Устройство для контроля и сигнализации

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля датчиков , выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей. Целью изобретения является расширение функциональных воз1 можностей за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства. В устройство , содержащее триггер 5, элемент И 3,тразрядный двоичный счетчик 4, генератор 2 импульсов, блок 1 датчиков, индикаторы 13 и источник питания, введены п блоков 14 формирования кода и п блоков 15 анализа состояния датчиков. Каждый из блоков 14 формирования кода содержит т-разрядный двоичный счетчик 6, дифференцирующие элементы 7 и элемент ИЛИ 8, а блок 15 анализа состояния датчиков - т-разрядный двоичный счетчик 10. дешифратор 11. шифратор 12 и элемент ИЛИ 9. Устройство обеспечивает проверки контроля и диагностику блоков устройства, а также оперативную настройку на различные структуры матрицы, 1 табл., 3 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s G 08 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819728/24 (22) 28.04.90 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Научно-.производственное объединение

"Персей" (72) В.В.Кульков и M,А,Терещенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1012297, кл, G 08 В 21/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1188774, кл. G 08 В 21/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля датчиков, выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей. Целью изобретения является расширение функциональных воз1,, Я2„„ l795494 А1 можностей за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства. В устройство, содержащее триггер 5, элемент И З,m—разрядный двоичный счетчик 4, генератор 2 импульсов, блок 1 датчиков, индикаторы 13 и источник питания, введены п блоков 14 формирования кода и и блоков 15 анализа состояния датчиков. Каждый из блоков 14 формирования кода содержит m-разрядный двоичный счетчик 6, дифференцирующие элементы 7 и элемент ИЛИ 8, а блок 15 . анализа состояния датчиков m-разрядный двоичный счетчик 10, дешифратор 11, шифратор 12 и элемент ИЛИ 9. Устройство обеспечивает проверки контроля и диагностику блоков устройства, а также оперативную настройку на различные структуры матрицы, 1 табл., 3 ил, 1795494

Изобретение относится к автоматике и рого дешифратора, два триггера, выходы коможет быть использовано для автоматиче- . торых через элемент И подключены ко входу ского контроля датчиков, выполненных в ви- звукового сигнализатора, элемент ИЛИ, инде сгруппированных по матричной схеме . формационные входы первого и второго контактов электрических цепей, . 5 мультиплексоров являются соответственно

Известноустройстводлямноготочечно- информационными входами первой и втого контроля и сигнализации, содержащее рой группы устройства. блоки контроля, состоящие из размыкаю- Недостатком данного устройства являщих и замыкающих контактов, генератор ется отсутствие возможности контроля и диимпульсов, узел сигнализации, индикатор- 1О агностики блоков устройства. ные ключи, шины источника питания, ячей- Целью изобретения является расширеки мигания, ние его функциональных возможностей за

Недостатком этого устройства является счет обеспечения контроля и диагностики отсутствие возможности выбора диапазона блоков. контролируемых датчиков. Поставленная цель достигается тем, что .

Известно устройство для многоточечно- в устройство, содержащее триггер, выход го контроля, содержащее распределитель которого соединен с первым входом элеимпульсов, выходы которого подключены к мента И, первый входтриггера является вховертикальным шинам контролируемой мат- дом управления устройства, генератор рицы, горизонтальные шины которой соеди- Мо импульсов, m-разрядный двоичный счетчик нены с первыми входами блока элементов импульсов, индикаторы, блокдатчиковиисИЛИ, вторые входы которого подключены к точник питания, введены и блоков формировыходам блока элементов И-ИЛИ, входы ваниякода,каждыйизкоторыхвыполнениз которого соединены с выходами блоков or- m-разрядного двоичного счетчика импульраничения опроса, входы которых подклю- 25 сов, дифференцирующих элементов и элечены к выходам соответствующих мента ИЛИ, и блоков анализа состояния задатчиков номеров датчиков, блоки cpas- датчиков, каждый из которых выполнен из нения, входы которых соединены с выхода- m-разрядного двоичного счетчика импуль.мизадатчиков кодов группы, входамиблока сов, шифратора, дешифратора и элемента управления и входами блока останова, вы- 3î ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде ходы распределителя импульсов подключе- переключающих контактов. образующих ны ко входам блока сравнения, а его входы матрицу из и столбцов и m строк, выводы — квьгходамблокауправленияиблокаоста- первых и вторых неподвижных контактов нова, генератор импульсов, выход которого переключающих контактов соединены соотсоединенсо входом блока управления, блок З5 ветственно с первой и второй шинами исиндикации, входы которого подключены ко точника питания, в каждом блоке . входам блока останова, соединенным с вы- формирования кода выходы разрядов mходами блока элементов ИЛИ, и выходам разрядного двоичного счетчика импульсов распределителя импульсов, соединенным соединены с первьиаи входами одноименсо входами блоков сравнения, 40 ных дифференцирующих элементов, выхоНедостатком данного устройства явля- ды которых подключены ксоответствующим ется его сложность, а также отсутствие воз- входам элемента, ИЛИ, в каждом блоке анаможности контроля правильности лиза состояния датчиков выходы m-разрядфункционированияотдельныхузловустрой- ного счетчика импульсов соединены с ства.. 45 соответствующими входами шифратора и

