Коммутатор аналоговых сигналов тока Советский патент 1974 года по МПК H03K17/567 

1

Изобретение относится к технике, занимающейся вопросами прецизионной коммутации аналоговых сигналов тока.

В современных системах автоматизированного управления с применением управляющих вычислительных машин (УВМ) широко используются коммутаторы аналоговых сигналов, число каналов которых нередко достигает нескольких сотен и даже тысяч. Обычно такие коммутаторы для обеспечения требуемого быстродействия выполняются двухступенчатыми. Одним из основных требований, предъявляемых к таким системам, является необходимость выполнения контроля работоспособности каналов коммутатора без отсоединения его входов от выходов датчиков коммутируемых сигналов. Проверка коммутаторов аналоговых сигналов тока, которые являются наиболее распространенными сигналами для передачи информации о состоянии управляемого объекта в современных системах с УВМ, представляет серьезную техническую задачу, решение которой значительно усложняется по сравнению с тем, как это может быть выполнено в коммутаторах аналоговых сигналов напряжения. Это объясняется тем, что в системе коммутации с датчиками сигналов тока практически отсутствует возможность с помощью подключения одного эталона осуществлять изменение выходных сигналов во всех датчиках.

Задача проверки работоспособности каждого канала коммутатора аналоговых сигналов тока может быть решена путем применения на входе каждого канала этого коммутатора 5 дополнительного коммутирующего элемента, осуществляющего подключение в режиме контроля эталонного сигнала тока известной величины. Однако, такое решение этой задачи связано со значительным увеличением (почти

0 в два раза) оборудования устройства, что практически нецелесообразно. Поэтому в известных коммутаторах автоматический контроль работоспособпости выполняется лишь для каналов второй ступени коммутации, а

5 правильность функционирования коммутирующих элементов первой ступени коммутации проверяется полуавтоматически или даже вручную. Известные коммутаторы аналоговых сигналов тока с автоматическим выполнением тестового контроля работоспособности его каналов содержат регистр адреса канала, первый и второй дешифраторы соответственно с m и « выходными шинами для организации системы

5 матричного выбора каналов коммутатора, т-п коммутирующих элементов, каждый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного каскада на составном транзисторе и выходного диодного переключателя тока, источник эталонного тока и узел управления.

Цель изобретения - упрощение коммутатора аналоговых сигналов тока и выиолнение контроля работоспособности любого канала коммутатора без отсоединения от выхода датчика.

Эта цель достигается тем, что коммутатор содержит в каждом коммутирующем элементе по два диода, первый из которых катодом соединен с его входом, второй анодом - с эмиттером составного транзистора, токовые ключи, в которых аналоговые входы соединены с выходом источника эталонного тока, первые управляющие входы - индивидуально с выходными шинами первого дешифратора, выход каждого ключа - с катодами вторых диодов группы коммутирующих элементов, соединенных с той же шиной этого дешифратора, и схемы «И, в которых первые входы соединены индивидуально с выходными шинами второго дешифратора, выход каждой схемы соединен с базами составных транзисторов группы коммутирующих элементов, соединенных с той же шиной этого дешифратора; вторые входы схем «И и вторые управляющие входы токовых ключей соединены с выходом узла управления, а аноды первых диодов соединены с анодом стабилитрона, катод которого подключен к общей земляной шине.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Схема содержит проверяемый коммутирующий элемент 1, который состоит из входного каскада 2 на составном транзисторе 3 и выходного диодного переключателя 4тока. Управляющие входы коммутирующего элемента соединены с выходами системы матричного выбора каналов, включающей регистр адреса канала 5, первый дешифратор 6 и второй дешифратор 7 с m и я выходными шинами, соответственно.

Выход датчика 8 соединен с аналоговым входом коммутирующего элемента, а управление матричным выбором каналов производится по сигналам от устройства 9 управления, соединенного также с первыми управляющими входами т тактовых ключей 10, вторые управляющие входы которых соединены с выходами дешифратора 6.

Аналоговые входы ключей 10 и их выходы соединены соответственно с выходом управляемого источника 11 эталонного тока и катодами вторых дополнительных диодов 12. Выходы дешифратора 7 соединены с первыми входами п схем «И 13, вторые входы которых объединены и соединены с выходом устройства управления, а их выходы - с базами составных транзисторов 3. Катоды первый дополнительных диодов 14 соединены с выходами датчиков 8, а их аноды объединены и соединены с анодом стабилитрона 15. Устройство работает следующим образом. В режиме автоматического тестового контроля любого канала коммутатора проверяемый коммутирующий элемент 1 с помощью системы матричного выбора каналов подключает сигнал датчика 8 непосредственно или

через коммутирующий элемент второй ступени коммутации на вход измерительного устройства, например аналого-цифрового преобразователя.

После измерения сигнала датчика устройство 9 управления подключает с помощью токового ключа 10, который открыт но первому управляющему входу сигналом с выхода дешифратора б, выходной сигнал источника 1I

эталонного тока к катодам вторых дополнительных диодов 12. При этом сигнал эталонного тока протекает только через диод 12 проверяемого канала, так как аналогичные диоды в других ко.ммутирующих элементах в

этот момент оказываются запертыми.

Такая ситуация создается с помощью схем «И 13, диодов 14 и стабилитрона 15. В режиме контроля только одна из схем «И имеет уровень выходного сигнала, отпирающий каскады на составном транзисторе, остальные схемы «И имеют на выходе уровень сигнала, запирающий эти каскады.

Таким образом, эталонный сигнал тока поступает только в контролируемый канал.

В результате второго контрольного измерения величина сигнала тока на выходе коммутатора должна быть равна сумме сигналов датчика, подключенного к проверяемому каналу, и источника эталонного тока. В случае неисправности проверяемого коммутирующего элемента выходной сигнал коммутатора отличается от указанной суммы.

Итак, предлагаемое устройство позволяет выполнять автоматическую проверку работоспособности любого канала коммутатора без отсоединения его входа от выхода датчика. При этом объем дополнительного оборудования, затрачиваемого на этот режим, составляет небольшую часть сравнительно с основным

оборудованием коммутатора.

Предмет изобретения

Коммутатор аналоговых сигналов тока с

автоматическим выполнением тестового контроля работоспособности его каналов, содержащий регистр адреса канала, первый и второй дешифраторы соответственно с m и « выходными шинами для организации системы

матричного выбора каналов коммутатора, т-п коммутирующих элементов, каждый из которых выполнен в виде последовательного соединения входного каскада на составном транзисторе и выходного диодного переключателя тока, источник эталонного тока- и узел управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения коммутатора и выполнения контроля работоспособности любого канала его без отсоединения от выхода датчика, он

содержит в каждом коммутирующем элементе по два диода, первый из которых катодом соединен с его входом, второй анодом - с эмиттером составного транзистора, токовые ключи, в которых аналоговые входы соединены с выходом источника эталонного тока, первые управляющие входы - индивидуально с выходными шинами первого дешифратора, выход каждого ключа - с катодами вторых диодов группы коммутирующих элементов, соединенных с той же щиной этого дешифратора, и схемы «И, в которых первые входы соединены индивидуально с выходными шинами второго дешифратора, выход каждой схемы

соединен с базами составных транзисторов группы коммутирующих элементов, соединенных с той же шиной этого дешифратора; вторые входы схем «И и вторые управляющие входы токовых ключей соединены с выходом узла управления, а аноды первых диодов соединены с анодом стабилитрона, катод которого подключен к общей земляной шине.

Т