обрыве второго силового ключа группы силовых ключей 19₂ или обрыве второго развязывающего диода группы развязывающих диодов 20₂ или при отсутствии управляющего сигнала X2₁ с контроллера 18 будет отсутствовать сигнал срабатывания контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂ с первого блока контроля состояния релейных ячеек 15 и отсутствовать подтверждение увеличения тока с датчика тока 3. В этом случае (отсутствие сигнала срабатывания контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂ с первого блока контроля состояния релейных ячеек 15 и отсутствия подтверждения увеличения тока с датчика тока 3) первый контроллер 18 выдает сигнал Х2₂ определенной длительности через второй силовой ключ первой группы силовых ключей 19₂ и второй развязывающий диод первой группы развязывающих диодов 20₂ на включающую обмотку второго дистанционного переключателя 7 резервированной релейной ячейки 5₂, замыкается контакт 10 и через нормально замкнутый контакт 13 третьего дистанционного переключателя 8 напряжение шины «+» поступает на выход устройства. Далее, также как при включении первого дистанционного переключателя 6, первый контроллер 18 через время, определяемое временем срабатывания дистанционного переключателя, опрашивает состояние контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ путем выдачи сигнала Z2 на второй управляющий вход первого блока контроля состояния релейных ячеек 15, где открывается гальванически развязанный 25₂ ключ и через диод 26₂, резистор 27 и входную цепь транзисторной 28 оптопары протекает ток, который открывает выходной транзистор оптопары, что является выходным сигналом блока контроля состояния релейных ячеек 15 подтверждающим срабатывание контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂; затем контролирует ток датчика тока 3, который фиксирует ток в шине «+», определяемый сопротивлением нагрузки Rн₂, дополнительно подтверждает замкнутое состояние контактной группы релейной ячейки 5₂.

В случае обрыва включающей обмотки дистанционного переключателя 7, или обрыве второго силового ключа группы силовых ключей 19₂, или обрыве второго развязывающего диода группы развязывающих диодов 20₂ или при отсутствии управляющего сигнала Х2₂ с контроллера 18 будет отсутствовать сигнал срабатывания контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂ с первого блока контроля состояния релейных ячеек 15 и отсутствовать подтверждение увеличения тока с датчика тока 3. В этом случае первый контроллер 18 выдает сигнал Х2₃ определенной длительности через третий силовой ключ первой группы силовых ключей 19₂ и третий развязывающий диод первой группы развязывающих диодов 20₂ на включающую обмотку третьего дистанционного переключателя 8 резервированной релейной ячейки 5₂, замыкается контакт 11 и через нормально замкнутый контакт 14 первого дистанционного переключателя 6 напряжение шины «+» поступает на выход устройства. Далее, так же как при включении первого дистанционного переключателя 6, первый контроллер 18 через время, определяемое временем срабатывания дистанционного переключателя, опрашивает состояние контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ путем выдачи сигнала Z2 на второй управляющий вход первого блока контроля состояния релейных ячеек 15, где открывается гальванически развязанный 25₂ ключ и через диод 26₂, резистор 27 и входную цепь транзисторной 28 оптопары протекает ток, который открывает выходной транзистор оптопары, что является выходным сигналом блока контроля состояния релейных ячеек 15 подтверждающим срабатывание контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂; затем контролирует ток датчика тока 3, который фиксирует ток в шине «+», определяемый сопротивлением нагрузки R_н2, дополнительно подтверждает замкнутое состояние контактной группы релейной ячейки 5₂.

