Устройство для контроля и сигнализации Советский патент 1993 года по МПК G08B21/00 

зпя

фиг-1

Изобретение относится к автоматике и может §ыть использовано для автоматического контроля датчиков, выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей.

Известно устройство для многоточечного контроля и сигнализации, содержащее блоки контроля, состоящие из размыкающих и замыкающих контактов, генератор импульсов, узел сигнализации, индикаторные ключи, шины источника питания, ячейки мигания.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности выбора диапазона контролируемых датчиков.

Известно устройство для многоточечного контроля, содержащее распределитель импульсов, выходы которого подключены к вертикальным шинам контролируемой матрицы, горизонтальные шины которой соединены с первыми входами блока элементов ИЛИ. вторые входы которого подключены к выходам блока элементов И-ИЛИ, входы которого соединены с выходами блоков ограничения опроса, входы которых подключены к выходам соответствующих задатчиков номеров датчиков, блоки сравнения, входы которых соединены с выхода- . ми задатчиков кодов группы, входами блока управления и входами блока останова, вы ходы распределителя импульсов подключены ко входам блока сравнения, а его входы - к выходам блока управления и блока останова, генератор импульсоз, выход которого- соединен со входом блока управления, блок индикации, входы которого подключены ко . входам блока останова, соединенным с выходами блока элементов ИЛИ, и выходам распределителя импульсов, соединенным со входами блоков сравнения.

Недостатком данного устройства является его сложность, а также отсутствие возможности контроля правильности функционирования отдельных узлов устройства. .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для многоточечной сигнализации, содержащее генератор импульсов и счетчик, выходы которого подключены к адресным входам первого и второго мультиплексоров, блока оперативной памяти и первого дешифратора, делитель частоты, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход - с первым входом второго дешифратора, второй вход которого подключен к выходу блока оперативной памяти, а выходы через элементы ИЛИ подключены к первым выводам элементов индикации, вторые выводы которых соединены с выходами второго дешифратора, два триггера, выходы которых через элемент И подключены ко входу звукового сигнализатора, элемент ИЛИ, информационные входы первого и второго

мультиплексоров являются соответственно информационными входами первой и второй группы устройства.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности контроля и ди0 агностики блоков устройства.

Целью изобретения является расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения контроля и диагностики блоков.

5 Поставленная цель достигается тем, что . в устройство, содержащее триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый вход триггера является входом управления устройства, генератор

0 импульсов, m-разрядный двоичный счетчик импульсов, индикаторы, блок датчиков и источник питания, введены п блоков формирования кода, каждый из которых выполнен из m-разрядного двоичного счетчика импуль5 сов, дифференцирующих элементов и элемента ИЛИ, п блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из m-разрядного двоичного счетчика импульсов, шифратора, дешифратора и элемента

0 ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из п столбцов и m строк, выводы первых и вторых неподвижных контактов переключающих контактов соединены соот5 ветственно с первой и второй шинами источника питания, в каждом блоке формирования кода выходы разрядов m-разрядного двоичного счетчика импульсов соединены с первыми входами одноимен0 ных дифференцирующих элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента, ИЛИ, в каждом блоке анализа состояния датчиков выходы m-разрядного счетчика импульсов соединены с

5 соответствующими входами шифратора и дешифратора, выходы которого подключены к соответствующем входам элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен со вторым входом элемента И, выход

0 которого подключен к входам т-разрядных двоичных счетчиков импульсов блоков формирования кода и к входу m-разрядного двоичного счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом триггера,

5 выходы элементов ИЛИ блоков формирования кода соединены с входами т-разрядных двоичных счетчиков импульсов одноимённых блоков анализа состояния датчиков, выходы элементов ИЛИ которых являются выходами устройства, а выходы

шифраторов подключены к соответствующим входам одноименных индикаторов, выводы подвижных контактов каждого из столбцов матрицы переключающих контактов блока датчиков подключены ко вторым входам одноименных дифференцирующих элементов одноименных блоков формирования кода.

На фиг, 1 приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема дифференцирующего элемента; на фиг. 3 - временная диаграмма работы блока формирования кода.

