Устройство для приема информации с датчиков Советский патент 1992 года по МПК G08C19/16 

VI

CO

о о

Јь

о

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может применяться для уплотнения и передачи информации для датчиков дискретных сигналов к устройствам обработки в сложных информационных и управляющих цифровых вычислительных системах (ИУ В С).

Известно устройство для контроля датчиков дискретных сигналов, содержащее матрицу коммутирующих узлов связи, нахо- дящихся на пересечении информационных и управляющих шин, блок опроса и блок приема информации, входы и выходы которых являются соответствующим входом - выходом устройства для сопряжения с ЭВМ.

Недостатком устройства является малая достоверность ввода сигналов дискретных датчиков и невозможность резервирования для повышения надежности и достоверно- сти контроля.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля дискретных сигналов. Устройство содержит матрицу коммутирующих узлов связи, находящихся на пересечении информационных и управляющих шин, блок опроса, выходы которого соединены суправляющими шинами матрицы, первый блок приема информа- ции, входы которого соединены с информационными шинами матрицы, второй блок приема информации, входы которого соединены с управляющими шинами, а входы и выходы указанных блоков являются входом и выходом устройства для связи с ЭВМ через интерфейс связи.

Данное устройство обладает достаточной простотой, однако не позволяет обнаруживать отказы датчиков дискретных сигналов типа замыкания или окисления контактов датчика, Обрыв и Короткое замыкание в линиях связи с датчиком, Отказ информационных каналов. Это не позволяет без специальных мер применять данное устройство для построения высоконадежных систем контроля и управления.

Целью изобретения является повышение надежности и достоверности.

На фиг.1 представлена схема устройст- ва; на фиг.2 - функциональная схема блока приема информации; на фиг.З - принципиальная схема транзисторного ключа блока приема информации на фи .4 - принципиальная схема коммутирующего узла; на фиг,5 - схема блока опроса; на фиг,6 - схема формирователя сигнала тестового контроля; на фиг.7 - схема второго блока приема информации; на фиг.8- пример выполнения коммутирующего узла; на фиг.9 - пример

выполнения блока опроса; на фиг.10 - при- ммер выполнения формирователя сигнала тестового контроля; на фиг.11 - пример выполнения второго блока приема информации; на фиг.12 - пример сопряжения устройства через интерфейс ИУС с микропроцессором МП-25.

Устройство (фиг.1) содержит матричный коммутатор 1, состоящий из коммутирующих узлов 2, управляющую 3 и информационную 4 шины, блок 5 опроса с входами 6 , блок 7 приема информации с выходами 8 и 9, второй блок 10 приема информации с выходами 11 и 12, формирователь 13 сигнала тестового контроля с входом 14 и выходом 15.

Каждый коммутирующий узел 2 содержит первый 16 и второй 17 ключевые блоки.

Блок 7 приема информации (фиг,2) содержит транзисторные ключи 18, элемент 19 индикации, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 сигнала тестового контроля.

Формирователь 21 сигнала тестового контроля содержит первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ, элементы И 24-26, элементы 27, 28 индикации.

Транзисторный ключ 18 (фиг.З) содержит элемент 29 индикации.

Функционально блок 7 приема информации обеспечивает прием, индикацию и передачу кода состояния датчиков дискретных сигналов на выход 8 устройства с признаком достоверности кода на выходе 9. Признак достоверности принятого кода вырабатывается формирователем 21 на основе анализа текущего кода состояния контактов датчика дискретного сигнала. Исходный код может быть прочитан на элементах 29 индикации всех четных транзисторных ключей 18, при этом на нечетных ключах должна быть полная инверсия исходного кода.

В случае недостоверности на элементах 27 и 28 индикации индицируются сигналы Короткое замыкание (КЗ) или Обрыв соответственно, а на элементе 19 - сигнал недостоверности.

Анализ кода на достоверность осуществляется согласно логическому выражению в ДНФ:

()V(xUx),

I 1

где X iX 2-логические сигналы на входах i-1 и i-2 соответственно блока 7 с выходов п-го коммутирующего узла группы;

JO - контакт разомкнут;

X1 (J - контакт замкнут, 0 1,2);

п - число коммутирующих узлов в группе.

Коммутирующий узел 2 связи (фиг.4) содержит элемент 19 индикации, первый 30 и

второй 31 оптроны, ограничивающие резисторы 32, общую шину 33 матрицы, общую системную шину 34, замыкающийся 35-1 и размыкающийся 35-2 контакты датчика дискретного сигнала, первый 36 и второй 37 диоды.

