Счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания

 

Союз Севетскик

Социелистнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИДЬСТВУ (@ 892738 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 310480 (21) 291б775/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.1281 Бюллетень 89 47

Дата опубликования описания 23.1281 (51)М. Кл З

Н 03 К 23/10

Государственный комитет

СССР но делан изобретений и открытий (53) УДК б21. 374. .32(088.8) (72) Автор изобретения

Л.A. Иванов

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственного объЕДинеиНЯ, "Промприбор" (71) Заявитель (54) СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО, СОХРАНЯЮЩЕЕ ИНФОРМАЦИЮ

ПРИ ПЕРЕРЫВАХ ПИТАНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах промышленной автоматики °

Известно счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, содержащее счетный триггер с подключенной к нему запоминающей ячейкой, выполненной на ферритовых сердечниках, сохраняющих информацию при отсутствии питания, формирова.тель сигналов., формирователь напряжения питания (1).

Недостатком известного устройства является то, что оно не сохраняет информацию при произвольном характе- ° ре переходных процессов выключениявключения питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания,содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через первый диод сое-. динен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом первого стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вход формирователя сигналов соединен с первым входом второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первый выход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминающего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом формирователя сигналов, первый выход выпрямителя через резистор соединен со входом первого стабилизатора (2).

Однако устройство потребляет большую мощность от питающей сети эа счет протекания по резистору большо

ro тока нагрузки первого стабилиэа-.

З0 тора.

892738

Цель изобретения - снижение потребляемой мощности счетного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в счетном устройстве, сохраняющем информацию при перерывах питания, 5 содержащем шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход — со входом второго стабилизатора, выход которого через первый диод соединен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом $ первого стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вход формирователя сигналов соединен с первым входом .второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первый Щ выход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминаю- д щего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи ко*. торого соединен с третьим выходом формирователя сигналов, вход формирователя сигналов соединен со входом первого стабилизатора через параллельно соединенные резистор и второй диод.

На чертеже представлена схема счетного устройства, сохраняющего информацию при перерывах питания. 40

Устройство содержит счетчик запоминающий регистр 2, формирователь 3 сигналов, шину 4 питания,выпрямитель 5, стабилизаторы 6 и 7, резистор 8,диоды 9 и 10,конденсато- 4 ры 11 и 12. Выходы разрядов счетчика 1 соединены с соответствующими инФормационными входами запоминающего регистра 2, выходы которого соединены с соответствующими входами jg установки "единичных" состояний разрядов счетчика 1. С выходами 1315 формирователя 3 сигналов соединены соответственно вход сброса счетчика 1, вход РазРешения считывания и вход разрешения записи запоминающего регистра 2.

К выходу стабилизатора 6 подключена шина 16 питания счетчика 1, вход

17 формирователя 3 сигналов зашунтирован конденсатором 11 и подключен 60 ко входу стабилизатора б через соединенные параллельно резистор 8 и диод

9. Вход còàáèëèýàòoðà б подсоединен к выходу 18 выпрямителя 5, к дру" гому выходу 19 выпрямителя 5 подсое- б5 динен вход стабилизатора 7, к выходу которого подключена через диод 10 первая шина 20 питания формирователя

3, зашунтированная конденсатором 12, вход выпрямителя 5 соединен с шиной

4 питания устройства. Выход стабилизатора б соединен со второй шиной 21 питания формирователя 3 сигналов.

К счетному входу 22 счетчика 1 подключен источник импульсов, а к выходам стабилизаторов б и 7, образующим шины 23 и 24 питания соответственно присоединены другие узлы счетного устройства (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Шину 4 подключают к сети переменного тока, после чего выпрямитель 5 выдает на входы стабилизаторов б и 7 постоянные (выпрямленныв и сглаженные) напряжения, которые преобразуются нми в стабилизированные напряжения на шинах 23 и 24 соответственно, используемые для питания счетчика 1, формирователя 3 сигналов и других узлов устройства.

Выпрямитель 5 выполнен так, что при нормальном напряжении в сети (в пределах от 187 до 242 В) вго ви- ходные напряжения всегда (эа исключением интервалов времени переходных процессов при включении-выключении сетевого напряжения) и с определенным запасом остаются достаточными для нормальной работы соответствующих стабилизаторов, в частности, выходное напряжение U4 на вйсоде 18 выпрямителя 5 удовлетворяет соотношению О,, > E27 Е,, где Е., — минимальное значение напряжения на входе стабилизатора б, при котором его выходное напряжение находится в установ- ленных нормальных пределах (4,75"

5,25 B) а Е - значение напряжения U, соответствующее минимально- му значению сетевого напряжения, находящегося в установленных для него нормальных пределах (187-242 В).

Формирователь 3 сигналов характеризуется порогом срабатывания Ес порогом отпускания Ео триггера

Шмитта, являющимися эначениями напряжения на входе 17 (в отличие от известного устройства это напряжение не равно напряжению U<, позтомудалее его обозначаем U ), а также значением

Е напряжения U на первой шине 20 пйтайия, достаточным для блокирующего действия этого напряжения по входу блокировки схемы формирования сигналов.

