RU29614U1 - Модуль защиты коммутатора для телефонных систем - Google Patents

Description

ч v Модуль относится к устройствам комнлексной защиты но току и нанряжению коммутаторов с размыкающимися контактами (нлинтов) для телефонных систем. Известны устройства для защиты но току и нанряжению в области техники связи, в том числе вынолненные в виде модулей, в которых обычно нснользуются газонанолненные разрядники или магазины таких разрядннков н шунтирующие их нри нерегреве блоки с нлавкими элементами. Разрядники при неренанряжениях в ценях телекоммуннкационных систем замыкают их на «землю, которая обычно вынолняется как массивное основание устройства (нанример, натент РФ 2024136, кл. HOI Н 37/76). Кроме этого, нри чрезмерных длительных нагревах разрядников токами нерегрузок (что может нривести к их разрушению) в данном устройстве предусмотрены механизмы шунтирования разрядников нружинными устройствами, которые срабатывают, когда температура корнусов разрядников нревыщает критическое значение. Данное устройство содержит термопластичную перегородку, нри расплаве которой происходит ч шунтирование электродов разрядника электропроводной пружинящей скобой. Недостатками таких устройств, включая решение по вышеуказанному патенту, является отсутствие конструктивной совместимости с современными плинтами и низкая функциональность. Пластина заземления, служащая одновременно основанием устройства и шиной заземления, не позволяет разместить на ней также другие вводы. Поэтому такая конструкция не позволяет создать модульные устройства, конструктивно совместимые с современными плинтами. Кроме того, очевидно, что стекщий материал термопластичной перегородки, в данном случае, или нагар другого сгоревшего диэлектрика, может создать разрыв в цепи заземления. Пзвестен модуль зашиты коммутатора для телефонных систем, содержащий корпуса, печатную плату и элементы зашиты по напряжению и по току. Цепи защиты по напряжениювключаютгазонаполненный трехэлектродный разрядник, крайние электроды которого, с выполненными на корпусе кольцами металлизации, через легкоплавкий элемент и коммутирующие напряженно подпружиненные размыкатели подключены к абонентским линиям, а средний электрод предназначен для отвода перенапряжений на общестанционный контур заземления и

выполнен с возможностью контактировання с шиной заземлення и индикатором состояния. Модуль также содержит встроенную в корнус электрическую защиту по току, включающую терморезисторы с положительным температурным коэффициентом и скачкообразным переходом значения сопротивления в высокоимпедансное состояние при достижении током 1,1 -100 рабочего значения (патент РФ 2140685, НОШ 37/76).

Недостатком указанного модуля является то, что его конструкция не предусматривает выполнение ввода заземлення, унифицированного с анодными вводами модуля. В результате затруднена эксплуатация устройства, так как требуется последовательное выполнения ряда операций: подсоединение модуля к плинту и к контакту заземления, устанавливаемому на плинте. В условиях эксплуатации (например, при перекроссировке) при работе с любой парой контактов плинта необходимо сначала снять все модули с плинта, затем контакт заземления, только тогда можно работать с любой парой врезных (упругих) контактов плинта. Такая составная конструкция к тому же не обеспечивает надежную работу устройства в целом, особенно при вибрациях и других экстремальных механических воздействиях, так как при этом в первую

;л /я/ле

очередь нарушаются соединения между составными частями.

Предлагаемое устройство не имеет указанных недостатков, донолнительно в нем достигаются следующие технические результаты:

новышение удобства эксилуатации,

расширение функциональных возможностей,

новышение эксплуатационной надежности.

В силу иеобходимости соблюдения основного нринцина миниатюризации модуля для его совместимости с современными нлинтами одновременное решение двух последнихпротиворечащих друг другу задач

представляется невозможным.

Однако эти технические результаты одновременно достигаются в предлагаемом модуле за счет комплексного решения задач создания унифицированных катодных (заземляющих) вводов нри надежном и технологичном для такого создания размещении в монтажной плате трехэлектродного разрядника как указано при описании cyniHOCTH полезной модели. При этом, при нагреве трехэлектродного разрядника и необходимом для функционнрования модуля раснлавлении паяных соединений на корнусе трехэлектродного разрядника (для отсоединения его от линии) и необходимом нарущении

своей опоры также нагретым коротким пластинчатым вводом катода (для осуществлення инднкацин срабатывания защиты) другие, паяные соединения не расплавляются, не нарушая заданные крепления и гальванические соединения этих элементов, включая надежное крепление трехэлектродного разрядника в плате монтажной.

