Устройство дистанционного управления потребителями электроэнергии

 

Изобретение относится к устройствам, используемым для дистанционного управления средствами коммутации, например включения и выключения тока потребителям электроэнергии и может быть использовано, например, на транспортных средствах для управления потребителями электроэнергии. Целью изобретения является повышение надежности работы при одновременном расширении функциональных возможностей устройства. Цель достигается путем введения M групп блоков развязки, M-1 групп селекторов каналов, блока коммутации, M-1 мультиплексных линий связи, распределителя линий, блока развязки и усиления, новой реализацией блока защиты и организацией новых связей. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам, используемым для дистанционного управления средствами коммутации, например включения и выключения тока потребителям электроэнергии, и может быть использовано, например, для управления потребителями электроэнергии транспортного средства.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство дистанционного управления потребителями электроэнергии, содержащее блок управления и отображения, через линию связи соединенный с формирователем мультиплексного сигнала, первую мультиплексную линию связи с первой группой из К селекторов каналов, а также последовательно соединенные источник питания и блок защиты, содержащий блок предохранителей, каждый из К+1 выходов которого соединен с входом питания соответствующего из К селекторов каналов и формирователя мультиплексного сигнала.

Недостатками этого устройства является низкая надежность и недостаточные функциональные возможности.

Для устранения указанных недостатков введены М-1 мультиплексных линий связи, М-1 групп селекторов каналов из К каждая, М групп блоков развязки по числу селекторов каналов, распределитель линий, блок развязки и усиления, блок коммутации, при этом абонентский вывод формирователя мультиплексного сигнала соединен с линейным выводом распределителя линий, каждый из абонентских выводов которого соединен с соответствующим из М абонентских выводов блока развязки и усиления, каждый из М линейных выводов которого соединен с соответствующей из М мультиплексных линий связи, к каждой из которых подключены линейные выводы блоков развязки соответствующей группы, абонентский вывод каждого из блоков развязки соединен с линейным выводом соответствующего селектора каналов, блок коммутации содержит первый и второй коммутаторы, причем первый силовой вывод первого коммутатора соединен с выводом для подключения массы, первый силовой вывод второго коммутатора соединен с первым выходом блока коммутации, вторые силовые выводы первого и второго коммутаторов объединены и соединены с вторым выходом блока коммутации, кроме того, второй выход блока коммутации соединен с общим выводом источника питания, первый выход блока коммутации соединен с общими выводами i-го селектора каналов g-й группы, блока развязки и усиления и формирователя мультиплексного сигнала, один из абонентских выводов i-го селектора каналов g-й группы соединен с входом управления блока коммутации, вход питания блока развязки и усиления соединен с входом питания формирователя мультиплексного сигнала, а общие выводы селекторов каналов, кроме i-го селектора каналов g-й группы, соединены с общим выводом источника питания. Общие выводы источника питания и блока защиты объединены, а блок защиты содержит последовательно соединенные блок защиты от кондуктивных помех, вход питания и общий вывод которого являются входом питания и общим выводом блока защиты, и блок предохранителей, выходы которого являются выходами блока защиты.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства дистанционного управления потребителями электроэнергии; на фиг. 2 структурная электрическая схема блока развязки и усиления; на фиг. 3 структурная электрическая схема селектора каналов; на фиг. 4 структурная электрическая схема блока развязки; на фиг. 5 структурная электрическая схема блока защиты.

Устройство дистанционного управления потребителями электроэнергии (фиг. 1) содержит блок 1 управления и отображения, линией 2 связи соединенный с формирователем 3 мультиплексного сигнала, абонентский вывод которого соединен с линейным выводом распределителя 4 линий. Абонентский вывод последнего соединен с абонентским выводом блока 5 развязки и усиления, к каждому из М линейному выводу которого подключена соответствующая из М мультиплексная линия 6.1.6.М связи (на фиг. 1 М=2). К каждой из мультиплексных линий 6.1.6. М связи подключены группы блоков 7.1.7.К.7.(К+1).7.Р развязки и селекторов 8.1.8.К.(К+1).8.Р каналов (на фиг. 1 показаны две группы). Линейные выводы блоков 7.1(7.2. 7.Р) развязки подключены к соответствующей мультиплексной линии 6.1.6.М связи. К абонентскому выводу каждого из блоков 7.1(7.2.7.Р) подключен линейный вывод соответствующего селектора 8.1(8.2.8.Р) каналов, к абонентским выводам 9.1(9.2.9.Р) которого могут подключаться потребители электроэнергии (не показаны). Второй выход блока 10 коммутации соединен с общими выводами источника 11 питания и блока 12 защиты, второй вход которого соединен с выходом источника 11 питания. Каждый из Р+1 выходов блока 12 защиты соединен с входами питания формирователя 3 мультиплексного сигнала, блока 5 развязки и усиления и соответствующего селектора 8.1.8.Р каналов. Первый выход блока 10 коммутации соединен с входами формирователя 3 мультиплексного сигнала, блока 5 развязки и усиления и i-го селектора каналов g-й группы, соответствующий абонентский вывод которого соединен с входом управления блока 10 коммутации. Блок коммутации содержит первый 13 и второй 14 коммутаторы. Вход управления первого коммутатора 13 является входом управления блока 10 коммутации, вторым выходом которого являются объединенные между собой первые силовые выводы первого 13 и второго 14 коммутаторов. Первый силовой вывод второго коммутатора 14 является первым выходом блока 10 коммутации, выводом массы которого является первый силовой вывод первого коммутатора 13.

