устройство управления исполнительными органами

Формула изобретения

Устройство управления исполнительными органами, содержащее источник управляющих сигналов, диоды, элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, первый и второй дополнительные элементы включения, источник питания, причем управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника управляющих сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды последовательно соединены в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены, отличающееся тем, что в него введен источник дополнительных управляющих сигналов, входы элементов включения соединены с первой шиной источника питания через первый дополнительный элемент включения, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника дополнительных управляющих сигналов, выходы элементов включения подключены к другим выводам одноименных цепочек из последовательно соединенных одноименных исполнительных органов и диодов, объединенные выводы которых соединены с второй шиной источника питания через второй дополнительный элемент включения, который управляющим входом подключен к второму выходу источника дополнительных управляющих сигналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам автоматики и телемеханики и может быть использовано в резервированных системах управления, формирующих релейные команды на исполнительные органы, в частности, по результатам дешифрации входных кодов по типу "1 из m".

Известные устройства, применимые для управления исполнительными органами, могут быть выполнены по типу матриц, пирамид и т.п.

Обладая защитными свойствами в части искажений в принимаемых данных за счет введения избыточности колов, они, тем не менее, не защищены от отказов в самих дешифраторах и их выходных каскадах (усилителях мощности или релейных каскадах коммутаторов).

Для увеличения надежности управляющие устройства (или ЭВМ) всячески резервируют.

Однако при этом резко возрастает избыточность системы управления в целом и все равно не исключена возможность выхода из строя самого напряженного узла устройства - его выходного каскада. При этом выходные каскады трудно поддаются диагностике, в то время, как их отказ чреват негативными последствиями, в том числе полным выходом из строя всей системы управления.

Наиболее близким по назначению и технической реализации (прототипом) может быть признано устройство, предназначенное для управления исполнительными органами и содержащее источник управляющих сигналов, диоды и элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, дополнительные элементы включения и источник питания, в устройстве управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды соединены последовательно в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены.

Недостатком этого устройства является его сложность и как следствие невысокая функциональная надежность.

Задача изобретения - упрощение и увеличение функциональной надежности устройства за счет уменьшения количества аппаратных средств.

Для обеспечения этого технического результата в устройство управления исполнительными органами, содержащее источник управляющих сигналов, диоды, элементы включения по одному на каждый исполнительный орган, первый и второй дополнительные элементы включения, источник питания, причем управляющие входы элементов включения подключены к одноименным выходам источника управляющих сигналов, одноименные исполнительные органы и диоды последовательно соединены в одноименные цепочки, одни выводы которых объединены, введен источник дополнительных управляющих сигналов, входы элементов включения соединены с первой шиной источника питания через первый дополнительный элемент включения, управляющий вход которого соединен с первым выходом источника дополнительных управляющих сигналов, выходы элементов включения подключены к другим выводам одноименных цепочек из последовательно соединенных одноименных исполнительных органов и диодов, объединенный выводы которых соединены с второй шиной источника питания через второй дополнительный элемент включения, который управляющим входом подключен к второму выходу источника дополнительных управляющих сигналов.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник питания 1, источник 2 управляющих сигналов (выходные порты ЭВМ или специальный контроллер), источник дополнительных управляющих сигналов 3, первый дополнительный элемент включения 4, второй дополнительный элемент включения 5, исполнительные органы 6₁-6_n управляемого объекта (при индуктивном характере могут иметь параллельные диоды для снятия ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении индуктивного исполнительного органа), диоды 7₁-7_n, включенные последовательно с исполнительными органами 6₁-6_n и образующие с ними одноименные цепочки, элементы включения устройства 8₁-8_n (для упрощения схемы показаны полевые транзисторы, однако могут быть использованы биполярные транзисторы, реле, магнитные усилители и т.п.), в устройстве первая шина (+Е) источника питания 1 подключена к первому дополнительному элементу включения 4, а вторая (-Е) - ко второму дополнительному элементу включения 5.

Выхода Q₁-Q_n источника 2 управляющих сигналов подключены к управляющим входам элементов включения 8₁-8_n, а к выходам элементов включения 8₁-8_n через диоды 7₁-7_n подключены исполнительные органы 6₁-6_n. Выбор элемента включения 8 осуществляется источником 2 управляющих сигналов. Для открытия элемента включения 8 из источника 2 управляющих сигналов должно поступать управляющее напряжение на его управляющий вход (или ток, если в качестве элемента включения 8 используется биполярный транзистор и т.д.)