Предлагаемый модуль защиты коммутатора для телефонных систем содержит два составляющих элемента сборного корпуса, расположенную внутри корпуса монтажную (называемую также печатной) плату, на которой закреплен трехэлектродный разрядник, вводы двух анодов которого в виде металлизированных колец у его торцов гальванически соединены с входными анодными вводами модуля через напряженно поднружиненные и припаянные к этим кольцам легкоплавкими элементамн размыкатели, другие концыкоторыхжестко

зафиксированы в монтажной нлате. Ввод катода трехэлектродного разрядника выполнен в виде металлического среднего кольца с двумя нротивоположно направленными пластинчатыми вводами, первый из которых упирается в стенку паза стопорной планки индикатора, а второй - гальванически соединен через контактный элемент с вводом модуля, предназначенным

для соединения с общестанционным контуром заземления. В монтажной нлате выполнено сквозное окно, в которое симметрично относительно осей данной нлаты вставлен с осуществлением кренежа трехэлектродный разрядник таким образом, что плоскости вышеуказанных пластинчатых вводов его катода ортогональны плоскости монтажной платы, контактный элемент со вторым пластинчатым вводом катода трехэлектродного разрядника выполнен в виде подпружнненной пластины с нрорезью, в которую с натягом вставлен этот ввод, а другой конец указанной пластины зафиксирован на монтажной плате и гальванически соединен с вышеуказанным вводом модуля. Оптимизация конструкции достигается следуюшим: трехэлектродный разрядник расположен симметрично относительно осей сквозного окна монтажной платы;

длина второго пластинчатого ввода катода составляет 2,0 - 4,0 длины первого пластинчатого ввода катода; (вышеуказанное соотношение размеров необходимо для того, чтобы повысить чувствительность к токовым перегрузкам со стороны более короткого ввода катода, температура которого при разогреве разрядника будет выше, чем у концов более длинного ввода катода)

ширина прорези в коитактной пластине составляет 0,8 - 0,98 толщины второго пластинчатого ввода катода для осуществления его мехаиического соединения с натягом с контактной пластиной;

ввод модуля, предназначенный для соединения с общестанционным контуром заземления, выполнен в виде третьей пары проводящих ламелей, расположенных на противоположных сторонах монтажной платы и образующих катодный ввод модуля, унифицированный с аноднымн вводами, выполненными в виде двух парных ламелей, фуикционально определяющих вход-выход защиты;

в промежутках между вводами модуля на элементах корпуса выполнены центрирующие выступы;

в корпусе модуля на монтажной плате выполнена электрическая схема защиты по току, по напряжению (от продолжительных воздействий) и предварительная (быстродействующая - от импульсных воздействий) защита от сигналов помех с уровнем срабатывания ниже критического (для защищаемого оборудования станции), определяющего разогрев корпуса разрядника и отпайку вышеупомянутых размыкателей;

выщеуказанные размыкателн и коитактный элемент в виде пластины с прорезью расположены на входной стороне монтажной платы, а элементы токовой и предварнтельной защиты от сигналов иомех расположены на выходной стороне монтажной платы; электрическая схема защиты от сигналов помех содержит два плавких защитных элемента, каждый из которых гальванически соединен с одним из вводов анода трехэлектродного разрядника и с соответственным выходным анодным вводом модуля, при этом к последним, черезвыпрямительиыймост,подключен ограничительный диод; электрическая схема защиты от сигналов помех содержит два терморезистора, каждый из которых гальвапически соединен с одним из вводов анода трехэлектродиого разрядника и с соответственным выходным анодным вводом модуля, при этом, к последним подсоединены два носледовательно включенных двунаправленных динистора, между которыми подключен один ввод третьего двунаправленного динистора, другой ввод которого контактирует с катодным вводом модуля; выщеуказанныегальваническиесоединения выполнены посредством сочетания соединеннй металлических деталей и печатных проводников на монтажной плате.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1-3 изображены виды (спереди, сбоку и сзади - соответственно) монтажной платы в собранном (по одпой из предлагаемых схем) состоянии, на фиг. 4 изображен модуль защиты коммутатора без одного из элементов корпуса, на фиг. 5 и 6 возможные принципиальные электрические схемы модуля. Плата 1 с фиксацией вставлеиа в элементы корпуса 2 модуля, которые выполнены с возможностью его многократной сборки и разборки. В плате выполнено сквозное окно 3, в которое вставлен трехэлектродный разрядник 4. При этом размеры окна выполнены в соответствии с габаритными размерами разрядника, так чтобы он размещался в окие симметрично относительно осей симметрии окна и монтажной платы. Разрядник может быть закреплен на плате любым известиым в данной области методом, предпочтительно - пайкой в точках по углам окна. Ввод катода трехэлектродного разрядника выполпеп в виде металлического средпего кольца 5, с двумя противоположно направленными пластинчатыми вводами 6 и 7. Разрядник 4 установлен таким образом, что пластинчатые вводы 6 и 7 катода ортогональны плоскости монтажной платы. Первый пластинчатый ввод 6 упирается в стенку паза 8 стопорной нланки индикатора, а второй пластинчатый ввод 7 гальванически соединен через

