RU2101857C1 - Actuating member control device - Google Patents

Abstract

FIELD: automatic control systems. SUBSTANCE: device has indicating member, transistor, and switching unit. Load connecting electrodes of switching unit are connected to indicating member. Commutated voltage supply electrodes are connected to buses of power supply source (one electrode is connected directly and the second electrode is connected through diode connected in forward direction). Base-to-emitter junction of transistor is connected in parallel to diode via current regulator using the field-effect transistor. Transistor collector is connected to indicating member. Use of nonlinear volt-ampere characteristic of diode and voltage regulator based on field-effect transistor provides for conversion of voltage taken off diode in case of both safe check current flow (of less than 30 mA) and standard indicating member control current flow (2-5 A). This voltage is converted to control current of transistor switching on the indicator. EFFECT: more effective control. 1 wdge

Description

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано в приборах коммутации различных исполнительных элементов, а также системах управления и предназначено, в частности, для использования в системах управления электромагнитными клапанами, пиросредствами. The invention relates to automation, can be used in switching devices of various actuating elements, as well as control systems, and is intended, in particular, for use in control systems of electromagnetic valves, pyro means.

В настоящее время известно большое количество устройств управления исполнительными элементами (УУИЭ), основная функция которых заключается в подаче управляющего напряжения от шин источника питания на исполнительный элемент, что приводит к срабатыванию последнего. Currently, there are a large number of actuator control devices (CIE), the main function of which is to supply control voltage from the power supply buses to the actuator, which leads to the actuation of the latter.

Примерами устройств такого типа могут служить известные устройства (авт. св. СССР N 1330747, патент США N 4156837). В этих устройствах исполнительный элемент (ИЭ) через блок коммутации подключен к шинам источника питания. Общим недостатком устройств такого типа является отсутствие информации о их штатной работе. В то время как получение достоверной информации о штатной работе таких устройств дает возможность своевременно определить отказавший участок системы управления и принять меры по устранению последствий отказа. Examples of devices of this type can be known devices (ed. St. USSR N 1330747, US patent N 4156837). In these devices, the executive element (IE) through the switching unit is connected to the buses of the power source. A common disadvantage of devices of this type is the lack of information about their regular work. While obtaining reliable information about the regular operation of such devices makes it possible to timely identify the failed section of the control system and take measures to eliminate the consequences of the failure.

Известно устройство такого типа, где имеется индикатор подачи напряжения питания на исполнительный элемент [1] Это устройство принято за прототип. В этом устройстве управляющее напряжение, которое подается на ИЭ, воздействует и на управляющее напряжение, которое подается на ИЭ, воздействует и на лампу накаливания, подключенную параллельно ИЭ. Устройство содержит шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки которого соединены с ИЭ, а электроды подвода коммутируемого напряжения подключены к шинам источника питания, при этом элемент индикации включен параллельно ИЭ. A device of this type is known, where there is an indicator of the supply voltage to the actuator [1]. This device is taken as a prototype. In this device, the control voltage that is supplied to the IE acts on the control voltage that is supplied to the IE, and acts on an incandescent lamp connected in parallel with the IE. The device contains buses of a power source, an indication element, a switching unit, the load connection electrodes of which are connected to the IE, and switching voltage supply electrodes are connected to the buses of the power source, while the indication element is connected in parallel with the IE.

Устройство, таким образом, имеет встроенный контроль управления ИЭ. Индицируется подача напряжения питания на исполнительный элемент, что позволяет контролировать работу устройства и регистрировать его отказы, обеспечивать информацией для принятия решения по предупреждению дальнейших отказов. The device thus has a built-in IE control. The supply voltage to the actuator is indicated, which allows you to control the operation of the device and register its failures, provide information for making decisions on the prevention of further failures.

