Аналоговое мажоритарное устройство Советский патент 1986 года по МПК H03K19/23 

полюсники 2 и 3, измерительный канал 4, компаратор 5, реле 6 с контактами 7, 12 и 14, нагрузочные резисторы 8j выходные шины 9, балансные 10 и 11 и компенсационные 13 резисторы. Достижение поставленной цели обеспечивается использованием новых взаиИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в навигационных системах повьшенной надежности для автоматической обработки данных резервированных измерительных каналов.

Цель изобретения - повьшение достоверности обнаружения отказавших каналов.

На чертеже приведена электрическая схема мажоритарного устройства

Устройство содержит в каждом резервируемом канале операционный усилитель 1, резистивные трехполюс- ники 2 и 3, включенные крайними полюсами мелсду входом и выходом операционного усилителя 1, средний вывод одного трехполюсника 2 и 3 связан с выходом измерительного канала 4 и первым входом компаратора 5, выход которого подключен к обмотке реле 6, размыкающие контакты 7 реле 6 включены между точками соединения выводов нагрузочных резисторов 8 с выходными шинами 9 и средними полюсами трехполюсни- ков 2 и 3, первые выводы балансных резисторов 10 и 11 связаны с общей шиной, второй вывод первого балансного резистора 10 подключен к второму входу компаратора 5 и через размыкаюш;ий контакт 12 реле 6 - к общей точке соединения первых выводов компенсационных резисторов 13, к которой через замыкающий контакт 14 реле 6 подключен второй вывод балансного резистора вторые выводы компенсационных резисторов 13 соединены с соответствующими выходными шинами 9.

Обозначены также сигнал Ugx-j нз выходе J -го измерительного ка;нала пропорциональный проекции вектора

мосвязей балансных резисторов с компенсационными, а также новой связи входной цепи компаратора с резистором 10. Устройство легко настраивается, не содержит диодных мостов и источников опорного напряжения, I ил.

физической величины по J-му направлению, j fTh , сигнал U&biv на L-ом выходе мажоритарного устрой ства, пропорциональный проекции вектора физической величины на i-ю ось основного базиса, L 1,3, сигнал Ug.j , снимаемый с балансного резистора 10 и получаемый в резуль- масштабного суммирования сигналов UBWX.L.

Аналоговое мажоритарное устройство работает следующим образом.

Когда все резервируемые каналы исправны, функциональная взаимосвязь между составляющими И -мерного вектора Ug, на выходах измерительных -каналов 4 и компонентами трехмерного вектора /вы на выходных шинах 9 устанавливается уравнением вида

Ugx BUgbix

(1)

5

0

5

где & {byi} , ( j .1,h , L 1,3)-hx 3 - матрица направляю--- щик косинусов Sj I , определяющая переход от. h -мерного базиса вектора Ua;( к трехмерному базису вектора Ьы к , ее элементы Bj i определяются соотношением проводимостей резисторов 2 и 3 трехполюсников с учетом величины взаимной проводимости узлов выходных шин 9 относительно общей шины.

В результате масштабного суммирования сигналов UgbiKt в контуре обратной связи (нагрузочные резисторы 8 - компенсационные резисторы 13 - балансный резистор 10) на резисторе 10 каждого резервируемого канала выделяется свой сигнал обратной связи U gx j соответствии с уравнением j

BxJ Z f J Bbtx-i (2) Ui

где коэффициенты J1. , определяемы соотношением сопротивлений резисто- 1рой 10 и 13, равны соответствующим коэффициентам матрицы В в уравнении (1).

При нормальной работе устройства сигнал Ug.j на выходе j -го измерительного канала 4 в точности соответствует сигналу обратной связи U),.j , снимаемому с резистора 10 этого же резервируемогб канала, т.е. непрерьшно во времени наблюдается баланс напряжений и gxj. fgx Степень разбаланса указанных напряжений характеризует точность и достоверность мажоритарного выделения проекций вектора по t-ым осям основного базиса. Это позволяет надежно диагностировать и прогнозировать состояние резервируемых каналов.

При отказе блоков или элементов например К -го резервируемого канала, на соответствующем резисторе 10 вьщеляется сигнал обратной связи Ug.(.|( , зависящий от составляющих вектора Ufebix. Формируемого по сигналам наиболее многочисленной группы исправных каналов и в соответствии с принципом большинства достоверного. В то же время величина сигнала l-lg.j , снимаемого непосредственно с выхода К-го измерительного канала, зависит только от состояния данного канала. Если рассогласование сигналов Л-Ug «. Ugj снимаемых соответственно с резистора 10 и выхода К -го измерительного канала 4, превышает пороговое значение, то компаратор 5 и реле 6 срабатывают.

