Резервированный преобразователь напряжения в код Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к области импульсной техники и автоматики и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в автоматических системах управления, когда к этим системам предъявляются высокие требования по надежности.

Известен преобразователь напряжения в код повышенной надежности, созданный по принципу своевременного обнаружения отказов с помощью устройства контроля и переключения на резервные каналы с помощью активных переключателей, т. е. обычно в таких преобразователях реализуется широко известный принцип резервирования активным замещением.

Недостатками преобразователей напряжения в код, резервированных активным замещением являются возможность выдачи неправильных результатов при возникновении отказа устройства контроля и переключателя каналов резерва; необходимость применения специальных мер по существенному повышению надежности устройства обнаружения отказов и переключателя каналов резерва; невозможность устранения влияния

параметрических уходов без применения специальных аналоговых или цифровых корректирующих устройств могут приводить к отказу источника информации, а следовательно, к отказу всего резервированного устройства преобразования напряжения в код.

Известен аналого-цифровой преобразователь с обратной связью, который содержит регистр памяти, индикатор годности, предварительный сумматор системы допускового контроля, подключенный к одноименным выходам триггеров регистра, соответствующий «1 выходного сигнала, а в (t-а -t-1) и (t-в -f 1) младших разрядах (где t - число контролируемых с допуском младших разрядов, в которых при контроле фиксируется «1 «а и «в - числа положительного и отрицательного поля допуска младших разрядов) - к разноименным выходам триггеров, предварительные сумматоры подключены на вход оконечного сумматора, выход последнего связан с бистабильным индикатором годности.

В этом преобразователе снижается быстродействие из-за необходимости проведения периодического самоконтроля. Целью изобретения является повышение надежности, быстродействия и точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в резервированный преобразователь напряжения в код, содержащий каналы обндего резервирования, состоящие из сдвигового регистра, выходы этого регистра через блок управления подключены к преобразователю кода в напряжение, выход которого подключен к элементу сравнения, его второй вход соединен с выходным зажимом резервированного преобразователя напряжения в код, и триггер управления, один вход которого соединен с зажимом источника запускающих импульсов, а выход - к одному из входов сдвигового регистра, другой вход которого соединен с зажимом источника тактовой частоты, в каждый канал общего резервирования введены два мажориторных органа, два формирователя, трансформатор сопротивлений и элемент ИЛИ, причем трансформатор сопротивлений включен между входным зажимом резервированного преобразователя напряжения в код и элементов сравнения, выход элемента сравнения подключен через последовательно соединенные первый формирователь, первый мажориторный орган и второй формирователь регистра через элемент ИЛИ подключен к второму мажориторному органу, входу каждого мажориторного органа всех каналов общего резервирования подключены соответственно один к другому, а выход последнего разряда сдвигового регистра подключен к другому входу триггера управления. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого резервированного преобразователя напряжения в код. В устройстве зажим 1 источника измеряемого (преобразуемого) напряжения подключен к входу трансформатора 2 сопротивления, выход которого подключен к эле /генту сравнения 3, второй вход последнего подключен к выходу преобразователя 4 кода в напряжение. Выход элемента сравнения 3 через первый формирователь 5 инверсного кода подключен ко входу первого мажориторного органа 6, причем формирователи 5 всех каналов резервирования 7 подключены к .мажориторны.м органам 6 других каналов резервирования, т. е. число независимых каналов резервирования 7 определяется степенью необходимой избыточности, выбираеМОЙ по допустимому числу отказов каналов резерва. Выход мажориторного органа 6 через второй формирователь 8 инверсного кода подключен к логическому блоку управления 9 преобразователем 4 кода в напряжение, обеспечивающим поразрядное уравновещивание. Разряды в логическом блоке управления 9 подключаются к выходам сдвигового регистра 10, подключенного к внещнему источнику 1 тактовой частоты и к выходу триггера управления 12, один из входов последнего подключен к зажиму 13 внешнего источника запускающих импульсов, а другой - к последнему выходу 14 сдвигового регистра 10. Выходы сдвигового регистра 10 подключены, кроме логического блока управления 9, к элементу ИЛИ 15. Выход элемента ИЛИ 15 подключен ко вторым мажориторным органам 16 всех каналов резерва проведения 7. Выходные зажимы 17 первых мажориторных органов 7 и выходные зажимы 18 вторых мажориторных органов 16 являются цифровы.ми выходами преобразователя напряжения в код в каждо.м канале резерва 7. Работа резервированного преобразователя отличается от работы нерезервированного преобразователя только тем, что в процессе преобразования из всех каналов резерва по обычному процессу поразрядного кодирования работает только тот канал резерва 7, характеристики которого в данной точке шкалы преобразования ближе к идеальным. Процесс преобразования при трехканальном резервировании происходит следующим образо.м. Предположим, что для конкретного значения измеряемого напряжения результаты трех независимых (т. е. без .мажориторных органов) каналов резерва отличаются на плюс 3,0 минус 3,0 единицы младщего разряда от теоретического значения. Наиболее неблагоприятными являются такие точки шкалы преобразования, в которых осуществляется переполнение .младших разрядов. В таблице приведены результаты преобразования, получающиеся в блоках 9, и сигналы с выходов элементов сравнения 3 в трех каналах резерва для одной из неблагоприятных точек шкалы преобразования при наличии и при отсутствии мажориторных органов 6 для случая шестиразрядного преобразования.

