RU2572854C1

RU2572854C1 - Timing relay for pyrotechnics explosion

Info

Publication number: RU2572854C1
Application number: RU2014153922/03A
Authority: RU
Inventors: Леонид Борисович Егоров; Виталий Иванович Гуськов; Игорь Владимирович Цетлин; Константин Сергеевич Кирсанов
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-01-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: timing relay for pyrotechnics explosion comprises n-channel pulse generator, n electronic switches, n diodes, resistor and power amplifier, which output is coupled to winding of an electromagnetic relay having n groups of contacts. Normally open contact of each group of contacts is the output for the respective channel of the timing relay. Switching contact of each group of contacts via the respective electronic switch is coupled to the first power supply busbar and normally closed contact via the respective diode with the first output of the resistor, which second output is connected to the second power supply busbar, control input of each electronic switch is coupled to output of the respective channels of pulse generator, which additional channel is connected to the power amplifier input and its data input is coupled to the first output of the resistor.

EFFECT: improved accuracy in time of output pulse delivery and improved reliability of the device.

1 dwg

Description

Изобретение относится к системам инициирования пиросредств.The invention relates to systems for initiating pyromedicines.

Известен сетевой прибор взрывания (см. патент РФ №2202766, «Сетевой прибор взрывания», К.Х. Пагиев, Ю.С. Петров, А.А. Маслов, опубликованный 20.04.2003, F42D 1/055), содержащий микроконтроллер, выполняющий функции центрального блока управления, устройства замедления в виде тиристорных ключей К1…Кn, каждое из которых подсоединено к соответствующей электровзрывной сети, запоминающее устройство, внешний источник энергии, преобразователь напряжения, устройство контроля и защиты прибора, датчик тока, датчик напряжения, два аналого-цифровых преобразователя и устройство ввода и отображения информации. Тиристорные ключи К1…Кn подсоединены к преобразователю напряжения и к электровзрывной сети, а к управляющим входам тиристорных ключей К1…Кn подключен микроконтроллер. Между преобразователем напряжения и тиристорными ключами К1…Кn подключены последовательно датчик тока и параллельно датчик напряжения. Выходы датчиков тока и напряжения подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подсоединены к входам микроконтроллера, к другим входам которого подключены устройство ввода и отображения информации, блок оперативно-запоминающего устройства и устройство контроля и защиты прибора, к входам которого подключены аналого-цифровой преобразователь, преобразователь напряжения и тиристорные ключи К1…Кn.Known network blasting device (see RF patent No. 2202766, "Network blasting device", K.Kh. Pagiev, Yu.S. Petrov, A.A. Maslov, published April 20, 2003, F42D 1/055), containing a microcontroller, performing the functions of a central control unit, a deceleration device in the form of thyristor switches K1 ... Kn, each of which is connected to a corresponding electric blast network, a storage device, an external energy source, a voltage converter, a device for monitoring and protecting the device, a current sensor, a voltage sensor, two analog digital converter an input device and display. The thyristor switches K1 ... Kn are connected to the voltage converter and to the electric explosion network, and the microcontroller is connected to the control inputs of the thyristor switches K1 ... Kn. A current sensor and a voltage sensor are connected in series between the voltage converter and the thyristor switches K1 ... Kn. The outputs of the current and voltage sensors are connected to the inputs of analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to the inputs of the microcontroller, the other inputs of which are connected to an input and display information device, a random access memory unit and a device control and protection device, to the inputs of which are connected an analog-digital converter, voltage converter and thyristor switches K1 ... Kn.

Недостатком данного устройства является низкая устойчивость к разрядам статического электричества и электромагнитным наводкам в электровзрывных сетях.The disadvantage of this device is its low resistance to static discharges and electromagnetic interference in electric explosion networks.

