УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G09G3/04 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах отображения информации.

Известно устройство для контроля знакосинтезирующих индикаторов на светодиодах, содержащее последовательно соединенные преобразователь кода, блок ключей и блок токозадающих резисторов, выходы которого соединены с входами индикатора и с входами элемента "И" и обеспечивающее формирование сигнала неисправности при наличии обрыва светодиода в индикаторном табло (1).

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как устройство не позволяет выявить неисправность светодиодов контролируемой группы, если эти светодиоды возбуждаются в динамическом режиме, т. е. неодновременно, не позволяет выявить в группе одновременно контролируемых светодиодов конкретный светодиод с обрывом цепи питания, не позволяет выявить неисправность индикаторного табло "замыкания шин адресации".

Действительно, оценка исправности производится в момент контроля с помощью элемента И по совпадению уровней сигналов, подаваемых на индикаторные элементы.

Если светодиоды возбуждаются в различные моменты времени, то сигнал исправности не сформируется.

Поскольку все входные сигналы элемента И равноценны и выходной сигнал элемента И не несет информации о конкретной неисправной цепи, а дает оценку исправности группы одновременно проверяемых светодиодов, то конкретный неисправный элемент аппаратурно не выявляется.

Далее при замыкании электродов светодиода, протекание тока через блок ключей и блок токозадающих резисторов сохраняется, поэтому с помощью элемента И неисправность такого рода не выявляется.

Известно устройство для индикации, содержащее последовательно соединенные источники информации, блоки управления и индикаторные элементы, последовательно соединенные блок обнаружения неисправности и формирователь управляющих сигналов, последовательно соединенные генератор импульсов и элемент ИЛИ, второй выход которого соединен с первым выходом формирователя управляющих сигналов, а выход подключен к входу управления гашением блока управления и обеспечивающее периодический самоконтроль исправности индикаторных элементов с периодом, заданным генератором импульсов, с переходом автоматически в режим отображения информации, если неисправность не обнаружена и с переходом в режим диагностики при обнаружении неисправности, тогда отображение информации блокируется, засвечиваются все элементы табло, что позволяет визуально лекализовать неисправный элемент индикации (2).

Функциональные возможности этого устройства также недостаточны для достоверного контроля состояния индикаторного табло, так как оценка исправности (или неисправности) элементов индикации осуществляется блоком обнаружения неисправности, представляющим собой элемент И с выдержкой выходного сигнала. Использование элемента И в качестве основного узла блока обнаружения неисправности определяет те же недостатки устройства, как и устройства (1) невозможность поэлементного контроля, невозможность выявления замыканий электродов светодиодов.

Однако устройство (2) является наиболее близким по технической сущности предлагаемому устройству, в котором также реализуется самоконтроль элементов индикаторного табло в течение специального цикла контроля, периодически повторяющегося с низкой частотой и не влияющего на восприятие отображаемой информации, и реализуется возможность визуальной локализации неисправного элемента при засветке всех элементов индикаторного табло в режиме "контроль", когда отображение информации блокируется. Поэтому устройство (2) принято за прототип предлагаемого изобретения. Для удобства описания предлагаемого изобретения целесообразно несколько преобразовать структурную схему устройства (2), сохранив эквивалентность.

Совокупность элементов индикации представим в виде индикаторного табло. Генератор импульсов представим эквивалентным формирователем импульсов временного интервала контроля. Совокупность последовательно соединенных генератора тактов, блока синхронизации и преобразователя кода предлагаемого устройства является эквивалентом совокупности источников информации устройства (2), а совокупность блоков управления эквивалентом коммутатора тока.