Общая точка элементов включения 8₁-8_n имеет связь с первой шиной (+Е) источника питания 1 через последовательно включенный первый дополнительный элемент включения 4, управляющий вход которого подключен к первому выходу S1 источника дополнительных управляющих сигналов 3.

Общая точка исполнительных органов 6₁-6_n имеет связь с второй шиной (-Е) источника питания 1 через последовательно включенный второй дополнительный элемент включения 5, управляющий вход которого подключен к второму выходу S2 источника дополнительных управляющих сигналов 3.

На чертеже комплект исполнительных органов 6 управляемого объекта обведен пунктиром, на котором обозначены выводы каждого исполнительного органа 6 и вывод их общей точки. Эти выводы в системе управления соединяются напрямую не только с выходами данного управляющего устройства, но и с выходами аналогических резервирующих управляющих устройств (показано стрелками).

Работает устройство следующим образом.

После включения источника питания 1 состояние сигналов дополнительного источника управляющих сигналов 3 должно быть таким, чтобы дополнительные элементы включения 4 и 5 были закрыты. Для обеспечения этого дополнительные управляющие сигналы (с учетом особенностей элементов включения) могут быть, например, равны +Е для одного дополнительного элемента включения и -Е для другого. При этом независимо от информации на выходе источника 2 управляющих сигналов ток через все элементы включения 8₁-8_n устройства не протекает и, даже вне зависимости от их качества, исполнительные органы 6₁-6_n выключены.

При штатной работе источник управляющих сигналов 2 открывает выбранный элемент включения 8_i, дополнительные управляющие сигналы откроют соответственно первый 4 и второй 5 дополнительные элементы включения, после чего включится соответствующий исполнительный орган 6_i управляемого объекта.

Если в устройстве управления обнаружится дефект (обрыв или короткое замыкания в цепи элементов включения 8 или выход из строя источников управляющих сигналов 2 и 3, или закончится его гарантированный ресурс, то резервированная система управления сможет работать, управляя теми же исполнительными органами 6₁-6_n от аналогичного управляющего устройства, выходы которого подключены к тем же исполнительным органам 6₁-6_n (связи с таким резервным устройством показаны стрелками). Для этого достаточно в данном устройстве выключить напряжение питания или снять управляющие сигналы с элементов включения 8₁-8_n данного устройства, включить напряжение питания и/или подать управляющие сигналы на элементы включения аналогично резервного устройства (не показано). При этом напряжение, поступающее на исполнительный орган 6_i(+E - на верхний по схеме вывод исполнительного органа 6_i-E-на нижний) от резервного управляющего устройства, не будет проходить в цепи выходных каскадов основного устройства (равно, как и наоборот), поскольку при закрытых ключах основного устройства цепи разомкнуты вне зависимости от того подано питание на основное устройство управления или нет, а при дефекте любого ключа, например при его пробое и выключенном напряжении питания отказавшего устройства, это напряжение не пройдет в сторону ключей и источника питания, поскольку в каждом устройстве последовательно с ключами, на которых выполнены элементы включения 8₁-8_n, включены диоды 7₁-7_n, выполняющие развязывающие функции.

Такие устройства в резервированной системе управления могут работать параллельно, будучи одновременно включенными. При этом они в каждый момент времени могут управлять одними и теми же исполнительными органами (например, для снижения нагрузки на элементы включения и, тем самым, для увеличения ресурса управляющего устройства) или разными (например, для увеличения быстродействия системы).

В устройстве могут быть применены известные узлы и элементы (например, дешифраторы типа 591КНЗ - в качестве источников управляющих сигналов, полевые транзисторы типа КП703, КП704 или биполярные транзисторы типа КТ825 и КТ825 - в качестве элементов включения), однако в совокупности с новыми связями они позволяют решить поставленную задачу, а именно упростить устройство управления исполнительными органами и увеличить его функциональную надежность и надежность системы управления, в которой используется данное устройство, путем обеспечения возможности перехода на аналогичное резервное устройство в случае выхода из строя основного вне зависимости от причины выхода из строя основного устройства.