Релейный коммутатор
RELAY SWITCH

Изобретение относится к устройствам автоматики и может найти применение в ответственной аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности, например в устройствах управления ракетно-космической техники (РКТ).
Известно резервированное контактное устройство, содержащее четыре контактные группы, контакты которых образуют мостиковую схему замыкающих и размыкающих контактов основного и резервного коммутирующих узлов, причем диагональ мостиковой схемы резервированных замыкающих контактов соединена с диагональю мостиковой схемы резервированных размыкающих контактов (а.с. СССР №535618 кл. H01H 47/00).
Данное контактное устройство справедливо и в случае использования контактных групп дистанционных переключателей. Недостатком такого устройства является избыток по числу используемых дистанционных переключателей.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является коммутирующее устройство, содержащее первый, второй, третий, четвертый дистанционные переключатели с двумя контактными группами, шину питания «-», первые выводы включающих и отключающих обмоток дистанционных переключателей объединены и подключены к шине питания «-», вторые выводы включающей обмотки первого и второго дистанционного переключателя соединены с первым основным входом коммутатора, вторые выводы включающей обмотки третьего и четвертого дистанционного переключателя соединены с первым резервным входом коммутатора, вторые выводы отключающей обмотки первого и третьего дистанционного переключателя соединены со вторым основным входом коммутатора, вторые выводы отключающей обмотки второго и четвертого дистанционного переключателя соединены со вторым резервным входом коммутатора; выводы замыкающих контактов первого и третьего дистанционных переключателей объединены и являются коммутируемым входом релейного коммутатора, вывод переключающего контакта первого дистанционного переключателя соединен с выводом замыкающего контакта второго дистанционного переключателя, вывод переключающего контакта третьего дистанционного переключателя соединен с выводом замыкающего контакта четвертого дистанционного переключателя, вывод переключающего контакта второго и четвертого дистанционного переключателя объединены и являются выходом релейного коммутатора (Экспресс-1000Н. Функциональный анализ 765-AN-43210-ISS-00105, ОАО «ИСС», г. Железногорск). Данный документ не является секретным, но также не является общедоступным (п. 11 Требования). Суть устройства описана и приведена в заявке на заявляемое изобретение для обеспечения требования общедоступности в дальнейшем.
Недостатками указанного устройства является избыточное число используемых дистанционных переключателей, что снижает надежность и увеличивает массу релейного коммутатора.
Задачей изобретения является увеличение надежности устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в релейный коммутатор, содержащий первый, второй, третий дистанционные переключатели с двумя контактными группами; шину питания «-»; первые выводы включающих и отключающих обмоток дистанционных переключателей объединены и подключены к шине питания «-»; второй вывод включающей обмотки первого дистанционного переключателя соединен с основным входом включения релейного коммутатора; второй вывод включающей обмотки третьего дистанционного переключателя соединен с резервным входом включения релейного коммутатора; второй вывод отключающей обмотки первого дистанционного переключателя соединен с основным входом выключения релейного коммутатора; второй вывод отключающей обмотки третьего дистанционного переключателя соединен с резервным входом выключения релейного коммутатора; вывод замыкающего контакта первой контактной группы первого и третьего дистанционных переключателей объединены и являются коммутируемым входом релейного коммутатора, а вывод переключающего контакта первой контактной группы первого дистанционного переключателя соединен с выводом замыкающего контакта первой контактной группы второго дистанционного переключателя; вывод переключающего контакта первой контактной группы второго дистанционного переключателя соединен с выходом релейного коммутатора, введены первый, второй, третий, четвертый диоды; катоды первого и второго диодов соединены со вторым выводом включающей обмотки второго дистанционного переключателя; анод первого диода соединен с основным входом включения релейного коммутатора; анод второго диода соединен с резервным входом включения релейного коммутатора; катоды третьего и четвертого диодов соединены со вторым выводом отключающей обмотки второго дистанционного переключателя, анод третьего диода соединен с основным входом отключения релейного коммутатора; анод четвертого диода соединен с резервным входом отключения релейного коммутатора; вывод переключающего контакта первой контактной группы и вывод размыкающего контакта второй контактной группы третьего дистанционного переключателя соединены с переключающим выводом первой контактной группы первого дистанционного переключателя и выводом замыкающего контакта первой контактной группы второго дистанционного переключателя и являются технологическим выходом релейного коммутатора; вывод замыкающего контакта второй контактной группы третьего дистанционного переключателя соединен с выходом релейного коммутатора; выводы переключающих контактов второй контактной группы первого и третьего дистанционных переключателей объединены; вывод замыкающего контакта второй контактной группы первого дистанционного переключателя соединен с коммутируемым входом релейного коммутатора; вывод замыкающего контакта второй контактной группы второго дистанционного переключателя является телеметрическим входом релейного коммутатора, а вывод переключающего контакта - телеметрическим выходом релейного коммутатора.
Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема релейного коммутатора; на фиг. 2 - схема соединения контактов контактных групп дистанционных переключателей при использовании релейного коммутатора в качестве размыкающего устройства; в таблице 1 представлены данные о состояние обмоток и контактов дистанционных переключателей релейного коммутатора с учетом того, что входной коммутируемый сигнал релейного коммутатора постоянно присутствует.
Релейный коммутатор содержит первый 1, второй 2, третий 3 дистанционные переключатели (поляризованные реле), имеющие соответственно 1.1, 2.1, 3.1 первые контактные группы и 1.2, 2.2, 3.2 вторые контактные группы; шину питания «-Е»; основной 4 и резервный 6 включающие входы релейного коммутатора; основной 5 и резервный 7 отключающие входы релейного коммутатора; первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11 диоды; коммутируемый 13 вход; технологический выход 12 и выход 14 релейного коммутатора; телеметрический вход 15 и телеметрический выход 16 релейного коммутатора. Таким образом, по сравнению со схемой релейного коммутатора прототипа, используются не четыре, а три дистанционных переключателя; при этом, для реализации работы устройства и получения указанного технического результата при наличии меньшего количества дистанционных переключателей в схеме релейного коммутатора изменены связи между элементами.
На функциональной схеме релейного коммутатора диоды, шунтирующие обмотки дистанционных переключателей, условно не показаны.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии контакты дистанционных переключателей разомкнуты. Проверить это возможно путем измерения сопротивления между технологическим выходом 12 и коммутируемым 13 входом релейного коммутатора, между технологическим выходом 12 и выходом 14 релейного коммутатора. В случае наличия сопротивления между технологическим выходом 12 и коммутируемым 13 входом релейного коммутатора необходимо на основной 5 отключающий вход релейного коммутатора подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на отключающую обмотку первого 1 и через третий 10 диод на отключающую обмотку второго 2 дистанционного переключателя. Если и в этом случае сопротивление не изменилось -необходимо на резервный 7 отключающий вход релейного коммутатора подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на отключающую обмотку третьего 3 и через четвертый 11 диод на отключающую обмотку второго 2 дистанционного переключателя.
В случае наличия сопротивления только между технологическим выходом 12 и выходом 14 релейного коммутатора достаточно подать напряжение положительной полярности на основной 5 или резервный 7 отключающий вход релейного коммутатора.
Управление релейным коммутатором можно осуществлять по основным входам или по резервным, а также одновременно по основным и резервным входам.
Для включения релейного коммутатора по основным входам на основной 4 включающий вход необходимо подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на включающую обмотку первого 1 и через первый 8 диод на включающую обмотку второго 2 дистанционных переключателей. Замыкаются контакты 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 первого 1 и второго 2 дистанционных переключателей, которые образуют проводящие цепи между коммутируемым 13 входом и выходом 14 релейного коммутатора, а также между телеметрическим входом 15 и телеметрическим выходом 16 релейного коммутатора.
Для выключения релейного коммутатора на основной 5 отключающий вход необходимо подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на отключающую обмотку первого 1 и через третий 10 диод на отключающую обмотку второго 2 дистанционных переключателей. Контакты 1.1,1.2, 2.1, 2.2 первого 1 и второго 2 дистанционных переключателей размыкаются. Таким образом, цепи между коммутируемым 13 входом и выходом 14 релейного коммутатора и между телеметрическим входом 15 и телеметрическим выходом 16 релейного коммутатора размыкаются.
Релейный коммутатор можно включить по резервным входам, для этого на резервный 6 включающий вход необходимо подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на отключающую обмотку третьего 3 и через второй 9 диод на отключающую обмотку второго 2 дистанционных переключателей. Замыкаются контакты 3.1, 3.2, 2.1, 2.2 соответственно третьего 3 и второго 2 дистанционных переключателей, которые образуют проводящие цепи между коммутируемым 13 входом и выходом 14 релейного коммутатора, а также между телеметрическим входом 15 и телеметрическим выходом 16 релейного коммутатора.
Для выключения релейного коммутатора по резервному входу необходимо на резервный 7 отключающий вход подать напряжение положительной полярности (кратковременный сигнал), который поступает на отключающую обмотку третьего 3 и через четвертый 11 диод на отключающую обмотку второго 2 дистанционных переключателей. Контакты 3.1, 3.2, 2.1, 2.2 третьего 3 и второго 2 дистанционных переключателей размыкаются. Таким образом, цепи между коммутируемым 13 входом и выходом 14 релейного коммутатора и между телеметрическим входом 15 и телеметрическим выходом 16 релейного коммутатора размыкаются.
