Блок управления соленоидом Российский патент 2023 года по МПК H05K7/02 H01F7/18 F16K31/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям систем управления приводами.

Известны стандарты DIN 43650 и ISO 4400 (https://cdn.standards.iteh.ai/samples/20509/90b57fd7dd904a7bbcfd79ec2bc4d765 /ISO-4400-1994.pdf), а также разработанные на их основе электрические соединители (разъемы) (http://www.mt-system.ru/catalo,g/i-azemy-standai1:a-en-l7530l-803-din-43650, https://www.wandfluh.coms/DataSheets/Englisch/1.1%20SolenoidsManual%20override/1_1_320_e.pdf) управления соленоидом, содержащие корпус, состоящий из крышки и основания с дном, соединение крышки с основанием несколькими винтами, винт, расположенный в центре разъема для закрепления разъема на соленоиде; панель с электрическими элементами, включающими широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), размещенную между основанием и крышкой, в том числе с элементами, обеспечивающими ограничение величины тока; средства фиксации панели в основании, электрический кабель, подсоединяемый одним своим концом к вышеописанному разъему через герметичное отверстие в корпусе, и имеющий разъем типа М8, M12, М23 на другом конце; средства электрического соединения печатной платы с соленоидом.

Недостатком данных электрических разъемов является отсутствие средств управления соленоидом.

Известен блок управления средствами безопасности для автомобиля (патент RU №2509008 от 04.05.2009), имеющий, по меньшей мере, одну печатную плату для размещения электронных компонентов, а также пластмассовую крышку и пластмассовое дно, образующие корпус блока управления, между которыми расположена, по меньшей мере, одна печатная плата; корпус, предварительно зафиксированный для его последующего монтажа, по меньшей мере, одним соединением с силовым и/или геометрическим замыканием.

Известен электронный блок управления (патент на RU №14337 от 20.01.2000), имеющий печатную плату для размещения электрических компонентов, пластмассовое дно и пластмассовую крышку, между которыми расположена печатная плата, средства фиксации дна и крышки, а также печатной платы между дном и крышкой с отверстием для электрического разъема, а также с неподвижной частью транспортного средства.

Недостаток данного электронного блока управления в том, что структура и функции электронных компонент блока не раскрываются, что делает невозможным использование данного блока для управления соленоидом.

Известна структура блока управления катушкой соленоида распределительного клапана (патент ЕР №2492931 от 22.02.2011), включающая процессор (микроконтроллер), соединенный с ним драйвер (модуль выходных сигналов), запитываемый от сети постоянного тока, подключенный к катушке соленоида; электрический кабель, соединяющий блок управления катушкой соленоида с системой управления более высокого уровня. Структура блока может включать датчики для защиты от токов самоиндукции за счет обратной связи датчика тока самоиндукции с процессором.

Недостаток данного блока управления - пониженная надежность блока управления соленоидом.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение надежности функционирования блока управления соленоидом.

Техническая задача решена в блоке управления, содержащем корпус, состоящий из основания с дном и полками и крышки с полками; печатную плату, размещенную между полками основания и крышки, имеющую микроконтроллер и модуль выходных сигналов; средства фиксации печатной платы на основании, средства соединения крышки с основанием; электрический кабель с разъемом на одном его конце, служащим для присоединения электрического кабеля к внешним устройствам; герметичное отверстие в корпусе для размещения и фиксации другого конца электрического кабеля, соединяемого с печатной платой; средства электрического соединения печатной платы с соленоидом; элементы, обеспечивающие токозащиту; средства соединения корпуса блока управления с корпусом соленоида; при этом печатная плата дополнительно имеет модуль электронного управления вводом сигналов, обеспечивающий преобразование цифровых сигналов, поступающих с электрического кабеля, в модифицированные цифровые или аналоговые сигналы, передаваемые в микроконтроллер; модуль управления выходными сигналами, включающий усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь; блок диагностики параметров состояния соленоида; модуль энергонезависимой памяти; элементы, обеспечивающие токозащиту

Достижение технического эффекта, - повышение надежности функционирования блока управления соленоидом, - обеспечивается следующей совокупностью отличительных признаков: печатная плата дополнительно имеет модуль электронного управления вводом сигналов, обеспечивающий преобразование цифровых сигналов, поступающих с электрического кабеля, в модифицированные цифровые или аналоговые сигналы, передаваемые в микроконтроллер; модуль управления выходными сигналами, включающий усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь; блок диагностики параметров состояния соленоида; модуль энергонезависимой памяти; элементы, обеспечивающие токозащиту.

Для повышения надежности управления соленоидом модуль энергонезависимой памяти электрически соединен с электрическим кабелем через модуль электронного управления вводом сигналов.

Для повышения точности управления соленоидом модуль управления выходными сигналами имеет широтно-импульсный модулятор.

Для упрощения диагностирования отказов блока управления плата имеет светодиодные индикаторы рабочего состояния блока управления соленоидом, при этом крышка блока выполнена из прозрачной пластмассы.

Для повышения надежности соединение печатной платы с информационной шиной является паяным.

Данное сочетание совокупности отличительных признаков блока управления не обнаружена в ходе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна». Оно не следует явно из уровня техники, следовательно, техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 показан блок управления.

На фиг. 2 показана структурная схема блока управления.

На фиг. 3а показан блок управления (а) без корпуса.

На фиг. 3б - блок управления без крышки.

На фиг. 3в - блок управления в сборе.

На фиг. 3г - вид А на фиг. 3в.

На фиг. 4 показан блок управления с разъемом для подключения к системе управления более высокого уровня.

