Іскробезпечний пристрій дистанційного керування електроприймачами

Реферат: Винахід належить до електротехніки, а саме до іскробезпечних пристроїв дистанційного керування електроприймачами, у першу чергу тими, що використовуються у вибухонебезпечних середовищах. Відомі пристрої дистанційного керування не забезпечують потрібних точності контролю опору лінії зв'язку з постом керування і надійності роботи, оскільки поріг спрацьовування при підвищенні вищенаведеного опору залежить від параметрів напівпровідникових елементів цих пристроїв, допоміжний контакт керованого апарата, який перестроює режим роботи пристрою, працює при низьких напругах та струмах, а виконавчі реле працюють нестійко у зоні, яка близька до порогу спрацьовування пристроїв. Іскробезпечний пристрій дистанційного керування містить джерело живлення змінного струму, пост керування з послідовно з'єднаними контактами кнопок "стоп", "пуск" і діодом, лінію зв'язку, яка увімкнута між постом керування і джерелом живлення через струмообмежуючий резистор, компаратор, блок формування опорного сигналу, приєднаний до неінвертуючого входу компаратора, блок формування вхідного сигналу, який виконаний у вигляді фільтра змінного струму, вхід якого з'єднано з початком лінії зв'язку, а вихід - з інвертуючим входом компаратора, і виконавче реле, яке з'єднано з виходом компаратора через фільтр постійного струму. Запропоновано блок формування опорного сигналу виконати у вигляді подільника напруги на резисторах, генератора підвищеної частоти та підсилювача, вихід якого приєднано до одного з пліч подільника, а вхід - до виходу вищенаведеного генератора, плече подільника, з'єднане з неінвертуючим входом компаратора, зашунтовано виходами оптрона і другого підсилювача з послідовно з'єднаними з ними резисторами, причому вхід оптрона увімкнутий у ланцюг обмотки виконавчого реле, а вхід другого підсилювача через діод з'єднано з виходом другого подільника, який приєднано через допоміжний контакт керованого апарата до джерела живлення. Запропоновано також фільтр постійного струму виконати у вигляді підсилювача, вхід якого з'єднати з виходом компаратора, а вихід - з виходами двох послідовно увімкнутих UA 108285 C2 (12) UA 108285 C2 транзисторів протилежного типу провідності, які приєднані до джерела живлення, а також до ланцюга, який складається з послідовно з'єднаних конденсатора, двох діодів і конденсатора, причому точки з'єднання діодів та транзисторів з'єднані між собою, а до точок з'єднання діодів з конденсаторами приєднати через вхід оптрона обмотку виконавчого реле. Винахід забезпечує підвищення напруги на допоміжних контактах керованого апарата і струму в них за допомогою другого подільника напруги, зниження порога спрацювання при появі струму в обмотці виконавчого реле за допомогою оптрона і таким чином запобігання появи зони нестійкої роботи реле, отже забезпечують надійну роботу пристрою, а формування опорного сигналу за допомогою подільника на резисторах дозволяє забезпечити необхідну точність контролю опору лінії зв'язку з постом керування. UA 108285 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електротехніки, а саме до іскробезпечних пристроїв дистанційного керування електроприймачами у першу чергу тими, що використовуються у вибухонебезпечних середовищах на підприємствах вугільної, нафтової, газової та інших галузей промисловості, що можуть мати вибухонебезпечну атмосферу. Відомий пристрій дистанційного керування, який містить джерело живлення, пост керування з кнопками "пуск", "стоп" та діодом, з'єднаними послідовно, лінію зв'язку між вищенаведеними джерелом і постом, в яку увімкнуто резистор, обмежуючий струм у вищенаведених елементах, два вузли порівняння напруги на лінії зв'язку у напівперіоди напруги живлення, коли діод відкритий та закритий, двох підсилювачів та двох допоміжних реле, які взаємодіють з вищенаведеними вузлами порівняння виконавчого та контролюючого