Устройство для ввода-вывода информации Советский патент 1991 года по МПК G06F3/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для коммутации цепей постоянного и переменного тока и ввода и вывода дискретных сигналов на исполнительный механизм в информационно-управляющих вычислительных системах (ИУВС /

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретных сигналов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок коммутации; на фиг.З - блок связи; на фиг.4 - блок контроля состояния; на фиг.5 - блок контрольных воздействий; на фиг.6 - блок контроля достоверности; на фиг.7 - таблица состояний сигналов блока контроля достоверности.

Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 связи, первый блок 3 контроля, блок 4 контрольных воздействий, второй блок 5 контроля, датчик 6 тока,например, в виде резистора, развязывающий элемент 7 в виде диода, первый 8, второй 9 и третий 10 управляющие входы блока 1, первый 11 и второй 12 выходы блока 1. вход 13 и выход 14 блока 2, первый 15 и второй 16 выходы блока 3, первый 17 и второй 18 выходы блока 4, первый 19 и второй 20 входы блока 4, выход 21 блока 5 и нагрузку 22.

Блок 1 коммутации содержит выходной транзисторный ключ 23, нагруженный на элемент гальванической развязки и коммутации, роль которого выполняет электромагнитное реле 24 с контактами 25, логический элемент И 26 и триггер 27 с тум8

ГО СО

ел

Os

блерами 28 и 29, обеспечивающими автономное управление устройством. Тактовый и информационный входы триггера 27 соединены соответственно с тумблерами 28 и 29 и соответствующим управляющим входом узла коммутации.

Изменение состояния триггера осуществляется изменением уровней сигналов на тактовом и информационном входах посредством включения тумблеров 28 и 29 лм- бо соответствующих логических сигналов по входу 8 устройства.

При этом наличие потенциала соответствующего уровню логической 1 на информационном и тактируемом входах ригтерэ 27 соответствует переходу его в 1 -е состояние, а ключа 23 при условии отсутствия сигнала блокировки по входу 8 устройства в открытое состояние и замыканию контактов 25 реле 24, что означает включение нагрузки 22. Выключение нагрузки обеспечивается переводом триггера в состояние посредством включения тумблера 28 при выключенном тумблере 29.

Блок 2 связи содержит транзисторный ключ 30, элемент 31 индикации, опгронную пару 32, фильтр 33. Функционально блок 2 обеспечивает прием, индикацию и передачу кода состояния линии связи с нагрузкой на логическую обработку в блок 5 контроля.

Блок 3 контроля содержит пороговые устройства 34 и 35, оптронные ключи 36 и 37, делитель 38 напряжения, фильтр 39. Функционально блок 3 обеспечивает контроль состояния управляющих цепей, входа 9 и нагрузки 22 посредством сравнения уровня входного сигнала Uex на входе 9 блока 3 с опорным сигналом U0n, который задан с .помощью делитепя 38, и формирования и передачи сигнала, соответствующего уроа- ню логической 1, по соответствующему входу блока 5 в случае их превышений. На выходе Сформируется логическая 1, если уровень входного сигнала

UBX UorH

а на выходе 16, если

, .

Блок 4 контрольных воздействий содержит транзисторные ключи 40 и 41 : тумблером 42 и транзисторным оптроном 43 для коммутации цепей постоянного тока и оптронные ключи 44 и45, которые конструктивно выполненые аналогично ключу 36, фильтр 46. Функционально блок 4 служит для формирования пробных воздействий (тестовых сигналов), обеспечивающих проверку работоспособности блока 2 связи, исправности входа 9 с нагрузкой 22 и блока 1 коммутации.

Формирование пробных воздействий на выходах 9 и 13 блока 4 осуществляется посредством включения тумблера 42 соответствующих ключей 40 и 41 либо подачей

сигналов соответствующих логических уровней по входу 19 или 20 соответственно. При этом на выходе 17 или 16 соответственно формируется сигнал обратной связи, свидетельствующий о режиме соот0 ветствующего тестирования.

Блок 5 контроля содержит логические элементы I/ 47 и 48, логический элемент ИЛИ 49, формирующий сигнал нарушения достоверности управления и исправности

5 устройства и логические элементы И 50-56. Функционально блок 5 обеспечивает контроль режима работы устройства, достоверности управления и работоспособности устройства, которая может быть нарушена

0 как при отсутствии, так и в процессе управления, что одинаково плохо и требует немедленного устранения неисправности. Сигнал нарушения работоспособности устройства и достоверности управления Х49

5 формируется на выходе логического элемента ИЛИ 49 независимо от того активизировано оно или нет.

В случае нарушения работоспособности устройства на выходе элемента 49 фор0 мируется обобщенный сигнал нарушения достоверности управления Ход, соответствующий логической 1, а на выходах логических элементов 50-56 сообщения о возможных причинах неисправности.

