Устройство для сигнализации Советский патент 1993 года по МПК G08B23/00 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для автоматического контроля датчиков, выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей.

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

На фиг.1 приведена функциональная схеме предложенного устройства; на фиг.2 -принципиальная схема управляемого дифференцирующего элемента; на фиг.З - временная диаграмма, поясняющая формирование частоты с дробным коэффициентом деления.

Предложенное устройство (см. фиг.1) содержит блок 1 контролируемых датчиков, выполненный в виде переключающих контактов, сгруппированных в матрицу, генератор 2 импульсов, элемент И 3, триггеры 4.1-4.4, образующие первый двоичный счетчик, триггер 5 с двумя установочными входами, блоки 6.1-6.4 индикации, п групп управляемых дифференцирующих элементов 7.1-7.4, элементы ИЛИ 8.1-8.4, элементы ИЛИ 9, двоичные счетчики 10, шифраторы 11, дешифраторы 12, выходы 13.1-13.4, управляющий вход 14, п блоков 15.1-15.4 анализа состояния датчиков.

В блоке 1 каждая контактная группа состоит из замыкающего и размыкающего контактов. Размыкающие контакты всех контактных групп объединены и соединены

00

ю

N О

ел

с отрицательной шиной е источника пита ющего напряжения, замыкаюшие контакты - с положительной шиной д источника питающего напряжения, средние выводы в, 6i, BI, п контактных групп подключены к управляющим входам дифференцирующих элементов 7.1-7.4 соответствующей группы.

Выход генератора 2 импульсов соеди- HSII с первым входом элемента ЗИ, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 5, л выход соединен со счетным входом перпого двоичного счетчика на триггерах 4.1-4.4. Единичный выход триггера 4.4 подключен к нулевому установочному «ходу триггера 5. j единичный вход которого является управляющим входом 14 устройства. Импульсные входы управляемых дифференцирующих элементов 7.1-7.4 всех групп подключены к нулевым выходам соответствующих триггеров 4.1-4.4 первого двоичного счетчика, управляющие входы - к сродним выводам ai, бк BI и п контактных 1 оупп а выходы - ко входам элементов ИЛИ 8.1-8 4 Выходы элементов ИЛИ 8.1-8.4 со- единеньГ со счетными входами счетчиков 10 I соответствующих блоков 15.1 анализа соотолчсп датчиков в которых выходы счетчика 10 I юд«люченч ко входам шифратор 11. лешифраторч )2., выходы шифратора 11.1 соединены со входами блока 6.1 индикации, Р .(ходы дешифратора 1 подключены ко вход.-.м э пмемта ИЛИ 9.1. выходы котоР ЛО ВЫХОДОМ 13.1 уСфОЙС.ТВ8.

Управляемый дифференцирующий элемент 7.1 (ом. фиг.2) содержит резистор 16, конденсатор 17 и диод 18. Импульсный вход 19 подключается к инверсному (нулевому) выходу одного из триггеров 4.1-4.4, управляющий вход 20 - к среднему выводу одной из контактных групп, а выход 21 - к одному из входов элемента 8.1-8.4 ИЛИ. Совокупность двоичного счетчика на триггерах 4.1- 4.4 и дифференцирующих элементов 7,1-7.4 одной группы реализует функцию де;.ения частоты генератора 2 на дробный коэффициент деления (см. временную диаграмму на фиг.З).

Определим количество групп дифференцирующих элементов 7.1-7.4, их количество в группе, а также количество блоков 15 исходя из числа п столбцов и m строк матрицы контролируемых контактных групп.

Поскольку средние выводы а контактных групп соединены с управляющими входами соответствующих элементов 7.I группы, то число элементов 7.I в группе равно числу строк т, а число групп элементов 7.1-7.4 должно соответствоаать количеству столбцов п.

