РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПИРОСРЕДСТВАМИ

Полезная модель распределенная система управления пиросредствами относится к системам инициирования пиросредств в системах управления средствами выведения в ракетно-космической отрасли, авиационных системах, при взрывных работах в горной промышленности, строительных отраслях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой системе является сетевой прибор взрывания (см. патент РФ 2202766, 7 F 42 D 1/055) содержащий микроконтроллер, выполняющий функции центрального блока управления, устройства замедления в виде тиристорных ключей, каждый из которых подсоединен к соответствующей электровзрывной сети, запоминающее устройство, согласно изобретению снабженное внешним источником энергии, преобразователь напряжения, устройство контроля и защиты прибора, датчик тока, датчик напряжения, два аналого-цифровых преобразователя, устройство ввода и отображения информации.
Недостатками сетевого прибора взрывания является: использование радиальной электровзрывной сети, отсутствие контроля подключения пиросредств к инициирующему устройству, неэффективное использование силового источника.
Задачей предлагаемого технического решения является создание системы управления инициирования множества пиросредств через единую дублированную магистраль с пониженным энергопотреблением при инициации пиросредств, безопасной и надежной в работе.
Техническим результатом является повышение безопасности, повышенная безотказность в работе, снижение массы и габаритов кабельной системы, пониженное энергопотребление при инициировании пиросредств. Технический результат достигается использованием дублированного магистрального канала связи, размещением приборов инициирования в непосредственной близости к пиросредствам, использованием гальванических развязок на разных этапах следования сигнала, дублированием кода инициирования и использованием выборка 2 из 3-х кода адреса в кодовой последовательности, а также использованием выходного понижающего по напряжению трансформатора для понижения энергопотребления. Кроме этого обеспечен безопасный режим штатных проверок исправности как прибора инициирования, так и самого пиросредства.
Этот результат достигается тем, что предлагаемая система управления пиросредствами состоящая из двух каналов, каждый из которых содержит центральный прибор (состоящий из микроконтроллера, передатчика, приемника и аналого-цифрового преобразователя), который подключен к магистральной линии связи, через которую подается управляющая информация и силовое питание, которая подключена к прибору подрыва пиросредства, (состоящего из приемного устройства, логического устройства и усилителя мощности), который подключается непосредственно к пиросредству.
Совокупность предложенных признаков позволяет осуществлять контроль передачи управляющей информации, контроль подключения пиросредств без подачи
шины силового питания, подключение прибора подрыва пиросредства через магистральную линию связи и сокращение количества ее проводов за счет подачи управляющих сигналов и силового питания через одни и те же провода, снижение потребления тока от источника силового питания за счет использовании в усилителе мощности настраиваемого генератора стабильного тока и понижающего трансформатора на выходе прибора подрыва пиросредства, контроль факта срабатывания пиросредства по току в магистрали и напряжению на проводах магистрали (при проверках), повышение надежности функционирования системы за счет мажаритарной выборки команды в управляющей информации, гальванической развязки между блоками и отсутствия в приборе подрыва приросредства узлов, способных сформировать несанкционированный сигнал инициации пиросредства.
Контроль передачи управляющей информации, подключения пиросредства, позволяют выявить появление отказов и принять оперативное решение по использованию системы.
Подключение прибора подрыва пиросредства через магистральную линию связи и сокращение количества ее проводов, а также снижение потребления тока от источника силового питания позволяют уменьшить габариты и массу системы.
Мажаритарной выборкой команды в управляющей информации, гальваническими развязками между блоками и отсутствием в приборе узлов способных сформировать сигнал инициации пиросредств обеспечивается повышенная надежность и безопасность функционирования.
Функциональная схема распределенной системы управления пиросредствами представлена на фигуре 1.
