УСТРОЙСТВО ИНИЦИИРОВАНИЯ
INITIATION DEVICE

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для управления техническими средствами и технологическими процессами.
К настоящему времени разработаны способы и устройства инициирования процессов, которые основываются в основном на двух принципах передачи энергии - с использованием проводной и оптоволоконной линии связи.
Известно техническое решение [1], в котором инициирование осуществляется по проводной системе путем подачи высоковольтного импульса. Основным недостатком данного решения является возможность несанкционированного воздействия какого-либо высокочастотного сигнала, статического электричества и токов наводки.
Известны способы [2, 3] и устройства [4, 5], в которых оптическое волокно используется в качестве светового тракта, связывающего объект с выходом лазера. Инициацию процесса осуществляют посредством передаваемой оптической энергии.
Известно также решение коммутации энергии путем освещения фотоуправляемого полупроводникового переключателя [6].
Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение [7], в котором блок управления связан оптическим жгутом с блоком инициирования с целью передачи энергии лазерного излучения для преобразования в напряжение.
Общими недостатками указанных устройств являются высокая себестоимость оптического волокна, сложная технология соединений волокон между собой и с другими компонентами устройства, на которых происходят большие потери оптической энергии. Кроме того, из-за хрупкости оптоволокна снижается надежность собранного устройства.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и технологичности сборки устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве инициирования, состоящем из блока управления, содержащего источник питания, лазеры, и блока инициирования, содержащего преобразователь энергии лазерного излучения в напряжение и фотоэлектронный ключ, блок управления состыкован без зазора с блоком инициирования таким образом, что линзы лазеров блока управления установлены соосно с линзами фотопреобразователя и фотоключа, которые оснащены фильтрами со спектром пропускания, соответствующим спектру излучения направленного на них лазера. Кроме того, оно снабжено устройством неконтактного включения лазеров, содержащим активирующую часть и исполнительную часть, которая расположена в блоке управления, а блок управления содержит устройство сбора информации с внешних датчиков о состоянии объекта.
При сочленении блока управления непосредственно с блоком инициирования активирующая часть устройства неконтактного включения лазеров расположена в блоке инициирования.
В случае соединения блока управления с блоком инициирования посредством проставки активирующая часть устройства неконтактного включения лазеров расположена в проставке.
На фиг.1 схематично представлено устройство инициирования, предназначенное для использования в стационарном варианте.
Устройство инициирования состоит из самостоятельных блоков: блока управления 1, блока инициирования 2, состыкованных между собой посредством проставки 3.
В блоке управления 1 установлены источник питания 4, лазер 5 большой мощности, лазер 6 и устройство 7 сбора информации с внешних датчиков о состоянии объекта, а также исполнительная часть 8 устройства неконтактного включения лазеров 5 и 6.
В блоке инициирования 2 расположены фотоключ 9, накопительный конденсатор 10, фотопреобразователь 11 лазерного излучения в напряжение. Фотопреобразователь 11 и фотоключ 9 оснащены светофильтрами 12 и 13 со спектрами пропускания, соответствующими спектру излучения направленных на них лазеров 5 и 6.
Проставка 3 обеспечивает однозначную ориентацию блока 1 относительно блока 2, а также соосность оптических осей лазеров 5 и 6 с фотопреобразователем 11 и фотоключом 9. В ней установлена активирующая часть 14 устройства неконтактного включения лазеров 5 и 6.
На фиг.2 представлено устройство инициирования, в котором для снижения его габаритов блок управления 1 совмещен без зазора непосредственно с блоком инициирования 2. Активирующая часть 14 устройства неконтактного включения лазеров 5 и 6 установлена в блоке инициирования 2. Фиксация блоков и ориентация их относительно друг друга выполнена с помощью замков-защелок 15. Для снижения весовых характеристик источник питания 4 вынесен за пределы устройства и подключен с помощью клемм 16.
Работа устройства инициирования, представленного на фиг.1, заключается в следующем. В исходном состоянии блок управления 1 и блок инициирования 2 находятся в расстыкованном состоянии и могут храниться раздельно, а проставка 3 может быть закреплена на техническом средстве. В таком положении осуществляется полная защита устройства инициирования от ее несанкционированного использования.
Сочленение блока управления 1 с блоком инициирования 2 выполняется с помощью проставки 3. При этом обеспечивается однозначное пространственное положение блоков 1 и 2 относительно друг друга и совмещение оптических осей лазера 5 и фотопреобразователя 11, а также лазера 6 и фотоключа 9. При сочленении блоков 1 и 2 активирующая часть 14 (может быть выполнена на основе магнита) инициирует срабатывание исполнительной части 8 (может быть выполнена на основе магнитного переключателя), которая замыкает свои контакты К1 и подает напряжение с источника питания 4 на лазеры 5 и 6. В результате чего зажигается лазер 5, а лазер 6 находится в дежурном режиме. Фотопреобразователь 11, получая энергию лазерного излучения, преобразует ее в напряжение, которое усиливается и поступает на накопительный конденсатор 10. В таком состоянии устройство инициирования может находиться длительное время. Устройство 7 опрашивает внешние датчики, контролирующие состояние объекта, проводит сравнение поступившей информации с заданными условиями и при их совпадении выдает команду на включение лазера 6. При этом срабатывает фотоключ 9, который замыкает контакт К2 и подключает накопительный конденсатор 10 к нагрузке.
Фиксация блоков 1 и 2 устройства инициирования, представленного на фиг.2, выполняется, например, с помощью замков-защелок 15, а источник питания 4 с помощью клемм 16. Работа данного устройства осуществляется аналогично устройству, представленному на фиг.1.
Таким образом в предлагаемых устройствах осуществлена полная развязка между блоками управления и блоком инициирования, т.к. между ними отсутствуют как гальваническая, так и оптоволоконная связь, что повышает надежность предложенных устройств.
Сборка устройств инициирования осуществляется простым сочленением блоков и не требует для этого специальных инструментов и оснастки, что повышает их технологичность.
Кроме того, рассматриваемые конструкции устройства инициации обладают несколькими степенями защиты от несанкционированного вмешательства, к которым относятся:
- работа лазеров с различными спектрами излучений;
- наличие соответствующих фильтров на фотопреобразователе и фотоключе;
- наличие устройства неконтактного включения лазеров;
- наличие устройства сбора информации, обеспечивающего выдачу разрешительного сигнала на включение команды начала процесса. К числу мер, обеспечивающих защиту устройств, можно отнести сочленение блоков без зазора, что также исключает возможность постороннего вмешательства.
Исходя из описания работы предлагаемых устройств, можно утверждать, что поставленная техническая цель достигнута.
Предложенное изобретение может найти применение в технологических процессах в промышленности, в установках для проведения научных исследований, медицинских установках.
Список литературы
1. Патент RU 2285897 С1, МПК F42D 1/055 от 20.10.2006.
2. Патент US 3812783, кл. F42С 13/02, F42B 1/04 от 28.05.1974.
3. Патент RU 2107256 С1, МПК F42D 3/04, 1/04, F42С 13/02 от 1998.
4. Патент РФ 2100772, МПК F42D 3/00; F42C 13/02 от 27.12.1997.
5. Патент RU 2106887 С1 от 20.03.1998.
6. Свидетельство на полезную модель RU 20807U1 от 27.11.2001.
7. Заявка на изобретение RU 2004104522 A, МПК G01D 5/30 от 27.07.2005.