Параллельно-последовательное соединение контактов дистанционных переключателей предлагаемого релейного коммутатора, позволяет парировать отказ любого одного дистанционного переключателя (несрабатывание реле, обрыв выводов обмоток или контактов).
Более подробное состояние обмоток и контактов дистанционных переключателей релейного коммутатора приведено в таблице истинности (Табл. 1), при условии, что на коммутируемый вход 13 постоянно подан сигнал (1). Релейный коммутатор позволяет парировать и два отказа, например:
1) обрыв отключающей обмотки второго 2 дистанционного переключателя и обрыв включающей обмотки третьего 3 дистанционного переключателя;
2) обрыв включающей обмотки второго 2 дистанционного переключателя и обрыв отключающей обмотки третьего 3 дистанционного переключателя.
В первом случае контактная группа 3.1 и 3.2 будет находиться постоянно в разомкнутом состоянии, а контактная группа 2.1 и 2.2 будет находиться постоянно в замкнутом состоянии, при этом включение/отключение контактной группы релейного коммутатора будет определяться включением/отключением первого 1 дистанционного переключателя. Во втором случае контактная группа 2.1 и 2.2 будет находиться постоянно в разомкнутом состоянии, а контактная группа 3.1 и 3.2 будет находиться постоянно в замкнутом состоянии, при этом включение/отключение контактной группы релейного коммутатора также будет определяться включением/отключением первого 1 дистанционного переключателя. Кроме того, обрыв выводов контактной группы 2.1 и 3.1 или 1.1 и 3.2 позволит также осуществлять включение/отключение контактной группы релейного коммутатора.
Таким образом, устройство позволяет обеспечить высокую надежность при сокращении одного дистанционного переключателя по сравнению с известным решением.
При использовании релейного коммутатора в качестве размыкающего устройства необходимо контакты контактных групп дистанционных переключателей включить согласно схеме, изображенной на фиг. 2.
В случае использования в релейном коммутаторе в качестве шины питания «+Е» необходимо включение диодов поменять на обратное.
Свободную вторую контактную группу второго дистанционного переключателя можно использовать как сигнализатор состояния релейного коммутатора.
Данное устройство используется в аппаратуре управления космических аппаратов. Релейный коммутатор выполнен на малогабаритных реле (дистанционных переключателях) РПС45-1 и диодах 2Д104А.
Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявляемого объекта.
Релейный коммутатор
где:
1
2
x, x - входные сигналы включения соответственно основного и резервного включающих входов релейного коммутатора; 0 - отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала.
3
4
x, x - входные сигналы отключения соответственно основного и резервного выключающих входов релейного коммутатора; 0 - отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала.
5
6
7
x, x, x - состояние включающих обмоток соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя; 0 - реле отключено (в исходном состоянии), 1 - реле включено, 0 - неисправность (обрыв).
8
9
10
x, x, x - состояние выключающих обмоток соответственно первого, второго, третьего дистанционного переключателя; 0 - реле отключено (в исходном состоянии), 1 - реле включено, 0 - неисправность (обрыв).
Z1.1, Z2.1, Z3.1 - состояние контактов первой переключающей группы соответственно первого, второго, третьего, дистанционного переключателя; 0 - контакт разомкнут, 1 - контакт замкнут, 0 - неисправность (обрыв), 1 - неисправность (не размыкается контакт).
Z1.2, Z3.2 - состояние контактов второй переключающей группы соответственно первого, третьего дистанционного переключателя; 0 - контакт разомкнут, 1 - контакт замкнут, 0 - неисправность (обрыв), 1 - неисправность (не размыкается контакт).
в
Х - входной коммутируемый сигнал релейного коммутатора; 0 - отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала.
в
У - состояние выхода релейного коммутатора; 0 - разомкнут, 1 - замкнут,
0 - отсутствие реакции на включение, 1 - отсутствие реакции на выключение, 1 или 0 - исправление предыдущего состояния на замыкание или размыкание соответственно.
в
в
тм (Z2.2) - состояние телеметрии релейного коммутатора; 0 - разомкнут, 1 - замкнут, 0 - не соответствие состоянию У на размыкание, 1 - не соответствие состоянию У на замыкание.
Примечание. Таблица представлена с учетом того, что входной коммутируемый сигнал релейного коммутатора постоянно присутствует (лог. 1).