Наиболее близким по технической сущ- дешифратора, выходы которого подключености к предлагаемому устройству является ны к соответствующем входам элемента устройство для многоточечной сигнализа- ИЛИ, выход генератора импульсов соедиции, содержащее генератор импульсов и нен со вторым входом элемента И, выход счетчик, выходы которого подключены к ад- 50 которого подключен к входам m-разрядных ресным входам первого и второго мульти- двоичных счетчиков импульсов блоков форплексоров, блока оперативной памяти и мирования кода и к входу m-разрядного первого дешифратора, делитель частоты, двоичного счетчика импульсов, выходкотовходкоторогосоединенс выходомсчетчика. рого соединен со вторым входом триггера, а выход — с первым входом второго дешиф- 55 выходы элементов ИЛИ блоков формироваратора, второй вход которого подключен к ния кода соединены с входами m-разрядвыходу блока оперативной памяти, а выхо- ных двоичных счетчиков импульсов ды через элементы ИЛИ подключены к пер- одноименных блоков анализа состояния вым выводам элементов индикации, вторые датчиков, выходы элементов ИЛИ которых выводы которых соединены с выходами вто- являются выходами устройства, а выходы

1795494 шифраторов подключены к соответствующим входам одноименных индикаторов, выводы подвижных контактов каждого из столбцов матрицы переключающих контактов блока датчиков подключены ко вторым входам одноименных дифференцирующих элементов одноименных блоков формирования кода.

На фиг, 1 приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2— принципиальная схема дифференцирующего элемента; на фиг. 3 — временная диаграмма работы блока формирования кода.

Предложенное устройство (фиг. 1) содержит блок 1 датчиков, выполненный в виде переключающих контактов, образующих матрицу из и столбцов и m строк, генератор

2 импульсов, элемент ЗИ, триггеры 4.1-4.4, образующие m ðàçðÿäíûé двоичный счетчик импульсов, триггер 5 с двумя установочными входами, триггеры 6.1-6.4, дифференцирующие элементы 7,1 — 7.4, элементы 8,1 и 9.1 ИЛИ, m— - разрядный двоичный счетчик 10.1 импульсов, дешифратор

11,1, шифратор 12.1, индикаторы 13.1 — 13.4, блоки 14,1 — 14.4 формирования кода, блоки

15.1-15,4 анализа состояния датчиков. Позицией 16 обозначен вход управления устройства, позициями 17.1-17.4 — выходы устройства, В блоке 1 датчиков выводы первых и вторых неподвижных контактов соединены соответственно с первой d и второй е шинами источника питания (на фиг. 1 не показан), а выводы подвижных контактов Gl. 6I, Bl, II каждого из столбцов матрицы подключены ко входам одноименных дифференцирующих элементов соответствующих блоков

14.1 — 14,4 формирования кода. Выход генератора 2 импульсов соединен с первым входом элемента ЗИ, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 5, а выход соединен со счетным входом первого двоичного счетчика на триггерах 4.1-4.4, Выход триггера 4.4 подключен к нулевому установочному входу триггера 5, единичный вход которого является управляющим входом 16 устройства. В блоке 14.1 формирования кода счетный вход триггера 6.1 подключен к выходу элемента 3 И, счетные входы других триггеров 6.2-6.4 соединены с единичными выходами триггеров 6.1 — 6.3, нулевые выходы триггеров 6.1-6.4 подключены к импульсным входам дифференцирующих элементов 7,1-47.4, выходы которых через элемент 8 ИЛИ соединены со счетным входом счетчика 10.1, выходы которого подключены к входам дешифратора 11.1 и шифpampa 12 1. Выходы шифраторов 12.1-12.4 подключены к входам индикаторов 13.1—

13.4, а выходы дешифраторов 11,1-11,4 — к входам элементов 9.1-9,4 ИЛИ, выходы которых являются выходами 17.1-17.4 устройства.