Известно реле времени (см. патент РФ 2072628, «Реле времени», Л.Б. Егоров, Г.И. Шишкин, опубликованный в БИ №3 27.01.97, H03K 17/28), содержащее трехканальный формирователь импульсов, три усилителя мощности, три электромагнитных реле и три элемента совпадения. Каждое электромагнитное реле имеет две группы контактов и обмотку, подключенную к выходу соответствующего усилителя мощности. Замыкающий контакт второй группы каждого электромагнитного реле является выходом соответствующего канала реле времени. Переключающий контакт второй группы контактов первого, второго и третьего электромагнитных реле соединены с замыкающим контактом первой группы контактов соответственно третьего, первого и второго электромагнитных реле. Переключающие контакты первых групп контактов всех электромагнитных реле объединены, а размыкающие контакты подключены к шине питания. Входы первого, второго и третьего усилителей мощности подключены к выходам соответствующих элементов совпадения, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого, второго и третьего каналов формирователя импульсов, а вторые входы подключены к дублирующим выходам соответственно второго, третьего и первого каналов формирователя импульсов. Данное устройство выполнено трехканальнам, реализующим дублирование по формуле «1-2, 2-3, 3-1», но может быть выполнено и в многоканальном исполнении с дублированием по формуле «1-2, 2-3, …, n-1».A time relay is known (see RF patent 2072628, “Time relay”, LB Egorov, GI Shishkin, published in BI No. 3 01/27/97, H03K 17/28) containing a three-channel pulse shaper, three power amplifiers Three electromagnetic relays and three matching elements. Each electromagnetic relay has two groups of contacts and a winding connected to the output of the corresponding power amplifier. The closing contact of the second group of each electromagnetic relay is the output of the corresponding channel of the time relay. The switching contact of the second group of contacts of the first, second and third electromagnetic relays are connected to the make contact of the first group of contacts of the third, first and second electromagnetic relays, respectively. The switching contacts of the first contact groups of all electromagnetic relays are combined, and the opening contacts are connected to the power bus. The inputs of the first, second, and third power amplifiers are connected to the outputs of the corresponding coincidence elements, the first inputs of which are connected to the outputs of the first, second, and third channels of the pulse shaper, and the second inputs are connected to the duplicate outputs of the second, third, and first channels of the pulse shaper. This device is made three-channel, implementing duplication according to the formula "1-2, 2-3, 3-1", but can be performed in multi-channel execution with duplication according to the formula "1-2, 2-3, ..., n-1" .

Недостатком данного устройства является низкая точность времени выдачи выходных импульсов, что связано с большой задержкой срабатывания электромагнитных реле, разбросом указанной задержки как технологическим, так и связанным с изменением напряжения питания, а также наличием дребезга контактов. Другим недостатком данного устройства является низкая надежность, что связано со срабатыванием контактов электромагнитных реле при полной нагрузке и связанным с этим ускоренным износом контактов.The disadvantage of this device is the low accuracy of the output pulse time, which is associated with a large delay in the operation of electromagnetic relays, the spread of this delay, both technological and associated with a change in the supply voltage, as well as the presence of contact bounce. Another disadvantage of this device is its low reliability, which is associated with the operation of the contacts of electromagnetic relays at full load and the associated accelerated wear of the contacts.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.The above device is the closest in technical essence to the claimed device and therefore is selected as a prototype.

Достигаемым техническим результатом является повышение точности времени выдачи выходных импульсов и повышение надежности устройства.Achievable technical result is to increase the accuracy of the time of output of the output pulses and increase the reliability of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в реле времени подрыва пиросредств, содержащем формирователь импульсов, усилитель мощности, выход которого подключен к обмотке электромагнитного реле, имеющего контактные группы, замыкающий контакт каждой контактной группы является соответствующим выходом реле времени, новым является то, что дополнительно введены электронные ключи и диоды, количество которых соответствует количеству контактных групп реле, резистор, первый вывод которого через соответствующий диод соединен с размыкающим контактом соответствующей контактной группы реле, переключающий контакт которой через соответствующий электронный ключ соединен с первой шиной питания, второй вывод резистора соединен со второй шиной питания, управляющий вход каждого электронного ключа соединен с соответствующим выходом формирователя импульсов, дополнительный выход которого подключен к входу усилителя мощности, а информационный вход - к первому выводу резистора.The specified technical result is achieved by the fact that in the time relay for detonating pyromedicines containing a pulse shaper, a power amplifier, the output of which is connected to the winding of an electromagnetic relay having contact groups, the closing contact of each contact group is the corresponding output of the time relay, new is that additionally introduced electronic keys and diodes, the number of which corresponds to the number of contact groups of the relay, a resistor, the first output of which through the corresponding diode is connected to by a contact contact of the corresponding contact group of the relay, the switching contact of which is connected through the corresponding electronic key to the first power bus, the second output of the resistor is connected to the second power bus, the control input of each electronic key is connected to the corresponding output of the pulse shaper, the additional output of which is connected to the input of the power amplifier, and the information input is to the first output of the resistor.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет повысить точность времени выдачи выходных импульсов и надежность устройства за счет стробирования импульсов, формируемых электромагнитным реле, импульсами, формируемыми с помощью электронных ключей, а также за счет автоматического самоконтроля устройства непосредственно перед его применением.The indicated set of essential features makes it possible to increase the accuracy of the output pulse output time and the reliability of the device due to the strobe of the pulses generated by the electromagnetic relay, the pulses generated by electronic keys, and also due to the automatic self-control of the device immediately before its use.

