RU161347U1

RU161347U1 - SECURITY AND INFORMATION DEVICE

Info

Publication number: RU161347U1
Application number: RU2015149254/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Георгиевич Юдин; Евгений Дмитриевич Рыжиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АТОС-ПРО"
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-04-20

Abstract

1. Защитно-информационное устройство объекта, например холодильника, содержащее блок питания, блок временной задержки, датчик напряжения, исполнительный элемент и блок информации, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком тока и двумя датчиками температуры, выходы которых соединены со входами соответствующих введенных компараторов, а также тремя компараторами уровней напряжения, входы которых соединены с выходом датчика напряжения, двумя логическими элементами ИЛИ, коммутатором, семью триггерами, блоком имитации тока утечки, УЗО, согласующим блоком, при этом одни выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены через первый логический элемент ИЛИ, соединенный последовательно с блоком задержки, ко входу коммутатора, выходы которого, а также выход компаратора второго датчика температуры через соответствующие компараторам триггеры соединены с блоком информации и со вторым логическим элементом ИЛИ, выход которого соединен последовательно через блок имитации утечки со входом УЗО, выход которого подключен к силовому входу защищаемого объекта и через последовательно соединенные согласующее устройство и триггер ко входу блока информации, причем другие выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены непосредственно на входы коммутатора, выход компаратора аварийного напряжения через триггер соединен со вторым элементом ИЛИ и блоком информации, а силовой вход устройства через датчик тока последовательно соединен со входом УЗО.2. Защитно-информационное устройство по 1, отличающееся тем, что устройство допол1. The security and information device of an object, such as a refrigerator, containing a power supply, a time delay unit, a voltage sensor, an actuator and an information unit, characterized in that it is equipped with a current sensor and two temperature sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the respective input comparators, as well as three comparators of voltage levels, the inputs of which are connected to the output of the voltage sensor, two logical elements OR, a switch, seven triggers, a block simulating leakage current, RCD, by the block, while one of the outputs of the current comparators, the first temperature sensor, and the upper and lower voltage levels is connected through the first logic element OR, connected in series with the delay unit, to the input of the switch, the outputs of which, as well as the output of the second temperature sensor comparator via triggers corresponding to the comparators connected to the information block and to the second logical element OR, the output of which is connected in series through the leak simulation block to the input of the RCD, the output of which is connected to the power the input of the protected object and through a sequentially connected matching device and trigger to the input of the information block, with the other outputs of the current comparators, the first temperature sensor, upper and lower voltage levels connected directly to the switch inputs, the output of the emergency voltage comparator through the trigger connected to the second OR element, and information block, and the power input of the device through the current sensor is connected in series with the input of the RCD. 2. Security information device according to claim 1, characterized in that the device is additional

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к устройствам, осуществляющим автоматическое отключение и непосредственно реагирующим на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров, и может быть использовано для защиты людей от поражения электрическим током и повышения пожаробезопасности зданий.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely, devices that automatically shut off and directly respond to an unacceptable deviation from normal electrical operating parameters, and can be used to protect people from electric shock and increase the fire safety of buildings.

Как известно, поражение людей электрическим током и возникновение пожароопасных ситуаций при эксплуатации электрифицированных бытовых приборов, а также торгово-производственного оборудования, например, холодильников, могут быть вызваны как случайным прикосновением человека к токоведущим частям, так и его контактом с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов; нарушением расчетного теплового режима работы оборудования, недопустимыми изменениями параметров питающей электросети, предаварийным состоянием оборудования и др. Очевидно, что автоматическое защитное устройство, исключающее возможность возникновения нежелательных последствий, должно быть, по возможности, многофункциональным и обеспечивать аварийное отключение оборудования при всевозможных аномальных ситуациях. Кроме того, необходимо, чтобы это устройство позволяло быстро диагностировать возникшую аномалию в работе оборудования с целью ее последующего устранения.As you know, electric shock and fire hazard during the operation of electrified household appliances, as well as commercial and industrial equipment, such as refrigerators, can be caused both by accidental contact of a person with live parts, or by contact with electrically conductive parts of the equipment in case of damage electrical insulation or broken grounding wires; violation of the calculated thermal operating mode of the equipment, unacceptable changes in the parameters of the supply network, the pre-emergency state of the equipment, etc. It is obvious that an automatic protective device that excludes the possibility of undesirable consequences should be, if possible, multi-functional and provide emergency shutdown of the equipment in all kinds of abnormal situations. In addition, it is necessary that this device allows you to quickly diagnose an anomaly in the operation of the equipment with a view to its subsequent elimination.

