Устройство для цифроаналогового преобразования с контролем

 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования технологическими процессами. Изобретение позволяет повысить точность и функциональную надежность цифроаналогового преобразования з.а счет усреднения выходного сигнала трех параллельно работающих преобразователей код-напряжение и обнаружения неисправности при выходе аналогового сигнала за пределы номинального значения на величину допустимой погрешности с отключением неисправного преобразователя Устройство позволяет выявить отказы не только катастрофического характера , но и медленные отказы 1 з.п, ф-лы, 2 ил.S

COtO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1432777 A i (su 4 Н 03 М 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ (21) 4183835/24-24 (22) 19.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. Ф 39 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) В.Л. Онопко и Б.М. Строцкий (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 469212, кл . Н 03 М 1/66, 1 972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 668087, кл, Н 03 M 1/66, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОАНАЛОГОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С КОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования технологическими процессами. Изобретение позволяет повысить точность и функциональную надежность цифроаналогового преобразования за счет усреднения выходного сигнала трех параллельно работающих преобразователей код-напряжение и обнаружения неисправности при выходе аналогового сигнала за пределы номинального значения на величину допустимой погрешности с отключением неисправного преобразователя.

Устройство позволяет выявить отказы не только катастрофического характера, но и медленные отказы, 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

ЗСЕ, r. y +

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ, ц

1432777

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использоваио н системах автоматического регулирования техно5 логическими процессами.

Цель изобретения — повышение точности и функциональной надежности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2— пример реализации блока анализа сигналон отказа.

Устройство содержит три преобразователя 1.1, 1..2 и 1..3 код-напряжение, три блока 2,1, 2.2 и 2.3 форми- >5 рования сигналов отказа, три ключа

3,1, 3.2 и 3.3, блок 4 анализа сигналов отказа, входную информационную шину 5, шину 6 управления, шину 7

"Начальная установка" и выходную ши- 20 ну 8.

Блок 2 формирования сигналов отказа (фиг.l) содержит операционный усилитель 9, диодный мост 10, ° токоограничивающий 11 и токовыравниваю- 25 щий 12 элементы, выполненные на резисторе, усилитель 13 тока и оптоэлектронный пороговый элемент 14.

Блок 4 анализа сигналов отказа (фиг. 2) содержит формирователь 15 30 импульсов, счетчик 1 6 импульсов, блок 17 индикации, дешифратор 18, элементы И 19-21, элементы ИЛИ 22-29 и RS-триггеры 30 и 31.

Устройство работает следующим об- 35 разом.

Начальная установка устройства осуществляется сигналом, поступающим по шине 7. При этом обнуляются регистры преобразователей 1.1, 1.2 и l 3, в ф) блоке 4 обнулится счетчик 16 и на выходах блока 4 установятся сигналы нулевого потенциала, открывающие ключи 3,1 3,? и 3,3, Преобразуемый код с шины 5 поступает параллельно на входы первого 1.1„ второго 1.2 и третьего 1.,3 преобразователей. Сигналом по шине 6 он одновременно записывается в преобразователи, Аналоговый сигнал с выхода каждого преобразователя поступает на вход соответствующего блока формиро" валия сигналов отказа (2.1, 2.2, 2 ° 3).

В блоке сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 9, с выхода которого через резистор 11 поступает на усилитель 13 тока, где усиливается по мощности без изменения входного напряжения, и через резистор 12 поступает на ключ 3.

Если выходной сигнал преобразователей находится в пределах допустимых погрешностей для данного устройства, сигнал с диодного моста 10 будет лежать ниже уровня срабатывания порогового элемента 14, что свидетельствует об исправности преобразователей код-напряжение, и имеет место нормальный режим работы.

На входах элементов ИЛИ 22-24 блока 4 при этом сохранится сигнал нулевого уровня и такие же сигналы будут на выходе блока, т,е. ключи

3.1, 3.2 и 3.3 остаются открытыми.

В результате аналоговые сигналы с выходов преобразонателей пройдут через ключи на шину 8, где произойдет их усреднение.

