Устройство для контроля напряжения электропитания Советский патент 1992 года по МПК G06F11/22 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оперативного контроля величины напряжения на выходных шинах вторичных источников электропитания технических средств электронной вычислительной машины (ТС ЭВМ), вычислительных комплексов и .систем автоматики.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и точности устройства для контроля напряжения электропитания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства (пример выполнения устройства для контроля напряжения электропитания на 64 выходных шинах); на фиг. 2 - схема узла запуска блока аналого-цифрового преобразования, на фиг. 3 - схема блока нормализации; на фиг. 4 - схема блока коммутации аналоговых сигналов; на фиг. 5 - схема блока ввода-вывода; на фмг. 6 - алго- ритм измерения напряжения, контролируемого на выходных шинах источников вторичного электропитания.

Устройство для контроля напряжения электропитания (фиг. 1) содержит блок 1 ввода-вывода, блок 2 аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок 3 коммутации аналоговых сигналов, блок 4 нормализации, состоящий из группы узлов 4.1-4.56 нормализации сигналов отрицательной полярно- сти и группы узлов 4.57-4,64 нормализации сигналов положительной полярности, узел 5 Запуска блока аналого-цифрового преобразования, адресный вход 6, управляющий вход 7, стробирующий вход 8 и выход 9 результата контроля устройства, адресный выход 10, управляющие выходы 11,12 блока 1, выход 13 окончания преобразования, вход 14 запуска, цифровой выход 15 и аналоговый вход 16 блока 2, группы информа- ционных выходов 17, 18 блока 4, группу, информационных входов 19 устройства,

Узел 5 запуска блока аналого-цифрового преобразования (фиг. 2) содержи триггер 20, резистор 21, конденсатор 22 и элемент И-НЕ 23.

Блок 4 нормализации (фиг. 3) содержит группу узлов 4.1-4.56 нормализации сигналов отрицательной полярности и группу узлов 4.57-4.64 нормализации сигналов положительной полярности, каждый из узлов 4.1-4.56 содержит операционный усилитель 24, конденсатор 25, резисторы 26, 27,28,29, каждый из узлов 4.57-4.64 содержит операционный усилитель 30, конденса- тор 31, резисторы 32, 33, 34.

Блок 3 коммутации аналоговых сигналов (фиг. 4) содержит аналоговые мультиплексоры 35...41, 42, 43, операционный усилитель 44 и резисторы 45, 46.

Блок 1 ввода-вывода (фиг. 5) содержит элемент НЕ 47, регистры 48, 49, мультиплексоры 50, 54, дешифратор 55 и элемент И-НЕ 56.

Блок 1 ввода-вывода предназначен для приема и запоминания информации, поступающей от сервисного процессора по шинам адресного входа 6 и управляющего входа 7, дешифрации кода адреса вторичного источника электропитания, напряжение которого контролируется формированием управляющих сигналов, а также мультиплексирования выходной информации для передачи ее в интерфейс сервисного процессора через выход 9 результата контроля устройства.

Элемент НЕ 47 блока 1 формирует стробирующий сигнал для запуска выходных мультиплексоров 50-54. Регистры 48, 49 предназначены для хранения информации, принимаемой по шинам входов 6 и 7. Дешифратор 55 служит для формирования на выходе 11 сигнала, управляющего работой блока 3. Элемент Й-НЕ 56 вырабатывает на выходе 12 сигнал, управляющий узлом 5.

Блок 2 аналого-цифрового преобразования может быть выполнен, например, на интегральной схеме типа 11 08 ПВ 1.

Блок 2 формирует на выходе 15 цифровой код, соответствующий напряжению, поступающему в данный момент из аналоговый вход 16.

Блок 3 коммутации аналоговых сигналов, в зависимости от поступающих с выходов 10, 11 блока 1 сигналов, осуществляет подключение одного из информационных выходов групп информационных выходов 17,18 блока 4 к аналоговому входу 16 блока 2. „ „

Мультиплексоры с 35 по 43 аналоговых сигналов блока 3 в соответствие с кодом сигналов на шинах выходов 10, 11 блока 1 подключают один из 64-разрядных информационных выходов групп выходов 17, 18 блока 4 к выходу 16.

Операционный усилитель 44, включенный по схеме повторителя, выполняет роль согласующего буфера между выходом мультиплексора 43 и аналоговым входом 16 блока 2.