5 Дифференцирующий элемент 7.1-7.4 (фиг. 2) содержит резистор 18, конденсатор

19 и диод 20. Импульсный вход 21 подключается к инверсному выходу одного из триггеров 6.1-6,4, управляющий вход 22 — к

10 подвижному контакту датчика, а выход 23— к одному из входов элемента 8.1 ИЛИ.

Определим количество функциональных элементов 6Л, 7! в блоке 14,l, функциональных элементов 4Л, а также количество

15 блоков 14Л и 15Л, исходя из числа и столбцов и m строк контролируемых датчиков, Поскольку подвижные контакты al датчиков соединены с управляющими входами соответствующих элементов 7.i блока 14Л, 20 то число триггеров 6.i и дифференцирующих элементов 7.i равно числу строк m, а число блоков 14.i и 15Л должно соответствовать количеству столбцов и.

Для уменьшения количества электриче25 ских связей между объектом контроля и центральным пультом управления при большом числе контролируемых контактов блоки 14.i формирования кода могут быть установлены на контролируемом объекте. При этом

30 функционирование блока 14Л обеспечивается подключением счетного входа триггера

6.1 к выходуэлемента 3 И и выхода элемента

8.1 ИЛИ к счетному входу двоичного счетчика 10.1.

35 Благодаря этому информация о состоянии m строк выбранного столбца может быть передана по одному проводу — в виде пачки импульсов с определенным количеством импульсов с выхода элемента 8,1 ИЛИ.

40 Количество разрядов 4.1 двоичного счетчика определяет число импульсов, сформированных на выходе элемента 3 И, и должно быть равно m. В блоках 15Л количество разрядов счетчика 10.i также должно быть рав45 но m.

Для упрощения описания работы устройства рассматривается случай, когда число столбцов и строк в блоке 1 переключающих контактов равно четырем (m =- n = 4).

50 Рассмотрим работу отдельных функциональных блоков устройства.

Генератор 2, элемент ЗИ, двоичный счетчик на триггерах 4.1 — 4.4 и триггер 5 предназначены для формирования пачек

55 импульсов, поступающих с выхода элемента

3 И на счетные входы триггеров 6.1 блоков

14Л, которое осуществляется следующим образом, Триггер 5 и триггеры 4.1 — 4.4 устанавливаются в нулевое состояние (цепи началь1795494 ной установки не показаны), затем сигналом,.поступающим со входа 16 на еди н ичный вход триггера 5 последний устанавливается в единичное состояние. Импульсы с выхода генератора 2 поступают через открытый элемент 3 И на счетный вход триггера 4.1 двоичного счетчика, После поступления 24 импульсов сигнал переполнения счетчика с выхода. триггера 4.4 устанавливает триггер 5 в нулевое состояние. вследствие чего поступление импульсов через элемент ЗИ прекращается.

Таким образом, на выходе элемента 3 И будет сформулирована пачка импульсов с числом 2 = 2 (показатель степени равен числу строк контактов). Блок 14,1 формирования кода работает следующим образом (временная диаграмма на фиг, 3). С инверсных выходов 01-04 триггеров возникающие на них импульсы поступают на импульсные входы дифференцирующих элементов 7.1 — 7.4. На управляющие входы последних поступают разрешающие или запрещающие сигналы с подвижных контактов а1 — а4 датчиков, Временная диаграмма соответствует случаю, когда выводы а1, а3 и а4 подключены к положительной шине (шине нулевого потенциала) источника питания, а вывод а2 — к отрицательной шине. В этом случае будут открыты дифференцирующие элементы 7.1, 7,3 и 7.4, а элемент 7.2 будет закрыт. Через элемент 7.1 поступит 8 импульсов, через элемент 7.3 — 2 импульса, через элемент 7.4 поступит 1 импульс, в результате на выходе элемента 8 ИЛИ формируется 11 импульсов (из 16 импульсов, . поступивших на вход блока 14.1).

