Устройство для включения исполнительных органов с электроприводом


 


Владельцы патента RU 2444037:

Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства. Устройство для включения исполнительных органов с электроприводом содержит источник рабочего напряжения, транзисторный ключ, электропривод исполнительного органа, схему управления, схему контроля, источник питания пониженного напряжения, коммутатор, преобразователь напряжения, оптрон, первый и второй резистор и пороговую схему. 1 ил.

 

Изобретение относится к области автоматизации стендовых испытаний изделий ракетно-космической техники (РКТ) и предназначено для подачи команд на исполнительные органы, в которых в качестве приводов используется электромагниты, двигатели с муфтами, шаговые двигатели и другие подобные им элементы постоянного тока.

Особенностью стендовых испытаний изделий РКТ (ЖРД и их агрегатов) является их цикличность и одновременно кратковременность их проведения, причем их проведению предшествует более длительный период подготовки и проверки состояния и функционирования всех исполнительных органов изделия и систем стенда в соответствии с заданными алгоритмами. Подготовка и проверка может предусматривать перекоммутацию электрических цепей исполнительных органов, проверку этих цепей и циклограмм включения исполнительных органов при тестовых «прогонах» алгоритмов запуска изделия, реализуемых стендовой системой управления, в состав которой входят устройства для включения исполнительных органов с электроприводами. При этом проверки должны осуществляться без подачи рабочего напряжения на исполнительные органы, в том числе и на электроприводы, что связано со сложными алгоритмами управления стендом и изделием при огневых испытаниях последних, большим числом проверочных тестов, многократностью их повторения для устранения выявленных ошибок в алгоритмах и реализующем их программном обеспечении. При подключении при проверках электроприводов будет вырабатываться их ресурс работоспособности и возможны связанные с серьезным ущербом ошибочные включения исполнительных органов, в качестве которых выступают в большинстве случаев пневмоклапаны, при несогласованной подаче на них давления.

Известен электронный включатель, содержащий источник рабочего напряжения и транзисторный ключ, к выходу которого подключен электропривод исполнительного органа, а к входу - выход схемы управления, которая первым входом соединена с внешней системой управления, а вторым входом - с первым выходом схемы контроля, второй выход которой подключен к внешней системе управления (типа BTS723GW фирмы Infineon Technologies, Германия, 2006 г.).

Эта схема достаточно универсальна для включения на ее выходе нагрузок, в том числе индуктивных, с током до 4 А при напряжении в диапазоне 7÷58 B. Уровни входного сигнала унифицированы. Предусмотрены контроль и защита от короткого замыкания выхода, перенапряжения на нем, перегрева корпуса. Основное назначение этой схемы - управление автоматикой оборудования, работающего достаточно долго, непрерывно и в жестких условиях, например двигателя внутреннего сгорания автомобилей.

Недостатком этой схемы при использовании в стендовых системах управления является выполнение всех ее функций при рабочем напряжении питания и контроле состояния выходной цепи (короткого замыкания в ней) при подаче через схему управления сигнала включения транзисторного ключа. Для взрывоопасных, например водородных, технологических процессов на испытательном стенде РКТ задержка в реализации блокировки может привести к возникновению достаточной для воспламенения искры. Кроме этого, схемы такого типа вынуждают применять «эквиваленты» электроприводов исполнительных органов стенда и изделия РКТ для отработки и проверки правильности реализации заданных алгоритмов управления очередным испытанием изделий, что одновременно исключает выдачу команд на агрегаты стендовых пневмогидросистем, параллельно подготавливаемых к работе и находящихся часто под давлением. «Эквивалентом» электропневмоклапана (ЭПК), например, является обычное электромагнитное реле с обмоткой, близкой по характеристикам к электромагнитам ЭПК. Для подключения таких «эквивалентов» приходится отключать выходы системы управления и подключать их к «эквиваленту», что снижает надежность соединителей. Обязательной операцией после этих перекоммутаций является автономное включение исполнительных органов для проверки целостности цепей и их адресации. Это также связано с затратами времени и ресурса работы агрегатов стенда.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности устройства путем расширения функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в известном устройстве для включения исполнительных органов с электроприводом, содержащим источник рабочего напряжения и транзисторный ключ, к выходу которого подключен электропривод исполнительного органа, а к входу - выход схемы управления, которая первым входом соединена с внешней системой управления, а вторым входом - с первым выходом схемы контроля, выход которой подключен к внешней системе управления, согласно изобретению в устройство введены источник питания пониженного напряжения, коммутатор, преобразователь напряжения, оптрон, первый и второй резистор и пороговая схема, выход которой соединен с первым входом схемы контроля, второй вход которой соединен с выходом оптрона, анод входного диода которого через первый резистор подключен к плюсовой шине питания транзисторного ключа, связанной с первым выходом коммутатора, а через второй резистор - к второму выходу коммутатора, первый вход которого соединен с выходом источника рабочего напряжения, а второй - с выходом источника пониженного напряжения, при этом катод входного диода оптрона и первый вход пороговой схемы подсоединены к выходу транзисторного ключа, а третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с минусовой шиной питания цепи транзисторный ключ-электропривод и входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с третьим входом схемы управления, вторым входом пороговой схемы и третьим входом схемы контроля.