Однако данное устройство не лишено недостатка, который заключается в том, что устройство реагирует лишь на подачу штатного напряжения питания на ИЭ, формирующего номинальный ток ИЭ (2-5 А), и не способно реагировать на небольшие по величине (20 30 мА) токи, которыми контролируется целостность электрической цепи контура управления ИЭ, гарантирующие при этом несрабатывание самого ИЭ. Для регистрации протекания таких токов приходится применять дополнительные устройства контроля, что приводит к увеличению габаритов и массы систем управления, создаваемых на базе указанных устройств. However, this device is not without drawback, which consists in the fact that the device responds only to the supply of a standard supply voltage to the IE, forming the nominal IE current (2-5 A), and is not able to respond to small currents (20-30 mA), which control the integrity of the electrical circuit of the control circuit of the IE, while guaranteeing the failure of the IE itself. To register the flow of such currents, additional control devices have to be used, which leads to an increase in the size and mass of control systems created on the basis of these devices.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства. The technical result of the invention is to increase the reliability of the device.

Указанный результат достигается тем, что в устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки напряжения которого подключены к одной шине источника питания, дополнительно введены стабилизатор тока на полевом транзисторе, транзистор и диод, включенный в прямом направлении между вторым электродом подвода коммутируемого напряжения и шиной источника питания, при этом параллельно диоду через стабилизатор тока на полевом транзисторе подключен базоэмиттерный переход транзистора, коллектор которого подсоединен к элементу индикации. This result is achieved by the fact that in the control device of the actuating elements, containing the power supply bus, the indication element, the switching unit, the voltage load connection electrodes of which are connected to one power supply bus, a current stabilizer on the field-effect transistor, a transistor and a diode included in direct input are additionally introduced the direction between the second electrode for supplying the switched voltage and the bus of the power source, while parallel to the diode through the current stabilizer on the field effect transistor The base-emitter junction of the transistor, the collector of which is connected to the indication element, is illuminated.

Указанный результат достигается за счет того, что в предложенном устройстве по сравнению с прототипом обеспечивается регистрация как безопасного тока, протекающего через исполнительный элемент, так и тока управления исполнительным элементом. Безопасный ток (при проверках) формируется при подключении к шинам питания источника безопасного тока, который не вызывает срабатывания исполнительного элемента. Ток управления исполнительным элементом формируется при подключении к шинам штатного источника питания. Получаемая информация позволяет прогнозировать работу устройства и своевременно принимать меры по устранению возможных отказов, что повышает надежность. The specified result is achieved due to the fact that in the proposed device, in comparison with the prototype, registration of both safe current flowing through the actuating element and the control current of the actuating element is provided. Safe current (during checks) is formed when a safe current source is connected to the power buses, which does not cause the actuator to trip. The control current of the actuating element is formed when a regular power source is connected to the buses. The information obtained allows predicting the operation of the device and taking timely measures to eliminate possible failures, which increases reliability.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. The drawing shows a circuit diagram of the proposed device.

Устройство содержит первую шину источника питания 1, блок коммутации 2, ИЭ 3, диод 4, стабилизатор тока 5, резистор 6, полевой транзистор 7, транзистор 8, элемент индикации 9, управляющий контакт 10, вторую шину источника питания 11. The device comprises a first power supply bus 1, a switching unit 2, IE 3, a diode 4, a current stabilizer 5, a resistor 6, a field effect transistor 7, a transistor 8, an indication element 9, a control pin 10, a second power supply bus 11.

