Многоканальное резервированное аналоговое устройство Советский патент 1977 года по МПК H03K19/23 

соединены со входами сумматора, выход которого через блок фиксации момента максимума амплитуды соединен с управляющим входом ключа.

iHa фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - вариант принципиальной схемы сумматора и блока фиксации момента максимума амплитуды; на фиг. 3 - временные -диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, где обозначено: X, Xz, Х, - выходные сигналы резервируемых блоков, Д - диапазон изменения истинного значения входной величины, TO - длительность цикла развертки ГПН 7, i,, - длительность импульсов одновибраторов 4, f - максимальная допустимая абсолютная погрещность резервируемых блоков 2 в исправном состоянии. На осях 1, 4i, 42, 4z, 5 отложены выходные сигналы соответствующих элементов резервированного устройства, на оси г с - ток конденсатора С.

Устройство содержит сумматор и в каждом канале резервируемые блоки 2, выходы которых соединены с первыми входами нуль-органов 3, одновибраторы 4, блок 5 фиксации момента максимума амплитуды, ключ 6 и генератор 7 пилообразного напряжения (ГПН), выход которого соединен с функциональным входом ключа 6 и вторыми входами нуль-органов 3, выходы которых через одновибраторы 4 соединены со входами сумматора /, выход которого через блок 5 фиксации момента максимума амплитуды соединен с управляющим входом ключа 6.

Сумматор J и блок 5 фиксации момента максимума амплитуды (фиг. 2) содержит одинаковые резисторы Rf, число которых соответствует числу резервируемых блоков (в дан ном примере - три), конденсатор С, разрядный резистор Rp, транзистор Т с коллекторным резистором RK и дифференцирующую цепочку Сд, , Д.

Принцип работы многоканального резервированного аналогового устройства заключается в следующем.

1.Резервируемые блоки 2, сигналы которых лежат за границами диапазона возможных значений входной величины, считаются отказавшими.

2.Все сигналы, попавщие в этот диапазон, разбиваются на группы, в которых минимальный сигнал отличается от максимального не более, чем на двойное значение наибольщей допустимой погрещности резервируемого блока 2 в исправном состоянии. Таким образом, о резервируемых блоках 2, сигналы которых входят в одну группу, может быть сделано предположение об одновременной работоспособности.

3.Резервируемые блоки 2, сигналы которых входят в наиболее многочисленную группу, считаются исправными. ,

4.На выходе устройства формируется сигнал, равный максимальному (или минимальному, в зависимости от направления развертки ГПН) сигналу группы исправных резервируемых блоков.

Таким образом, в предложенном устройстве учитывается вся совокупность перечисленных выще сведений о резервируемых блоках. Это позволяет существенно повысить надежность работы устройства.Многоканальное резервированное устройство работает следующим образом.

Сигналы резервируемых блоков 2 поступают на входы нуль-органов 3. На другие входы пуль-органов поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 7. В тот момент, когда значение пилообразного напряжения совпадает с каким-либо из входных, на выходе соответствующего нуль-органа появляется сигнал, из которого при помощи соответствующего одновибратора 4 формируется прямоугольный импульс фиксированной длительности и амплитуды. Эти импульсы поступают на вход сумматора /, который складывает их амплитуды. В тот момент, когда амплитуда выходного сигнала сумматора достигает абсолютного максимума за весь цикл развертки ГПН (т. е. в тот момент, когда на входе сумматора имеется максимальное число импульсов одновременно), блок 5 фиксации момента максимума амплитуды открывает ключ 6, и соответствующее текущее значение

пилообразного напряжения поступает на выход устройства.

Блок 5 (фиг. 2) осуществляет фиксацию момеита времени, в который выходной сигнал сумматора / достигает абсолютного за весь

период развертки максимума. Суммирование амплитуд импульсов одновибраторов 4 (оси 4i, 42, 4з на фиг. 3) осуществляется резистивной сборкой, состоящей из соответствующего числа (в данном примере - три) одинаковых

резисторов /(,. Напряжение на выходе сумматора (в общей точке этих резисторов) показано на оси У. За несколько периодов ГПН 7, в течение которых повторяется неизменной форма выходного напряжения сумматора /,

конденсатор Сс заряжается через базовый переход транзистора Т до напряжения t/c равного максимальному выходному напряжению сумматора (минус 0,5 в на переходе). Временная зависимость тока конденсатора С с

показана на оси в момент максимума через Сс течет базовый ток if, транзистора Т, в разрывах между максимумами конденсатор Сс разряжается током ip резистора Rp. Импульсу базового тока соответствует импульс

коллекторного напряжения, который дифференцируется цепочкой Сд, RH, Д. Выделенный передний фроит этого импульса (ось 5) и обозначает искомый момент - максимума.

