Устройство контроля параметров Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

оо

со СП Ю

Изобретение относится к области автоматики, телемеханики и вычислительной техники и может быть использовать для контроля датчиков состояния объектов.

Известно устройство для контроля дисерных объектов, содержащее датчики, входные регистры, элемент ИЛИ, два триггера, два ключа, генератор импульсов, два коммутатора и выходные регистры.

Однако это устройство отличается невысоким быстродействием, поскольку в нем опрос датчиков происходит последовательно во времени.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является коммутирующее устройство для датчиков состояния объектов, содержащее регистр, подключенный выходами к входам, состоящий из триггеров, дешифратора (схема И), блок коммутации, состоящий из схем И и ИЛИ, соединенный входами с информационными входами устройства, а выходами с соответствующими входами регистра. Работа устройства основана на принципе коммутации сигналов, поступающих на его входы от датчиков состояния объектов, на соответствующие выходы 2.

Недостатком известного устройства является его малое быстродействие, так как при одновременном поступлении сигналов от датчиков его быстродействие составляет T n-t, где п - количество датчиков, t - время обслуживания одного датчика; а также недостаточная надежность, поскольку в нем при одновременном возникновении сигналов от нескольких датчиков из-за наличия гонок в цепях блока коммутации может произойти ложное срабатывание триггеров, что приведет к ложной выдаче выходных сигналов о состоянии объектов контроля.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля параметров, содержащее первый регистр, подключенный выходами к первым входам блока элементов И, связанного выходами с информационными выходами устройства, введены блок сравнения, элемент ИЛИ, триггер, первый и второй элементы НЕ, распределитель импульсов и второй регистр, подключенный выходами к соответствующим информационным входам первого регистра и к первым входам блока сравнения, соединенного вторыми входами с соответствующими выходами первого регистра, а выходами - с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом к единичному входу триггера, связанного инверсным выходом через первый элемент НЕ с управляющим выходом устройства, прямым выходом через второй элемент НЕ - с входом обнуления второго регистра, причем первый, второй и третий выходы распределителя импульсов подключены соответственно к управляющему входу первого регистра, к второму входу блока элементов И и к нулевому входу триггера, а первый и второй входы распределителя импульсов соединены соответственно с управляющим и с тактовым входами устройства.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

Устройство содержит выходы датчиков

0 состояния объектов 1, второй регистр 2, состоящий из RS-триггеров 3, первый регистр 4, состоящий из D-триггеров 5, блок элементов И 6, информационные выходы 7 устройства, блок 8 сравнения, состоящий из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, элемент ИЛИ 10, RS-триггер 11, первый элемент НЕ 12, второй элемент НЕ 13, распределитель 14 импульсов, управляющий выход 15 устройства, управляющий вход 16 устройства и тактовый вход 17 устройства.

0 Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти устройства находятся в нулевом состоянии, а на всех входах, кроме тактового входа 17 и выходах устройства, присутствуют

5 нулевые сигналы. На тактовом входе 17 устройства непрерывно действуют тактовые импульсы, которые поступая на второй вход распределителя 14 импульсов, подтверждают его нулевое состояние.

Регистр 4 предназначен для хранения выданной информации (хранение предыдущего состояния датчиков).

Регистр 2 служит для приема текущей входной информации, сигналы которой могут быть различной длительности и прихо дить в любое время, в том числе и во время выдачи предыдущей информации. Это позволяет сохранить любую информацию, которая поступает на входы устройства.

Блок элементов И 6 представляет собой двухвходовые элементы И, вторые входы которых соединены между собой и вторым выходом распределителя 14 импульсов.

Распределитель 14 импульсов представляет собой управляемый распределитель и.мпульсов на три выхода, выполненный на основе регистра сдвига. Цикл его работы равен времени де.йств,ид трех тактовых импульсов, после чего он приходит в исходное состояние. Тц 2Т , где Tt - период следования тактовых импульсов.

Устройство непрерывно следит за состоя0 нием датчиков контролируемых параметров с помощью блока 8 сравнения. Цри изменении состояний этих датчиков оно формирует сигнал запроса на обслуживание и выдает его на управляющий выход 15. В ответ на сигнал запрос от внешнего уст5 ройства, например ЭВМ, на управляющий вход 16 данного устройства поступает сигнал готовность (опрос), который запускает распределитель 14 импульсов. Последний

производит вначале перепись информации от датчиков, хранящейся в регистре 2, в регистр 4. Затем распределитель 14 импульсов производит считывание информации с регистра 4 через блок элементов И 6 на выходы 7 устройства.

Рассмотрим более подробно работу предлагаемого устройства.

