СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВТОРИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
METHOD FOR CONTROLLING SECONDARY POWER SUPPLIES OF TECHNICAL EQUIPMENT

Изобретение относится к области эксплуатации технических средств в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине, морских и речных судах и может быть использовано для повышения их отказоустойчивости, предупреждения выходов из строя их элементов, исключения потери информации из-за неисправности источника вторичного электропитания, сокращения простоев в работе. (Техническое средство: изделие, оборудование, аппаратура или их составные части, функционирование которых основано на законах электротехники, радиотехники и (или) электроники, содержащее электронные компоненты и (или) схемы, которые выполняют одну или несколько следующих функций: усиление, генерирование, преобразование, переключение и запоминание, см. ГОСТ 30372-95).
Известны способы контроля источников электропитания технических средств, таких, как в устройстве для контроля источников питания (патент RU 1636810), целью которого является повышение надежности за счет исключения короткого замыкания трехфазной сети устройства контроля при коротком замыкании входов объекта контроля, а также расширение области применения за счет возможности контроля выходных напряжений объекта контроля.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению и принятым за прототип является устройство для контроля вторичного источника питания, патент РФ 2127015. Согласно известному способу устройство для контроля вторичного источника питания, содержащее первый и второй источники питания, подключенные к шинам питающего напряжения, нагрузку, подключенную параллельно выходу второго источника питания, компаратор, вход которого соединен с входом первого источника питания, первый пороговый элемент, выход которого подключен к входу первого исполнительного блока, при этом компаратор запитывается от первого источника питания, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные элемент И, второй исполнительный блок и элемент ИЛИ, выход которого является выходом устройства, при этом выходы первого и второго источников питания подключены к входам соответственно первого и второго пороговых элементов, выход компаратора подключен к первому входу элемента И, выход второго порогового элемента подключен к другому входу элемента И, а выход первого исполнительного блока подключен к первому входу элемента ИЛИ, при этом второй пороговый элемент и элемент И запитываются от первого источника питания, а первый пороговый элемент запитывается от второго источника питания.
Существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля низкочастотных пульсаций в выходных цепях вторичного источника электропитания. При неисправностях источника электропитания, связанных, например, с уменьшением емкости электролитических конденсаторов, одним из последствий отказа является увеличение пульсаций выходного напряжения с частотой, кратной частоте питающей сети, что может быть причиной отказов в работе технического средства.
Вторым существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля высокочастотных пульсаций в выходных цепях вторичного источника электропитания, вызванных, например, неисправностью элементов импульсных преобразователей вторичных источников электропитания или сетевых фильтров.
Третьим существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля последовательности подачи напряжений питания. Для ряда технических средств, например содержащих электронные микросхемы, выполненные по n-канальной технологии, аналого-цифровых преобразователей цифровых сигнальных процессоров существует требование соблюдения последовательности подачи питающих напряжений при включении. Нарушение этих требований приводит к отказам и выходам из строя технических средств, в частности в результате тиристорного эффекта, характерного для КМОП-микросхем, см. журнал "Новости Электроники", номер 2, 2005 год "Последовательность включения источников питания в системах с несколькими питающими напряжениями"
http://www.chipinfo.ru/literature/compeljournal/2005/200502/p8.html.
Четвертым существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля выходных сигналов вторичного источника электропитания, таких как «готовность», «питание в норме» и аналогичных.
Целью настоящего изобретения является контроль параметров выходных напряжений и сигналов вторичного источника электропитания, а так же своевременная реакция на отклонение параметров от допустимых.
Техническим эффектом настоящего изобретения является повышение отказоустойчивости технических средств, предупреждение выходов из строя их элементов, исключение потери информации из-за неисправности источника вторичного электропитания, сокращение простоев в работе.
Указанная цель достигается тем, что для каждого выходного напряжения вторичного источника электропитания непрерывно измеряют напряжение, амплитуду низкочастотных и высокочастотных пульсаций, уровень напряжения и временные параметры выходных сигналов, последовательность подачи выходных напряжений и сравнивают их значение с соответствующими допустимыми величинами - уставками. В случае, если значение одного из контролируемых параметров выйдет за пределы уставки, то пользователя технического средства информируют об этом звуковой, световой сигнализацией, отправкой SMS-сообщения, телефонным звонком, с помощью сети интернет или другими способами. В случае отклонения одного или нескольких контролируемых параметров до уровня, опасного для элементов и узлов вторичного источника электропитания или технического средства, производят отключение технического средства от источника вторичного электропитания или отключение вторичного источника электропитания от питающей сети.
Отклонения питающего напряжения, особенно в сторону существенного увеличения и большая амплитуда пульсаций могут привести к отказам элементов технического средства, предотвратить которые позволяет предлагаемый способ. Защита таких элементов, как жесткие диски, твердотельные накопители, в соответствии с предлагаемым способом позволяет избежать потери информации в случае их выходов из строя по причине неисправности источника вторичного электропитания.