Блок 5 опроса (фиг.5) содержит транзисторные ключи 38, включающие тумблер 39, оптрон 40 и резисторы 41-44.

Выход каждого оптрона 40 является соответствующим выходом блока 5 и соединен с управляющей шиной 3, а вход ключа соединен с входом 6 блока 5 и является соответствующим входом устройства. Вход блока 5 служит для подключения (при необходимости) устройства управления и логиче- ской обработки сигналов дискретных датчиков, например микропроцессора. В соответствии с позиционным кодом на входах 6 блок 5 обеспечивает выбор соответствующей группы датчиков дискретных сигналов. Автономный опрос группы датчиков осуществляется включением тумблера 39 соответствующего ключа 38.

Формирователь 13 сигнала тестового контроля (фиг.6) содержит транзисторный ключ 45, в цепь которого включены оптрон 46 и тумблер 47. Выход оптрона является выходом 15 блока, а вход 14 формирователя - входом тестового контроля устройства.

Второй блок 10 приема информации (фиг.7) содержит транзисторные ключи 18 с оптроном 48.

Входом оптрона являются соответственно входы 3 и 15 блока, а выходы транзисторных ключей 18 - вторым информационным выходом устройства, который служит для подключения (при необходимости) к ЭВМ.

Функционально блок 10 служит для приема индикации и передачи кода состояния адреса, выбранного для опроса группы датчиков дискретных сигналов, в режиме Контроль-работа, который задается формирователем 13 сигнала тестового контроля в соответствии с состоянием его входа 1 или О. Для контроля устройства необходимо включить тумблер 47 (при работе формирователя 13 в автономе) или подать на его вход 14 сигнал, соответствующий уровню логической 1, и опросить требуемую группу датчиков. На всех выходах блока 7 приема должен быть сигнал, соответствующий логической 1, Отличие сигнала от 1 на каком-либо выходе блока 7 означает отказ соответствующего информационного канала устройства.

Функционально формирователь 13 сигнала тестового контроля позволяет уточнить характер отказа в случае появления сигнала недостоверности на выходе 9 блока

7 и снять неопределенность в характеристике отказа возможным отказом приемной части устройства, включающей оптроны узла 2 и транзисторные ключи 18 блока 7.

Для работы устройства в системе ИУВС

(под управлением микропроцессора) входы 6, 14 и выходы 8, 9, 11 и 12 должны быть соединены через интерфейс связи с микропроцессором. Эта связь имеет стандартный

0 вид, как с любым внешним устройством ввода - вывода.

На фиг.12 в качестве примера приведена структурная схема связи устройства с микропроцессором МП-25 (3) через универ5 сальный интерфейс связи ИУС (4). По данному интерфейсу выходы блоков 7 и 10 и входы блоков 5,13 соединены соответственно через шинные формирователи интерфейса ИУС с шинами ввода и соответственно

0 вывода данных микропроцессора, имеющих связь через мультиплексор каналов с его регистрами 49 ввода и регистрами 50 вывода данных. Команды обращения к этим регистрам имеют стандартный вид.

5 Устройство работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии при отсутствии сигналов, соответствующих логической 1, ключи 38 блока 5 опроса и 45

0 формирователя 13 закрыты, а ключи 18 блоков 7 и 10 приема открыты.

При необходимости контроля какой-либо, например первой, группы датчиков дис- кретных сигналов подадим на

5 соответствующий (в нашем случае первый) вход блока 5 опроса сигнал, соответствующий логической 1, для чего (в случае автономного управления устройством) включим тумблер 39 первого ключа 38 блока 5. Ключ

0 38 откроется и возбудит оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 соответствующей (первой) группы коммутирующих узлов 2 в рабочее состояние. Одновременно за счет скоммутированного на первый вход

5 блока 10 фототранзистором открывшегося оптрона 40 напряжения источника питания EI светодиод оптрона блока 10 возбудится и переведет ключ 18 в закрытое состояние. На первом выходе блока 10 появится сиг0 нал, соответствующий логической 1, что говорит об опросе первой группы датчиков. Сигнал, соответствующий логическому О на выходе 11 блока 10, говорит о рабочем режиме устройства. В соответствии с выбо5 ром первой группы коммутирующих узлов 2 связи на входе блока 7 установятся логические сигналы 1 или О, определяемые током фотоприемников открывшихся оптронов коммутирующих узлов 2 в соответствии с замкнутым или разомкнутым состоянием датчиков дискретных сигналов, о чем будет свидетельствовать соответствующее состояние элементов 29 индикации на ключах 18 блока 7. Данный код отражает состояние датчиков дискретных сигналов первой группы. Одновременно на выходе 9 по результатам анализа формирователя 21 входного кода в соответствии с логикой работы его (согласно логическому выражению (1)) формируется сигнал достоверности (истин- ности) кода, отражающий состояние линий связи и датчиков. Если принятый код недостоверен, то сигнальный элемент 19 возбудится. При этом сигнальные элементы 27 и 28 соответствующего формирователя 21 бу- дут отражать причину недостоверности: элемент 27, если недостоверность вызвана коротким замыканием, и 28 - если обрывом.