В качестве аналога предлагаемой полезной модели принято «Устройство защитного отключения» (свидетельство на полезную модель №31688 RU кл. Н01Н 71/00, приоритет 19.03.2003). Это устройство содержит датчик дифференциального тока, устройство сравнения и исполнительный орган, в цепь управления которого включен ключ, вход которого подключен к выходу упомянутого устройства сравнения. Устройство также содержит индикатор, отражающий состояние исполнительного органа.As an analogue of the proposed utility model, the “Residual current circuit breaker” was adopted (Utility Model Certificate No. 31688 RU, class N01H 71/00, priority date 19.03.2003). This device contains a differential current sensor, a comparison device and an actuator, in the control circuit of which is included a key whose input is connected to the output of the said comparison device. The device also contains an indicator reflecting the state of the executive body.

Данное устройство обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током при его случайном прикосновении к токоведущим частям и при его контакте с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов, а также аварийное отключение оборудования при возникновении аномальных ситуаций и индикацию состояния оборудования (включено - выключено). Недостатком данного устройства является ограниченное количество контролируемых параметров работы и состояния подключенного оборудования.This device protects people from electric shock when they accidentally touch live parts and when they come into contact with electrically conductive parts of the equipment in the event of damage to the electrical insulation or breakage of the ground wires, as well as emergency shutdown of the equipment in case of abnormal situations and an indication of the status of the equipment (on - off ) The disadvantage of this device is the limited number of controlled operating parameters and the status of the connected equipment.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принято «Устройство защитного отключения» (патент на полезную модель №119933 RU кл. Н01Н 71/00, приоритет 06.04.2012). Это устройство содержит датчик дифференциального тока, устройство сравнения, индикатор состояния устройства, исполнительный орган, в цепь управления которого включен ключ, схему временной задержки срабатывания по току утечки, схему срабатывания по превышению напряжения сети и схему питания. Данное устройство обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током при его случайном прикосновении к токоведущим частям и при его контакте с электропроводящими частями оборудования в случае повреждения электроизоляции или обрыва заземляющих проводов, а также аварийное отключение оборудования при возникновении аномальных ситуаций, в т.ч. при недопустимом изменении напряжения питающей электросети, (аварийном уровне напряжения, например, выше 380 В). Предусмотрена также возможность задержки срабатывания устройства по току утечки и индикация состояния оборудования (включено - выключено). Недостатком данного устройства является ограниченное количество контролируемых параметров работы и состояния подключенного оборудования, а именно, не предусмотрен контроль длительности отклонения напряжения питающей электросети за пределы, установленные в паспорте подключенного оборудования, например от 160 до 250 В, которое может быть допущено на ограниченный отрезок времени, например 10 секунд. Предполагается, что при более длительном нарушении предусмотренного режима питания может возникнуть аварийная ситуация. Аналогично не предусмотрен контроль длительности превышения потребляемого тока, например, на 20% выше номинального значения, допустимое также в течение определенного интервала времени. Не предусмотрен контроль теплового режима работы оборудования, который является важным фактором для предотвращения аварийных ситуаций. Отсутствует диагностическая индикация работы устройства, позволяющая определить причину, вызвавшую отключение защищаемого объекта от питания. Использование известного устройства, например, для комплексной защиты холодильника, не может обеспечить высокие эксплуатационные характеристики, такие как надежность и возможность быстрого устранения неполадок вследствие отсутствия диагностической информации об их причинах.As a prototype of the proposed utility model adopted "Protective shutdown device" (patent for utility model No. 119933 RU CL N01H 71/00, priority 04/06/2012). This device contains a differential current sensor, a comparison device, a device status indicator, an actuator with a key in the control circuit, a time delay circuit for the leakage current, a circuit for overvoltage and a power circuit. This device protects people from electric shock when they accidentally touch live parts and when they come in contact with electrically conductive parts of the equipment in the event of damage to the electrical insulation or breakage of the ground wires, as well as emergency shutdown of the equipment in the event of abnormal situations, including with an unacceptable change in the voltage of the supply network (emergency voltage level, for example, above 380 V). It is also possible to delay the operation of the device according to the leakage current and to indicate the status of the equipment (on - off). The disadvantage of this device is the limited number of controlled operating parameters and the status of the connected equipment, namely, it does not provide for monitoring the duration of the voltage deviation of the supply network beyond the limits set in the passport of the connected equipment, for example, from 160 to 250 V, which can be allowed for a limited period of time, for example 10 seconds. It is assumed that with a longer violation of the prescribed diet, an emergency may occur. Likewise, there is no control over the duration of the excess of the consumed current, for example, 20% higher than the nominal value, which is also valid for a certain period of time. There is no control over the thermal operation of the equipment, which is an important factor in preventing emergency situations. There is no diagnostic indication of the operation of the device, which allows to determine the cause of the disconnected protected object from power. Using a known device, for example, for comprehensive protection of a refrigerator, cannot provide high operational characteristics, such as reliability and the ability to quickly troubleshoot problems due to the lack of diagnostic information about their causes.