Блок 5 развязки и усиления (фиг. 2) содержит М блоков 15.1.15.М подключения к линии (на фиг. 2 М=2), каждый из которых (для рассматриваемого варианта организации мультиплексных линий 6.1.6.М связи) содержит первый 16(19) и второй 18(21) согласующие блоки передачи и согласующий блок 17(20) приема. Совокупность выходов первого 16(19) и второго 18(21) согласующих блоков передачи и входа согласующего блока 17(20) приема является соответствующим линейным выводом блока 5 развязки и усиления. Совокупность входов первого 16(19) и второго 18(21) согласующих блоков передачи и выхода согласующего блока 17(20) приема является соответствующим абонентским выводом блока развязки и усиления.

Каждый из селекторов 8.1(8.2.8.Р) каналов (фиг. 3) содержит соединенные между собой блок 22 обработки сигналов, первые выводы которого являются линейными выводами селектора каналов, и блок 23 преобразования сигналов, второй вывод которого является абонентским выводом селектора каналов. Входы питания блока 22 обработки сигналов и блока 23 преобразования сигналов соединены с выходом источника 24 вторичного электропитания, входы которого являются входами питания и массы селектора каналов.

Каждый из Р блоков 7.1(7.2.7.Р) развязки (фиг. 4) содержит первый 25 и второй 27 согласующие блоки приема и согласующий блок 26 передачи. Совокупность входов первого 25 и второго 27 согласующих блоков приема и выхода согласующего блока 26 передачи является линейным выводом блока развязки, абонентским выводом которого является совокупность выходов первого 25 и второго 27 согласующих блоков приема и входа согласующего блока 26 передачи.

Блок 12 защиты (фиг. 5) содержит последовательно соединенные блок 28 защиты от кондуктивных помех, первый и второй входы которого являются первым и вторым входами блока защиты, и блок 29 предохранителей, Р+1 выходов которого являются выходами блока защиты.

Устройство дистанционного управления потребителями электроэнергии работает следующим образом.

Мультиплексный обмен информацией в устройстве осуществляется по сигналам управления, формируемым в блоке 1 управления и отображения. При этом мультиплексный обмен включает передачу управляющих сигналов от блока 1 через формирователь 3 мультиплексного сигнала, распределитель 4 линий, блок 5 развязки и усиления, блоки 7.1.7.Р развязки, селекторы 8.1.8.Р каналов к соответствующим потребителям электроэнергии, подключенным к абонентским выводам 9.1. 9.Р. В устройстве возможна также передача сигналов контроля, например, от датчиков (уровня топлива, температуры и т.п.), подключенных к соответствующим абонентским выводам 9.1.9.Р через соответствующие селекторы 8.1.8.Р каналов, блоки 7.1.7.Р развязки, блок 5 развязки и усиления, распределитель 4 линий, формирователь 3 мультиплексного сигнала к блоку 1 управления и отображения. Потребители электроэнергии могут объединяться в группы, каждая из которых подключается к соответствующим абонентским выводам 9.1.9.Р. Принцип объединения потребителей в группы может основываться, например, на территориальном признаке (группа светотехнических устройств, например ламп), сконцентрированных на небольшом участке, и т.п. дверях транспортного средства). К блоку 5 развязки и усиления подключены независимые друг от друга мультиплексные линии 6.1.6.М связи, причем любая из мультиплексных линий 6.1.6.М связи может быть соединена в виде кольца. Такое построение обеспечивает высокую надежность и живучесть мультиплексного обмена, осуществляемого в соответствии с алгоритмом, возможный вариант которого описан ниже.

