Устройство для контроля последовательности чередования импульсов Советский патент 1988 года по МПК H03K5/22 

сл

ел

держащее элементы, показанные на чер теже, дополнительно введены группа элементов 4-1...4-п, элементы ИЛИ 5, 6, 13 и 14, формирователи 9 и 10 импульсов, элементы ИЛИ-НЕ 7 и 11, эле мент1.1 И 8-1...8-П, элемент 15 задержки, дополнительные шины и соответствующие функциональные связи меж ду ними. Это позволило использовать

06757

вместо многовхОдовых элементов И и

ИЛИ, число и количество входов которых определяется количеством входных шин устройства, двухвходовые элементы И и ИЛИ, что существенно упростило устройство и обеспечило установку его в исходное состояние как при обнаружении сбоя, так и в начальный момент времени. 1 ип,

Изобретение может быть использовано в устройствах автоматики дискретного действия и контроля последовательности чередований импульсных сигналов в системах контроля и управления. Цель изобретения - повьппение надежности контроля и упрощение уст- - ройства - достигается за счет установки устройства в исходное состояние в начальный момент времени при нару- шёнии чередования контролируемых импульсов. Для зтого в устройство, со

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики дискретного действия для контроля последовательности чередования импульсных сигналов в системах контроля и управления .

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет установки в исходное состояние в начальный момент времени и при нарушении чередования контролируемых iмпyльcoв и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается за счет введения в устройство группы элементов задержки, второго, третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ, первого и второго формирователей импульсов, первого и второго элемен- тов ИЛИ-НЕ, элементов И, элемента задержки, дополнительных шин и новых связей.

Это позволило использовать вместо МНОГОВХОДОВЫХ элементов И и ИПИ,чис- ло и количество входов которых определяется количеством входных шин устройства, двухвходовые элементы И и ИЛИ, что существенно упростило устройство и обеспечило установку в исходное состояние как при обнаружении сбоя, так и в начапьньй момент времени.

На чертеже показана функциональная электрическая схема предлагаемого устройства для сдучая, когда п - чет- ное число.

Устройство для контроля последовательности чередования импульсов содержит элемент ИЛИ 1, группы элементов КЛИ 2-1, 2-2,..., 2-п, к первым входам которых подключен выход эле

Q

5

5

0

40

2

мента ИЛИ 1, группу триггеров 3-1, 3-2,..., 3-п, R-входы которых с первого по (п-1) соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ группы 2-1, 2-2,..., 2-(п-1), а выход элемента ИЛИ 2-п группы подключен к S-входу триггера 3-п группы, группу элементов задержки 4-1, 4-2,...,4-п, входы которых соединены с нулевыми выходами соответствующих триггеров группы 3-1, 3-2,..., 3-п, элемент ИЛИ 5, к входам которого подключены единичные выходы нечетных триггеров группы 3-1, 3-3,..., 3-(п-1) (для определенности принять в данном случае, что п - четное число), элемент ИЛИ 6, входы которого соединены с единичными выходами четных триггеров группы 3-2, 3-4,..., 3-п, элемент ИЛИ-НЕ 7, первые (п-1) входов которого соединены с единичными выходами, а п-й вход - с нулевым выходом соответствующих триггеров группы 3-1, 3-2, 3-п, группу элементов И 8-1, 8-2,..., 8-п, к первым входам которых подключены единичные выходы соответствующих триггеров 3-1, 3-2,..., 3-п группы, второй Вход каждого из элементов И 8-1,8-2,...,8-п группы соединен с выходом соответствующего элемента задержки 4-1,4-2,...,4-п группы, а третий вход каждого из элементов И 8-2,8-3,...,8-п группы соединен с третьим входом элемента И соответственно 8-1,8-2,...,8-(п-1) группы, третий вход элемента И 8-1 группы соединен с третьим входом элемента И 8-п группы, формирователи 9 и 10 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 11, элемент И 12, перрый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 6, с входом

формиронап ОЛЯ 1U импу.пьсон и с mdpi i входом э.чементл ИЧИ-ИН I 1 , первым вход которого гоеди}1ен с выходом элемента ИПИ 5, с входом Люрмиронателя 9

импульсов и с вторым входом элемента

И 12, третий элемент И. ТИ 13, первый вход которого соединен с выходом Лор- мирователя 9 импульсов и с вторыми входами четных элементов ИЛИ группы с 2-2 по 2-(п-2) и с С-входом триггера 3-п группы, D-вход которого соединен с нулевой шиной источника питания, первый элемент 11ПИ 14, к входам которого подключены выходы элементов И 8-1,8-2,...,8-п группы и выход элемента И 12, элемент 15 задержки, выход которого соединен с третьим входом элемента И 12, а вход подключен к выходу элемента ИЛИ 13, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10 1 мпульсов и с вторыми входами нечетных элементов ИЛИ 2-1, 2-3 ...,2-(п-1) группы, входные 1Ш1ны 16-1,16-2,...,16-п, первые (п-1) из которых подключены к S-входам соответствующих триггеров 3-1,3-2,..,, 3-(п-1) группы, а тина 16 подключена к второму входу элемента ИПИ 2-п группы, иину 17 установки исходного состояния, которая соединена с вторым входом элемента ИЛИ 1, первую выходную гчину 18, которая соединена с выходом элемента ИЛИ 14 и с первым

