Устройство для обнаружения неисправности генератора Советский патент 1988 года по МПК H03K5/00 H03K5/19 

ри I

i J

(Л

4;ib

00

4 СО

ГЧ)

сигнала. Новым является введение формирукщего устройства 1, триггера ;14, элемента 13 задержки, элементов И-НЕ 11 и 15, шины 22 логической единицы, шины 21 питания. При включении напряжения питания формирукяцее устройство 1 вьщрабатывает сигиал, который опрокидывает триггер 2 блока 2А запуска. Сигнал с его выхода поступает на элемент 12 задержки, и в случае отсутствия генерации на опорной

шине сигнал отказа через логические элементы И-ЯЕ 11 и 15 поступает на вьпсодную шину 23. При увеличении значения контролируемой частоты опрокидывается триггер 8, при уменьшении оба триггера 7 и 8 не опрокидивают- ся, гфи этом формируется сигнал отказа. При номинальном значении конт- рол1-фуемой частоты опрокидывается лишь триггер 7 и сигнал отказа не формируется. 7 ил.

Изобретение может быть использовано в устройствах синхронизации и управления при резервировании и контроле работоспособности генераторов. Цель изобретения - повышение надежности и быстродейс7вия обнаружения отказа устройства. Для этого .необходимо обеспечить формирование сигнала отказа при неисправности основного генератора типа постоянный О, а также при неисправности обоих, генераторов типа постоянный О или типа постоянная 1. Устройство содержит блок 24 запуска, элементы И 3, 5 и 6, счетчик 4 импульсов, элемент 12 задержки, триггеры 7, 8, элементы И-НЕ 9 и to, элемент ИЛИ 16, шины 19 и 20 опорного и основного сигналов, шину 21 питания и шину 23 выходного

1 ,

Изобретение относится к импульс- ной технике, может быть использовано в устройствах синхронизации и управления при резервировании и контроле работоспособности генераторов, и является дополнительным к авт. св. № 12А63А8.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия обнаружения отказа устройства. ; На фиг. 1 представлена функцио- iнальная схема устройства на фиг.2 - I временные диаграммы работы устройства в случае отсутствия неисправностей; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства при отказе обоих генераторов; на фиг. 4 - возможная реализация формирующего устройства- на фиг. 5 - возможная реализация элемента ИЛИ; на фиг. 6 - возможная реализация дополнительного элемента задержки;-на фиг. 7 - временные диаграммы элемента задержки.

Устройство содержит формирук1г;ее устройство 1, триггер 2, первый логический элемент И 3, счетчик 4 импульсов, второй 5 и третий 6 логи- ческие элементы И, первый 7 и второй 8 триггеры, первый 9, второй 10 и третий 11 логические элементы И-НЕ, элемент 12 задержки, дополнительный элемент 13 задержки, дополнительный триггер 14, четвертый элемент И-НЕ 1 элемент ИЛИ 16, логический элемент И 17, делитель 18 частоты, шину 19 опорного сигнала, шину 20 основного сигнала, шину 21 питания, шину 22 логической 1, выходную шину 23, блок 24 запуска.

0

Вход формирукяцего 1 устройства подключен к шине 21 питания, а выход - к третьему входу (установки в 1) триггера 2, информационньй вход которого подключен к шине 22 логической 1, а выход - к одному из входов первого логического элемента И 3, к входу элемента 12 задержки,

Q к первому входу логического элемента И 17, к одному из входов элемента ИЛИ 16 и через дополнительный элемент 13 задержки на один из входов четвертого элемента И-НЕ 15, другой

5 вход которого подключен к инверсному выходу дополнительного триггера 14, один вход которого подключен к одному из выходов счетчика 4 импульсов, а другой вход - к первым входам первого 7 и второго 8 триггеров. При этом выход первого триггера 7 подключен к одному из входов первого элемента И-НЕ 9, выход которого подключен к одному из входов второго

5 элемента И-НЕ 10, другой вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 16, другой вход которого подключен к другому входу первого элемента И-НЕ 9 и к инверсному входу второго триггера 8, второй вход которого подключен -к выходу третьего элемента И 6, а второй вход первого триггера 7 подключен к выходу второго элемента И 5. Шина 20 основного сигнала подключена

к синхронизирующему входу триггера 2 5 и к второму входу логического элемента И 17, выход которого через делитель 18 частоты подключен к входу обнуления триггера 2. Шина 19 опорного сигнала подключена к другому вхо0

ду первого элемента И 3, выход которого подключен к синхронизирующему входу счетчика 4 импульсов, вьпсоды которого подключены к входам второго 5 и третьего 6 элементов И, а вход обнуления счетчика 4 подключен к выходу элемента 12 задержки и к другому входу дополнительного триггера 14. Выходная шина 23 подключена к выходу третьего элемента И-НЕ 11, один из входов которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 10, а другой - к выходу четвертого элемента И-НЕ 15.

