УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ СХЕМ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЦЕПЕЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Полезная модель относится к конструкциям, используемым в области систем автоматического управления технологическими процессами (далее по тексту - САУ), в частности, для выявления причин неисправности электрических цепей управления исполнительных механизмов.
В составе автоматизированных систем управления электрических приводов шаровых кранов, гидравлических и газовых клапанов, воздушных заслонок (далее по тексту - ИМ) применяются схемы контроля целостности цепей управления, включающие оптический или электромагнитный электронный прибор (модуль) типа Phoenix Contact 29.66.618, 29.66.621, 29.61.105 [1], расположенный в шкафу САУ и подключаемый параллельно силовым контактам реле, которое коммутирует цепь питания ИМ. Электрическая принципиальная схема устройства контроля целостности цепи управления представлена на Фиг. 1 и функционирует следующим образом: в отключенном состоянии, при отсутствии активного сигнала на выходе дискретного модуля 1 контроллера, контакты реле 2 управления ИМ 3 разомкнуты и незначительный ток протекает через внутренний светодиод 4.1 оптического модуля 4, вызывая открытие фототранзистора 4.2, коммутирующего цепь соответствующего дискретного входа контроллера 5, на котором устанавливается сигнал уровня логической единицы. При обрыве цепи управления, например, по причине повреждения силового кабеля, либо выхода из строя самого ИМ 3 или элементов их коммутации, ток через светодиод 4.1 прерывается, что ведет к закрытию фототранзистора 4.2 оптического модуля 4 и, следовательно, снятию напряжения с соответствующего дискретного входа контроллера 5, на котором устанавливается сигнал уровня логического нуля. В результате на АРМ оператора отображается сигнал неисправности.
В процессе работы схем контроля целостности цепи ИМ 3, не исключены случаи выхода из строя оптического модуля 4, что воспринимается системой управления как общая неисправность ИМ 3. В данной ситуации существует проблема оперативного выявления и устранения данной неисправности, поскольку отсутствует универсальный прибор для проверки вышеуказанных оптических модулей 4, ввиду многообразия их конструктивного исполнения и широкого диапазона рабочих напряжений от 24 до 60 вольт.
Существующий способ проверки работоспособности оптических модулей схем контроля целостности цепи ИМ 3 приборами заводского изготовления [2] и [3] представлен на фиг. 2. Он производится в следующей последовательности: в зависимости от электрических параметров оптического модуля 4, указанных в технической документации к нему, на лабораторном блоке питания 6 устанавливают значение напряжения от 24 до 60 В, затем данное напряжение подают на выводы катода и анода внутреннего светодиода 4.1 испытуемого оптического модуля 4 с соблюдением полярности. Второй аналогичный блок питания 7 подключают к выводам коллектора и эмиттера внутреннего фототранзистора 4.2 оптического модуля 4 последовательно через токоограничительный резистор 8 сопротивлением 250 Ом. При помощи мультиметра 9, подключенного в данную цепь последовательно в режиме амперметра, оценивают ток, протекающий через переход коллектор-эмиттер фототранзистора 4.2 оптического модуля 4 в открытом состоянии, который должен составлять не менее 100 мА. В случае несоответствия результата измерения вышеуказанным параметрам, испытуемый оптический модуль 4 считают неисправным.
Недостатком данного способа является его трудоемкость, обусловленная необходимостью одновременного использования трех приборов в стационарных лабораторных условиях для оценки исправности оптического модуля.
Задачей полезной модели является оптимизация процесса выявления причин неисправностей цепей управления ИМ.
Технический результат - сокращение времени поиска и устранения неисправностей в цепях управления ИМ.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается созданием автономного универсального устройства для проверки схем контроля целостности цепи ИМ, состоящего из корпуса, на панели которого находятся: кнопка для включения устройства, колодка для подключения и фиксации испытуемого оптического модуля, светодиоды и для индикации работы устройства, модуля ТР4056 с унифицированным разъемом micro USB для подключения зарядного устройства, гальванического элемента литий-ионного типа для питания устройства, микросхемы «МС34063» для преобразования постоянного напряжения, микросхемы «LM317» для стабилизации постоянного тока.
