МНОГОПОЛЮСНЫЙ МОДУЛЬ С ЛОГИЧЕСКИМИ ПОРОГАМИ Российский патент 2001 года по МПК H02H3/05 

Изобретение относится к технической кибернетике, в частности к системам управления, контроля, диагностики.

Известны мажоритарные элементы и элементы с логическим порогом, имеющие n входов и один выход:
- Сидоров А.М. Методы контроля электронных цифровых машин/Под редакцией Мееровича Л.А.//М.: Советское радио.-1966.-160с.

- Овчинников В. В. , Дшхунян В.А., Чигорин Ю.Е. Проектирование быстродействующих микроэлектронных цифровых устройств// М.: Советское радио. - 1975. - 288. -с.

- Боголюбов И.Н., Варшавский В.И. Троичные пороговые элементы и вопросы их синтеза//М.: Наука. - 1965. - 125с.

- Двоичные логические элементы. Обозначения условные графические в схемах: ГОСТ 2.743-72//Госкомстандарт. Совмин СССР. - М.: 1972. - 66с.

Недостатками этих устройств являются:
- применение для управления работой только одним дополнительным элементом;
- достаточно высокая структурная избыточность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Устройство для защиты от отказов релейных многополюсников", содержащее блок реле защищаемого многополюсника, блок дополнительных реле, управляющие обмотки которых подключены к плюсовой шине питания, матрицы, образованной нормально-разомкнутыми контактами реле блока дополнительных реле, одноименные диагональные элементы которой развязаны диодами.

В первый столбец матрицы между плюсовой шиной питания и верхней строкой матрицы подключена контактная схема защищаемого многополюсника. Два смежных контакта любого столбца матрицы, а также любая средняя точка соединения двух диодов, включенных последовательно, образуют узлы, к которым в зависимости от требуемой кратности защиты схемы подключается исполнительный элемент. Каждый узел маркируется двумя цифрами: первая цифра означает кратность защиты по "нулевым", а вторая по "единичным" отказам.

(А.С. N 227440, МКИ H 01 h 68/60, БИ N 30, 1969).

Недостатками данного устройства для реализации его как многополюсного модуля с логическими порогами являются:
- наличие блока реле защищаемого устройства и контактной схемы, подключенной в первый столбец матрицы между плюсовой шиной питания и верхней строкой матрицы;
-высокая структурная избыточность.

Задачей предлагаемого изобретения является формирование с достоверностью, равной 1, управляющих сигналов на группу исполнительных элементов, включение в работу которых осуществляется одновременно при заданных для каждого исполнительного элемента своего логического порога срабатывания. При этом обеспечивается коррекция систематических и случайных отказов элементов структуры предлагаемого изобретения.

Решение задачи по формированию управляющих сигналов на группу исполнительных элементов, включение в работу которых происходит только после формирования для каждого исполнительного элемента заданного логического порога срабатывания, осуществляется с помощью модуля, имеющего n входов (управляющих обмоток блока реле) и треугольной контактной матрицы с n выходами, на которых формируются сигналы с различными логическими порогами.

На входы модуля подаются кодовые двоичные комбинации n переменных, соответствующих числу управляющих обмоток блока реле.

В результате использования предлагаемого изобретения представляется возможным обеспечить высокую, равную 1, достоверность формирования сигналов управления n исполнительными элементами в соответствии с выбранными логическими порогами срабатывания.

Наиболее целесообразное использование предлагаемого изобретения - это управление работой ответственных по функциональному предназначению элементов в атомной энергетике, в системах, обеспечивающих высокую готовность к применению сложных систем космической и ракетной техники.

Вышеуказанный результат достигается тем, что многополюсный модуль для формирования управляющих сигналов на группу исполнительных элементов с n входами и n выходами содержит блок из реле X₁, X₂, ... X_i ... X_n, управляющие обмотки которых являются входами модуля, и контактную треугольную матрицу, формирующую на своих выходах сигналы управления исполнительными элементами. Контактная треугольная матрица с n выходами Z₁, Z₂,...Z_i...Z_n состоит из замыкающих контактов блока реле, реализующих симмерические булевы функции n переменных для каждого выхода Z₁, Z₂,...Z_i...Z_n. Каждый столбец контактной матрицы образован замыкающими контактами с номерами, убывающими на единицу, верхняя строка составлена контактами реле X₁, X₂,...X_i...X_n подключенными к плюсовой шине источника питания, нижняя строка состоит из одного замыкающего контакта реле X_n. Одноименные диагональные замыкающие контакты контактной треугольной матрицы развязаны диодами. Выходами контактной треугольной матрицы являются узлы, образованные крайними правыми диодами соответствующей строки контактной треугольной матрицы и смежными с ним замыкающими контактами реле X_n и выходом замыкающего контакта реле X_n, расположенного в нижней строке контактной треугольной матрицы.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема многополюсного модуля с логическими порогами, представляющего собой многополюсник c n входами и n выходами, в который входят: 1 - блок реле, имеющий X₁, X₂,...X_i...X_n управляющих обмоток реле, подключенных к плюсовой шине источника питания, на входы которых подаются входные сигналы (воздействия) x'₁,x'₂...x'_i...x'_n, где x_i ∈ 0,1; 2 -плюсовая шина источника питания; 3 - треугольная контактная матрица, образованная нормально разомкнутыми контактами блока реле 1. Матрица имеет n выходов Z₁, Z₂, Z₃,...Z_n, на которых формируются сигналы управления исполнительными элементами, соответствующие логическим порогам ≥1, ≥2, ≥3, ≥...=n (на фиг. 1 отмечены круглыми скобками). Одноименные диагональные нормально-разомкнутые контакты матрицы 3 развязаны диодами 4, которые позволяют образовывать структуру класса "H". Два смежных контакта любого столбца матрицы, а также средняя точка двух последовательно соединенных диодов образуют узлы. Узлы 5 матрицы 3 являются выходами матрицы модуля.

