Устройство для автоматического контроля многоканального объекта Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к измеригельным информационным системам и мо жет использоваться для эксплуатационного контроля многоканальных объек тов, критерием отказа которых являет ся выход из строя большого к личества однотипных контролируемых каналов (например, при контроле датчиков рецепторных полей в системах распознавания, приемно-усилительных трактов рыболовецких гидроакустических станций, полей датчиков крупнорайонных сейсмических станций, элементов солнечных батарей и т.п. там, где средняя частота отказов относительно постоянна и заранее неизвестна. Известно устройство для централизованного контроля с циклическим опipocoM датчиков, содержащее генератор fcoдoвыx импульсов, коммутатор с контактными ключевыми элементами, управ ляемый от счетчика} канал автоматического измерения, канал линеаризации характеристик датчиков, канал контроля, блок индикации и регистрации, а также блок измерений по вызо- ЙУ D. Недостатками данного устройства являются его значительная сложность и малый срок службы контактного коммутатора. Наиболее близким к изобретению По технической сущности является уст ройство для автоматического контроля многоканального объекта, содержащее унифицирующие преобразователи, входа ми соединенные с входами устройства, а выходами - с информационными входа ми контактных ключевых элементов ком мутатора, подсоединенных управляющими входами через первый дешифратор к выходам кольцевого счетчика, блок сравнения, первым входом соединенный с выходом блока уставок, а вторым входом - с объединенными между собой выходами контактных ключевых элементов коммутатора, блок индикации, управляющие входы которого соединены с адресными выходами первого дешифра fopa, информационный вход подключен к выходу блока сравнения, а вход сброса соединен с первым выходом блока управления и входом сброса кольцевого счетчика, В ус ройстве осуществляется Последовательное подключение выходных сигналов унифицирующих преобразователей к входу бло,ка сравнения, где они сравниваются :с уставками, формируемыми блоком уставок, а результаты сравнения поступают на блок индикации z . Недостатком известного устройства является низкая надежность коммутации контактных ключевых элементов коммутатора из-за высокой частоты его переключений, которую приходится устанавливать для обеспечения минимального риска необяаружения отказа объекта. Целью изобретения является повышение; надежности устройства за счет возможности автоматического регулирования частоты переключения коммутатора. Поставленная цель достигается тем. Что в устройство для автоматического контроля многоканального объекта введены счетчик, второй дешифратор, регистр, третий дешифратор, реверсивный счетчик, мультиплексор и делитель частоты, причем информационный вход .счетчика подключен к выходу блока сравнения, входы сброса счетчика и регистра соединены с первым дополнительным выходом первого дешифратора, выходы счетчика подключены к входам второго дешифратора, выходами соединенного с входами регистра, первый, второй, tpeтий и четвертый выходы ко iToporo подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам третьего дешифратора, пятъы входом подключенного к второму дополнительному выходу первого дешифратора и счетному входу реверсивного счетчика, шестым входом - к первому выходу блока управления и управляющему входу делителя частоты, а седьмым входом - к выходам реверсивного счетчика и адресньм йходам мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами Делителя частоты, подключенного информационным входом к Второму выходу блока управления, выход мультиплексора соединен с информационным входом кольцевого счетчика и стробирующим входом блока сравнения, при этом первый, второй и третий выходы третьего дешифратора соединены соответственно с входами управления суммированием, управления вычитанием и сброса реверсивного счетчика. В предлагаемом устройстве в конце каад;ого цикла контроля анализируется общее число отказавших каналов. Если это число не превышает 1/3 К, где К - критерий отказа объекта (число отказавших каналов, при котором объект контроля считается неисправным), то в следующем цикле контроля частота переключений коммутатора уменбшается в два раза. Если в конце какого либо цикла число отказавших каналов находится в интервале 1/3 К - 1/2 К, то в следующем цикле частота коммутации остается прежней. Если анализируемое число отказов находится меж ду 1/2 К и 2/3 К, то в следующем цик ле частота переключений удваивается. Если в конце какого-либо цикла контроля число отказавших каналов превысит 2/3 К, .