реле, обмотки яких через перемикальні контакти допоміжних реле і випрямляч з'єднані з джерелом живлення (див. Взрывозащищенные аппараты низкого напряжения (B.C. Дзюбан -м. Энергоатомиздат, 1993, с. 25-28.). Недоліком цього пристрою є складність його конструкції, яка потребує двох однакових вузлів управління, діючих паралельно, та п'ятьох електромагнітних реле, а також значна витримка часу увімкнення та вимкнення, яка потрібна для запобігання помилковим спрацьовуванням пристрою. Відомий також пристрій дистанційного керування електроприймачами, що збігається із запропонованим винаходом за більшістю ознак, який містить джерело живлення змінного струму, пост керування, що містить в собі послідовно з'єднані контакти кнопок "пуск", "стоп" і діод, що підключений до джерела живлення через лінію зв'язку та струмообмежуючий резистор, компаратор, до входу якого підключений блок формування опорного сигналу, а до другого блок формування вхідного сигналу, підсилювач, вхід якого приєднаний до виходу компаратора, а вихід - до обмотки виконавчого реле. При цьому блок формування опорного сигналу виконаний у вигляді генератора сигналу, який має на виході постійну та змінну періодичні складові напруги, а блок формування вхідного сигналу містить послідовно з'єднані конденсатор та резистор, які приєднані до початку лінії зв'язку, а конденсатор - до входу компаратора (див. опис до деклараційного патенту UA 36890 A H02J 13/00, 16.04.2001). Недоліками цього пристрою є залежність контрольованих значень опору лінії зв'язку від параметрів елементів генератора, який формує опорний сигнал, наявність зони нестійкої роботи виконавчого реле та деренчання його контактів при опору лінії зв'язку, близькому до значення, при якому пристрій не дозволяє увімкнути електроприймач, відмови у роботі при рості опору допоміжного контакту керованого комутаційного апарата, оскільки він працює при низьких напругах та струмах у схемі пристрою. Винахід вирішує задачу підвищення надійності його роботи і точності контролю опору лінії зв'язку. Для вирішення поставленої задачі у відомому пристрої дистанційного керування, який містить джерело живлення змінного струму, пост керування, що включає в себе послідовно з'єднані контакти кнопок "пуск" і "стоп" та діод, причому паралельно замикаючому контакту кнопки "пуск" увімкнуто резистор, лінію зв'язку, увімкнуту між постом керування і джерелом живлення через струмообмежуючий резистор, компаратор, до неінвертуючого входу якого підключений блок формування опорного сигналу, а до інвертуючого входу - блок формування вхідного сигналу, та виконавче реле, блок формування вхідного сигналу, виконаний у вигляді фільтра змінного струму, який є підключеним до початку лінії зв'язку, а блок формування опорного сигналу, виконаний на базі генератора підвищеної частоти, на відміну від відомого пристрою блок формування опорного сигналу виконаний у вигляді подільника напруги на резисторах, вихід якого увімкнений до неінвертуючого входу компаратора, а до одного з резисторів подільника увімкнений вихід транзистора, при відчиненні якого підвищується напруга на неінвертуючому вході компаратора, вхід цього транзистора через елементи зв'язку з'єднаний з виходом вищезгаданого генератора, вихід компаратора з'єднаний з обмоткою електромагніта виконавчого реле через фільтр постійного струму, який виконано у вигляді підсилювача, вхід якого з'єднаний з виходом компаратора, а вихід - з входами двох послідовно з'єднаних транзисторів, точка з'єднання виходів яких з'єднана з точкою з'єднання двох діодів, які увімкнуті у ланцюг, який має послідовно з'єднані конденсатор, два діоди та конденсатор, а між точками з'єднання вищенаведених конденсаторів і діодів увімкнене виконавче реле, причому усі вищенаведені елементи та ланцюги з'єднані через випрямляч з джерелом живлення, а до плеча подільника напруги блока формування опорного сигналу, яке з'єднане з неінвертуючим входом компаратора, приєднані виходи оптрона і підсилювача, вхід оптрона увімкнуто послідовно з обвиткою виконавчого реле, а вхід підсилювача з'єднано з другим подільником напруги, який приєднано через допоміжний контакт керованого апарата до джерела живлення. 