Бло.с 4 нормализации сигналов предназначен для приведения величин контролируемых напряжений, поступающих на информационные входы с 19.1 по 19.65 устройства и имеющих различные значения и полярность, к нормированной величине напряжения положительной полярности.

В блоке 4 каждый из узлов 4.1-4.56 нормализации сигналов отрицательной по- лярности при помощи операционного

усилителя 24, резисторов 26-29 обеспечивает инверсию и масштабирование соответствующего аналогового сигнала масштабным делителем 26, 27, Конденсатор 35 повышает помехозащищенность узла.

Каждый из узлов 4.57-4,64 нормализации сигналов положительной полярности при помощи операционного усилителя 30 и резистора 34, включенных по схеме повторителя, а также делителя напряжений на резисторах 32, 33 обеспечивает масштабирование соответствующего входного аналогового сигнала, а также согласование с блоком 3. Конденсатор 31 повышает помехозащищенность узла.

Узел 5 предназначен для формирования на входе 14 блока 2 сигнала для его запуска при поступлении управляющего сигнала с выхода 12 блока 1 и его автоматического сброса - при поступлении сигнала окончания преобразования с выхода 13 блока 2.

В узле 5 резистор 21 резистор 21 и конденсатор 22, включенные на входе элемента И-НЕ 23, обеспечивают временную задержку формируемого сигнала для запуска блока 2 АЦП на время необходимое для завершения переходных процессов в блоке 3 при выборке адреса соответствующего вторичного источника электропитания, напряжение на выходных шинах, которого контролируется. Триггер 20 при поступлении с выхода 13 блока 2 сигнала логического 0 переключает узел 5 в исходное состо- яние.

Введение узла 5 исключает повторный запуск блока 2, что повышает точность контроля устройства, если длительность запускающего сигнала на управляющем выходе 12 блрка 1 превышает длительность времени преобразования аналог-цифра.

Сигналом на входе 14 блока 2 осуществляется его запуск, а сигналом с выхода 13 окончания преобразования блока 2 сброс триггера 20 узла 5 в исходное состояние.

Группы информационных выходов 17, 18 блока 4 обеспечивают подключение групп узлов 4.1..4.56 нормализации сигналов отрицательной полярности и групп узлов 4.57...4.64 нормализации сигналов положительной полярности к соответствующим входам блока 3.

Работа предлагаемого устройства в режиме контроля величины напряжения на выходных шинах источников вторичного электропитания осуществляется следующим образом.

После включения устройства для контроля и напряжения электропитания на информационные входы с 19.1 по 19 64 узлов

4.1-4.54 поступают напряжения, величины которых необходимо контролировать

Каждый из узлов нормализации 4.1- 4,64 осуществляет масштабирование конт- 5 ролируемого напряжения к уровню и полярности, при которых преобразование аналог-цифра осуществляется в линейной области работы АЦП блока 2.

По команде оператора сервисный про- 0 цессор начинает выполнять программу КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, блок-схема алгоритма которой приведена на фиг. 6.

С выхода интерфейса сервисного процессора через входы 6 и 7 устройства, код

5 адреса вторичного источника электропитания, напряжение которого контролируется, и код управления работой блока 2 АЦП поступают на входы регистра 48 л 49 блока соответственно и запоминаются в них при

0 появлении стробирующего сигнала на входе 8 устройства.

Дешифратвр 55 преобразует принятые от сервисного процессора старшие разряды кода адреса контролируемого напряжения в

5 сигнал, разряды которого с первого и по восьмой по шинам управляющего выхода 11 блока 1 поступают на входы РАЗРЕШЕНИЕ мультиплексоров 35...41,42 блока 3 соответственно. С выхода 10 блока 1 младшие раз0 ряды кода адреса поступают на адресные входы С1, С2, СЗ мультиплексоров 35 ..41, 42, а старшие разряды - на управляющие входы, адресные входы С1, С2, СЗ мультиплексора 43 блока 3.

5 В результате, контролируемое напряжение с соответствующей шины источника вторичного электропитания, адрес которого был принят на вход 6 блока 1 с выхода интерфейса сервисного процессора, поступа0 ет через один из информационных входов 19.1-19.64 устройства в соответствующий узел 4.1...4.64 нормализации. С одного из информационных выходов групп выходов 17 и 18 блока 4 контролируемое напряже5 ние через блок 3 поступает на вход 16 блока 2.