В качестве делителя 18 частоты можно использовать счетчик импульсов, причем последний разряд счетчика подключить к формирователю короткого импульса, выход которого является выходом делителя 18 частоты. Можно

Блок 24 запуска содержит D-триггерjc также выход делителя 18 частоты сни25

30

., выход которого подключен к одному из входов элемента И 17, выход которого через делитель 18 частоты подключен к входу обнуления триггера 2, информационный вход которого подклю- 20 чен к шине логической 1, а синхронизирующий вход - к другому входу логического элемента И 17.

Временные диаграммы на фиг. 2 и 3 поясняют работу устройства, на них показаны следуюи;ие напряжения: а на шине 19 опорного сигнала-, б - на шине 20 опорного сигнала-, в - на выходе формирующего устройства г-на выходе триггера блока запуска; д - на вы ходе первого триггера; е - на инверсном выходе второго триггера, ж - на выходе элемента ИЛИ,- з - на инверсном выходе дополнительного триггера; и - на выходе дополнительного элемента задержки} к - на выход-35 ной шине 23.

Возможная реализация формирующего устройства 1 представлена на фиг.4, где позициями обозначены первый пороговый элемент 25, второй пороговый элемент 26, формирователь 27 короткого импульса по фронту входного сигнала.

Пороговое напряжение первого по-, рогового элемента выбирается больше порогового напряжения второго порогового элемента, т.е. U, U.

Возможная реализация элемента ИЛИ 16 представлена на фиг. 5, который содержит формирователь 28 коротки:$0 импульсов по спаду входного сигнала, логический элемент НЕ 29, логический элемент ИЛИ 30.

40

мать с выхода переполнения счетчика.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе генераторов (см. фиг. 2) при включении напряжения питания формирующее устройство 1 вырабатывает сигнал (на фиг. 1 показан пунктиром), который устянаплипа- ет все триггеры и счетчик в исходное состояние. Этот сигнал снимается через время, достаточное для выхода основного и onopHoVo геиератороп на режим. Затем формирую1чее устройство 1 формирует импульс напряжения, ко-, торый поступает на вход установки в 1 триггера 2. На выходе триггера 2 устанавливается сигнал 1, и на вход делителя 18 частоты через элемент И 17 поступают импульсы с тины 20 основного сигнала, а на синхронизирующий вход счетчика 4 импульсоп через элемент И 3 поступают импульсы с шины 19 опорного сигнапа. Одновременно сигнал 1 поступает на вход элемента 13 задержки, на выходе которого формируется импульс напряжения, причем задержка выбирается из условия

53

Э311

т,

45

где Т - период опорного генератора.

Первьм импульс с первого разряда счетчика 4 опрокидывает дополнительный триггер 14 и на инверсном выходе устанавливается сигнал О, который поступает на вход четвертого элемента И-НЕ 15 и запрещает прохождение импульса с дополнительного элемента 13 задержки.

Через определенное количество имВозможная реализация дополнительного элемента 13 задержки представле-55пульсов основного сигнала на выходе на на фиг. 6, где позициями обозна-делителя 18 частоты формируется им- чены пороговое устройство 31, форми-пульс, а результате которого триггер рователь 32 коротких импульсов.2 возвращается в исходное состояние

. .

1431049 V

Временные диаграммы, поясняющие работу дополнительного ancMetsra 1л задержки, представлены на фиг. 7: л - на входе элемента задержкиJ м - на входе порогового устройстна, н - на входе формирователя коротких импуль

сов/ о - на выходе элемента задержки.