Если напряжение на выходе хотя бы одного иэ преобразователей будет отличаться от номинального на величи" ну допустимой погрешности, то произойдет перераспределение выходных токов блоков 2.1, 2.2 и 2.3, операционные усилители 9 войдут в насыщение; а в диодном мосте 10 каждого блока возникает ток, вызывающий срабатывание порогового элемента 14, с выхода которого поступит сигнал отказа в блок 4, Срабатывание пороговых элементов свидетельствует о нарушении нормального режима работы устройства.

В функции блока 4 входит выянление неиспранногб преобразователя код-напряжение, отключение его от выхода устройства, выдача информации об аварийной ситуации и номере неиспранного преобразователя с целью ло -.

Э кализации неисдранности. При этом, если отказал один преобразователь из трех„ устройство сохраняет работоспособность, Влок 4 при этом работает следующим образом. Сигнал отказа с блоков 2. 1, 2.2 и 2.3 через элементы ИЛИ 22-25 поступает на Sвходы RS-триггеров 30 и 31 и устанавливает их в единичное состояние.

Сигнал с ныхода триггера 30 поступает на вход блока 17 для отражения отключения преобразователя 1.1.

Сигнал с выхода триггера 31 поступает на вход формирователя 15, импульсный сигнал с выхода которого поступает на счетный вход счетчика 16.

Состояние счетчика дешифрируется.

1432777

Сигнал с ше сто го выл<ода дешифрато ра

18 через элемент ИЛИ 29 поступает на ключ 3.1 и размыкает его. Происходит отключение преобразователя 1. 1 от пины 8. Если неисправным оказался преобразователь 1.1, то после его отключения произойдет выравнивание выходных токов с блоков 2.2 и 2.3, усилители 9 войдут в активный режим и на выходах пороговых элементов 14 установится сигнал логического нуля.

Кроме того, сигнал с третьего выхода дешифратора 18 через элемент И 21 и элемент ИЛИ 26 устанавливает в ноль триггер 31. Счетчик 16 сохраняет свое состояние и сохраняется индикация номера отключенного преобразователя, а ключ 3.1 остается разомкнутым.

Если не прозойдет установление нормального режима работы устройства при отключении преобразователя 1.1, . процесс анализа будет продолжен: сигнал с третьего выхода дешифратора

18 не пройдет через элемент И 21 из-за сигнала логической единицы на его инверсном входе, замкнется ключ 3.1, а с второго выхода дешифратора 18 через элемент 28 управляющий сигнал поступит на ключ 3.2 и разомкнет его. В результате будет отключен от шины 8 выходной сигнал преобразователя 1.2 и с выхода элемента И 28 поступит на блок 17 индикации сигнал отключения преобразователя 1.2. Сигнал с выхода триггера

31 поступает на вход формирователя

15, импульсный сигнал с выхода которого поступает на счетный вход счетчика 16. Состояние счетчика дешифрируется. Сигнал с пятого выхода дешифратора 18 через элемент ИЛИ 28 поступает на ключ 3.2 и размыкает его.

Происходит отключение-преобразователя 1.2 от шины 8. Если неисправным оказался преобразователь 1 .2, то устанавливается нормальный режим работы. Будет разрешено прохождение сигнала с второго выхода дешифратора

18 через элемент И 20 и элемент ИЛИ

26 на R-вход триггера 31. Произойдет его сброс. Устройство будет работать с отключенным преобразователем 1.2, что отразится в блоке 17, Если же и в этом случае не установится нормальный режим работы устройства, то блок 4 продолжит работу дальше и отключит преобразователь 1.3, разомкнув ключ 3.1, оставив включенными

3.1 и 3 ° 2, зафиксировав результат на блоке 17. Если же в результате последовательного отключения преобразователей от шины 8 не произойдет нормального режима работы после сброса триггера 31 сигналом с дешифратора 18, работа блока 4 закончится и на блоке 17 появится сигнал об отказе устройства. Все три преобразователя будут отключены от шины

8 ключами 3.1, 3.2 и 3.3. Пуск устройства будет возможен только по

15 iiiHHå 7, Для нормальной работы трех или двух блоков 2.1, 2.2 и 2.3 на общую нагрузку необходимо обеспечить минимальный разброс таких выходных па2р раметров, как напряжение на выходе и выходная проводимость, которые определяются условием

4 Idion

К(2 Ь Е, + Е2 pJ Ь Е3 ) где 8о К а2 @3 дые пр мости, выравниваемые ре з ис то рами

12;

Ы „ — допустимый ток, отдаваемый в нагрузку;, К вЂ” коэффициент усиления операционного усилителя, входящего в блок, при разомкнутой отрицательной обратной связи; Š— допустимые отклонения на мазе пряжения на выходе каждого блока, которые определяются допустимой абсолютной погрешностью преобразования.