Временной интервал, в течение которого осуществляется однократный обмен информационными сигналами с каждым потребителем электроэнергии, назовем сверхцикловым интервалом (СЦИ). Каждый СЦИ разделен на m равных между собой по длительности цикловых интервалов (ЦИ), причем m может быть равно суммарному количеству селекторов 8.1.8.Р каналов (т.е. m=Р).

Все селекторы 8.1.8.Р каналов последовательно пронумерованы, а номер ЦИ в общем случае соответствует порядковому номеру селектора каналов. Из этого следует, что в течение одного ЦИ осуществляется обмен информационными сигналами между абонентами, подключенными к абонентским выводам 9.1.9.Р соответствующего селектора каналов формирователем 3 мультиплексных сигналов.

Каждый ЦИ разделен на n равных между собой по длительности канальных интервалов (КИ). Количество КИ в ЦИ определяется максимальным количеством абонентов, подключенных к выводам 9.1.9.Р любого из селекторов 8.1.8.Р каналов. Совокупность номера ЦИ и КИ определяет адрес конкретного потребителя в СЦИ.

В начале каждого СЦИ и ЦИ передаются синхросигналы, посредством которых обеспечивается синхронизация по циклам и сверхциклам. Следует отметить, что синхросигналы передаются в течение КИ с номерами 01 и 02, а также, что сигнал, соответствующий сверхцикловому синхросигналу, передается в течение 01 и 02 КИ ЦИ с номером 00, а сигнал, соответствующий цикловому синхросигналу, передается в течение 01 и 02 КИ каждого из ЦИ с номерами, отличными от 00.

Информационные сигналы передаются в течение КИ с номерами 03-32. При этом каждый из этих КИ имеет в мультиплексной линии 6.1.6.М связи вид, например, такой, когда в начале каждого КИ всегда передается сигнал, соответствующий логической "1" (защитный интервал), а затем сигнал, соответствующий либо логическому "0", либо логической "1" (информационный интервал) в зависимости от вида передаваемой информации. Длительности защитного и информационного интервалов могут быть равны между собой и, например, равны периоду тактового колебания, частота которого определяет скорость обмена информационными сигналами в пределах СЦИ.

Из описания приведенного алгоритма следует, что в течение времени, равного одному СЦИ, последовательно осуществлен информационный обмен между всеми потребителями, подключенными к выводам 9.1.9.Р, и блоком 1 управления и отображения.

В каждом СЦИ описанная процедура циклически повторяется. Из этого следует, что в процессе работы осуществляется непрерывный мультиплексный обмен с каждым из потребителей. Возможно, естественно, применение и других алгоритмов мультиплексного обмена.

Описанный алгоритм реализуется следующим образом.

Сигналы управления от блока 1 управления и отображения через линию 2 связи поступают на формирователь 3 мультиплексного сигнала, в котором осуществляется формирование синхросигналов, мультиплексированного сигнала, временное распределение сигналов, соответствующих каждому из потребителей электроэнергии.

Посредством распределителя 4 линий можно при необходимости оперативно переключать линейные сигналы на ту или иную мультиплексную линию 6.1.6.М связи. При отсутствии необходимости такого переключения распределитель 4 линий преобразуется в транслятор сигналов, поступающих от формирователя 3 мультиплексного сигнала.

Блок 5 развязки и усиления необходим для формирования независимых сигналов на мультиплексных линиях 6.1.6.М связи, а также для согласования параметров сигналов в линиях 6.1.6.М и сигналов на выходе формирователя 3 мультиплексного сигнала. Каждый из М линейных выводов блока 5 развязки и усиления подключен к соответствующей из М мультиплексной линии 6.1.6.М связи.

Ниже рассматривается вариант реализации мультиплексных линий 6.1.6.М связи, при котором тактовое колебание и информационные (линейные) сигналы передаются по разным цепям, т. е. каждая из мультиплексных линий связи представляет собой совокупность двух цепей цепи линейного сигнала и цепи тактового колебания. Если тактовое колебание и информационные сигналы передаются по одной цепи, реализация блока 5 может быть иной.

К каждой из М мультиплексных линий 6.1.6.М связи подключена группа блоков 7.1.7.К.7.(К+1).7.Р развязки, необходимых для обеспечения гальванической развязки, выделения требуемых сигналов из общего мультиплексированного сигнала, а также формирования мультиплексированного сигнала от датчиков, подключаемых к соответствующим абонентским выводам 9.1.9.Р.

