устройство для контроля контактного датчика

Формула изобретения

Устройство для контроля контактного датчика, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый диод, проводную линию связи с разрывом для подключения размыкающего контакта упомянутого датчика, плюсовую и минусовую шины питания, отличающееся тем, что введены выключатель, переключатель, два резистора и второй диод, причем катод первого диода соединен с одним концом линии связи, другой конец которой через размыкающий контакт выключателя соединен с минусовой шиной питания и первым выводом обмотки реле, второй вывод которой соединен с первым выводом первого резистора и катодом второго диода, анодом соединенного с анодом первого диода и первым выводом второго резистора, второй вывод первого резистора соединен непосредственно с вновь введенным первым выходом устройства, а через замыкающий контакт электромагнитного реле - со вторым выводом второго резистора, соединенным через размыкающий контакт переключателя с плюсовой шиной питания, замыкающий контакт которого соединен с вновь введенным вторым выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике сигнализации и может быть использовано в системах различных системах охранной сигнализации для контроля состояния контактных датчиков.

Известно устройство для контроля контактного датчика (см. а.с. СССР №296133 от 18.09.1969 г., МКИ: G 08 В 13/12, "Устройство для тревожной сигнализации", В.Д.Беспаленко, опубл. 12.02.1971 г., БИ №8), содержащее сигнальный провод, расположенный на охраняемом объекте, тиристор и сигнализатор, включенный в цепь питания последовательно с тиристором, между катодом и управляющим электродом которого включен сигнальный провод, протянутый до охраняемого объекта, а анод и управляющий электрод тиристора соединены между собой через резистор.

Недостатками устройства являются:

а) низкая функциональная надежность, обусловленная наличием непосредственной связи полупроводникового ключевого элемента, то есть тиристора, с линией связи, что особенно сказывается при длинной линии связи устройства с охраняемым объектом, где возможны наводки от мощных импульсных электромагнитных полей (например, при коммутации нагрузки высоковольтных линий электропередачи, электрифицированных железных дорог, трамвайных линий, при разрядах молнии и т.д.), которые могут привести к неустойчивой работе устройства или выходу из строя его тиристора;

б) отсутствие возможности оперативной проверки работоспособности без нарушения целостности сигнального провода (или без размыкания контактов датчика, размещаемого на охраняемом объекте и включаемого в разрыв проводной линии связи).

Кроме того, при использовании большого количества этих устройств и при непосредственной их связи с линиями связи мешающие работе или опасные для их тиристоров наводки, возникающие в линии связи одного устройства, могут оказывать влияние и на другие устройства как через линии связи (например, при прокладке их, хотя бы частично, в одном кабеле), так и по общим цепям питания, что увеличивает вероятность их ненадежной работы.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство для контроля контактного датчика (см. а.с. СССР №442500 от 11.04.1973 г., МКИ: G 08 В 13/12, "Устройство для тревожной сигнализации", В.В.Процюк, опубл. 05.09.1974 г., БИ №33), содержащее сигнальный провод, протянутый до охраняемого объекта, сигнализатор, переключатель, выполненный на двух транзисторах, и диод. Коллектор первого транзистора переключателя подключен к аноду диода, включенного параллельно сигнализатору. Катод диода соединен с положительным полюсом источника питания. Эмиттер первого транзистора соединен с базой второго транзистора и с одним концом сигнального провода, другой конец которого подключен к минусовому полюсу источника питания и к коллектору второго транзистора, эмиттер которого соединен с базой первого транзистора.

Из описания устройства следует, что его сигнализатор с параллельно включенным с ним диодом являются, по сути, электромагнитным реле с замыкающим контактом, обмотка которого зашунтирована диодом для защиты транзисторов переключателя от э.д.с. самоиндукции обмотки упомянутого реле, возникающей в момент прекращения тока через обмотку. Из описания устройства также следует, что сигнальный провод практически представляет собой линию связи устройства с охраняемым объектом, в разрыв которой на этом объекте включен контактный датчик с размыкающим контактом.

Недостатками данного устройства являются:

а) низкая функциональная надежность, обусловленная наличием непосредственной связи транзисторов переключателя с линией связи; при такой связи транзисторов с датчиком наводки, возникающие в линии связи, в особенности в длинной линии связи, от мощных импульсных электромагнитных полей (при коммутации нагрузки высоковольтных линий электропередачи, электрифицированных железных дорог, трамвайных линий, при разрядах молнии и т.д.) могут привести к неустойчивой работе устройства или выходу его из строя;

б) отсутствие возможности оперативной проверки работоспособности без размыкания контактов самого датчика, размещенного на охраняемом объекте и включенного в разрыв линии связи;

в) отсутствие возможности отключения, при необходимости, включенного при срабатывании датчика сигнализатора (например, ревуна, сирены) или снятия с охраны объекта без отключения источника питания; отключение последнего не всегда бывает возможным или целесообразным, в частности в случае, когда от одного источника питания запитываются несколько аналогичных устройств;

г) наличие существенного ограничения на расстояние до охраняемого объекта, так как сопротивление сигнального провода не должно превышать 5-10 Ом.

