Многоканальное аналоговое резер-вированное устройство

Многоканальное аналоговое резер-вированное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЙЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик,1)807489 (61) Дополнительмое к авт. саид-ву (22) Заявлено 010279 (2f) 2720914/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230281. Бюллетень ЙЯ 7

Дата опубликования описания 230281 рцм к„.Р

Н 03 К 19/23

G 06 F 11/20

Государственный комнтет

СССР но делам нюбретеннй н открытнй (53) УДК 68 1 . 1 42 . 07 (088. 8) . (72) Автор изобретенмя

В.Л. Буденный (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АНАЛОГОВОЕ РЕЗЕРВHPOBAÈÍOÅ

УС Т РОЙС TBO

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в системах автоматического управления, к которым предьявляются повышенные требования надежности.

Известно резервированное устройство, содержащее генераторы постоянного тока, диоды и резисторы (1) .

Недостатком этого устройства является сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее ограничители тока, выходы которьм объединены в общую точку, а входы подключены к резервирующим блокам (2) .

Недостатком устройства, является низкая надежность, связанная с тем, что устройство имеет одну выходную точку, при заземлении которой устройство перестает функционйровать, для исключения этого недостатка включают п таких устройств, соответствующие входы которых включают параллельно, а выход каждого устройства используют отдельно, однако это значительно усложняет схему устройства. 1ель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем что многоканальное аналоговое резервированное устройство, содержащее по числу резервируемых блоков основные ограничители тока, входы которых соединены с соотв етс тв ующими рез ервируемыми блоками, содержит по числу резервируемых блоков дополнительные ограничители тока, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего основного ограничителя

15 тока, а выход — к выходу последующего основного ограничителя тока.

На фиг.1 схематически представлено .! предлагаемое устройство; на фиг. 2 схема ограничителя тока; на фиг. 3-5 токи и напряжения соответствующие определенным сос тояййям устройства

Устройство содержит резервируемые блоки 1о, 1j ...,1п, балластные сопротивления 2о, 2;, ..., 2п, основные ограничители 3о, 3, 3 в тока, дополнительные ограничители 4О, 4, ..., 4 > тока, сопротивления 5О, 5„,, „5 нагрузки, диоЗЦ ды 6-9, источники 10,), ...,10п тока, 807489 диоды 11-14 мос тов дополни тель ных огранйчителей тока, источники 150, 15п тока, общую шину 16 связи и выходные точки 17о 17, ... 17„ устройства.

Выходы ограничителей 3 являются выходами устройства.

Токи ограничения ограничителей 3 и 4 находятся в определенном соотношении, в пределах от единицы до двух, при оптимальной величине отношения тока ограничения ограничителей Зо, 3„, ...,3 и к току ограничения ограничителей 4р, 41, ...)4п со- ответственно каждой парй ограйичителей, равному 1 2 . Границы соотношения соответствуют бесконечно большому сопротивлению 50, 5, ...,5 нагрузки, оптимальное значение — минимальному ее сопротивлению.

Ограничители тока выполняются как из незав исимых схем, так и по схеме с гальванической связью (Фиг.

2) . При этом сущное ть работы устройства не меняется, если выдерживается достаточное по величине, существенно большее единицы, отношение значений напряжения на источниках

18о, ..., 18 напряжения к максимальной величине выходного напряжения с выхода блоков 10, ...,1й,в том числе и с учетом макс имальйо возможного напряжения в режиме их неисправ ности.

Ус т рой с тв о раб о та е т сл едующим об раз ом.

I. Режим отсутствия неисправностей во входных блоках lo ...>1 .

Для упрощения рассмотрения работы ус тройс тва примем следующие услов ия:

I 1. — выходные напряжения резерв ируемых блоков 10,..., 1 (изменяются н заданных пределах, имеют положительную и отрицательную полярнос ть по отношению к шине 16 и. по величине равны между собой.

I . .2. — проводимость балластных сопротивлений в сумме с проводимостью. вн тренних сопротивлений блоков 10 ...,1 П в каждом из подканалов несоизмерймо мала по отношению к проводимос ти цепи наг рузк и. При этом проводимости внутренних сопротивлений блоков 10, ... 1 равны между собой соответс твенйо также, как и проводимости балластных сопротивлений.

I 3. — токи ограничения основных ограничителей тока и дополнительных соответственно равны между собой.