На фигуре приведена схема реле времени подрыва пиросредств.The figure shows a diagram of a timer for detonating a pyromedicine.

Реле времени подрыва пиросредств содержит n-канальный формирователь импульсов 1, n электронных ключей 2-1, …, 2-n, n диодов 3-1, …, 3-n, резистор 4 и усилитель мощности 5, выход которого подключен к обмотке электромагнитного реле 6, имеющего n групп контактов 6-1, …, 6-n. Замыкающий контакт каждой группы контактов является выходом 7-1, …, 7-n соответствующего канала реле времени. Переключающий контакт каждой группы контактов 6-1, …, 6-n через соответствующий электронный ключ 2-1, …, 2-n соединен с первой шиной питания 8, а размыкающий контакт - через соответствующий диод 3-1, …, 3-n с первым выводом резистора 4, второй вывод которого соединен со второй шиной питания 9, управляющий вход каждого электронного ключа 2-1, …, 2-n соединен с выходом соответствующего канала формирователя импульсов 1, дополнительный канал которого подключен к входу усилителя мощности 5, а информационный вход - к первому выводу резистора 4.The time relay for detonating a pyromedicine contains an n-channel pulse former 1, n of electronic keys 2-1, ..., 2-n, n diodes 3-1, ..., 3-n, a resistor 4 and a power amplifier 5, the output of which is connected to the electromagnetic coil relay 6 having n groups of contacts 6-1, ..., 6-n. The closing contact of each group of contacts is the output 7-1, ..., 7-n of the corresponding channel of the time relay. The switching contact of each group of contacts 6-1, ..., 6-n through the corresponding electronic switch 2-1, ..., 2-n is connected to the first power bus 8, and the NC contact through the corresponding diode 3-1, ..., 3-n with the first output of the resistor 4, the second output of which is connected to the second power bus 9, the control input of each electronic switch 2-1, ..., 2-n is connected to the output of the corresponding channel of the pulse former 1, the additional channel of which is connected to the input of the power amplifier 5, and information input - to the first output of the resistor 4.

Реле времени подрыва пиросредств (см. чертеж) работает следующим образом.The time relay detonation of pyromedicines (see drawing) works as follows.

Реле времени начинает работу с автоматического самоконтроля. Формирователь 1 формирует во всех каналах, кроме дополнительного, импульсы, разнесенные во времени в соответствии с заданными временными уставками, но имеющие минимальную длительность, достаточную для осуществления самоконтроля, но недостаточную для подрыва пиросредств в случае неисправности контактных групп 6-1, …, 6-n. На выходы 7-1, …, 7-n данные импульсы не проходят, так как обмотка реле 6 обесточена, и через размыкающие контакты групп контактов 6-1, …, 6-n импульсы через диоды 7-1, …, 7-n поступают на информационный вход формирователя 1, который контролирует их совпадение во времени с импульсами, формируемыми в каналах. Контролируется также правильность задания и отработки временных уставок. Данный способ самоконтроля безопасен, так как не выделяется энергия на выходах 7-1, …, 7-n. В случае отрицательного результата самоконтроля реле времени подрыва пиросредств прекращает работу, сигнализируя о неисправности.The time relay starts with automatic self-monitoring. Shaper 1 generates in all channels, except the additional one, pulses spaced in time in accordance with the specified time settings, but having a minimum duration sufficient for self-monitoring, but not enough to undermine the pyromedicine in the event of contact groups 6-1, ..., 6- malfunction n These pulses do not pass to outputs 7-1, ..., 7-n, since the relay coil 6 is de-energized, and pulses through diodes 7-1, ..., 7-n through the opening contacts of contact groups 6-1, ..., 6-n arrive at the information input of the shaper 1, which controls their coincidence in time with the pulses generated in the channels. The correctness of the task and development of time settings is also monitored. This method of self-monitoring is safe, since no energy is released at the outputs 7-1, ..., 7-n. In the case of a negative result of self-control, the timer of the detonation of pyromedicines stops working, signaling a malfunction.