В исходном состоянии на нулевые входы RS-триггеров 3 регистра 2 действует единич ный сигнал, который подтверждает их нулевое состояние. При появлении единичныхсигналов на единичных входах триггеров 3 регистра 2 единичный сигнал, присутствующий на их нулевых входах, не препятствует образованию на единичных выходах указанных триггеров единичных сигналов. При исчезновении единичных сигналов с единичных входов триггеров 3 регистра 2 и наличии единичного сигнала на их нулевых входах последние устанавливаются в нулевое состояние.

Пусть на входы устройства с выходов первого и второго датчиков поступают единичные сигналы, которые воздействуют на единичные входы соответствующих триггеров 3 регистра 2. На выходах этих триггеров устанавливаются единичные сигналы, которые поступают на соответствующие информационные входы регистра 4 и на первые входы соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 блока 8 сравнения. Информация с регистра 2 перепишется в регистр 4 только после запуска распределителя 14 импульсов. Поэтому элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, соответствующие 1-му и п-му датчику, срабатывают, так как на их первые входы поступают единичные сигналы, а на их вторые входы - нулевые сигналы с выходов соответствующих триггеров 5 регистра 4. На выходах указанных элементов блока 8 сравнения появляются единичные сигналы, что свидетельствует об изменении входной информации. Эти единичные сигналы через элемент ИЛИ 10 воздействуют на единичный вход RS-триггера 11. Последний переключаются в единичное состояние, вследствие чего на выход 15 устройства выдается единый сигнал запроса на обслуживание, а на выходе элемента НЕ 13 появляется нулевой сигнал. В ответ на сигнал запроса внещнее устройство в случае его готовности выдает импульсный сигнал опроса, который поступает на управляющий вход 16 данного устройства. По этому сигналу происходит запуск распределителя 14 импульсов, который на первом такте работы формирует на своем первом выходе единичный сигнал записи. Этот сигнал, поступая на синхронизирующий вход регистра 4, производит запись в него информации, хранящейся в регистре 2. В результате соответствующие триггеры 5 регистра 4 переключаются в единичное состояние и на их выходах появляются единичные сигналы. Поскольку после этого на всех входах блока 8 сравнения будут действовать идентичные сигналы, то на его выходах единичные сигналы сменяются на нулевые. На выходе элемента ИЛИ 10 единичный сигнал также сменяется на нулевой, но при этом триггер 10 по-прежнему остается в единичном состоянии. Далее на втором такте работы распределителя 14 импульсов на его втором

0 выходе выделяется единичный импульсный сигнал, который поступает на второй вход блока элементов И 6. В результате на соответствующих выходах этого блока образуются единичные импульсные сигналы, которые поступают на выходы 7 устройства. Таким образом, на выходы 7 устройства выдается параллельный код, каждая позиция которого несет информацию от соответствующего датчика. В рассматриваемом случае этот код имеет вид 100...1, что соот0 ветствует наличию информации от 1-го и п-го датчиков. Внешнее устройство (ЭВМ) получает указанные данные, определяет в каком состоянии находятся параметры контролируемого объекта. На третьем такте работы распределителя 14 импульсов на его третьем выходе появляется единичный импульсный сигнал, который поступает на нулевой вход триггера 11. Если к этому времени не произошло изменение входной информации, что соответствует наличию нулевого сигнала на единичном входе триггера 11, то последний сбрасывается в нулевое состояние. Поэтому единичный сигнал запроса с выхода 15 снимается, а на выходе элемента НЕ 13 нулевой сигнал сменяется на единичный. Последний подтверждает нулевое состояние всех триггеров 3, кроме триггеров 3, на единичные входы которых от I-го и п-го датчиков действуют единичные сигналы. В этом случае ни один из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 блока 8 сравнения не срабатывает, так как

0 информация предыдущего состояния датчиков, хранящаяся в регистре 4, соответствует текущей информации, находящейся в регистре 2. По окончании сигнала на третьем выходе распределителя 14 импульсов последний приходит в исходное состояние.

Если в течение времени выдачи информации о состоянии датчиков произошло изменение состояния контролируемых датчиков, то работа данного устройства будет протекать следующим образом.

0 Предположим, что в указанный выше момент времени на входе устройства появился единичный сигнал от 2-го датчика, а единичные сигналы от 1-го и п-го датчиков сохранялись. В этом случае на время воздействия на нулевой вход триггера 11

