БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗЪЕМ
CONTACT-FREE ELECTRIC CONNECTOR

Изобретение относится к бесконтактным способам передачи переменного тока от одного устройства к другому с помощью трансформаторной электромагнитной связи.
Известны бесконтактные трансформаторные электрические разъемы, применяемые для связи водолаза-пловца с буксируемой гидроакустической аппаратурой. Например, в приводной и пеленгаторной гидроакустической станции (ГАС) МГВ-3 («Нерей») разработки Волгоградского завода «Ахтуба» (Главный конструктор Жабин О.Н., 1968 г.) применялся герметичный трансформаторный разъем для передачи звукового сигнала, полученного от гидроакустического маяка, в телефон водолаза.
Разъем представлял собой ферритовый горшок (СБ-3), состоящий из двух половинок (полутрансформаторов), с двумя электрическими катушками внутри. Одна половинка горшка с катушкой была у водолаза и подключалась к телефонному капсюлю ТА-56, другая половинка со своей катушкой принадлежала станции ГАС МГВ-3 и подключалась к выходу усилителя низкой частоты. Когда водолаз соединял свою половинку разъема с половинкой установленной на буксируемой ГАС, обе половинки ферритового горшка соединялись, магнитопровод замыкался и возникала трансформаторная связь между катушками. Таким образом, сигнал от ГАС передавался в телефонный капсюль водолаза и он слышал сигналы гидроакустического маяка. Обе половинки ферритового горшка с катушками (полутрансформаторы) герметизировались с помощью эпоксидного компаунда и были помещены в дюралюминиевый корпус.
Известен герметичный бесконтактный трансформаторный электроразъем, входящий в состав ГАС связи водолаза МГВ-6В («Угорь-В») разработки Ленинградского завода «Водтрансприбор» (Главный конструктор Таланов Л.П., 1972 г.).
Этот разъем имел два канала связи: телефонный и микрофонный. Обе половинки ферритовых горшков-полутрансформаторов (СБ-3 - телефонная и СБ-1 -микрофонная) были установлены в общем герметичном корпусе, рядом друг с другом, в одной плоскости. Одна половинка разъема с помощью кабеля была подключена к микрофонно-телефонной гарнитуре водолаза, другая половинка была установлена на пульте управления ГАС. Телефонные и микрофонные полутрансформаторы были заключены в титановый корпус и с рабочей стороны закрыты тонкими пластинками нержавеющей (немагнитной) стали. Поскольку гидроакустическая связь между водолазами осуществлялась в симплексном режиме, коэффициент развязки между телефонным и микрофонным каналом не имел большого значения и не замерялся.
Оба описанные выше разъемы являются аналогами изобретения. Патентный поиск не дал результатов по этим разъемам (видимо, они не были в свое время запатентованы). Аналогом изобретения также можно считать патент ООО «ИТРОН» №2170481 RU, от 26.07.2000 г.
В качестве прототипа выберем двухканальный трансформаторный электроразъем разработки завода «Водтрансприбор», применяющийся по настоящее время в ГАС связи МГВ-6В («Угорь-В»). Недостатком указанного разъема является низкий коэффициент электрической развязки (30 дБ по напряжению) между телефонным и микрофонным каналами, в случае если обе половинки разъема разомкнуты (разомкнуты магнитопроводы полутрансформаторов).
Как уже отмечалось выше, полутрансформаторы в обеих половинках этого разъема находятся в одной плоскости и магнитные силовые линии с телефонного канала проникают в микрофонный. Когда половинки разъема замкнуты (т.е. замкнуты магнитопроводы полутрансформатров), то коэффициент развязки между каналами достигает 80 дБ, что вполне приемлемо. Низкий коэффициент развязки не позволил применить бесконтактный электроразъем от аппаратуры МГВ-6В в бортовом переговорном устройстве (БПУ), обеспечивающем дуплексную связь между шестью водолазами, находящимися в носителе водолазов или в шлюзовой камере ПЛ (все шесть телефонных каналов соединены параллельно и все шесть микрофонных каналов соединены параллельно). Низкий коэффициент развязки между телефонным и микрофонным каналами приводил к самовозбуждению усилителя БПУ (коэффициент усиления около 60 дБ), как только размыкался хотя бы один из разъемов. Связь между другими оставшимися водолазами становилась невозможной.
Задачей настоящего изобретения является создание бесконтактного двухканального трансформаторного электроразъема с коэффициентом развязки между каналами не менее 80 дБ в разомкнутом состоянии.
Поставленная задача решена путем размещения полутрансформаторов микрофонного и телефонного канала в разных параллельных плоскостях уступом. Высота уступа h и расстояние между горшками b зависят от марки применяемых ферромагнитных материалов (горшков).
На фиг.1 приведено устройство бесконтактного электрического разъема (водолазной и приборной частей) в разрезе.
На фиг.2 показан электроразъем в замкнутом состоянии.
Цифрами на чертежах обозначены: 1 - корпус водолазной части разъема; 2 - корпус приборной части разъема; 3 - часть корпуса герметичного прибора; 4 - сальник для ввода кабеля от водолазной микрофонно-телефонной гарнитуры; 5 - полутрансформатор телефонного канала водолазной части; 6 - полутрансформатор телефонного канала приборной части; 7 - катушка полутрансформатора телефонного канала водолазной части; 8 - катушка полутрансформатора телефонного канала приборной части; 9 - полутрансформатор микрофонного канала водолазной части; 10 - полутрансформатор микрофонного канала приборной части; 11 - катушка плутрансформатора микрофонного канала водолазной части; 12 - катушка полутрансформатора микрофонного канала приборной части; 13 - герметизирующий эпоксидный компаунд.
При разомкнутых водолазной и приборной частях высота уступа h и расстояние между полутрансформаторами b подбирается так, чтобы коэффициент развязки между микрофонным и телефонным каналами был не ниже 80 дБ. Практика показала, что чем ближе горшки полутрансформаторов друг к другу, тем критичнее расстояние h. Если оно меньше требуемого (уступ ниже), то между полутрансформаторами возникает положительная обратная связь, что может привести к самовозбуждению усилителя БПУ. Если оно больше требуемого (уступ выше), то между полутрансформаторами возникает отрицательная обратная связь, что снижает коэффициент усиления усилителя БПУ (уменьшается громкость звука в телефонных капсюлях водолазов). Опытным путем удалось подобрать расстояния h и b такими, что была обеспечена устойчивая дуплексная связь между водолазами, при изменении их количества от двух до шести. И даже при размыкании всех шести электроразъемов усилитель БПУ работал устойчиво.
Возможно применение предложенного бесконтактного электроразъема и в многоканальном варианте. Например, еще один канал может быть размещен справа от телефонного полутрансформатора (симметрично левому).
Прибор может быть применен для снятия телеметрической информации с нескольких медицинских датчиков, установленных на теле водолаза. Сигнальные каналы могут располагаться вокруг центрального, который может обеспечивать питание подключаемых датчиков переменным током (либо преобразованным в постоянный). При этом развязка в 80 дБ обеспечит низкий уровень наводок (помех от трансформатора питания) в сигнальных каналах.