Трехканальное мажоритарное устройство
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
,924931
{61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)M. Кл.
Н 05 К 10/00
Н 03 K 19/42 (22) Заявлено 27. 06. 80 (21) 2949666/18-24 с присоединением заявки .%—
Государственный комитет (23) Приоритет оо делам изобретений к открытнй
Опубликовано 30. 04. 82. Бюллетень № 16
Дата опубликования описания 30.04. 82 (53) УД К 681. 142..07(088.8) (72) Автор изобретения
В. Л. Буденный (7l ) Заявитель (54) ТРЕХКАНАЛЬНОЕ МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к автомати:ке и предназначено для использования . в системах автоматического управления в схемах многоканального резервирования.
Известно мажоритарное устройство, построенное с использованием мажоритарного элемента (11.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является
Устройство.,построенное с использованием схемы мажоритарного элемента, которая реализуется путем многократ.ного применения мажоритарного элемента; количество использованных мажори-, тарных элементов при этом выбирается равным числу независимых выходов устройства, а каждый выход резервируемого прибора нагружается равным числом независимых выходов устройства - количеством входных цепей мажоритарных элементов, .соединенных между собой одноименными входами параллельно. Так, например, при трех резервируемых приборах и трех независимых выходах устройства каждый выход резервируемого прибора нагружен цепью, состоящей из трех параллельно .соединенных между собой первых, вторых или третьих входов трех мажоритарных элементов. Электропитание каждой из параллельных, групп входных одноименных цепей мажоритарных элементов осуществляется от общего канального источника питания, обеспечивающего, в свою -очередь, электропитание соответствующих изолированных источников смещения, входящих в схемы мажоритарных элементов. Общее число источников смещения при этом должно бытЬ N на устройстве (2 .
При отказе одного из источников канального питания указанные устройства, перестают выполнять свои прямые функции, поскольку соответствующий
:выход устройства оказывается при этом обесточенным и в нагрузке данного падканала теряется полезная информа" ция, содаржащаяся в выходных сигналах
31
4 на фиг. 2-4 - эквивалентные схемы устройства, поясняющие его работу при различных видах отказов (как внешних, так и вызванных внутренними причинами).
Устройство содержит каналы I, II, и III со входами 1.1, 1.2 и 1.3 и выходами 2.1, 2.2 и 2.3, источники 3.1, 3,2 и 3.3 входного сигнала (сигналы от резервируемых приборов), источники
4.1, 4.2 и 4.3 питания, сопротивления
5 1, 5.2 и 5.3 нагрузки, выводы 6.1, 6;2, 6.3, 7.1, 7.2, 7.3, 8.1, 8,2 и 8.3 средних точек звеньев диодных групп, первые 9.1, 9.2 и 9.3 и вторые 10.1, 10.2 и 10.3 источники смещения, узлы
11.1, 11.2 и 11.3 развязки и диоды
12.1-12.3, 13.1-13 3, 14.1-14.3, 15.115 ° 3, 16.1- 16,3, 17. 1-17.3, 18.1-18.3.
19.1-19.3, 20.1-20.3, 21.1-21.3, 22;1
-22.3 и 23.1-23.3.
Работу устройства рассмотрим в следующих ситуациях: -отказ одного из источников питания, например первого
4. 1, с последующим отказом в виде рассогласования между уровнями сигналов по входам: при исправных источниках питания обрыв одной из входных цепей связи устройства с резервируемым прибором; при исправных источниках питания короткое замыкание одного из выходов устройства на общую точку 0; при исправных источниках питания рассогласование между уровнем одного из входных сигналов и двумя другими достоверными уровнями, например между сигналом на входе третьего и сигналами на входах первого и второго каналов (равными между собой).
Устройство работает следующим образом.
При отказе источника 4.1 питания обесточиваются источники 9.1 и 10.1 (фиг. 1) и все цепи диодов I2-23 данного канала, связанные с выводами
1.1, 2.1, 6.1 и 7.1, оказываются обесточенными и, таким образом, отключенными от других цепей устройства. Достоверные уровни сигналов на сопротивлениях 5.1, 5.2 и 5.3 нагрузки обеспечиваются открытым состоянием ограничителей тока во втором и третьем каналах устройства, связывающих его выходы с источниками 3.2 и 3.3.