Использование совокупности блока 5 развязки и усиления и блоков 7.1.7.Р развязки позволяет осуществить мультиплексный обмен по линии большой протяженности, что расширяет функциональные возможности устройства.

Посредством каждого из Р селекторов каналов осуществляется разделение сигналов из мультиплексированного сигнала для управления потребителями электроэнергии и формирование мультиплексированного сигнала из сигналов, поступающих от датчиков, подключаемым к соответствующим абонентским выводам 9.1. 9.Р.

Питание устройства осуществляется от источника 11 питания, напряжение питания с выхода которого через блок 12 защиты поступает, например, по отдельным цепям на каждый из Р селекторов 8.1.8.Р каналов, блок 5 развязки и усиления и формирователь 3 мультиплексного сигнала. Блок 12 защиты необходим для защиты источника 11 питания от короткого замыкания цепей питания, например, на "массу" и для защиты электронных узлов системы от воздействия кондуктивных помех, возникающих в цепях питания при сбросе нагрузки.

Посредством блока 10 коммутации осуществляется включение мультиплексного обмена в устройстве, а также включение "массы" для функционирования потребителей (ламп, датчиков и т.п.).

Рассмотрим подробнее функционирование и реализацию блоков устройства.

На фиг. 2 представлена структурная схема возможного варианта реализации блока 5 развязки и усиления.

Линейные сигналы с выходов распределителя 4 линий поступают через блоки 15.1.15.М подключения к линии на соответствующие мультиплексные линии, 6.1. 6. М связи. Блоки 15.1.15.М подключения к линии необходимы для согласования параметров сигналов на выходах электронных блоков устройства с мультиплексными линиями 6.1.М связи и для обеспечения мультиплексного обмена по линиям 6.1. 6.М связи большой протяженности, что расширяет функциональные возможности устройства.

В состав каждого блока подключения к линии для рассматриваемого случая организации мультиплексных линий 6.1.6.М связи входят согласующие блоки 16(19) передачи тактового колебания, согласующие блоки 18(21) передачи линейного сигнала, согласующие блоки 17(20) приема линейного сигнала. Тактовое колебание, поступающее на входы согласующих блоков 16(19) передачи, формируется в формирователе 3 мультиплексного сигнала, транслируется без изменений через распределитель 4 линий и поступает на входы согласующих блоков 16(19) передачи.

На фиг. 3 представлена схема возможного варианта реализации селектора 8.1(8.2.8.Р) каналов.

Посредством блока 22 осуществляется обработка сигнала, поступающего из соответствующей мультиплексной связи, а также объединение (мультиплексирование) сигналов, поступающих либо от датчиков, подключенных к абонентским выводам 9.1.9.Р, либо от диагностических выходов блока 23 преобразования сигналов. Блок 23 преобразования сигналов представляет собой совокупность "интеллектуальных" электронных ключей, нагрузкой каждого из которых является, например, соответствующая лампа. Указанные ключи имеют диагностический вывод и обеспечивают возможность контроля (диагностики) исправности как самих нагрузок (например, перегорание ламп), так и электронных ключей, непосредственно управляющих нагрузками.

Адрес ЦИ, определяющий мультиплексный обмен с конкретным селектором 8.1(8.2.8.Р) каналов, отображается многоразрядным кодовым числом, подаваемым через цепь управления на блок 22 обработки сигналов.

На фиг. 4 представлена структурная схема возможной реализации блока 7.1(7.2.7.Р) развязки.

Для рассматриваемого варианта организации мультиплексной линии 6.1(6.2. 6. М) связи линейный сигнал из линии 6.1(6.2.6.М) через согласующий блок 25 приема поступает на селектор 8.1(8.2.8.Р) каналов. Линейный сигнал через согласующий блок 26 передачи с линейного вывода селектора 8.1(8.2.8.Р) каналов поступает в мультиплексную линию 6.1(6.2.6.М) связи, тактовое колебание из которой через согласующий блок 27 приема поступает в селектор 8.1(8.2.8.Р) каналов.

Следует отметить, что согласующие блоки 16, 18, 19, 21 передачи могут быть реализованы одинаково, согласующие блоки 17, 20 приема могут быть реализованы одинаково, согласующие блоки 25, 27 приема могут быть реализованы одинаково. Блок 1 управления и отображения может быть реализован, например, как совокупность переключателей и контрольных ламп на щитке приборов автомобиля.