Незначительные отклонения от допустимых величин выходных напряжений и(или) сигналов вторичных источников электропитания, как правило, не приводят к отказам. Работоспособность технического средства в этом случае сохраняется. При этом преимуществом предлагаемого способа так же является то, что своевременное определение неисправностей предполагает инициирование ремонтных и профилактических работ, что позволяет сократить простой технических средств.
Питание устройства защиты в соответствии с предлагаемым способом, производят от отдельного источника питания, либо от контролируемого источника питания.
Для наиболее полного раскрытия изобретения на Фиг. представлена функциональная схема возможной реализации предлагаемого способа. Функциональная схема содержит: источник вторичного электропитания - 1 с выходным напряжением Ua - 2 и выходным напряжением Ub - 3, а также выходным сигналом «источник питания готов» - 4, блок коммутации - 5, техническое средство - 6, блок контроля сигнала готовности - 7, детектор напряжения Ua - 8, детектор низкочастотных пульсаций напряжения Ua - 9, детектор высокочастотных пульсаций напряжения Ua - 10, блок контроля последовательности подачи напряжений питания - 11, детектор напряжения Ub - 12, детектор низкочастотных пульсаций напряжения Ub - 13, детектор высокочастотных пульсаций напряжения Ub - 14, блок предупреждения - 15, блок аварийного отключения - 16, уставка напряжение Ua - 17, уставка низкочастотная пульсация напряжения Ua - 18, уставка высокочастотная пульсация напряжения Ua - 19, уставка напряжение Ub - 20, уставка низкочастотная пульсация напряжения Ub - 21, уставка высокочастотная пульсация напряжения Ub - 22, уставка уровень сигнала «источник питания готов» - 23.
В соответствии с предлагаемым способом: от источника вторичного электропитания - 1, питающее напряжение - 2 и питающее напряжение - 3, а так же выходной сигнал «источник питания готов» - 4 через блок коммутации - 5 поступают на техническое средство - 6. Выходное напряжение Ua - 2 поступает на детектор напряжения Ua - 8, где сравнивается с напряжением уставки напряжение Ua - 17, детектор низкочастотного пульсирующего напряжения Ua - 9, где сравнивается с напряжением уставки низкочастотная пульсация напряжения Ua - 18, детектор высокочастотного пульсирующего напряжения Ua - 10, где сравнивается с напряжением уставки высокочастотная пульсация напряжения Ua - 19. Выходное напряжение Ub - 3 поступает на детектор напряжения Ub - 12, где сравнивается с напряжением уставки напряжение Ub - 20, детектор низкочастотного пульсирующего напряжения Ub - 13, где сравнивается с напряжением уставки низкочастотная пульсация напряжения Ub - 21, детектор высокочастотного пульсирующего напряжения Ub - 14, где сравнивается с напряжением уставки высокочастотная пульсация напряжения Ub - 22. Если в результате сравнения одним из детекторов обнаруживается отклонение напряжения от соответствующей уставки, то сигнал рассогласования поступает на блок предупреждения 15. Выходной сигнал «источник питания готов» - 4, поступает на блок контроля сигнала готовности - 7, где его уровень сравнивается с уставкой уровень сигнала «источник питания готов» - 23 и временные параметры сравниваются с эталонными. Если в результате сравнения обнаруживается отклонение напряжения от уставки, или отклонение от временных параметров, то сигнал рассогласования поступает на блок предупреждения 15. Напряжения Ua - 2 и Ub - 3 поступают на блок контроля последовательности подачи напряжений питания - 11, где производится сравнение временных интервалов подачи питающих напряжений на техническое средство - 6. В случае обнаружения отклонений временных интервалов подачи питающих напряжений сигнал рассогласования поступает на блок предупреждения - 15. Блок предупреждения - 15, при поступлении сигнала на его вход, выдает сигнал, информирующий пользователя технического средства об отклонении в работе вторичного источника электропитания посредством звуковой, световой сигнализации, отправкой SMS-сообщения, телефонным звонком, с помощью сети интернет или другими способами.
Если в результате сравнения один из детекторов обнаруживает отклонение напряжения от соответствующей уставки, опасное для элементов технического средства, либо блок контроля сигнала готовности - 7 обнаруживает отклонение напряжения от уставки, или отклонение от временных параметров выходного сигнала, «источник питания готов», либо блок контроля последовательности подачи напряжений питания - 11 обнаруживает отклонение временных интервалов подачи питающих напряжений, то сигнал аварийного рассогласования поступает на блок аварийного отключения - 16, который воздействуя на блок коммутации - 5 отключает техническое средство - 6 от блока вторичного электропитания - 1.
В проанализированных источниках литературы предлагаемого способа автором не обнаружено. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизны». Указанные отличия предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются существенными. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".