Пусть сначала все три резервируемых блока исправны, их выходные сигналы Xi, Хч, Хприблизительно совпадают, и импульсы одновибраторов 4{, 4z, 4z накладываются во времени друг на друга (левая часть фиг. 3). Максимальная амплитуда выходного сигнала сумматора / равна в этом случе утроенному значению амлитуды одного импульса. До тройной амплитуды заряжен и конденсатор С. Пусть теперь отказал нервый резервируемый блок, и его выходной сигнал Xi принял значение, сильно отличающееся от двух остальиых (нравая часть фиг. 3). Максимальная амплитуда выходного сигнала сумматора / станет равной удвоенному значению амнлитуды одного импульса, и конденсатор Сс, напряжение УГ на котором определяет момент срабатывания блока 5, разрядится до того же значения. Следует отметить, что правильная работа блока фиксации момента максимума амплитуды (фиг. 2) возможна только в случае, если верхняя граница частотного диапазона сигналов резервируемых блоков по крайней мере на порядок ниже частоты развертки. Быстродействие современных полупроводниковых элементов позволяет получить эту верхнюю границу примерно на уровне 10 кГц (частота развертки 100-200 кГц). Длительность импульсов одновибраторов 4 выбрана, исходя из следующего условия: за время импульса пилообразное напряжение изменяется на величину 26 (фиг. 3), где б - максимальная допустимая абсолютная погрещность резервируемого блока 2 в исправном состоянии. Пусть Д - диапазон изменения истинного зиачения входной величины, приведенный к выходу резервируемых блоков 2, перекрывается ГПН за время TQ. Тогда длительность импульса одновибратора 4 составляет -- . Р1мпульсы одиовибраторов тех каналов, сигналы резервируемых блоков которых различаются меньше, чем на 26. накладываются во времени друг на друга. Таким образом, если иснравны К резервируемых блоков, то соответствующие их сигналам импульсы одновибраторов 4 дают на выходе сумматора / сигнал с амплитудой kU (U - амплитуда импульса одного одновибратора). Если эта амплитуда окажется максимальной среди всех значений выходного сигнала сумматора / за цикл развертки ГПН 7, то на выход резервированного устройства через ключ 6 проходит сигнал, соответствующий группе каналов с исправными резервируемыми блоками. Отказ резервированного устройства (неверное восстановление) имеет место только в том случае, если случайно совпали (различаются меньще, чем на 26) сигналы более, чем k отказавщих резервируемых блоков. Ключ 6 может быть выполнен по обычной двухвходовой схеме И, иа один вход которой подается сигнал ГПР 7, на второй - разрешающий сигнал блока 5. Выходной сигиал ключа дискретен во времени, его информационный параметр - амплитуда. Дальнейщий способ использования этого сигнала зависит от конкретного вида аииаратуры, подключенной к выходу резервированного аналогового устройства. Предложенное устройство имеет существенно более высокую надежность по сравнению с известными, что позволяет, например, для достижения заданного уровня надежности использовать меньшее число резервируемых блоков. Формула изобретения Многоканальное резервироваииое аналоговое устройство, содержащее сумматор и в каждом канале резервируемые блоки, выходы которых соединены с первыми входами нульорганов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит одновибраторы, блок фиксации момента максимума амилитуды, ключ и генератор иилообразного напряжения, выход которого соединен с функциональным входом ключа и вторыми входами нуль-органов, выходы которых через одновибраторы соединены со входами сумматора, выход которого через блок фиксации момента максимума амплитуды соединен с управляюндим входом ключа. Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе: 1.Шевцов Г. А., Шеремет Е. М., Логическое резервирование, Львов, издательство ЛГУ, 1973, стр. 105. 2.Золотова Т. .М., Кербников Ф. И., Розенблат А1. А. Резервирование аналоговых устройств автоматики, Москва, издательство «Энергия, 1975, стр. 36.