Модуль автоматики

Полезная модель предназначена для применения в качестве автоматики, преимущественно в системах автоматического управления вентиляции и кондиционирования воздуха. Технический результат: уменьшение массо-габаритных характеристик, возможность быстрой замены блока защиты электрических цепей от перегрузок. Заявленный технический результат в целом осуществляется за счет замены кабельного монтажа щитового модуля на печатный. Модуль автоматики состоит из печатной платы или набора печатных плат, с элементами навесного и/или поверхностного монтажа, в которых блок коммутации силовой нагрузки представляет собой контактор, взаимодействующий совместно с реле, а связь с внешними устройствами и блоком интерфейса управления осуществляется через клеммник цифрового и/или аналогового интерфейса.

Полезная модель предназначена для применения в качестве автоматики, преимущественно в системах автоматического управления вентиляции и кондиционирования воздуха.

Известна энергосберегающая система вентиляции и кондиционирования воздуха, включающая приводной приточный вентилятор, кондиционер, датчик контроля температуры воздуха приточного воздуха, датчик контроля воздуха в помещении (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2244882 МПК F24F 5/00, F24F 11/00, от 06.10.2003 г.).

Известная система снижает затраты энергии на подогрев приточного воздуха, а также позволяет использовать естественный холод наружного воздуха для снятия избытков тепла в обслуживаемых помещения в переходные периоды года. Однако она громоздка и не может быть применима для базовых станций мобильной связи имеющих, как правило, незначительные габариты.

Известна система автоматического управления и регулирования для вентиляционных установок, включающая приводной приточный вентилятор, датчик контроля температуры приточного воздуха, датчик контроля воздуха в помещении и магнитный пускатель (контактор), (см описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2098722 МПК F24F 11/08 от 20.07.94 г.)

Недостатком известной системы является то, что обеспечивает поддержание требуемой температуры воздуха только за счет вентиляции, а именно, нагнетания воздуха снаружи помещения, например, в зимнее время, и не позволяет охлаждать воздух в помещении в летнее время.

В целом все известные системы автоматической вентиляции содержат набор блоков:

Контроллеры, регуляторы скорости, смесительные узлы, управляющие модули, электроприводы для воздушных клапанов (см. http://www.ventilation.vinsit.ru/automatics/).

Каждый из блоков, например, контролеры, содержит множество других блоков:

контроллеры для систем отопления, контроллеры с аналоговым выходом, контроллеры с трехпозиционным выходом, контроллеры свободноконфигурируемые.

А система автоматики компонуется из таких блоков и ее система управления помещается в шкаф автоматики (см. http://www.rfclimat.ru/htm/vent auto.htm).

Автоматика обеспечивает круглогодичную эксплуатацию системы вентиляции с поддержанием заданной температуры в зимнем режиме работы. Щиты выполняют следующие функции:

- Управление вентиляторами притока и вытяжки;

- Поддержание заданной температуры воздуха;

- Переключение режимов "Зима/Лето";

- Индикация работы вентиляторов притока и вытяжки;

- Многоуровневая система защиты от замерзания калорифера, включающая:

- управление приводом клапана с возвратной пружиной для закрытия воздухозаборного клапана при выключении вентилятора или при пропадании напряжения питания;

- управление циркуляционным насосом на узле обвязки, обеспечивающим постоянный поток воды через калорифер;

- постоянный контроль температуры обратной воды в калорифере во всех режимах работы, в том числе и в режиме стоянки;

- постоянный контроль температуры воздуха на выходе из калорифера.

- Защита от перегрева вентиляторов;

- Защита от перекоса фаз или пропадания одной фазы;

- Защита при коротком замыкании или перегрузке;

- Индикация и отключение системы при загрязнении фильтра (опция);

Данный щит выбран за прототип. Недостатком такого щита (см. http://www.rfclimat.ru/img/eguip/auto 11.jpg) является сложность его установки и подключения, наличие множества проводов и контактов. Т.е. все соединения между блоками выполнены кабельным монтажом. Каждый контролер должен быть связна вручную контактом с другим контролером или датчиком, либо выведен на энергопитание. Также щит получается довольно громоздким и тяжелым, а вследствие наличия множества проводов и дорогим.

Целью полезной модели является устранение недостатков прототипа.

Технический результат: уменьшение массогабаритных характеристик.

Заявленный технический результат в целом осуществляется за счет замены кабельного монтажа щитового модуля на печатный.

