Устройство управления исполнительными элементами

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления и приборах коммутации различных исполнительных элементов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет введения резервного канала управления в случае возникновения возможной неисправности. Устройство содержит шины источника питания, первый блок коммутации, исполнительный элемент, второй блок коммутации, чей второй вывод соединен с первым выводом исполнительного элемента, его первый вывод подключен к первому выводу первого электронного ключа и ко второму выводу первого блока коммутации, первый вывод которого через первый датчик тока подключен к положительной шине первого источника питания первого канала, общая шина первого и второго источников питания первого канала подключена ко второму выводу исполнительного элемента. 1 ил.

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления и приборах коммутации различных исполнительных элементов.

Известен магнитно-транзисторный ключ (авт. св. СССР №1330747 от 17.12.1985 г.), содержащий силовой транзистор, управляющий транзистор, два трансформатора тока, нагрузку, шину питающего напряжения, общую и входную шины, два резистора.

Известный магнитно-транзисторный ключ имеет следующие недостатки:

а) отсутствие возможности сохранения работоспособности при наличии одной возможной неисправности (резервирование канала);

б) отсутствие возможности проверки целостности цепи одного канала при одновременной работе другого;

в) отсутствие возможности автоматического управления работоспособностью. Известно устройство управления исполнительными элементами (патент РФ №2101857, H03K 17/18, F42C 17/00 от 23.11.2009 г.), выбранное в качестве прототипа, содержащее элемент индикации, транзистор, блок коммутации, электроды подключения нагрузки которого подключены к исполнительному элементу.

Известное устройство имеет аналогичные недостатки, характерные для первого устройства.

Заявляемое изобретение направлено на повышение функциональной надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

Для достижения указанного технического результата в устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, первый блок коммутации, исполнительный элемент, дополнительно введены:

1) второй блок коммутации, второй вывод которого соединен с первым выводом исполнительного элемента, при этом его первый вывод подключен к первому выводу первого электронного ключа и ко второму выводу первого блока коммутации, первый вывод которого через первый датчик тока подключен к положительной шине первого источника питания первого канала, при этом выход первого датчика тока является первым выходом устройства управления исполнительными элементами, общая шина первого и второго источников питания первого канала подключена ко второму выводу исполнительного элемента, второй вывод первого электронного ключа через первый регистратор тока и первый регулятор тока подсоединен к отрицательной шине второго источника питания первого канала, причем выход первого регистратора тока является вторым выходом устройства управления исполнительными элементами, первый и второй блоки коммутации зашунтированы первым и вторым двусторонними стабилитронами;

2) второй канал, содержащий последовательно соединенные третий и четвертый блоки коммутации, каждый из которых зашунтирован третьим и четвертым двусторонним стабилитроном соответственно, при этом первый вывод третьего блока коммутации соединен с первым выводом исполнительного элемента, а второй вывод четвертого блока коммутации через второй датчик тока соединен с положительной шиной первого источника питания второго канала, выход второго датчика тока является третьим выходом устройства управления исполнительными элементами, второй вывод исполнительного элемента соединен с общей шиной первого и второго источников питания второго канала, точка соединения третьего и четвертого блоков коммутации подключена к первому выводу второго электронного ключа, второй вывод которого через второй регистратор тока и второй регулятор тока соединен с отрицательной шиной второго источника питания второго канала, выход второго регистратора тока является четвертым выходом устройства управления исполнительными элементами.

На фигуре показана структурная схема устройства управления исполнительными элементами.

На фигуре показано:

1 - первый канал;

2 - второй канал;

3 - исполнительный элемент.

В первом канале 1 показано:

4 - положительная шина первого источника питания первого канала;

5 - первый выход устройства управления исполнительными элементами;

6 - общая шина первого и второго источников питания первого канала;

7 - второй выход устройства управления исполнительными элементами;

8 - отрицательная шина первого источника питания первого канала;

9 - первый датчик тока;

10 - первый регулятор тока;

11 - первый регистратор тока;

12 - первый стабилитрон;

13 - первый блок коммутации;

14 - первый электронный ключ;

15 - второй стабилитрон;

16 - второй блок коммутации.

Во втором канале 2 показано:

17 - третий стабилитрон;

18 - третий блок коммутации;

19 - второй электронный ключ;

20 - четвертый стабилитрон;

21 - четвертый блок коммутации;

22 - второй регистратор тока;

23 - второй датчик тока;

24 - второй регулятор тока;

25 - положительная шина первого источника питания второго канала;

26 - третий выход устройства управления исполнительными элементами;

27 - общая шина первого и второго источников питания второго канала;

28 - четвертый выход устройства управления исполнительными элементами;

29 - отрицательная шина второго источника питания второго канала.

Функционирование устройства управления исполнительными элементами происходит следующим образом.

Рассмотрим функционирование первого канала 1, так как функционирование второго канала 2 аналогично первому 1.

Управление первым 13, вторым 16, третьим 18, четвертым 21 блоками коммутации, а также первым 14 и вторым 19 электронными ключами осуществляется контроллером (на фигуре не указан) по заранее заданному алгоритму.