5 На фиг.7 приведена таблица состояний логических сигналов на входах и выходах элементов блока 5 контроля в различных режимах работы устройства и типы возможных нарушений и последствий нарушений.

0 Представленные в таблице сигналы Х«, Хм, XIB, Xie, Xi7, Xm - логические сигналы на соответствующих входах блока 5, а Х47 -Xse - логические сигналы на выходах соответствующих логических элементов блока 5,

5

Устройство работает следующим образом.

8 исходном состоянии тумблеры 28 и 29 блока 1 коммутации и тумблер 42 блока 4

0 контрольных воздействий выключены.

Триггер 27 в сброшенном () состоянии, что осуществляется предварительным включением тумблера 28 при выключенном тумблере 29. В соответствии с этим состоя5 нием ключ 23 закрыт, контакты 25 реле 24 разомкнуты, а оптронная пара 32 блока 2 связи возбуждена источником питания через нагрузку 22. В связи с этим ключ 30 блока 2 связи закрыт и сигнал Xi4 на выходе 14 соответствует логической 1. При этом

сигналы Хп на выходе 11, Xi2 на выходе 12 блока 1 коммутации, Xis на выходе 15 и Xie на выходе 16 блока 3 контроля соответству- ютзначениюлогический О. В соответствии с таблицей состояния на выходе логическо- го элемента И 47 формируется сигнал Х47, соответствующий значению логической 1, а на выходе логического элемента ИЛИ 49 - сигнал Х49, соответствующий логическому О, что указывает на режим отсутствия уп- равления (режим 1) и нарушений в цепях управления и питания устройства и нагрузки 22.

При необходимости включения нагрузки 22 включаем тумблеры 29 и 28. Триггер 27 переходит в единичное состояние. При условии отсутствия сигнала блокировки по входу 13 логический элемент 26 переходит в состояние, соответствующее логической 1, и, открывая выходной ключ 23, форми- рует на выходе 12 блока 1 коммутации сигнал Xi2, соответствующий логической 1. Контакты 25 реле 24 замыкаются, шунтируя цепь возбуждения светодиода оптронной пары 32 блока 2 связи. Ключ 30 открывается и сигнал Х1,4 на выходе 14 принимает значение логический О. Одновременно через замкнутую цепь контактов 25 и датчик 6 тока течет ток, величина которого определяется состоянием входа 9 и нагрузки 22.

При исправной нагрузке и отсутствии нарушений (обрывов или коротких замыканий) в входе 9 уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает на заданную величину опорный сигнал Don 1 и переводит пороговое устройство 35 в состояние, соответствующее логической 1. Оптронная пара 32 ключа 37 возбуждается и переводит его в закрытое состояние. Сигнал Xis блока 3 принимает значение, соответствующее логической 1. В соответствии с таблицей состояния входных сигналов на выходе логического элемента 48 формируется сигнал Х48, соответствующий логической 1, а сигнал X/I7 на выходе элемента 47 - логический О, что говорит о начале управления (включении нагрузки 22), на выходе логического элемента 49 сигнал Хзэ сохраняет значение логического О, что говорит об отсутствии каких-либо нарушений и достоверности уп- равления. Это состояние сохраняется до тех пор, пока не приходит сигнал останова, т.е. не производится сброс триггера 27 в состояние либо не приходит сигнал блокировки управления от внешнего источника по входу 10 блока 1.

В случае появления нарушений в цепях нагрузки, например, обрыва входа 9, сигнал на входе 11 блока 3 принимает нулевое значение. Пороговое устройство 35 переходит

в исходное состояние. Ключ 37 открывается и сигнал Xis на выходе 15 блока 3 принимает значение логический О. В соответствии с таблицей состояний на выходе логического элемента 49 появляется сигнал Х49, значение которого соответствует логической 1, что говорит опоя вившихся нару- шениях и отсутствии достоверности управления, а на выходе логического элемента 50 сигнал Xso соответствует логической 1, что говорит о нарушениях в входе 9, которое может быть вызвано как обрывом, так и коротким замыканием в входе 9.

Для снятия этой неопределенности и выяснения характера отказа необходимо снять управление, т.е. перевести триггер 27 в 0 -есостояние(при этом сигнал Xi4 сохраняет свое значение), и, включая тумблер 42 ключа 41 блока 4, подаем принудительно питание Е в вход 9 через открывшийся транзисторный оптрон 43 ключа 41. За счет принудительного возбуждения оптроннсй пары 32 оптронный ключ 45 блока 4 переходит в закрытое состояние и на выходе 17 блока 4 формируется сигнал XIT, соответствующий логический 1, что говорит о режиме тестирования входа 9 связи (режим 3.1). Одновременно в случае обрыва входа 9 возбуждается оптронная пара 32 ключа 30 блока 2 связи и переводит его в закрытое состояние. Сигнал Xi4 на выходе 14 принимает значение логическая 1, что подтверждает обрыв линии связи. На выходе логического элемента 51 блока 5 появляется сигнал Xsi, соответствующий логической 1.