Задачей заявляемой полезной модели является создание защитно-информационного устройства, способного осуществить защитное автоматическое отключение, защищаемого объекта, например, холодильника в случае недопустимого отклонения от заданных рабочих параметров (тока, напряжения, температуры) и осуществить автоматическую диагностику для быстрого устранения повреждений.The objective of the claimed utility model is to create a protective-information device capable of protective automatic shutdown of a protected object, for example, a refrigerator in case of an unacceptable deviation from the set operating parameters (current, voltage, temperature) and to carry out automatic diagnostics to quickly eliminate damage.

Поставленная задача решается тем, что защитно-информационное устройство, содержащее блок питания, блок временной задержки, датчик напряжения, исполнительный элемент и блок информации, снабжено датчиком тока и двумя датчиками температуры, выходы которых соединены со входами соответствующих введенных компараторов, а также тремя компараторами уровней напряжения, входы которых соединены с выходом датчика напряжения, двумя логическими элементами ИЛИ, коммутатором, семью триггерами, блоком имитации тока утечки, формирователем информационных сигналов, УЗО, согласующим блоком, при этом одни выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены через первый логический элемент ИЛИ, соединенный последовательно с блоком задержки, ко входу коммутатора, выходы которого а также выход компаратора второго датчика температуры через соответствующие компараторам триггеры соединены с блоком информации и со вторым логическим элементом ИЛИ, выход которого соединен последовательно через блок имитации тока утечки с УЗО, выход которого подключен к силовому входу защищаемого объекта и через последовательно соединенные согласующее устройство и соответствующий триггер ко входу блока информации, причем другие выходы компараторов тока, первого датчика температуры, верхнего и нижнего уровней напряжения подключены непосредственно на входы коммутатора, выход компаратора аварийного напряжения через соответствующий триггер соединен со вторым элементом ИЛИ и блоком информации, а силовой вход устройства через датчик тока последовательно соединен со входом УЗО, устройство также дополнено соединенными последовательно блоком формирования информационных сигналов и радиомодемом, подключенными к выходу блока информации.The problem is solved in that the protective information device containing a power supply, a time delay unit, a voltage sensor, an actuator and an information unit is equipped with a current sensor and two temperature sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the respective input comparators, as well as three level comparators voltages, the inputs of which are connected to the output of the voltage sensor, two logical elements OR, a switch, seven triggers, a block simulating leakage current, a driver information of the signals, the RCD, the matching unit, while one of the outputs of the current comparators, the first temperature sensor, the upper and lower voltage levels are connected through the first logical OR element, connected in series with the delay unit, to the input of the switch, the outputs of which and the output of the comparator of the second temperature sensor through triggers corresponding to comparators, they are connected to the information block and to the second logical element OR, the output of which is connected in series through the leakage current simulation block with an RCD, the output of which It is connected to the power input of the protected object and through a sequentially connected matching device and the corresponding trigger to the input of the information block, with the other outputs of the current comparators, the first temperature sensor, upper and lower voltage levels connected directly to the switch inputs, the output of the emergency voltage comparator through the corresponding trigger connected to the second OR element and the information block, and the power input of the device through the current sensor is connected in series with the input of the RCD, the device connected in series is completed forming unit of information signals and a radio modem connected to the output information block.

