устройство управления исполнительными элементами

Формула изобретения

Устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки которого соединены с исполнительным элементом, а один из электродов подвода коммутируемого напряжения подключен к одной шине источника питания, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены стабилизатор тока на полевом транзисторе, транзистор и диод, включенный в прямом направлении между вторым электродом подвода коммутируемого напряжения и шиной источника питания, при этом параллельно диоду через стабилизатор тока на полевом транзисторе подключен базаэмиттерный переход транзистора, коллектор которого подсоединен к элементу индикации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано в приборах коммутации различных исполнительных элементов, а также системах управления и предназначено, в частности, для использования в системах управления электромагнитными клапанами, пиросредствами.

В настоящее время известно большое количество устройств управления исполнительными элементами (УУИЭ), основная функция которых заключается в подаче управляющего напряжения от шин источника питания на исполнительный элемент, что приводит к срабатыванию последнего.

Примерами устройств такого типа могут служить известные устройства (авт. св. СССР N 1330747, патент США N 4156837). В этих устройствах исполнительный элемент (ИЭ) через блок коммутации подключен к шинам источника питания. Общим недостатком устройств такого типа является отсутствие информации о их штатной работе. В то время как получение достоверной информации о штатной работе таких устройств дает возможность своевременно определить отказавший участок системы управления и принять меры по устранению последствий отказа.

Известно устройство такого типа, где имеется индикатор подачи напряжения питания на исполнительный элемент [1] Это устройство принято за прототип. В этом устройстве управляющее напряжение, которое подается на ИЭ, воздействует и на управляющее напряжение, которое подается на ИЭ, воздействует и на лампу накаливания, подключенную параллельно ИЭ. Устройство содержит шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки которого соединены с ИЭ, а электроды подвода коммутируемого напряжения подключены к шинам источника питания, при этом элемент индикации включен параллельно ИЭ.

Устройство, таким образом, имеет встроенный контроль управления ИЭ. Индицируется подача напряжения питания на исполнительный элемент, что позволяет контролировать работу устройства и регистрировать его отказы, обеспечивать информацией для принятия решения по предупреждению дальнейших отказов.

Однако данное устройство не лишено недостатка, который заключается в том, что устройство реагирует лишь на подачу штатного напряжения питания на ИЭ, формирующего номинальный ток ИЭ (2-5 А), и не способно реагировать на небольшие по величине (20 30 мА) токи, которыми контролируется целостность электрической цепи контура управления ИЭ, гарантирующие при этом несрабатывание самого ИЭ. Для регистрации протекания таких токов приходится применять дополнительные устройства контроля, что приводит к увеличению габаритов и массы систем управления, создаваемых на базе указанных устройств.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства.

Указанный результат достигается тем, что в устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки напряжения которого подключены к одной шине источника питания, дополнительно введены стабилизатор тока на полевом транзисторе, транзистор и диод, включенный в прямом направлении между вторым электродом подвода коммутируемого напряжения и шиной источника питания, при этом параллельно диоду через стабилизатор тока на полевом транзисторе подключен базоэмиттерный переход транзистора, коллектор которого подсоединен к элементу индикации.

Указанный результат достигается за счет того, что в предложенном устройстве по сравнению с прототипом обеспечивается регистрация как безопасного тока, протекающего через исполнительный элемент, так и тока управления исполнительным элементом. Безопасный ток (при проверках) формируется при подключении к шинам питания источника безопасного тока, который не вызывает срабатывания исполнительного элемента. Ток управления исполнительным элементом формируется при подключении к шинам штатного источника питания. Получаемая информация позволяет прогнозировать работу устройства и своевременно принимать меры по устранению возможных отказов, что повышает надежность.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первую шину источника питания 1, блок коммутации 2, ИЭ 3, диод 4, стабилизатор тока 5, резистор 6, полевой транзистор 7, транзистор 8, элемент индикации 9, управляющий контакт 10, вторую шину источника питания 11.