Таким образом, коэффициент деления

16

Кд в данном случае равен — . В общем

11

2 случае Кд" (а! = 1 или 0 в зависие-1

g а! 2 мости от уровня сигнала на управляющем входе соответствующего дифференцирующего элемента). Число импульсов, пропущенных на выход элемента 8 ИЛИ и зафиксированных счетчиком 10.I однозначно определяет, с выходов каких из элементов 7,1-7.4 поступили импульсы, а следовательно, на какие из управляющих входов а1-а4 поступили разрешающие сигналы. В рассматриваемом случае — при фиксации 11 импульсов в счетчике 10.1 можно однозначно сделать вывод, что сработали контакты первой. третьей и четвертой строк первого столбца, а контакты второй строки находятся в исходном состоянии.

10

30

35 Триггер 5, двоичный счетчик на триггерах 4.1 — 4.4, триггеры 6.1 — 6.4 и счетчики 10.!

Дешифраторы 11,i предназначены для дешифрации определенных состояний счетчиков 10.! и формирования соответствующих сигналов на выходах 17.! устройства. С помощью дешифраторов может осуществляться настройка на определенное число, зафиксированное в счетчиках 10.!, т.е. на определенную комбинацию сработавших контактных групп в определенном столбце.

Например, при использовании выходов дешифратора. соответствующих числам

0111, 1011, 1101, 1110 в счетчике, выходной сигнал будет появляться лишь при срэбэтывании трех контактных групп в столбце. Выходы дешифраторов 11.I обьединяются логически посредством соответствующих элементов 9 ИЛИ. выходные сигналы которых могут быть использованы для подключения средств тревожной сигнализации (звуковой или световой).

Шифратор предназначен для преобразования двоичного кода, зафиксированного счетчиком 10.1 в позиционный код, который затем поступает на входы индикаторов

13.1-13.4, где происходит индикация номеров строк сработавших контактов в каждом из столбцов контактов.

Алгоритм функционирования шифраторов поясняется таблицей, в которой номера строк сработавших контактов в выбранном столбце приведены в соответствии с кодом, зафиксированным в счетчике.

В режиме контроля и диагностики устройство работает следующим образом. устанавливаются в нулевое состояние (цепи установки не показаны).

Вначале размыкающие контакты всех контактных групп датчиков устанавливаются в положение, в котором они соединены с отрицательной шиной е источника питания, вследствие чего на управляющие входы аь бь вь г! дифференцирующих элементов 7,I блоков 14.! формирования кода поступают запрещающие сигналы, Сигналом со входа

16 устройства триггер 5 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего импульсы с выхода генератора 2 поступают через элемент 3 И на двоичный счетчик, построенный на триггерах 4.1 — 4.4. С выхода элемента ЗИ на счетный вход триггера 6.1 поступает 16 импульсов, однако ни один из них не проходит через элемент 8.1 ИЛИ, т.е. не поступает на вход счетчика 10.1. Вследствие этого нулевое состояние счетчика 10.1 не изменится и на выходах дешифратора

10.1 и шифратора 12.1 сигналы не будет сформированы, что свидетельствует о правильной работе всех узлов устройства.

1795494

Если в результате описанных действий окажется, что счетчиком 10.1 зафиксировано число, отличное от нуля, осуществляется определение неисправной цепи. Если, например. в счетчике зафиксировано число импульсов, равно восьми, то это означает, что неисправен один из элементов электрической цепи, по которой передаются 8 импульсов с выхода триггера 6.1 (вероятнее

ecего не поступает запрещающий сигнал на управляющий вход а1 элемента 7.1).

Следовательно, в этом случае по состоянию счетчика 10.1 можно осуществлять контроль и диагностику узлов устройства.

Затем замыкающие контакты всех контактных групп устанавливаются в положение, в котором они соединены шиной нулевого потенциала источника питания вследствие чего на управляющие входы а, б, в., г; дифференцирующих элементов поступают разрешающие сигналы, т.е. устанавливается коэффициент деления Кд -16115.Из 16 поступивших с выхода генератора 2 импульсов на выход элемента 8.1 ИЛИ должны пройти

15 импульсов, которые должны быть зафиксированы счетчиком 10.i. При правильной работе функциональных узлов устройства индикаторы 13.i должны индицировать номера всех контактных групп с первого по четвертый в соответствующих столбцах матрицы. На выходах 17Л устройства должны появиться управляющие сигналы, свидетельствующие о превышении установленного порогового значения (п = 3) срабатывающих контактных групп (используются выходы дешифратора, соответствующих двоичному коду 1111 на его входе).

