Устройство опроса и контроля длядатчиков состояния об'ектов

Устройство опроса и контроля длядатчиков состояния об'ектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублин п1,849155 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 36ssneHo 1311,79 (21) 2842594/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 230781 Бюллетень т49 27

Дата опубликования описания 230781 (53)®. Кл.З

G 05 В 23/02

Государственный комитет . СССР по делам изобретений и откр ыти и (53) УЖ б 21. 396 (088.8) Н.Н. Фролов, A.È. Сахно, В.И. Глушков и A.Ã. Андрущенко (72) Авторы изобретения (71 ) За яв и тель (54) УСТРОЙСТВО ОПРОСА И КОНТРОЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКОВ

СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и телемеханике и может быть использовано для контроля датчиков состояния объектов.

Известно устройство для распределения двоичных кодов, содержащее группы схем И и триггеры. Устройство позволяет осуществлять обработку информации, поступающей íà его входы в виде двоичного кода на заданное время от одного источника информации jQ .

Однако это устройство не позволяет производить обработку информации, поступающей на его входы от различных источников информации (контролируе- . 15 мых-объектов) и представленной асинхронными одиночными сигналами.

Известны также коммутирующие устройства, содержащие шины входных сигналов, схемы ИЛИ, НЕ, реле време- Ю ни, генератор, регистр и электронный коммутатор, включающий в себя счетчик, дешифратор, ключи и схему ИЛИ.

Устройства позволяют осуществлять коммутацию асинхронных сигналов, поступающих на их входы от различных контролируемых объектов, на соответствующие выходы Г2(и Г3) .

Недостатками укаэанных устройств является их малое быстродействие и 30 относительная сложность. Кроме того, эти устройства обладают недостаточной достоверностью по .контролю состояний контролируемых объектов, так как они не определяют пропадание контролируемых сигналов (параметров).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является коммутирующее .устройство для датчиков состояния объектов, содержащее триггеры, дешифратор (схемы И) и блок коммутации, состоящий иэ схем

И и ИЛИ.

Работа устройства основана на принципе коммутации сигналов, поступающих на его входы от датчиков состояния объектов, на соответствукщие выходы с помощью тактовых импульсов Г4(.

Однако известное устройство имеет недостаточную надежность иэ-за возможности появления сбоев в его работе как при синхронном, так и при несинхронном поступлении сигналов от датчиков и тактового импульса. Если сигналы от датчиков, поступающие на входы блока коммутации, возникают несинхронно по отношению друг к другу и тактовому импульсу, то от одного тактового импульса на выходе одной или нескольких схем И блока ком849155

50 мутации могут выделиться "неполноценные" (укороченные) сигналы, в результате чего не все триггеры могут пе.реключаться в требуемое состояние.

При этом на выходе устройства может сформироваться ложный сигнал о состоянии контролируемого объекта.

В случае синхронного поступления сигналов от датчиков и тактового им- пульса, например при одновременном возникновении сигналов от первого и последнего датчика, на выходах соответствующих схем И блока коммутации одновременно формируются сигналы переключения триггеров. При этом на выходе схемы И, соответствующей последнему датчику, сформируется сигнал, длительность которого будет равна времени распространения сигнала от первого датчика через последовательно соединенные схемы ИЛИ и И, т.е. суммарному времени срабатывания укаэанных схем, образующих цепь "обхода". При большом количестве контролируемых объектов (датчиков) это время может оказаться достаточно большим и сравнимым с длительностью тактового импульса. Поэтому от одновременного действия сигналов, образуемых на выходах двух схем И, может произойти ложное срабатывание триггеров, вследствие чего устройство на одном из своих выходах может сформировать ложный сигнал о состоянии объекта контроля.