Указанные элементы соединены между собой следующим образом. ИЭ 3 подсоединен к электродам подключения нагрузки блока коммутации 2. Один из электродов подвода коммутируемого напряжения блока 2 подключен к одной шине источника питания 1 непосредственно, а другой через диод 4, включенный в прямом направлении, подключен к второй шине источника питания 11. Параллельно диоду 4 подключен через стабилизатор тока 5 на полевом транзисторе базоэмиттерный переход транзистора 8, коллектор которого подсоединен к элементу индикации 9. Стабилизатор тока 5 выполнен на полевом транзисторе 7 и резисторе 6. Величина резистора 6 может быть в частном случае равна нулю, т.е. наличие резистора и его величина в каждой конкретной схеме определяется параметрами полевого транзистора и требуемой величиной стабилизируемого тока. Тип и количество коммутирующих элементов в блоке коммутации может быть различно. В данном случае показан один управляющий контакт 10 механический коммутирующий элемент в составе блока коммутации, что обеспечивает коммутацию ИЭ только по одному полюсу. Возможна также коммутация подводимого напряжения по двум полюсам, использование мажоритарной схемы включения коммутирующих элементов в блоке коммутации, использование в качестве коммутирующих элементов транзисторов или, как в прототипе, тиристоров. Многообразие вариантов исполнения блока коммутации в данном случае не затрагивает функцию, выполняемую блоком коммутации коммутацию и подвод напряжения к ИЭ. Тип элемента индикации не имеет принципиального значения: лампа накаливания, светодиод, вольтметр, осциллограф и т.д.

Устройство работает следующим образом. При штатной работе к шинам 1 и 11 подключен штатный источник питания. Блок коммутации 2 при замыкании ключевого элемента 10 внутри него открывает путь току управления ИЭ, который протекает от шин питания 1 и 11 через диод 4 к исполнительному элементу 3. Падение напряжения на диоде 4 (около 1-1,5 В) вызывает появление базового тока транзистора 8, который, открываясь, подает питание на элемент индикации 9. Происходит индикация фактического прохождения тока управления ИЭ 3. В режиме контроля целостности электрической цепи контура управления ИЭ к шинам 1 и 11 подключается источник безопасного тока. Прохождение этого тока через диод 4 вызывает падение напряжения на последнем (около 0,75-0,9 В). Это напряжение вызывает появление базового тока транзистора 8. Открываясь, транзистор, как и в первом случае, подает питание на элемент индикации 9. Стабилизатор тока 5, выполненный на полевом транзисторе 7 и резисторе 6, обеспечивает необходимую стабилизацию величины базового тока транзистора 8 как при работе устройства от штатного источника питания, так и от источника питания безопасного тока, подключаемого к шинам при проверках целостности электрической цепи ИЭ. Отсутствие такого стабилизатора может привести к появлению чрезмерного базового тока транзистора 8 и отказу последнего.

В блоке коммутации (фиг. 1) присутствует перемычка и ключевой элемент 10, обеспечивающие подключение ИЭ 3 к шинам источника питания 1 и 11. Возможно вместо перемычки использование второго ключевого элемента в том или ином исполнении. Выбор варианта исполнения блока коммутации (коммутация по одному или двум полюсам) зависит от объекта, для которого предназначается устройство. Например, для авиационной техники, принята однополюсная коммутация, а для ряда изделий ракетной техники двухполюсная.

Разработанное устройство обеспечивает управление ИЭ, индикацию фактического прохождения тока управления ИЭ и соответственно контролирует целостность электрического контура управления ИЭ, т.е. обеспечивает больший объем информации о работе устройства и его состоянии, что повышает надежность управления, делает устройство более универсальным и гибким по структуре. Устройство позволяет регистрировать прохождение безопасного для ИЭ электрического тока (не вызывающего срабатывания ИЭ), что позволяет сделать заключение о работоспособности устройства на этапе еще до подачи напряжения от штатного источника питания. Далее, по результатам такой оценки, принимается решение о подаче штатного напряжения на ИЭ или о переходе в системе, состоящей из таких УУИЭ, на дублирующие устройства управления, что в конечном итоге обеспечивает надежное выполнение функции УУИЭ.