Целью предлагаемого изобретения является повышение достоверности контроля состояния знакосинтезирующего индикатора.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные генератор тактов и блок синхронизации, последовательно соединенные коммутатор тока и индикаторное табло, последовательно соединенные формирователь импульсов и блок обнаружения неисправности, выход которого является выходом устройства, преобразователь кода, выходы которого подключены к соответствующим входам коммутатора тока, входы первой группы входов преобразователя кода являются информационными входами устройства, а первый, второй и третий входы второй группы соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока синхронизации, введены дополнительные связи четвертого, пятого и шестого выходов блока синхронизации соответственно с первым; вторым и третьим входами третьей группы входов преобразователя кода, первый управляющий вход которого подключен к управляющему входу устройства, второй управляющий вход подключен к выходу формирователя импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока синхронизации, при этом шина питания коммутатора тока подключена к шине питания устройства, общая шина коммутатора тока соединена с вторым входом блока обнаружения неисправности, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала.

Блок обнаружения неисправности содержит первый и второй компараторы, входы которых подключены к входу блока и через резистор соединены с шиной нулевого потенциала, последовательно соединенные элементы НЕ, элемент И и элемент ИЛИ, второй вход которого является управляющим входом блока, выход первого компаратора соединен с вторым входом элемента И, выход второго компаратора подключен к входу элемента НЕ, а выход элемента ИЛИ является выходом блока.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в устройство для индикации, содержащее индикаторное табло и необходимые для управления этим табло коммутатор токов, преобразователь кодов, блок синхронизации и генератор тактов, а также необходимые для организации самоконтроля формирователь импульса временного интервала контроля, введены средства оценки исправности проверяемых при самоконтроле индикаторных элементов и формирования сигнала исправности (или неисправности) индикаторного табло, введены средства блокировки отображаемой информации на время самоконтроля и подачи вместо нее специальных тестовых сигналов, а также средства формирования сигнала засветки всего индикаторного табло в режиме "контроль", когда неисправные элементы наблюдаются визуально.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная схема блока обнаружения неисправности.

Предлагаемое устройство содержит (фиг. 1) индикаторное табло 1, коммутатор 2 тока, преобразователь 3 кода отображаемой информации в код управления индикатором, генератор 4 тактовых импульсов, блок 5 синхронизации, формирователь 6 импульсов временного интервала контроля табло, блок 7 обнаружения неисправности индикаторного табло, входы 8 кода отображаемой информации, вход 9 управляющего сигнала выбора режима "контроля", шину 10 питания коммутатора тока, общую шину 11 коммутатора тока, шину 12 нулевого потенциала, выход 13 сигнала неисправности табло, линию 14 передачи сигнала генераторов тактов, линию 15 передачи сигнала синхронизации развертки, линию 16 передачи кода тактов развертки, линию 17 передачи контрольного кода, линию 18 передачи сигналов управления формированием временного интервала контроля, линию 19 связи выхода формирователя импульса с управляющим входом преобразователя кода и с управляющим входом блока обнаружения неисправности, линию 20 передачи сигналов управления коммутатором тока, линию 21 адресации элементов индикаторного табло.

Блок определения неисправности содержит (фиг. 2) резистор 22, компараторы 23 и 24 напряжения, элемент 25 НЕ, элемент 26 И, элемент 27 ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Адресация элементов индикаторного табло 1 осуществляется коммутатором 2 тока, обеспечивающим подачу необходимых токов на шины 21 адресации.

Развертка изображения обеспечивается за N тактов. Управление коммутатором 2 обеспечивает преобразователь 3 кода информации в код управления индикатором. За цикл развертки на выходе преобразователя 3 формируется последовательно N кодовых комбинаций, каждой из которых соответствует группа одновременно засвечиваемых индикаторных элементов, составляющих фрагмент изображаемого символа. Синхронизация процесса преобразования кода информации обеспечивается блоком 5 синхронизации, на вход которого по линии 14 связи поступает тактовый сигнал генератора 4 тактов.

По положительному фронту тактового сигнала в блоке 5 формируется импульс синхронизации развертки и путем деления тактовой частоты формируется код управления разверткой. Сигнал синхронизации подается в преобразователь 3 кода по линии связи 15, а сигнал кода управления разверткой по линии 16. При развертке индикаторного табло 1 за восемь тактов (N 8) код управления разверткой является трехразрядным и формируется в результате деления частоты тактового сигнала на 2, 4 и 8.