1. Центральный прибор;
2. Микроконтроллер;
3. Аналого-цифровой преобразователь;
4. Первый передатчик;
5. Первый приемник центрального прибора;
6. Второй передатчик;
7. Второй приемник центрального прибора;
8. Первичная обмотка первого выходного трансформатора центрального прибора;
9. Вторичная обмотка первого выходного трансформатора центрального прибора;
10. Первичная обмотка второго выходного трансформатора центрального прибора;
11. Вторичная обмотка второго выходного трансформатора центрального прибора;
12. Измерительное сопротивление;
13. Плюсовая шина силового питания;
14. Минусовая шина силового питания;
15. Магистральная линия связи;
16. Прибор подрыва пиросредства;
17. Первичная обмотка первого входного трансформатора прибора подрыва пиросредства;
18. Вторичная обмотка первого входного трансформатора прибора подрыва пиросредства;
19. Первичная обмотка второго входного трансформатора прибора подрыва пиросредства;
20. Вторичная обмотка второго входного трансформатора прибора подрыва пиросредства;
21. Приемное устройство первого канала прибора подрыва пиросредства;
22. Приемное устройство второго канала прибора подрыва пиросредства;
23. Логическое устройство первого канала прибора подрыва пиросредства;
24. Логическое устройство второго канала прибора подрыва пиросредства;
25. Первичная обмотка трансформатора гальванической развязки первого канала прибора подрыва пиросредства;
26. Первичная обмотка трансформатора гальванической развязки второго канала прибора подрыва пиросредства;
27. Первая вторичная обмотка трансформатора гальванической развязки первого канала прибора подрыва пиросредства;
28. Вторая вторичная обмотка трансформатора гальванической развязки первого канала прибора подрыва пиросредства;
29. Первая вторичная обмотка трансформатора гальванической развязки второго канала прибора подрыва пиросредства;
30. Вторая вторичная обмотка трансформатора гальванической развязки второго канала прибора подрыва пиросредства;
31. Диодный мостик первого канала прибора подрыва пиросредства;
32. Диодный мостик второго канала прибора подрыва пиросредства;
33. Первичная обмотка выходного трансформатора первого канала прибора подрыва пиросредства;
34. Вторичная обмотка выходного трансформатора первого канала прибора подрыва пиросредства;
35. Первичная обмотка выходного трансформатора второго канала прибора подрыва пиросредства;
36. Вторичная обмотка выходного трансформатора второго канала прибора подрыва пиросредства;
37. Усилитель мощности первого канала прибора подрыва пиросредства;
38. Усилитель мощности второго канала прибора подрыва пиросредства;
39. Резистор подстройки выходного тока первого канала прибора подрыва пиросредства;
40. Резистор подстройки выходного тока второго канала прибора подрыва пиросредства;
41. Резистор дополнительной нагрузки первого канала прибора подрыва пиросредства;
42. Резистор дополнительной нагрузки второго канала прибора подрыва пиросредства;
43. Пиросредство;
44. Первый мостик пиросредства;
45. Второй мостик подрыва пиросредства.
Функциональная схема распределенной системы управления пиросредствами с множеством пиросредств представлена на фигуре 2.
46. Второй прибор подрыва пиросредства;
47. Второе пиросредство;
48. N-ый прибор подрыва пиросредства;
49. N-e пиросредство;
Центральный прибор (1) состоит из аналого-цифрового преобразователя (3) соединенного с микроконтроллером (2), который соединен с передатчиками (4 и 6) и приемниками (5 и 7), которые подключены к первичным обмоткам (8 и 10) выходных трансформаторов центрального прибора (Тр1 и Тр2), вторичные обмотки которых (9 и 11) подключены к магистральной линии связи (15), также вторичные обмотки (9 и 11) подключены к аналого-цифровому преобразователю (3), а средние точки вторичных обмоток (9 и 11) выходных трансформаторов центрального прибора (Тр1 и Тр2) подключены шинам силового питания (у Тр1 к «+Д» (13), а у Тр2 к «-Д» (14)), к одной из которых последовательно подключен измерительный резистор R1 (12), который, в свою очередь, параллельно подключен к аналого-цифровому преобразователю (3).
Прибор подрыва пиросредства (16) состоит из двух каналов, каждый из которых состоит из входного трансформатора Тр3 (Тр4), первичная обмотка которого 17 (19) подключена к магистральной линии связи (15), а вторичная обмотка входного трансформатора прибора подрыва пиросредства 18 (20) - к входу приемного устройства 21 (22), выходы которого подключены к входам логического устройства 23 (24), выходы которого подключены к первичной обмотке 25 (26) трансформатора гальванической развязки Тр5 (Тр6), первая вторичная обмотка которого 27 (29) подключена к диодному мосту 31 (32), предназначающегося для регламентных проверок, который подключен к магистральной линии связи (15), а вторая вторичная обмотка 28 (30) трансформатора гальванической развязки Тр5 (Тр6) подключена к входам усилителя мощности 37 (38), к которому подключено регулирующее сопротивление R4 (39) (R5 (40)), которое подключено к магистральной линии связи (15), а также первичная обмотка 33 (35) выходного трансформатора прибора подрыва пиросредства Тр7 (Тр8), средняя точка которой подключена к магистральной линии связи (15), вторичная обмотка 34 (36) выходного трансформатора прибора подрыва пиросредства Тр7 (Тр8) подключена к сопротивлению R6 (41) (R7 (42)) и непосредственно к одному из мостиков 44 (45) пиросредства (43). Второй канал прибора подрыва пиросредства выглядит таким же образом, как и первый и работает на второй мостик 44 (45) пиросредства (43).