В качестве делителя 18 частоты можно использовать счетчик импульсов, причем последний разряд счетчика подключить к формирователю короткого импульса, выход которого является выходом делителя 18 частоты. Можно

также выход делителя 18 частоты сни5

0

0

5

0

мать с выхода переполнения счетчика.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе генераторов (см. фиг. 2) при включении напряжения питания формирующее устройство 1 вырабатывает сигнал (на фиг. 1 показан пунктиром), который устянаплипа- ет все триггеры и счетчик в исходное состояние. Этот сигнал снимается через время, достаточное для выхода основного и onopHoVo геиератороп на режим. Затем формирую1чее устройство 1 формирует импульс напряжения, ко-, торый поступает на вход установки в 1 триггера 2. На выходе триггера 2 устанавливается сигнал 1, и на вход делителя 18 частоты через элемент И 17 поступают импульсы с тины 20 основного сигнала, а на синхронизирующий вход счетчика 4 импульсоп через элемент И 3 поступают импульсы с шины 19 опорного сигнапа. Одновременно сигнал 1 поступает на вход элемента 13 задержки, на выходе которого формируется импульс напряжения, причем задержка выбирается из условия

53

Э311

т,

где Т - период опорного генератора.

Первьм импульс с первого разряда счетчика 4 опрокидывает дополнительный триггер 14 и на инверсном выходе устанавливается сигнал О, который поступает на вход четвертого элемента И-НЕ 15 и запрещает прохождение импульса с дополнительного элемента 13 задержки.

Через определенное количество импульсов основного сигнала на выходе делителя 18 частоты формируется им- пульс, а результате которого триггер 2 возвращается в исходное состояние

и сигнал О запрещает прохождение импульса напряжения на синхронизирующий вход счетчика 4 импульсов. Счет и myльcoв с опорной шины 19 прекращается. При этом на выходах счетчика 4 импульсов устанавливается код, пропорциональный значению частоты генератора . Входы элемента И 5 подключены к выходам счетчика 4 таким образом, что на его выходе появляется сигнал при значении кода, равному нижнему пределу частоты генератора, а входы : элемента И 6 так, что на его выходе : появляется сигнал при значении кода, ; равному верхнему пределу частоты ге-- нератора.

Если полученное значение кода в счетчике 4 «мпульсов соответствует : допустимому значению частоты гене- j ратора, то в процессе счета на выхо- I де второго элемента И 5 формируется I импульс напряжения и первый триггер : 7 опрокидывается. Таким образом, на входах первого элемента И-.НЕ 9 устанавливаются сигналы логических 1, а на его выходе - сигнал логического О.

; По окончании цикла работы, когда ; триггер 2 установится в исходное сос- тояние (перепад напряжения с 1 на I О), элемент ИЛИ 16 сформирует им- I пульс напряжения, который поступит на вход второго элемента И-НЕ 10, который не изменит его состояния, I так как на другом его входе сформи- I рован сигнал О с выхода первого I элемента И-НЕ 9. Таким образом, на входы третьего элемента И-ИЕ 11 поступают сигналы логических 1 и на выходе устройства сохраняется потенциал О, который свидетельствует о нормальной работе генератора.

При следующем цикле работы триггера 2 установиФся в единичное состояние от первого импульса с шины 20 основного сигнала. С выхода триггера 2 сигнал поступает на первый :. элемент 12 задержки, на выходе которого формируется импульс напряжения.

10

20

25

вательно, на выходе первого элемента И-НЕ 9 сформирован сигнал 1, и по окончании цикла работы, когда на выходе элемента ИЛИ 16 сформируется сигнал 1, на выходе второго элемента И-НЕ 10 сформируется сигнал О, а на выходе устройства - сигнал 1, свидетельствунлций об отказе генератора.

Если полученное значение кода в счетчике 4 импульсов больше допустимого значения частоты, то на выходе третьего элемента И 6 сформируется - сигнал, который установит инверсный выход второго триггера 8 в нулевое состояние, в результате чего на выходе первого элемента И-НЕ 9 и на выходе элемента ИЛИ 16 установятся сигналы логических 1. На выходе второго элемента И-НЕ 10 сформируется сигнал О, а на выходе устройства - сигнал 1, свидетельствующий об отказе генератора.

Частота импульсов на опорной 19 и основной 20 шинах близки, а для формирования кода в счетчике 4 импульсов с необходимой точностью требуется несколько периодов частоты с опорной шины, поэтому используется делитель 18 частоты, разрядность которого будет тем вьш1е, чем больше точность требуется.