1 UA 108285 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід пояснюється кресленням, на якому наведена його принципова електрична схема. Пристрій містить джерело живлення змінного струму 1, пост керування 43, що має послідовно з'єднані контакти кнопок "пуск" 44 і "стоп" 45 та діод 47 і резистор 46, приєднаний до контактів 44 кнопки "пуск", лінію зв'язку 42, увімкнуту між постом 43 і джерелом живлення 1 через струмообмежуючий резистор 29, компаратор 28, до неінвертуючого входу якого підключений блок формування опорного сигналу, а до інвертуючогойого входу - блок формування вхідного сигналу 49, та виконавче реле 41. Блок формування вхідного сигналу 49, виконаний у вигляді фільтра змінного струму на резисторах, 26, 27, 30 та конденсаторах 23, 24, 25, який є підключеним до початку лінії зв'язку 42. Блок формування опорного сигналу, виконаний на базі генератора напруги підвищеної частоти 9 у вигляді подільника напруги на резисторах 20, 21, 22, вихід якого підключений до неінвертуючого входу компаратора 28, до одного із пліч подільника (резистор 22) підключений вихід підсилювача 48 транзисторах 14, 17, при відчиненні якого підвищується напруга на неінвертуючому вході компаратора 28, вхід підсилювача 48 з'єднаний із виходом генератора 9, вихід компаратора 28 з'єднаний з обмоткою електромагніта виконавчого реле 41 через фільтр постійного струму 31, а до плеча подільника напруги блока формування опорного сигналу (резистор 20) приєднані виходи додатково уведених оптрона 19 та підсилювача 50 на транзисторі 12, вхід оптрона 19 увімкнений послідовно з обмоткою виконавчого реле 41, а вхід підсилювача 12 через діод 7 випрямляча 51 з'єднаний з другим подільником напруги на резисторах 5, 6, який приєднаний через допоміжний контакт 2 керованого апарата до джерела живлення 1. Фільтр постійного струму 31 містить підсилювач на транзисторі 33 та резисторах 32, 34, вхід якого з'єднаний з виходом компаратора 28, а вихід - з входами двох послідовно з'єднаних транзисторів 35, 36, до яких приєднаний ланцюг з послідовно з'єднаних конденсатора 37 діодів 38, 39 та конденсатора 40, точки з'єднання транзисторів 35, 36 і діодів 38, 39 з'єднані між собою, а до точки з'єднання вище означених діодів з конденсаторами приєднане виконавче реле 41. Пристрій працює таким чином. У початковому стані коли кнопка "пуск" не натиснута та її контакт 44 розімкнений мінімальне значення опорної напруги на неінвертуючому вході компаратора 28 перевищує напругу на його інвертуючому вході у спливанні усього часу зміни опорної напруги тому компаратор 28, реле 41 і керований апарат вимкнені. Коли кнопка "пуск" натиснута і її контакт 44 замкнений, напруга на інвертуючому вході компаратора 28 росте до значення, коли вона перебільшує мінімальне значення опорної напруги, але менше її максимального значення. Тому компаратор 28 і транзистор 33 періодично то вмикаються, то вимикаються. При цьому транзистори 35 та 36 також по черзі вмикаються і вимикаються. При цьому коли транзистор 35 увімкнений транзистор 36 вимкнений і навпаки. Коли транзистор 35 увімкнений конденсатор 40 заряджається, а конденсатор 37 розряджається через обмотку реле 41, вхід оптрона 19, діод 39 і транзистор 35. Коли ж увімкненим є транзистор 36, то через нього заряджається конденсатор 37, а конденсатор 40 розряджається через транзистор 36, діод 38, обмотку реле 41 і вхід оптрона 19. Таким чином через обмотку реле 41 весь час тече постійний струм, воно спрацьовує і вмикає керований апарат. При цьому контакт 2 керованого апарата замикається, транзистор 12 відчиняється, а напруга на неінвертуючому вході компаратора 28 знижується. Тому коли кнопка "пуск" відпущена