Предложенное устройство (фиг. 1) содержит блок 1 датчиков, выполненный в виде переключающих контактов, образующих матрицу из п столбцов и m строк, генератор 2 импульсов, элемент ЗИ, триггеры 4.1-4.4, образующие m-разрядный двоичный счетчик импульсов, триггер 5 с двумя установочными входами, триггеры 6.1-6.4, дифференцирующие элементы 7.1-7.4, элементы 8.1 и 9.1 ИЛИ, m-разрядный двоичный счетчик 10,1 импульсов, дешифратор 11.1. шифратор 12.1. индикаторы 13.1-13.4, блоки 14,.4 формирования кода, блоки 15.1-15,4 анализа состояния датчиков. Позицией 16 обозначен вход управления устройства, позициями 17.1-17.4 - выходы устройства.

В блоке 1 датчиков выводы первых и вторых неподвижных контактов соединены соответственно с первой d и второй е шинами источника питания (на фиг. 1 не показан), а выводы подвижных контактов ai. 6i, BI, n каждого из столбцов матрицы подключены ко входам одноименных дифференцирующих элементов соответствующих блоков 14.1-14.4 формирования кода. Выход генератора 2 импульсов соединен с первым входом элемента ЗИ, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 5, а ЁЫХОД соединен со счетным входом первого двоичного счетчика на триггерах 4.1-4.4. Выход триггера 4.4 подключен к нулевому установочному входу триггера 5, единичный вход которого является управляющим входом 16 устройства. В блоке 14.1 формирования кода счетный вход триггера 6.1 подключен к выходу элемента 3 И, счетные входы других триггеров 6.2-6.4 соединены с единичными выходами триггеров 6.1-6.3, нулевые выходы триггеров 6.1-6.4 подключены к импульсным входам дифференцирующих элементов 7.1-47.4, выходы которых через элемент 8 ИЛИ соединены со счетным входом счетчика 10.1, выходы которого подключены к входам дешифратора 11.1 и шифратора 12.1. Выходы шифраторов 12.1-12.4 подключены к входам индикаторов 13.113.4, а выходы дешифраторов 11.1-11,4 - к входам элементов 9.1-9,4 ИЛИ, выходы которых являются выходами 17.1-17.4 устройства.

5Дифференцирующий элемент 7.1-7.4 (фиг. 2) содержит резистор 18. конденсатор 19 и диод 20. Импульсный вход 21 подключается к инверсному выходу одного из триггеров 6.1-6,4. управляющий вход 22 - к

10 подвижному контакту датчика, а выход 23 - к одному из входов элемента 8.1 ИЛИ.

Определим количество функциональных элементов б., 71 в блоке 14.1, функциональных элементов 4.1, а также количество

15 блоков 14.1 и 15.1, исходя из числа п столбцов и m строк контролируемых датчиков.

Поскольку подвижные контакты al датчиков соединены с управляющими входами соответствующих элементов 7.1 блока 14.1,

0 то число триггеров 6.1 и дифференцирующих элементов 7.1 равно числу строк т, а число блоков 14.1 и 15.1 должно соответствовать количеству столбцов п.

Для уменьшения количества электриче5 ских связей между обьектом контроля и цен- тральным пультом управления при большом числе контролируемых контактов блоки 14.1 формирования кода могут быть установлены на контролируемом объекте. При этом

0 функционирование блока 14.i обеспечивается подключением счетного входа триггера 6.1 к выходу элемента 3 И и выхода элемента 8.1 ИЛИ к счетному входу двоичного счетчика 10.1.

5 Благодаря этому информация о состоянии m строк выбранного столбца может быть передана по одному проводу - в виде пачки импульсов с определенным количеством импульсов с выхода элемента 8.1 ИЛИ.

0 Количество разрядов 4.1 двоичного счетчика определяет число импульсов, сформированных на выходе элемента 3 И, и должно быть равно т. В блоках 15.1 количество разрядов счетчика 10.1 также должно быть рав5 но т.

