RU194201U1 - DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT Download PDF

Info

Publication number
RU194201U1
RU194201U1 RU2019117234U RU2019117234U RU194201U1 RU 194201 U1 RU194201 U1 RU 194201U1 RU 2019117234 U RU2019117234 U RU 2019117234U RU 2019117234 U RU2019117234 U RU 2019117234U RU 194201 U1 RU194201 U1 RU 194201U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
output
optocoupler
npn transistor
input
Prior art date
Application number
RU2019117234U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Цыбин
Дмитрий Михайлович Вавринюк
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=68834445&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU194201(U1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов"
Priority to RU2019117234U priority Critical patent/RU194201U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU194201U1 publication Critical patent/RU194201U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/10—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Устройство относится к области защиты электрических приборов (ЭП) от переполюсовки и от подачи напряжения питания в случае ошибочной стыковки кабельной системы ЭП и предназначено для использования на этапе регулировки и приемо-сдаточных испытаний в составе контрольной аппаратуры этих ЭП. При этом обеспечение напряжения питания аппаратуры контроля осуществляется серийным источником питания, имеющего плюсовую и минусовую клеммы, подключаемые к контрольной аппаратуре.Сущность технического решения по переполюсовке заключается в использовании оптрона в цепи напряжения питания ЭП. Ток светодиода оптрона поступает от маломощного стабилизатора напряжения, питаемого через защитный диод от источника напряжения ЭП. При наличии выходного напряжения стабилизатора замыкается силовая цепь оптрона, обеспечивающая поступление напряжения питания на ЭП. Предотвращение подачи напряжения на ЭП в случае ошибочной стыковки его кабельной системы осуществляется цепью контроля стыковки, охватывающей все разъемы ЭП и аппаратуры его контроля. Вход и выход цепи контроля стыковки подключен к переходу база-эмиттер защитного транзистора, который шунтирует ток светодиода оптрона в случае отсутствия этой цепи. Соответственно силовая цепь оптрона размыкается и прекращается подача напряжения на ЭП. Светодиод осуществляет индикацию аварийного режима. Для проведения исследовательских работ с подключением лишь части соединительных кабелей ЭП введен переключатель, имитирующий цепь контроля стыковки.The device relates to the field of protection of electrical devices (EP) from polarity reversal and from supply voltage in case of erroneous docking of the cable system of the EP and is intended for use at the stage of adjustment and acceptance tests as part of the control equipment of these EPs. At the same time, the supply voltage of the monitoring equipment is provided by a serial power supply having positive and negative terminals connected to the control equipment. The essence of the technical solution for the polarity reversal is to use an optocoupler in the power supply voltage circuit. The current of the optocoupler LED comes from a low-voltage voltage stabilizer, fed through a protective diode from the voltage source of the electric field. In the presence of the output voltage of the stabilizer, the power circuit of the optocoupler is closed, which ensures the supply of voltage to the electric drive. Prevention of voltage supply to the EM in the event of an erroneous docking of its cable system is carried out by the docking control circuit, covering all connectors of the EM and its control equipment. The input and output of the docking control circuit is connected to the base-emitter junction of the protective transistor, which shunts the current of the optocoupler LED in the absence of this circuit. Accordingly, the power circuit of the optocoupler is opened and the supply of voltage to the electric field is stopped. The LED indicates the emergency mode. To conduct research work with connecting only a part of the connecting cables of the electronic switch, a switch imitating the docking control circuit has been introduced.

Description

Область техникиTechnical field

Устройство относится к области защиты электрических приборов от переполюсовки, а также от подачи напряжения питания в случае ошибочной стыковки кабельной системы и предназначено для использования на этапе регулировки и приемо-сдаточных испытаний в составе контрольной аппаратуры приборов. При этом обеспечение напряжения питания контрольной аппаратуры осуществляется серийным источником питания, имеющего плюсовую и минусовую клеммы, подключаемые к контрольной аппаратуре электрических приборов.The device relates to the field of protection of electrical devices from reverse polarity, as well as from supplying voltage in the event of an incorrect docking of the cable system and is intended for use in the adjustment and acceptance tests as part of the control equipment of the devices. At the same time, the supply voltage of the control equipment is ensured by a serial power source having positive and negative terminals connected to the control equipment of electrical devices.

Уровень техникиState of the art

Из предшествующего уровня техники известно устройство защиты электрических приборов от переполюсовки напряжения питания [1], состоящее из диода, включенного в одну цепь питания электрического прибора.From the prior art it is known a device for protecting electrical devices from polarity reversal of the supply voltage [1], consisting of a diode included in one power supply circuit of an electrical device.

Недостатком его является большое падение напряжения на защитном диоде и соответственно, повышенный расход энергии при больших токах нагрузки, отсутствие защиты электрических приборов от подачи напряжения питания при ошибочном подключении ряда соединителей электрических приборов с соединителями аппаратуры контроля, отсутствие индикации об аварийной ситуации по подаче напряжения питания.Its disadvantage is a large voltage drop across the protective diode and, consequently, increased energy consumption at high load currents, lack of protection of electrical devices from supplying voltage when the number of connectors of electrical devices with connectors of control equipment is incorrectly connected, and there is no indication of an emergency situation when the supply voltage is applied.