і струм тече через резистор 46 напруга на інвертуючому вході компаратора 28 продовжує бути більшою від мінімального значення напруги на його неінвертуючому вході. Тому реле 41 залишається увімкненим. Коли кнопка "стоп" натиснута і її контакт 45 розімкнений напруга на інвертуючому вході компаратора 28 знижується приблизно до 0, він вимикається і реле 41 вимикає керований апарат. За такою схемою блока формування опорного сигналу уставка спрацьовування пристрою залежить тільки від стабільності опору резисторів 20, 21, 22 і не залежить від нестабільних параметрів напівпровідникових елементів 9, 14, 17, оскільки вона формується мінімальним значенням опорної напруги на резисторі 20 при вимкненому транзисторі 17. Оборотний зв'язок між струмом у реле 22 і опорною напругою на резисторі 20 за допомогою оптрона 19 забезпечує чітке спрацьовування реле 41 без деренчання, коли опор лінії зв'язку 42 є близьким до уставки пристрою. Подача максимальної напруги джерела живлення на допоміжний контакт 2 керованого апарата і можливість вибором опору резисторів 5, 6 забезпечити достатньо високий струм через цей контакт дають можливість забезпечити надійну роботу цього контакту і таким чином усього пристрою. А виконання фільтра постійного струму 31 у запропонованому вигляді забезпечує передачу енергії до виконавчого реле 41 уздовж усього періоду зміни напруги на виході генератора 9, що дає можливість застосувати більш потужні реле 41 та підвищити надійність роботи запропонованого приладу. 2 UA 108285 C2 Запропонована схема пристрою забезпечує самоконтроль справності як самих елементів схеми, так і ланцюгів їх зв'язку. Кожне їх пошкодження веде до зниження напруги на вході фільтру 31, чи появі на ньому постійної складової напруги, що веде до зникнення струму в реле 41 та його вимкненню або неможливості його увімкнення. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 1. Іскробезпечний пристрій дистанційного керування електроприймачами, який містить джерело живлення змінного струму, пост керування, що складається з послідовно увімкнених контактів кнопок "пуск" і "стоп" і діода, а також резистора, шунтуючого контакт кнопки "пуск", лінію зв'язку, увімкнену між вищенаведеним постом керування і джерелом живлення через струмообмежуючий резистор, компаратор, блок формування опорного сигналу, приєднаний до неінвертуючого входу компаратора, блок формування вхідного сигналу, який виконаний у вигляді фільтра змінного струму, вхід якого з'єднаний з початком лінії зв'язку, а вихід - з інвертуючим входом компаратора, і виконавче реле, яке з'єднано з виходом компаратора через фільтр постійного струму, який відрізняється тим, що блок формування опорного сигналу виконано у вигляді подільника напруги на резисторах, генератора підвищеної частоти, підсилювача, вихід якого приєднаний до одного з пліч подільника, а вхід - до виходу генератора, плече подільника, з'єднане з неінвертуючим входом компаратора, зашунтовано виходами додатково уведених оптрона і другого підсилювача з послідовно з'єднаними з ними резисторами, причому вхід оптрона увімкнуто у ланцюг обмотки виконавчого реле, а вхід другого підсилювача через діод з'єднаний з виходом другого додатково уведеного подільника, який приєднано через допоміжний контакт керованого апарата до джерела живлення. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що фільтр постійного струму виконано у вигляді підсилювача, вхід якого з'єднано з виходом компаратора, а вихід - з входами двох послідовно увімкнутих транзисторів протилежного типу провідності, які приєднані через випрямляч до джерела живлення, а також до ланцюга, який складається з послідовно з'єднаних конденсатора, двох діодів і конденсатора, причому точки з'єднання діодів та транзисторів з'єднані між собою, а до точок з'єднання діодів з конденсаторами приєднана через вхід оптрона обмотка виконавчого реле. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3