Код отображаемой информации подается на входы 8 преобразователя 3 кода. Для каждой кодовой комбинации на входе 8. На выходе преобразователя 3 формируется последовательность сменяющих друг друга кодовых комбинаций, составляющих цикл развертки. Периодическое повторение циклов развертки с частотой f_r, (где f_r частота тактов развертки, f_p частота развертки, N количество тактов развертки) обеспечивает регенерацию изображения на индикаторном табло.

Режим преобразования кода информации, поступающей на вход 8, является основным режимом работы преобразователя 3, так как режим отображения информации является основным режимом работы предлагаемого устройства.

Для обеспечения возможности визуального контроля исправности индикаторного табло в предлагаемом устройстве предусмотрен такой режим работы преобразователя 3, когда на его выходах формируется последовательность кодовых комбинаций, обеспечивающих засветку за цикл развертки всех элементов индикаторного табло.

Сигнал выбора режима "контроль" подается на вход 9 устройства, при этом преобразование кода входной информации блокируется.

Суммарный ток, коммутируемый коммутатором 2 от источника питания (шина 10) в процессе развертки индикаторного табло, зависит от количества одновременно включаемых элементов табло. Если индикаторное табло выполнено на однотипных элементах с одинаковым номинальным током возбуждения I_ном, а в процессе развертки индикаторные элементы засвечиваются по одному, то через коммутатор 2 в процессе развертки протекает ток, равный номинальному I_ном. В таком случае любое отклонение значения тока от пределов номинального является свидетельством неисправности индикаторного табло. На этом принципе основана работа блока 7 определения неисправности (фиг. 2). В состав блока 7 входит резистор 22, включаемый между общей шиной 11 коммутатора 2 и общей шиной устройства (шиной 12 нулевого потенциала). Резистор 22 является датчиком тока. Падение напряжения на резисторе 22 подается одновременно на два компаратора 23 и 24 напряжения. Оба компаратора выполнены по одинаковой схеме, однако отличаются порогом срабатывания. Порог компаратора 23 устанавливается по уровню минимального тока I_min, а порого компаратора 24 по уровню максимального тока I_max, где I_min и I_max границы разброса значений тока исправного индикаторного элемента, т. е.

I_min < I_ном < I_max
Срабатывание компаратора происходит, когда падение напряжения на резисторе 22 при протекании через него тока коммутатора 2 превосходит пороговый уровень компаратора, при этом на выходе компаратора формируется сигнал лог. 1.

Рассмотрим возможные состояния компараторов:
а) при токе через резистор 22 I < I_min,
сигнал на выходе компаратора 23 а 0,
сигнал на выходе компаратора 24 b 0;
б) при токе через резистор I_min < I < I_max (т. е. в пределах допуска) на выходах компараторов формируются сигналы a 1, b 0;
в) при токе I > I_max сигнал на выходах компараторов а 1 и b 1;
г) сигналы а 0 и одновременно b 1 возможны лишь при неисправности компараторов.

В процессе развертки при произвольном числе возбуждаемых элементов индикации состояния компараторов не несут информации о неисправности или неисправности индикаторного табло. Для получения информации об исправности, необходимо организовать возбуждение индикаторных элементов по одному в течение специального периодически повторяющегося цикла самоконтроля. Сигнал неисправности индикаторного табло должен формироваться лишь в моменты возбуждения индикаторных элементов в течение цикла самоконтроля.

Для этого выходные сигналы компараторов 23 и 24 подаются на комбинационную схему, содержащую элемент 25 НЕ, элемент 26 И и элемент 27 ИЛИ и реализующую логическую функцию,
где а выходной сигнал компаратора 23,
b выходной сигнал компаратора 24,
с выходной сигнал формирователя 6 импульса временного интервала самоконтроля.

При этом С 0 в течение временного интервала цикла самоконтроля Т_о, с 1 в течение временного интервала цикла индикации Т_н.

Рабочий цикл предлагаемого устройства Т_раб состоит таким образом из цикла индикации Т_н и цикла самоконтроля Т_с.

