Многоканальное резервированное аналоговое устройство

 

(72) Авторы изобретения

В.И.Анисимов и С.И.8ласкин (7I) Заявитель (54) ИНОГОКАНАЛЬНОЕ РЕЗЕРЗИРО8АННОЕ АНАЛОГ08ОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к приборостроению и автоматике и может быть использовано для построения резервированных систем управления повышенной надежности и точности.

По основному авт.св. И 807519 известно многоканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее операционные усилители, выходы которых через развязывающие резисто10 ры соединены с выходом устройства, соединенным через резисторы обратной связи с инверсными входами операционных усилителей и в каждом канале диодный функциональный преобразо l$ ватель, первый вход которого подключен к соответствующему источнику входных сигналов, второй вход к выходу устройства, а выход - к прямым входам операционных усилителей, диод-. ный функциональный преобразователь содержит два встречно включенных дйода, соединенных одними выводами с общим выводом последовательно соединенных входного и выходного резисторов, а другими выводами — с вторым входом преобразователя.

Однако в таком устройстве точность его в режиме "отсечки" отказавшего канала зависит от крутизны начального нелинейного участка вольт-амперных характеристик диодов, примененных в диодных функциональных преобразователях в качестве ограничителей выходного напряжения канала при его отказе.

Известное устройство имеет один выход, что снижает его надежность при управлении несколькими потребителями, так как в случае обрыва выхода или попадания в него постороннего потенциала происходит отказ устройства.

Цель изобретения — повышение точности и надежности путем устранения общей выходной точки.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном резервированном аналоговом устройстве в каждый резервируемый канал дополнитель

3 93266 но введены операционный усилитель с масштабными резисторами и диодный функциональный преобразователь, причем выход каждого операционно,о усилителя соединен с первыми входами соответствующих основного и дополнительного диодных функциональных преобразователей, инверсный вход каждого операционного усилителя через масштабный резистор в обратной t0 связи соединен с выходом дополнительного диодного функционального преобразователя и с выходом устройства, вторые входы дополнительных диодных функциональных преобразователей объе- д чинены и подключены к выходу основного устройства, а каждый выход устройства через входной масштабный резистор соединен с входом соответствующего операционного усилителя.

На чертеже представлена электрическая схема многоканального резервированного аналогового устройства.

Устройство содержит операционные усилители с масштабными резисторами

1, дополнительные диодные функциональные преобразователи 2 и основное устройство 3, основные диодные функциональные преобразователи 4, выходы 5 устройства, входы 6 устройства, резисторы 7, встречно включенные диоды 8 и 9, выход 10, первый вход 11 и второй вход 12 дополнительного диодного функционального преобразователя. зз

Выход каждого операционного усилителя 1 соединяется с первыми входами соответствующих основного 4 и дополнительного 2 диодных функциональных преобразователей (точка А ).

Инверсный вход каждого операционного усилителя 1, через масштабный резистор в обратной связи соединяется = выходом дополнительного 2 диодного функционального преобразовате4$ ля <,точка В) и с выходной клеммой устройства. Вторые входы дополнительных 2 диодных функциональных

r,ðåîáðàçîéàTeëåé объединяются между собой в одну точку (C ) и подключается к выходу основного устройства 3.

Каждая входная клемма 6 устройства чере" входной масштабный резистор соединяется с входом соответствующего операционного усилителя 1.

Дополнительный 2 диодный функциональный преобразователь содержит, резистор 7 и два встречно включенных диода 8 и 9, соединенных одними выводами в одну точку с выходом 10 преобразователя и одним выводом резистора 6.

Другой вывод резистора 7 соединяется с его первым входом 11, а другие выводы двух встречно включенных диодов 8..и 9 подключаются к второму входу 12, преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

При исправной работе каждого резервируемого канала выходные напряжения операционных усилителей 1 равны между собой по величине и знаку или отличаются по отношению друг к другу и их среднему арифметическому значению на величину, не превышающую заданный порог отсечки

В этом случае выходные напряжения операционных усилителей 1 автономно поступают на соответствующие выходы 5 устройства и на первые входы диодных функциональных преобразователей 4 основного устройства 3, на выходе которого (точка С ) они осредняются.