Киинчестпо блоков 15.1 анализа состояния датчиков должно соответствовать коли- честпу групп элементов 7.1-7.4, т.е. количеству иолбцов п матрицы. Благодаря

такому построению информация о состоянии гп строк выбранного столбца может бьль передана по одному проводу - в виде пачки импульсов с определенным количеством импульсов с выхода соответствующего

элемента 8.1-8.4 ИЛИ.

Количество разрядов 4.1 двоичного счетчика опредемяет число импульсов, сформированных на выходе элемента ЗИ, и должно соответствовать числу управляемых диффе5 ренцирующих элементов 7.1-7.4 в группе, т.е. должно быть равно т. 8 блоках 15.1 количество разрядов счетчика 10.i акже должно быть равно т.

Для упрощения описания работы уст0 ройства рассматривается случаи, когда число столбцов и строк в блоке 1 контролируемых контактных групп равно четырем (m---n 4V

Рассмотрим работу отдельных фуикци5 опальных блоков устройства.

Генератор 2, элемент И 3. двоичный счетчик на триггерах 4.1-44 и триггер 5 предназначены для формирования пачек импульсов, поступающих с выхода элемента

0 и II на с йтный пход триггера 4.1 двоичного счетчио. которое осуществляется следующим образом

Триггер 5 и триггеры 4.1-4.4 устанавливаются в нулевое состояние (цепи нзчаль5 ной установки не показаны), затем сигналом, поступающим со входа 14 из единичный вход триггера 5, последний устанар- ливается в единичное состояние. Импульсы с выхода енератора 2 посыпают через от

О крытый элемент 1/1 3 на счетный вход триггера 4 1 двоичного счетчика. После поступления 24 импульсов сигнал переполнения счетчика с выхода триггера 4.4 уста- навливает триггер 5 в нулевое состояние,

5 вспедстоие чего поступление импу/асов через элемент И 3 прекращается.

Таким обрлзом, на выходе элемента И 3 будет сформирована пачка импульсов с числом 2т 2 (показатель степени равен числу

0 строит контактных групп). С нулевых выходов Qi-Q/j триггеров возникающие на них импульсы поступают на импульсные входы дифференцирующих элементов 7.1-7.4. На управляющие входы последних поступают

5 разрешающие или запрещающие сигналы со средних выводов а контактных групп. Временная диаграмма соответствует случаю, когда выводы ai. аз и э подключены к положительной шине напряжения, а вывод 82 - 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 8.1 ИЛИ формируется 11 импульсов (из 16 импульсов, поступивших на счетный вход триггера 4.1).

Таким образом, коэффициент деления 1R

Кд в этом случае равен - . В общем случае

пЛП

(ai 1 или 0 в зависимости от

i i1

2 а, 21

I о

уровня сигнала на управляющем входе соответствующего управляемого дифференцирующего элемента).

Число импульсов, пропущенных на выход элемента 8.1 ИЛИ и зафиксированных счетчиком 10.1, однозначно определяет, с выходов каких из элементов 7.1-7.4 поступили импульсы, а следовательно, на какие из их управляющих входов ai-a4 поступили разрешающие сигналы. В рассматриваемом случае - при фиксировании 1 импульсов в счетчике 10.1 можно однозначно сделать вывод, что сработали контактные группы первой, третьей и четвертой строк первого столбца, а контактная группа второй строки находится в исходном состоянии.

Дешифраторы 12.1 предназначены для дешифрации определенных состояний счетчиков 10.1 и формирования соответствующих сигналов на выходах 13.1 устройства. С помощью дешифраторов 12.1 может осуществляться настройка на определенное число, зафиксированное в счетчиках 10.1, т.е. на определенную комбинацию сработавших контактных групп в определенном столбце.

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. Входы дешифраторов 12.1 объединяются логически посредством соответствующих элементов 9.1 ИЛИ, выходные сигналы которых могут быть использованы для подключения средств тревожной сигнализации (звуковой или световой).