Для упрощения описания работы устройства рассматривается случай, когда число столбцов и строк в блоке 1 переключающих контактов равно четырем (т п 4).

0Рассмотрим работу отдельных функциональных блоков устройства.

Генератор 2. элемент ЗИ, двоичный счетчик на триггерах 4.1-4.4 и триггер 5 предназначены для формирования пачек

5 импульсов, поступающих с выхода элемента 3 И на счетные входы триггеров 6.1 блоков 14.1, которое осуществляется следующим образом.

Триггер 5 и триггеры 4.1-4.4 устанавливаются в нулевое состояние (цепи начальной установки не показаны), затем сигналом, .поступающим со входа 16 на единичный вход триггера 5 последний устанавливается в единичное состояние. Импульсы с выхода генератора 2 поступают через открытый элемент 3 И на счетный вход триггера 4.1 двоичного счетчика. После поступления 24 импульсов сигнал переполнения счетчика с выхода, триггера 4.4 устанавливает триггер 5 в нулевое состояние, вследствие чего поступление импульсов через элемент ЗИ прекращается.

Таким образом, на выходе элемента 3 И будет сформулирована пачка импульсов с числом 2т 24 (показатель степени равен числу строк контактов). Блок 14.1 формирования кода работает следующим образом (временная диаграмма на фиг. 3). С инверсных выходов Q1-Q4 триггеров возникающие на них импульсы поступают на импульсные входы дифференцирующих элементов 7.1-7.4. На управляющие входы последних поступают разрешающие или запрещающие сигналы с подвижных контактов а 1-а4 датчиков. Временная диаграмма соответствует случаю, когда выводы а1, аЗ и а4 подключены к положительной шине (шине нулевого потенциала) источника питания, а вывод а2 - к отрицательной шине. В этом случае будут открыты дифференцирующие элементы 7.1. 7.3 и 7.4, а элемент 7.2 будет закрыт. Через элемент 7.1 поступит 8 импульсов, через элемент 7.3 - 2 импульса, через элемент 7.4 поступит 1 импульс, в результате на выходе элемента 8 ИЛИ формируется 11 импульсов (из 16 импульсов, поступивших на вход блока 14.1).

Таким образом, коэффициент деления

1 fi

Кд в данном случае равен - В общем

случае Кд ---- 7rt m-1

2 ai 21

(ai 1 или 0 в зависимости от уровня сигнала на управляющем входе соответствующего дифференцирующего элемента). Число импульсов, пропущенных на выход элемента 8 ИЛИ и зафиксированных счетчиком 10.1 однозначно определяет, с выходов каких из элементов 7.1-7.4 поступили импульсы, а следовательно, на какие из управляющих входов а1-а4 поступили разрешающие сигналы. В рассматриваемом случае - при фиксации 11 импульсов в счетчике 10.1 можно однозначно сделать вывод, что сработали .контакты первой, третьей и четвертой строк первого столбца, а контакты второй строки находятся в исходном состоянии.

Дешифраторы 11.1 предназначены для дешифрации определенных состояний счетчиков 10.1 и формирования соответствующих сигналов на выходах 17.1 устройства. С

помощью дешифраторов может осуществляться настройка на определенное число, зафиксированное в счетчиках 10.1, т.е. на определенную комбинацию сработавших контактных групп в определённом столбце.

0 Например, при использовании выходов дешифратора, соответствующих числам 0111. 1011, 1101, 1110 в счетчике, выходной сигнал будет появляться лишь при срабатывании трех контактных групп в столбце. Вы5 ходы дешифраторов 11.1 объединяются логически посредством соответствующих элементов 9.1 ИЛИ, выходные сигналы которых могут быть использованы для подключения средств тревожной сигнализации

0 (звуковой или световой).Шифратор предназначен для преобразования двоичного кода, зафиксированного счетчиком 10.1 в позиционный код, который затем поступает на входы индикаторов

5 13.1-13.4, где происходит индикация номеров строк сработавших контактов в каждом из столбцов контактов.

Алгоритм функционирования шифраторов поясняется таблицей, в которой номера

0 строк сработавших контактов в выбранном столбце приведены в соответствии с кодом, зафиксированным в счетчике.