Известно устройство защиты от переполюсовки электрических приборов [2], содержащее реле, подключенное через первый диод параллельно источнику питания, еще два диода и переключающие контакты реле, через которые подключен электрический прибор, при этом к шине питания "Вход. 1" подключены первый диод, второй диод, и второй замыкающий контакт реле в нормально разомкнутом состоянии, вывод (катод) первого диода связан с реле, а вывод (анод) второго диода посредством первого контакта реле в нормально замкнутом состоянии связан с шиной нагрузки шина питания "Вход.2" связана с реле, первым контактом реле в нормально разомкнутом состоянии и третьим диодом, который посредством второго контакта реле в нормально замкнутом состоянии связан с шиной нагрузки "+".A device for protecting against reverse polarity of electrical appliances [2], containing a relay connected through a first diode in parallel with a power source, two more diodes and switching relay contacts through which an electrical device is connected, while the first diode is connected to the power bus "Input. 1" the second diode, and the second closing contact of the relay in the normally open state, the output (cathode) of the first diode is connected to the relay, and the output (anode) of the second diode through the first contact of the relay in the normally closed state is connected to the load bus power supply "Input.2" is connected to the relay, the first relay contact in the normally open state and the third diode, which is connected to the load bus "+" through the second relay contact in the normally closed state.

Устройство обеспечивает защиту от переполюсовки электрических приборов. Недостатком его является наличие электромагнитного реле. Вследствие этого имеет место дребезг контактов с возникновением мощных помех, повышенное энергопотребление, низкая надежность и ресурс, большие габариты при больших токах нагрузки. Другим недостатком является отсутствие защиты электрических приборов при неверном подключении ряда соединителей электрических приборов с соединителями контрольной аппаратуры, отсутствие индикации об аварийной ситуации по подаче напряжения питания.The device provides protection against polarity reversal of electrical appliances. Its disadvantage is the presence of an electromagnetic relay. As a result of this, there is a chatter of contacts with the occurrence of powerful interference, increased power consumption, low reliability and service life, large dimensions at high load currents. Another disadvantage is the lack of protection of electrical appliances in case of improper connection of a number of connectors of electrical appliances with connectors of control equipment, the absence of an indication of an emergency situation when applying a supply voltage.

ПрототипPrototype

Известен электронный предохранитель [3], часть которого наиболее близка по технической сущности к заявляемому устройству, который представляет собой устройство защиты электрических приборов от переполюсовки напряжения питания и содержит оптрон, NPN транзистор, три резистора, диод, входные плюсовую и минусовую клеммы питания, выходные плюсовую и минусовую шины (выходная минусовая шина в прототипе не обозначена как отдельный признак), первый резистор подключен между базой и эмиттером NPN транзистора, выходная минусовая шина соединена с входной минусовой клеммой питания, первый вывод силовой цепи оптрона соединен с входной плюсовой клеммой питания, второй вывод силовой цепи оптрона соединен с плюсовой выходной шиной, первый вывод второго резистора соединен с коллектором NPN транзистора, второй вывод второго резистора является диагностическим выходом контроля состояния устройства, анод светодиода оптрона соединен с катодом диода, анод диода соединен с входной плюсовой клеммой питания, третий резистор включен между катодом светодиода оптрона и базой NPN транзистора, эмиттер которого соединен с входной минусовой клеммой питания.Known electronic fuse [3], part of which is closest in technical essence to the claimed device, which is a device for protecting electrical devices from polarity reversal of the supply voltage and contains an optocoupler, NPN transistor, three resistors, a diode, input positive and negative power terminals, output positive and negative bus (the output negative bus in the prototype is not indicated as a separate feature), the first resistor is connected between the base and the emitter of the NPN transistor, the output negative bus is connected to the input minus power terminal, the first terminal of the optocoupler power circuit is connected to the positive input power terminal, the second terminal of the optocoupler power circuit is connected to the positive output bus, the first terminal of the second resistor is connected to the NPN collector of the transistor, the second terminal of the second resistor is a diagnostic output of device status monitoring, the anode the optocoupler LED is connected to the cathode of the diode, the anode of the diode is connected to the positive input power terminal, a third resistor is connected between the cathode of the optocoupler LED and the base of the NPN transistor, emitter otorrhea is connected to the negative input terminal of the power.

