искробезопасная система дистанционного питания идентификаторов автоматизированных систем табельного учета

Формула изобретения

Искробезопасная система дистанционного питания идентификаторов автоматизированных систем табельного учета, содержащая источник питания с питающими проводами, кабельные линии связи с нагрузками, соединенные с питающими проводами, и стабилизаторы тока, которые включены в разрывы питающих проводов, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена блоками управления обмена данными с нагрузками, которыми являются идентификаторы, при этом плюсовой и минусовой питающие провода источника питания соединены через ограничительные резисторы соответственно с катодом и анодом стабилитрона, который соединен со входом стабилизатора тока, выход которого соединен с первым проводом кабельной линии связи, а управляющий вход соединен с коллектором транзистора первого оптрона, эмиттер которого соединен с анодом стабилитрона, который соединен с катодом светодиода второго оптрона, анод которого соединен со вторым проводом кабельной линии связи, анод и катод светодиода первого оптрона соединены с блоком управления обмена данными, с которым соединены также коллектор и эмиттер транзистора второго оптрона, в конце кабельных линий связи первый провод кабельной линии связи соединен с катодом светодиода оптрона и через первый резистор с базой второго транзистора и коллектором первого транзистора, а второй провод кабельной линии связи соединен через второй резистор с коллектором второго транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с анодом светодиода оптрона, катодом стабилитрона, первой обкладкой накопительной емкости и идентификатором, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором транзистора оптрона, анодом стабилитрона, второй обкладкой накопительной емкости и идентификатором, а база первого транзистора и эмиттер транзистора оптрона соединены с идентификатором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к безопасной передаче электроэнергии от источника питания к нагрузке на предприятиях со взрывоопасной атмосферой, в частности к дистанционному питанию идентификаторов автоматизированных систем табельного учета (АСТУ), и может быть использовано для регистрации времени спуска и выезда шахтеров на горнорудных предприятиях и угольных шахтах, в том числе опасных по газу или пыли.

Известна искробезопасная система дистанционного питания, содержащая источник питания с блоком искрозащиты, кабельную линию связи с шунтами, разделяющую ее на секции и подключенную к линии связи нагрузку, при этом блок искрозащиты выполнен на динамическом элементе искрозащиты с датчиком начала разряда, а шунты выполнены в виде диодных мостов, входы которых подключены к выходным выводам секций, а выходы - к входным выводам секций (SU, № 675194, кл. Е 21 F 17/06, опубл. 03.08.1979 г.).

Использование известной искробезопасной системы дистанционного питания не надежно в аварийных режимах, в связи с использованием динамического элемента искрозащиты, срабатывание датчика начала разряда которого вызывает отключение питания всех кабельных линий связи. Кроме того, использование известной искробезопасной системы дистанционного питания не позволяет реализовать обмен информацией между интеллектуальными нагрузками, которыми являются идентификаторы, и блоками управления обмена данными по той же линии связи, по которой осуществляется искробезопасное питание идентификаторов.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является искробезопасная система дистанционного питания, содержащая источник питания с питающими проводами, кабельные линии связи с нагрузками, соединенные с питающими проводами, и стабилизаторы тока, при этом стабилизаторы тока включены в разрывы питающих проводов (SU, № 1314125 А1, кл. Е 21 F 9/00, опубл. 30.05.1987 г.).

Общими существенными признаками известного устройства и заявляемого технического решения являются источник питания с питающими проводами, кабельные линии связи с нагрузками, соединенные с питающими проводами, стабилизаторы тока, которые включены в разрывы питающих проводов.

Использование известной искробезопасной системы дистанционного питания не позволяет реализовать обмен информацией между интеллектуальными нагрузками, которыми являются идентификаторы, и блоками управления обмена данными по тем же кабельным линиям связи, по которым осуществляется искробезопасное питание идентификаторов.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования искробезопасной системы дистанционного питания идентификаторов автоматизированных систем табельного учета, в которой за счет новых конструктивных элементов и связей обеспечивается обмен информацией между идентификаторами и блоками управления обмена данными по тем же кабельным линиям связи, по которым осуществляется искробезопасное питание идентификаторов.

Поставленная задача решается тем, что в искробезопасной системе дистанционного питания идентификаторов автоматизированных систем табельного учета, содержащей источник питания с питающими проводами, кабельные линии связи с нагрузками, соединенные с питающими проводами, и стабилизаторы тока, которые включены в разрывы питающих проводов, по изобретению система дополнительно снабжена блоками управления обмена данными с нагрузками, которыми являются идентификаторы, при этом плюсовой и минусовой питающие провода источника питания соединены через ограничительные резисторы соответственно с катодом и анодом стабилитрона, который соединен со входом стабилизатора тока, выход которого соединен с первым проводом кабельной линии связи, а управляющий вход соединен с коллектором транзистора первого оптрона, эмиттер которого соединен с анодом стабилитрона, который соединен с катодом светодиода второго оптрона, анод которого соединен со вторым проводом кабельной линии связи, анод и катод светодиода первого оптрона соединены с блоком управления обмена данными, с которым соединены также коллектор и эмиттер транзистора второго оптрона, в конце кабельных линий связи первый провод кабельной линии связи соединен с катодом светодиода оптрона и через первый резистор с базой второго транзистора и коллектором первого транзистора, а второй провод кабельной линии связи соединен через второй резистор с коллектором второго транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с анодом светодиода оптрона, катодом стабилитрона, первой обкладкой накопительной емкости и идентификатором, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором транзистора оптрона, анодом стабилитрона, второй обкладкой накопительной емкости и идентификатором, а база первого транзистора и эмиттер транзистора оптрона соединены с идентификатором.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой искробезопасной системы дистанционного питания идентификаторов АСТУ.

