Устройство для контроля -разрядного счетчика Советский патент 1979 года по МПК H03K21/34 

Изобретение для контроля работы счетчика относится к автоматике и вы- числительной технике и может быть, использовано в системах автоматического контроля и управления.. Известно устройство для контроля работы счетчиков,которое осуществляет контроль во время его работы 1. .Устройство характеризуется сложкостью изготовления и имеет недостаточную надежность. Для контроля младших разрядов контролируемого счетчика требуется применение дополнительного .контрольного малоразрядного счетчика; Поэтому при сигнализации о возникшей неисправности нет точной информации о том, какой из счетчиков отказал. Устройство также ие контролирует отказ- каждого из старших разрядов. Так, при отказе одного из старших разрядов контролируемого счетчика, благодаря появлению сигналов переноса с выходов предыдущих старших разрядов, совпадающих во времени с сигналом расширителя сигналов переноса контрольного счетчика на выходе схемы И (стар ших разрядов); и, соответственно, на выходной шине выдачи сигнала контроля будут появляться сигналы, которые сви етельст.вуют о правильности функциод нирования счетчика. Такие устройства не контролируют также сбои в cTapjimx разрядах счетчика, Известно устройство для контроля работы счетчика, содержащее два элемента И, входы которых соединены с различнйми выходами каждой ячейки счетчика, два импульсных делителя на 2 и элемент ИЛИ 2, Вход контролируемого счетчика подключен к входам элементов И, выход одного элементаИ подключен к счетному входу одного импульсного делителя на 2 и к установочному входу другого делителя на 2. Выход другого элемента И подключен к счетному входу другого импульсного делителя на 2 и установочному входу первого делителя на 2, Выходы двух импульсных делителей на 2. подключены к входам элемента. ИЛИ. . Известное устройство для контроля работы с.четчика работает следующим образом. В исходном состоянии разряды чика находятся в произвольном состоянии, совпадения сигналов на элементах И не происходит, делители на 2 находятся в исходном состоянии, элемент ИЛИ сигнала Ошибка не выдает. При подаче импульсов счета на вход 3 контролируемого счетчика его разряды меняют свои состбйния, в результате чего элементы И поочередно закодируют два различных состояния контролируемого счетчика. Поочередная выдача сигналов с выхода элементов И приводит к периодическому сбросу делителей в исходное состояние, т.е. к отсутствию сигнала на их выходах и, следовательно, на Лходе элемента ИЛИ, При возникновении неисправности в какомлибо разряде счетчика с одного из выэ 6Ддв этЬг6 разряда будет постоянно сигнал О Вследствие этого один и элементов И будет постоянно закрыт, а другой открыт, ria вход, одного из делителей будут поступать импул ь C-J, а на е го у ст а н ois о чн ом в ходе импульса будут отсу -ствовать. Поэтдму второй и последующие импульсы прой дут на выход делителя и, следовательно, через элемент ИЛИ будет выдан сиг Ошибка Однако надежность этого устройства при контроле работы счетчика при его отказах и сбоях недостаточна, так как контроль его работы осуществляется на основании декодирования только дву различных (заранее определенных) состояний счетчика. Устройство выдает сигнал Ошибка при таких неисправностях какого-либо из разрядов счетчика, когда декЬдируется только одно из двух ра зличмых со тояний счетчика. При неисп авйостях, при которых не может декодеровиться нн одно из двух различных состояний счетчика, например, когда не вьадаются Импульсы переноса с выхоДа отказав шёго разряда на последующие разряды и состояние отказавшего разряда соответствует значению соответствующего разряда одного из дакЬдируе1« х чисел а состояние хотя бы одного из последую щих разрядов соответствует эначеййк соответствующего разряда другого деко дируемого числа, сигнал Ошибка зы даваться устройством не будет. Работа устройства для Ьписываемого случая на примере 4-х разрядного контролируемого счетчика. Допус тим, выходы разрядов счетчика подключены к входам элементрвИ таким образом,что декодируются числа 9 (1001) и 6 (ОНО) .