Устройство определения количества активных входов в любых сочетаниях из десяти возможных
Владельцы патента RU 2604347:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" (RU)
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах анализа текущего состояния контролируемого объекта для последующего принятия решения по изменению его управляемого статуса. Технический результат заключается в обеспечении учета точного количества активных входов из десяти возможных, активированных от сработавших датчиков контролируемой системы (подсистемы), в любых возможных сочетаниях. Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство позволит точно оценивать количество активированных датчиков в контролируемой подсистеме. При этом множество используемых датчиков могут быть представлены датчиками одинаковых или разных типов. При использовании датчиков одинаковых типов допускается возможность их использования с настройкой на разные пороги срабатывания. Точная оценка развития процесса позволяет формировать команды управления подсистемой для успешной ее работы. Используя предлагаемое устройство, можно иметь более детальное представление о состоянии контролируемой подсистемы. Это, в свою очередь, позволит сократить время принятия решения по управлению контролируемой подсистемой до входа ее в предаварийное (аварийное) состояние. 22 ил.
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах анализа текущего состояния контролируемого объекта для последующего принятия решения по изменению его управляемого статуса.
Известны "Устройство и способ обработки, по меньшей мере, двух входных значений" (см. патент РФ №2323469, Н03М 7/30, опубликован 27.04.2008), в котором осуществляется обработка последовательно поступающих сигналов посредством метода пошагового взвешивания для уменьшения ошибки в округлении результатов. Предложенные устройство и способ не предназначены для одновременного параллельного отслеживания состояния множества датчиков контролируемого объекта.
Известно "Устройство для преобразования кодов" (см. патент РФ №2022468, Н03М 7/12, опубликован 30.10.1994), которое реверсивным способом может определять число предметов по двум раздельным импульсным входам. Предложенное устройство требует дополнительного узла, осуществляющего разделение входящих импульсов на суммирующие и вычитающие. Кроме того, быстродействие такого устройства зависит от частоты тактового генератора.
Наиболее близким по достигаемому техническому результату является логическая организация цифровой микросхемы HEF4028B компании Philips Semiconductors [1]. Микросхема HEF4028B с помощью четырех параллельных входов с весовым соотношением 1-2-4-8 определяет входное число в двоично-десятичном коде в пределах от нуля до девяти. В зависимости от полученного входного числа появляется логическая единица на одном из десяти выходов. На остальных выходах остаются значения напряжений, соответствующие логическому нулю.
Недостатком прототипа является невозможность определения точного количества входов со значениями логических единиц, которые могло бы создавать множество датчиков (одинакового типа с разными порогами срабатывания или разных типов), следящих за состоянием контролируемого объекта.
Целью изобретения является учет точного количества активных входов из десяти возможных, активированных от сработавших датчиков контролируемой системы (подсистемы), в любых возможных сочетаниях.
Для достижения указанной цели в устройстве определения количества активных входов в любых сочетаниях из десяти возможных используется десять параллельных входов, на которые поступают сигналы в виде логических единиц с активированных датчиков, используемых для контроля состояния подсистемы, текущее количество которых определяется с помощью комбинационной логической схемы, которое отображается в виде появления логической единицы на одном из десяти выходов, соответствующем определенному количеству активных входов, которое в дальнейшем позволит контролирующей автоматике принять решение о введении требуемой команды для управления контролируемой подсистемы до входа ее в аварийное (предаварийное) состояние.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия устройства за счет параллельной обработки входных сигналов средствами комбинационной логики при определении числа активных входов до десяти в любых их сочетаниях.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство позволит точно оценивать количество активированных датчиков в контролируемой подсистеме. При этом множество используемых датчиков могут быть представлены датчиками одинаковых или разных типов. При использовании датчиков одинаковых типов допускается возможность их использования с настройкой на разные пороги срабатывания. Точная оценка развития процесса позволяет формировать команды управления подсистемой для успешной ее работы.
Новыми признаками устройства определения количества активированных входов является параллельность (а следовательно, и скорость) обработки информации на его входах, оценка их количества в любых сочетаниях от одного до десяти при общем количестве контролируемых входов, равном десяти.
Логическая схема заявляемого устройства поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-фиг. 22. Каждый из чертежей отображает фрагмент заявляемого устройства. На них x1, х2, х3, х4, х5, х6, х7, х8, х9, х10 обозначают входы устройства. Вход считается активным при поступлении на него напряжения сигнала, соответствующего уровню логической единицы. Обозначения выходов означают:
"1X" - активирован только один из десяти контролируемых входов;
"2Х" - активировано два любых из десяти контролируемых входов;
"3Х" - активировано три любых из десяти контролируемых входов;
"4Х" - активировано четыре любых из десяти контролируемых входов;
"5Х" - активировано пять любых из десяти контролируемых входов;
"6Х" - активировано шесть любых из десяти контролируемых входов;
"7Х" - активировано семь любых из десяти контролируемых входов;
"8Х" - активировано восемь любых из десяти контролируемых входов;
"9Х" - активировано девять любых из десяти контролируемых входов.