При неисправности основного генератора типа О триггер 2 установится в единичное состояние импульсом с формирующего устройства 1 и импуль сы с опорной шины через первый элемент И 3 поступают на синхронизирующий вход счетчика 4. Так как импульсы основного генератора отсутствуют, то триггер 2 не установится в исходное состояние и на выходе третьего элемента И 6 сформируется сигнал 1, который опрокинет триггер 8. Следовательно, на выходе устройства вырабатывается сигнал 1 (сигнал отказа).

При неисправности обоих генераторов основного 20 и опорного 19 (см.

30

35

40

45

который устанавливает в исходное сое- фиг. 3) типа О или типа 1 тригтояние счетчик 4 импульсов и триггеры 7, 8и14, и цикл работы повторяется.

Если полученное значение кода в

счетчике 4 импульсов меньше допусти- 55 мент 13 задержки, на выходе которого

мого значения частоты, то первый триггер 7 не опрокинется и на его выходе останется потенциал О. Следо

0

5

вательно, на выходе первого элемента И-НЕ 9 сформирован сигнал 1, и по окончании цикла работы, когда на выходе элемента ИЛИ 16 сформируется сигнал 1, на выходе второго элемента И-НЕ 10 сформируется сигнал О, а на выходе устройства - сигнал 1, свидетельствунлций об отказе ге нератора.

Если полученное значение кода в счетчике 4 импульсов больше допустимого значения частоты, то на выходе третьего элемента И 6 сформируется сигнал, который установит инверсный выход второго триггера 8 в нулевое ; состояние, в результате чего на выходе первого элемента И-НЕ 9 и на выходе элемента ИЛИ 16 установятся сигналы логических 1. На выходе второго элемента И-НЕ 10 сформируется сигнал О, а на выходе устройства - сигнал 1, свидетельствующий об отказе генератора.

Частота импульсов на опорной 19 и основной 20 шинах близки, а для формирования кода в счетчике 4 импульсов с необходимой точностью тре буется несколько периодов частоты с опорной шины, поэтому используется делитель 18 частоты, разрядность которого будет тем вьш1е, чем больше точность требуется.

При неисправности основного генератора типа О триггер 2 установится в единичное состояние импульсом с формирующего устройства 1 и импуль- сы с опорной шины через первый элемент И 3 поступают на синхронизирующий вход счетчика 4. Так как импульсы основного генератора отсутствуют, то триггер 2 не установится в исходное состояние и на выходе третьего элемента И 6 сформируется сигнал 1, который опрокинет триггер 8. Следовательно, на выходе устройства вырабатывается сигнал 1 (сигнал отказа).

При неисправности обоих генераторов основного 20 и опорного 19 (см.

0

5

0

5

фиг. 3) типа О или типа 1 триггер 2 установится в единичное состояние импульсом с формирующего устройства 1. Сигнал 1 с выхода триггера 2 поступает на дополнительный эЛе-

сформируется импульс напряжения. Так как импз льсы с опорной шины 19 отсутствуют, то на выходе установки в 1

дополнительного триггера 14 постоян- но сформирован сигнал О, а на его инверсном выходе - сигнал 1.

Таким образом, импульс с выхода дополнительного элемента 13 задержки поступает на вход четвертого элемента И-НЕ 15 и на его выходе образуется сигнал О, а на выходе третьего злемента И-НЕ 11 - сигнал IV (сигнал отказа).

Формула изобретения

Устройство для обнаружения неисправности генератора по авт. св. № 1246348, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дополнительный триггер, дополнительный элемент задержки, третий и четвертый элементы И-НЕ, формирующее устройство, шина

а

п п п п п п п п п п п п п п

е

ъ и

логической единицы и шина питания, подключенная к входу формирующего устройства, соединенному с третьим входом триггера блока запуска, информационный вход которого соединен с шиной логической единицы, один из входов дополнительного триггера подключен к выходу счетчика импульсов, другой вход - к выходу элемента задержки, а инверсный выход дополнительного триггера - к одному из входов четвертого логического элемента И-НЕ, соединенного выходом с первым входом третьего логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом устройства, а второй вход связан с выходом второго логического элемента И-НЕ, причем другой вход четвертого логического элемента И-НЕ через дополнительный элемент задержки подключен к пыходу триггера блока запуска.

t

дзи.2

и

.b

fjue.:5

Н&вх.2

(риеЛ

м

(риг. 5

(puff. 6