Это осредненное выходное напряжение основного устройства 3 является текущим значением опорного напряжения диодных ограничителей 8 и 9 в дополнительных 2 диодных функциональных преобразователей.

При отказе i -го канала, проявляющемся в относительном изменении его выходного напряжения (точка A ) выше заданного порога, определяемого параметрами основного устройства 3, проис. ходит его "отсечка" соответствующим диодным функциональным преобразователем 4 °

С этого момента его влияние на

Ъ осредненное значение выходного напряжения основного устройства 2, в точке С прекращается и потенциал точки С стабилизируется по отношению к текущему изменению выходного напряжения j -го канала.

При рассогласовании потенциалов между точкой В и точкой С выше заданного порога отсечки рп (где8п,падение напряжения на открйтых диодах 8 и 9) происходит нарушение линейных соотношений между входным током и током обратной связи операционного усилителя 1 в -ом канале, что равносильно скачкообразному увеличению коэффициента передачи по -му каналу.

Формула изобретения

5 9

С этого момента ничтожно малому приращению напряжения входного сигнала в i --ом канале соответствует скачкообразное увеличение выходного напряжения операционного усилителя в точке А и, как следствие, скачкообразное увеличение тока ограничения, протекающего через приоткрывшиеся диоды 8 и 9

Эффект "накоплейиян ошибки выходного напряжения, отказавшего 1 -го канала в точке В, определяемый нелинейностью начального участка вольтамперной.характеристики диода, практически отсутствует благодаря описанному выше скачкообразному увеличению тока ограничения, что повы" шает точность всего устройства в режиме "отсечки" отказавшего канала.

Напряжение в точке А скачком достигает своего максимального значения до порога ограничения выходной характеристики операционного усилителя 1 и, тем самым, исключается

- дальнейшее влияние l -го канала на уровень напряжения на выходной клемме 5.

Уровень этого напряжения равен значению осредненного напряжения на выходе основного устройства 4 (точка С) с учетом падения напряжения е<> на открытых диодах 8 и 9.

Активный отказ любого операцион" ного усилителя 1, выражающийся в скач кообразном возрастании его выходного напряжения до насыщения, также не проходит на выходную клемму 5. Попадание постороннего потенциала на какую-либо выходную клемму не влияет на исправную работу остальных каналов, благодаря его ограничению на диодах 8 и 9. При этом посторонний потенциал полностью выделяется на ограничительном резисторе, обычно имеющим место в последовательной выходной цепи (на фиг.1 не показан).

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства

32661 6 заключается в повышении точности обработки входных сигналов, в повышении надежности устройства, благодаря его простоте и применению,элементов (резисторов и диодов ) с высокой степенью надежности, а также исключению влияния активных отказов операционных усилителей в резервируемых каналах на выходные управляющие на- .

1Î пряжения.

Многоканальное резервированное ана. логовое устройство по авт.св.807510 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности .за счет исключения общей для всех каналов выходной то -..:и, в каждый резервируемый канал дополнительно введены операционный усилитель с масштабными резисторами и диодный функциональны:. .; преобразователь, причем выход каждого операционного усилителя соединеH с первыми входами соответствующих основного и дополнительного диодных функциональных преобразователей, инверсный вход каждого операционного усилителя через масштабный резистор в обратной связи соединен с выходом дополнительного диодного функционального преобоазователя и с выходом устройства, вторые входы дополнительных диодных функциональных преобразователей обьединены и подключены к выходу основного устройства, а каждый выход устройства через входной масштабный резистор соединен с входом соответствующего операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 807510, кл. H 05 К 10/00, G 05 8 19/32, 1978 (прототип).

93266! фтю илугдшои яяиэМ Я4а у

) мечам ия лЫлрбзви у

ВНИИПИ Заказ 3804/77 Тираж 856 Подписное

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