Система в режиме проверок работает следующим образом.
При включении центрального прибора (1) происходит запуск программы управления микроконтроллером (2), которая инициализирует передатчики (4 и 6), приемники (5 и 7) и аналого-цифровой преобразователь (3).
Происходит выбор режима работы (проверка).
Силовое питание (13 и 14) не включается.
В случае отсутствия аварийных ситуаций при инициализации подается кодовая посылка сначала на первый передатчик (4), который передает сигнал через выходной трансформатор центрального прибора (Тр1) в магистральную линию связи (15).
Информационный сигнал, следуя по магистральной линии связи (15) поступает на множество приборов подрыва пиросредств (как указано на фигуре 2), в каждом из которых через входной трансформатор прибора подрыва пиросредства (Тр3) поступает на приемное устройство (21), где декодируется и передается на логическое устройство (23), которое сравнивает полученный код с «зашитым» в логическое устройство кодом и в случае совпадения хотя бы 2-х из 3-х кодовых повторений в одном информационном сигнале, логическое устройство пропускает следующий за последним кодом сигнал на трансформатор гальванической развязки (Тр5) через который этот сигнал поступает на диодный мостик (31), который подключен к линии связи (15). В случае верной работы канала между проводами линии связи (15) двух каналов одного прибора подрыва приросредства появляется потенциал, уровень которого зависит от факта наличия подключения пиросредства, который регистрируется с помощью аналого-цифрового преобразователя (3), а результат передается в микроконтроллер (2), где делается заключение об исправности составных частей первого канала проверяемого прибора подрыва пиросредства.
Далее подается кодовая посылка на второй передатчик (6) и повторяется описанная выше процедура проверки для второго канала прибора подрыва пиросредства, после чего делается заключение об исправности составных частей второго канала.
Система управления подрыва пиросредствами в режиме инициирования пиросредства работает следующим образом.
При включении центрального прибора (1) происходит запуск программы управления микроконтроллером (2), которая инициализирует передатчики (4 и 6), приемники (5 и 7) и аналого-цифровой анализатор (3).
Происходит выбор режима работы (инициирование пиросредств).
Включается силовое питание (13 и 14).
В случае отсутствия аварийных ситуаций при инициализации подается кодовая посылка на передатчики (4 и 6), которые передают сигнал через выходной трансформатор центрального прибора (Тр1 и Тр2) в магистральную линию связи (15), через приемники (5 и 7) производится эхо-контроль передаваемой в магистраль информации.
К средней точке вторичной обмотки (9 и 11) выходного трансформатора центрального прибора (Тр1 и Тр2) подключены шины силового питания (13 и 14), следовательно, ток силового питания следует по одной линии связи с информационным сигналом.
Информационный сигнал, следуя по магистральной линии связи (15) поступает на множество приборов подрыва пиросредства (как указано на фигуре 2) в каждом из которых через входной трансформатор прибора подрыва пиросредства (Тр3 и Тр4) поступает на приемное устройство (21 и 22), где декодируется и передается на логическое устройство (23 и 24), которое сравнивает полученный код с «зашитым» в логическом устройстве и в случае совпадения хотя бы 2-х из 3-х кодовых
повторений в одном информационном сигнале, логическое устройство (23 и 24) пропускает следующий за кодом сигнал на трансформатор гальванической развязки (Тр5 и Тр6) через который этот сигнал поступает на усилитель мощности (37 и 38).
Усилитель мощности (37 и 38) построен по схеме генератора стабильного тока, следовательно, при его работе через первичную обмотку (33 и 35) выходного трансформатора прибора подрыва пиросредства (Тр7 и Тр8) течет ток, величина которого определятся номиналом сопротивления R4 (39) для одного канала и сопротивлением R5 (40) во втором канале.
Выходной трансформатор прибора подрыва пиросредства (Тр7 и Тр8) является понижающим по напряжению (повышающим по току), следовательно, через мостик (44 и 45) пиросредства (43) (так как сопротивление мостика пиросредства (43) много меньше сопротивлений R6 и R7) протекает ток увеличенный в n раз, где n - коэффициент трансформации выходного трансформатора.
Замер величины напряжения на измерительном резисторе R1 (12) через аналого-цифровой преобразователь (3) позволяет зафиксировать факт протекания тока через мостик (44 и 45) пиросредства (43) до его перегорания.
Ток протекающий через мостики (44 и 45) пиросредства (43) задается номиналами сопротивлений R4 (39) и R5 (40), а также величиной коэффициента трансформации трансформаторов Тр7 и Тр8.