5 единичного импульса с третьего выхода распределителя 14 импульсов с выхода 15 снимается единичный сигнал запроса. При этом нулевой сигнал на выходе элемента НЕ 13 сохраняется вследствие того, что на единичный вход RS-триггера 11 по-прежнему действует единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 10. Это происходит из-за того, что информация в регистре 2 соответствует коду 110..,, а информация в регистре 4 - коду 100...1. Поэтому из-за неидентичной информации в указанных регистрах единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 10 сохранится. По окончанию единичного импульса с третьего выхода распределителя 14 импульс на нулевом выходе триггера 11 устанавливается нулевой сигнал, а на выходе 15 устройства снова формируется единичный сигнал запроса. В ответ на сигнал запроса внешнее устройство выдает на вход 16 данного устройства импульсный сигнал опроса. В дальнейшем работа устройства будет протекать аналогично описанному. При этом на выходы 7 устройства выдается код 110...1. что соответствует наличию информации от 1-го, 2-го и п-го датчиков. Предположим, что во время выдачи информации о состоянии датчиков снялись единичные сигналы с I-fo, 2-го и п-го датчиков, а единичные сигналы от других датчиков не появились. Поскольку к этому моменту времени информация в регистре 4 будет соответствовать информации в регистре 2 (код в этих регистрах - 110...1), то на выходах блока 8 сравнения установятся нулевые сигналы, а единичный сигнал на единичном входе триггера 11 сменится на нулевой. Поэтому по приходу на нулевой вход триггера 11 единичного импульса с третьего выхода распределителя 14 импульсов указанный триггер кратковременно устаналивается в нулевое состояние. В этом случае на выходе элемента НЕ 13 формируется короткий единичный сигнал, который сбрасывает в «О триггеры 3 регистра 2, находяшиеся до этого в единичном состоянии, а с выхода 15 снимается единичный сигнал запроса на время действия единичного импульса на нулевом входе триггера 11. При этом длительность единичного сигнала на выходе элемента НЕ 13 равна времени распространения сигнала по кольцу, образованному из регистра 2, блока 8 сравнения элемента ИЛИ 10, триггера II и элемента НЕ 13. Это получается вследствие того, что после сброса в «О регистра 2 информация в регистре 4 сохранится в виде ранее выданного кода 110...1. Поэтому соответствуюшие элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 блока 8 сравнения срабатывают и на их выходах появляются единичные сигналы, что приводит к смене нулевого сигнала на единичном входе триггера 11 на единичный, а на выходе НЕ 13 - к смене единичного сигнала на нулевой. По окончании единичного импульса на нулевом входе триггера 11 на его нулевом выходе устанавливается нулевой сигнал, а на выходе 15 устройства снова формируется единичный сигнал запроса. Затем по получении сигнала опроса от внешнего устройства происходит запуск распределителя 14 импульсов. Сигнал записи, формируемый на первом выходе распределителя 14, производит обнуление регистра 4, так как в это время на всех его информационных входах присутствуют нулевые сигналы. В результате блок 8 сравнения приходит в исходное .состояние, что приводит к смене на единичном входе триггеров И единичного сигнала на нулевой (исходный). Сигнал считывания, образуемый на втором выходе распределителя 14, считывается на выходе 7 устройства нулевой код, что при наличии единичного сигнала запроса на выходе 15 устройства свидетельствует об исчезновении информации от 1-го, 2-го и п-го датчиков. По появлению единичного импульса на третьем выходе распределителя 14 триггер 11 устанавливается в «О и поэтому с выхода 15 снимается единичный сигнал запроса. Устройство приходит в исходное состояние. Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства определяется одним циклом работы распределителя 14 импульсов и не зависит от числа датчиков. В предлагаемом устройстве исключается возможность выдачи ложной информации о состоянии датчиков. Все это позволяет повысить быстродействие и достоверность результатов -контроля состояний датчиков. Кроме того, в устройстве в отличие от известного информация о состоянии выдается на выходы устройства только при изменении входных сигналов в виде одиночных импульсов, а не в виде генерации импульсов. Благодаря этому не потребуется специального устройства для контроля указанной генерации импульсов, а при выдаче информации о состоянии датчиков в общий канал связи, например в магистраль ЭВМ, имеется возможность для передачи данных в этот канал не только от данного устройства, но и от других источников информации. Из изложенного следует, что новая совокупность признаков предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие и надежность устройства. Технико-экономический эффект приме нения предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия за счет одновременного опроса состояния датчиков и в повышении достоверности результатов контроля за счет исключения выдачи ложной информации о состоянии датчиков.

///

.i

.

7

7

О О

7 /7

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, содержащее первый регистр, подключенный выходами к первым входам блока элементов И, связанного выходами с информационными выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства, в него введены блок сравнения, элемент ИЛИ, триггер, первый и второй элементы НЕ, распределитель импульсов и второй регистр, подключенный выходами к соответствующим информационным входам первого регистра и к первым входам блока сравнения, соединенного вторыми входами с соответствующими выходами первого регистра, а выходами - с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом к единичному входу триггера, связанного инверсным выходом через первый элемент НЕ с управляющим выходом устройства, прямым выходом через второй элемент НЕ - с входом обнуления второго регистра, причем первый, второй и третий выходы распределителя импульсов подключены соответственно к управляющему входу первого perncriia, к второму входу блока элементов И и к а о нулевому входу триггера, а первый и второй входы распределителя импульсов сое(Л динены соответственно с управляющим и с тактовым входами устройства.