При сохранении нормального сетевого напряжения,.напряжение U> на sxoде 17 формирователя 3 несколько меньше напряжения О на входе стабилизатора б вследствие падения напряжения на резисторе 8 за счет входного тока формирователя сигналов, но всегда превышает порог отпускания Е и по892738

por сРабатывания Е триггера tt}MHiTa формирователя 3 сигналов, а диод 9 смещен упомянутым падением напряжения в обратном направлении и ток практически не проводит (полярность включения диодов 9 и 10 соответствует положительным выходным напряжениям выпрямителя 5).

Напряжение 09 превышает значение

Е4 и на всех выходах формирователя

3 сигналов постоянно сохраняются "нулевые" логические уровни, не вызывающие по входу сброса счетчика 1 и по входам разрешения записи и считывания запоминающего регистра 2 предписанного им действия, при этом запоминающий регистр 2 в функциональном смысле отключен от счетчика, и последний выполняет счет импульсов, подаваемых на счетный вход или хранение накопленной информации.

Через резистор 8 протекает небольшой ток по сравнению с томом нагрузки стабилизатора б, так что иа резисторе 8 выделяется незначительная чаСть мощности, потребляемой устройством от сети переменного тока. При достаточно большом входном сопротивлении формирователя 3 сигналов, по сравнению с сопротивлением резистора 8; среднее значение напряжения 09 отличается от среднего значения напряжения U на величину, которая меньше отклонений мгновенного значения напряжения }}} от его среднего значения в меньшую сторону вследствие пульсаций, вызванных выпрямлением переменного тока выпрямителем. 5, в этом случае конденсатор

11 периодически подключается к кондеисатору фильтра выпрямителя 5, что эквивалентно увеличению общей емкости сглаживающего фильтра.

С учетом этого в выпрямителе может быть применен конденсатор фильтра с уменьшенной емкостью.

При скачкообразном пропадании сетевого напряжения, конденсатор фильтра на выходе 18 выпрямителя 5 разряжается в основном через стабилизатор б иа нагрузку последнего, причем общее время разряда можно разделить на три интервала.

На первом интервале диод 9 остается закрытым, и скорость уменьшения напряжения U4 почти постоянна и определяется емкостью конденсатора фильт. Ра и током нагрузки стабилизатора б, сохраняющимся вследствие действия стабилизатора практически неизменным до тех пор, пока последний ие выйдет .из режима стабилизации, при этом напряжение U9 на конденсаторе 11 уменьшается медленнее, чем напряжение О

На втором интервале, начинающемся в момент времени, когда напряжение U4 опускается ниже напряжения

U> примерно на. 0,5 В, диод 9 начина5

}О

3S

6О

65 ет пропускать ток в прямом направлении, и конденсатор 11 оказывается подключенным через .открытый диод 9 параллельно конденсатору фильтра, выдавая за счет сохраняющейся на нем энергии ток в стабилизатор б и уменьшая этим ток разряда указанного конденсатора фильтра. Далее напряжения U4 и 0э уменьшаются с одинаковой постоянной скоростью, которая меньше, чем скорость уменьше- ния напряжения U на первом интерва4 ле, примерно пропорционально относительному увеличению общей емкости

sa счет указанного подключения конденсатора 11. Второй интервал продолжается, пока напряжение }}(остается выше значения Е4, т.е. достаточным для нормальной работы стабилизатора 6.

На третьем интервале, соответствующем значениям }} < Е},стабилизатор б выходит из режима стабилизации, его проходное динамическое сопротивление становится небольшим. и практически постоянным, вследствие чего напряжения U4 и U, а также выходное напряжение стабилизатора б уменьшаются приблизительно Во экспоненциальному закону до нуля. Конденсатор фильтра выпрямителя 5, установленный на его выходе 19, при пропадании сетевого напряжения разряжается через стабилизатор 7 в основном током потребления других узлов, подключенны:- к шине 24 (входное сопротивление формирователя 3 сигналов по его шине 20 относительно велико).

Пока напряжение на выходе 19 выпрямителя 5 достаточно для нормальной работы стабилизатора 7, напряжение на шине 24 сохраняется практичес кн неизменным, а затем уменьшается приблизительно по экспоненциальному закону до нуля, причем с начальной скоростью, не сильно отличающейся от скорости снижения напряжения U<} так как постоянные времени разряда конденсаторов обоих фильтров выпрямителя 5 выбраны, как обычно, из условий обеспечения заданных требований к пульсациям стабилизированных напряжений на шинах 23 и 24, питающих микросхемы, а эти требования для различных типов микросхем не сильно различаются. До указанного момента начала снижения выходного напряжения стабилизатора 7 диод 10 открыт, так что напряжение U< на конденсаторе 12.меньше напряжения по шине 24 лишь на величину падения напряжения на этом диоде (около

0,5В) и, следовательно, остается практически неизменным.