Указанные элементы соединены между собой следующим образом. ИЭ 3 подсоединен к электродам подключения нагрузки блока коммутации 2. Один из электродов подвода коммутируемого напряжения блока 2 подключен к одной шине источника питания 1 непосредственно, а другой через диод 4, включенный в прямом направлении, подключен к второй шине источника питания 11. Параллельно диоду 4 подключен через стабилизатор тока 5 на полевом транзисторе базоэмиттерный переход транзистора 8, коллектор которого подсоединен к элементу индикации 9. Стабилизатор тока 5 выполнен на полевом транзисторе 7 и резисторе 6. Величина резистора 6 может быть в частном случае равна нулю, т.е. наличие резистора и его величина в каждой конкретной схеме определяется параметрами полевого транзистора и требуемой величиной стабилизируемого тока. Тип и количество коммутирующих элементов в блоке коммутации может быть различно. В данном случае показан один управляющий контакт 10 механический коммутирующий элемент в составе блока коммутации, что обеспечивает коммутацию ИЭ только по одному полюсу. Возможна также коммутация подводимого напряжения по двум полюсам, использование мажоритарной схемы включения коммутирующих элементов в блоке коммутации, использование в качестве коммутирующих элементов транзисторов или, как в прототипе, тиристоров. Многообразие вариантов исполнения блока коммутации в данном случае не затрагивает функцию, выполняемую блоком коммутации коммутацию и подвод напряжения к ИЭ. Тип элемента индикации не имеет принципиального значения: лампа накаливания, светодиод, вольтметр, осциллограф и т.д. These elements are interconnected as follows. IE 3 is connected to the load connection electrodes of switching unit 2. One of the electrodes for supplying the switched voltage of unit 2 is connected directly to one bus of power supply 1, and the other, through diode 4, connected in the forward direction, is connected to the second bus of power supply 11. Parallel to diode 4 connected through the current stabilizer 5 to the field-effect transistor, the base emitter junction of the transistor 8, the collector of which is connected to the indication element 9. The current stabilizer 5 is made on the field-effect transistor 7 and the resistor 6. The value of the res of the torus 6 may in the particular case be equal to zero, i.e. the presence of a resistor and its value in each specific circuit is determined by the parameters of the field-effect transistor and the required value of the stabilized current. The type and number of switching elements in the switching unit can be different. In this case, one control contact 10 is shown for a mechanical switching element as part of a switching unit, which ensures IE switching only at one pole. It is also possible to switch the input voltage at two poles, use the majority circuit for switching the switching elements in the switching unit, use transistors as the switching elements, or, as in the prototype, thyristors. The variety of versions of the switching unit in this case does not affect the function performed by the switching unit switching and voltage supply to the IE. The type of display element does not matter: incandescent lamp, LED, voltmeter, oscilloscope, etc.

Устройство работает следующим образом. При штатной работе к шинам 1 и 11 подключен штатный источник питания. Блок коммутации 2 при замыкании ключевого элемента 10 внутри него открывает путь току управления ИЭ, который протекает от шин питания 1 и 11 через диод 4 к исполнительному элементу 3. Падение напряжения на диоде 4 (около 1-1,5 В) вызывает появление базового тока транзистора 8, который, открываясь, подает питание на элемент индикации 9. Происходит индикация фактического прохождения тока управления ИЭ 3. В режиме контроля целостности электрической цепи контура управления ИЭ к шинам 1 и 11 подключается источник безопасного тока. Прохождение этого тока через диод 4 вызывает падение напряжения на последнем (около 0,75-0,9 В). Это напряжение вызывает появление базового тока транзистора 8. Открываясь, транзистор, как и в первом случае, подает питание на элемент индикации 9. Стабилизатор тока 5, выполненный на полевом транзисторе 7 и резисторе 6, обеспечивает необходимую стабилизацию величины базового тока транзистора 8 как при работе устройства от штатного источника питания, так и от источника питания безопасного тока, подключаемого к шинам при проверках целостности электрической цепи ИЭ. Отсутствие такого стабилизатора может привести к появлению чрезмерного базового тока транзистора 8 и отказу последнего. The device operates as follows. During normal operation, a standard power source is connected to buses 1 and 11. Switching unit 2, when the key element 10 is closed inside it, opens the way to the control current of the IE, which flows from the supply lines 1 and 11 through the diode 4 to the actuator 3. The voltage drop across the diode 4 (about 1-1.5 V) causes the appearance of the base current transistor 8, which, when opened, supplies power to the indication element 9. An indication of the actual passage of the control current of the IE 3 is indicated. In the integrity control mode of the electric circuit of the IE control loop, a safe current source is connected to buses 1 and 11. The passage of this current through the diode 4 causes a voltage drop at the last (about 0.75-0.9 V). This voltage causes the base current of the transistor 8. Opening, the transistor, as in the first case, supplies power to the indication element 9. The current stabilizer 5, made on the field-effect transistor 7 and the resistor 6, provides the necessary stabilization of the base current of the transistor 8 as during operation devices from a regular power source, and from a safe current power source that is connected to the buses when checking the integrity of the IE electrical circuit. The absence of such a stabilizer can lead to the appearance of an excessive base current of the transistor 8 and the failure of the latter.

