Резервированный релейный коммутатор
REDUNDANT RELAY SWITCH

Изобретение относится к устройствам автоматики и телемеханики, и может найти применение в ответственной аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности, например в устройствах управления ракетно-космической техники (РКТ).
Известен «трехканальный релейный коммутатор» (патент RU 2543555 C2 H03К 17/00 10.03.2015), содержащий три входа, первый из которых через параллельно соединенные обмотки первого и второго реле подключен к источнику питания, второй вход через обмотку третьего реле подключен к источнику питания, третий вход также через обмотку четвертого реле подключен к источнику питания, три выхода, которые через контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытые первые контакты первого и третьего реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытый первый контакт четвертого реле подключен ко второму выходу, а также через второй контакт третьего реле подключен к третьему выходу, третий выход через нормально открытый второй контакт первого реле и второй контакт четвертого реле подключен к источнику питания, второй выход через нормально открытый первый контакт второго реле подключен к третьему выходу, при этом средняя точка последовательно соединенных нормально открытых первых контактов первого и третьего реле подключена к нормально закрытому второму контакту первого реле.
Недостатком указанного устройства является связь шины управления с шиной питания нагрузки. Кроме того, устройство не позволяет коммутировать нагрузку при отказе реле в двух каналах.
Известно «резервированное релейное устройство» (авторское свидетельство СССР 1365170, H01H 47/00), содержащее основное и резервное управляемые электромагнитные реле, блок управления и шины питания. В качестве элементов управления используются три электромагнитные реле, контакты которых собраны по схеме мажорирования, причем первые выводы обмоток основного и резервного управляемых реле соединены с первой шиной питания через замыкающие контакты первых переключающих контактных групп первого и второго электромагнитных реле управления соответственно, вторая шина питания соединена со вторым выводом обмотки основного управляемого реле через замыкающий контакт первой переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления, а со вторым выводом обмотки резервного управляемого реле - через последовательно соединенные замыкающие контакты вторых переключающих контактных групп первого и второго электромагнитных реле управления, размыкающий контакт первой переключающей контактной группы первого электромагнитного реле управления соединен с первым выводом обмотки резервного управляемого реле, а размыкающий контакт первой переключающей контактной группы второго электромагнитного реле - с первым выводом обмотки основного управляемого реле, размыкающий контакт первой переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления - со вторым выводом обмотки резервного управляемого реле, размыкающий контакт второй переключающей контактной группы второго электромагнитного реле управления - со вторым выводом обмотки основного управляемого реле, кроме того, параллельно замыкающему контакту второй переключающей контактной группы первого электромагнитного реле управления включен замыкающий контакт второй переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления, первые выводы трех электромагнитных реле управления соединены с первой шиной питания, а вторые выводы соединены соответственно с блоком управления.
Недостатками указанного устройства являются: связь шины управления с шиной питания нагрузки, отсутствие возможности коммутировать нагрузку отдельно от одного любого реле, например при отказе двух каналов управления или реле, что снижает живучесть устройства.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату аналогом-прототипом является «мажоритарный элемент» (резервированный релейный коммутатор) (авторское свидетельство СССР №1338058 H03K 19/23), содержащий первое, второе, третье электромагнитное реле и соответственно первый, второй, третий замыкающие контакты и переключающую контактную группу второго реле, дополнительную шину, которая подключена к первому выходу третьего замыкающего контакта и к замыкающему контакту переключающей контактной группы, размыкающий контакт которой подключен к вторым выводам второго и третьего замыкающих контактов, а второй вывод первого замыкающего контакта подключен к переключающему контакту переключающей контактной группы; первые выводы обмоток реле подключены к общей  шине, а вторые выводы  подключены соответственно к входам устройства, первые выводы первого и второго замыкающих контактов подключены к выходу устройства.
Мажоритарный способ резервирования обеспечивает парирование одного любого отказа устройства, а при наличии двух отказов устройство не может выполнять свои функции, хотя есть в наличии один исправный канал. В особо ответственной аппаратуре необходимо иметь возможность использовать даже один исправный канал, например, для выдачи команд управления.
Недостатком указанного прототипа является отсутствие возможности коммутировать нагрузку при отказе любых двух реле или двух каналов управления, что снижает живучесть устройства.
Технической проблемой является низкая живучесть устройства из-за невозможности коммутирования нагрузки при отказе любых двух реле или двух каналов управления.