Все остальные обозначения являются внутрисхемными и использованы для обозначения переходов с чертежа на чертеж (Это обозначения A1, А2, …, А20, А21, В1, В2, …, В20, В21, С1, С2, …, С11, С12, D1, D2, …, D11, D12, E1, Е2, …, Е4, Е5, F1, F2, …, F4, F5) или для промежуточного подсчета числа активированных входов (Это обозначения "≥1X", "≥2Х", "≥3Х", "≥4Х", "≥5Х", "≥6Х", "≥7Х", "≥8Х", "≥9Х"). Обозначения внутрисхемных выходов, показывающих промежуточный подсчет числа активированных входов в их любых сочетаниях, означают:
"≥1X" - активирован не менее чем 1 вход из десяти контролируемых;
"≥2Х" - активировано не менее чем 2 входа из десяти контролируемых;
"≥3Х" - активировано не менее чем 3 входа из десяти контролируемых;
"≥4Х" - активировано не менее чем 4 входа из десяти контролируемых;
"≥5Х" - активировано не менее чем 5 входов из десяти контролируемых;
"≥6Х" - активировано не менее чем 6 входов из десяти контролируемых;
"≥7Х" - активировано не менее чем 7 входов из десяти контролируемых;
"≥8Х" - активировано не менее чем 8 входов из десяти контролируемых;
"≥9Х" - активировано не менее чем 9 входов из числа контролируемых.
Схемное решение, что активировано не менее чем один вход из десяти, является аналогичным идеологии на 8 входов, используемой для микросхемы М74НС4078 компании SGS-Thompson Microelectronics [2].
Схемное решение, что активировано не менее двух из десяти входов, определено комбинационным способом (Фиг. 1) с помощью вентилей ИЛИ и И типов, соединенных в соответствии с выражением
Схемное решение того, что активировано не менее девяти из десяти входов получено из того же выражения при замене знаков + на 
, а на +.
Схемное решение, что активировано не менее трех из десяти входов, решено комбинационным способом (Фиг. 1-фиг. 5) с помощью вентилей ИЛИ и И типов, соединенных в соответствии с выражением
Написание формулы разделено на фрагменты, каждый из которых соответствует фрагменту заявляемого устройства, изображенного на фиг. 1, фиг. 2, …, фиг. 5 при просмотре формулы сверху вниз.
Схемное решение того, что активировано не менее восьми из десяти входов, получено из последнего выражения при замене знаков + на , а на +.
Схемное решение, что активировано не менее четырех из десяти входов, решено комбинационным способом (Фиг. 1-фиг. 12) с помощью вентилей ИЛИ и И типов, соединенных в соответствии с выражением
Написание формулы разделено на фрагменты, каждый из которых соответствует фрагменту заявляемого устройства, изображенного на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 12 при просмотре формулы сверху вниз.
Схемное решение того, что активировано не менее семи из десяти входов, получено из последнего выражения при замене знаков + на , а на +.
Схемное решение, что активировано не менее пяти из десяти входов, решено комбинационным способом (Фиг. 1-фиг. 21) с помощью вентилей ИЛИ и И типов, соединенных в соответствии с выражением
Написание формулы разделено на фрагменты, каждый из которых соответствует фрагменту заявляемого устройства, изображенного на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 21 при просмотре формулы сверху вниз.
Схемное решение того, что активировано не менее шести из десяти входов, получено из последнего выражения при замене знаков + на , а на +.
Наличие промежуточного подсчета числа активированных входов (отмеченных в виде меток "≥1X", "≥2Х", "≥3Х", "≥4Х", "≥5Х", "≥6Х", "≥7Х", "≥8Х", "≥9Х") позволяет с помощью вентилей И и НЕ получить точное значение числа активированных входов. Получение более старшего значения промежуточного подсчета числа активированных входов отменяет текущее точное младшее значение.
Например, на входах х2, х3, х5, х8 появляются напряжения в виде логической единицы от активированных датчиков, следящих за состоянием подсистемы. В результате этого на внутренних выходах F1-F5, D1-D12, В1-В13, В15-В21 появится по логической единице. В результате выходах промежуточных подсчетов "≥1X", "≥2Х", "≥3Х", "≥4Х" также появляется по логической единице. На выходе промежуточного подсчета "≥5Х" останется логический ноль за счет того, что на выходе вентиля ИЛИ, входы которого отрабатывают поиск активных входов по формуле (x1+x4+x6+x7+x9+x10), остается логический ноль. Этот вентиль ИЛИ изображен четвертым (фиг. 14) при отсчете сверху вниз. Наличие логической единицы на выходе промежуточного подсчета результата "≥2Х" (Фиг. 22) за счет ее инверсии в логический ноль на выходе вентиля НЕ обеспечит логический ноль на выходе "1X". Наличие логической единицы на выходе промежуточного подсчета результата "≥3Х" (Фиг. 22) за счет ее инверсии в логический ноль на выходе вентиля НЕ обеспечит логический ноль на выходе "2Х". Наличие логической единицы на выходе промежуточного подсчета результата "≥4Х" (Фиг. 22) за счет ее инверсии в логический ноль на выходе вентиля НЕ обеспечит логический ноль на выходе "3Х". Наличие логического ноля на выходе промежуточного подсчета результата "≥5Х" (Фиг. 22) за счет ее инверсии в логическую единицу на выходе вентиля НЕ обеспечит логическую единицу на выходе "4Х". То есть на всех остальных выходах "1X", "2Х", "3Х", "5Х", 6Х", "7Х", "8Х", "9Х" так и останется логический ноль. Заявляемая схема определила, что точное число активированных входов равно четырем.
Литература
1. HEF4028B MSI 1-of-10 decoder. Data Sheet. (1995). http://www.farnell.com/datasheets/71889.pdf (прототип)
2. M74HC4078. 8-input NOR/OR Gate. Data Sheet.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/pdf/242629/STMICROELECTRONICS/M74HC4078.html
Устройство определения количества активных входов в любых сочетаниях из десяти возможных содержит десять параллельных входов, на которые поступают сигналы в виде логических единиц с активированных датчиков или с выходов других микросхем, в котором текущее количество активных входов определяется с помощью комбинационной логической схемы, обеспечивающей высокое быстродействие устройства, и отображается в виде появления логической единицы на одном из десяти выходов, соответствующем определенному количеству равнозначных между собой активных входов в текущий момент времени.