Устройство осуществляет защиту нагрузки от переполюсовки с малыми потерями мощности на силовом ключе оптрона при выборе оптрона с малым сопротивлением открытого канала силовой цепи. Недостатком его является зависимость тока светодиода оптрона от напряжения на входных плюсовой и минусовой клеммах питания, что ведет к снижению рабочего диапазона напряжений питания нагрузки - электрических приборов. Другим недостатком является отсутствие защиты электрических приборов при неверном подключении ряда соединителей электрических приборов с соединителями аппаратуры контроля, отсутствие индикации об аварийной ситуации подачи напряжения питания на нагрузку. Дополнительным недостатком электронного предохранителя [3] является большой и конкретный по величине порог срабатывания защиты от тока короткого замыкания. Это обусловлено малым сопротивлением открытого канала оптрона (r=0,1…0,02 Ом) и большим напряжением срабатывания защитного транзистора (порядка Uбэ=0,7…1,2 В). Следствием этого являются ненормированный порог срабатывания защиты по току (допусковый диапазон r и Uбэ) и повышенные потери энергии на силовой цепи оптрона. Это ведет к необходимости применения теплоотвода, что также является недостатком устройства. Таким образом, невозможно использовать электронный предохранитель с малым порогом срабатывания защиты по току, что необходимо для электрических приборов с малым энергопотреблением.The device protects the load from polarity reversal with low power losses on the power key of the optocoupler when choosing an optocoupler with low resistance of the open channel of the power circuit. Its disadvantage is the dependence of the current of the optocoupler LED on the voltage at the input plus and minus power terminals, which leads to a decrease in the operating range of the load voltage - electrical devices. Another disadvantage is the lack of protection of electrical appliances in case of incorrect connection of a number of connectors of electrical appliances with connectors of control equipment, the absence of an indication of an emergency situation of supply voltage to the load. An additional disadvantage of the electronic fuse [3] is the large and value-specific threshold for the protection against short-circuit current. This is due to the low resistance of the open channel of the optocoupler (r = 0.1 ... 0.02 Ohms) and the high response voltage of the protective transistor (of the order of U be = 0.7 ... 1.2 V). The consequence of this is an abnormal threshold for the protection of current (the tolerance range r and U be ) and increased energy losses on the power circuit of the optocoupler. This leads to the need for a heat sink, which is also a disadvantage of the device. Thus, it is impossible to use an electronic fuse with a low threshold for the protection of current, which is necessary for electrical appliances with low power consumption.

Цель полезной моделиUtility Model Purpose

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении надежности защиты и расширении функциональных возможностей. Повышение надежности обеспечивается за счет контроля достоверности стыковки кабелей электрического прибора с контрольной аппаратурой и минимизации порогового тока срабатывания защиты при проверках электрического прибора контрольной аппаратурой за счет использования характеристик стандартного источника питания. Расширение функциональных возможностей заключается в расширении диапазона входных напряжений устройства за счет стабилизации тока светодиода оптрона, введении индикации о режиме функционирования устройства, обеспечении оперативного изменения порогового тока защиты от перегрузки электрического прибора.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the reliability of protection and expand the functionality. Improving reliability is ensured by monitoring the reliability of the connection of the cables of the electrical appliance with the control equipment and minimizing the threshold protection current during checks of the electrical appliance by the control equipment by using the characteristics of a standard power source. The expansion of the functionality consists in expanding the input voltage range of the device by stabilizing the current of the optocoupler LED, introducing an indication of the device’s operating mode, and providing an operational change in the threshold current of protection against overload of the electrical device.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Устройство иллюстрируется фиг. 1, где изображены: устройство защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1, контрольная аппаратура 2, электрический прибор 3, группа кабелей 41…4jmax. Устройство защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1 содержит: оптрон 5, первый NPN транзистор 6, три резистора 7, 8 и 9, диод 10, входные плюсовую и минусовую клеммы питания 11 и 12, выходные плюсовую и минусовую шины 13 и 14, светодиод 15, второй NPN транзистор 16, переключатель 17, стабилизатор напряжения 18, два резистора 19 и 20, первый и второй контрольные входы 21 и 22. Контрольная аппаратура 2 содержит: устройство защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1, блок контроля параметров 23, схему контроля стыковки 24 с разъемами 251…25jmax, которые соединены с разъемами электрического прибора 3 группой j=1…jmaxкабелей 41…4jmax.The device is illustrated in FIG. 1, which shows: a protection device against unauthorized supply of voltage to an electric device 1, control equipment 2, electric device 3, cable group 4 1 ... 4 jmax . The device for protecting against unauthorized supply of voltage to the electrical device 1 contains: optocoupler 5, the first NPN transistor 6, three resistors 7, 8 and 9, a diode 10, input positive and negative power terminals 11 and 12, output positive and negative buses 13 and 14, LED 15, second NPN transistor 16, switch 17, voltage regulator 18, two resistors 19 and 20, first and second control inputs 21 and 22. Control equipment 2 includes: a device for protecting against unauthorized voltage supply to electrical device 1, parameter control unit 23 circuit diagram the role of the docking 24 with connectors 25 1 ... 25 jmax , which are connected to the connectors of the electrical appliance 3 group j = 1 ... j max cables 4 1 ... 4 jmax .