Второй и пятый разряды кода управления с выхода регистра 49 и стробирующий Сигнал с входа 8, поступая на входы элемен0 та И-НЕ 56, формируют на выходе 12 блока 1 сигнал управления узлом 5.

По этому сигналу триггер 20 узла 5 переключается из логического 0 в логическую 1. поступающую на входы элемента

5 И-НЕ 23. Причем, на первый вход элемента 23 сигнал логической 1 поступает непосредственно, а на второй вход через цепочку, образованную резистором 21 и конденсатором 22. Это создает временную задержку в (2-3)10 с между сигналом на стробирующем

входе 8 устрбйства и сигналом, сформированным на входе 14 блока 2, служащим для его запуска.

Временная задержка необходима для того, чтобы запуск блока 2 произошел после завершения переходных процессов, возникающих в блоке 3 коммутатора аналоговых сигналов при выборке адреса вторичного источника электропитания, напряжение которого контролируется.

После окончаний процесса преобразования аналог-цифра сигнал ОКОНЧАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ с выхода 13 блока 2 сбрасывает триггер 20 узла 5 в исходное состояние, что блокирует повторный запуск блока 2 до прихода следующего управляющего сигнала от сервисного процессора, Результат измерения в цифровом двоичном коде (10 разрядов) запоминается в выходном регистре блока 2 АЦП, при этом с первого по пятый разряды подаются на первые входы мультиплексоров 5Q-54 соответственно, а с шестого по десятый разряды подаются соответственно на вторые входы мультиплексоров 50-54,

Через время Т 5 10с после поступления на вход 8 устройства стробирующего сигнала длительностью (0,8-1,0) 10 с, сервисный процессор с выхода 9 устройства считывает результат измерения.

Код адреса, поступивший на вход 6 блока 1, запоминается регистром 48 блок 1, с выхода которого пятый, шестой и седьмой разряды кода адреса поступают на входы АО А1 А2 мультиплексоров 50...54 соответственно. Стробирующий сигнал с входа 8 блока 1 через инвертор 47 поступает на входы РАЗРЕШЕНИЕ мультиплексоров 50..,54 и, открывая их, обеспечивает выдачу кода результата измерения на выход 9 устройства.

Сервисный процессор, в соответствии с приведенным на фиг. 6 алгоритмом, вычисляет код средне-арифметического значения измеряемого напряжения и сравнивает его с хранящимися в ПЗУ кодами верхней и нижней границы допустимого отклонения напряжения. При превышении допустимого отклонения сервисный процессор заносит в память адрес контролируемого вторичного источника электропитания, напряжение которого контролируется. Полученное при измерении значение напряжения, которое высвечивается на экране дисплея пульта ЭВМ с повышенной яркостью.

Далее сервисный процессор выполняет микропрограмму демасштабирования, умножая код полученного результата измерения на соответствующий коэффициент, определяемый конструктивным адресом

вторичного источника электропитания. При выполнении этой микропрограммы сервисный процессор использует таблицу соответствия адресов и масштабирующих

коэффициентов для всех контролируемых напряжений, которая хранится в ПЗУ сервисного процессора

Сервисный процессор после преобразования результата в десятичный код и за0 поминания его в ОЗУ процессора переходит к адресу следующего контролируемого источника вторичного электропитания, повторяя описанные выше процедуры.

Проконтролировав все адреса, которые

5 хранятся в ПЗУ, сервисный процессор выполняет микропрограмму вывода результата контроля напряжения на шинах вторичного электропитания технических средств ЭВМ на экран пультового дисплея.

0

Формула изобретения 1. Устройство для контроля напряжения электропитания, содержащее блок ввода- вывода, блок аналого-цифрового преобра5 зования, блок коммутации аналоговых сигналов и блок нормализации, причем адресный, управляющий и стробирующий входы блока ввода-вывода являются соответственно адресным, управляющим и стро0 бирующим входами устройства, адресный выход блока ввода-вывода соединен с первым управляющим входом блока коммутации аналоговых сигналов, отличающее- с я тем, что, с целью повышения помехоза5 щищенности и точности, в устройство введен узел запуска блока аналого-цифрового преобразования, а блок нормализации содержит группу узлов нормализации сигналов отрицательной полярности и группу