Система содержит источник 1 питания, к питающим проводам которого в начале каждой из кабельных линий 2 связи подключены ограничительные резисторы 3, 4, стабилитрон 5, стабилизатор 6 тока, первый и второй оптроны 7 и 8, блок 9 управления обмена данными, а в конце каждой кабельной линии 2 связи установлены первый и второй транзисторы 10 и 11, оптрон 12, первый и второй резисторы 13, 14, ограничительный стабилитрон 15, накопительная емкость 16 и идентификатор 17.

При этом плюсовой и минусовый питающие провода источника питания 1 соединены через ограничительные резисторы 3, 4 соответственно с катодом и анодом стабилитрона 5. Катод стабилитрона 5 соединен со входом стабилизатора 6 тока, выход которого соединен с первым проводом кабельной линии 2 связи, а управляющий вход соединен с коллектором выходного транзистора первого оптрона 7. Анод стабилитрона 5 соединен с эмиттером выходного транзистора первого оптрона 7 и катодом светодиода второго оптрона 8, анод которого соединен со вторым проводом кабельной линии 2 связи. Анод и катод светодиода первого оптрона 7, а также коллектор и эмиттер выходного транзистора второго оптрона 8 соединены с блоком 9 управления обмена данными. В конце каждой из кабельных линий 2 связи перед идентификатором 17 первый провод кабельной линии 2 связи соединен через первый резистор 13 с базой второго транзистора 11 и коллектором первого транзистора 10, а также с катодом светодиода оптрона 12. Второй провод кабельной линии 2 связи соединен через второй резистор 14 с коллектором второго транзистора 11, эмиттер которого соединен с коллектором выходного транзистора оптрона 12, анодом ограничительного стабилитрона 15, второй обкладкой накопительной емкости 16 и идентификатором 17. Анод светодиода оптрона 12 соединен с эмиттером первого транзистора 10, катодом ограничительного стабилитрона 15, первой обкладкой накопительной емкости 16 и идентификатором 17, с которым соединена также база первого транзистора 10 и эмиттер выходного транзистора оптрона 12.

Система работает следующим образом.

В номинальном режиме происходит передача энергии от источника 1 питания, величина выходного напряжения которого в кабельных линиях 2 связи нормализуется ограничительными резисторами 3, 4 и стабилитроном 5, а ток ограничен стабилизаторами 6 тока и не зависит от длины линии связи. При протекании по проводам кабельных линий 2 связи токов от источника 1 питания в распределенных емкостях кабельных линий 2 связи и накопительных емкостях 16 запасается энергия, которая может быть источником воспламенения взрывоопасной среды. При коротком замыкании в одной из кабельных линий 2 связи ограничительные резисторы 3, 4, стабилитрон 5 и стабилизатор 6 тока обеспечивают неизменность тока в аварийной кабельной линии 2 связи и напряжения на выходе источника 1 питания.

В месте аварии возникает дуговой разряд, параметры которого определяются энергией, запасенной в распределенной емкости кабельной линии связи и накопительной емкости 16 и защитными элементами, которыми являются ограничительный стабилитрон 15 и второй резистор 14, соединенный со вторым проводом кабельной линии 2 связи. Энергия, запасенная распределенной емкостью другой кабельной линии 2 связи и соответствующей накопительной емкостью 16, в цепь дугового разряда не поступает, так как этому препятствуют ограничительные резисторы 3, 4, стабилитрон 5 и стабилизатор 6 тока, через источник 1 питания соединенные с аварийной кабельной линией 2 связи.

Таким образом, искробезопасность системы обеспечивается ограничением энергии, выделяемой в цепи разряда за счет секционирования энергии, запасенной в распределенных емкостях кабельных линий 2 связи и накопительных емкостях 16. Поскольку при коротком замыкании в одной из кабельных линий 2 связи выходное напряжение источника 1 питания не уменьшается, авария не вызывает перебоев в подаче элетроэнергии от источника 1 питания через другую кабельную линию 2 связи к соответствующему идентификатору 17. Это позволяет повысить надежность работы системы в аварийных режимах.

Обмен данными между идентификаторами 17 и соответствующими блоками 9 управления обмена данными осуществляется по тем же проводам кабельных линий 2 связи, по которым обеспечивается электроснабжение идентификаторов 17 от источника 1 питания, с помощью первого и второго оптронов 7 и 8, соединенных с блоками 9 управления обмена данными, и оптрона 12, первого и второго транзисторов 10 и 11, соединенных с идентификаторами 17. Первый и второй оптроны 7 и 8 обеспечивают также гальваническую развязку между искроопасными цепями блоков 9 управления обмена данными и искробезопасными цепями кабельных линий 2 связи и идентификаторов 17.

Накопительные емкости 16 обеспечивают компенсацию временных перерывов в электроснабжении идентификаторов 17, в связи с обменом данными, при котором выходные транзисторы первого оптрона 7 и первый и второй транзисторы 10, 11 в кабельных линиях 2 связи осуществляют модуляцию тока.

Использование искробезопасной системы дистанционного питания идентификаторов АСТУ обеспечивает обмен информацией между идентификаторами и блоками управления обмена данными по тем же кабельным линиям связи, по которым осуществляется искробезопасное питание идентификаторов.