Модуль автоматики, содержащий установленные внутри щитового короба: блок источника электропитания, обеспечивающий необходимые характеристики цепей электропитания для внутренних потребностей модуля и/или цепей электропитания внешних потребителей; блок контроллера управления, функцией которого является обработка по программе сигналом внешних и/или внутренних датчиков и блока интерфейса управления и выдающий сигналы управления на блок индикации, блок коммутации силовой нагрузки и/или внешние устройства; блок коммутации силовой нагрузки, функцией которого является включение/выключение цепей силовой нагрузки внешних потребителей и/или регулировка параметров электроэнергии для цепей силовой нагрузки внешних потребителей; блок интерфейса управления, осуществляющий передачу сигналов управления от оператора (пользователя) и/или внешних устройств на внутренние блоки модуля; блок индикации, функцией которого является звуковая и/или визуальная индикация состояния режимов работы модуля; блок защиты электрических цепей от перегрузок, функцией которого является контроль над состоянием внешних и/или внутренних потребителей электроэнергии, выдача сигналов о выходе параметров за допустимые пределы и/или отключение потребителей, находящихся в опасных режимах, отличающийся тем, что состоит из печатной платы или набора печатных плат, с элементами навесного и/или поверхностного монтажа, в которых блок коммутации силовой нагрузки представляет собой контактор, взаимодействующий совместно с реле (электромагнитными и/или полупроводниковыми), а связь с внешними устройствами осуществляется через клеммник аналогового и/или цифрового интерфейса. Кроме того, блок источника электропитания выполнен размещенным на одной плате вместе с блоками: защиты электрических цепей от перегрузок, блоком коммутации силовой нагрузки, блоком защиты электрических цепей от перегрузок, а на плате установлен слот для подключения посредством шины (шлейфа) к плате, содержащей блок контроллера управления с микропроцессором. Кроме того, микропроцессор может быть выполнен съемным. Кроме того, на плате, содержащей блок контроллера управления с микропроцессором, может быть установлен SPI-интерфейс с функцией внешней связи с компьютером.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано конструктивное устройство полезной модели, где 1 - блок источника электропитания, 2 - блок контролера управления в виде платы с микросхемами, 3 - клеммник подачи электропитания, 4 - клеммник для подключения внешнего оборудования, 5 - блок индикации в виде платы, 6 - блок защиты электрических цепей от перегрузок, 7 - контактор, 8 - реле (электромагнитные и/или полупроводниковые), 9 - слот для подключения шлейфа связи между платами, 10 - SPI-интерфейс, 11 - шлейф, 12-микропроцессор, 13 - световые индикаторы, 14 - дисплей, 15 - кнопки управления, 16 -отверстие для внешнего доступа к выключателям блока 6, 17 - кабель с разъемом SPI для подключения к SPI-интерфейсу, 18 - адаптер, 19 - порт компьютера (типа USB, СОМ, LPT), 20-плата размещения блоков коммутации силовой нагрузки, блока питания и блока защиты цепей от перегрузок, 21 - щитовой ящик (короб).

Осуществление полезной модели

Модуль автоматики, состоящий из печатной платы или набора печатных плат, с элементами навесного и/или поверхностного монтажа и содержащий структурные блоки, осуществляющие следующие функции.

Внутри стандартного короба электрощита (см. Фиг.1) (21) размещают платы: (20), (2), (5).

Блок источника электропитания (1) обеспечивает необходимые характеристики цепей электропитания для внутренних потребностей модуля и/или цепей электропитания внешних потребителей. Блок (1) размещается на плате (20) вместе с блоками (3, 4, 6, 7, 8, 9).

Платы (20) и (2) связаны между собой шлейфом (11), который втыкают в разъемы слотов (9). Электропитания в щит подается через клеммник (3), а связь с внешним оборудованием, требующим управления и диагностики (посредством подключения к датчикам), с клеммником (4).

Блок защиты электрических цепей от перегрузок (6) состоит из автоматических выключателей, подбираемых на нужную силовую нагрузку, питание на которые подается от клеммника (3), далее на контактор (7) и блок реле (8). От блока (6) питание подается на блох источника электропитания (1). Обратное взаимодействие на клеммник (3) от контактора (7) осуществляется на той основе, что питающее напряжение подается на контактор (7), а контактор, по сигналу контроллера (2), подает напряжение на другие контакты клеммника (3), к которым подключено вентиляционное оборудование. Сигналы от и на внешнее оборудование идут через клеммник (4) через электромагнитные реле (8), и далее через слот (9) для подключения шлейфа связи между платами (20) и (2), и шлейф (11) на плату (2) - блок контроллера управления. Блок (2) обрабатывает по программе сигналы внешних и/или внутренних датчиков и блока интерфейса управления. Он выдает сигналы управления на блок индикации (5), блок коммутации (20) силовой нагрузки и/или внешние устройства.