Все нормально разомкнутые контакты треугольной матрицы 3 распределены по ярусам с убыванием на единицу номеров контактов в каждом столбце. Верхний ярус подключен к плюсовой шине 2 источника питания и составлен замыкающими контактами реле X₁, X₂, X₃,...X_n блока реле. Нижний ярус заканчивается одним замыкающим контактом реле X_n, на выходе которого формируется сигнал логического порога значения = n.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема модуля предлагаемого изобретения, включающая блок реле 1 на четыре входа (управляющие обмотки реле X₁, X₂, X₃, X₄) и треугольную контактную матрицу 3 с выходами Z₁, Z₂, Z₃, Z₄, на которых формируются сигналы с логическими порогами ≥1, ≥2, ≥3, = 4 (отмечены в круглых скобках). Условие работы модуля представлены таблицей истинности (соответствия) фиг. 3. Работу модуля рассмотрим на следующем примере.

Полагаем, что на вход блока реле 1 поступило входное воздействие, весовое состояние которого равно 11 (фиг. 3). Это соответствует входному двоичному сигналу 1101 (x'₁,x'₂, x'₄).

Отрицательный потенциал сигналов x'₁, x'₂, x'₄ вызывает срабатывание реле X₁, X₂, X₄ блока реле 1, контактами которых (x₁, x₂, x₄) в различных сочетаниях создаются цепи подключения плюсовой шины 2 источника питания к выходам Z₁, Z₂, Z₃ треугольной матрицы 3. На выходах Z₁, Z₂, Z₃ формируются сигналы, соответствующие требуемым значениям логических порогов (в таблице истинности фиг. 3 в строке с весовым состоянием входного воздействия, равным 11, отмечены единицами). Условия работы выполнены.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет управлять работой группой исполнительных элементов с различными логическими порогами срабатывания.

Изобретение относится к области технической кибернетики, в частности к системам управления, контроля, диагностики. Решение задачи по формированию управляющих сигналов на группу исполнительных элементов, включение в работу которых происходит только после формирования для данного исполнительного элемента заданного логического порога срабатывания, осуществляется с помощью многополюсного модуля с логическими порогами, имеющего n входов (управляющих обмоток блока реле) и треугольной контактной матрицы с n выходами. На входы модуля подаются входные воздействия (сигналы двоичной последовательности), а на выходах матрицы формируются надежные сигналы управления исполнительными элементами, соответствующие различным уровням (рангам) логических порогов, устойчивые, в отдельных случаях, к случайным и систематическим отказам элементов структуры модуля. Для достижения задачи формирования сигналов управления исполнительными элементами с заданными логическими порогами срабатывания достоверностью, равной 1, используется блок реле и контактная треугольная матрица, представляющая собой мостиковую (класса Н) структуру, описываемая для каждого выхода матрицы системой симметрических булевых функций, реализуемых схемами "голосования". Треугольная матрица построена на нормально разомкнутых контактах блока реле модуля, которые размещены по ярусам с убыванием на единицу номеров контактов в каждом столбце, одноименные диагональные контакты матрицы развязаны диодами. Два смежных контакта любого столбца матрицы, а также средняя точка двух последовательно соединенных диодов матрицы образуют узлы. На выходных узлах каждой строки матрицы формируются сигналы управления исполнительными элементами с нижним уровнем логического порога, соответствующего порядковому номеру выхода контактной матрицы. Верхний ярус матрицы составлен нормально разомкнутыми контактами всех n реле и подключен к плюсовой шине источника питания. Нижний ярус заканчивается одним замыкающим контактом реле Х_n, на выходе которого формируется сигнал с логическим порогом ранга =n. Блок реле имеет Х₁, Х₂, Х₃, ... Х_n управляющих обмоток, подключенных к полосовой шине источника питания, на входы которых подаются входные воздействия x'₁, x'₂, x'₃ ... '_n, где x_i∈0,1. Наиболее целесообразное применение многополюсного модуля с логическими порогами - это в ядерной энергетике, в системах, обеспечивающих высокую степень готовности к применению технически сложных систем космической и ракетной техники, что является техническим результатом. 3 ил.

Многополюсный модуль для формирования управляющих сигналов на группу исполнительных элементов с n входами и n выходами, содержащий блок из реле X₁, X₂, ... X_i ... X_n, управляющие обмотки которых являются входами модуля, и контактную треугольную матрицу, формирующую на своих выходах сигналы управления исполнительными элементами, отличающийся тем, что контактная треугольная матрица с n выходами Z₁, Z₂, ... Z_i ... Z_n состоит из замыкающих контактов блока реле, реализующих симметрические булевые функции n переменных для каждого выхода Z₁, Z₂, ... Z_i ... Z_n, каждый столбец контактной треугольной матрицы образован замыкающими контактами реле с номерами, убывающими на единицу, верхняя строка контактной треугольной матрицы составлена замыкающими контактами реле X₁, X₂, ... X_i ... X_n, подключенными к плюсовой шине источника питания, нижняя строка контактной треугольной матрицы состоит из одного замыкающего контакта реле X_n, одноименные диагональные замыкающие контакты контактной треугольной матрицы развязаны диодами, выходами контактной треугольной матрицы является узлы, образованные крайними правыми диодами соответствующей строки контактной треугольной матрицы и смежными с ними замыкающими контактами реле X_n и выходом замыкающего контакта реле X_n, расположенного в нижней строке контактной треугольной матрицы.