Многоканальное устройство контроля

 

О П И С А Н И Е <1ц928305

ИЗО6РЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик (7!) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к приборостроению и автоматике и может быть испюльзовано при построении систем автоматического управления повышенной надежности. В системах автоматического управления с многоканальным резервированием и непрерывным контролем исправности каждого из каналов применяются устройства для выделения среднего по величине сигнала, по

10 принципу мажоритарной логики, так называемые кворум-элементы.

Известно устройство, содержащее узел выбора среднего значения сигнала, так называемый кворум-элемент и 5 компараторы, т.е. релейные сравнивающие устройства. Выходы контролируемых каналов подключены ко входам кворум-элемента. Один вход компаратора подключен к выходу кворум-эле20 мента, а второй вход компаратора - к выходу контролируемого канала. Сигнал с выхода канала и сигнал с выхода кворум-элемента поступают на релейное сравнивающее устройство, которое при определенной абсолютной величине разности входных сигналов выдает сигнал отказа. Для обеспечения правильного функционирования такой системы необходимо запоминание отказа и исключение влияния отказавшего канала на работу резервированной системы(1).

Недостатками этого устройства являются запоминание отказа при перерыве питания или колебаниях напряжения исто ника питания и сохранение сигнала отказа при восстановлении нормальных параметров питания контролируемого канала.

Наиболее близким к изобретению является устройство выбора непрерыв" ного сигнала по принципу "большинства", содержащее один общий блок выделения среднего по величине сигнала, выполненный на диодных мостах, и в каждом контролируемом канале два сумматора, вентиль и компаратор. Первый вход компаратора соединен через сум92830

3 матор с первым выводом, а второй вход - со вторым выводом первой (знакопостоянной) диагонали диодного моста. Выход компаратора соединен через вентиль со входами первого и второго

5 сумматоров, причем выход второго сумматора соединен со второй (знакопеременной) диагональю моста (23, Недостатками такого устройства являются возможность выдачи ложного сигнала исправности при. возникновении неисправности в компараторе и неста бильность порога срабатывания, выз"

: ванная изменением падения напряжения на знакопостоянной диагонали моста при изменении температуры окружающей среды. Это изменение падения напряжени1я на двух последовательно соединенных диодах при изменении температуры окружающей среды от минус 60 С до плюс 60ОСможет достигать величины

0,5 В, в ряде случаев это снижает надежность работы системы контроля.

Кроме того, в устройстве происходит запоминание отказа, возникшего при колебаниях или перерыве напряжения питания канала, что приводит к отключению канала после восстановления нормальных параметров питания канала.

Это снижает надежность работы системы автоматического управления.

Цель изобретения - повышение надеж" ности работы устройства за счет сохранения работоспособности при перерывах питания в канале, в частности путем исключения ложного сигнала исправнос- ти и введения сигнализации о возникновении неисправности в компараторе, снятие запоминания отказа при восстановлении нормальных параметров источника питания, а также упрощение устройства,контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство контроля, содержащее блок выделения среднего по величине сигнала,. выход которого соединен в каждом канале с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с соответствующим входом устройства, а выход компара- тора - -с первым входом узла памяти Е данного канала, в каждый канал допол" нительно введены запоминающий конденсатор, разрядный резистор, разделитель ный диод, RS-триггер и D-триггер, вход разрешвния записи которого подключен к выходу узла памяти, а выходы - ко входам RS""òðèããåðà, выход которого через разделительный диод под5 4 ключен к второму входу узла памяти и общей точке соединения запоминающего конденсатора и разрядного резистора, другие выводы которых соединены с шиной земли.

При этом компаратор выполнен по схеме автогенератора, входы которого соединены с соответствующими входами компаратора, а выход соединен с дифференцирующей входами компаратора, а выход соединен с дифференцирующей цепочкой, состоящей из конденсатора и резистора, к общей точке соединения которых через выпрямительный диод подключен накопительный конденсатор с разрядным резистором. . Ha фиг. 1 представлена, блок-схема, реализующая один из вариантов устрой. ства; на фиг. 2 - временные диаграммы

его работы.