то независимо от частоты переключений последнего цикла устанавливается максимальная частота коммутации, с которой устройство начало свою работу. Таким образом, при относительно постоянной реальной интенсивности отказовсохраняется малый риск не обнаружить вовремя неисправность объекта и в то же время средйяя частота переключений коммута тора уменьшается, что повьлпает надеж ность контактньпс ключевых элементов. На чертеже представлена схема пред лагаемого устройства для автоматического контроля многоканального объекта Устройство содержит унифицирующие преобразователи 1, предназначенные для преобразования входных сигналов в унифицированный электрический сигнал, коммутатор 2, который предназначен для коммутации выходных, сигналов преобразователей 1 и содержит контактные ключевые элементы 3, кольцевой счетчик 4 и первый дешифратор 5, блок 6 сравнения, служащий для сравне ния унифицированных сигналов с уставками от блока 7 уставок, блок 8 индикации, предназначенный для отображения результатов контроля, блок 9 управления, служащий для формирования тактовьк импульсов и управления работой устройства, счетчик 10, служащий для фиксации числа отказавщих каналов, второй дешифратор 11 служащий для управления работой (трехразрядного) регистра 12 на триггерах 13, служащего для управления третьим дешифратором 14, который предназначен для управления реверсивным счетчиком 15 и содержит элементы И 16 - 18, элементы ИЛИ 19 и 20 и элемент И-НЕ 21, мультиплексор 22, служащий для подключения импульсов определенной частоты от делителя 23 частоты к счетчику 4 коммутатора 2 в зависимости от кода на выходе реверсивного счетчика 15. Блок 9 содержит генератор 24 тактовых импульсов, элемент И 25 и триггер 26. Устройство работает следующим образом. Импульс Пуск, однократно, поступающий с пульта оператора через блок 9 управления, сбрасьшает в нулевое состояние счетчик 4, блок 8 индикации, реверсивный счетчик 15 и делитель 23. На втором дополнительном выходе дешифратора 5 при этом появляется сигнал 1, сбрасьгааюпцсй в нулевое состояние счетчик 10 и регистр 12. Тактовые импульсы генератора 24 блока 9 управления начинают поступать на вход делителя 23 частоты. Последний представляет собой обычный двоичный счетчик, частота импульсов на каждом из последующих выходов которого в два раза меньше, чем на предыдущем. Выходной код установленного в нулевое состояние реверсивного счетчика 15 подключает к выходу мультиплексора 22 тот выход делителя 23, частота импульсов на котором максимальна. Эти импульсы проходят .на счетчик 4, который с приходом каждого очередного импульса изменяет свое состояние, и на выходах дешифратора 5 по очереди появляется сигнал, открывающий ключи 3, число которых равно числу контролируемых каналов. При этом сигналы от унифицирующих преобразователей 1 по очереди подключаются к- входу блока 6 сравнения. Если модуль разности межцу сигналом и уставкой превышает допустимое отклонение, что свидетельствует о неисправности канала, то на выходе блока 6 появляется сигнал, поступающий в блок 8 индикации. На адресных входах блока 8 при этом существует единичный позиционный код адреса контролируемого на данном такте канала, поступающий с адресных выходов коммутатора 2. Высвечивается соответствующий элемент индикации, свидетельствующий о неисправности канала. Если же оказывается, что модуль разности между сигналом и уставкой не превьш1ает допустимого уровня, -то блок 6 сравнения не срабатывает и сигнал на выхо51де блока 