Тогда при отказе, например, 2-го разряда счетчика (состояние 2-го разряда - 0) счетчик с поступлением импульсов на его вход будет поочередно принимать значения 1 и О (10бО ц 0000) ., Если состояние отказавшего 2-го разряда будет 1, то счетчик будет поочередно принимать значения 3 и 2 (1100 и Oiod В обоих случаях не бУдет происходить совпадения сигналов На элементы , следовательно, сигнал Ошибка на выхоДе устройства будет отсутствовать Устройство не контролирует, в частности, отказ первого разряда счеТчика, 8 когда с поступлением на его вход счет ных импульсов состояние его разрядов не изменяется.., Устройство частично обнаруживает сбои в работе счетчика. счётчика ЬройсхЬДйт после дек одировани я одного из декодируемых чисел, и в результате сбоя в счетчике окажется записанным число, большее другого декодируемого числа, то устройство выдает сигнал Ошибка после повторного декодирования первого числа. Если сбои счетчика происходят после декодирования одного из чисел (когда на счетный вход соответствующего делителя на 2 поступит импульс с выхода элемента И) и в результате сбоя в счетчике окажется записанным любое число, меньшее другого декодируемого числа, то при последующем (после сбоя) декодировании другого числа происходит сброс делителя на 2, в результаОшибкате чего сигнал не выдается. «функциональные возможности устройства ограничены, так как устройство пр едназначено для контроля работы счетчиков, работающих в режиме их мн®гократного переполнения при поступлении на их входы импульсов (в режиме деления частоты) когда многократно декодируются оба из декодируемых чисел и на. счетные входы и входы сброса. делителей на 2 поочередно поступают импульсы с выходов соответствующих элементов И. При работе счетчиков в режиме одноразового заполнения их импульсами (в режиме подсчета количества импульсов), когда в зависимости от количества входных счетных импуЛьсов может декодироваться только одно число (один раз) или не будет декодироваться ни одно из двух декодируемых чисел, контроль работы счетчиков невозможен. Целый изобретения является повышение надежности контроля и расширение функциональных возможностей. Достигается это тем, что в устройство для контроля N-разрядного счет- . чика, содержащее два импульсных де- . лителя на два, два элемента И, элемент ИЛИ, выход каждого элемента И подсоединен к счетному входу соответствующего делителя на два и к установочному входу другого делителя на два,выходаг которых соединены с входами элемента ИЛИ, введено два дополнительных элемента ИЛИ,третий элемент И,элемент НЕ, два элемента задержки, а в казкдйй счетный разряд счетчика два дополнительных элемента И, два дополнительных элемента riE и дополнительный элемент задержки, причем входй первого дополнительного элемента И каждого разряда соединены с прямыми выходами данного и предыдущих разрядов счетчика и с выходом первого дополнительного элемента НЕ, вход коfoporo соединен с прямым, выходом последующего разряда, выход первого до11олнительного элемента И соединен с одним из входов первого дополнительного элемента ИЛИ и с входом дополнительного элемента задержки,входы вт рого дополнительного элемента И соединены с инверсными вы ходами д,анного и предыдущих разрядов, с выходом второго дoпoлниteльнol o элемента НЕ, вхо которого соединен с. инверсным выходом следующего разряда, и с выходом дополнительного элемента задержки, выход второго дополнительного элемента И соединен с одним из входов второго дополнительного элемента ИЛИ, N + 1 вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соединены через первый элемент задержки с входом счетчика,через второй элеме задержки - с инверсным выходом перво.го счетного разряда И через элемент - с прямым выходом первого счетно го разряда, выходы дополнительных , элементов ИЛИ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента задержки. На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства для контроля ра боты счетчика.. :, Устройство для контроля Ы-разрядногр счетчика 1 содержит элементы И 2, 3., импульсные делители на два 4, 5, элемент ИЛИ 6, дополнительные эле7 - 7 менты И 7. третий |и lв элемент rf 7,„.. , допол нительные элементы НЕ 8, - 8. , 8, - 8 , эле мент НЕ 8j,|, , дополнительные элементы задержки 9, - 9 , элементы задержки 9ц , , , два дополнительных элемента ИЛИ 10,. 