В режиме охраны устройство работает следующим образом. Предположим, что в первом столбце сработали первый и второй контакты, во втором столбце — второй и третий контакты. в третьем столбце — первый и третий контакты, а в четвертом столбце— первый, второй и четвертый контакты. Это приведет к тому, что в первом столбце с контактов а1 и а2 на управляющие входы элементов 7.1 и 7.2 поступают разрешающие сигналы, а на управляющие входы элементов 7.3 и 7.4 — запрещающие сигналы.

Во втором столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы 62 ибз, а запрещающие сигналы поступают на управляющие входы 61 и б4 элементов 7,1 и 7.4.

В третьем столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы в1и вз, а запрещающие сигналы на управляющие входы в2 и в4 блока 14.3. В четвертом столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы г1, г2 и г4, а запрещаю30 тактов в данном столбце. (Например, при необходимости формирования сигнала при

40 изменения количества разрядов 4Л двоичных счетчиков, разрядов 61 триггеров и дифи количества разрядов счетчиков 10.i в блоках 15Л. При изменении и-числа столбцов

45 настройка осуществляется за счет измене50

5

25 щий сигнал на управляющий вход г,: б i i:а

14,4. В соответствии с логикой работы г.-.ок формирования кода (см.выше) про1ч. эдит установка следующих коэффициентов Jieneния Кд блоков 14.1 — 14.4:

16 16

Кд14.1 = ° Кд!4.2 =

12 6

16 16 . Кд14.3 =: Кд14.4 =

10 13

После запуска формирователя 2 пачек импульсов из 16 входных импульсов. поступивших на импульсные входы блоков 14.114.4 с их выходов на входы счетчиков

10.1 10.4 будут пропущены соответственно

12, 6, 10 и 13 импульсов, которые и будут ими зафиксированы. Шифраторы 12,1-12.4 осуществляют формирование позиционных кодов, соответствующим кодам, зафиксированным в счетчиках 10.1-10.4, а индикаторы 13.1 — 13.4 — индикацию номеров строк сработавших контактов в каждом столбце контролируемых контактов датчика. . В предложенном устройстве с помощью настройки дешифраторов 11Л на определенный код. зафиксированный в счетчиках

10i, имеется возможность формирования на выходах 17Л сигналов, соответствующих определенной комбинации сработавших консрабатывании первой и второй контактных групп используется выходдешифратора. соответствующий код 1100 счетчика 10.i).

Другим преимуществом предложенного устройства является возможность оперативной настройки на новую структуру матрицы. При изменении m числа строк матрицы настройка осущес. вляется за счет ференцирующих элементов 7Л в блоках 14.1 ния числа блоков 14Л и 15i.

При этом в каждом конкретном случае, исходя из требований к объему оборудования и количеству электрических связей между обьектом контроля и централь ным пультом управления (которое в предложенном устройстве равно и + 3, а устройстве-прототипе m и) можно выбрать оптимальный вариант построения устройства.

Кроме того, как было описано выше, в устройстве обеспечивается проведение контроля и диагностики без дополнительных аппаратных затрат.

1795494

Формула изобретения устройство для контроля и сигнализации, содержащее триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый входтриггера является входом управления устройства, генератор импульсов, m — разрядный двоичный счетчик импульсов, .индикаторы, блок датчиков и источник питания, отл и ч а ю ще е с fl тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства, в него введены и блоков формирования кода, каждый из которых выполнен из m-разрядного двоичного счетчика импульсов, дифференцирующих элементов и элемента ИЛИ, и блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из m — разрядного двоичного счетчика импульсов, шифратора, дешифратора и элемента ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из и столб цов и m строк, выводы первых и вторых неподвижных контактов переключающих контактов соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, а каждом блоке формирования кода выходы разрядов m-разрядного двоичного счетчика импульсов соединены с первыми входами одноименных дифференцирующих элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, в каждом блоке анализа состояния датчиков выходы т — разрядного счетчика импульсов соединены с соответствующими входами шифратора и дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входам m-разрядных двоичных счетчиков импульсов блоков формирования кода и к входу

m-разрядного двоичного счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера, выходы элементов ИЛИ блоков формирования кода соединены с входами m-разрядных двоичных счетчиков импульсов одноименных блоков анализа состояния датчиков, выходы элементов ИЛИ которых являются выходами устройства, а выходы шифраторов подключены к соответствующим входам одноименных индикаторов, выводы подвижных контактов каждого из столбцов матрицы переключающих контактов блока датчиков подключены к вторым входам одноименных дифференцирующих элементов одноименных блоков формирования кода.

1795494 ф р, 3

Составитель В.Кульков

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 433 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4/5