Отношение тока ограничения основного ограничителя тоха к току ограничения дополнительного огра;ничителя тока набирается оптимальньм, равньм 2 °

I. 4. — внутреннее сопротивление источников 10д, ...,10п и 15g, 15 в схемах основнйх Зо, ..., 3 и дополнительных 4o ... 4 „

) ничителей тока выбирается несоизмеримо большим по отношению к величинам сопротивлений нагрузки.

I. 5. — сопротивления 5o ..., 5 n ранны между собой по величине и сопротивления нагрузки при возникновении на выходе устройства максимального напряжения нагружают устройство током, меньшим по величине сравнительно с величиной тока ограничения ограничителей 30, ..., Зп.

I.6. —,прямые и обратные вольтамперные характеристики диодов, входя- щих и схемы ограничителей 30,...,3@, 15

4 0, ..., 4 (1,соотв е тс тв енно идентичны между собой. При этом характеристики идеализируютс я с приз наками: прямые динамические сопротивления диодов принимаются равными нулю, а обратные — бесконечности, падение напря20 жения на диодах при протекании через них прямого тока, равно нулю.

При изменении входных сигналов н заданной облас ти напряжений точки 17о, 17„, ..., 17 и в силу приня 5 тых условий 1. 1-1,6 являются эквипотенциальными и через ограничители

40, ..., 4 и не протекают составляющие токов нагрузки или составляющие входных токов устройс тва. При

З0 этом выходные напряжения в подканальных устройствах с достаточной степенью точности ранны выходным напряжениям блоков 1p, ... 1, все диоды 6-9 и 11-14 ограничителей 30, ..., 3 и 4, ... 4 находятся в проводящем состоянии.

II . Режим наличия неисправности в резернируемых блоках. ,(ля упрощения рассмотрения работы устройства примем следующие усло40 вия:

2.1 — на устройство, резервирующее минимум три входных блока и имеющее минимум три выхода,воздействует только один вид неисправности.

2. 2 — неисправность входного блока заключается в наличии на его выходе йеуправляемого напряжения, максимального по величине, но огранищ0 ченного некоторьм пределом, который не нарушает условия 1.4. и что не может явиться причиной вывода из строя каких-либо ограничителей тока в устройстве.

2.3 — значение величины тока ограййчения ограничителей 30,...,3 выбирается из условия достаточности и некоторого превышения суммы токов ограничения ограничителей Зg, 3(1 в оставшихся подканалах с

60 испранными входными блоками 1, 1 по отношению к сумме токов нагП рузки при максимальном входном сигнале по услонию 1.1. и тока ограничения ограничителя 3, ... Зп неисправного подканала (фиг.3) .

807489

При наличии неисправности, напри. мер, блока 1с,, на выходе котоРого имеется неуправляемый выходной сигнал положительной полярности +Ба, и при величинах сигналов У.(л, рав ных н улю, or раничи тель 3 р ра6отает в режиме насыщения, что обусловлено выбранным соотношением токов ограничения ограничителей 3o, ...,3п и 40 ..., 4н согласно условию 1.3.

При этом сумма токов ограничения ограничителей 4 о и 4п больше суммы токов тока ограничения ограничителя 3О и тока нагрузки по выходу

17О (в данном случае ток нагрузки равен нулю соответственно с принятым условием равенства нулю 1$ напряжений У „и УЛп ) . Цепь тока

-LQT3 ограничителя 3 0 замыкается на блоки 1„ и 1п через ограничители 46 (ток 1ота ), Зл (ток отз ) и 4н (ток

1Ота ), Зн (ток 1о, ) . ПРи соблюДе- 20 нии симметрии схемы устройства значения токов в симметричных цепях ограничителей 4о, 3„ и 4н, Зн равны между собой и составляют половину

От суммы тОкОВ I pry и 1н5. 25

Аналогично рассмотренному1ограничитель 3 о нагружается суммой токов

>отан и 15n °

Ограничитель 4 „ тока в данной ситуации работает в зоне до ограничения и при симметрии схемы, ток

I р са „ равен нулю, а точки 17 и 17о являются эквипотенциальными, что и обеспечивает равенство выходных напряжений в данных точках Ба „ напряжениям снимаемым с выходов резервируемых блоков 1о,..., 1 при работе ограничителей 3 и 3 н в зоне до ограничения .

При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряжений

" ="1,="лн= ()ат; = О сн ! U„ — 031н5 Ол 1нб„?Н5нэ ото QT3n ота отан н5„ "5n

? +1 +? -. +1

Для случаев, когда короткое замыкание возникает на других выходах устройства, очевидно, что рассмотренное выше можно распространить аналогичным образом для любого. такого случая без изменения существа и прин" ципов работы устройства.