контактный элемент 9 с вводом модуля, нредназначенным для соедннения с общестанционным контуром заземления. Длина второго нластинчатого ввода 7 катода может составлять 2,0 - 4,0 длины нервого пластинчатого ввода 6 катода. (Предночтительно, второй ввод 7 катода длиннее нервого ввода 6 катода в 3 раза). Контактный элемент 9 выполнен в виде подпружиненной пластины с нрорезью, в которую с натягом вставлен пластинчатый ввод 7. Предночтительио, для осуществления механического соединения с натягом второго нластинчатого ввода 7 с контактным элементом 9ширина нрорези в

подпружиненной пластине выполнена меньше толщины второго пластинчатого ввода 7 катода (составляет 0,8 - 0,98 этой толщины).

Другой конеп указанного контактного элемента 9 зафиксирован на монтажной плате 1 (вставлен и припаян) и гальванически соединен с катодным вводом 10 модуля.

При этом, ввод модуля, предназначенный для соединения с общестанционным контуром заземления, выполнен в виде третьей пары проводящих ламелей, расположенных на противоположных сторонах монтажной платы и образующих катодпый ввод модуля 10, унифицировапный с анодными вводами, выполненными в виде двух нарных ламелей, функционально определяющих

10

вход-выход защиты. Анодные вводы модуля 11 и 12 со стороны монтажной платы, содержащей размыкатели 13 и 14, служат входными ламелямн модуля, а с нротивоположной стороны - выходными.

Разрядник имеет анодные вводы 15 и 16 в виде двух металлизированных колец у его торцов. К ним легкоплавкими элементами принаяны напряженно подпружиненные размыкатели 13 и 14, противоположные концы которых жестко зафиксированы (предпочтительно вставлеиы в отверстия и впаяны) в монтажной плате 1, и гальванически соединены с анодными вводами 11 и 12 модуля. Как уже отмечалось ранее, анодные вводы 11 и 12 модуля, как и ввод катода 10, в выходящих из корпуса частях монтажной платы 1 предпочтительно выполнены в виде проводящих парных ламелей. В промежутках между вводами модуля на элементах корпуса могут быть выполнены центрирующие выступы 17 .

Внутри корпуса модуля, на монтажной плате 1, может быть смонтирована навесным и поверхностным монтажом электрическая схема защиты но току, по напряжению и предварительной защиты от сигналов помех с уровнем срабатывания ниже критического (для защищаемого оборудования станции), определяющего разогрев корпуса разрядника и отпайку размыкателей 13 и 14.

ГУЛ

11

Вышеуказанные размыкатели 13 и 14 и контактный элемент 9 в виде пластнны с прорезью расположены на входной стороне монтажной платы 1, а элементы токовой 18 н предварительной 19 и 20 защиты от импульсных сигналов помех расположены на выходной стороне платы 1. Обеспечивающая данную функцию схема может быть выполнена различным образом из известных и общепринятых в данной области техники схемных элементов. Наиболее целесообразно использовать электрические схемы, изображенные на фиг. 5 или 6. Электрическая схема защиты от сигналов помех (фиг. 5 н 2) содержит два плавких защитных элемеита 18, каждый из которых гальванически соединен с одним из вводов анода 15 и 16 трехэлектродного разрядника 4 и с соответственными выходнымианодными вводами

модуля. К тем же анодным вводам модуля через выпрямительпый мост 19 подключен быстродействующий ограничительный диод 20.

Электрическая схема защиты от сигналов помех (фиг. 6) содержит два терморезистора 21 и 22, каждый из которых гальванически соединен с одним из вводов анода 15 и 16 трехэлектродного разрядника и с соответственным выходным анодным вводом модуля. Кпоследним

двунаправленных динистора 23 и 24 между которыми подключен один ввод третьего двунаправленного динистора 25, другой ввод которого контактирует с катодным вводом модуля.

