Устройство опроса и контроля длядАТчиКОВ СОСТОяНия Об'ЕКТОВ Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 G06F1/04 

1

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и телемеханике и может бьать использовано для контроля датчиков состояния объектов.

Известно устройство для распределения двоичных кодов, содержащее группы схем И и триггеры. Устройство позволяет осуществлять обработку информации, поступающей на его входы в виде двоичного кода на заданное время от одного источника информации ГЙ

Однако это устройство не позволяет производить обработку информации, поступающей на его входы от различных источников информации (контролируемых- объектов) и представленной асинхронными одиночными сигналами.

Известны также коммутирующие устройства, содержащие шины входных сигналов, схемы ИЛИ, НЕ, реле времени, генератор, регистр и электронный коммутатор, включающий в себя счетчик, дешифратор, ключи и схему ИЛИ. Устройства позволяют осуществлять коммутацию асинхронных сигналов, поступающих на их входы от различных контролируемых объектов, на соответству1ацие выходы 2 и З .

Недостатками указанных устройств является их малое быстродействие и

относительная сложность. Кроме того, эти устройства обладают недостаточной достоверностью по .контролю состояний контролируемых объектов, так как они не определяют пропадание контролиpye лыx сигналов (параметров).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является коммутирующее устройство для

10 датчиков состояния объектов, содержащее триггеры, дешифратор (схемы И) и блок коммутации, состоящий из схем И и ИЛИ.

Работа устройства основана на прин15ципе ксялмутации сигналов, поступающих на его входв от датчиков состояния объектов, на соответствующие выходы с помощью тактовых импульсов Г43.

Однако известное устройство имеет

20 недостаточную надежность из-за возможности появления сбоев в его работе как при синхронном, так и при несинхронном поступлении сигналов от датчиков и тактового импульса. Если

25 сигналы от датчиков, поступающие на входы блока коммутации, возникают несинхронно по отношению друг к другу и тактовому импульсу, то от одного тактового импульса на выходе одной или нескольких схем И блока коммутации могут выделиться неполноценные (укороченные) сигналы, в результате чего не все триггеры могут переключаться в требуемое состояние. При этом на выходе устройства может сформироваться ложный сигнал о состоянии контролируемого объекта. I В случае синхронного поступления сигналов от датчиков и тактового импульса, например при одновременном возникновении сигналов от первого и последнего датчика, на выходах соответствующих схем И блока коммутации одновременно формируются сигналы переключения триггеров. При этом на выходе схемы И, соответствующей последнему датчику, сформируется сигнал , длительность которого будет равна времени распространения сигнала от первого датчика через последовательно соединенные схемы ИЛИ и И, т.е. суммарному времени срабатывания указанных схем, образующих цепь обхода . При большом количестве контролируемых объектов (датчиков) это время может оказаться достаточно большим и сравнтлым с длительностью тактового импульса. Поэтому от одновременного действия сигналов, образуемых на выходах двух схем И, может произойти ложное срабатывание триггеров, вcлeдcтвke чего устройство на одном из своих выходах может сформировать ложный сигнал о состоянии объекта контроля.

Кроме того, такое устройство имеет недостаточную достоверность резултатов контроля устройства, так как не сигнализирует во внешнюю цепь о пропадании контролируемых параметров

Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля и Нсщежности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство опроса и контроля для датчиков состояний объектов, содер)хащее первый регистр, первые входы которого подключены к соответствукиим выходам блока первых элементов И, подключенного первыми входами к выходам соответству1эдих датчиков состояния объектов, а вторым входом к первой тактовой шине устройства, введены второй регистр, два триггера элемент НЕ, четыре элемента И, сумматор и счетчик, соединенный первым выхо(ом с первым входом первого триггера, а вторым вьЛходом через включенные последовательно элемент НЕ, второй элемент и, второй регистр, сумматор и третий элемент И - со вторым входом первого триггера, выход которого подключен к первому выходу устройства и к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом со вторым выходом счетчика, а выходом - со вторым выходом устройства выход второго триггера подключен к первому входу пятого элемента И, втброй вход которого подключен ко- второй тактовой шине устройства, а выход - ко второму входу второго элемента И, к третьему входу четвертого элемента И и ко второму входу первого регистра, третий вход которого подсоединен к третьей тактовой шине устройства, а выход - к четвертому входу четвертого элемента И и ко вторым входам сумматора и второго регистра, причем первые и вторые входы счетчика и второго триггера подключены соответственно к первой и третьей тактовым шинам устройства, а выход второго элемента И подключен ко второму входу третьего элемента И.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема счетчика; на фиг. 3 временная диаграмма работы устройства