Величина емкости конденсатора 12 выбрана такой, что скорость его разряда с укаэанного начального уровня напряжения только током потребления. формирователя 3 сигналов по шиP

892738

»е 20 на много меньше скорости уменьшения напряжения на шине 24 в момент выхода стабилизатора 7 из режима стабилизации, так что через небольшой промежуток времени после этого Момента диод 10 смещается в обратном направлении и "изолирует" конденсатор 12 от шины 24.

Величина емкости конденсатора 12 ныбрана настолько большой, что в процессе его разряда напряжение U сох раняется достаточным для оказайия блокирующего действия на формирователь, 3 сигналов до момента, когда напряжение на шине 23 снизится до значения, которое не может привести к неправиль« ному действию формирователя 3 сигна- 15 лон (этот момент находится в пределах третьего интервала). Момент времени, когда напряжение U становится равным Eorn н формирователь 3 сигналов выдает на своем выходе 15 импульс сиг-20 нала разрешения записи, приходится на второй интервал, причем суммарная ем" кость указанного конденсатора фильтра Е и отп длительность указанного импульса выб- 5 раны такими, что к моменту окончания укаэанного импульса U< 7 Е<, так что напряжение питания счетчика 1 к этому моменту сохраняется в нормальных пределах, поэтому состояние счетчика

1 к этому моменту вследствие пропадания питания устройства самопроизвольно не сбивается, и в запоминающий регистр 2 записывается "правильное" состояние счетчика 1.

Дальнейшее снижение напряжения на шине 23 не вызывает искажения информации, записанной в запоминающий регистр 2, вследствие блокирующего действия напряжения Ug на формирователь 3 сигналов, предотвращающего 40 последующую .выдачу сигнала разрешения считывания.

Замедление скорости снижения напряжения 0< за счет автоматического подключения ко входу стабилизатора 6 45 конденсатора 11 через диод 9 приводит к увеличению второй части второго интервала времени, что позволяет в соответствующей мере снизить требования к отдельным элементам устройства, уО например к величине емкости конденсатора фильтра выпрямителя 5. Разряд конденсатора 11 через диод 9 одновременно с разрядом конденсатора фильтра ныпрямителя 5, т.е. с заведомо меньшей скоростью, чем разряд конденсато- 5 ра 12, обеспечивает правильную работу устройства при последующем возрастании сетевого напряжения.

При восстановлении сетевого питания напряжения на шинах 23 и 24, на- Щ пряжение 0> нарастает примерно с одинаковой скоростью, так как конденса-. торы фильтрсн выпрямителя выбраны иэ расчета обеспечения постоянных времени разряда, соответствующих допус- $5 тимым амплитудам пульсаций выходных напряжений выпрямителя, а последние обычно не сильно отличаются (шины

23 и 24 питают в основном микросхемы, а требования к напряжениям пита- ния различных микросхем почти одинаковы).

Напряжение 0> нарастает медленнее вследствие интегрирующего действия конденсатора 11, эаряжаемого через резистор 8 (диод 9 при этом закрыт), так что к моменту достижения напряжением 0 значения, при котором выходное напряжение стабилизатора 6 становится достаточным для приведения в действие формирователя 3 сиг» налов по его шине (21, напряжение

0 э достаточно для блокировки схемы формирования сйгналон формирователя

3 сигналов по его шине 20 питания,а при достижении напряжением 09 значения Е,, напряжение 0 заведомо превышает значение Е, вследствие чего триггер Шмитта формирователя 3 сигналов срабатывает при наличии на счетчике 1 и на шине 21 питания формирователя 3 сигналов нормального стабилизированного напряжения и обеспечивает сначала сброс счетчика

1 по входу сброса, а затем запись в него состояния запоминающего реги" стра 2, таким образом восстанавливается состояние счетчика, которым он обладал до перерыва питания устройства. Замедление нарастания напряжения U по сравнению с напрржением

U4 достигается беэ прохождения через резистор 8 большого тока нагрузки стабилизатора б.

Выполнение выпрямителя с конденсатором фильтра на первом выходе 18, снижающим размах колебаний мгноненного значения напряжения 0 вследствие пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного тока, до величины, не превышающей абсолютной величины разности напряжений срабатывания и отпускания триггера Шмитта формирователя сигналов, обеспечивает сохранение информации счетным устройством при произвольном характере переходных процессов снижения и увеличения сетевого напряжения.

Предлагаемое счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, потребляет значительно меньшую мощность.

Формула изобретения

Счетное устройство, сохраняющее информацию при перерынах питания, содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, э нторой выход - co входом второго стабилизатора, выход которого через перрый

892738

Составитель Л.Левченко

Редактор Н.Волкова Техред A. Ач Корректор М- Коста

Заказ 11284/86 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4, диод соединен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом первбго стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вход формирователя сигналов соединен а первым входом второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первый выход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединены с информационными входами запоминающего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами установки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом формирователя сигналов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, вход формирователя сигналов соединен со входом первого стабилизатора через. параллельно соединенные резистор и второй диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 445976, кл. Н 03 К 3/286, Н 03 K 21/00, 1973.

2. Техническбе описание и инструк-. ция по эксплуатации ОЯа. 670.513.10.

Блок динамического преобразования

БДП-П, ЗЯа. 670.541.93, 1976.