35

При этом необходимо обеспечить нагрузку! R» н 8 °

45 Формула изо б рет ения

1. Устройство для цифроаналогового преобразования с контролем, содержащее первый и второй преобразовате50 ли код-напряжение и блок анализа сигналов отказа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и функциональной надежности, в него введены третий преобразователь

55 код-напряжение три ключа и три блока формирования сигналов отказа, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, усилителе тока, диодном мосте, оптоэлектронном поро5 143 говом элементе и токоограничивающем— и токовыравнивающем элементах, выполненных соответственно на первом и втором резисторах, причем одноимен ные информационные входы первого, второго и третьего преобразователей код-напряжение объединены и образуют входную информационную шину, уп;равляющие входы объединены и являются шиной управления устройства, а

;установочные входы объединены с пер;,вым входом блока анализатора сигна-!

;лов отказа и являются шиной "Началь:ная установка", выход каждого i-го

; преобразователя код-напряжение (i

1 !

l1, 2, 3) соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 1-Го блока формирования сигналов отказа, !

:выход операционного усилителя соеди:нен с первым входом диодного моста и с. первым Выводом первого резистора,,второй вывод которого соединен с вхо дом усилителя тока, выход которого, соединен с ннвертирующим входом операционного усилителя, с первым выводом второго резистора и с вторым ,Входом диодного моста, первый и второй выходь1 которого соединены соответственно с первым и вторым входами оптоэлектронного порогового элемента, выходы оптоэлектронных пороговых элементов первого, второго и треть" его блоков формирования сигналов отказа соединены соответственно с втоpbIM, третьим и четвертым входами блока анализа сигналов отказа, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами первого, второго и третьего ключей соответственно, информационные входы которых соединены с вторыми выводами вторых резисторов соответственно первого, второго и третьего блоков формирования сигналов отказа, выходы первого, второго и третьего ктпочей объединены и являются выходной шиной.

2, Устройство по п.1, о т л ич а и щ е е с я тем, что, с целью

Обеспечения воэможности локализации неисправности, блок анализа".сигналов отказа содержит формирователь им" пульсов, счетчик ютульсов, блок индикации, три элемента И, восемь

50

Входом блока, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами четвертого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с Rвходом второго триггера, выход которого соединен с Входом формирователя импулъсов, выхоц которого соединен со счетным входом счетчика импульсов.

2777

6 элементов ИЛИ и дешифратор, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, 5 первый второй и третий выходы coet динены с прямыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И, объединенными с первыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к четвертому, пятому и шестому выходам дешифратора, а выходы являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока и соединены с первым, вторым и третьим входами блока индикации соответственно, седьмой выход дешифратора соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и с четвертым входом блока индикации, пятый вход которого подключен к выходу первого RS-триггера, R-вход которого, объединенный с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с входом

25 "Сброс" счетчика, является первым входом блока, а S-вход, объединенный с S-входом второго RS-триггера, подключен к входу пятого элемента ИЛИ, первый, второй и третий входы кото30 рого, объединенные с инверсными входами соответственно первого, второго и третьего элементов И, подключены к выходам соответственно шестого, седьмого и восьмого элементов

ИЛИ, первый вход шестого элемента

ИЛИ, объединенный с первым входом седьмого элемента ИЛИ, является вторым входом блока, второй вход шестого элемента ИЛИ, объединенный с пер40 вым входом восьмого элемента ИЛИ, является третьим входом блока, второй вход седьмого элемента ИЛИ, объеДИНЕННЫЙ С BTOPbIM ВХОДОМ ВОСЬМОГО элемента ИЛИ, является четвертым! 432777

1432777

Составитель Д, Чашин Техред И.Верес

Корректор С. Черни

Редактор С. Пекарь

Закаэ 5464/55

Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4