Сборку модуля осуществляют по традипионной схеме сборки корнусных устройств с двусторонними печатными платами и элементами поверхностного и навесного монтажа. Готовый узел, выполненный на монтажной плате 1, вставляют в элемент корпуса, с предварительно установленными на штыре корпуса блоком индикации (индикатор и пружина). Монтажная плата 1 фиксируется в специально выполненных пазах элементов корпуса. При этом короткий ввод 6 катода трехэлектродного разрядника фиксируется за стенку паза 8 стопорной планки индикатора, являясь унором для подпружиненного индикатора. Контактный элемент 9 фиксируется в другом пазу элемента корпуса. Элементы корпуса состыковываются и скрепляются также традиционными для таких устройств защелками, выполненными на обеих боковых сторонах элементов корпуса. В случае упрощения конструкции, когда не требуется разборное выполнение, может быть выполнен другой жесткий неразборный крепеж.

/

13

Описание работы устройства с электрической схемой фиг.5.

Рабочий сигнал уровня О - 7В подается на анодные вводы модуля со стороны входных ламелей через плавкие защитиые элементы 18 на выходные ламели.

При возникновении опасиых перенапряжений в цепи абонент-станция происходит срабатывание модуля защиты.

Сигнал помехи, превышающий критическое значение (например, 15В любой полярности),поступивший на входные анодные вводы, через плавкие защитные элементы 18, выпрямительный мост 19 поступает на ограничительный диод 20, выполняющий функции стабилизатора напряжения. Для сигналов помех, превыщающихнапряжениесрабатывания

ограничительного диода 20, его сопротивление уменьшается, в результате чего через плавкие защитные элементы 18 развивается ток, величина которого определяется параметрами сигнала помехи. В случае если ток превыщает уровень срабатывания плавких защитных элементов 18, они переходят в высокоимпедансное состояние, размыкая цепь прохождения рабочего сигнала, в

14

результате чего сигнал помехи оказывается приложенным к анодным вводам трехэлектродного разрядника 4. При величине сигнала помехи превышающем нанряжение срабатывания разрядника 4 возникает разряд и происходит замыкание линии на общестанционный контур заземления.

При чрезмерно нродолжительном действии помехи происходит разогрев разрядника 4, нриводящий к расплавлению легкоплавкого элемента и отпайке вышеупомянутыхнапряженноподпружиненных

размыкателей 13 и 14. При этом также нагретым коротким пластинчатым вводом 6 катода разрядника 4 разрушается стенка паза (стопорная нланка) иидикатора, в результате чего выталкивается из корпуса его сигпальпая часть, указывая на срабатывание зашиты.

Возможно восстановление работоспособности модуля путем повториого припаивапия коммутирующих напряженно подпружиненных размыкателей 13 и 14 к металлизированным кольцам на корпусе разрядника и установления пластинчатого ввода 6 катода разрядника в новый упорпый паз блока индикации.

15

Описание работы устройства с электрической схемой фиг. 6.

Рабочий сигнал уровня до 72В подается на входные анодные вводы и через терморезисторы 21 и 22 поступает на выходиые ламели.

Сигнал номехи любой полярностн через терморезисторы 21 и 22 поступает на ограничительные элементы 23, 24 и 25, которые вынолнены в виде двунаправленных динисторов.

Для сигнала помехи, превышающего уровень срабатывания двух включенных последовательно двунаправленных динисторов 23 и 24 (приблизительно 220 В), их сонротивление уменьшается и происходит ограничение напряжения на выходе схемы, а через терморезисторы 21 н 22 и двунаправленные динисторы 23, 24 и 25 развивается ток, величина которого определяется параметрами сигнала помехи. В случае, если ток через двунаправленные динисторы 23, 24 и 25 превышает ток перехода их из состояния ограничения напряжения (по типу стабилитрона) в состояние пробоя (по типу динистора), то элементы 23,24 и 25 переходят в режим ограничения напряжения низковольтного уровня (до 10В). При этом все

/

16

напряжение помехн прикладывается к терморезисторам 21 и 22, что ведет к их ускоренному срабатыванию. Терморезисторы 21 и 22 переходят в высокоимпедансное состояние, тем самым, размыкая цепь прохождения рабочего сигнала.

Напряжение сигиала помехи оказывается приложеииым к вводам анодов 15 и 16 трехэлектродного разрядника 4, в котором возникает разряд и происходит замыкание линии на общестанциоиный контур заземления, если величина напряжения помехи превышает уровень его срабатывания.