Техническим результатом является повышение эксплуатационных характеристик защищаемого объекта, например, холодильника, таких как надежность и возможность быстрого устранения неполадок.The technical result is to increase the operational characteristics of the protected object, for example, a refrigerator, such as reliability and the ability to quickly troubleshoot.

Сущность полезной модели заключается в том, что устройство дополнено датчиками различных параметров работы защищаемого объекта, а предлагаемая схема устройства построена таким образом, что аварийное отключение питания защищаемого объекта осуществляется путем имитации тока утечки УЗО.The essence of the utility model is that the device is supplemented with sensors of various parameters of the protected object, and the proposed device circuit is designed in such a way that the power supply of the protected object is switched off by simulating the leakage current of the RCD.

На фиг. 1 показана часть схемы устройства, на фиг. 2 - вторая часть схемы устройства. Защитно-информационное устройство содержит датчик напряжения 1, датчик тока 2, датчики температуры 3, 4, предназначенные соответственно для контроля температуры компрессора и устройства в целом, компараторы 5, 6, 7 соответственно аварийного, верхнего и нижнего уровней напряжения, компаратор тока 8, компараторы соответственно первого и второго датчиков температуры 9, 10, первый логический элемент ИЛИ 11, коммутатор 12, блок задержки 13, триггеры, в качестве которых использованы RS-триггеры 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, блок сброса триггеров в исходное положение 21, второй логический элемент ИЛИ 22, блок информации 23, блок имитации тока утечки 24, блок формирования информационных сигналов 25, радиомодем 26,. согласующее устройство 27, стандартное устройство защитного отключения, далее УЗО 28, блок питания 29.In FIG. 1 shows a part of the circuit of the device, FIG. 2 - the second part of the circuit device. The protective information device contains a voltage sensor 1, a current sensor 2, temperature sensors 3, 4, respectively, designed to control the temperature of the compressor and the device as a whole, comparators 5, 6, 7, respectively, emergency, upper and lower voltage levels, a current comparator 8, comparators respectively, of the first and second temperature sensors 9, 10, the first logical element OR 11, switch 12, delay unit 13, triggers, which are used as RS-triggers 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, the trigger reset unit in starting position 21, second OR gate 22, information block 23, block simulating leakage current 24, block for generating information signals 25, radio modem 26 ,. matching device 27, a standard residual current device, then RCD 28, power supply 29.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Напряжение сети 220 В подается на блок питания 29, датчик напряжения 1 и через датчик тока 2 на вход УЗО 28. Выход УЗО 28 подключен к холодильнику и согласующему устройству 27. Последнее осуществляет гальваническую развязку выходного напряжения УЗО 28 и входа RS-триггера 20. При изменении величины напряжения сети в допустимых пределах, например, от 160 до 250 В, и величине потребляемого тока до уровня номинального холодильник подключен к сети через контакты УЗО 28. На блоке информации 23 ничего не отмечается. Если напряжение сети возросло выше 250 В, выходное напряжение датчика напряжения 1 становится выше опорного напряжения компаратора 6, последний переключается. Выходной сигнал компаратора 6 через первый элемент ИЛИ 11 запускает блок задержки 13. Если длительность указанного отклонения величины напряжения сети меньше установленного допустимого значения, переключение компаратора 6 не фиксируется и не отмечается в блоке информации 23.. В случае длительного повышения напряжения сети, продолжительность которого превышает время задержки, заданное блоком задержки 13, после отсчета заданного интервала времени блок задержки 13 своим выходным сигналом открывает коммутатор 12, в результате чего выходной сигнал компаратора 6 переключает RS-триггер 15. Выход последнего подключен к одному из входов второго элемента ИЛИ 22 и блоку информации 23. В результате выходной сигнал второго элемента ИЛИ 22 включает блок имитации тока утечки 24. Последний вызывает срабатывание УЗО 28 и отключает холодильник от сети. Напряжение на выходе УЗО 28 и на входе согласующего устройства 27 снижается до нуля. Это фиксируется RS-триггером 20, выходной сигнал которого подается на блок информации 23. Соответственно включатся индикаторы превышения напряжения выше 250 В и индикатор отключения холодильника. Повторное включение УЗО 28 возможно только после установки в исходное положение всех триггеров с помощью блока сброса триггеров 21. Это может сделать только специалист по ремонту. К блоку информации 23 подключен блок формирования информационных сигналов 25, который через радиомодем 26 передает сообщение о причине отключения и об отключении холодильника на диспетчерский пункт. Если напряжение сети достигло аварийного уровня 380 В, то выходной сигнал датчика напряжения 1 превысит опорные напряжения сразу двух компараторов 5 и 6, первый из которых фиксирует повышение напряжения