Кроме того, такое устройство имеет недостаточную достоверность резуль татОв контроля устройства, так как не сигнализирует во внешнюю цепь о пропадании контролируемых параметров

Цель изобретения — повышение достоверности результатов контроля и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство опроса и контроля для датчиков состояний объектов, содер>кащее первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим выходам блока первых элементов И, подключенного первыми входами к выходам соответствующих датчиков состояния объектов, а вторымвходом — к первой тактовой шине устройства, введены второй регистр, два триггера, элемент НЕ, четыре элемента И, сумматор и счетчик, соединенный первым выходом с первым входом первого триггера, а вторым вь1ходом через включенные последовательно элемент НЕ, второй элемент И, второй регистр, сумматор и третий элемент И вЂ” со вторым входом первого триггера, выход которого подключен к первому выходу устройства и к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом со вторым выходом счетчика, а выходом — со вторым выходом устройства, выход второго триггера подключен к первому входу пятого элемента И, вто рой вход которого подключен ко второй тактовой шине устройства, а выход — ко второму входу второго элемента И, к третьему входу четвертого элемента И и ко второму входу первого регистра, третий вход которого подсоединен к третьей тактовой шине устройства, а выход — к четвертому входу четвертого элемента И и ко вторым входам сумматора и второго регистра, причем первые и вторые входы счетчика и второго триггера подключены соответственно к первой и третьей тактовым шинам устройства, а выход второго элемента И подключен ко второму входу третьего элемента И.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема счетчика; на фиг. 3— временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит первый регистр

Щ 1, выполненный на триггерах 2, блок 3 первых элементов И, первые элементы .И 4, выходы 5 датчиков состояния объектов, первую тактовую шину 6, блок 7 управления, включающий в себя счетчик

8, второй триггер 9, пятый элемент И

10, элемент НЕ 11 и второй элемент

И 12, блок 13 сравнения, состоящий из сумматора 14, третьего элемента И 15 и первого триггера 16, четвертый элемент И 17, второй регистр 18, третью тактовую шину 19, вторую тактовую шину 20, первый выход 21 устройства, второй выход 22 устройства. Счетчик

8 состоит из триггеров 23 и 24., элемента ИЛИ 25 и элементов И 26 и 27.

Регистр 18 по своему выполнению идентичен регистру 1 (поэтому на чер теже он не раскрыт) за исключением того, что единичные входы триггера это-, го регистра не используются, а ин40 формационный вход его первого триггера подключен к выходу первого регистра 1.

Устройство работает следующим об- разом.

Выдаваемая информация запоминается во втором регистре и сравнивается с вновь поступающей информацией для определения момента изменения входной информации с целью выдачи ее во внешнее устройство. Обработка поступающих сигналов от датчиков состояния объектов производится в течение двух циклов — цикла опроса и цикла выдачи.

В цикле опроса устройство осуще55.ствляет запись сигналов информации, поступающих на его входы, в первый регистр 1, сравнивание информации, считываемой с регистров 1 и 18, перепись,информации с первого регистра

4 ) 1 во второй регистр 18. В этом цикле при несовпадении информации, считываемой с регистров, блок 13 сравнения формирует сигнал "Есть информация", разрешающий прохождение инфор мации через четвертый элемент И 17, 849155 который выдается на первый выход устройства для подготовки приема информации внешним устройством.

В цикле выдачи устройство формирует информацию в. виде позиционного кода на свой второй выход..При этом на время цикла выдачи производится блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18. Каждый очередной цикл опроса — это время между со ответствующими тактовыми импульсами, действующими на первой шине 6 (ТИ 6)

1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 и т.д. Каждый очередной цикл выдачи — время между ТИ 6:

2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 и т.д.

На временной диаграмме работы устройства обозначено: 6, 20 и 19 .— так15 товые импульсы соответственно на первой, второй и третьей шинах; 5„ — информационный сигнал от первого датчика, 4„ — сигналы на выходе первого элемента И 4 блока 3; Q, 23 .и 24 — 2О сигналы на выходах соответствующих триггеров первого регистра 1, 18, 182 . 183 и 184 — сигн ы на выходах соответствующих триггеров второго регистра 18; 9, 10 и 12, 3.4-17,, 26 и g$

27 — сигналы на выходах соответствующих элементов устройства.

На данной .диаграмме (для простоты иэображения) показан информационный сигнал, поступающий на вход устрой- Зо ства только от одного (первого) датчика, а изменение состояний разрядов первого и второго регистров 1 и 18 показаны только на выходах 4-х триггеров этих регистров (для случая четырех разрядных регистров).