Если результат самоконтроля положительный, реле времени начинает работу на подрыв пиросредств непосредственно после окончания самоконтроля или по команде начала отсчета. Формирователь 1 формирует во всех каналах импульсы, разнесенные во времени в соответствии с заданными временными уставками. Перед каждым импульсом с упреждением на время, превышающее время переходного процесса срабатывания электромагнитного реле 6 и дребезга его контактов, формируется импульс на выходе дополнительного канала формирователя 1. К моменту появления импульса на выходе любого канала формирователя 1 переключающий контакт соответствующей группы контактов 6-1, …, 6-n подключен к выходу 7-1, …, 7-n соответствующего канала реле времени, и импульс проходит на подрыв соответствующего пиросредства. Одновременно с окончанием выходного импульса оканчивается и импульс на выходе дополнительного канала формирователя 1, и электромагнитное реле 6 выключается. В этом состоянии в каждой группе контактов 6-1, …, 6-n переключающие контакты отключены от замыкающих контактов, что предотвращает протекание тока через инициирующие элементы пиросредств, подключенных к выходам каналов реле времени, в условиях воздействия внешних факторов.If the result of self-control is positive, the time relay starts working to detonate the pyromedicines immediately after the end of self-control or by the command to start the countdown. Shaper 1 generates in all channels pulses spaced in time in accordance with the specified time settings. Before each pulse with a lead time exceeding the transient response time of the electromagnetic relay 6 and the bounce of its contacts, a pulse is formed at the output of the additional channel of the shaper 1. By the time the pulse appears at the output of any channel of the shaper 1, the switching contact of the corresponding group of contacts 6-1, ... , 6-n is connected to the output 7-1, ..., 7-n of the corresponding channel of the time relay, and the pulse passes to undermine the corresponding pyromedicine. Simultaneously with the end of the output pulse, the pulse at the output of the additional channel of the former 1 ends, and the electromagnetic relay 6 turns off. In this state, in each group of contacts 6-1, ..., 6-n, the switching contacts are disconnected from the making contacts, which prevents the current from flowing through the initiating elements of the pyro means connected to the outputs of the time relay channels under the influence of external factors.

Проведено макетирование реле времени подрыва пиросредств с использованием микросхемы БМК 5517БЦ2У в качестве формирователя импульсов. Остальная часть устройства реализована на базе дискретных элементов. Испытания макета подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.A prototype of a time relay for detonating a firearm was carried out using a BMK 5517BTS2U microcircuit as a pulse shaper. The rest of the device is implemented on the basis of discrete elements. Tests of the layout confirmed the operability of the claimed device and its practical value.

Claims

Реле времени подрыва пиросредств, содержащее формирователь импульсов, усилитель мощности, выход которого подключен к обмотке электромагнитного реле, имеющего контактные группы, замыкающий контакт каждой контактной группы является соответствующим выходом реле времени, отличающееся тем, что дополнительно введены электронные ключи и диоды, количество которых соответствует количеству контактных групп реле, резистор, первый вывод которого через соответствующий диод соединен с размыкающим контактом соответствующей контактной группы реле, переключающий контакт которой через соответствующий электронный ключ соединен с первой шиной питания, второй вывод резистора соединен со второй шиной питания, управляющий вход каждого электронного ключа соединен с соответствующим выходом формирователя импульсов, дополнительный выход которого подключен к входу усилителя мощности, а информационный вход - к первому выводу резистора. A time relay for detonating a pyromedicine containing a pulse shaper, a power amplifier, the output of which is connected to the coil of an electromagnetic relay having contact groups, the closing contact of each contact group is the corresponding output of the time relay, characterized in that electronic keys and diodes are added, the number of which corresponds to the number contact groups of the relay, a resistor, the first output of which through the corresponding diode is connected to the NC contact of the corresponding contact group e, whose switching contact is connected through the corresponding electronic key to the first power bus, the second output of the resistor is connected to the second power bus, the control input of each electronic key is connected to the corresponding output of the pulse shaper, the additional output of which is connected to the input of the power amplifier, and the information input to the first output of the resistor.