Техническая проблема решается за счет того, что в резервированный релейный коммутатор, содержащий первое, второе, третье электромагнитное реле с замыкающими контактами, переключающую контактную группу второго реле, первую и вторую шины; первые выводы обмоток реле подключены к первой  шине, а вторые выводы  подключены соответственно к входам устройства, первые выводы замыкающих контактов первого и второго реле подключены к выходу устройства, второй вывод замыкающего контакта первого реле соединен с переключающим контактом второй контактной группы второго реле, введены: дистанционный переключатель, переключающая контактная группа первого и третьего реле; первые выводы включающей и отключающей обмоток дистанционного переключателя соединены с первой шиной, а вторые выводы являются соответственно включающим и отключающим входом управления устройства; замыкающие контакты переключающих контактных групп первого, второго и третьего реле соединены с второй шиной, а размыкающие контакты переключающих контактных групп первого, второго и третьего реле соединены с замыкающим контактом дистанционного переключателя, переключающий контакт которого соединен с второй шиной, второй вывод замыкающего контакта второго реле соединен с  переключающим контактом переключающей контактной группы третьего реле, второй вывод замыкающего контакта третьего реле соединен с переключающим контактом переключающей контактной группы первого реле, а первый вывод замыкающего контакта третьего реле подключен к выходу устройства.
Техническим результатом будет являться повышение живучести устройства, за счет возможности коммутировать напряжение на выход при отказе любых двух реле.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
Резервированный релейный коммутатор (фиг.1) содержит: первое 1, второе 2 и третье 3 электромагнитные реле с замыкающими контактами соответственно  первого 1.1, второго 2.1 и третьего 3.1 реле и переключающими контактными группами соответственно первого 1.2, второго 2.2 и третьего 3.2 реле, первый 4, второй 5 и третий 6 входы устройства, включающий 7 и отключающий 8 входы управления устройства, дистанционный переключатель 9 с контактной группой 9.1, первую 10 и вторую 11 шины питания, выход 12 устройства. На функциональной схеме резервированного релейного коммутатора диоды, шунтирующие обмотки реле и дистанционного переключателя, условно не показаны. Включение реле осуществляется подачей напряжения соответственно на первый 4, второй 5, третий 6 входы устройства относительно шины питания 10.
Осуществление устройства
В исходном состоянии контактная группа 9.1 дистанционного переключателя 9 разомкнута, резервированный релейный коммутатор функционирует в режиме мажоритарного элемента «2 из 3х», а именно парирует один любой отказ реле (несрабатывание реле, обрыв выводов обмоток или контактов, залипание контактов).
При подаче напряжения на первый 4, второй 5 и третий 6 входы срабатывают соответственно первое 1, второе 2 и третье 3 электромагнитные реле, при этом замыкаются последовательно соединенные контакты 1.1 и 2.2, 2.1 и 3.2, 3.1 и 1.2, таким образом, напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12.
При подаче напряжения на первый 4 и второй 5 входы срабатывают соответственно первое 1 и второе 2 электромагнитные реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через последовательно соединенные замкнутые контакты 2.2 и 1.1.
При подаче напряжения на первый 4 и третий 6 входы срабатывают соответственно первое 1 и третье 3 электромагнитные реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через последовательно соединенные замкнутые контакты 1.2 и 3.1.
При подаче напряжения на второй 5 и третий 6 входы срабатывают соответственно второе 2 и третье 3 электромагнитные реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через последовательно соединенные замкнутые контакты 3.2 и 2.1.
Для парирования отказов любых двух реле резервированный релейный коммутатор необходимо перевести в поканальный режим, для чего на включающий 7 вход управления устройства подают напряжение (кратковременный сигнал), от которого срабатывает дистанционный переключатель 9 - замыкаются контакты контактной группы 9.1.
Теперь при подаче напряжения на первый 4 вход срабатывает первое 1 электромагнитное реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через замкнутые контакты контактной группы 9.1, нормально замкнутые контакты контактной группы 2.2 и замкнутые контакты 1.1.
При подаче напряжения на второй 5 вход срабатывает второе 2 электромагнитное реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через замкнутые контакты контактной группы 9.1, нормально замкнутые контакты контактной группы 3.2 и замкнутые контакты 2.1.
При подаче напряжения на третий 6 вход срабатывает третье 3 электромагнитное реле, при этом напряжение второй шины 11 коммутируется на выход 12 через замкнутые контакты контактной группы 9.1, нормально замкнутые контакты контактной группы 1.2 и замкнутые контакты 3.1.
Для перевода устройства в режим мажоритарного элемента (исходное состояние дистанционного переключателя 9) необходимо на отключающий 8 вход управления устройства подать напряжение (кратковременный сигнал), которое поступает на отключающую обмотку дистанционного переключателя 9 и, как следствие, размыкает контакты контактной группы 9.1.
Таким образом, резервированный релейный коммутатор в отличие от прототипа позволяет изменять степень резервирования, то есть коммутировать напряжение на выход при отказе любых двух реле, что повышает живучесть аппаратуры, в которой используется данный резервированный релейный коммутатор.
Резервированный релейный коммутатор используется в аппаратуре управления космических аппаратов. В устройстве использованы: малогабаритные реле РЭК81 и дистанционный переключатель РПС45-1.
При использовании нескольких релейных коммутаторов дистанционный переключатель может быть общим для всех, при этом его необходимо выполнить резервированным одним из известных способов, например, по схеме параллельно-последовательного резервирования.
Из известных автору источников информации и патентных материалов неизвестна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявляемого объекта.