Для окончательного определения истинности причин отказа с целью диагности- ки отказа необходимо исключить из суждений возможность отказа оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 и самих ключей 18.Для этого включим тумблер 47 формирователя 13 сигналов тестового контроля. Ключ 45 откроется и откроет оптрон 46.Возбужденный оптрон блока 10 переведет ключ 18 по 11-му выходу в закрытое состояние. На выходе 11 блока 10 появится сигнал логической 1, что отражается соответству- ющим состоянием элемента 29 индикации ключа 18, Данный сигнал говорит о нахождении данной (первой) группы коммутирующих узлов 2 в режиме контроля. Одновременно благодаря шунтирующему действию открывающегося оптрона 46 формирователя 13 все оптроны опрашиваемой (первой) группы коммутирующих узлов 2 возбудятся и переведут ключи 18 блока 7 в закрытое состояние, что говорит об исправ- ности приемной части устройства.

Устройство с коммутирующим узлом (фиг.8) работает аналогично. Разница лишь в схеме включения светодиодов оптронов в блоках 13, 10 и 5, которая на логике работы устройства не сказывается, но позволяет заменить диод 36, размещенный на контактах датчика 35, при организации резервирования линий связи резистором 32 и тем самым снять ограничения на контроль линии связи по условиям среды. Так, при необходимости контроля, например, первой группы датчиков дискретных сигналов включают тумблер 39 первого ключа 38 блока 5 опроса (фиг.9), Ключ 38 откроется и откроет оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 коммутирующего узла 2 (фиг.8) в рабочее состояние. Одновременно оптрон 40 возбудит светодиод оптрона по первому входу блока 10 (фиг. 11) и переведет его кл юч

18 в закрытое состояние. На первом выходе блока 10 появится сигнал, соответствующий логической 1, что говорит об опросе первой группы датчиков. Сигнал, соответствующий логическому О на выходе 11 блока 10, говорит о рабочем режиме устройства. В соответствии с выбором первой группы коммутирующих узлов 2 на входе блока 7 установятся логические сигналы 1 или О, определяемые током фотоприемников открывшихся оптронов в соответствии с замк- нутым или разомкнутым состоянием контактов датчиков. Одновременно на выходе 9 блока 7 по результатам анализа появится сигнал достоверности кода состояния первой группы.

В случае недостоверности на элементе 27 индикации появится сигнал Короткое замыкание, который вырабатывается в соответствии с логическим выражением (1), или на элементе 28 - сигнал Обрыв.

Для проверки приемной части информационных каналов в случае недостоверности включают тумблер 47 формирователя 13 (фиг.10). Ключ откроется и, открыв оптрон 46, возбудит оптроны 30 и 31 узлов 2 (фиг.8) независимо от состояния контактов датчиков. На выходе 11 блока 10 появится логический сигнал 1, что означает режим контроля данной группы коммутирующих узлов связи. Одновременно благодаря шунтирующему действию открывшихся оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 (фиг,8) ключи 16 блока 7 перейдут в закрытое состояние, что говорит об их исправности. Это состояние эквивалентно короткому замыканию, что должно быть подтверждено элементом 27 соответствующего блока 17 диагностики состояний.

Формула изобретения 1. Устройство для приема информации с датчиков дискретных сигналов, содержащее блок опроса, первой и второй блоки приема информации, выходы которых являются соответственно выходами первой и второй групп устройства, матричный коммутатор, состоящий из m x n коммутирующих узлов, входы блока опроса являются информационными входами устройства, выходы блока опроса соединены с соответствующими входами группы первого блока приема, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности, каждый из m x n коммутирующих узлов матричного коммутатора содержит первые и вторые ключевые блоки, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока приема, соответствующий выход блока опроса подключен к входу первого ключевого элемента соответствующего коммутирующего узла, входы вторых ключевых блоков коммутирующего узла объединены с входом первого блока приема и являются входом тестового контроля устройства.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что второй блок приема выполнен на транзисторных ключах, формирователе сигнала, элементе индикации, элементе ИЛИ, выход каждого нечетного транзисторного ключа подключен в каждом формирователе сигнала к инверсному входу первого элемента ИЛИ, входу второго элемента ИЛИ и первому входу элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ в каждом формирователе сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого подключен к входу третьего элемента И, выход которого через первый элемент индикации соединен с общей шиной, выход первого элемента И подключен к инверсному входу третьего элемента И, выход второго элемента И каждого формирователя сигнала подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента индикации и является последним выходом второй группы выходов устройства, выход каждого четного транзисторного ключа подключен в формирователе сигнала к входу первого элемента ИЛИ, инверсному входу второго элемента ИЛИ и второму входу первого элемента И.