Шифратор 11.1 предназначен для преобразования двоичного кода, зафиксированного счетчиком 10.1 в позиционный код, который затем поступает на входы узла 6.1 индикации, где происходит индикация номеров строк сработавших контактов в каждом из столбцов контактных групп.

Алгоритм функционирования шифраторов поясняется таблицей, в которой номера строк сработавших контактоп в выбранном столбце, приведены в соответствие с колом,

5 зафиксированным в счетчике.

В режиме контроля и диагностики устройство работает следующим образом.

Триггер 5, двоичный счетчик на триггерах 4.1-4.4 и счетчики 10.1 устанавливаются

0 в нулевое состояние (цепи установки не показаны).

Вначале размыкающие контакты всех контактных групп устанавливаются в пот жение, в котором они соединены с тиица5 тельной шиной е питающего напряжения, вследствие чего на управляющие входы at, 6i, BI, п дифференцирующих элементов 7,1 всех групп поступают запрещающие сигналы. Сигналы со входа 14 уст0 ройства триггер 5 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего импульсы с выхода генератора 2 поступают через элемент И 3 из двоичный счетчик, построенный на триггерах 4.1-4.4. С выхода

5 элемента И 3 на счетный вход триггера 4.1 поступает 16 импульсов, с нулевых выходов триггеров 4.1, 4,2, 4.3 и 4,4 на импульсные входы элементов 7.1, 7.2,73 и 7.4 поступают соответственно 8, 4,2 и 1 импульсов, однако

0 ни один из них не проходит через элемент 8.1 ИЛИ и далее на счетный вход счетчика 10.1, так как элементы 7.1-7.4 закрыты. Вследствие этого нулевое состояние счетчика 10.1 не изменится и на выходах дешиф5 ратора 12.1 и шифратора 11.1 сигналы не будут сформированы, что свидетельствует о правильной работе всех узлов устройства.

Если в результате описанных действий окажется, что счетчиком 10.1 зафиксирова0 но число, отличное от нуля, осуществляется определение неисправной цепи, Если, иа- пример, в счетчике зафиксировано число импульсов, равное восьми, то это означает, что неисправен один из элементов электри5 ческой цепи, по которой передаются 8 импульсов с выхода триггера 4.1 (вероятнее всего не поступает запрещающий сигнал на управляющий вход ai элемента 7.1).

0 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

5 котором они соединены с положительной шиной источника напряжения питания, вследствие чего на управляющие входы ai, 6i, BI, n управляемых дифференцирующих элементов поступают разрешающие сигналы, т.е. устанавливается коэффициент деле1 С

ния Кд j§ . Из 16 поступивших с выхода

ID

генератора 2 импульсов через открытые элементы 7.1-7.4 на выход элемента 8.1 ИЛИ должны проЧти 15 импульсов, которые должны быть зафиксированы счетчиком 10.1. При правильной работе функциональных узлов устройства узлы 6.I индикации должны индицировать номера всех контактных групп с первого по четвертый в соответствующих столбцах матрицы. На выходах 13.1 устройства должны появиться управляющие сигналы, свидетельствующие о превышении установленного порогового значения () сработавших контактных групп (используются выходы дешифратора, соответствующие 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 четв гый контакты. Это приведет к тому, что в первом столбце с контактов ai и за 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 управ; ляющио входы ба и бз, а запрещающие сигналы - на управляющие входы 6i и 64 элементоа 7.1 и 7.4.

