Пристрій гальванічного розділення сигналів бгр-дпи

Корисна модель відноситься до устаткування для автоматизованих систем управління технологічними процесами ядерних електростанцій та призначений для гальванічного розділення сигналів. Відомий блок гальванічного розділення БГР-МАД, ТУ 25.7192.002-93, який по технічній суті та виконуваним функціям гальванічного розділення сигналів є найбільш близьким до пристрою, що заявляється. Цей пристрій складається з вузла перемикачів, вузла індикації, вузла логічної обробки сигналів, який складається з логічних елементів "і" та "або" та елемента затримки. Блок складається з дискретних елементів та мікросхем малого ступеню інтеграції, а також електромагнітних реле для гальванічного розділення сигналів. Вхідні сигнали нульового рівня вмикають електромагнітні реле, контакти яких виводяться на вихідні контакти роз'ємів блоку. Спрацювання реле індикується світлодіодними індикаторами. Вхідні сигнали рівнем 15В поступають на входи блоку, де об'єднуються логічною функцією "і", затримуються, далі об'єднуються логічною функцією "або". З цих сигналів після логічної обробки формуються вихідні гальванічно нерозділені сигнали рівнем 15В. Вузол перемикачів має світлодіодну індикацію і призначений для комутації зовнішніх ланцюгів. До недоліків відомого блоку відносяться відсутність системи діагностики функціонування, відсутність захисту від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії по ланцюгам живлення; недостатня захищеність від індустріальних перешкод та електромагнітних полів радіочастотного діапазону, недостатня стійкість до електростатичних розрядів, недостатній захист від несанкціонованого доступу, велика споживана потужність, низька надійність. Блок не має конструктивних елементів захисту від пошкодження під час експлуатації. Блок виконаний на друкованій платі з вузькою лицевою панеллю. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою гальванічного розділення БГР-ДПИ в якому введення нового складу елементів, а саме сучасних мікросхем великого ступеню інтеграції (програмованої логічної матриці, мікроконтролера, інтелектуальних силових перемикачів), використання елементів захисту від перешкод та пошкодження - супресорів, стабілітронів, самовідновлювальних запобіжників; вдосконалення, конструктивних елементів захисту та використання діагностики елементів та вузлів пристрою, а також нової організації взаємозв'язків між ними дозволить досягти захист пристрою від електромагнітних полів радіочастотного діапазону, від індустріальних перешкод, несанкціонованого доступу, від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії по ланцюгам живлення, стійкість до електростатичних розрядів, захист від пошкодження під час експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій, який містить вузол перемикачів, вузол логічної обробки сигналів, вузол індикації, вузол формування гальванічно розділених вихідних сигналів введено вузол діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації, виконаний на мікроконтролері, перетворювач вихідних сигналів, вузол перетворення вхідних сигналів, при цьому вузлом логічної обробки сигналів є програмована логічна матриця, входи якої з'єднані з виходами каналу перетворення вхідних сигналів, а перша група виходів її з’єднана з входами перетворювача вихідних сигналів, друга група виходів з’єднана з входами вузла індикації, третя група виходів з’єднана з входами вузла формування гальванічно розділених вихідних сигналів, крім того програмована логічна матриця сполучена з вузлом діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації, який зворотно зв’язаний з програмованою логічною матрицею, а вузол діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації з'єднаний з перетворювачем вихідних сигналів, до того ж пристрій постачено з двох боків захисними металевими екранами. Порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями показав, що технічне рішення, яке пропонується, відрізняється наявністю нового складу елементів та має нову організацію взаємозв'язків між ними, тобто містить нову сукупність ознак, які забезпечують нові технічні властивості корисної моделі. Технічний результат розширені функціональні можливості. На фігурі 1 наведена блок-схема пристрою. Пристрій складається з вузла 1 перетворення вхідних сигналів, вузла 2 перемикачів, програмованої