входом элемента ИЛИ 1, третью выходную шипу 19, к которой подключен выход элемента ИЛИ-НЕ I1, вторую выходную пину 20, которая соединена с врз1ходом элемента Ш1И-НЕ 7.

На чертеже показаны также контрольные гшШ) 21 , каждая из которых соединена с соответствующим входом элемента ИЛИ 14 и которые служат для подключения к ним, в случае необходимости, устройства, фиксирующего причину нару111ения последовательности импульсов.

Величина задержки элемента 4-i (i 1,2,...,п) при исчезновении сигнала на пчоде (ве.чичина задержки перепада ) должна быть достаточной для четко установки триггера 3-i в противоположное состояние триггеров 3-1,3-2,...,3-(п-1) в нулевое состояние, а триггера Зп - в единичное) и для четкой Фиксации импульса устрой- ством, подключаем111м к шине 18.

Ве/пгчина задержки элемента 15 должна fitiiTb не менее задержки сраба -

1

5 0 5 о

5

0

5

П.ИМППИ и цепи, .-пг |-Пи; дЧ ИЧ Ч/ (.Ю Н

Tori 2-1, 3- i , 5 (или 6) .

формирователи импульсов вмалют при появлении си1 11ала па ихс)де импульг, длительност ч которогс должна быть достаточна для четкой установки триггеров 3-1,3-2,...,3-п в нулевое положение. Триггер 3-п устанавливается в нулевое положе1П1е по переднему фронту импульса, поступившего на его С-вход,

Устройство для контроля последовательности чередования итлульсов работает следуюишм образом.

В -исходном состоянии триггер 3-п находится в единичном положе}{ии, триггеры 3-I,3-2,...,3-Сп-1) и нулевом положении. Имеются уровни логической 1 на выходах элеме}1тов задержки 4-1,4-2,...,4-(п-1), на выходе элемента И 1И 6 и на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 и уровни логического О на выходе элемента задержки 4-п, на выходе элементов ПНИ 5, ИПИ-НЕ II, И 8-1,8-2,..., 8-п, И 12, 1ПИ 13 и ИЛИ 14, на выходных пинах 18 и 19. Имеется уровень логической 1 на выходной глине 20, который свидетельствует о том, что устройство находится в исходном состоянии. Установка устройства в исходное состояние производится подачей импульса на шину I 7 .

Подача последовательности контролируемых импульсов осуществляется на входные 1иины 16-1, 16-2,..., 16-п последовательно, в порядке возрастания номеров пин, при этом подача первого 1- мпульса на шину 16-1 допускается в том случае, если имеется соответствующий уровеН Ь на шине 20, свидетельствующий о том, что устройство находится в исходном состоянии.

При поступлении импульса на шину 16-1 триггер 3-1 устанавливается в един1тчное положение, вследствие этого устанавливается уровень логического О на выходе элемента КПИ-НЕ 7 и на шине 20 и уровень логической 1 на выходе элемента ИЛИ 5.

Формирователь 9 выдает импульс, по переднему фронту которого устанавливается в нулевое положение гер 3-п и через элемент ИЛИ 13 запускается элемент 15 задержки. Так как триггер 3-п установился в нулевое положение, то устанавливается уровень лот ического

П

на выходе эле

51

мента lUlH 6. При переходе триггера 3-1 в единичное состояние : 1лемеит И 8-1 не срабатывает, так как присутствует уровень логического О на выходе элемента задержки 4-п. После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 13 на выходе элемента 15 задержки появляется задержанный импульс, но этот импульс через элемент И 12 не проходит, так как присутствует уровень логического О на выходе элемента ПНИ 6. После перехода триггера 3-1 в единичное состояние элемент задержки 4-1 и элементы И 8-1 и 8-2 дополнительно закрываются. После появления уровня логической 1 на нулевом выходе триггера 3-п с задержкой на выходе элемента 4-п появляется уровень логической 1, но элемент И 8-1 не срабатывает, так как присутствует уровень логического О на выходе элемента задержки 4-1.