Если и в этом случае при опросе состояния контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ первого блока контроля состояния релейных ячеек 15 будет неисполнение команды (отказ на обрыв контактов 9 и 10, или 9 и 13, или 10 и 12, или 12 и 13), то контроллер 18 через четвертый силовой ключ первой группы силовых ключей 19₂ и четвертый развязывающий диод первой группы развязывающих диодов 20₂ выдает сигнал Х2₄ определенной длительности на отключающую обмотку первого дистанционного переключателя 6 резервированной релейной ячейки 5₂, при этом замыкается контакт 14 первого дистанционного переключателя 6, первый контроллер 18 через время, определяемое временем срабатывания дистанционного переключателя, опрашивает состояние контактной группы дистанционных переключателей резервированной релейной ячейки 5₂ путем выдачи сигнала Z2 на второй управляющий вход первого блока контроля состояния релейных ячеек 15, где открывается гальванически развязанный 25₂ ключ и через диод 26₂, резистор 27 и входную цепь транзисторной 28 оптопары протекает ток, который открывает выходной транзистор оптопары, что является выходным сигналом блока контроля состояния релейных ячеек 15 подтверждающим срабатывание контактной группы резервированной релейной ячейки 5₂; затем контролирует ток датчика тока 3, который фиксирует ток в шине «+», определяемый сопротивлением нагрузки Rн2, протекающий через последовательно соединенные контакт 14 первого дистанционного переключателя 6 и замкнутый контакт 11 третьего дистанционного переключателя 8, дополнительно подтверждает замкнутое состояние контактной группы релейной ячейки 5₂.

После выполнения заданной команды контроллер 18 выдает на первый вход-выход 17 устройства результаты своей деятельности. Аналогичные действия будут происходить при включении любой другой ячейки резервированных релейных ячеек 5₁-5_n.

В случае неисполнения команды по вышеприведенному алгоритму первый 18 контроллер, первая 19_1-n группа (блок) силовых ключей, первая 20_1-n группа (блок) развязывающих диодов, первый 15 блок контроля состояния релейных ячеек, датчик 3 тока будут переключены внешним устройством (условно не показано) на резерв, а именно: на второй 23 контроллер, вторую 22_1-n группу (блок) силовых ключей, вторую 21_1-n группу (блок) развязывающих диодов, второй 16 блок контроля состояния релейных ячеек, датчик 4 тока и будут повторены действия по вышеприведенному алгоритму.

Для гальванической развязки коммутируемого напряжения с цепями управления питание группы (блок) силовых ключей 19_1-n и 22_1-n осуществляется от отдельного источника +-Е1.

В случае наличия нагрузки, которая должна быть запитана от другой шины питания, для исключения связи между шинами необходимо использовать дополнительно два датчика тока, установленных на эту шину питания и два дополнительных блока контроля состояния релейных ячеек. Схема соединения датчиков тока и блоков контроля состояния релейных ячеек, а также порядок работы контроллера аналогичны.

Датчики тока возможно использовать для контроля периодически суммарного тока в нагрузке, определяется алгоритмом контроллера.

В ответственной аппаратуре, для обеспечения надежности и повышенной радиационной стойкости, необходимо в блоке контроля состояния релейных ячеек установить три транзисторных оптрона и три токоограничивающих резистора согласно фиг. 3, а выходы транзисторных оптронов соединить с информационными входами контроллера, который может по состоянию принимаемых сигналов принимать решение о работоспособности блока контроля состояния релейных ячеек, например, по мажоритарному способу.

В лабораторном образце в качестве датчиков тока использован интегральный датчик тока CSA-1V на эффекте Холла с аналоговым выходом, устанавливаемый на печатные проводники шин питания, контроллер выполнен на ИМС 1886ВЕ1 со встроенным АЦП, дистанционные переключатели для коммутации нагрузки РПС45-1. Развязывающие диоды должны выбираться исходя из тока, протекающего через обмотку дистанционного переключателя (например, 2Д104А). Гальванически развязанные ключи выполнены на многоканальных микросборках ВК-16 с трансформаторной развязкой, транзисторные оптроны 249КП4.