IV. Режим наличия . обрыва входной цепи, свя зывающий вход устройс тва с выходом блока 1о, ..., l n (фиг.5) .

Допустим обрыв цепи блока lо, тогда ток в нагрузке 5plH> поддерживается за счет соответствующегc возрастания суммарного тока ограни" чителей Зл и Зн, цепь которых соединяется с сопротивлением нагрузки

5о через ограничители 4с) и 4н. При этом напряжение в точке 17, ввиду отсутствия тока в ограничителе 3, равно напряжению в точке 17н и при ограничителях 3 „ и 3 н, работающих в зоне до ограничения, а также при

ОгРаничителЯх 4о, 4 < и -4н, Работающих в зоне до ограничения, напряжения в точках 17„ и 17н равны той же величине, равной достоверным величинам выходных напряжений блоков

1$ и ly.

Ввиду того, что при наличии рассматриваемого вида неисправности все ограничители 4О, ...> 4н работают в зоне ограничения, все выходные точки устройства 17о, ..., 17 являютGR эквипотенциальными и выходное напряжение данных точек соответствует величине напряжения на выходах блоков lp, ... 1n, имеюших Дос тРверный сигнал: при уровне выходного напряжения на блоках 1 с), 1„, равном нулю, выходное напряжение на вы<одах устройства 176, ..., 17п также равно нулю.

При уровне выходного напряжения 4Q приборов 1о, 1„ отличном от нуля, величина выхоцного напряжения устройства в силу вышеизложенного (ограничители 4о, ..., 4;) работают в зоне до ограничения) .также имеет величину, равную этим достоверным уровням..

При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напря-. жений

Ug()q =Urn "эыхт="эыхлт =UBbl>17n 7 $g

1ота„ О т

1Н5 Н54 Н 511

1отЪ„1Отзп От 5 Н5 H5< HSn

+1 -+1 . 1

Для случаев когда вместо блока

55 неисправным окажется другой блок 1 или 1, очевидно, что рассмотренные выше соотношения и рассуждения сохранятся только уже по отношению к другому блок у.

III. Режим наличия короткого эа- Щ мык ания одного из выходов устройства на шину 16 (фиг. 4) .

При рассмотрении данного режима работы устройс тва принимаются условия, изложенные в и. 1 и I! . S5

Рассмотрим случай, когда короткое замыкание произошло, например на выходе 17р.

В этом случае напряжение 04 оказывается приложенным к ограничителю

3 и он переходит в режим работы с током ограничения ХО g.

Ограничитель 3 Ф тока нагружается током ограничения ограничителя 4у в сумме с током нагрузки I,H, что

I обусловлено величиной тока ограничения 4о, ссс Tàâëÿþö åro часть тока ограничения Ограничителя Зб.

Ток ограничения ограничителя 3 выбирается из расчета его работы в зоне до ограничения с учетом нагрузки его током ограничения оГраничителя 4 В су-we с током нагрузки при выполнении условия 1.1.

80748 9

При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряжений

ОТЗ > 0 4j >

" " = " о © " т = т„ = " т „р

1 = H5i = 1 6ь 1отз< 1отъ 1Hs+ 1н5л 1нб. э от 1 „=0 5 185.

При рассмотренных случаях неисправностей устройство обеспечивает поступление достоверной информации с его выходов в цепи высших нагрузок.

Устройство обладает повышенной надежностью работы за счет исключения общей выходной точки.

Кроме того, в нем расширены функциональные возможности (оно может функционировать как для нечетного

1 количества каналов, так и для четного) .

Формула изобретения

Многоканальное аналоговое резервированное устройство, содержащее по числу резервируемых блоков основ- ные ограничители тока, входы которых соединены с соответствующими резервируемыми блоками, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит по числу резервируемых блоков дополнительно ограничители тока вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего основного

4 ограничителя тока, а выход — к выходу последующего основного ограничителя ток а.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гильбо E.Ï. Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора, М., Советское радио, 1976, с .

317, рис. 7-15.

Щ 2. Авторское свидетельство СССР

1 190664, кл. Н 05 К 10/00, 1965.

807489

Составитель В. Максимов

Редак тор .Л. Кеви Техред,М. Голинка Корректор Н. Бабинец

Заказ 336/84 Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изОбретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r,Óæãîðîä, ул.Проектная, 4