а

без мажориторного органа 6 НЕТО

с мажориторным органом 6 ДАО

без мажориторного органа 6 НЕТ1

с мажориторным органом 6 ДА

а

без мажориторного органа 6 НЕТ1

с мажориторным органом 6 ZIA1

без мажориторного органа 6 НЕТО

с мажоригорным органом 6 ДА

а

без мажориторного органа 6 НЕТ1

с мажориторным органом 6 ДА1

без мажориторного органа 6 НЕТО

с мажориторным органом 6 ДА

Как видно из таблицы для рассматриваемого случая в первом такте при опросе старшего разряда (старший разряд) результат сравнения в первом канале резерва 7 отличается от двух других. Следовательно, при наличии мажориторного органа 6 в данном канале резерва 7 происходит принудительное выключение старшего разряда, что приводит к недокомпенсации измеряемого напряжения напряжением с выхода преобразователя 4 кода в напряжение, т. е. во всех последуюш,их тактах сравнение в данном канале резерва не происходит.

В третьем канале резерва 7 в четвертом такте преобразования за счет наличия мажориторного органа 6 происходит принудительная установка в единицу разряда, что приводит к перекомпенсации сигнала напряжением с выхода преобразователя 4 кода в напряжение, т. е. во всех последующих тактах обязательно фиксируется срабатывание охраны сравнения. Такты, в которых происходит навязывание принудительного режима

111

О000О

О000

111

О

О000

о000

111

О

111

00100

о011

101

111

О

О

работы в каналах резерва 7, на чертеже условно выделены штриховкой.

Так как цепь обратной связи и преобразователь напряжения в код поразрядного кодирования активно влияет на ход процесса преобразования при наличии мажориторных органов, то при перестройке механизма уравновешивания, такой вид резервирования называется активно-пассивным в отличие от чисто пассивного резервирования, приемлемого только для преобразователей напряжения в код последовательного счета.

Выходной сигнал элемента сравнения 3 является дополнением к коду, формирующегося в логическом блоке управления 9, поэтому для съема результата на зажим 17 в прямой форме с выхода мажориторного органа 6 необходимо сигнал элемента сравнения 3 пропустить через формирователь 5 инверсного кода перед подачей его на первый мажориторный орган 6, а для того, чтобы цепь обратной связи в преобразователе поразрядного кодирования была замкнута в нужной фазе, выходной сигнал первого мажориторного органа 6 перед нодачей на логический блок унравлечия 9 пропускается через второй формирователь 8 инверсного кода.

Вследствие того, что выходной код на зажиме 17 формируется последовательно, для его надежного приема в устройстве обработки информации, например в ЦВМ, необходимо обеспечить надежную передачу сигналов синхронизации. Для этого сигналы управления разрядами с выходов сдвигового регистра 10 с помощью элемента ИЛИ 15 и вторых мажориторных органов 16 формируются в пачку импульсов синхронизации на зажиме 18, формируемую синхронно (по тактам) с выходным результатом на зажиме 17 Начало этой пачки импульсов синхронизации определяется временем прихода импульса запуска на зажиме 13, который включает триггер управления 12, а конец - временем прихода импульса на выходе 14, который обнуляет триггер управления 12. В резервированном преобразователе напряжения в код обеспечивается надежное формирование результата при любых неисправностях каналов резерва, причем времени на отыскание и устранения неисправности не требуется. Кроме того, при исправной работе всех каналов результат преобразования наиболее близок к идеальному, т. е. происходит устранение влияния также и параметрических отказов, а трансформатор сопротивления защищает источник измеряемого напряжения от отказов на входе высоконадежного преобразователя, объем оборудования, необходимый для реализации первых и вторых мажориторных органов, во много раз меньще (меньше 0,01) от остального оборудования преобразователя, что повышает надежность устройства.

Формула изобретения

Резервированный преобразователь напряжения в код, содержащий каналы общего резервирования, состоящие из сдвигового регистра, выходы этого регистра через блок управления подключены к преобразователю кода в напряжение, выход которого подключен к элементу сравнения, его второй

вход соединен с входным зажимом резервированного преобразователя напряжения в код, и триггер управления, один вход которого соединен с зажимом источника запускающих импульсов, а выход - к одному

из входов сдвигового регистра, другой вход которого соединен с зажимом источника тактовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, быстродействия иточности преобразования, в каждый канал общего резервирования введены два ма0 жориторных органа, два формирователя, трансформатор сопротивлений и элемент ИЛИ, причем траснформатор сопротивлений включен между входны.м зажимом резервированного преобразователя напряжения в код и элементом сравнения, выход элемента сравнения подключен через последовательно соединенные первый формирователь, первый мажориторный орган и второй формирователь к блоку управления, выходы сдвигового регистра через элемент ИЛИ подк.лючен к второму мажориторному органу, входы каждого мажориторного органа всех каналов общего резервирования подключены соответственно один к другому, а выход последнего разряда сдвигового регистра подключен к другому входу триггера управления.