Таким образом, предложенное устройство позволяет парировать два отказа в цепях управления дистанционных переключателей или два отказа в самих дистанционных переключателях в каждой ячейке резервированных релейных ячеек, что повышает надежность при резервировании релейных ячеек дистанционных переключателей по сравнению с прототипом. Кроме того, в данном устройстве за счет последовательного использования дистанционных переключателей общее число срабатываний каждой резервированной релейной ячейки увеличивается в три раза.

Изобретение относится к автоматике и телемеханике, может быть использовано в аппаратуре дискретного управления с повышенной надежностью, имеющей ограниченный доступ для контроля, например для автоматических космических аппаратов. Достигаемый технический результат - повышение надежности при резервировании релейных ячеек дистанционных переключателей. Устройство адаптивной коммутации содержит шины питания, n однотипных резервированных релейных ячеек, выполненных на трех двухконтактных дистанционных переключателях, контакты которых соединены в контактные группы, информационный контроллер, второй контроллер, первая и вторая группы силовых ключей, первая и вторая группы развязывающих диодов, два блока контроля состояния релейных ячеек, последовательно с первым датчиком тока включен второй датчик тока, выход которого соединен с информационным входом второго контроллера, вход-выход второго контроллера является вторым входом–выходом устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство адаптивной коммутации, содержащее шины питания «-» и «+», первый и второй датчик тока, контроллер, n однотипных резервированных релейных ячеек, выполненных на трех двухконтактных дистанционных переключателях, контакты которых соединены в контактные группы, первые выводы которых объединены и через датчик тока соединены с шиной питания «+» (или «-»), вторые выводы являются выходами устройства для подключения нагрузки, выход первого датчика тока соединен с информационным входом контроллера, вход-выход контроллера является входом-выходом устройства, отличающееся тем, что введены второй контроллер, первая и вторая группа силовых ключей, первая и вторая группа развязывающих диодов, первый и второй блок контроля состояния релейных ячеек, каждый выход первого контроллера через силовой ключ первой группы силовых ключей и развязывающий диод первой группы развязывающих диодов объединен с соответствующим каждым выходом второго контроллера через силовой ключ второй группы силовых ключей и развязывающий диод второй группы развязывающих диодов и соединен с первым выводом обмотки соответствующих дистанционных переключателей релейных ячеек; вторые выводы обмоток дистанционных переключателей релейных ячеек подключены к шине питания «-»; первые выводы нормально разомкнутых контактов дистанционных переключателей каждой ячейки объединены и являются первыми выводами контактных групп релейной ячейки, первый вывод нормально замкнутого контакта первого дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта третьего дистанционного переключателя, первый вывод нормально замкнутого контакта второго дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта первого дистанционного переключателя, первый вывод нормально замкнутого контакта третьего дистанционного переключателя соединен со вторым выводом нормально разомкнутого контакта второго дистанционного переключателя, вторые выводы нормально замкнутых контактов дистанционных переключателей объединены и являются вторыми выводами контактных групп релейных ячеек, которые соединены с соответствующими входами первого и второго блока контроля состояния релейных ячеек; управляющие входы первого блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами первого контроллера, управляющие входы второго блока контроля состояния релейных ячеек соединены с соответствующими управляющими выходами второго контроллера, а вывод «общий» первого и второго блока контроля состояния релейных ячеек соединены с шиной питания «-»; последовательно с первым датчиком тока включен второй датчик тока, выход которого соединен с информационным входом второго контроллера, вход-выход второго контроллера является вторым входом-выходом устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля состояния релейных ячеек состоит из n гальванически развязанных ключей, n развязывающих диодов, резистора и транзисторной оптопары, управляющие выводы ключей соединены с соответствующими входами управления блока контроля состояния релейных ячеек, первые выводы ключей соединены с соответствующими входами блока контроля состояния релейных ячеек, а вторые выводы ключей через развязывающие диоды объединены и через резистор соединены с первым входом транзисторной оптопары, второй вход которого соединен с выводом «общий» блока контроля состояния релейных ячеек, выход транзисторной оптопары соединен с выходом блока контроля состояния релейных ячеек.