На чертеже изображена схема устройства для включения исполнительных органов с электроприводом.

Устройство содержит транзисторный ключ 1, к выходу которого подключен электропривод 2 исполнительного органа, а также катод входного диода оптрона 7 и первый вход пороговой схемы 10. Анод входного диода оптрона 7 через первый резистор 8 подключен к плюсовой шине питания связанного с первым выходом коммутатора 6 транзисторного ключа 1, а через второй резистор 9 - к второму выходу коммутатора 6. Схема контроля 4 первым и вторым выходами соединена соответственно со вторым входом схемы управления 3 и внешней системой управления, а первым, вторым и третьим входами соединена соответственно с выходом пороговой схемы 10, выходом оптрона 7 и выходом преобразователя напряжения 11. К выходу преобразователя напряжения 11 подключены также третий вход схемы управления 3 и второй вход пороговой схемы 10. Первый и второй входы коммутатора 6 соединены соответственно с выходами источника рабочего напряжения 12 и источника пониженного напряжения 5. Третий и четвертый выходы коммутатора 6 подключены соответственно к минусовой шине питания цепи транзисторный ключ 1-электропривод 2 и к входу преобразователя напряжения 11.

В исходном состоянии устройства напряжения источника рабочего напряжения 12 и источника пониженного напряжения 5 не поданы на выходы коммутатора 6 и все схемы и элементы устройства обесточены.

Устройство работает следующим образом.

При отработке и проверках стендовых систем управления и алгоритмов их функционирования, связанных в том числе и с проверкой цепей электроприводов исполнительных органов, транзисторный ключ 1 и резисторы 8 и 9 запитываются только напряжением от источника пониженного напряжения 5 (для стендов РКТ это напряжение составляет 2.5-3 B) через коммутатор 6, с одного из выходов которого запитывается преобразователь напряжения 11, обеспечивающий питание схемы управления 3, схемы контроля 4 и пороговой схемы 10.

В процессе проведения проверок согласно программе этих проверок и алгоритмам функционирования внешней системы управления по ее командам происходит поочередное включение и выключение транзисторного ключа 1 через схему управления 3 и подача при этом в электропривод 2 безопасного тока, исключающие срабатывание исполнительного органа. При включенном состоянии транзисторного ключа 1 он шунтирует входную цепь оптрона 7 и его выходной транзистор закрыт, информация об этом передается через схему контроля 4 во внешнюю систему управления. При выключенном состоянии транзисторного ключа 1 через вход оптрона 7, соединенного резисторами 8 и 9 и электроприводом 2 через коммутатор 6 с источником пониженного напряжения 5, протекает достаточный для его срабатывания ток. Выходной транзистор оптрона 7 открывается и на вход схемы контроля 4 поступает инверсная к предыдущему значению информация для передачи во внешнюю систему управления. При включенном состоянии транзисторного ключа 1 пороговой схемой 10 выявляется короткое замыкание электропривода по падению напряжения на нем от прохождения тока через вход оптрона 7. Таким образом, оптрон 7 устройства контролирует наличие цепи электропривода 2 и факт его срабатывания при отсутствии в нем короткого замыкания, а пороговая схема 10 - факт наличия последнего.