Блок управления (фиг. 1-4) соленоидом содержит корпус 1, состоящий из основания 2 с дном 3 и полками 4 и крышки 5 с полками 6; печатную плату 7, размещенную между полками 4 и 6 основания 2 и крышки 5, при этом в основании 2 имеется отверстие 8а, в крышке 5 - отверстие 8б, а в плате 7 - отверстие 8в, необходимые для фиксации винтом 9 соединения основания 2 с крышкой 5 и присоединения корпуса 1 блока управления к корпусу соленоида пневматического привода (ПП) (не показаны); герметичное отверстие 10 в корпусе 1; электрический кабель 11 передачи электроэнергии и данных, соединяемый с печатной платой 7, один конец которого размещается и фиксируется в отверстии 10 корпуса 1, а на втором конце имеется разъем 12 для присоединения электрического кабеля 11 к внешним устройствам и элементы 13, обеспечивающие защиту от токов самоиндукции: металл-оксид-полупроводниковые транзисторы, диоды, стабилитроны (https://www.terraelectronica.ru/neus/5444, https://eax.me/overvoltage-protection/, http://www.electrosad.ru/Electronics/zaschita.htm, https://power-е.ru/components/protection-transistor-1/) (фиг. 4).

Печатная плата 7 имеет модуль 14 электронного управления вводом сигналов, обеспечивающий преобразование цифровых сигналов, поступающих с электрического кабеля 11, в модифицированные цифровые или аналоговые сигналы; микроконтроллер 15, электрически связанный с модулем 14 электронного управления вводом сигналов и принимающий с него модифицированные цифровые или аналоговые сигналы; модуль 16 энергонезависимой памяти, электрически связанный с модулем 14 электронного управления вводом сигналов микроконтроллер 15, служащий для хранения и передачи микроконтроллеру 15 переданных по электрическому кабелю 11 через модуль 14 электронного управления вводом сигналов циклограмм управления соленоидом ПП, делая возможным реализацию загруженных заранее алгоритмов при отказе системы более высокого уровня; модуль 17 выходных сигналов, электрически связанный с микроконтроллером 15, передающий от него через средства 18 (фиг. 3г) данные на соленоид ПП; модуль 19 управления выходными сигналами, имеющий усилитель сигнала, широтно-имульсный модулятор, цифроаналоговый преобразователь, что позволяет организовать вывод сигналов как в виде импульсов заданной амплитуды и скважности (т.е. реализовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ)), так и в виде аналогового сигнала; блок 20 диагностики параметров состояния ПП (температуры соленоида, обрыва катушки) и защиты (от короткого замыкания, от обратной полярности); индикаторы 21 (например, открытия или закрытия двери, рабочего состояния блока управления/вводом/выводом сигналов) в виде светодиодов. Соединение печатной платы 7 с электрическим кабелем 11 выполнено паяным соединением 22.

Отверстия (8а - в основании 2, 8б - в крышке 5, 8в - в плате 7) при сборке блока управления соленоидом соосны, и через них проходит единственный винт 9 крепления блока 1 управления к корпусу соленоида (клапана), при этом крышка 5 выполнена из прозрачной пластмассы.

Электрический кабель 11 крепится к корпусу 1 блока управления гайкой 23.

Изобретение относится к конструктивным элементам для электрических приборов. Блок управления соленоидом содержит корпус, состоящий из основания с дном и полками и крышки с полками, печатную плату, размещенную между полками основания и крышки, имеющую микроконтроллер и модуль выходных сигналов, средства фиксации печатной платы на основании, средства соединения крышки с основанием, электрический кабель, герметичное отверстие в корпусе, средства электрического соединения печатной платы с соленоидом, элементы, обеспечивающие токозащиту, средства соединения корпуса блока управления с корпусом соленоида. При этом печатная плата дополнительно имеет модуль электронного управления вводом сигналов, обеспечивающий преобразование цифровых сигналов, поступающих с электрического кабеля в микроконтроллер, модуль управления выходными сигналами, включающий усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь, блок диагностики параметров состояния соленоида и модуль энергонезависимой памяти. Технический результат заключается в повышении надежности функционирования блока управления соленоидом. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Блок управления соленоидом, содержащий корпус, состоящий из основания с дном и полками и крышки с полками; печатную плату, размещенную между полками основания и крышки, имеющую микроконтроллер и модуль выходных сигналов; средства фиксации печатной платы на основании, средства соединения крышки с основанием; электрический кабель с разъемом на одном его конце, служащим для присоединения электрического кабеля к внешним устройствам; герметичное отверстие в корпусе для размещения и фиксации другого конца электрического кабеля, соединяемого с печатной платой; средства электрического соединения печатной платы с соленоидом; элементы, обеспечивающие токозащиту; средства соединения корпуса блока управления с корпусом соленоида; отличающийся тем, что печатная плата дополнительно имеет модуль электронного управления вводом сигналов, обеспечивающий преобразование цифровых сигналов, поступающих с электрического кабеля, в модифицированные цифровые или аналоговые сигналы, передаваемые в микроконтроллер; модуль управления выходными сигналами, включающий усилитель сигнала, цифроаналоговый преобразователь; блок диагностики параметров состояния соленоида; модуль энергонезависимой памяти.

2. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что модуль энергонезависимой памяти электрически соединен с электрическим кабелем через модуль электронного управления вводом сигналов.

3. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что модуль управления выходными сигналами имеет широтно-импульсный модулятор.

4. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что плата имеет светодиодные индикаторы рабочего состояния блока управления соленоидом, при этом крышка блока выполнена из прозрачной пластмассы.

5. Блок управления по п. 1, отличающийся тем, что соединение печатной платы с информационной шиной является паяным.