11. Выход элемента И 2 подсоединен к счетному входу импульсного делителя на два 4 и к установочному входу делителя на два 5, выход элемента И 3 подсоединен к счет ному входу делителя на два 5 и к установочиому входу делителя на два 4. Выходы делителей на два 4 и 5 подклю чены к входам элемента ИЛИ 6. В каждом i-разряде счетчика 1 первый дополнительный элемент И l (,...N) соединен с прямыми выходами данного |1 предыдущих разрядов счетчика 1 и р выходом первого дополнительного элемента Б; (,... N-1), вход которого соединен с прямым выходом следую щего i-f-l разряда, выход дополнитель ного элемента И 7; соединен с входом дополнительного элемента ИЛИ 10 и с входом дополнительного элемента задержки 9 (1 1 N) :..... Входы второго дополнительного эле мента И 7; в i-.OM разряде счетчика соединены с инверсными выходами данного и предыдущих счетных разрядов, с -выходом элемента задержки 9; и с Ч «V ЫС оTi-«.4V4 . выходом элемента НЕ 8, , вход кото-986 рого подключен к инверсному выходу следующего , i-H счетного разряда. Выход дополнительного элемента И подключен к одно1иу из входов дополнительного элемента ИЛИ 11, N+1 вход которого подклк)чен к выходу третьего элемента И 7 , входы которого соединены через элементы задержки 9,, с входом с гетчика 1, через элемент задержки 9,; - с инверсным вь1ходом первого счетного разряда и через элемент ittE Sgw-i- с прямым выходом первого счетного разряда, первый вход элемента И 2 соединен с выходом дополнительного элемента ИЛИ 10, первый вход элемента И 3 соединён с выходом дополнительного элемента ИЛИ 11, а вторые входы элементов И 2 и 3 подключены к выходу элемента задержки Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии контролируе ый счетчик 1 и делители на два 4 и 5 находятся в нулевом состоянии, элементы И 7j - 7 закрыты низкими (запрещающими), потенциалами единичных выходов соответствующих и предыдущих разрядов счетчика 1, элементы И 7|. закрыты низкими потенциалами выходов соответствующих элементов НЕ 8, - 8,,, элемент И 7 закрыт низким потенциалом выхода Элемента задержки 9 , элемент И Tj закрыт низким потенциалом выхода элемента задержки 9 , элементы И 2 и 3 закдаты низкими потенциалами по обоим входам. Время задержки Т кеок-- JOJ-Vi э элементов задержки 9 - 9„ выбирается больше времени переходного процесса в счетчике 1.. Время задержки tjog.jэлемента задержки 9j,j выбирается больше суммарного времени срабатывания первого разряда счетчика, элемента И 7/ , элемента ИЛИ 10 и определяется условием ..1. Время задержки , эле-- задержки 9, выбирается из .1 Ч гаа.а где t, длительность входного импульса. С поступлением 1-го счетного импульса на вход счетчика 1 в счетчик запиПри этом высосывается число КИМ потенциалом единичного выхода первого разряда счетчика 1 открывается элемент И 7 , открытый по второму входу высоким потенциалом элемента НЕ 8. Высокий потенциал выхода элемента И 7 через элемент ИЛИ 10 открывает элемент И 2. При этом устанавливается в промежуточное состояние Делитель 4 и подтверждается исходное .. (нулевое) состояние делителя 5. При установке в единичное состояние первого разряда счетчика 1 низким потенциалом выхода элемента НЕ 82,, эакрывается по второму входу элемент И Ч. I поэтому задержанный элементом задержки 9., входной импульс не пройдет на его выход. С поступлением -го счетного импульса в счетчик 1 Ьаписываетс я число 2. Низким потенциалом единичного выхода первого разряда счетчика 1 закрывается элемент И 7j . При этом-на третьем (доцойнительном) входе элемента И 7j, в течение времени сохраняется высокий потенциал, подаваекий 2 выхода элекюнта 9 . Высокими потейциалами нулевого выхода первого разряда счетчика и выхода элемрнта НЕ 8, открывается элемент И 7/ и высокий потенциал его выхода через элемент ИЛИ 11 открывает элемент И 3. При этом устанавливается В гфомежуточное состояние делитель 5 и возвращается в исходное состояние делитель 4.Через время, равное,.taaj.f.t элемент И 7, С поступ, эакрувается лением 2-го .счетного импульса и появлением высокого потенциала на нулевом выходе первого разряда счетчика элемент И tm остается закрытым, так как в течение времениt j j на выходе элемента задержки Э,. сохраняется низкий Запрещающий| потенциал. С поступлением 3-го счетного импульса в счетчик I записывается число 3. При этом высоким потенциалом единичного выхода первого разряда счетчика открывается пр первому входу элемент И 7 , открытый по второму и третьему входам ВЫСОКИМИ потенциалами единичного выхода второго разряда счетчи ка и выходом элемента НЕ Sj . Высокий потенциал выхода элемента .