В режиме контроля и диагностики устройство работает следующим образом.

5 Триггер 5, двоичный счетчик на триггерах 4.1-4.4. триггеры 6.1-6.4 и счетчики 10.1 устанавливаются в нулевое состояние (цепи установки не показаны).

Вначале размыкающие контакты всех

0 контактных групп датчиков устанавливаются в положение, в котором они соединены с отрицательной шиной е источника питания, вследствие чего на управляющие входы ai, 61. BI, п дифференцирующих элементов 7,1

5 блоков 14.1 формирования кода поступают запрещающие сигналы. Сигналом со входа 16 устройства триггер 5 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего импульсы с выхода генератора 2 -поступают

0 через элемент 3 И на двоичный счетчик, построенный на триггерах 4.1-4.4. С выхода элемента ЗИ на счетный вход триггера 6.1 поступает 16 импульсов, однако ни один из них не проходит через элемент 8.1 ИЛИ, т.е.

5 не поступает на вход счетчика 10.1. Вследствие этого нулевое состояние счетчика 10.1 не изменится и на выходах дешифратора 10.1 и шифратора 12.1 сигналы не будет сформированы, что свидетельствует о правильной работе всех узлов устройства.

Если в результате описанных действий окажется, что счетчиком 10.1 зафиксировано число, отличное от нуля, осуществляется определение неисправной цепи. Если, например, в счетчике зафиксировано число импульсов, равно восьми, то это означает, что неисправен один из элементов электрической цепи, по которой передаются 8 импульсов с выхода триггера 6.1 (вероятнее всего не поступает запрещающий сигнал на управляющий вход а1 элемента 7.1).

Следовательно, в этом случае по состоянию счетчика 10.1 можно осуществлять контроль и диагностику узлов устройства. Затем замыкающие контакты всех контактных групп устанавливаются в положение, в котором они соединены шиной нулевого потенциала источника питания вследствие чего на управляющие входы ai. 6i. BI, n дифференцирующих элементов поступают разрешающие сигналы, т.е. устанавливается коэффициент деления Кд 16/15.Из 16 поступивших с выхода генератора 2 импульсов на выход элемента 8.1 ИЛИ должны пройти 15 импульсов, которые должны быть зафиксированы счетчиком 10.1. При правильной работе функциональных узлов устройства индикаторы 13.1 должны индицировать номера всех контактных групп с первого по четвертый в соответствующих столбцах матрицы. На выходах 17.1 устройства должны появиться управляющие сигналы, свидетельствующие о превышении установле нно- го порогового значения (п 3) срабатывающих контактных групп (используются выходы дешифратора, соответствующих двоичному коду 1111 на его входе).

В режиме охраны устройство работает следующим образом. Предположим, что в первом столбце сработали первый и второй контакты, во втором столбце - второй и третий контакты, в третьем столбце - первый и третий контакты, а в четвертом столбце - первый, второй и четвертый контакты. Это приведет к тому, что в первом столбце с контактов ai и аа на управляющие входы элементов 7.1 и 7.2 поступают разрешающие сигналы, а на управляющие входы элементов 7.3 и 7.4 - запрещающие сигналы. Во втором столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы 62 ибз. а запрещающие сигналы поступают на управляющие входы 6i и 64 элементов 7.1 и 7.4.

В третьем столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы В1И ВЗ. а запрещающие сигналы на управляющие входы 82 и 84 блока 14.3. В четвертом столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы п, гг и щ, а запрещающий сигнал на управляющий вход г.; блока 14,4. В соответствии с логиком работы fvic-кя формирования кода (см.выше) проиг. установка следующих коэффициентов деления Кд блоков 14.1-14.4:

10 После запуска формирователя 2 пачек импульсов из 16 входных импульсов, поступивших на импульсные входы блоков 14.1 14.4 с их выходов на входы счетчиков 10.1-10.4 будут пропущены соответственно

5 12, 6,10 и 13 импульсов, которые и будут ими зафиксированы. Шифраторы 12.1-12.4 осуществляют формирование позиционных кодов, соответствующим кодам, зафиксированным в счетчиках 10.1-10.4, а

0 индикаторы 13.1-13.4-индикацию номеров строк сработавших контактов в каждом столбце контролируемых контактов датчика.