Указанные недостатки данного устройства существенно ограничивают область его применения.

Задачей, на решение которой направленно заявляемое устройство, является создание устройства для контроля контактного датчика, обладающего более высокой функциональной надежностью и существенно расширенными функциональными возможностями.

Технический результат, заключающийся в повышении функциональной надежности и расширении функциональных возможностей устройства, достигается тем, что в устройство для контроля контактного датчика, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый диод, проводную линию связи с разрывом, для подключения размыкающего контакта упомянутого датчика, плюсовую и минусовую шины питания, введены выключатель, переключатель, два резистора и второй диод, причем катод первого диода соединен с одним концом линии связи, другой конец которой через контакт выключателя соединен с минусовой шиной питания и первым выводом обмотки реле, второй вывод которой соединен с первым. выводом первого резистора и катодом второго диода, анодом соединенного с анодом первого диода и первым выводом второго резистора, второй вывод первого резистора соединен непосредственно с вновь введенным первым выходом устройства, а через замыкающий контакт электромагнитного реле - с вторым выводом, второго резистора, соединенным через размыкающий и контакт переключателя с плюсовой шиной питания, замыкающий контакт которого соединен с вторым выходом устройства.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить функциональную надежность и расширить функциональные возможности устройства. При этом повышение функциональной надежности устройства достигнуто за счет исключения из его состава транзисторов, непосредственно связанных с линией связи, и реализацией его, при соответствующем схемотехническом решении, на базе только более помехоустойчивых, и более надежно работающих в реальных условиях эксплуатации устройства (при воздействии мощных импульсных электромагнитных помех) элементов - электромагнитного реле, резисторов и диодов. Расширение функциональных возможностей достигнуто за счет обеспечения новых свойств устройства: возможности оперативной проверки работоспособности без размыкания контактов датчика путем имитации срабатывания контролируемого датчика размыканием контакта выключателя, возможности отключения включенной сигнализации или снятия с охраны объекта (при необходимости) без отключения источника питания (который может быть общим для нескольких аналогичных устройств), путем размыкания замкнутого контакта переключателя и возможности снятия принципиального ограничения расстояния до охраняемого объекта путем использования другого способа контроля состояния датчика (постоянным пропусканием тока через замкнутый в исходном состоянии размыкающий контакт датчика).

На чертеже приведена схема устройства для контроля контактного датчика. Устройство содержит электромагнитное реле 1, первый 2 и второй 3 диоды, первый 4 и второй 5 резисторы, выключатель 6, переключатель 7 и линию 8 связи с контролируемым контактным датчиком 9. Катод диода 2 через линию 8 связи, размыкающий контакт датчика 9, включенного в разрыв линии 8, и размыкающий контакт выключателя 6 соединен с одним из выводов обмотки электромагнитного реле 1 и с минусовой шиной 10 питания. Другой вывод обмотки электромагнитного реле 1 соединен с первым выводом резистора 4 и с катодом диода 3, анод которого соединен с анодом диода 2 и с первым выводом резистора 5. Второй вывод резистора 4 непосредственно соединен с первым 11 выходом устройства, а через замыкающий контакт 12 электромагнитного реле 1 с вторым выводом резистора 5, соединенным через размыкающий контакт переключателя 7 с плюсовой шиной 13 питания. Замыкающий контакт переключателя 7 соединен с вторым 14 выходом устройства.

Выключатель 6 предназначен для имитации факта размыкания размыкающего контакта датчика 9 при оперативной проверке работоспособности устройства. Может быть реализован в виде кнопки с размыкающим контактом (например, типа ПКн105-1), может быть реализован также и на тумблере с такой же контактной группой (например, типа ПТ8-1).

Переключатель 7 предназначен для снятия с охраны объекта, на котором размешен датчик 9, без отключения источника питания (не показан) устройства и для перевода устройства в режим дежурства (и снятия с выхода 11 устройства сигнала тревожной сигнализации) после проверки работоспособности в режиме самоконтроля. Может быть реализован на тумблере с переключающими контактами (например, ПТ8-1), может быть реализован (в случае использования переключателя для снятия с охраны охраняемого объекта на короткое время) на кнопочном переключателе с такой же контактной группой (например, типа ПКн105-1).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда разомкнут замыкающий контакт 12 электромагнитного реле 1 и замкнут размыкающий контакт переключателя 7, датчика 9 и выключателя 6, от плюсовой шины 13 питания к минусовой шине 10 питания через замкнутый контакт переключателя 7, резистор 5, диод 2, замкнутые контакты датчика 9 и выключателя 6 протекает ток, определяемый напряжением источника питания устройства и сопротивлением резистора 5. При этом последовательно включенные диод 3 и обмотка электромагнитного реле 1 находятся под напряжением, равным прямому падению напряжения на диоде 2, а на обмотке электромагнитного реле 1 напряжение практически равно нулю, благодаря диоду 3, включенному последовательно с обмоткой электромагнитного реле 1, и электромагнитное реле 1 и устройство остаются в описанном исходном состоянии.