3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контроля, выполненный на резисторах, транзисторе, контакте и оп- троне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с клеммой источника питания, второй вывод первого резистора через контакт подключен к базе транзистора, первому выводу третьего резистора и является входом тестового контроля устройства, эмиттер транзистора соединен с вторым выводом третьего резистора и общей шиной, коллектор транзистора через свето- диод оптрона соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод фотоприемника оптрона подключен к входам вторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второй вывод соединен с общей шиной,

4.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контроля, выполненный на резисторах, транзисторе, контакте, опт- роне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с первой клеммой источника питания, второй вывод первого

резистора через контакт подключен к базе транзистора, первому выводу третьего резистора и является входом тестового контроля устройства, эмиттер транзистора

соединен с вторым выводом третьего резистора и общей шиной, коллектор транзистора через светодиод оптрона соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод фотоприемника оптрона подключен к входам

0 вторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второй вывод через четвертый резистор соединен с второй клеммой источника питания.

5.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- 5 с я тем, что первый ключевой блок выполнен на контакте датчика, оптроне, диоде, резисторе, первый выход оптрона подключен через последовательно соединенные первый диод и контакт датчика к общей ши0 не и через второй диод объединен с входом второго ключевого блока, первый вход оптрона через резистор соединен с входом блока, второй вход оптрона подключен к общей шине, второй выход оптрона является выхо5 дом блока.

6,Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что второй ключевой блок выполнен на оптроне, диодах, резисторе элемента индикации, контакте датчика, первый вывод

0 которого соединен с общей шиной, второй вывод через первый диод подключен к первому выводу элемента индикации, аноду второго диода и через последовательно соединенные светодиод оптрона и резистор

5 объединен с входом первого ключевого блока, катод второго диода является входом блока, второй вывод элемента индикации соединен с клеммой источника питания, второй вход оптрона соединен с общей ши0 ной, второй выход является выходом блока.

7.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что второй ключевой блок содержит оптрон, диоды, резисторы, конденсатор, контакт датчика и элемент индикации, первый

5 вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питания, второй вывод через первый резистор - с первыми выводами элемента индикации, конденсатора, первого диода, вторые выводы которых соединены с

0 общей шиной, второй вывод первого резистора через второй диод подключен к катоду третьего диода и через второй резистор - к первому входу оптрона, анод третьего диода является входом блока, первый выход

5 оптрона объединен с входом первого ключевого блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, второй выход является выходом блока.

8,Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что, первый ключевой блок выполнем на контакте датчика, резисторах, оптро- не, конденсаторе и диодах, первый вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питания, второй вывод, через первый резистор соединен с первым выводом обкладки конденсатора и катодом первого диода, вторые выводы которых подключены к общей шине, второй вывод первого рези/0

стора соединен через второй диод с катодом третьего диода и через второй резистор - с первым входом оптрона, анод третьего диода объединен с входом второго ключевого блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, первый и второй выходы оптрона являются соответственно входом и выходом блока.

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для уплотнения и передачи информации от S ,12 & «r/t/Ct t J датчиков дискретных сигналов к устройствам обработки в сложных информационных и управляющих цифровых вычислительных системах. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля. Устройство содержит матрицу 1, m x n комму- тирующих узлов 2, расположенных на пересечении управляющих 3 и информационных 4 шин, блок 5 опроса с входом 6, блоки 7, 10 приема информации с выходами 8 и 9, формирователь 13 команды опроса. Устройство обеспечивает обнаружение недостоверной кодовой информации состояния датчиков и устанавливает причину недостоверности принятого кода. 7 з.п.ф-лы, 12 ил. ,12 t t J w Ё

feJ

38

Щие.5

Фиг. 4

13

Фиг. 6

35 зг

/ /

tt

35-2.

-S-xl

#Ј

i

L

W

фиг. 7

(Риг 8

Щи г. 9

т

47

Щи г. 10

12

/71

фиг.11

Фиг.12