При поступлении после этого импульса на шину 16-2 в единичное положение устанавливается триггер 3-2, вследствие этого появляется уровень логической 1 на выходе элемента ИЛИ 6 и формирователь 10 выдает импульс, который устанавливает в нулевое положение триггер 3-1 через элемент ИЛИ 2-1, и запускает элемент 15 задержки через элемент ИЛИ 13. Элемент И 8-2 при этом не срабатывает, так как присутствует уровень логического О на выходе элемента задержки 4-1. Поскольку триггер 3-1 устанавливается в нулевое положелие.

то. исчезает уровень логической 1 на выходе элемента ИПИ 5. После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 13 на выходе элемента 15 задержки появляется импульс, но этот импульс через элемент И 12 не проходит, так как присутствует уровень логичес- кого О на выходе элемента ИПИ 5. После установления уровня логического О на нулевом выходе триггера 3-2 устанавливается уровень логического О на выходе элемента задержки 4-2 и элементы И 8-2 и 8-3 дополнительно закрываются. После появления уровня логической 1 на нулевом выходе триггера 3-1 появляется уровень логического О на выходе элемента задержки 4-1, но элемент И 8-2 не срабатывает, так как отсутствует уровень логической I на выходе элемента задержки 4-2.

При последовательном поступлении импульсов на шины 16-3,16-4,..., 16-(п-1) устройство работает аналогично одному из описанных случаев, т.е. при поступлении импульса на шину 16-i после поступления импульса на шину 16-(i-l) устанавливается в единичное положение триггер 3-i, вследствие этого появляется уровень Логической 1 на выходе«элемента ИЛИ 5 (если i - нечетное) или на выходе элемента ИЛИ 6 (если i - четное) и формирователь 9 (если i - нечетное)

5 или формирователь 10 (если i - четное) выдает импульс,который устанавливает в нулевое положение триггер 3-(i-l) через элемент И.ПИ 2-(i-l) и через элемент ИЛИ 13 запускает элемент 15 задержки. Элемент И 8-1 при этом не срабатывает, так как отсутствует уровень логической 1 на выходе элемента задержки 4-(i-l). Поскольку триггер 3-(i-l) установился в нуле5 вое положение, то исчезает уровень логической 1 на выходе элемента ИЛИ 6 (если i - нечетное) или на выходе элемента ИПИ 5 (если i - четное). После появления импульса на выходе элемента ИЛИ 13 на выходе элемента 15 задержки появляется импульс, но. этот импульс через элемент И 12 не проходит, так как отсутствует уровень логической 1 на выходе элемента РШИ

0

0

0

5

0

5

6 (если i - нечетное) или на выходе элемента ИЛИ 5 (если i - четное). После установления уровня логического О на нулевом выходе триггера 3-i устанавливается тот же уровень на выходе элемента задержки 4-i и элементы И 8-i,8-(i+) дополнительно закрываются. После появления уровня логической 1 на нулевом выходе триггера 3-(i-) появляется тот же уровень на выходе элемента задержки 4-i, но элемент И 8-i не срабатывает, так как присутствует уровень логического О на выходе элемента задержки. 4-i.

При появлении сигнала на шине 16-п устройство работает аналогично вышеописанному только в момент, когда устанавливается уровень логического О на нулевом его выходе триггера 3-(п- -1), срабатывает элемент ИЛИ-НЕ 7 и на его выходе и на шине 20 появляетrt

ся уровень логической 1 , свидетельствующий о том, что окончилась последовательность импульсов (из п

7

импульсоь) и устройство готово к контролю новой последовательности, подаваемой начиная с пшны 16-1. Рассмотрим работу устройства при возникновении нарушений в последовательности импульсов или сбое в устройстве,

Допустим, после поступления импульса на нечетную входную шипу, например на шину 16-1, поступает импульс также на нечетную шину, например на пину 16-3. После поступления импульса на шину 16-1 устройство будет находиться в следующем состоянии: триггер 3-1 - п единичном, триггеры 3-2,3-3,...,3-п в нулевом, имеются уровни логической 1 на выходах элементов задержки 4-2,4-3,...,А-п, на выходе элемента ИЛИ 5 и уровни логического О на выходе элемента задержки 4-1, на выходах элементов ИЛИ 6, ИПИ-НЕ 7, ИПИ-НЕ 11, ИЛИ I3, ИЛИ 14.

При появлении импульса на шине 16-3 триггер 3-3 устанавливается в единичное положение. На всех входах элемента И 8-3 оказываются разрешающие уровни и на его выходе появляется импульс, длительностью равный времени задержки элемента 4-3, поступающий через элемент ИЛИ 14 на шину 18, сигнализируя о нарушении последовательности чередования импульсов, и через элементы ИЛИ 14 и ИЛИ 1 на первые входы элементов- ИЛИ 2-1,2-2,..., 2-п и далее на R-входы триггеров 3-1, 3-2,..,,3-(п-1) и на S-вход триггера 3-п. В результате устройство устанавливается в исходное положение.