Период следования тактовых импульсов ТИ 6, ТИ 19 и ТИ 20 выбирается в зависимости от количества датчиков, а следовательно, и количества разрядов регистров 1 и 18. В данном слу- 4О чае, для четырех разрядных регистров, между двумя TH 6 должно вместиться пять ТИ 20, в результате чего блок

7 управления обеспечивает считывание информации с указанных регистров 45 и запись информации во второй регистр 18. При поступлении информационного сигнала на вход устройства от первого датчика тактовый импульс ТИ

6 через первый элемент схемы И 41 воз-gg действует на единичный вход соответствующего триггера 2 регистра 1, вследствие чего последний переключается в единичное состояние.

Блок 7 управления с помощью второ-

ro триггера 9 и пятого элемента И 10, как видно из приведенной диаграмм (фиг. 3), вырабатывает пачки импульсов, каждая из которых состоит из

4-х ТИ 20. Эти импульсы через пятый элемент И 10 поступают на счетные 40 входы триггеров 2 регистра 1 и производят продвижение информации по разрядам указанного регистра. Кроме того, указанные импульсы через второй элемент И 12 поступают на второй 63 вход третьей схемы И 15, вход сравнения блока,13 для опроса его состояния и на счетный вход второго регистра 18 для записи в него информации, поступающей от первого регистра 1, а также ее считывания из второго регистра 18 на первый вход сумматора 14 блока 13 сравнения. В результате на выходе последнего разряда (триггер 24 ) первого регистра 1 оявляется информационный сигнал, коорый поступает на второй вход сумматора 14 блока 13 сравнения и на второй вход второго регистра 18.

Поскольку на первый вход сумматора 14 блока 13 сравнения в это время не поступает информация с выхода второго регистра 18, так как в нем отсутствует информация, то информационный сигнал, поступающий с выхода первого регистра 1 на один из входов сумматора 14, проходит через данный сумматор. Сигнал, выделяемый на выходе сумматора 14, воздействует на один из входов третьего элемента И 15, в результате .чего очередной опросный импульс, поступающий на другой вход третьего элемента И 15, проходит.на его выход и переключает первый триггер 16 в единичное состояние. На выходе первого триггера 16 формируется положительный сигнал "Есть информация", который поступает на первый выход 21 устройства и на первый вход четвертого элемента И 17, подготавливая прохождение информации через укаэанный элемент на второй выход 22 устройства.

Кроме того, при воздействии информационного сигнала с выхода первого регистра 1 (положительного импульса) на второй вход второго регистра 18 по заднему фронту импульса, присутствующего на его счетном входе, происходит переключение первого триггера (18 ) второго регистра 18 в единичное состояние. Таким образом, на цикле опроса (первом цикле) устройство производит прием информации от соответствующего датчика с помощью первого регистра 1, перезапись указанной информации с первого, регистра 1 во второй регистр 18 и вйработку подготовительного сигнала

"Есть информация".

По очередному ТИ 6, соответствующему началу цикла выдачи, снова происходит запись информации в триггер 2, первого регистра 1 и ее последовательное продвижение для выдачи ее во внешнее устройство по разрядам данного регистра с помощью очередной пачки импульсов, действующей на выходе пятого элемента И 10. Для обеспечения выдачи информации на каждом очередном цикле выдачи счетчик 8 вырабатывает положительные сигналы, которые воздействуют на второй вход четвертого элемента И 17 и в результате раз849155 р ешают прохождение информации через, чи информация через четвертый злеэтот элемент на второй выход устрой-, мент И 17 на второй выход устройства ства. При этом положительные сигналы, не пройдет. вырабатываемые счетчиком 8, через В случае изменения входной инфорэлемент НЕ 11 действуют на один из мации данное устройство производит входов второго элемента т ого элемента И 12 и за5 выдачу этой информации на свои выхои ещают (блокируют) прохождение че- ды следующим образом. рез этот элемент управляющих импульP