Равенство уровней входных и выходных сигналов достигается за счет выбора достаточно низкого внутреннего динамического сопротивления между
3 9249 резервируемых приборов, что снижает надежность работы устройства в целом. Вторым недостатком известных устройств является необходимость применения большого числа изолированных источников смещения при увеличении количества выходов устройства,, количество которых определяется произведением числа входов на число независимых выходов устройства, что сущест- о венно увеличивает сложность конструкции и снижает надежность работы мажоритаоного устройства.
Цель изобретения - повышение надежности мажоритарного устройства. 15
Поставленная цель достигается тем, что в трехканальное мажоритарное устройство, содержащее в каждом канале истсчник питания и соединенный с ним первый источник смещения, а также пер о ,вую диодную группу из трех параллельно включенных двухдиодных звеньев, с согласным включением диодов, звенья которой подключены к первому источнику смещения, а средняя точка первого из звеньев в каждом канале подключена к источнику входного сигнала, в каждый канал введены второй источник смещения, соединенный с источником питания, и вторая диодная группа из трех параллельно включенных двухдиодных звеньев с согласным включением диодов, все звенья которой подключены ко второму источнику смещения, средняя точка третьего из звеньев первой диодной группы в каждом канале соединена со средней точкой первого звена второй диодной группы, кроме того, средние точки звеньев первых диодных групп каждо го канала соединены с со- 4О ответствующими средними точками звеньев первых диодных групп других каналов, средняя точка каждого второго звена первого канала соединена со средней точкой третьего звена соответствующей диодной группы второго канала, средняя точка каждого третьего звена первого канала - со средней точкой второго звена соответствующей диодной группы третьего канала, а
50 средняя точка каждого второго звена второго канала соединена со средней точкой третьего звена соответствующей диодной группы третьего канала, причем средние точки третьих звеньев
55 вторых диодных групп подключены к соответствующим выходам устройства.
На фиг. l представлена функциональ.— ная схема мажоритарного устройства;
5 92493 входами и выходами диодных мостов, что с достаточной степенью точности обеспечивает эквипотенциальность всех средних точек диодных звеньев устройст.ва. 5
При сохранении такой отказной ситуации и при последующем рассогласовании между уровнями входных сигналов на входах 1.2 и 1.3 устройство должно обеспечить срабатывание компа- Io ратора (не показан), являющегося элементом резервируемой системы управления и включаемого между входами и выходами в каждом из каналов устройства, при этом нормируется максималь- 15 ная величина напряжения рассогласования между входными сигналами, превышение которой и приводит к срабатыванию компаоатора.
На фиг. 2 изображены действующие 2О связи между каналами II u III устройства и диодные цепи ограничителей тока, проводящие рабочие токи. Внешние компараторы подсоединяются соответственно ко выходам 25
2.2, 1.3 и 2.3 устройства. Из рассмотрения фиг. 2 можно установить, что все напряжения на сопротивлениях
5.1, 5.2 и 5.3 нагрузки являющиеся выходными напряжениями устройства, ЗО равны между собой по величине и знаку.
Это обеспечивается тем, что минимальное значение выходного тока источников 10.2 и 10.3 выбирается большей величины, чем максимальное значение разности выходных токов источников
:9. 1 и 9.3, что,- в свою очередь, исключает возможность обесточивания цепи связи выхода 2.3 третьего канала со средней точкой между диодами 20.2 4О и 21.2, благодаря чему оказываются эквипотенциальными выход 2.3. средняя точка между диодами 20.2 и 21.2 и средняя точка между диодами 20.3 и
21 ° 3 °
Благодаря равенству всех выходных напряжений в рассматриваемой ситуации, какому-либо значению напряжения на одном из входов устройства и, следовательно, его отличию от значения напряжения на другом соответствующем входе между входом и выходом какоголибо из каналов устройства обязатель-. но возникает разность напряжений, которая фиксируется одним из компарато55 ров системы, в которой работает устройство.
При обрыве какой-либо из входных цепей, например цепи на входе 1.1
1 6 (фиг. 1), благодаря. тому, что сумма а выходных токов источников 9.2 и 9.3 выбирается в схеме устройства большей по величине сравнительно с суммарной величиной токов нагрузки в со.-. противлениях 5.1 и 5.2 и 5.3, не происходит запирания каких-либо диодных цепей, что в свою очередь, обеспечивает эквипотенциальность всех оставшихся входных и выходных точек схемы устройства между собой, чем достигается достоверность выходных сигналов.