И 7j через элемент ИЛИ 10 открывает элемент И 2 При этом устанавливается в промежуточ ное состояние делитель 4 и в исход-. ное состояние - делитель 5. С поступлением 4-го счетного импульса в счетчик 1 записывается число ким потенциалом единичного, выхода вторбго 1 аэряда счетчика: закрывается элемент И 72. При этом на третьем. (дополнительном) входе элемента .И l в течение времени сохраня ется выссэкий потенциал, подаваемый с выхода элемента задержки 9 .Высокими потенциалагда нулевых выходов первого и второго разрядов счетчика 1 и выхода элемента НЕ Sj открывается элемент И 7 и высокий потенциал его выхода через элемент ИЙИ 11 откры вает И 3. При этом устанав- . ливаетбя в прЪмежуТочное-состояние делитель 5 и возвращается в исходное состояние делитель 4. С поступлением 5-го счёТнйго ймйульса снова открывается элемент И 7. , а с поступлением б-го счетного импульса - элемент И С поступлением 7 и 8 счетных импульсов поочередно открываются соответственно элементы И 7. и И 7, В дальнейшем раЪота устройства про текает эна;логи1ным образом. Поочередная выдача сигналов с выходов элрлдантов И 7, -7 к элементов И 7j - 7 пр водит к периодическому сбросу делителей 4 и 5 в исходное состояние, т.е. к бТсутетвита сигнала на их выходах и следовательно, на выходе элемента ИЛи б. При этом открывание элементов И 7j-7 происходит только в том случае, если очередному четному числу предшествовало нечетное число на единицу меньше четного. Рассмотрим работу устройства при неисправности, например, третьего разряда контролируемого счетчика, когда триггер не переключается в единичное состояние. Если счетчик неисправен в исходном состоянии, то при поступлении на его вход счетных импульсов счетчик принимает последовательно состояния 1, 2, 3, 0. После 3-го счетного импульса откроется элемент И 7, и установится в промйжуточйое состояние делитель 4. После 4-го счетного импульса, когда счетчик принимает состояние О, элементы И 7j - 7 остаются закрытым. С приходом 5-го счетного импульса в счетчик записывается число . При этом открывается элемент И 7, и на. установочный вход делителя 4 (через элемент И 2) поступит второй импульс, в результате на выходе делителя 4 и, следовательно, на выходе элемента ИЛИ 6 будет выдан сигнал Оаибка При отказе третьего разряда счетчика в процессе работы, например, после записи в него числа 8 с поступлением на вход последующих счетных импульсов счетчик будет последовательно принимать состояния 9, 10, 11, 8, Таким образом, после 11-го счетного импульса (при записи числа 11) откроется элемент И 7 и делитель 4 установится в промежуточное состояние . После 12-го счетного импульса (в счетчике .будет записано число 8) элемент И 7j будет закрыт низким потенциалом выхода элемента задержки 9, остальные элементы И, подключенные к нулевым выходам разрядов счетчика, также будут закрыты. С приходом 137-го счетного импульса в счётчйк запясывается число 9, при этом открывается эле1чент И 7 и на установочний вход делителя 4 поступит второй импульсоврезультате на выходе делителя 4 и, соответственно, на выходе Элемента; ИЛИ 6. будет выдан сигнал Оаибка.. ассмотрим работу счетчика при ненсправнойти, например, второго разряда, когда триггер не переключается в нулевое состояние. Если счетчик не исправен в исходном состоянии, то при гГортуплении на его вход счетных импульсрв/счетчи.к принимает последовательно состояния 3, 2.,После 1-го счетного импульса, когда в счетчик будет записано число. . 3 , открывается элемент И 7 . , после чего устанавливаетCf в промежуточное сосТГ)яние делитель 4. По.сле 2-го счетного импульса, в счетчИк записывается число элемент И 7 будет закрыт низким по-, тенциалом выхода элемента; задержки 9 остальные элементы И / подключенные к нулевым выходам разрядов счетчика, также будут закрыты. С приходом 3-го счетного импульса в счетчик снова записывается число 3. При этом открывается элемент И и на установочный вход делителя 4 поступает второй импульс. В результате на выходе делителя 4 и, соответственно, на выходе элементов ИЛИ- 6 будет выдан сигнал Сййибка, При отказе счетчика в процессе работы, например, после загшси в него числа 18 с поступлением ;на вход последуюищх счетн зх ймпульсов счетчик будет принимать последовательно значения 19, 18. С приходом 19-го счетного импульса (в счетчике число 19) откроется элемент И I и делитель 4 установится в промежуточно состояние. С приходом 20-го счетного импульса (в счетчике число 18) депители 4,5 не изменяют свои состоя ния, а после прихода 21-го счетного импульса { в счетчике число 19) снова открывается И 7, и на выходе устройства появляется сигнал Ошибка . Рассмотрим работу устройства при сбоях в работе контролируемого.