Т_раб Т_и + Т_с
Длительность цикла самоконтроля определяется тактовой частотой f_т и количеством элементов индикаторного табло М, которые должны быть проверены
Т_с ≥ M· = МТ_т
Работа блока 7 определения неисправности полностью описывается в таблице истинности.

Запуск формирователя 6 импульса временного интервала самоконтроля осуществляется сигналами, поступающими по линии 18 с выходов каскадов деления тактовой частоты на 2⁷ и 2¹⁵ блока 5 синхронизации. При тактовой частоте f_т частоты входных сигналов формирователя 6 составляют соответственно f_т2^-7 и f_т2^-15, т. е. самоконтроль производится за 64 такта развертки и периодически повторяется через 4096 циклов развертки (Т_с 2¹² Т_р; Т_р8Т_т).

В течение временного интервала самоконтроля импульсом низкого уровня потенциала с выхода формирователя 6, поступающим по линии 19 на второй управляющий вход преобразователя 3 кода, блокируется преобразование кода входной информации и происходит формирование на выходе преобразователя 3 последовательности кодовых комбинаций, каждая из которых устанавливает коммутатор 2 в режим адресации одного элемента индикации, при этом входной код преобразователя 3 создается сигналами с выходов блока 5 с каскадов деления частоты на 2,2², 2³; поступающими по линии связи 16 и с каскадов деления тактовой частоты на 2⁴, 2⁵, 2⁶, поступающими по линии связи 17.

Этот шестиразрядный входной код преобразователя 3 позволяет проверить в течение цикла самоконтроля до 64 индикаторных элементов. По окончании цикла самоконтроля управляющим сигналом по линии 19 связи, преобразователь 3 кода автоматически переводится в режим преобразования кода входной информации.

В режиме "контроль", когда индикаторное табло засвечивается полностью, рабочий цикл устройства остается таким же, т. е. содержит цикл индикации и цикл самоконтроля.

Поскольку длительность цикла самоконтроля значительно меньше длительности цикла индикации Т_с << Т_и, где Т_с 2⁶ Т_т, Т_и 2¹⁵ Т_т-Т_с, т. е. Т_с 2 ˙ 10^-3 Т_и, то ухудшение качества индикации практически не наблюдается; так как с одной стороны не наблюдается уменьшение яркости индикации из-за паузы на самоконтроль, а с другой стороны не наблюдается мешающей засветки индикаторного табло.

Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется не только возможность отображения информации, поступающей от внешних устройств, не только обеспечивается возможностью визуального контроля индикаторного табло по команде оператора, но и реализуется автоматический контроль исправности индикаторного табло без ущерба восприятия изображаемой информации и выдается во внешние устройства сигнал о наличии неисправности в индикаторном табло.

Использование: автоматика и вычислительная техника, в системах сбора и отображения информации. Сущность изобретения: устройство содержит генератор тактовых импульсов 4, блок синхронизации 5, формирователь импульсов 6, преобразователь кода 3, коммутатор 2, блок обнаружения неисправностей 7, индикатор 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее коммутатор, выходы группы которого подключены к входам индикаторов, блок обнаружения неисправностей, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит преобразователь кода и блок синхронизации, тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а первый выход подключен к тактовому входу преобразователя кода, выходы группы блока синхронизации подключены к управляющим входам группы преобразователя кода, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, информационные и управляющие входы преобразователя кодов являются соответственно информационными и управляющими входами устройства, управляющий вход преобразователя кода соединен с управляющим входом блока обнаружения неисправностей и с выходом формирователя импульсов, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока синхронизации, выход блока обнаружения неисправностей является выходом устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обнаружения неисправностей содержит два компаратора, элемент НЕ, элемент И, элемент ИЛИ и нагрузочный элемент на резисторе, один вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а другой с первыми входами компараторов и являются информационным входом блока, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к первому входу элемента И и входу элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход и выход которого являются соответственно управляющим входом и выходом блока.