При наличии короткого замыкания в входе 9 входная цепь оптронной пары 32 блока 2 шунтирована короткозамкнутым входом 9, из-за чего возбуждение оптронной связи 32 не происходит и сигнал Xi4 на выходе блока 2 связи сохраняет значение логической О. На выходе логического элемента 52 блока 5 появляется сигнал Хб2. соответствующий логической 1. Для проверки достоверности полученных выводов о причине отказа (для случая сложного отказа), снимая возбуждение входа 9, проверяем исправность блока 2 связи.

Для этого, выключая тумблер 42 ключа 41, включаем тумблер 42 ключа 40. Транзисторный оптрон 43 ключа 41 закрывается и разрывает цепь принудительного питания. Оптронный ключ 45 открывается и сигнал XT на выходе 17 блока 4 принимает значение логического О, а транзисторный оптрон 43 ключа 40 открывается и возбуждает оптроны 32 блока 2 связи и ключа 44 блока 4. На выходе 18 блока 4 появляется сигнал Xia, соответствующий логической 1 что

говорит о тестировании блока 2 связи (режим 3.2).

При исправном блоке 2 связи от рон 32 возбуждается и переводит ключ 30 блока 2 связи в закрытие состояние. Сигнал Xi4 на выходе 14 принимает значение ло оческой 1, а в случае отказа - логического О. В последнем случае на выходе 21 логического элемента 53 формируется сигнал Хзз, соответствующий логической 1, указывающий на отказ блока 2 и недостоверности ранее полученных выводов о причинах нарушений,

В случае нарушений в целях нагрузки 22 при ее включе нии, например межвитковом замыкании в нагрузке, ее омическое сопротивление уменьшается, что приводит к росту тока в цепи датчика 6 тока. Уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает не только Uoni, но и Uon2, переведя пороговые устройства 34 и 35 в состояние логической 1. В результате этого опт- ронная пара 32 ключей 36 и 37 возбуждается и переводит их в закрытое состояние. Сигналы Хш м Xie на выводах 15 и 16 соответственно принимают значение, соответствующее логической 1,

В соответствии с таблицей состояний логических сигналов на выходе логического элемента А 54 формируется сигнал Хэ4, соответствующий логической 1, что говорит о нарушениях в цепях нафузки 22 Кроме этих сообщений в соответствии с таблицей состояний на выходе логического элемента 55 формируется сигнал Xss, соответствующий логической 1, если сигнал команды на снятие управления не проходит, что как и в случае короткого замыкания входа 9 приводит к самовыключению (самоходу) нагрузки, а на выходе логического элемента 56 соответствующий логической 1 сигнал Хс,б, если не проходит команда на включение управления и нагрузка 22 не включается.

Формула изобретения

Устройство для вводагвывода информации, содержащее блок коммутации и блок связи, второй управляющий вход блока коммутации является информационным входом устройства, отличающееся тем, что,

с целью повышения надежности и достоверности вввода-вывода дискретных сигналов, в него введены первый и второй блоки контроля, блок задания контрольных воздействий, датчик тока и развязывающий элемент

на диоде, второй управляющий вход блока коммутации соединен с анодом диода и с первым выходом блока задания контрольных воздействий, катод диода соединен с аходом блока связи и с вторым выходом

блока задания контрольных воздействий, первый и второй входы которого являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами устройства, третий и четвертый выходы блока задания контрольных

воздействий соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго блока контроля, третий, четвертый, пять й и шестой информационные входы которого соединены соответственно

с выходом блока связи, с вторым выходом блока коммутации, с первым и вторым выходами первого блока контроля, вход которого соединен с первым входом блока коммутации и первым выводом датчика тока, второй вывод которого соединен с. шиной гадтания, первый и третий управляющие входы блока коммутации являются соответственно первым, вторым и третьим управляющими входами устройства, выходы

второго блока контроля являются выходами устройства.

21

тяятят

«

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для коммутации цепей постоянного и переменного тока и вывода дискретных сигналов на исполнительный механизм в информационно-управляющих вычислительных системах. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретных сигналов. Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 Связи, первый 3 и второй 5 блоки контроля, блок 4 контрольных воздействий, датчик 6 тока в виде резистора и развязывающий элемент 7 в виде диода. Поставленная цель достигается за счет того, что обеспечивается не только возможность контроля исправности устройства как при подсоединении, так и при отсоединении нагрузки, но и указывать характер отказа.7 ил. W Ё

й«/

.J

Outf.Z

(3

(pt/е.З

cpue.S

17 16

фи.б

Режимы работы устройства: Реним I - управление выключено (выкл) Режим 2 - управление вюшчено (вкл) Режим 3.1 - тестирование цепей ЛС и нагрузки 20 - Ре.5им 3.Ј - тестирование узла 7 связиФи.2.7