Схема электрическая принципиальная устройства для проверки схем контроля целостности цепи ИМ показана на фиг. 3. В корпусе 10 устройства смонтированы: печатная плата 11 с размещенными на ней импульсным преобразователем напряжения и линейным стабилизатором тока, предназначенными для питания внутреннего светодиода испытуемого оптического модуля 4, кнопка без фиксации 12 для проведения тестирования оптического модуля 4, колодка 13 с индикаторным светодиодом желтого цвета 14 для подключения и фиксации испытуемого оптического модуля 4, светодиод зеленого цвета 15 для оценки исправности оптического модуля 4 в процессе проведения теста, печатная плата 16 управления зарядкой встроенного аккумулятора 18 с унифицированным разъемом типа micro USB 17, литий-ионный аккумулятор 18, предназначенный для питания устройства в автономном режиме.
Для проверки исправности, оптический модуль 4 помещают в колодку 13 устройства и фиксируют в ней защелкой. После нажатия кнопки 12, расположенной на корпусе 10 устройства, напряжение питания от внутреннего источника 18 напряжением 3,8 В поступает на импульсный повышающий преобразователь напряжения, выполненный на интегральной микросхеме МС34063 19, коммутирующей индукционный дроссель 20 с частотой, задаваемой емкостью конденсатора 21. В результате самоиндукции, на выходе дросселя 20 появляется высокое напряжение, поступающее на делитель из резисторов 22 и 23 через блокировочный диод 24. Значение выходного напряжения преобразователя задается соотношением сопротивлений делителя и составляет 60 В. После преобразователя, повышенное напряжение поступает на стабилизатор тока, выполненный на интегральной микросхеме LM317 25. Ток стабилизации задается значением сопротивления резистора 26 и составляет 10 мА. После стабилизации, напряжение поступает на индикаторный светодиод желтого 14 цвета и, подключенный параллельно ему, внутренний светодиод 4.1 испытуемого оптического модуля 4, в результате светится светодиод желтого цвета 14 и открывается внутренний фототранзистор 4.2 оптического модуля 4. Далее, последовательно через открытый переход коллектор-эмиттер фототранзистора 4.2, ограничительный резистор 27 и индикаторный светодиод зеленого цвета 15 протекает ток внутреннего источника питания 18, вызывая свечение индикаторного светодиода зеленого цвета 15, что указывает на исправность испытуемого оптического модуля 4. В случаях отсутствия свечения зеленого индикатора 15 после нажатия кнопки 12, либо его свечения без ее нажатия, испытуемый модуль 4 считают неисправным. Отсутствие свечения желтого индикатора 14 после нажатия кнопки 12 как с установленным оптическим модулем 4, так и без него, свидетельствует о неисправности самого устройства для проверки схем контроля целостности цепей исполнительных механизмов, либо о необходимости зарядки его внутреннего источника питания 18.
Также существует возможность питания устройства от внешнего источника напряжением 5 В через унифицированный разъем micro USB 17, от него же производится зарядка внутреннего источника питания (красный индикатор над разъемом означает процесс заряда, синий - его окончание и автоматическую остановку). Список источников:
1.Оптические и электромагнитные электронные модули Phoenix Contact [Электронный ресурс]. URL: https://www.phoenixcontact.com/online/portal/us?1dmy&urile=wcm%3apath%3a/usen/web/main/products/list_pages/Single_relays_P-16-06-01-02/bcfc386b-441c-4969-811a-c5f4803f8ca6 (дата обращения: 09.11.2020).
2. Лабораторный 3-х канальный ИП АКТАКОМ APS-7323 [Электронный ресурс]. URL: https://kipia.ru/catalog/izmeritelnye-pribory/radioizmeritelnye/istochniki-pitaniya/aktakom_APS-7323_11301/ (дата обращения: 09.11.2020).
3. Мультиметр цифровой Fluke-175 [Электронный ресурс]. URL: https://kipia.ru/catalog/izmeritelnye-pribory/elektroizmeritelnye/cifrovoj-multimetr/Fluke/fluke-175-177 (дата обращения: 09.11.2020).