При продолжительном воздействии помехи происходит разогрев разрядиика,расплавление легкоплавких

элементов, удерживающих напряженно подпружиненные размыкатели 13 и 14, и окоичательное размыкание линии.

Пример конкретного исполнения.

Модуль имеет габариты 54,1 - 22- 14 мм. Высота от места посадки в плинт 38мм. Монтажная плата имеет толщину 1,3 мм.

В качестве разрядника использован газонаполненный трехэлектродный разрядник Р-122К, а в качестве терморезисторов элементы В1069-В80-В51 фирмы «Эпкос.

Предлагаемый модуль позволяет повысить удобство эксплуатации, имеет широкиефункциоиальные

возможпости и высокую эксплуатациопную. надежиость.

18

Claims (11)

1. Модуль защиты коммутатора для телефонных систем, содержащий два составляющих элемента сборного корпуса, расположенную внутри корпуса монтажную плату, на которой закреплен трехэлектродный разрядник, вводы двух анодов которого в виде металлизированных колец у его торцов гальванически соединены с входными анодными вводами модуля через напряженно подпружиненные и припаянные к этим кольцам легкоплавкими элементами размыкатели, другие концы которых жестко зафиксированы в монтажной плате, ввод катода трехэлектродного разрядника выполнен в виде металлического среднего кольца с двумя противоположно направленными пластинчатыми вводами, первый из которых упирается в стенку паза стопорной планки индикатора, а второй - гальванически соединен через контактный элемент с вводом модуля, предназначенным для соединения с общестанционным контуром заземления, отличающийся тем, что в монтажной плате выполнено сквозное окно, в которое симметрично относительно осей данной платы вставлен с осуществлением крепежа трехэлектродный разрядник таким образом, что плоскости вышеуказанных пластинчатых вводов его катода ортогональны плоскости монтажной платы, контактный элемент со вторым пластинчатым вводом катода трехэлектродного разрядника выполнен в виде подпружиненной пластины с прорезью, в которую с натягом вставлен этот ввод, а другой конец указанной пластины зафиксирован на монтажной плате и гальванически соединен с вышеуказанным вводом модуля.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что трехэлектродный разрядник расположен симметрично относительно осей сквозного окна монтажной платы.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что длина второго пластинчатого ввода катода составляет 2,0-4,0 длины первого пластинчатого ввода катода.

4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что ширина прорези в контактной пластине составляет 0,8-0,98 толщины второго пластинчатого ввода катода для осуществления его механического соединения с натягом с контактной пластиной.

5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что ввод модуля, предназначенный для соединения с общестанционным контуром заземления, выполнен в виде третьей пары проводящих ламелей, расположенных на противоположных сторонах монтажной платы и образующих катодный ввод модуля, унифицированный с анодными вводами, выполненными в виде двух парных ламелей, функционально определяющих вход-выход защиты.

6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в промежутках между вводами модуля на элементах корпуса выполнены центрирующие выступы.

7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в его корпусе на монтажной плате выполнена электрическая схема защиты по току, по напряжению и предварительная защита от сигналов помех с уровнем срабатывания ниже критического, определяющего разогрев корпуса разрядника и отпайку вышеупомянутых размыкателей.

8. Модуль, по крайней мере, по одному из пп.1, 5 и 7, отличающийся тем, что вышеуказанные размыкатели и контактный элемент в виде пластины с прорезью расположены на входной стороне монтажной платы, а элементы токовой и предварительной защиты от сигналов помех расположены на выходной стороне монтажной платы.

9. Модуль, по крайней мере, по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что электрическая схема защиты от сигналов помех содержит два плавких защитных элемента, каждый из которых гальванически соединен с одним из вводов анода трехэлектродного разрядника и с соответственными выходными ламелями анодного ввода модуля, при этом к последним, через выпрямительный мост, подключен ограничительный диод.

10. Модуль, по крайней мере, по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что электрическая схема защиты от сигналов помех содержит два терморезистора, каждый из которых гальванически соединен с одним из вводов анода трехэлектродного разрядника и с соответственными выходными ламелями анодного ввода модуля, при этом к последним подсоединены два последовательно включенных двунаправленных динистора, между которыми подключен один ввод третьего двунаправленного динистора, другой ввод которого контактирует с катодным вводом модуля.

11. Модуль по п.1, отличающийся тем, что вышеуказанные гальванические соединения выполнены посредством сочетания соединений металлических деталей и печатных проводников на монтажной плате.