до 380 В, а второй фиксирует превышение напряжения выше 250 В, Сигнал с выхода компаратора 5 подается на вход RS-триггера 14, в результате чего происходит мгновенное срабатывание УЗО 28 и отключение холодильника с соответствующей индикацией в блоке информации 23 и отсылкой сообщения на диспетчерский пункт. Аналогичным образом производится контроль потребляемого тока. Особенностью работы холодильник является периодический запуск и остановка компрессора. При пуске компрессора пусковой ток в несколько раз превышает номинальный. Соответственно в момент пуска выходным сигналом датчика тока 2 переключается компаратор 8, который через первый элемент ИЛИ 11 запускает блок задержки 13. В процессе разгона потребляемый ток снижается до номинального значения. Поэтому длительность времени задержки выбирается несколько большей, чем время, требуемое для входа компрессора в номинальный режим. Соответственно после пуска компрессора, с помощью датчика тока 2 и датчика температуры 3 компрессора отслеживается нормальный режим работы холодильника. При превышении номинального тока на 20% или температуры компрессора выше критической, происходит отключение холодильника с последующей индикацией диагностической информации.The mains voltage 220 V is supplied to the power supply 29, the voltage sensor 1 and through the current sensor 2 to the input of the RCD 28. The output of the RCD 28 is connected to the refrigerator and the matching device 27. The latter performs galvanic isolation of the output voltage of the RCD 28 and the input of the RS-trigger 20. When changing the voltage of the network within acceptable limits, for example, from 160 to 250 V, and the amount of current consumed to the level of the rated refrigerator is connected to the network through the contacts of the RCD 28. Nothing is noted on the information block 23. If the mains voltage rises above 250 V, the output voltage of the voltage sensor 1 becomes higher than the reference voltage of the comparator 6, the latter switches. The output signal of the comparator 6 through the first element OR 11 starts the delay unit 13. If the duration of the indicated deviation of the network voltage is less than the set allowable value, the switching of the comparator 6 is not fixed and is not noted in the information block 23 .. In the case of a prolonged increase in the network voltage, the duration of which exceeds the delay time specified by the delay unit 13, after counting the specified time interval, the delay unit 13 opens the switch 12 with its output signal, as a result of which the output signal Al comparator 6 switches the RS-trigger 15. The output of the latter is connected to one of the inputs of the second element OR 22 and the information block 23. As a result, the output signal of the second element OR 22 includes a block simulating leakage current 24. The latter causes the RCD 28 to operate and disconnects the refrigerator from the network . The voltage at the output of the RCD 28 and at the input of the matching device 27 is reduced to zero. This is fixed by RS-flip-flop 20, the output signal of which is supplied to the information block 23. Accordingly, the indicators of excess voltage above 250 V and the refrigerator shutdown indicator will turn on. The repeated inclusion of the RCD 28 is possible only after setting all the triggers in the initial position using the trigger reset unit 21. This can only be done by a repair specialist. An information signal generating unit 25 is connected to the information block 23, which, through the radio modem 26, transmits a message about the reason for the shutdown and about the shutdown of the refrigerator to the control room. If the mains voltage has reached an emergency level of 380 V, then the output signal of voltage sensor 1 will exceed the reference voltages of two comparators 5 and 6 at once, the first of which detects an increase in voltage to 380 V, and the second detects an excess of voltage above 250 V, A signal from the output of comparator 5 is supplied to the input of the RS-trigger 14, as a result of which the RCD 28 instantly trips and the refrigerator turns off with the corresponding indication in the information block 23 and sending a message to the control room. Similarly, the control of the current consumption is carried out. A feature of the refrigerator is the periodic start and stop of the compressor. When the compressor starts, the starting current is several times higher than the rated current. Accordingly, at the time of start-up, the output signal of the current sensor 2 switches the comparator 8, which, through the first element OR 11, starts the delay unit 13. During acceleration, the current consumption decreases to the nominal value. Therefore, the duration of the delay time is selected slightly longer than the time required for the compressor to enter the nominal mode. Accordingly, after starting the compressor, the normal operation of the refrigerator is monitored using the current sensor 2 and the temperature sensor 3 of the compressor. If the rated current is exceeded by 20% or the temperature of the compressor is higher than critical, the refrigerator turns off and the diagnostic information is displayed.