В предложенном устройстве с помощью

5 настройки дешифраторов 11.1 на определенный код. зафиксированный в счетчиках 10i, имеется возможность формирования на выходах 17.1 сигналов, соответствующих определенной комбинации сработавших кон0 тактов в данном столбце. (Например, при необходимости формирования сигнала при срабатывании первой и второй контактных групп используется выход дешифратора, соответствующий код 1100 счетчика 10.1).

5 Другим преимуществом предложенного устройства является возможность оперативной настройки на новую структуру матрицы. При изменении m числа строк матрицы настройка осущес.вляется за счет

0 изменения количества разрядов 4.) двоичных счетчиков, разрядов 61 триггеров и дифференцирующих элементов 7.1 в блоках 14.1 и количества разрядов счетчиков 10.1 в блоках 15.1. При изменении n-числа столбцов

5 настройка осуществляется за счет изменения числа блоков 14.1 и 151.

При этом в каждом конкретном случае, исходя из требований к обьему оборудования и количеству электрических связей меж0 ду объектом контроля и центральным пультом управления (которое в предложенном устройстве равно п + 3, а устройстве-прототипе m п) можно выбрать оптимальный вариант построения устройст5 ва.

Кроме того, как было описано выше, в устройстве обеспечивается проведение контроля и диагностики без дополнительных аппаратных затрат.

Формула изобретения Устройство длл контроля и сигнализации, содержащее триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый вход триггера является входом управления устройства, генератор импульсов, m-разрядный двоичный счетчик импульсов, индикаторы, блок датчиков и источник питания, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства, н него введены п блоков формирования кода, каждый из которых выполнен из т-разряд- ного двоичного счетчика импульсов, дифференцирующих элементов и элемента ИЛИ, п блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из гл-разрядного двоичного счетчика импульсов, шифратора, дешифратора и элемента ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из п столбцов и m строк, выводы первых и вторых неподвижных контактов переключающих контактов соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, а каждом блоке формирования кода выходы разрядов m-разрлдного двоичного счетчика импульсов соединены с первыми входами

одноименных дифференцирующих элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, в каждом блоке анализа состояния датчиков выходы m-разрядного счетчика импульсов соединены с соответствующими входами шифратора и дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входам т-раз- рядных двоичных счетчиков импульсов блоков формирования кода и к входу m-разрядного двоичного счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера, выходы элементов ИЛИ блоков формирования кода соединены с входами m-разрядных двоичных счетчиков импульсов одноименных блоков анализа состояния датчиков, выходы элементов ИЛИ которых являются выходами устройства, а выходы шифраторов подключены к соответствующим входам одноименных индикаторов, выводы подвижных контактов каждого из столбцов матрицы переключающих контактов блока датчиков подключены к вторым входам одноименных дифференцирующих элементов одноименных блоков формирования кода.

2f

7i

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля датчиков, выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей. Целью изобретения является расширение функциональных воз1 можностей за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства. В устройство, содержащее триггер 5, элемент И 3,т- разрядный двоичный счетчик 4, генератор 2 импульсов, блок 1 датчиков, индикаторы 13 и источник питания, введены п блоков 14 формирования кода и п блоков 15 анализа состояния датчиков. Каждый из блоков 14 формирования кода содержит т-разряд- ный двоичный счетчик 6, дифференцирующие элементы 7 и элемент ИЛИ 8, а блок 15 анализа состояния датчиков - т-разрядный двоичный счетчик 10. дешифратор 11. шифратор 12 и элемент ИЛИ 9. Устройство обеспечивает проверки контроля и диагностику блоков устройства, а также оперативную настройку на различные структуры матрицы, 1 табл., 3 ил. ел с

22

f г з # s б 7 8 9 to // а /у ю /s & , тП1Т1Т1ТП ПП П ГГПГТП

S8

/9

7го

25

Фбк.г.

tpt/г.З