КОММУТАТОР ИНФОРМАЦИОННОЙ И СИЛОВОЙ СЕТИ

Предлагаемое устройство коммутатор информационной и силовой сети относится к средствам для коммутации сети Ethernet и питающего напряжения аппаратуры.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемой полезной модели является интегрированная система резервных приборов [1]. Данное изобретение содержит блок ориентации, аккумулятор, устройство подзарядки аккумулятора, устройство контроля напряжения бортовой сети, устройство контроля напряжения аккумулятора, устройство защиты от короткого замыкания, коммутатор напряжения.
Недостатком данной системы является недостаточная защищенность сети от воздействия помех.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, обеспечивающего устойчивую передачу качественного сигнала по каналам связи.
Техническим результатом является повышение качественных характеристик обмена данными информационно-цифровой сети за счет многокомпонентной защиты силовой сети.
Поставленная задача решается благодаря тому, что коммутатор информационной и силовой сети, содержащий корпус и установленные в нем блок защиты от выбросов по напряжению и переплюсовки бортовой сети, блок защиты от выбросов по напряжению и переплюсовки аккумулятора, блок коммутации и блок защиты от короткого замыкания, выполненные с возможностью запитывания от бортовой сети и аккумулятора, снабжен контрольно-защитным блоком, выполненным с возможностью ручного управления подачи питания со своего первого выхода на выходные разъемы и связанным своим входом с блоком защиты от короткого замыкания, при этом контрольно-защитный блок содержит связанные гибкими связями модуль защиты от просадок по напряжению, модуль управления питанием Ethernet, микроконтроллер команд, коммутатор Ethernet, модуль оптических каналов Ethernet, контроллер данных, и выходные разъемы Ethernet.
Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния бортовой сети платы с электронными компонентами и связан своим выходом с блоком защиты от короткого замыкания и входом с бортовой сетью и блоком коммутации,
Блок коммутации выполнен с возможностью осуществления работы локальной вычислительной сети от бортовой сети на основе Ethernet, формирования сети вторичного питания от аккумулятора и обеспечения коммутации по меньшей мере двух каналов передачи данных типа Ethernet, при этом блок коммутации связан своими входами с бортовой сетью и аккумулятором, а выходами связан с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети и с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора.
Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния платы контроля состояния аккумулятора с электронными компонентами и связан своим выходом с блоком защиты от короткого замыкания, а входом с аккумулятором и блоком коммутации.
Блок защиты от короткого замыкания выполнен в виде платы с по меньшей мере одним автоматом защиты и связан своим входом с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети и с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора, а выходом с модулем защиты от просадок по напряжению контрольно-защитного блока.
Модуль защиты от просадок по напряжению выполнен в виде обеспечивающей защиту системы от скачков по напряжению платы с по меньшей мере двумя конденсаторами и связан своим первым выходом с контроллером данных, вторым выходом посредством двусторонней связи с модулем управления питания Ethernet, третьим выходом с микроконтроллером команд, четвертым выходом с выходными разъемами, а входом с блоком защиты от короткого замыкания.
Модуль управления питанием Ethernet выполнен в виде платы, обеспечивающей сбор информации о сети, и соединен двусторонней связью с микроконтроллером команд и двусторонней связью с модулем защиты от просадок по напряжению, а выходами с выходными разъемами Ethernet.
Микроконтроллер команд выполнен в виде коммутационной платы модулей с возможностью управления командами и переключения питания по команде из сети и связан своим входом с модулем защиты от просадок по напряжению, а первым и вторым выходами связан двусторонними связями с модулем управления питанием Ethernet и коммутатором Ethernet соответственно.
Коммутатор Ethernet выполнен в виде коммутационных модулей и связан своим первым выходом двусторонней связью с микроконтроллером команд, вторым выходом связан с модулем оптических каналов Ethernet, а третьим выходом связан двусторонними связями с выходными разъемами Ethernet с возможностью приема/передачи сигнала.
Модуль оптических каналов Ethernet выполнен с возможностью обмена информацией с внешними устройствами посредством информационного сигнала в виде электромагнитного излучения оптического диапазона и своим входом соединен с коммутатором Ethernet.
Контроллер данных своим входом соединен с модулем защиты от просадок по напряжению и выполнен в виде электронной платы с возможностью управления и передачи данных по сети на выходные разъемы Ethernet, которые выполнены ударостойкими с возможностью двустороннего обмена данными по сети Ethernet с внешними устройствами.
Корпус выполнен разборным из металла на основе сплавов алюминия, стойкого к воздействию механических и климатических факторов, пылебрызговому воздействию и коррозии, и включает в себя переднюю, заднюю, две боковые, верхнюю и нижнюю панели, жестко закрепленные между собой с помощью крепежных элементов.
Соединение блоков и модулей между собой выполнено в виде гибких связующих элементов.
Сущность предложенного технического решения поясняется рисунком 1, где представлена схема коммутатора информационной и силовой сети, в которую входят следующие элементы:
1 - Корпус коммутатора информационной и силовой сети;
2 - Контрольно-защитный блок;
3 - Бортовая сеть;
4 - Аккумулятор;
5 - Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети;
6 - Блок коммутации;
7 - Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора;
8 - Блок защиты от короткого замыкания;
9 - Модуль защиты от просадок по напряжению;
10 - Выходные разъемы коммутатора;
11 - Модуль управления питанием Ethernet;
12 - Микроконтроллер команд;
13 - Коммутатор Ethernet;
14 - Модуль оптических каналов Ethernet;
15 - Контроллер данных;
16 - Выходные разъемы Ethernet;
17 - Выходные разъемы Ethernet.
Корпус коммутатора информационной и силовой сети 1 выполнен стойким к воздействию механических и климатических факторов, обеспечивает пыле-брызгозащиту, и изготовлен с возможностью защиты от коррозии из металла на основе сплавов алюминия, что обеспечивает легкость и прочность конструкции.
Корпус коммутатора информационной и силовой сети 1 выполнен разборным, включает в себя переднюю, заднюю, две боковых, верхнюю и нижнюю панели, выполненные с возможностью жесткого закрепления. Панели жестко закреплены между собой с помощью крепежных элементов (на рис. не показано).
Контрольно-защитный блок 2 предназначен для контроля параметров электрической цепи, своевременного информирования о ее состоянии с целью защиты устройства от просадок по напряжению.
Контрольно-защитный блок 2 содержит связанные гибкими связями модуль защиты от просадок по напряжению 9, модуль управления питанием Ethernet 11, микроконтроллер команд 12, коммутатор Ethernet 13, модуль оптических каналов Ethernet 14, контроллер данных 15, выходные разъемы Ethernet 16 и 17.
Контрольно-защитный блок 2 выполнен с возможностью ручного управления подачи питания со своего первого выхода на выходные разъемы 10, а входом связан с блоком защиты от короткого замыкания 8.
Бортовая сеть 3 предназначена для обеспечения питанием коммутатора информационной и силовой сети, получая напряжение от стационарного источника питания (на рис. не показано).
Аккумулятор 4 предназначен для обеспечения сети вторичного питания, получая напряжение от дополнительного независимого источника питания (на рис. не показано).
Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети 5 выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния бортовой сети платы, содержащей электронные компоненты, и связан своим выходом с блоком защиты от короткого замыкания 8, а входом с бортовой сетью 3 и блоком коммутации 6.
Блок коммутации 6 предназначен для осуществления работы локальной вычислительной сети от бортовой сети 3 на основе Ethernet, формируя сеть вторичного питания от аккумулятора 4, обеспечивает коммутацию не менее 2-х каналов передачи данных типа Ethernet (на рис. не показано).
В штатном режиме блок коммутации 6 включает блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети 5. При обрыве бортовой сети 3 включается блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора 7.
Блок коммутации 6 связан своими входами с бортовой сетью 3 и аккумулятором 4, а выходами связан с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети 5 и с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора 7.
Блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора 7 выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния платы контроля состояния аккумулятора 4, содержащей электронные компоненты, и связан своим выходом с блоком защиты от короткого замыкания 8, а входом с аккумулятором 4 и блоком коммутации 6.
Блок защиты от короткого замыкания 8 выполнен в виде платы, содержащей по меньшей мере один автомат защиты.
Блок защиты от короткого замыкания 8 своим входом связан с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети 5 и с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора 7, а выходом с модулем защиты от просадок по напряжению 9 входящего в состав контрольно-защитного блока 2.
Модуль защиты от просадок по напряжению 9 выполнен в виде обеспечивающей защиту системы от скачков по напряжению платы, выравнивает всплески напряжения до 200 В, и содержит, по меньшей мере два конденсатора.
Модуль защиты от просадок по напряжению 9 своим первым выходом связан с контроллером данных 15, при этом вторым выходом связан двусторонней связью с модулем управления питания Ethernet 11, третьим выходом с микроконтроллером команд 12 и четвертым выходом с выходными разъемами коммутатора 10, а входом с блоком защиты от короткого замыкания 8.
Модуль управления питанием Ethernet 11 выполнен в виде платы, обеспечивающей сбор информации о сети, и соединен двусторонней связью с микроконтроллером команд 12, двусторонней связью с модулем защиты от просадок по напряжению 9, а выходами с выходными разъемами Ethernet 17 и 16.
Микроконтроллер команд 12 выполнен в виде коммутационной платы модулей (на рис. не показано) с возможностью управления командами и переключения питания по команде из сети.
Микроконтроллер команд 12 своим входом связан с модулем защиты от модуля защиты от просадок по напряжению 9, первым выходом связан двусторонней связью с модулем управления питанием Ethernet 11, а вторым выходом - двусторонней связью с коммутатором Ethernet 13.
Коммутатор Ethernet 13 выполнен в виде коммутационных модулей (на рис. не показано) и связан первым своим выходом двусторонней связью с микроконтроллером команд 12, вторым выходом с модулем оптических каналов Ethernet 14, а третьим своим выходом двусторонними связями с возможностью приема/передачи сигнала с выходных разъемов Ethernet 16 и 17.
Коммутатор Ethernet 13 посредством микроконтроллера команд 12 через модуль управления питанием Ethernet 11 передает команды на модуль защиты от просадок по напряжению 9 для управления силовой сетью устройства.
Коммутатор Ethernet 13 обеспечивает обмен информационными данными по медным и оптическим каналам (на рис. не показано).
Модуль оптических каналов Ethernet 14 выполнен с возможностью обмена информацией с внешними устройствами (на рис. не показано), используя в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического диапазона и своим входом соединен с коммутатором Ethernet 13.
Контроллер данных 15 своим входом соединен с модулем защиты от просадок по напряжению 9 и выполнен в виде электронной платы с возможностью управления и передачи данных по сети на выходные разъемы Ethernet 16.
Выходные разъемы Ethernet 16 и 17 выполнены ударостойкими с возможностью двустороннего обмена данными по сети Ethernet с внешними устройствами (на рис. не показано).
Соединение блоков и модулей между собой выполнено в виде гибких связующих элементов.
Устройство работает следующим образом: от внешних разъемов, связанных с бортовой сетью 3 или/и аккумулятором 4, в устройство поступает напряжение.
В штатном режиме блок коммутации 6 включает блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки 5, связанный с бортовой сетью 3. При обрыве бортовой сети 3 включается блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки 7, связанный с аккумулятором 4.
Блок защиты от короткого замыкания 8 направляет сигнал в контрольно-защитный блок 2.
В контрольно-защитном блоке 2 микроконтроллер команд 12 вырабатывает системы команд и по двусторонней связи передает их модулю управления питанием Ethernet 11, а также по двусторонней связи коммутатору 13 Ethernet, обеспечивающему обмен данными на выходные разъемы 16 и 17 и модуль оптических каналов 14.
От модуля управления питанием Ethernet 11 сигналы питания разделяются и расходятся на выходные разъемы 16 и 17.
Благодаря контрольно-защитному блоку 2 обеспечивается оперативное реагирование системы на изменение параметров сети, что обеспечивает постоянную бесперебойную передачу сигналов сети.
Исходя из вышеизложенного задача создания устройства, обеспечивающего устойчивую передачу качественного сигнала по каналам связи при повышении качественных характеристик обмена данными информационно-цифровой сети за счет многокомпонентной защиты силовой сети, решена.
Источник информации.
1. Патент РФ №2485446 от 01.12.2011 G01C 21/00.