0 узлов нормализации сигналов положительной полярности, причем информационный выход блока ввода-вывода является выходом результата контроля устройств-а, первый и второй управляющие выходы блока

5 ввода-вывода соединены соответственно с вторым управляющим входом блока коммутации аналоговых сигналов и первым управляющим входом узла запуска блока аналого-цифрового преобразования, вто0 рой управляющий вход и выход которого соединены соответственно с выходом окончания преобразования и входом Запуска блока аналого-цифрового преобразования, цифровой выход и аналоговый вход

5 которого соединены с информационным входом блока ввода-вывода и выходом блока коммутации аналоговых сигналов соответственно, выходы узлов нормализации сигналов отрицательной полярности являются первой группой информационных выходов блока нормализации для подключения к первой группе информационных входов блока коммутации аналоговых сигналов, выходы узлов нормализации сигналов положительной полярности являются второй группой информационных выходов блока нормализации для подключения к второй группе информационных входов блока коммутации аналоговых сигналов, группа информационных входов блока нормализации соединена с входами узлов нормализации сигналов отрицательной и положительной полярностей и является группой информационных входов устройства.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что узел запуска блока аналого-цифрового преобразования содержит триггер, резистор, конденсатор и элемент И-НЕ, причем вход установки триггера является первым, а вход сброса - вторым управляю- щими входами узла, выход триггера соединен с первым выводом резистора и первым входом элемента И-НЁ, второй вход которого соединен с вторыMJBUводом резистора

и первым выводом конденсатора, соединен- ного вторым выводом с нулевой шиной узла, выход элемента И-НЕ является выходом узла.

3.Устройство поп. 1,отличающе- с я тем, что в блоке нормализации каждый

из узлов нормализации сигналов отрицательной полярности группы узлов содержит операционный усилитель, конденсатор и четыре резистора, причем инверсный вход операционного усилителя через первый резистор соединен с первым выводом конденсатора и группой информационных входов блока, а через второй резистор подключен к выходу операционного усилителя, прямой вход которого.через третий резистор соединен с вторым выводом конденсатора и шиной Схемная земля устройства, выход операционного усилителя соединен с первой группой информационных выходов блока и через четвертый резистор - с нулевой шиной узла, каждый из узлов нормализации сигналов положительной полярности группы узлов содержит операционный усилитель, конденсатор и три резистора, причем прямой вход операционного усилителя через параллельно соединенный конденсатор и первый резистор соединен с шиной Схемная земля устройства и через второй резистор подключен к группе информационных входов блока, инверсный вход операционного усилителя соединен с его выходом, который подключен к второй группе информационных выходов блока и через третий резистор соединен с нулевой шиной узла.

Устройство для контроля напряжения электропитания относится к вычислитедь- ной технике и может быть использовано для оперативного контроля величин напряжения на выходных шинах вторичных источни- ков электропитания технических средств быстродействующих ЭВМ и систем автоматики. Цель изобретения состоит в повышении помехозащищенности и точности устройства контроля напряжения. Устройство содержит блок 1 ввода-вывода, блок 2 аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок 3 коммутации аналоговых сигналов, блок 4 нормализации, состоящий из группы узлов 4.1-4.56 нормализации сигналов отрицательной полярности и группы узлов 4.57-4.64 нормализации сигналов положительной полярности, и узел 5 запуска блока аналого-цифрового преобразования. 2 з.п. фг/ibi, 6 ил., .;.-. - -- :

12 S

«0.2

«RA.S

{jfWfincf) : ;.

ЗстаноБШб Havia- лоиЫй контролируемой аЗрас

ПерёЗаиь приказ ЗЙГЙСК пЦП

i

УртанобитЬ заЗержки

с Л

Считало коЗ ре- зупьтшл измерений .-: :/.;-.

Сполить код ра- зулвтата с пре- ЗыЭущим анзиемием: ....

Си-И

нет

&&6

Выиис лито среЭ.

аршрметииеское

значение

мел

Занести ВГрп контропир. аор. с пориш. opkocrn. поЗс ое ткоц

Вмножшпр коЗ ср. знай, на козфщ. масшт а бирр банця

Иреа&разо&ат 6 бесдтииныа код

Занести 6 Rfln результаты измв- ренип

За

(IcOHEiT)

V. ,s