логічної матриці (ПЛМ) 3, вузла 4 індикації, вузла 5 формування гальванічно розділених вихідних сигналів, вузла 6 діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації, перетворювача 7вихідних сигналів. На фігурі 2 представлена функціональна схема пристрою гальванічного розділення сигналів БГР-ДПИ. Пристрій гальванічного розділення сигналів БГР-ДПИ містить вузол 1 перетворення вхідних сигналів, який складається з входів Вх1, Вх2, Вх3, Вх4, Вх5, Вх6 , Вх7, Вх8, Вх9, Вх10, Вх11, Вх12, Вх13, Вх14, перетворювачів 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 вхідних сигналів з 15В до 5В, буферних елементів 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35; вузол 2 перемикачів, який складається з восьми перемикачів "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" та чотирьох світлодіодних індикаторів "1", "2", "3", "4" стану перемикачів, які розміщені на передній панелі блоку та виходів Вих17, Вих18, Вих19, Вих20, Вих21, Вих22, Вих23, Вих24; вузол 5 формування гальванічно розділених вихідних сигналів, який складається з гальванічно розділених ключів 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 формування вихідних сигналів та виходів Вих1, Вих2, Вих3, Вих4 , Вих5, Вих6, Вих7, Вих8, Вих9, Вих10, Вих11, Вих12; вузол 6 діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації, реалізований на мікро контролері; перетворювач 7 вихідних сигналів з 5В до 15В, що має чотири виходи Вих13, Вих14, Вих15, Вих16. Вузол 1 перетворення вхідних сигналів з'єднаний з програмованою логічною матрицею 3, виходи якої з’єднані з перетворювачем 7 вихідних сигналів, з вузлом 4 індикації, вузлом 5 формування гальванічно розділених вихідних сигналів, вузлом 6 діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації. Пристрій працює таким чином. Вхідні сигнали вузла 1 перетворення вхідних сигналів через входи Вх1, Вх2, Вх3, Вх4, Вх5, Вх6, Вх7, Вх8, Вх9, Вх10, Вх11, Вх12, Вх13, Вх14 рівнем 15В через перетворювачі 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 вхідних сигналів з 15В до 5В та буферні елементи 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 подаються на програмовану логічну матрицю, де згідно з програмою ПЛМ здійснюється логічна обробка вхідних сигналів та формування вихідних сигналів. Вихідні сигнали ПЛМ подаються на гальванічно розділені ключі 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 формування вихідних сигналів вузла 5 та перетворювач 7 вихідних сигналів з 5В до 15В, звідки на виходи Вих1, Вих2, Вих3, Вих4, Вих5 , Вих6, Вих7, Вих8, Вих9, Вих10, Вих11, Вих12, Вих13, Вих14, Вих15, Вих16. Індикація стану в якому знаходиться пристрій здійснюється за допомогою чотирьох світло діодів "5", "6", "7", "8" вузла 4 індикації. Вузол 2 перемикачів використовується для комутації зовнішніх ланцюгів. При натисканні кнопок перемикачів "І", "2", "З", "4", "4", "5", "б", "7", "8" вузла 2 перемикачів на виходи Вих17, Вих18, Вих19, Вих20, Вих21, Вих22, Вих23, Вих24 подаються управляючі команди на зовнішні виконавчі ланцюги. Перетворювачі вихідних сигналів виконані на мікросхемах великого ступеню інтеграції, які мають у своєму складі захисні елементи: супресори, стабілітрони, самовідновлювальні запобіжники; перетворювачі вхідних сигналів мають захисні стабілітрони та супресори. Вузол 6 діагностики функціонування та передачі діагностичної інформації, реалізований на мікро контролері, і здійснює постійну діагностику роботи ПЛМ 3 та перетворювача 7 вихідних сигналів. Зв’язок вузла 6 діагностики з блоком системного контролю здійснюється за допомогою локальної мережі RS-485. Конструктивно корисна модель пристрою гальванічного розділення сигналів БГР-ДПИ виконана на друкованій платі, яка з двох боків закрита металевими екранами, що дозволяє реалізувати необхідну захищеність від електромагнітних полів радіочастотного діапазону, від індустріальних перешкод, від електромагнітних розрядів, від несанкціонованого доступу та від пошкодження елементів та вузлів пристрою під час експлуатації. Використання елементів захисту ланцюгів живлення, входів та виходів також здійснює захист від наносекундних та мікросекундних імпульсних перешкод великої енергії. Використання сучасної елементної бази (мікроконтролер, ПЛМ) значно зменшує споживану потужність, покращує теплові режими та підвищує надійність пристрою.