При проведении огневых испытаний изделий работа устройства отличается тем, что на транзисторный ключ 1 и резистор 8 через коммутатор 6 подается напряжение только от источника рабочего напряжения 12. Токовый режим функционирования оптрона 7 сохраняется выбором номинала резистора 8.

Расширение функциональных возможностей устройства заключается во введении в него режима работы на безопасном для стендовой автоматики напряжении и контроле исправности цепи электроприводного элемента 2, не дожидаясь его использования непосредственно при проведении испытания или в процессе последнего, но до подачи команд включения исполнительного органа.

Повышение надежности работы устройства обеспечивается исключением многократных коммутаций соединителей в цепи электропривода и срабатываний при проверках системы управления исполнительного органа, сокращающего ресурс его работы, а также возможностью безаварийного останова испытания при упреждающем обнаружении короткого замыкания в цепи электропривода.

Дополнительными достоинствами предлагаемого решения являются экономия средств, связанная с отказом от применения электрического «эквивалента» объекта испытаний, и большая независимость от стенда при проведении проверок систем управления, что дает запас времени и возможность более подробного ее тестирования.

Устройство для включения исполнительных органов с электроприводом, содержащее источник рабочего напряжения и транзисторный ключ, к выходу которого подключен электропривод исполнительного органа, а к входу - выход схемы управления, которая первым входом соединена с внешней системой управления, а вторым входом - с первым выходом схемы контроля, второй выход которой соединен с внешней системой управления, отличающееся тем, что в устройство введены источник питания пониженного напряжения, коммутатор, преобразователь напряжения, оптрон, первый и второй резистор и пороговая схема, выход которой соединен с первым входом схемы контроля, второй вход которой соединен с выходом оптрона, анод входного диода которого через первый резистор подключен к плюсовой шине питания транзисторного ключа, связанной с первым выходом коммутатора, а через второй резистор - к второму выходу коммутатора, первый вход которого соединен с выходом источника рабочего напряжения, а второй - с выходом источника пониженного напряжения, при этом катод входного диода оптрона и первый вход пороговой схемы подсоединены к выходу транзисторного ключа, а третий и четвертый выходы коммутатора соединены соответственно с минусовой шиной питания цепи транзисторный ключ-электопривод и входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с третьим входом схемы управления, вторым входом пороговой схемы и третьим входом схемы контроля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматической настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к области релейной защиты и может быть использовано для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам защиты высоковольтного оборудования от токов короткого замыкания в электроэнергетических установках, и может быть использовано для защиты оборудования в распределительных устройствах высокого и сверхвысокого напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в электрооборудовании зданий. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике защиты людей от электропоражений в сетях переменного тока с любым видом нейтрали, т.е. .

Изобретение относится к области электротехники и касается выполнения устройств управления, в частности средств для предотвращения перемещения элементов управляющих устройств с внешним приводом.

Изобретение относится к преобразователям параметра процесса в электрический сигнал для подключения к двухпроводному контуру управления. .

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для контроля за соблюдением технологических процессов на предприятиях пищевой промышленности. .

Изобретение относится к судостроению, в частности к системам управления подачей пресной воды судовым потребителям. .

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и предназначено для использования в системах автоматики повышенной надежности. .

Изобретение относится к автоматике ,в частности, к устройствам аварийного отключения поточно-транспортных механизмов большой протяженности с возможными смещениями рабочих органов от направления транспортировки грузов.

Изобретение относится к энергетической технике и может быть использовано в системах автоматического управления режимами работы котлоагрегатов на теплоэлектростанциях , управляемых с применением диспетчеризации.

Изобретение относится к области разработки человеко-машинного интерфейса и может быть использовано при создании автоматизированного рабочего места оператора объекта бронетанковой военной техники, а также автоматизированных рабочих мест других подвижных и стационарных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что при включении питания электроустановки, связанной с опасностью, например, электропривода горизонтального наведения башни танка, при включенном положении органа управления электроустановки, включение электроустановки блокируют, пока орган управления не будет последовательно переведен из выключенного во включенное положение. Техническим результатом является создание способа и устройства для включения и выключения электроустановки, позволяющим повысить безопасность эксплуатации электроустановки, связанной с опасностью. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх