ЦИФРОВОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ РЕЛЕ СО СЧЕТЧИКОМ МОТОЧАСОВ

Полезная модель относится к устройствам обеспечения безопасной работы машин и механизмов в климатических районах, где температура может опускаться ниже или подниматься выше предельно допустимых значений.
Известны цифровые температурные реле со счетчиком моточасов, содержащие вычислительно-управляющее устройство в виде микроконтроллера, к которому подключены датчик температуры окружающей среды, устройство ввода/вывода информации, счетчик моточасов, устройство отображения информации, модуль звуковой сигнализации и исполнительный блок (см., например, Приборы безопасности для грузоподъемной техники. Температурное реле, совмещенное со счетчиком моточасов РТМ-1. ЗАО ИТЦ «КРОС», 2006, с.32,). Прибор РТМ-1 имеет звуковую, светодиодную и цифровую индикацию. Цифровая индикация прибора отображает текущую температуру окружающей среды, два пороговых значения температуры и количество наработанных моточасов. Данное температурное реле автоматически отключает привода механизмов грузоподъемных кранов или иных исполнительных механизмов крана при выходе температуры окружающей среды за установленные пределы для данного типа крана или механизма. Недостатком данной конструкции является ее ограниченные функциональные возможности, т.к. в соответствии с п.6.2 РД 22-28-25-99 «Машины грузоподъемные. Рекомендации по использованию машин исполнения "У" в зоне "ХЛ"» после нахождения грузоподъемной машины при температуре минус 40-50°С и ниже машина до пуска в работу должна быть выдержана при температуре выше минус 40°С в течение не менее 2-3 часов соответственно, а затем подвергнута частичному внеочередному техническому освидетельствованию, проконтролировать проведение которого без наличия связи с внешним устройством невозможно.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка цифрового температурного реле со счетчиком моточасов, обеспечивающего не только определение температуры для управления работой приводов механизмов или машин, но и возможность передачи данных о температуре конструкции или окружающей среды, на которой или в которой размещен данный датчик, на внешние устройства по проводному или беспроводному последовательному интерфейсному каналу для повышения безопасной работы машин и механизмов в климатических районах, где температура может опускаться ниже или подниматься выше предельно допустимых значений, определенных в паспорте данной машины или механизма.
Поставленная техническая задача решается тем, что цифровое температурное реле со счетчиком моточасов, содержащее вычислительно-управляющее устройство в виде микроконтроллера, к которому подключены устройство ввода/вывода информации, счетчик моточасов, устройство отображения информации, модуль звуковой сигнализации, исполнительный блок и, по крайней мере, один датчик температуры, согласно полезной модели, снабжено подключенным к микроконтроллеру приемо-передатчиком последовательного интерфейса для связи с внешними устройствами, а микроконтроллер приспособлен для передачи данных по запросу внешних устройств по проводному или беспроводному последовательному интерфейсному каналу.
Предпочтительно, датчик температуры подключен к микроконтроллеру через предохранительное устройство.
Передача данных с теплового реле по запросу внешних устройств по проводному или беспроводному последовательному интерфейсному каналу позволяет регистрировать эти данные во внешних устройствах и контролировать проведение необходимых работ по последующему пуску машин или механизмов в работу после их нахождения при температурах за пределами допустимых.
Подключение датчика температуры к микроконтроллеру через предохранительное устройство исключает выход из строя микроконтроллера при коротком замыкании между линии обмена данными и линии электропитания датчика из-за механического повреждении гибкого кабеля, связывающего датчик с микроконтроллером, в процессе монтажа датчика на машине или механизме, или при их эксплуатации, что повышает эксплуатационную надежность теплового реле.
Достигаемый технический результат выражается в расширении функциональных возможностей цифрового температурного реле.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового температурного реле со счетчиком моточасов.
Цифровое температурное реле содержит вычислительно-управляющее устройство в виде микроконтроллера 1, к которому подключены цифровой датчик 2 температуры, устройство 3 ввода/вывода информации, счетчик 4 моточасов, устройство 5 отображения информации, модуль 6 звуковой сигнализации, исполнительный блок 7 и приемо-передатчик 8 последовательного CAN интерфейса для связи с внешними устройствами, в частности, с системой безопасности грузоподъемного крана.
Датчик 2 температуры подключен к микроконтроллеру 1 через предохранительное устройство 9, представляющее собой два ограничительных резистора, стоящих как в линии питания, так и в линии данных.
Электропитание элементов цифрового температурного реле осуществляется от блока 10 питания, к которому может быть подключена электросеть напряжением ~220В или источник постоянного тока в виде аккумулятора с напряжением 9-36В. Блок 10 питания включает в себя преобразователь электропитания сети переменного тока высокого напряжения в постоянный ток низкого напряжения, преобразователь напряжения постоянного тока одной величины (24В) в напряжение постоянного тока другой величины (5В) (DC/DC-преобразователь) и стабилизатор напряжения (на чертеже не показаны).
Вычислительно-управляющее устройство может быть реализовано на микроконтроллере MSP430F123IPW фирмы Texas Instruments.
В качестве датчика 2 температуры окружающей среды может быть использован калиброванный температурный датчик с цифровым выходом, например, программируемый датчик температуры DC 1821 фирмы DALLAS Semiconductor, допускающий измерение температуры в диапазоне от - 55°С до +125°С с шагом 1°С.
Устройство 3 ввода/вывода информации может быть выполнено в виде мембранной клавиатуры.
Счетчик 4 моточасов может быть реализован на микросхеме DS1682S фирмы DALLAS Semiconductor.
Устройство 5 для отображения информации может быть реализовано на цифровых сегментных индикаторах SA04-12SRWA фирмы Kingbright и микросхеме SAA1064T фирмы NXP Semiconductor.
Исполнительный блок 7 включает в себя реле постоянного тока РП-Ир2 производства Иркутского релейного завода.
Приемо-передатчик 8 последовательного CAN интерфейса 10 может быть реализован на микросхеме TJA1050T HighSpeed CAN Transceiver SO8 фирмы NXP Semiconductor.
Блок 10 питания может быть реализован с использованием DC/DC-преобразователя AM3GW-2405SZ компании Aimtec и AC/DC модуля NFM-05-24 фирмы Mean Well. Стабилизатор напряжения может быть реализован на микросхеме TPS7333QD SO8 фирмы Texas Instruments.
При монтаже цифрового температурного реле на грузоподъемном кране закрепляют датчик 2 температуры на металлоконструкции крана. При подключении температурного реле к источнику питания (электросети напряжением 220В переменного тока или источнику постоянного тока, например, в виде аккумулятора с напряжением 8-36В) с помощью устройства 3 ввода/вывода информации производят введение порогов предельно допустимых температур. Установленные пользователем пороги, соответствующие предельно-допустимым температурам, хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера.
При эксплуатации грузоподъемного крана обмен информацией между датчиком 2 температуры металлоконструкции крана и микроконтроллером 1 осуществляет по однопроводному интерфейсу 1-Wire. В микроконтроллере 1 происходит сравнение фактической температуры металлоконструкции крана с предельно-допустимыми температурами. Устройство 5 отображает текущую температуру металлоконструкции крана, два пороговых значения температуры (при необходимости) и количество наработанных моточасов.
При выходе температуры металлоконструкции крана за установленные пределы для данного типа крана, температурное реле автоматически отключает привода механизмов грузоподъемного крана или иные его исполнительные механизмы. Одновременно микроконтроллер 1 выдает сигналы на устройство 5 отображения информации и модуль 6 звуковой сигнализации.
По запросу внешних устройств, например, системы безопасности грузоподъемного крана, информация о температуре металлоконструкции крана передается с помощью приемо-передатчик 8 последовательного CAN интерфейса по проводному или беспроводному последовательному интерфейсному каналу в систему безопасности крана, где она регистрируется и анализируется на предмет контроля проведения необходимых работ по последующему пуску машин или механизмов.
Описанное устройство является лишь частным примером осуществления предлагаемой полезной модели. При ее реализации могут использоваться различные конструктивные исполнения элементов устройства, отличающиеся от описанных в данной заявке. Например, в случае использования в качестве устройства 5 отображения информации графического дисплея, а в качестве устройства ввода/вывода информации сенсорной панели, они подключаются к микроконтроллеру непосредственно или через согласующие устройства. Кроме этого температурному реле может содержать несколько датчиков, контролирующих не только температуру металлоконструкции, а также температуру рабочих жидкостей крана и температуру в шкафах управления, что позволяет повысить надежность работы крана.
Предлагаемое цифровое температурное реле может быть изготовлено промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных электронных компонентов и технологий.