6, свидетельствующий о неисправности канала, не появляется. Для исключения ложных срабатываний блока 6 сравнения из-за неустановившихся переходных процессов при Ъодключении очередного канала выходной сигнал этого блока стробируется сигналом мультиплексора 22. Сигналы с выхода блока 6 сравнения Поступают также на вход счетчика 10, в котором фиксируется число отка завших каналов, Выходы счетчика 10 управляют состоянием дешифратора 11, который соединен своими выходами с входами регистра 12, представляющего собой набор триггеров 13. Сигналы 1 появляются на первом, втором и третьем вьгх;)дах дешифратора 11 при появлении в счетчике 10 чисел соотве ственно 1/3 К, 1/2 К и 2/3 К, где К - число отказавших каналов, при котором объект контроля считается не исправным. Если после контроля всех каналов число отказов окажется меньше, чем 1/3 К, то в течение цикла контроля сигнал 1 не появляется ни на одном из выходов дешифратора 11 и регистр 12 к концу цикла остается в нулевом состоянии. При этом на нулевом выходе его первого разряда останется 1 которая через элемент И 18 поступит на вход управления сложением реверсивного счетчика 15 Элемент И 18 открыт, так как на выходе элемента И-НЕ 21 существует сигнал 1, обусловленный нулевым состоянием выходов реверсивного счетчика 15. На входе управления вычитанием реверсивного счетчика 15 сигнал О, так как подключенный к этому входу элемент И 17 закрыт нулевым сигналом с единичного выхода второго разряда регистра 12 и нулевым сигналом с выхода элемента ИЛИ 19, который обусловлен нулевым состоянием реверсивного счетчика 15. Последнее предусмотрено для того, чтобы не допустить режим вычитания -реверсивного счеичика 15, если он на ходится в нулевом состоянии. После окончания цикла контроля импульс, по являющийся на первом дополнительном выходе дешифратора 5, переведет реверсивный счетчик 15 в состояние, на единицу большее предыдущего (нулевого), и мультиплексор 22 подключит к своему выходу следующий выход .делителя 23 с частотой импульсов в 2 два раза меньшей, чем предьодущая. После этого импульс на втором дополнительном выходе дешифратора 5 установит в нулевое состояние счетчик 10 и регистр 12 и начнется следующий цикл опроса каналов, который осуществляется со скоростью в два раза меньшей, чем в предыдущем цикле. В новом цикле вьшгедшие ранее из строя каналы подтвердят свое состояние в блоке 8 индикации и их число просуммируется с числом новых отказов в счетчике 10. Есди общее Число отказов к концу нового цикла вновь не превысит 1/3 К, то содержимое реверсивного счетчика 15 увеличится еще на единицу аналогично описанному и частота импульсов, поступающих в коммутатор 2, вновь уменьшится вдвое.. Так продолжается до тех пор, пока ,либо к концу очередного цикла в счетчике 10 не окажется записанным число, находящееся в интервале 1/3 К |1/2 К, либо мультиплексор 22 не подключит к своему вькоду последний выход делителя 23 с минимальной для предлагаемого устройства частотой коммутации. При этом в первом случае к концу цикла первый разряд регистра 12 перейдет в единичное состояние и через элемент И 18 отключит режим сложения реверсивного счетчика 15, на входе управления вычитанием которого также сигнал О, поскольку второй разряд регистра пока не сработал. Поэтому реверсивный счетчик 15 не изменит свое последнее состояние, вследствие чего частота переключений коммутатора 2 в следующем цикле останется такой же, как и в предьщущем. Во втором случае в реверсивном счетчике 15 окажется записанным максимальное число, равное числу выходов делителя 23 без единицы и соответствующее 1 во всех разрядах. При этом срабатьшает элемент И-НЕ 21, отключая через элемент И 18 режим сложения реверсивного счетчика 15, ив дальнейшем устройство продолжает работать с минимальной частотой. Если к концу какого-либо цикла контроля зафиксируется число отказов 1/2 К - 2/3 К, сработают первый и второй разряды регистра 12. При этом отключится режим сложения и подключится режим вычитания реверсивного счетчика 15, -и к началу следующего цикла его состояние уменьшится на