Заявляемая полезная модель позволяет повысить эксплуатационные характеристики, осуществив защитное автоматическое отключение холодильника вследствие недопустимого отклонения от заданных рабочих параметров (тока, напряжения, температуры) и осуществить автоматическую диагностику для быстрого устранения повреждений.The inventive utility model allows to increase operational characteristics by performing a protective automatic shutdown of the refrigerator due to unacceptable deviations from the specified operating parameters (current, voltage, temperature) and carry out automatic diagnostics to quickly eliminate damage.

Claims

1. The security and information device of an object, such as a refrigerator, containing a power supply, a time delay unit, a voltage sensor, an actuator and an information unit, characterized in that it is equipped with a current sensor and two temperature sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the respective input comparators, as well as three comparators of voltage levels, the inputs of which are connected to the output of the voltage sensor, two logical elements OR, a switch, seven triggers, a block simulating leakage current, RCD, by the block, while one of the outputs of the current comparators, the first temperature sensor, and the upper and lower voltage levels is connected through the first logic element OR, connected in series with the delay unit, to the input of the switch, the outputs of which, as well as the output of the second temperature sensor comparator via triggers corresponding to the comparators connected to the information block and to the second logical element OR, the output of which is connected in series through the leak simulation block to the input of the RCD, the output of which is connected to the power the input of the protected object and through a sequentially connected matching device and trigger to the input of the information block, the other outputs of the current comparators, the first temperature sensor, upper and lower voltage levels are connected directly to the switch inputs, the output of the emergency voltage comparator through the trigger is connected to the second OR element, and information block, and the power input of the device through the current sensor is connected in series with the input of the RCD.

2. The security-information device according to claim 1, characterized in that the device is supplemented by a serial information signal generation unit and a radio modem connected to the output of the information block.