При сохранении информационног о сов на счетный вход второго регист- сигнала от первого датчика и поступра 18 и второй вход третьего элемента ления, например, инФормационного сигИ блока 13 сравнения. Следовательно, 1О нала от четвертого датчика на цикле

1на цикле выдачи осуществляется бло- опроса происходит срабатывание блоб ты блока 13 сравнения и !ка 13 сравнения, так как информация, торого регистра 18. хранимая во втором регистре () егист е 18 0001 второго р

Таким образом, информация через не совпадает с информацией, записа— нчетвертый элемент И 17 на второй вы- ной в первый регистр 1 (1001), и выход устройства поступает в виде пози- 1з дача сигнала "Есть информация" на перционного кода, т.е. соответствующая вый выход 21 устройства, а на послепозиция этого кода несет информацию дующем цикле выдачи — выдача информаот соответствукицего датчика. В дан- ции с первого регистра 1 через четном случае этот код имеет вид 0001, вертый элемент И 17 на второй выход что соответствует наличию информации 2О 22 устройства. В таком случае код интолько от первого датчика. формации имеет вид 1001, что соответПринцип работы счетчика 8 состоит ствует наличию информации от 1-го и в следующем. 4-го датчика.

После каждого второго тактового В случае, когда на входах устройстимпульса ТИ 6 его разряды устанавли- 25 ва снимается сигнал контролируемого ваются в состояние 01, в результате параметра, например после выдачи кода чего на выходе элемента И 26 образу- 1001„ на входе устройства снимается ется положительный сигнал, который сигнал от 4-ro датчика. Во втором реснима нимается в конце. цикла выдачи с по- гистре 18 хранится выданный на предымощью очередного ТИ 19. Положитель- ЗО душем цикле код 1001, а в регистре т 1 ный сигнал с выхода элемента И 26 воз- записывается код 1000. Поэтому в очедействует на один из входов элемен- редком цикле опроса нронсходит несовта 27, на другой вход которого посту- падение информаций, записанных в перпают ТИ 19. В результате соответству- вом и втором регистрах 1 и 18. Слей тактовый импульс ТИ 19 проходит довательно, на последующем цикле вы35 через элемент И 27 и элемент ИЛИ 25 дачи устройство через четвертый элена счетный вход триггера 24. Послед- мент И 17 выдает код 0001, который ний по заднему фронту ТИ 19 переклю- свидетельствует об исчезновении контчается в нулевое состояние. Кроме то- ролируемого параметра с 4-го датчиго, импульс, образуемый на выходе ка.. элемента И 27, поступает на первый 40 Если происходит снятие сигнала и вход первого триггера 16 блока 13 с .1-ro датчика при отсутствии инфорсравнения и по переднему фронту пе- мации сигналов от других датчиков, реключает его в нулевое состояние. на очередном цикле опроса срабатываТаким образом, в конце цикла выдачи ет блок 13 сравнения, так как на сос помощью соответствующего ТИ 19 счет-4 ответствующих его входах присутствучик 8 и первый триггер 16 блока срав- ют неидентичные сигналы из-за того, нения устанавливаются в исходное (ну- что с первого регистра 1 считывается левое) состояние. код 0000, а со второго регистра 18

Как видно из приведенной диаграм- код .0001. В результате на первый вымы, на очередном цикле опроса при íà- g0 ход устройства выдается сигнал "Есть личии информационного сигнала только информация", как и в рассмотренных от первого датчика (входная информа- случаях при изменении входной инфорция не изменилась) происходит син- мации, а на второй выход устройства— хронное продвижение информационного код 0000. По этим сигналам внешнее сигнала нала по разрядам первого и второ- устройство определяет исчезновение го р гистров 1 и 18. При этом блок 13 контролируемого параметра от -ro

И

1-г срав ения не срабатывает, так как датчика. Таким образом, видно, что второй регистр 18 хранит выданную ин- предлагаемое устройство сигнализируф которая не изменилась к формацию, которая не ет об исчезновении контролируемого последующему циклу опроса. Поэтому параметра, что существенно повышает на входы су сумматора 14 поступают с вы- ф0 достоверность контроля состояния объходов первого и второго регистров 1 ектов. и 18 иден ичные сигналы, вследствие В случае., когда сигнал информации чего блок 13 сравнения не сформирует от соответствующего датчика появляетсигнал "Есть информация", а следова- ся на входе устройства в самом кон тельно, на последующем цикле выда- 45 це действия тактового импульса ти 6.