Напряжение питания от источника 11 питания через блок 12 защиты по индивидуальным цепям поступает на селекторы 8.1.8.Р каналов, блок 5 развязки и усиления и формирователь 3 мультиплексного сигнала. Для питания электронных узлов в каждом из селекторов 8.1(8.2.8.Р) каналов используется источник вторичного электропитания. Для питания электронных узлов в блоке 5 развязки и усиления и формирователе 3 мультиплексного сигнала также используются источники вторичного электропитания (не показаны).

На фиг. 5 представлена схема возможного варианта реализации блока 12 защиты.

Как следует из фиг. 5, в состав блока 12 защиты входят два блока: блок 28 защиты от кондуктивных помех, возникающих при работе штатного электрооборудования автомобиля при сбросе нагрузки, и блок 29 предохранителей для защиты от короткого замыкания по цепям питания. Блок 28 в простейшем случае может быть реализован на основе диода.

Для функционирования блока 28 на него поступает напряжение питания от источника 11 питания.

Блок 29 предохранителей представляет собой совокупность предохранителей, каждый из которых включен в соответствующую цепь питания.

Источник 12 питания при использовании данного устройства на транспортном средстве может быть реализован как совокупность аккумулятора и генератора, работающих на общую нагрузку.

В транспортном средстве подключение массы к потребителям электроэнергии осуществляется посредством выключателя "массы". В предлагаемом устройстве функцию этого выключателя выполняет первый коммутатор 13 блока 10 коммутации. Второй коммутатор 14 служит для включения мультиплексного обмена в устройстве независимо от состояния первого коммутатора 13. Наличие коммутаторов 13 и 14 в блоке 10 коммутации определяется необходимостью в случае, когда выключатель "массы" является потребителем электроэнергии, управлять им с абонентского вывода 9. К (как это показано на фиг. 1) или когда требуется дистанционно управлять потребителями электроэнергии транспортного средства (например, лампа индикации открытой двери и т.п.) независимо от положения выключателя "массы" (коммутатора 13). Для обеспечения такой возможности на формирователь 3 мультиплексного сигнала и соответствующий селектор 8.К каналов в качестве обратного провода используется провод от первого коммутатора 13.

Из приведенного описания следует, что предлагаемое устройство более надежно в работе при одновременном расширении его функциональных возможностей.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее блок управления и отображения, через линию связи соединенный с формирователем мультиплексного сигнала, первую мультиплексную линию связи с первой группой из K селекторов каналов, а также последовательно соединенные источник питания и блок защиты, содержащий блок предохранителей, каждый из K + 1 выходов которого соединен с входом питания соответствующего из K селекторов каналов и формирователя мультиплексного сигнала, отличающееся тем, что в него введены M 1 мультиплексных линий связи, M 1 групп селекторов каналов из K каждая, M групп блоков развязки по числу селекторов каналов, распределитель линий, блок развязки и усиления, блок коммутации, при этом абонентский вывод формирователя мультиплексного сигнала соединен с линейным выводом распределителя линий, каждый из абонентских выводов которого соединен с соответствующим из M абонентских выводов блока развязки и усиления, каждый из M линейных выводов которого соединен с соответствующей из M мультиплексных линий связи, к каждой из которых подключены линейные выводы блоков развязки соответствующей группы, абонентский вывод каждого из блоков развязки соединен с линейным выводом соответствующего селектора каналов, при этом блок коммутации содержит первый и второй коммутаторы, первый силовой вывод первого коммутатора соединен с выводом для подключения массы, первый силовой вывод второго коммутатора с первым выходом блока коммутации, вторые силовые выводы первого и второго коммутаторов объединены и соединены с вторым выходом блока коммутации, вход управления первым коммутатором соединен с входом управления блока коммутации, кроме того, второй выход блока коммутации соединен с общим выводом источника питания, первый выход с общими выводами i-го селектора каналов g-й группы блока развязки и усиления и формирователя мультиплексного сигнала, один из абонентских выводов i-го селектора каналов g-й группы соединен с входом управления блока коммутации, вход питания блока развязки и усиления соединен с входом питания формирователя мультиплексного сигнала, а общие выводы селекторов каналов, кроме i-го селектора каналов g-й группы, соединены с общим выводом источника питания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что общие выводы источника питания и блока защиты объединены, а блок защиты содержит последовательно соединенные блок защиты от кондуктивных помех, вход питания и общий вывод которого являются входом питания и общим выводом блока защиты, и блок предохранителей, выходы которого являются выходами блока защиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5