При срабатывании датчика 9, то есть при размыкании его контакта, ток по указанной цепи прекращается и начинает протекать ток от плюсовой шины 13 питания к минусовой шине 10 питания через замкнутый контакт переключателя 7, резистор 5, диод 3 и обмотку электромагнитного реле 1. При этом к обмотке электромагнитного реле 1 прикладывается напряжение, достаточное для включения этого электромагнитного реле 1. В результате замыкается контакт 12 электромагнитного реле 1, при этом на выход 11 устройства выдается сигнал о срабатывании контролируемого датчика 9 в виде напряжения постоянного тока, а само электромагнитного реле 1 становится на самоблокировку током, протекающим через резистор 4 и его обмотку. Поэтому сигнал на выходе 11 устройства в дальнейшем сохраняется, даже если после этого исходное состояние контакта датчика 9 само восстанавливается или будет восстановлено обслуживающим персоналом после устранения причины срабатывания датчика 9. После восстановления замкнутого состояния контакта датчика 9 для перевода устройства в режим контроля состояния контакта датчика 9 необходимо хотя бы на короткое время разомкнуть размыкающий контакт переключателя 7 (то есть включить соответствующий тумблер). При этом отключается питание устройства, электромагнитное реле 1 выключается, разрывается контакт 12 этого электромагнитного реле 1 и снимается сигнал с выхода 11 устройства. После восстановления исходного состояния контактов переключателя 7 (выключения соответствующего тумблера) питание устройства восстанавливается и тем самым восстанавливается его исходное состояние и контроль за состоянием контакта датчика 9 контролируемого объекта.

Для контроля работоспособности устройства достаточно сначала разомкнуть и замкнуть контакт выключателя 6 (нажать и отпустить соответствующую кнопку), затем - переключателя 7 (включить и выключить соответствующий тумблер). При этом размыканием контакта выключателя 6 имитируется срабатывание (размыкание контакта) датчика 9, поэтому устройство работает, как и в случае срабатывания датчика 9, и выдает на выход 11 упомянутый выходной сигнал. При размыкании замкнутого контакта переключателя 7 устройство работает так же, как и при восстановлении его исходного состояния после срабатывания датчика 9, то есть по очереди прерывается питание, выключается электромагнитное реле 1 и восстанавливается контроль состояния датчика 9.

Снятие с контроля объекта, на котором размещен датчик 9, производится размыканием замкнутого размыкающего контакта переключателя 7 (включением соответствующего тумблера), после чего прерывается питание устройства, и оно не реагирует на изменение состояния контакта датчика 9. При размыкании размыкающего контакта переключателя 7 одновременно замыкается его замыкающий контакт и, как следствие, на выходе 14 устройства появляется сигнал в виде напряжения постоянного тока, свидетельствующий о снятии с контроля датчика 9 контролируемого объекта. При возвращении контактов переключателя 7 в исходное состояние (при выключении соответствующего тумблера) восстанавливается, как и в рассмотренных случаях, исходное состояние устройства и, тем самым, восстанавливается контроль за состоянием датчика 9.

Из описания работы устройства следует, что оно обладает всеми функциональными возможностями прототипа, но имеет более высокую функциональную надежность и более широкие функциональные возможности. Повышение функциональной надежности устройства достигается за счет исключения из его состава транзисторов, имеющих непосредственную связь с линиями связи с датчиком контролируемого объекта. Расширение функциональных возможностей устройства достигнуто за счет обеспечения оперативной проверки (самоконтроля) работоспособности без размыкания контакта самого датчика и нарушения целостности проводов линии связи с датчиком, за счет снятия с контроля объекта (при необходимости) или отключения включенной при срабатывании датчика тревожной сигнализации без отключения источника питания устройства и за счет снятия принципиального ограничения на длину линии связи до датчика контролируемого объекта.

В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достигнутого технического результата был собран и испытан макет устройства для контроля контактного датчика, который был выполнен на базе реле РЭС 80, кнопок ПКн105, тумблера ПТ8-1, диодов 2Д510А и резисторов С3-33Н, при длине линии связи с датчиком до 1 км.

Проведенные испытания макета показали работоспособность заявляемого устройства для контроля контактного датчика и подтвердили его практическую ценность.