В устройстве защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1 первый резистор 7 подключен между базой и эмиттером NPN транзистора 6, первый вывод второго резистора 8 соединен с коллектором NPN транзистора 6, первый вывод силовой цепи оптрона 6 соединен с входной плюсовой клеммой питания 11, второй вывод силовой цепи оптрона 5 соединен с плюсовой выходной шиной 13, входная минусовая клемма питания 12 соединена с выходной минусовой шиной 14, эмиттер второго NPN транзистора 16 соединен с эмиттером первого NPN транзистора 6, катодом светодиода 15, минусовым выходом стабилизатора напряжения 18, первым выводом переключателя 17 и первым контрольным входом 21, второй контрольный вход 22 соединен с другим выводом переключателя 17, базой второго NPN транзистора 16 и первым выводом третьего резистора 9, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора 8, с первым выводом четвертого резистора 19 и с плюсовым выходом стабилизатора напряжения 18, анод светодиода 15 соединен с коллектором первого NPN транзистора 6, коллектор второго NPN транзистора 16 соединен с вторым выводом четвертого резистора 19 и с анодом светодиода оптрона 5, катод которого соединен с базой первого NPN транзистора 6, катод диода 10 соединен с входной минусовой клеммой питания 12, анод диода 10 соединен с минусовой входной шиной стабилизатора напряжения 18, плюсовая входная шина которого соединена с входной плюсовой клеммой питания 11, пятый резистор 20 подключен между вторым выводом силовой цепи оптрона 5 и входной минусовой клеммой питания 12.In the device for protecting against unauthorized supply of voltage to the electric device 1, the first resistor 7 is connected between the base and the emitter of the NPN transistor 6, the first output of the second resistor 8 is connected to the collector of the NPN of the transistor 6, the first output of the power circuit of the optocoupler 6 is connected to the positive input power terminal 11, the second the output of the power circuit of the optocoupler 5 is connected to the positive output bus 13, the input negative power terminal 12 is connected to the output negative bus 14, the emitter of the second NPN transistor 16 is connected to the emitter of the first NPN transistor 6, the cathode LED 15, the negative output of the voltage regulator 18, the first output of the switch 17 and the first control input 21, the second control input 22 is connected to another output of the switch 17, the base of the second NPN transistor 16 and the first output of the third resistor 9, the second output of which is connected to the second output of the second resistor 8, with the first output of the fourth resistor 19 and with the positive output of the voltage regulator 18, the anode of the LED 15 is connected to the collector of the first NPN transistor 6, the collector of the second NPN transistor 16 is connected to the second output m of the fourth resistor 19 and with the anode of the optocoupler LED 5, the cathode of which is connected to the base of the first NPN transistor 6, the cathode of the diode 10 is connected to the input negative power terminal 12, the anode of the diode 10 is connected to the negative input voltage regulator bus 18, the positive input bus of which is connected to the positive input power terminal 11, the fifth resistor 20 is connected between the second terminal of the power circuit of the optocoupler 5 and the negative input power terminal 12.

В схеме контроля стыковки 24 контрольной аппаратуры 2 информационные цепи блока контроля параметров 23 соединены с параметрическими контактами разъемов 25j=2…25jmax, контакты цепей плюсового и минусового питания разъема 25j=1 соединены с плюсовой и минусовой выходной шиной 13 и 14 соответственно, входной контакт цепей контроля стыковки разъема 25j=1 соединен с первым контрольным входом 21 устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1, между каждой парой разъемов 25j и 25j+1 от j=1 до jmax-1 выходной контакт цепей контроля стыковки разъема 25j соединен с входным контактом цепей контроля стыковки разъема 25j+1, выходной контакт цепей контроля стыковки разъема 25jmax соединен с вторым контрольным входом 22 устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1, плюсовой и минусовой входы питания блока контроля параметров 23 соединены соответственно с плюсовым и минусовым выходом стабилизатора напряжения 18 устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1.In the control circuit of the docking 24 of the control equipment 2, the information circuits of the parameter control unit 23 are connected to the parametric contacts of the connectors 25 j = 2 ... 25 jmax , the contacts of the plus and minus power circuits of the connector 25 j = 1 are connected to the plus and minus output bus 13 and 14, respectively the input contact of the connection control circuit of the connector 25 j = 1 is connected to the first control input 21 of the device for protection against unauthorized supply of voltage to the electrical device 1, between each pair of connectors 25 j and 25 j + 1 from j = 1 to j max -1 the output contact of the circuits to the control of the docking of the connector 25 j is connected to the input terminal of the control circuits of the docking of the connector 25 j + 1 , the output terminal of the circuit for monitoring the docking of the connector 25 jmax is connected to the second control input 22 of the protection device against unauthorized supply of voltage to the electric device 1, plus and minus power inputs of the control unit 23 are connected respectively to the plus and minus output of the voltage stabilizer 18 of the protection device from unauthorized supply of voltage to the electrical device 1.

В каждом разъеме электрического прибора 3 входной контакт цепей контроля стыковки соединен перемычкой с выходным контактом цепей контроля стыковки. В разъемах каждого кабеля 41…4…4jmax соединены одноименные контакты. Входной (выходной) контакт цепей контроля стыковки в различных разъемах 25j имеет различный численный номер контакта разъема по документации (например, при одном конструктивном типе разъемов). Соответственно, численные номера контактов в разъемах по документации согласно принятых выше обозначений именуются как входной (выходной) контакт цепей контроля стыковки электрического прибора 3.In each connector of the electrical appliance 3, the input contact of the dock control circuits is connected by a jumper to the output contact of the dock control circuits. In the connectors of each cable 4 1 ... 4 ... 4 jmax , the contacts of the same name are connected. The input (output) contact of the docking control circuits in different connectors 25 j has a different numerical contact pin number for the connector according to the documentation (for example, with one design type of connectors). Accordingly, the numerical numbers of the contacts in the connectors according to the documentation according to the notation adopted above are referred to as the input (output) contact of the control circuits of the docking of the electrical device 3.