Размыкающие контакты 7 реле 6 отключают отказавший резервируемый канал от выходных шин 9, а благодаря переключению контактов 12 и 14 реле 6 к общей точке соединения компенсационных резисторов 13 вместо резистора 10 подключается резистор 11, Изменение коэффициентов Bi j новой (Ь-1) ч 3 - матрицы S при отключении отказавшего К-го канала компенсируется требуемым изменением взаимной проводимости узлов выходных шин 9 относительно общей шины за счет подключения цепей из резисторов 13 и 11, При этом на резисторе 11, как ранее на резисторе 10, вьщеляется номинальный

сигнал Ug.k; благодаря масштабному суммированию составляющих вектора Ugbix J формируемого уже по (ii-1) сигналам измерительных каналов 4,

Каждая из цепей формирования сигналов обратной связи U gxJt состоящая из наиболее простых и надежных пассивных элементов - резисторов 10 и 13, обладает постоянством коэффициента передачи по напряжению с выхода устройства на вход компаратора 5, связанный с резистором 10, Компенсационная цепь из резисторов 11 и 13 обеспечива-

ет постоянство соответствующих фициентов матршц 1 6 , когда изменяется ее порядок от значения и до (i-P), Р4 и. -3 в процессе отключения отказавших каналов,

В случае отказа F резервируемых каналов, формирование составляющих трехмерного вектора USbix -мерного сигнала обратной связи Ug происходит аналогично по сигналам

-р измерительных каналов. Следовательно, сигнал отключения отказавшего канала формируется на основании сопоставления суммарных показаний наиболее многочисленной группы исправных резервируемых каналов с фактическими показаниями выхода указанного измерительного канала. При этом по сравнению с известным устройством на результат сопоставления не влияют нестабильности характеристик таких нелинейных звеньев, как диодные ключи, I

Следует отметить, что балансные резисторы 10 и 11 одновременно выполняют функции настроечных. Настройку схемы мажоритарного устройства выполняют следующим образом, На выходах всех h -измерительных каналов 4 задают тестовые сигналы

Uftx . Изменяя величину резистора 10,

в каждом канале добиваются выпол-

нения равенства Ue,xj J 1 ,i Затем с помощью реле 6 поочередно . отключают каждый из резервируемых

каналов и регулировкой соответствующего резистора 11 вторично обеспечивают выполнение условия Ug,f.,i, Проверку правильности функционирования мажоритарного устройства осуществляют путем сравнения соответет вующих компонент векторного информационного сигнала Ug, и векторного сигнала обратной связи UB,,

I

Таким образом, использование новых взаимосвязей балансных резисторов 10 и 11 с компенсационными резисторами 13, а также новой связи входной цепи компаратора 5 с резистором 10 обеспечивают положительный эффект: повьшение достоверности обнаружения отказавших каналов тарного устройства. При этом предла гаемое устройство легко настраи- зается, не содержит диодных мостов и источника опорного напряжения, что выгодно отличает его по простоте и надежности от известных технических решений,

Формула изобретени

Аналоговое мажоритарное устрой- ,ство.,состоящее из н идентичных резер вируемых .каналов; где и 5 трех нагрузочных резисторов, каждый из которых включен между общей и соответствующей выходной шиной, каждый из резервируемых каналов содержит измерительньй канал, операционный усилитель, резистивные трехполюсники, три компенсационных резистора, компаратор и реле, реСоставитель Н, Дубровская Редактор И. Дербак Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Шекмар

Заказ 8430/61 Тираж 871Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГШ Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

.зистивные трехполюсники крайними полюсами включены между входом и выходом операционного усилителя, средний вывод одного трехполюсника связан с первым входом компаратора выход которого подключен к обмотке реле, размыкающие контакты реле включены между соответствующими выходными шинами и средними полюсами соответствующих трехполюсни- ков, отличающееся тем, что, с целью повышения достовернос обнаружения отказавших каналов, в него введены два балансных резистора, выводы которых связаны с общей шиной, второй вывод первого балансного резистора подключен к второму входу компаратора и через размыкающий контакт реле - общей точке соединения первых выводов компенсационных резисторов к которой через замыкающий контакт реле подключен второй вывод второго балансного резистора, вторые выводы компенсационных резисторов соединены с соответствующими выходными пшнами, причем вькод измерительного канала соединен с первым входом компаратора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в навигационных системах повьшенной надежности для автоматической обработки данных резервированных измерительных каналов. Цель изобретения - повьшение достоверности обнаружения отказавших каналов. Устройство содержит в каждом резервируемом канале операционный усилитель 1, резистивные трехQ.;, Q (Л -о ui,,i -о ЧМЗ о оо О5 СО