Устройство (фиг. 1) содержит блок

1 выделения среднего по величине сигнала, диодные мосты 2, резисторы 3, выход 4 блока 1, компараторы 5, состоящие из усилителя 6, входных резисторов 7 и 8, цепи положительной обратной связи из резисторов 9 и 10, цепи отрицательной обратной связи из резисторов 11 и 12 и конденсатора 13, дифференцирующей цепочки из конденсатора 14 и резистора 15, выпрямительного диода 16, накопительного конден.сатора 17 и разрядного резистора 18.

Устройство также содержит узел памяти

19 выполненный на элементе НЕ 20 и триггере запоминания 21, запоминающий конденсатор 22 и разрядный резистор 23, 9-триггер 24, состоящий из элементов ИЛИ-НЕ 25 и 26, RS-триггер .27, разделительный диод 28, выводы исправности питания 29, Ьткаэа канала 30, входы устройства 31. Резисторы 7-12, конденсатор 13 и усилитель

6 образуют автогенератор 32.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: а — изменение напряжения между выводами блока 1; б — форма импульсов на выходе автогенератора 32, работающего в режиме ШИИ - 0 МИИ; вформа импульсов на выходе дифференцирующей цепочки Ц 1, г - изменение напряжения на выходе компаратора 5д - изменение напряжения на выходе элемента НЕ 20 - ЦЧ, е - изменение напряжения на выходе триггера запоминания отказа 21 - U, ж - изменение напряжения на выходе "отказ канала 1" - U ; з - изменение напря92830

5 жения на выходе элемента 25 - Ug, и - изменение напряжения на входе сигнала "исправность питания канала

1"; к - изменение напряжение íà R-входе ВБ-триггера 21 - Ug.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с выходов контролируемых 1 ьм 16ькР Цбых4 поступают на выводы диодных мостов. Далее рассматривается только работа одного канала. Входы компаратора 5 подключены к выводам диодного моста 2.

Порог срабатывания компаратора 5 определяется разностью напряжений на выводах моста 2, при которой разность напряжений на обоих входах усилителя 6 не может быть скомпенсирована током через цепь обратной связи из резисторов 11 и 12.

При отсутствии конденсатора 13 схема компаратора 5 представляет собой схему обычного дифференциального усилителя, а величина порога срабатывания компаратора соответствует значению разности входных сигналов дифференциального усилителя, при котором усилитель переходит в состояние насыщения, Если выходные сигналы есех каналовз одинаковы, то сигнал. разности, снимаемый с диодного моста 2 равен нулю.

На выходе усилителя 6 имеются двухполярные импульсы со скважностью, равной 2 (графики а, б, фиг. 2). Конденсатор 17 заряжается через диод 16 положительными импульсами с вольтсекундной площадью, определяемой параметрами дифференцирующей цепочки из конденсатора 14 и резистора 15. Напря. жение с конденсатора 17 поступает на вход элемента НЕ 20. При этом на выходе инвертора состояние "0" (выходное напряжение равно нулю)(графики в-д фиг. 2). Триггер запоминания отказа 21 установлен в состояние "0" (график е фиг. 2). Выход триггера 21 подключен ко входу разрешения записи

D òðèããåðà 24, выполненного на элементах ИЛИ-НЕ 25 и 26 и RS-триггера

27. На вход D подается сигнал исправности питания канала. При наличии исправности питания и исправности канала выход элемента 25 имеет состояние

"0", а выход элемента 26 - состояние

"1". При этом на выходе отказ канаll 55 ла 1" напряжение положительной полярности. С выхода триггера 27, являющегося входом Р-триггера, на вход

5 6

Н-триггера 21 подается "0" (графики е-к фиг. 2). При возникновении неис- правности в канале разность напряжений на выводах диодного моста 2 превышает порог срабатывания компаратора, Импульсы на входе усилителя 6 пропадают и конденсатор 17 разряжается через резистор 18 (графики а-г фиг. 2).

На выходе элемента НЕ 20 и триггера

21 появляется состояние "1" с временной задержкой после пропадания импульсов, определяемой постоянной разряда конденсатора 17 (графики д,е. фиг. 2).