Устройство работает следующим образом. При подключении внешнего источника питания к плюсовой и минусовой клеммам питания 11 и 12 противоположной полярности стабилизатор напряжения 18 остается обесточенным вследствие наличия диода 10. Соответственно, ток светодиода оптрона 5 отсутствует - силовая цепь оптрона 5 находится в разомкнутом состоянии, и напряжение на выходной плюсовой шине 13 относительно выходной минусовой шины 14 отсутствует. При подключении внешнего источника питания к плюсовой и минусовой клеммам питания 11 и 12 соответствующей полярности на выходе стабилизатора напряжения 18 появляется постоянное стабильное напряжение, обеспечивающее функционирование как блока 23 контроля параметров электрического прибора 3, так и устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор 1.The device operates as follows. When connecting an external power source to the positive and negative power terminals 11 and 12 of opposite polarity, the voltage regulator 18 remains de-energized due to the presence of the diode 10. Accordingly, the current of the optocoupler 5 LED is absent - the power circuit of the optocoupler 5 is in the open state, and the voltage at the output plus bus 13 relative to the negative output bus 14 is missing. When connecting an external power source to the plus and minus power terminals 11 and 12 of the corresponding polarity, a constant voltage appears at the output of the voltage stabilizer 18, which ensures the functioning of both the unit 23 for controlling the parameters of the electric device 3 and the protection device against unauthorized supply of voltage to the electric device 1.

Наличие тока в цепи светодиода оптрона 5, определяемого величиной i=(U18-Uд-Uбэ)/R19, где U18 - величина выходного напряжения стабилизатора напряжения 18, Uд - величина падения напряжения на светодиоде оптрона 5, Ибэ - величина падения напряжения на переходе база-эмиттер NPN транзистора 6, R19 - величина сопротивления 19, определяется закрытым состоянием перехода коллектор-эмиттер NPN транзистора 16. Это состояние в положении «Стыковка» переключателя 17 обеспечивается при величине сопротивления между входом 21 и выходом 22 схемы контроля стыковки 24, близким к нулю. Соединения в схеме контроля стыковки 24 организованы перемычками пар контактов между разъемами 251-252…25jmax-1-25jmax и между парой контактов (различных в каждом разъеме электрического прибора 3) таким образом, что при правильном подключении кабельной системы 41…4jmax база NPN транзистора 16 соединяется с его эмиттером сопротивлением этой цепи контроля стыковки, з близким к нулю. Таким образом, при правильном подключении кабельной системы 41…4jmax в цепи светодиода оптрона 5 протекает ток i, который вызывает замыкание силовой цепи оптрона 5, что приводит к подаче напряжения с плюсовой и минусовой клемм 11 и 12 через выходные плюсовую и минусовую шины 13 и 14, а также первый и второй контакты разъема цепей подачи питания 251 схемы контроля стыковки 24 и далее посредством кабеля 41 на электрический прибор 3. При этом ток светодиода оптрона 5 протекает также через переход база-эмиттер NPN транзистора 6, открытое состояние перехода коллектор-эмиттер которого шунтирует ток светодиода 15. Отсутствие свечения светодиода 15 свидетельствует о нормальном режиме подачи напряжения на электрический прибор 3. Одновременно со стабилизатора напряжения 18 поступает напряжение питания на блок 23 контроля параметров, который осуществляет анализ функционирования электрического прибора 3 по параметрическим цепям кабельной системы 41…4jmax.The presence of current in the LED circuit of the optocoupler 5, determined by the value i = (U 18 -U d -U be ) / R 19 , where U 18 is the output voltage of the voltage stabilizer 18, U d is the magnitude of the voltage drop across the LED of the optocoupler 5, And be - the magnitude of the voltage drop at the base-emitter junction of the NPN transistor 6, R 19 - the resistance value 19, is determined by the closed state of the collector-emitter junction of the NPN transistor 16. This state in the “Docking” position of the switch 17 is provided when the resistance between the input 21 and the output 22 docking control circuits 24, bli viscous to zero. The connections in the control circuit of the docking 24 are organized by jumpers of the pair of contacts between the connectors 25 1 -25 2 ... 25 jmax-1 -25 jmax and between the pair of contacts (different in each connector of the electrical appliance 3) so that when the cable system 4 1 ... is correctly connected 4 jmax the base of the NPN transistor 16 is connected to its emitter by the resistance of this docking control circuit, close to zero. Thus, when the cable system 4 1 ... 4 jmax is correctly connected, the current i flows in the circuit of the optocoupler LED 5, which closes the power circuit of the optocoupler 5, which leads to the supply of voltage from the plus and minus terminals 11 and 12 through the output plus and minus buses 13 and 14, as well as the first and second contacts of the connector of the power supply circuits 25 1 of the docking control circuit 24 and further via the cable 4 1 to the electric device 3. At the same time, the current of the optocoupler 5 LED also flows through the base-emitter junction of the NPN transistor 6, open transition state the collector-emitter of which shunts the current of the LED 15. The absence of the glow of the LED 15 indicates the normal mode of supplying voltage to the electric device 3. At the same time, the voltage regulator 18 receives a supply voltage to the parameter control unit 23, which analyzes the functioning of the electric device 3 according to the parametric circuits of the cable system 4 1 ... 4 jmax .