849155

10 сигнал на выходе соответствующей схе-i мы И 4 может получиться настолько коротким, что соответствующий триггер

2 регистра 1 от него не срабатывает.

Однако к ложной выдаче информации это не приведет. Если этот триггер не сра- 5 батывает от данного ТИ б, то он срабатывает от очередного ТИ б, и информация проходит на выход .Устройства без искажения.

Если же первое срабатывание соответствующего триггера 2 от наличия входного информационного сигнала про:исходит в момент начала дейстния цикла выдачи информации, то, как это было рассмотрено, происходит блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18. Этот цикл является

"холостым.", а обработка информации происходит на последующих двух циклах аналогично тому, как было это опиописано выше. 26

Блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18 производится для того, чтобы не произошло искажение выдаваемой информации из-за возможности срабатывания блока 13 $$ сравнения в различные моменты времени действия цикла выдачи. Следовательно, независимо от времени появления входных сигналов, предлагаемое устройство исключает выдачу ложных сигналов о состоянии контролируемых объектов, что существенно повышает надежность его работы. При этом длительность входных сигналов должна быть не менее трех периодов следования ТИ б.

Таким образом, функция работы предлагаемого устройства заключается в опросе и контроле датчиков состояния объектов и передаче результатон на один из выходов устройстна в ви- 46 де позиционного кода. При этом коммутация информации осуществляется только при изменении входных сигналов (т.е. при наличии на его входах

"новой" информации), а выдача указан- g$ ной информации сопровождается дополнительным сигналом "Есть информация", поступающим на другой выход устройства.

Технико-экономический эффект o1 gg применения предлагаемого устройства заключается в значительном повышении надежности устройства за счет исключения сбоев в его работе, а следовательно, исключения ложного формирования сигналов датчиков состояния объектов. Кроме того, предлагаемое устройство повышает достоверность результатов контроля устройства за счет формирования и выдачи но внешнюю цепь соответствующих сигналов при пропадании информации от датчиков.

Формула изобретения

Устройство опроса и контроля для датчиков состояний объектов, содержащее первый регистр, первые входы ко- торого подключены к соответствующим выходам блока первых элементов И, подключенного первыми входами к выходам соответствующих датчиков состоя,ния объектов, а вторым входом - к первой тактовой шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля и надежности устройства, н него введены второй регистр, два триггера, элемент НЕ, четыре элемен .та И, сумматор и счетчик, соединенный первым выходом с первым входом первого триггера, а вторым выходом через включенные последовательно элемент НЕ, второй элемент И, второй регистр, сумматор и третий элемент И вЂ” со вторым входом первого триггера, выход которого подключен к первому выходу устройства и к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом со вторым выходом счетчика, а выходом — со вторым выходом устрой.ства, ныход второго триггера подключен к первому входу пятого элемента

И, второй вход которого подключен ко второй тактоной шине устройства, а ныход — ко второму входу второго эле.мента И, к третьему входу четвертого элемента И и ко второму входу первого регистра, третий вход которого подсоединен к третьей тактовой шине устройства, а выход — к четвертому входу четвертого элемента И и ко вторым входам сумматора и второго регистра, причем первые g вторые входы счетчика и второго триггера подключены соответственно к первой и третьей тактовым шинам устройства, а выход второго элемента И подключен ко второму входу третьего элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ABTopQRoe свидетельство СССР

Р 463963, кл. G 06 F 1/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 265562, кл. G 06 F 5/06; 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

9 396687, кл. G 06 F 5/06, 1972.

4..Авторское свидетельство СССР

9 418852, кл. G 06 F 1/04, 1971 (прототип).

849155 !

2Е

Составитель Н ° Горбунова

Редактор С. Родикова Техред Н.Бабурка Корректор О. Билак

Заказ б090/6О Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, москва, Ы-35, Раушская наб, д. 4/5

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