Работа устройства при иных типах нарушения чередования контролируемых импульсов, например в случае, когда после поступления импульса на нечетную входную шину (например, на шину 16-1) поступает импульс на четную шину (например, на шину 16-4), аналогична работе устройства в рассмотренном случае.

Лопустим, в результате сбоя в устройстве отсутствует сброс предыдущего триггера в нулевое состояние после поступления импульса на одну из входных 1иии. В этом случае устройство работает аналогично вышеописанному режиму, но так как предыдущий триггер

, е06757 8

не сбрасывается в нулевое положение, появляющийся на выходе элемента 15 зядержки импульс проходит на выход элемента И 12 (так как имеются уровни логической 1 на выходах элементов ИЛИ 5 и ИЛИ 6) и дальше импульс с выхода элемента И 12 поступает через элемент ИЛИ 14 на вьгходную шину

1Q 18, сигнализируя о сбое в работе, а через элементы ИЛИ 14 и ИЛИ 1 на первые входы элементов ИЛИ 2-1,2-2,..., 2-п, устанавливая устройство в исходное положение.

15 В случае установки всех триггеров 3-1,3-2,...,3-п в нулевое положение, на выходах элементов ИЛИ 5 и 6 устанавливаются уровни логического О, на шине 19 - уровень логической 1,

2Q по которому должна быть прекращена подача импульсов на входные гаины 1 6-1,I6-2,...,16-п до выяснения причины сбоя и устранения ее. Установка устройства в исходное состояние про25 изводится подачей импульса на гаину 17,. Импульс с шины 18, свидетельствующий о нарушении чередования импульсов, фиксируется последующими устройствами, например, с помощью триггера,

30 При необходимости выявлять причину нарушения или сбоя используются контрольные шины 21, которые г можно подключить, например, к S-входам регистра. Если произошло нарушение последовательности чередования импульсов или два триггера оказались в единичном положении, то после появления сигнала на шине 18 и установки устройства в исходное положение необходимо начинать подачу импульсов на входные ши35

40

45

50

55

ны с шины 16-1.

формула изобретения

Устройство для контроля последовательности чередования импульсов, содержащее группу из п элементов ИЛИ, группу из п триггеров, к R-входам которых с первого по (п-1)-й подключены выходы соответствующих элементов ИЛИ группы с первого по (п-1)-й, группу из п элементов И, первый вход каждого из которых соединен с единичным выходом соответствующего триггера, первый элемент ИЛ1-1, к входам которого подключены выходы элементов И группы с первого по п-й, а к выходу - первая выходная шина, п входных гаин, каждая из которых с первой по (п-1)-ю

соединена с S-пходом соответствующего триггера группы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля за счет установки в исходное состояние в начальный момент времени и при нарушении чередования контролируемых импульсов и упрощения устройства, в него введены группа из п элементов задержки, второй, третий, четвертьй и пятьп элементы ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, элемент И, элемент задержки, г:ина установки исходного состояния, вторая и третья выходные шины, нулевые выходы каждого из триггеров группы подключены к входу соответствующего элемента задержки группы, единичтаде выходы триггеров группы с первого по (п-1)-й подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ-ИЕ п-й вход которого подключен К нулевог-1у выходу п-го триггера группы, и входу п-го элемента задержки группы, а выход - к второй выходной тине, единичные выходы нечетных триггеров группы соединены с входами второго элемента ИЛИ, единичные выходы (етньгх триггеров группы соединены с входами третьего эле- ментз РШИ, выходкоторого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ- НЕ, входом первого формирователя импульсов и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с вы ходом второго элемента ИЛИ, вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к третьей выходной шине и входом второго формиро

вателя импульсов, выход которого подключен к первым входам четных элементов ИЛИ группы с второго по (п-1)-й и первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов и первыми входами нечетных элементов ИЛИ группы с первого по (п-1)-й, вторые входы элементов ИЛИ группы подключены к выходу пятого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине установки исходного состояния, а второй вход - к выходу

первого элемента ИЛИ, к (п+1)-му

входу которого подключен выход элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента задержки, к входу которого подключен выход четвертого элемента ИЛИ, п-я входная шина соединена с первым входом п-го элемента ИЛИ группы, выход которого подключен к S-входу п-го триггера группы, D-вход которого соединен с

общей шиной источника питания, при этом С-вход, если п - четное, соединен с выходом второго формирователя импульсов, а если п - нечетное, - с выходом первого формирователя импульсов, выход каждого элемента задержки группы с первого по (п-1)-й подключен к третьему входу соответствующего ему элемента И группы и третьему входу следую1цего за ним элемента И группы, выход п-го элемента задержки группы соединен с третьими входами первого и п-го элементов И группы, выход каждого элемента И подключен с соответствугацему выходу контрольной

шины.