При первоначально неверной стыковке, например, из-за ошибки оператора, или ее нарушении в процессе проведения регулировочных работ хотя бы по одному разъему кабельной системы 41…4jmax со стороны электрического прибора 3 или схемы контроля стыковки 24, цепь стыковки разомкнута и через переход база-эмиттер NPN транзистора 16 протекает ток, определяемый величиной резистора 9 и напряжением стабилизатора 18. NPN транзистор 16 открывается и шунтирует ток светодиода оптрона 5 (i=0), силовая цепь оптрона 5 размыкается, и электрический прибор 3 обесточивается. При этом закрывается NPN транзистор 6, и через светодиод 15 протекает ток, свечение которого, например, красным цветом свидетельствует об аварийном режиме.If the connection is initially incorrect, for example, due to an operator error or its violation during the adjustment work, at least one cable system connector 4 1 ... 4 jmax from the side of the electrical appliance 3 or docking control circuit 24, the docking circuit is open and through the transition the emitter base of the NPN transistor 16 flows a current determined by the value of the resistor 9 and the voltage of the stabilizer 18. The NPN transistor 16 opens and shunts the current of the LED of the optocoupler 5 (i = 0), the power circuit of the optocoupler 5 opens, and the electric device 3 is de-energized . In this case, the NPN transistor 6 is closed, and a current flows through the LED 15, the glow of which, for example, in red indicates an emergency mode.

Резистор 20 выполняет функцию пассивного балласта, необходимого для достоверного измерения напряжения на входе электрического прибора 3. Например, при отсутствии этого резистора 20 в случае разомкнутого состояния силовой цепи оптрона 5 и измерении указанного напряжения вместо ожидаемого нулевого уровня напряжения можно получить достаточно большие значения. Эта ситуация возможна при размыкании по команде управления встроенных в электрический прибор 3 ключей в цепях его питания. Команда управления поступает по одному из кабелей 4j от блока 23 контроля параметров. В этом случае величина ложного напряжения определяется соотношением входного сопротивления вольтметра и сопротивления разомкнутой силовой цепи оптрона 5. Для устранения этой ситуации и введен пятый резистор 20 с величиной сопротивления, например, 200…300 кОм. Первый резистор 7 предназначен для обеспечения функционирования NPN транзистора 6 согласно его документации при токе i=0 светодиода оптрона 5.The resistor 20 performs the function of the passive ballast necessary for reliable measurement of the voltage at the input of the electric device 3. For example, in the absence of this resistor 20, in the case of an open state of the power circuit of the optocoupler 5 and measuring the indicated voltage, rather large values can be obtained instead of the expected zero voltage level. This situation is possible when opening 3 keys in the power supply circuits by the control command built into the electric device. The control command is received through one of the cables 4 j from the block 23 of the parameter control. In this case, the value of the false voltage is determined by the ratio of the input resistance of the voltmeter and the resistance of the open power circuit of the optocoupler 5. To eliminate this situation, a fifth resistor 20 is introduced with a resistance value, for example, 200 ... 300 kOhm. The first resistor 7 is designed to ensure the functioning of the NPN transistor 6 according to its documentation at a current i = 0 of the LED of the optocoupler 5.

При необходимости проведения исследовательских работ с электрическим прибором 3 с поданным напряжением питания и отключении какого-либо кабеля 4j, где j=2, … max, переключатель 17 переводят в положение «Откл», которое имитирует штатное подключение исправной кабельной системы 41…4jmax. Конструктивное исполнение монтажа переключателя 17 на панели контрольной аппаратуры 2 обеспечивает механическую защиту от его случайной установки в положение «Откл». Механическая защита при положении «Стыковка» переключателя 17 может быть опломбирована пломбой или заклеена защитной лентой с печатью ОТК.If it is necessary to conduct research work with an electric device 3 with a supplied voltage and disconnecting any cable 4 j , where j = 2, ... max, switch 17 is put into the “Off” position, which simulates a regular connection of a working cable system 4 1 ... 4 jmax . The design of mounting the switch 17 on the panel of the control equipment 2 provides mechanical protection against accidental installation in the "Off" position. The mechanical protection in the “Docking” position of the switch 17 can be sealed with a seal or sealed with a protective tape with the seal of OTK.

Переход из штатного режима функционирования электрического прибора 3 в режим исследования при отключении какого-либо кабеля 4j сопровождается снятием напряжения питания с электрического прибора 3 и появлением свечения светодиода 15. После чего снимают механическую защиту и переводят переключатель 17 в положение «Откл», которое сопровождается прекращением свечения светодиода 15 и возобновлением подачи напряжения, как описано выше, на электрический прибор 3.The transition from the normal operating mode of the electric device 3 to the research mode when any cable 4 j is disconnected is accompanied by a removal of the supply voltage from the electric device 3 and the appearance of the glow of the LED 15. After that, the mechanical protection is removed and the switch 17 is turned to the “Off” position, which is accompanied by the termination of the glow of the LED 15 and the resumption of the supply of voltage, as described above, to the electrical device 3.