единицу, что повлечет за собой удвоение частоты переключений коммутатора 2. Это удвоение в каждом следующем цикле происходит до тех пор, пока реверсивный счетчик 15 не придет в нулевое состояние и частота коммутации не окажется максимальной, после чего сработает элемент ИЛИ 19 и запретит дальнейшее вычитание из реверсивного счетчика 15. Далее устройство работает с максимальной частотой переключений.

Если в конце цикла контроля число, зафиксированное в счетчике 10, окажется больше, чем 2/3 К, то сработают все три разряда регистра 12. При этом сигнал 1 с единичного выхода третьего разряда поступит на элемент И 17, который с приходом импульса с второго дополнительного выхода коммутатора 2 откроется, и через элемент ИЛИ 20 реверсивный счетчИк 15 сбросится в нулерое состояние. Для надежного сброса нулевой сигнал с нулевого выхода третьего разряда регистра 12 закрывает элемент И 17, управляющий режимом вычитания реверсивного счетчика 15. В дальнейшем работа устройства проходит с макснмальной тактовой частотой, так как в конце каждого цикла реверсивный счетчик 15 сбрасывается.

При необходимости остановки контроля от пульта оператора поступает импульс на шину Останов и тактовые импульсы от блока 9 управления на схему не проходят.

В предлагаемом устройстве в сравнении с известным при ограниченном

допустимом числе срабатьшан1 й контактного ключевого элемента коммутатора выигрьш по времени безотказной рзаботы определить по формуле У i/1 , где i - средняя частота коммутации в предлагаемом устройстве, f - фиксзфованная частота коммутации в известном, равная максимальной из набора частот предлагаемого устройства.

Статистические характеристики отказов объекта контроля таковы, что в процессе контроля с одинаковой вероятностью р появляются п частот коммутации, т.е. . Тогда

Z ; , , 1 ;м

где j {/2 , так как возможные частоты отличаются в два раза. С учетом этого получим

у4..

i 2-(

Например, при у 2,6, т.е. в данном случае обеспечивается почти трехкратное увеличение времени безотказной работы. Это увеличение существенно зависит от соотношения априорной и реальной интенсивностей отказов и возрастает с ростом последнего. Когда реальная интенсивность отказов . объекта равна априорной, на основании которой выбирается максимальная частота коммутации, время безотказной работы предлагаемого устройства равно времени безотказной работы известного.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО . КОНТРОЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ОБЪЕКТА, Содержащее унифицирующие преобразователи, входами соединенные с входами устройства, а выходами - с информационными входами контактных ключевых элементов коммутатора, подсоединенных управляющими входами через первый дешифратор к выходам кольцевого счетчика, блок сравнения, первым входом соединенный с выходом блока уставок, а вторым входом - с объединенными между собой выходами контактных ключевых элементов коммутатора, блок индикации, управляющие входы которого соединены с адресными выходами первого дешифратора, информационный вход подключен к выходу блока сравнения, а вход сброса соединен с первым выходом блока управления и входом сброса кольцевого счетчика, отличающееся тем, что. с целью повьшения надежности устройст ва, в него введены счетчик, второй дешифратор, регистр, третий дешифратор, реверсивный счетчик, мультиплексор и делитель частоты, причем информационный вход счетчика подключен к выходу блока сравнения, входы сброса счетчика и регистра соединены с первым дополнительным выходом первого дешифратора, выходы счетчика подключены к входам второго дешифратора , выходами соединенного с входами регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому вхоДам третьего дешифратора, пятым входом подключенного к второму дополнительному выходу первого дешифратора и счетному входу реверсивного счетчика, шестым входом - к первому выходу блока управления и управляющему входу делителя частоты, а седьмь м входом - к быходам реверсивного счетчика и адресным входам мультиплексора, ин4 формационные входы которого соединены с выходами делителя частоты, подключенного информационным входом к второму выходу блока управления, выход мультиплексора соединен с информационным входом кольцевого счетчика и стробирующим входом блока сравнения, при этом первый, второй и третий выходы третьего дешифратора соединены соответственно с входами управления суммированием, управления вычитанием и сброса реверсивного счетчика.