При возникнове. ии короткого замы" кания одного из выходов устройства на общую шину 0 эквивалентная схема устройства приобретает вид; показанный на фиг. 3 (закорочен выход 2.1 устройства). При наличии входного сигнала на входах устройства, отличного от нуля по величине, часть диодов, связанных с источниками 10.1 и 10.3 смещения, переходит в запеотое состояние. Напряжения выходных сигналов поддерживаются на достоверном уровне на выходах 2.2 и 2.3 за счет открытого состояния диодных звеньев, связанных с источниками 9.2, 10.2,9.3 и 9.1.
На выходах 2.2 и 2.3 сигналы имеют равные значения между собой благодаря открытому состоянию всех диодов, связанных с источником 10.2. Достоверный уровень выходных сигналов обеспечивается эквипотенциальностью точек входов и выходов 2.2, 2.3, 1.1, 1.2 и 1.3 между собой.
При возникновении рассогласования между напряжением одного из входных сигналов и уровнями сигналов на оставшихся входах, например между напряжением на входе I.3 и сигналами на остальных входах, эквивалентная схема устройства примет вид, показанный на фиг. 4. Отличие входного сигнала на Входе 1.3 от остальных вход" ных сигналов приводит к запиранию части диодов, связанных с источником
9.3. Входной ток от источника 9.3 по цепям катод диода 14.3 - общая точка диодов 16.1 и 17.1 и катод диода
16.3 - общая точка диодов 14.2 и 15.2 распределяется между оставшимися источниками 3.1 и 3.2 (допустим поровну), и оставшийся резерв по выходным токам источником 9.1 и 9.2 используется для обеспечения требуемым током в сопротивлениях 5 1, 5.2 и 5.3. Достоверность выходных сигналов на всех выходах устройства обеспечивается эк924931 випотенциальностью точек входов и выходов 1.1, 1.2, 1.3, 2.1 и 2.2 и 2.3.
Для исключения возможности запирания диодных цепей, непосредственно связанных с источниками смещения, запитываемых от общих источников питания, в аналогичной рассмотренной ситуации в мажоритарном устройстве обеспечивается условие его работы, заключающееся в соответственном пре- >в вышении выходных токов источников смещения: источника 9.1 над источником 10.1 (фиг. 1), источника 9.2 над источником 10.2, источника 9.3 над источником 10.3. При этом оптимальный коэффициент превышения тока одного источника над другим составляет величину 1.41.
Использование предлагаемого трехканального мажоритарного устройства, имеющего только два изолированных источника смещения в цепи одного канала устройства, существенно уменьшает общие габариты и массу конструкции, повышает надежность работы систем управления, в которых оно применяется, и, кроме того, позволяет исполнить функции мажорирования при трех независимых выходах устройства при воздействии различных отказных ситуаций, зв вызванных как внешними причинами, так и внутренними, например при отказах источников питания устройства. формула изобретения
Трехканальное мажоритарное устройство, содержащее в каждом канале источник питания и соединенный с ним о первый источник смещения, а также первую диодную группу из трех параллельно включенных двухдиодных звеньев с согласным включением диодов, звенья которой подключены к первому источнику уещения, а средняя точка первого 45 из звеньев в каждом канале подключена к источнику входного сигнала, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства путем уменьшения числа источников смещения и повышения надежности путем сохранения о работоспособности при отказе источника питания в канале, в каждый канал устройства- введены второй источник смещения, соединенный с источником питания, и вторая диодная группа из трех параллельно включенных двухдиодных звеньев с согласным включением диодов, все звенья которой подключены ко второму источнику смещения, средняя точка третьего из звеньв первой диодной группы в каждом канале соединена со средней точкой первого звена второй диодной группы, кроме того, средние точки звеньев первых диодных групп каждого канала соединены с соответствующими средними точками звеньев первых диодных <рупп других каналов, средняя точка каждого второго звена первого канала соединена со средней точкой третьего звена соответствующей диодной группы второго канала, средняя точка каждого третьего звена первого канала - со средней точкой второго звена соответствующей диодной группы третьего канала, а средняя точка каждого второго звена второго канала соединена со средней точкой третьего звена соответствующей диодной группы третьего канала, причем средние точки третьих звеньев вторых диодных групп подключены к соответствующим выходам устройства.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1. Гильбо Е. Г. и др. Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора. И., "Советское радио", 197, рис. 7.11.
2. Там же, рис. 7 15.
924931
Составитель В. Иаксимов
Редактор И. Михеева Техред N.Êàñòåëåâè÷ Корректор E. Рошко
Заказ 2843/78 Тираж 856 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4