В режиме основной работы первого канала 1 от положительной шины первого источника питания первого канала 4 к общей шине первого и второго источников питания первого канала 6 через первый датчик тока 9, замкнутые контакты первого 13 и второго 16 блоков коммутации, исполнительный элемент 3 протекает ток управления исполнительным элементом. Фактическое прохождение тока управления фиксируется первым датчиком тока 9, и измеренное значение тока управления подается на первый выход 5 устройства управления исполнительными элементами.

Работоспособность первого канала 1 устройства диагностируется проверками.

1. Размыкание контакта первого 13 (второго 16) блока коммутации при замкнутом контакте второго 16 (первого 13) блока коммутации и при этом разомкнутом контакте первого электронного ключа 14 должно сопровождаться изменением показания первого датчика тока 9, контролируемого на первом выходе 5 устройства управления исполнительными элементами.

2. Замыкание контактов второго блока коммутации 16 и первого электронного ключа 14 при разомкнутом контакте первого блока коммутации 13 должно обеспечить замкнутую цепь. По образовавшейся цепи от общей шины первого и второго источников питания первого канала 6 к отрицательной шине второго источника питания первого канала 8 через исполнительный элемент 3, второй блок коммутации 16, первый электронный ключ 14, первый регистратор тока 11 и первый регулятор тока 10 протекает ток, значение которого определяется параметрами первого регулятора тока 10. Изменение сигнала первого регистратора тока 11 контролируется на втором выходе 7 устройства управления исполнительными элементами. Последующее размыкание первого электронного ключа 14 или второго блока коммутации 16 разрывает указанную цепь, в результате должен измениться сигнал, вырабатываемый первым регистратором тока 11 на втором выходе 7 устройства.

3. Замыкание контактов первого блока коммутации 13 и первого электронного ключа 14 при разомкнутом контакте второго блока коммутации 16 образует цепь. По образовавшейся цепи от положительной шины первого источника питания первого канала 4 к отрицательной шине второго источника питания первого канала 8 через первый датчик тока 9, первый блок коммутации 13, первый электронный ключ 14, первый регистратор тока 11 и первый регулятор тока 10 протекает ток, значение которого определяется параметрами первого регулятора тока 10. Изменение сигнала первого регистратора тока 11 контролируется на втором выходе 7 устройства управления исполнительными элементами. Последующее размыкание первого электронного ключа 14 или первого блока коммутации 13 разрывает указанную цепь, в результате должен измениться сигнал, вырабатываемый первым регистратором тока 11 на втором выходе 7 устройства.

В случае выявления некорректной работы первого канала 1, управление исполнительным элементом 3 передается второму каналу 2, и при этом одна возможная неисправность не приводит к неработоспособности всей системы.

В заявляемом изобретении существует возможность проверки целостности цепи одного канала при одновременной работе другого.

Для контроля целостности цепи второго канала 2 при одновременной работе первого канала 1 (замкнутые контакты первого 13 и второго 16 блоков коммутации, разомкнутый контакт первого электронного ключа 14) необходимо замкнуть контакт третьего блока коммутации 18 и контакт второго электронного ключа 19, при этом контакт четвертого блока коммутации 21 оставить разомкнутым. Таким образом, от общей шины первого и второго источников питания второго канала 27 к отрицательной шине второго источника питания второго канала 29 через исполнительный элемент 3, третий блок коммутации 18, второй электронный ключ 19, второй регистратор тока 22 и второй датчик тока будет протекать ток, значение которого определяется параметрами второго регулятора тока 24. И второй регистратор тока 22 выдаст сигнал о состоянии (целостности) указанной цепи на четвертый выход устройства управления исполнительными элементами 28.

Для защиты от перенапряжения при размыкании первый 13, второй 16, третий 18 и четвертый 21 блоки коммутации зашунтированы первым 12, вторым 15, третьим 17 и четвертым 20 двусторонними стабилитронами соответственно.

Устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, первый блок коммутации, исполнительный элемент, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены второй блок коммутации, второй вывод которого соединен с первым выводом исполнительного элемента, при этом его первый вывод подключен к первому выводу первого электронного ключа и ко второму выводу первого блока коммутации, первый вывод которого через первый датчик тока подключен к положительной шине первого источника питания первого канала, при этом выход первого датчика тока является первым выходом устройства управления исполнительными элементами, общая шина первого и второго источников питания первого канала подключена ко второму выводу исполнительного элемента, второй вывод первого электронного ключа через первый регистратор тока и первый регулятор тока подсоединен к отрицательной шине второго источника питания первого канала, причем выход первого регистратора тока является вторым выходом устройства управления исполнительными элементами, первый и второй блоки коммутации зашунтированы первым и вторым двусторонними стабилитронами, второй канал, содержащий последовательно соединенные третий и четвертый блоки коммутации, каждый из которых зашунтирован третьим и четвертым двусторонним стабилитроном соответственно, при этом первый вывод третьего блока коммутации соединен с первым выводом исполнительного элемента, а второй вывод четвертого блока коммутации через второй датчик тока соединен с положительной шиной первого источника питания второго канала, выход второго датчика тока является третьим выходом устройства управления исполнительными элементами, второй вывод исполнительного элемента соединен с общей шиной первого и второго источников питания второго канала, точка соединения третьего и четвертого блоков коммутации подключена к первому выводу второго электронного ключа, второй вывод которого через второй регистратор тока и второй регулятор тока соединен с отрицательной шиной второго источника питания второго канала, выход второго регистратора тока является четвертым выходом устройства управления исполнительными элементами.