Плата (2) представляет собой блок контроллера управления, который обрабатывает по программе сигналы внешних и/или внутренних датчиков и блока интерфейса управления, выдает сигналы управления на блок индикации, блок коммутации силовой нагрузки и/или внешние устройства.

На плате (2) размещаются электрические цепи, ведущие контакты всех слотов и разъемов на микропроцессор (12), который предпочтительно выполнять съемным для возможности его перепрограммирования на заданную энергонагрузку. На плате (2) также размещаются слоты (9) (минимум один) для связи с платой (20) и для подключения дополнительных плат, типа (2) с микропроцессором управления.

От микропроцессора (12) контакты на плате (2) могут быть выведены на SPI-интерфейс (10), служащий для диагностики всей системы через компьютер и изменения параметров работы. Связь с компьютером идет через SPI-интерфейс (10), в разъем которого подключается кабель (17), ведущий через специальный адаптер (18) к какому-то порту компьютера (типа USB, СОМ, LPT) (19).

Плата (2) крепится к задней стороне платы (5) блока индикации, который устанавливают поверх платы (20) так, что отверстие (16) в плате (5) ложится на выключатели блока (6) и те становятся внешне доступными.

На плате индикации (5) расположены световые индикаторы (13), дисплей (14), кнопки управления (15), которые контактно соединены с платой (2).

Блок коммутации силовой нагрузки представляет собой контактор (7), взаимодействующий совместно с реле (8). Этот блок осуществляет включение/выключение цепей силовой нагрузки внешних потребителей и/или регулировку параметров электроэнергии для цепей силовой нагрузки внешних потребителей.

Блок интерфейса управления представляет собой клеммник (4), через который осуществляется передача сигналов управления от оператора (пользователя) и/или внешних устройств на внутренние блоки модуля.

Блок индикации (5) осуществляет звуковую и/или визуальную индикацию состояния режимов работы модуля.

Блок защиты электрических цепей от перегрузок (6) осуществляет контроль над состоянием внешних и/или внутренних потребителей электроэнергии, выдает сигналы о выходе параметров за допустимые пределы и/или отключает потребителей находящихся в опасных режимах.

Уменьшение массо-габаритных характеристик обеспечивается за счет перевода с кабельного монтажа на печатный.

Возможность быстрой замены блока защиты электрических цепей от перегрузок реализуется за счет простой замены одного автомата на другой, поскольку подключение каждого автомата осуществляется только установкой контактов на вход и на выход.

Замены контролеров, присущих заданной нагрузке автомата (как в прототипе) производить не требуется.

1. Модуль автоматики, содержащий установленные внутри щитового короба: блок источника электропитания, обеспечивающий необходимые характеристики цепей электропитания для внутренних потребностей модуля и цепей электропитания внешних потребителей; блок контроллера управления, функцией которого является обработка по программе сигналов внешних и внутренних датчиков и блока интерфейса управления и выдающий сигналы управления на блок индикации, блок коммутации силовой нагрузки и внешние устройства; блок коммутации силовой нагрузки, функцией которого является включение/выключение цепей силовой нагрузки внешних потребителей и регулировка параметров электроэнергии для цепей силовой нагрузки внешних потребителей; блок интерфейса управления, осуществляющий передачу сигналов управления от оператора (пользователя) и/или внешних устройств на внутренние блоки модуля; блок индикации, функцией которого является звуковая и визуальная индикация состояния режимов работы модуля; блок защиты электрических цепей от перегрузок, функцией которого является контроль над состоянием внешних и внутренних потребителей электроэнергии, выдача сигналов о выходе параметров за допустимые пределы и отключение потребителей, находящихся в опасных режимах, отличающийся тем, что состоит из печатной платы или набора печатных плат с элементами навесного и поверхностного монтажа, в которых блок коммутации силовой нагрузки представляет собой контактор, взаимодействующий совместно с реле, а связь с внешними устройствами осуществляется через клеммник аналогового и/или цифрового интерфейса.

2. Модуль автоматики по п.1, отличающийся тем, что блок источника электропитания выполнен размещенным на одной плате вместе с блоками: защиты электрических цепей от перегрузок, блоком коммутации силовой нагрузки, блоком защиты электрических цепей от перегрузок, а на плате установлен слот для подключения посредством шины (шлейфа) к плате, содержащей блок контроллера управления с микропроцессором.

3. Модуль автоматики по п.2, отличающийся тем, что микропроцессор выполнен съемным.

4. Модуль автоматики по п.2 или 3, отличающийся тем, что на плате, содержащей блок контроллера управления с микропроцессором, может быть установлен SPI-интерфейс с функцией внешней связи с компьютером.