В блоке коммутации (фиг. 1) присутствует перемычка и ключевой элемент 10, обеспечивающие подключение ИЭ 3 к шинам источника питания 1 и 11. Возможно вместо перемычки использование второго ключевого элемента в том или ином исполнении. Выбор варианта исполнения блока коммутации (коммутация по одному или двум полюсам) зависит от объекта, для которого предназначается устройство. Например, для авиационной техники, принята однополюсная коммутация, а для ряда изделий ракетной техники двухполюсная. In the switching unit (Fig. 1) there is a jumper and a key element 10, providing connection of IE 3 to the buses of the power supply 1 and 11. It is possible instead of a jumper to use the second key element in one or another version. The choice of embodiment of the switching unit (switching at one or two poles) depends on the object for which the device is intended. For example, for aeronautical engineering, unipolar switching is adopted, and for a number of rocket technology products, it is bipolar.

Разработанное устройство обеспечивает управление ИЭ, индикацию фактического прохождения тока управления ИЭ и соответственно контролирует целостность электрического контура управления ИЭ, т.е. обеспечивает больший объем информации о работе устройства и его состоянии, что повышает надежность управления, делает устройство более универсальным и гибким по структуре. Устройство позволяет регистрировать прохождение безопасного для ИЭ электрического тока (не вызывающего срабатывания ИЭ), что позволяет сделать заключение о работоспособности устройства на этапе еще до подачи напряжения от штатного источника питания. Далее, по результатам такой оценки, принимается решение о подаче штатного напряжения на ИЭ или о переходе в системе, состоящей из таких УУИЭ, на дублирующие устройства управления, что в конечном итоге обеспечивает надежное выполнение функции УУИЭ. The developed device provides IE control, an indication of the actual passage of IE control current, and accordingly controls the integrity of the IE control electric circuit, i.e. provides more information about the operation of the device and its condition, which increases the reliability of control, makes the device more versatile and flexible in structure. The device allows you to register the passage of a safe current for the IE electric current (not causing the IE), which allows us to make a conclusion about the operability of the device at the stage even before the voltage from the regular power source. Further, according to the results of such an assessment, a decision is made to apply the standard voltage to the IE or to switch to the backup control devices in the system consisting of such UIEs, which ultimately ensures the reliable performance of the UESE function.

Claims (1)

Устройство управления исполнительными элементами, содержащее шины источника питания, элемент индикации, блок коммутации, электроды подключения нагрузки которого соединены с исполнительным элементом, а один из электродов подвода коммутируемого напряжения подключен к одной шине источника питания, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены стабилизатор тока на полевом транзисторе, транзистор и диод, включенный в прямом направлении между вторым электродом подвода коммутируемого напряжения и шиной источника питания, при этом параллельно диоду через стабилизатор тока на полевом транзисторе подключен базаэмиттерный переход транзистора, коллектор которого подсоединен к элементу индикации. An actuator control device comprising power supply buses, an indication element, a switching unit, the load connecting electrodes of which are connected to the actuating element, and one of the switching voltage supply electrodes is connected to one power supply bus, characterized in that a current stabilizer is additionally introduced into the device by field-effect transistor, a transistor and a diode connected in the forward direction between the second electrode for supplying switched voltage and the bus of the power source, at ohm in parallel through a current regulator diode FET transistor connected bazaemitterny transition, whose collector is connected to the display element.