Технический результатTechnical result

Техническим результатом предложенной полезной модели является расширение функциональных возможностей, состоящих в дополнительном обеспечении защиты от несанкционированной подачи напряжения питания на электрический прибор в случае ошибочной стыковки кабельной системы, введении индикации о режиме работы, расширении диапазона напряжений питания электрического прибора, расширении диапазона и нормализации пороговых значений тока перегрузки электрического прибора в составе контрольной аппаратуры.The technical result of the proposed utility model is the expansion of functionality, which consists in additionally providing protection against unauthorized supply of power to the electrical device in the event of an erroneous connection of the cable system, the introduction of an indication of the operating mode, expanding the voltage range of the electrical device, expanding the range and normalizing threshold current values overload of an electrical device as part of control equipment.

Проведено макетирование устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор. Испытания макета подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность. Представленное исполнение подачи напряжения питания на электрический прибор с использованием в качестве источника малого (порядка 0,8 В) тестового напряжения в цепях контроля стыковки, определяемого величиной падения напряжения на переходе база-эмиттер NPN транзистора 16 и малой величиной тока (ток базы маломощного транзистора), обеспечивает отсутствие отказа электрического прибора при неверной стыковке разъемов кабельной системы. Использование стабилизатора напряжения 18, питающего элементы устройства, позволяет расширить пределы изменения входного напряжения за счет стабильного тока светодиода оптрона 5.A prototype of a protection device against unauthorized supply of voltage to an electric device was carried out. Tests of the layout confirmed the operability of the claimed device and its practical value. The presented embodiment of supplying a supply voltage to an electric device using a small (about 0.8 V) test voltage in the docking control circuits, determined by the voltage drop at the base-emitter junction of the NPN transistor 16 and a small current (base current of a low-power transistor) , ensures that the electrical appliance does not fail if the connectors of the cable system are not correctly mated. The use of a voltage stabilizer 18, which feeds the elements of the device, allows you to expand the range of changes in the input voltage due to the stable current of the LED of the optocoupler 5.

Защита от токов короткого замыкания, возможных в электрическом приборе, например, при первом его включении или в процессе регулировки, обеспечивается характеристиками современного серийного источника питания, подключаемого к плюсовой и минусовой клеммам питания 11 и 12 устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор. Использование серийных источников питания позволяет осуществить защиту электрических приборов практически с любым порогом срабатывания защиты по току, задаваемому по усмотрению оператора.Protection against short-circuit currents that are possible in an electric device, for example, when it is first turned on or during adjustment, is provided by the characteristics of a modern serial power supply connected to the plus and minus power terminals 11 and 12 of the protection device against unauthorized supply of voltage to an electric device. The use of serial power supplies allows the protection of electrical appliances with virtually any threshold for the protection of current, set at the discretion of the operator.

Блок контроля параметров 23 приведен на фиг. 1 для пояснения факта наличия стабилизатора напряжения 18 в контрольной аппаратуре 2 как ее неотъемлемой части, что не требует дополнительных материальных затрат исключительно для обеспечения функционирования устройства защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор согласно области применения.Parameter control unit 23 is shown in FIG. 1 to clarify the fact of the presence of a voltage stabilizer 18 in the control apparatus 2 as its integral part, which does not require additional material costs solely to ensure the operation of the protection device from unauthorized supply of voltage to an electrical device according to the field of application.

Использованные источникиUsed sources

1. Защита аппаратуры от переполюсовки, http://begin.esxema.ru/?p=17561. Protection of equipment from polarity reversal, http://begin.esxema.ru/?p=1756

2. Устройство защиты от переполюсовки электрических приборов. Патент РФ №149397, МПК Н02Н 9/00 (2006/01)2. Protection device against reverse polarity of electrical appliances. RF patent №149397, IPC Н02Н 9/00 (2006/01)

3. Электронный предохранитель. Патент РФ №2622893. МПК Н02Н 3/10, 2017 г.3. Electronic fuse. RF patent No. 2622893. IPC Н02Н 3/10, 2017

Claims (1)