В третьем столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы BI и вз, а запрещающие сигналы на управляющие входы В2 и В4 блока 14.3. В четвертом столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы п, Г2 и Г4, а запрещающий сигнал на управляющие вход гз блока 14.4, В соответствии с логикой работы делителя частоты с дробным коэффициентом (см. выше) происходит установка следующих коэффициентов деления Кд: , 16 . „, 16. „, 16 . v 16 д -Т2 6 То Тз

В результате с выходов элементов 8.1, 8.2, 8.3 и 8.4 ИЛИ на счетные входы счетчиков 10.1 блоков 15.1, 15.2, 15.3 и 15.4 будут пропущены соответственно 12, 6. 10 и 13 импульсов, которые и будут зафиксированы счетчиками. Шифраторы 12.1-12.4 осуществляют формирование позиционных кодов, соответствующих кодам, зафиксированным в счетчиках 10.1-10.4, а узлы 6,1-6.4 индикации - индикацию номеров строк сработавших замыкающих контактов в каждом

столбце контролируемых контактных групп,

В предложенном устройстве с помощью

настройки дешифраторов 12.1 на определенный код, зафиксированный в счетчиках 10.1, имеется возможность формирования на выходах 13.1 сигналов, соответствующих определенной комбинации сработавших контактных групп в данном столбце. (На0 пример, при необходимости формирования сигнала при срабатывании первой и второй контактных групп используется выход дешифратора, соответствующий коду 1100 счетчика 10.1).

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

0 изменения количества триггеров 4.1 двоичного счетчика, числа управляемых дифференцирующих элементов 7.1 в группе и количества разрядов счетчиков 10.1 в блоках 15.1. При изменении п - числа столбцов на5 стройка осуществляется за счет изменения числа блоков 15.1 и количества групп дифференцирующих элементов 7.1-7.4. При этом в каждом конкретном случае, исходя из требований к объему оборудования и количест0 ву электрических связей между объектом контроля и центральным пультом управления, можно выбрать оптимальный вариант построения устройства. Кроме того, как было описано, в устройстве обеспечивается

5 проведения контроля и диагностики блоков без дополнительных аппаратных затрат. Формула изобретения Устройство для сигнализации, содержащее триггер, выход которого соединен с

0 первым входом элемента И, первый вход триггера является входом управления устройства, генератор импульсов, т-разряд- ный двоичный счетчик импульсов, блоки индикации, блок датчиков и источник пита5 ния, от л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройств, в него введены п групп дифференцирующих

0 элементов по m в каждой, п элементов ИЛИ, п блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из т-разрядного двоичного счетчика импульсов, шифратора, дешифратора и элемента ИЛИ, а датчики

5 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.

умпульсные входы дифферегцирующих элементов каждой группы подключим ну левым выходам одноименных ряэрпдоп m

раЗрЯДНОГО ДВОИЧНОГО ИМПуЧЬСОВ

выходы дифференцирующие л менюв каждой группч соединены с входами ветствующих элемситоп ИЛИ, выходи которых соединены с вхолами т-разрядных двоичных счетчиков импульсов одноименных блоков анализа состояния датчиков в каждом из которых т-орзрядного счетчика импульсов соединены с соответствующими входами шифратора и дешифратора, выходы которого подключены к соответствующим входчм элемента ИЛИ,

выхода элементов ИЛИ блоков auri/i i со стояния дат «икон ЯВЛРЮТСР внхтгпми уп- ройгтвй, оыход генератора импульсов соединен с входом элемента И. пыхол, которою подключен к входу m разрядного двоичного счетчика импульсов, выход которого соединен с нулевым входом триггера, выходы шифраторов блоков анализа состояния датчиков подключены к соответi/it-ующим входам одноименных блоков индикации, выводы подвижных контактов каждого из переключающих контактов столбцов матрицы блока датчиков соединены с управляющими входами дифференцирующих элементов одноименной группы

О

H

i

i

1234561 8 9 10 11 12 13 M 15 16 UlJlJJTJnJJl ilJ

Фиг.З

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для контроля датчиков, выполненных в виде контактов, сгруппированных по матричной схеме. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее триггер, элемент И, т-разрядный двоичный счетчик, генератор импульсов, блок датчиков, индикаторы и источник питания, введены п групп дифференцирующих элементов по m элементов в каждой, п элементов ИЛИ, п блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из m-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, с соответствующими связями между указанными функциональными элементами устройства. 3 ил., 1 табл. СО С