На выводе 30 "отказа канала l устанавливается нулевой сигнал, соответствующий наличию отказа (графики ж фиг, 2). При последующем. уменьшении разности напряжения на выводах моста

2 появлении импульсов и переходе элемента НЕ 20 в состояние "0" триггер

21 сохраняет состояние "1" и отказ запоминается. Если после запоминания отказа последует снятие исправности питания (график и фиг. 2),то запись

"1" в триггер 27 блокируется наличием ".1" на выходе триггера 21 и сброса памяти не происходит (график е фиг. 2). При наличии сигнала исправности на выходе "отказ канала 1" и перерыве питания на выводе 29 напряжение равно нулю. Выход элемента 25 и выход триггера 27 переходят в состояние "1" и на выходе "отказ канала 1" устанавливается сигнал отказа (графики ж-к фиг. 2) . После пропадания импульсов на выходе усилителя 6 из-за снятия питания или из-за появления разности напряжений на выводах моста 2, превышающей порог срабатывания компаратора 5, выход элемента НЕ 20 и выход триггера 21 переходят в состояние "1", а на выходе элемента 25 устанавливается "0", На выходе триггера 27 сохраняется состояние ")" (графики б-е,з,к фиг. 2) . При восстановлении исправности питания на выходе усилителя 6 появляются импульсы. На выходе элемента 20 устанавливается

"0". Триггер 21 переходит в состояние "0". Триггер 21 переходит в состояние "0" из-за наличия "1" на входе R. Выход "отказа канала 1" переходит в состояние исправности (графики д-ж, фиг. 2)..Наличие "1" на входе R и наличие нуля на входе Sтриггера 27 вызывает переход триггера

27 в состояние "0". Конденсатор 22 начинает разряжаться через резистор

23. Состояние "1" на входе R-триггера

928305 . формула изобретения

21 сохраняется в течение времени, определяемого постоянной времени разряда конденсатора 22. Запоминание

"1" на входе R-триггера 21 после перехода элемента 26 в состояние

"1" необходимо для восстановления сигнала исправности канала после повторного отказа, возникающего из-за переходных процессов в контролируемом канале в течение t (график а

nÐÐ. фиг. 2).при включении питания канала.

При возникновении неисправности (пробой, обрыв какого-либо элемента схемы) компаратора 5 автогенерация сры" вается и напряжение на конденсаторе

17 равно нулю, На выходе "отказ канала 1" появляется сигнал отказа.

Узел памяти 19 и D-триггер 24 выполнены на микросхемах с униполярным

МОП-транзисторами. Питание узла па- 20 мяти 19 и D-триггера 24 производится от отдельного источника питания повышенной надежности (аккумуляторная батарея) .

Данное устройство значительно надежнее известных устройств.

2. Многоканальное устройство конт- 3О роля, содержащее блок выделения среднего по величине сигнала, выход которого соединен в каждом канале с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с соответст- 35 вующим входом устройства, а выход компаратора — с первым входом узла памяти данного канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства эа счет сохранения работоспособности при перерывах питания в канале, в каждый канал дополнительно введены запоминающий конденсатор, разрядный резистор, разделительный диод, RSтриггер и D-триггер, вход разрешения записи которого подключен к выходу узла памяти, а выходи - ко входам

RS-триггера, выход которого через разделительный диод подключен к второму входу узла памяти и общей точке соединения запоминающего конденсатора и разрядного резистора, другие выводы которых соединены с шиной земли.

2, Устройство no n.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что компаратор выполнен по схеме автогенератора, входы которого соединены с соответствующими входами компаратора, а выход соединен с дифференцирующей цепочкой, состоящей из конденсатора и резистора, к общей точке соединения которых через выпрямительный диод подключен накопительный конденсатор с разрядным резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белгородский С.Н. Автоматизация управления посадкой самолета. М,, "Транспорт", 1972, с. 286-289.

2. Авторское свидетельство СССР

И 623206, кл; H 03 K 19/42, 1978 (прототип).

920305

Составитель В. Максимов

Техред С. Мигунова Корректор И. Муска

Редактор А. Гулько

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3237/59 Тираж 908 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. оо делам изобретений и открытий

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