счёт- чика, возникающих при поступлении на его вход счетных импульсов. При сбоя любого количества разрядов, в резуль тате которых нечетное число, записан ное в счетчике, изменяется на другое нечетное число, открывается один из Элементов И 7, - 7 я на вход делите ля 4 поступает второй импульс, в результате чего на выходе делителя 4 и соответственно, на выходе элемента ИЛИ 6 появлйется сигнал Ошибка. При сбоях, в результате которых четное число, записанное в счетчике,изм няется на другое четное число, второй импульс поступает на вход делите Ля 5 с выхода элемента И . которая открыта высокими потенциалами .л г ч. , Л, л Л .О1Л Д1./ выходов эл1емента НЕ Sjjj.j и элеме задержки (элементы И 7 - 7 даются закрытыми). Устройство также; частично обнаруживает сбои в работе ;счетчика, когда с приходом на 0го вход счетного импульса нечетное число, записанное в счетчике, изменяет ся на ложное четное число. Предлагаемое устройство позволяет повысить надёжность контроля работы счетчика при его отказах и сбоях благодаря осуществлению контроля состоя.НИИ счетчика при поступлении на его 6ход каждого импульса. При этом каждому четному числу, записываемому в счетчик с приходом очередногосчетного импульса, должно предшествовать нечётное число на единицу меньше чет ного. Устройство, выдает сигнал Оши ка при отказах любого разряда счетчика, независимо от состояний последующих его разрядов. Устройство осуществляет также контроль работы счет чика при сбоях любого количества его разрядов, в результате которых четное число, записанное в счетчике, изменяется с поступлением очередного счетного иупульса на другое.четное число или нёчет.ное число изменяется на другое нечетное число. Устройство также частично контролирует сбои, когда с приходом очередного счетного импульса нечетное число изменяет- . ся на ложное четное число. Кроме того;расширены функциональные возможности устройства, так как оно осуществляет контроль работы счетчика не только в режиме его многократного переполнения (в режиме деления частоты), но и в режиме одноразового заполнения счетчика импульсами (в режиме счета количества импульсов) . Формула изобретения Устройство для контроля работы N-разрядного счетчика,содержащее два импульсных Делителя на два,два элемента И, элемент ИЛИ выход каждого элеNteHTa И подсоединен к счетному входу соответствующего делителя на два и к установочному входу другого делителя На два, выходы которых соединены со вxoдa м элемента ИЛИ, о тли чающееся тем, что, с целью повышения надежности и- расширения функциональных возможностей, в него введено два дополнительных элемента ИЛИ,Трётий элемент И, элемент НЕ, два элемента задержки, а в каждый счетный разряд счетчика - два дополнительных элемента И, два дополнительных элемента НЕ и дополнительный элемент задержки, причем входы первого дополнительного элемента И каждого разряда соединены с прямыми выходами данного и предыдущих разрядов счетчика и с выходом первого до- . полнительного элемента НЕ, вход которого соединен с прямым выходом последующего разряда, выход первого дополнительного элемента И соединен с сэдним из входов первого дрполнитель:йрго элемента ИЛИ и с входом дополнительного элемента задержки, входы второго : дополнительного элемента И соединены с ийверсными выходами дан-, ного и предалдущих разрядов, с выходом второго дополнительного элемента НЕ,вход которого соединен с инверсным выходом следующего; ра;зряда, и с рыходом .дополнительного элемента зайержки, выход второго дополнительного элемента И соединен с одним из входов второго дрполнитёпьйого элемента ИЛИ, N+1 вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соедййены через пер-. , вый элементзадержки с входом счетчика, через второй элемент задержки ,с инверсным выходом первого счетного

разряда и через элемент НЕ - с йрямым выходом первого счетного разряда, выходы дополнительных элементов ИЛИ соединены с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемент; а задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

356793, кл, Н 03 К 21/34, 15.12.72.

2.Авторское свидетельство СССР

416883, кл.,Н 03 К 21/34, 26.06.74.