Устройство защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор, содержащее оптрон, NPN транзистор, три резистора, диод, входные плюсовую и минусовую клеммы питания, выходные плюсовую и минусовую шины, первый резистор подключен между базой и эмиттером NPN транзистора, первый вывод второго резистора соединен с коллектором NPN транзистора, первый вывод силовой цепи оптрона соединен с входной плюсовой клеммой питания, второй вывод силовой цепи оптрона соединен с плюсовой выходной шиной, входная минусовая клемма питания соединена с выходной минусовой шиной, характеризующееся тем, что введены светодиод, второй NPN транзистор, переключатель, стабилизатор напряжения, четвертый и пятый резисторы, первый и второй контрольные входы, эмиттер второго NPN транзистора соединен с эмиттером первого NPN транзистора, катодом светодиода, минусовым выходом стабилизатора напряжения, первым выводом переключателя и первым контрольным входом, второй контрольный вход соединен с другим выводом переключателя, базой второго NPN транзистора и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, с первым выводом четвертого резистора и с плюсовым выходом стабилизатора напряжения, анод светодиода соединен с коллектором первого NPN транзистора, коллектор второго NPN транзистора соединен с вторым выводом четвертого резистора и с анодом светодиода оптрона, катод которого соединен с базой первого NPN транзистора, катод диода соединен с входной минусовой клеммой питания, анод диода соединен с минусовой входной шиной стабилизатора напряжения, плюсовая входная шина которого соединена с входной плюсовой клеммой питания, пятый резистор подключен между вторым выводом силовой цепи оптрона и входной минусовой клеммой питания.Device for protection against unauthorized supply of voltage to an electric device containing an optocoupler, NPN transistor, three resistors, a diode, input plus and minus power terminals, output plus and minus buses, the first resistor is connected between the base and emitter of the NPN transistor, the first output of the second resistor is connected to NPN transistor collector, the first terminal of the optocoupler power circuit is connected to the positive input power terminal, the second terminal of the optocoupler power circuit is connected to the positive output bus, the negative input power terminal is connected inena with negative bus output, characterized in that the LED, second NPN transistor, switch, voltage regulator, fourth and fifth resistors, first and second control inputs are inserted, the emitter of the second NPN transistor is connected to the emitter of the first NPN transistor, the LED cathode, the stabilizer negative output voltage, the first output of the switch and the first control input, the second control input is connected to another output of the switch, the base of the second NPN transistor and the first output of the third resistor, the second the output of which is connected to the second output of the second resistor, with the first output of the fourth resistor and with the positive output of the voltage regulator, the LED anode is connected to the collector of the first NPN transistor, the collector of the second NPN transistor is connected to the second output of the fourth resistor and to the anode of the optocoupler LED, the cathode of which is connected to the base of the first NPN transistor, the cathode of the diode is connected to the input negative power terminal, the anode of the diode is connected to the negative input bus of the voltage regulator, the positive input bus of which is connected Nena with the positive input power terminal, a fifth resistor connected between the second terminal of the main circuit input optocoupler and the negative power terminal.
RU2019117234U 2019-06-03 2019-06-03 DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT RU194201U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117234U RU194201U1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117234U RU194201U1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU194201U1 true RU194201U1 (en) 2019-12-03

Family

ID=68834445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117234U RU194201U1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU194201U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381296A (en) * 1992-11-16 1995-01-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Short circuit limiting protector
RU149397U1 (en) * 2014-07-08 2014-12-27 Станислав Петрович Мыреев ELECTRICAL INSTRUMENT PROTECTION DEVICE
RU2622893C1 (en) * 2016-07-04 2017-06-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Electronic fuse

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381296A (en) * 1992-11-16 1995-01-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Short circuit limiting protector
RU149397U1 (en) * 2014-07-08 2014-12-27 Станислав Петрович Мыреев ELECTRICAL INSTRUMENT PROTECTION DEVICE
RU2622893C1 (en) * 2016-07-04 2017-06-21 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Electronic fuse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2803124B1 (en) Diagnosable reverse-voltage protection for high power loads
US10843572B2 (en) High-voltage battery for a motor vehicle, and motor vehicle
CN110673054B (en) DC/DC power supply test system and aging test method of DC/DC power supply
CN110843529A (en) High-voltage interlocking fault self-diagnosis circuit, control method and new energy automobile
RU194201U1 (en) DEVICE FOR PROTECTION AGAINST AN UNAUTHORIZED SUPPLY OF VOLTAGE TO ELECTRICAL INSTRUMENT
US4360851A (en) Electronic circuit breaker
CN114759521A (en) Residual current operated protector and method for executing self-detection thereof
CN217425580U (en) Withstand voltage appearance auxiliary fixtures and fill withstand voltage test system of electric pile
CN212112228U (en) Portable battery management system host system detection device
CN216051966U (en) Test system for detecting safety state of battery management system
US20220231498A1 (en) Circuit with Timing Function and Leakage Protection Plug
CN112285535B (en) Testing device and testing method for disconnecting link remote control loop
CN113454473A (en) Main and negative relay detection system
RU203952U1 (en) DEVICE FOR CHECKING THE CONTROL CIRCUITS OF THE CIRCUITS OF THE EXECUTIVE MECHANISMS
CN221124781U (en) Chip testing device
CN220961727U (en) Working condition simulation test device based on electronic and electric products
CN220935154U (en) High-side driver and electronic equipment
CN221726087U (en) Relay conversion plate and relay detection device
CN215870725U (en) Socket short-circuit protection circuit and socket
CN213423321U (en) Automatic testing arrangement of battery system high-voltage box
CN215047793U (en) Elevator phase sequence switching device and control circuit thereof
CN215526449U (en) IO switching value fault diagnosis system
US12062934B2 (en) System for distributing electrical energy
CN114063591B (en) High-voltage simulation device for testing integrated battery management controller
KR101383812B1 (en) Apparatus for simulating motor of distribution automatic switch