Устройство содержит первый регистр 1, выполненный на триггерах 2, блок 3 первых элементов И, первые элементы .И 4, выходы 5 датчиков состояния объектов, перйую тактовую шину 6, блок 7 управления, включающий в себя счетчик 8, второй триггер 9, пятый элемент И 10, элемент НЕ 11 и второй элемент И 12, блок 13 сравнения, состоящий из сумматора 14, третьего элемента И 15 и первого триггера 16, четвертый элемент И 17, второй регистр 18, третью тактовую шину 19, вторую тактовую шину 20, первый выход 21 устройства, второй йыход 22 устройства. Счетчик 8 состоит из триггеров 23 и 24-, элемента ИЛИ 25 и элементов И 26 и 27.

Рег.истр 18 по своему выполнению идентичен регистру 1 (поэтому на чертеже он не раскрыт) за исключением того, что единичные входы триггера этого регистра не используются, а информационный вход его первого триггера подключен к выходу первого регистра 1.

Устройство работает следугацим образом.

Выдаваемая информация запоминается во втором регистре и сравнивается с вновь поступающей информацией для определения момента изменения входной информации с целью выдачи ее во внешнее устройство. Обработка поступающих сигналов от датчиков состояния объектов производится в течение двух циклов - цикла опроса и цикла выдачи.

В цикле опроса устройство осуще.ствляет запись сигналов информации, поступающих на его входы, в первый регистр 1, сравнивание информации, считываемой с регистров 1 и 18, перепись, информации с перрого регистра 1 во второй регистр 18. В этом цикле при несовпадении информации, считываемой с регистров, блок 13 сравнения формирует сигнал Есть информация, разрешающий прохождение информации через четвертый элемент И 17, который вьщается на первый выход уст ройства для подготовки приема информации внешним устройством. В цикле выдачи устройство формиру ет информацию в виде позиционного ко да на свой второй выход. .При этом на. время цикла выдачи производится блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18. Каждый очеред)Ной цикл опроса - это время между со ответствующими тактовыми импульсами, действующими На первой шине .6 (ТИ 6) 1и2, Зи4, Бибит.д. Каждый оче редной цикл вьщачи - время между ТИ 6 2и3, 4и5,6и7ит.д. На временной диаграмме работы уст ройства обозначено: 6, 20 и 19 - тактовые импульсы соответственно на пер вой, второй и третьей шинах; 5 - ин формационный сигнал от первого датчика, 4-J - сигналы на выходе первого элемента И 4- блока 3; 2 , 2 .и 2 сигналы на выходах соответствующих триггеров первого регистра 1/ 18 , 18, 18 3 и 184 - сигнсшы на выходах соответствующих триггеров второго ре гистра 18; 9, 10 и 12, 14-17, 26 и 27 - сигналы на выходах соответствую щих элементов устройства. На данной диаграмме (для простоты изображения) показан информационный сигнсШ, поступающий на вход устройства только от одного (первого) датчика, а изменение состояний разрядов первого и второго регистров 1 и 18 показаны только на выходах 4-х триггеров этих регистров (для случая четырех разрядных регистров). Период следования тактовых импульсов ТИ 6, ТИ 19 и ТИ 20 выбирается в зависимости от количества датчиков, а следовательно, и количества разрядов регистров 1 и 18. В данном случае, для четырех разрядных регистров между двумя ТИ 6 должно вместиться пять ТИ 20, в результате чего блок 7 управления обеспечивает считывание информации с указанных регистров и запись информации во второй регистр 18. При поступлении информационного сигнала на вход устройства от первого датчика тактовый импульс ТИ 6 через первый элемент схемы И 4 воз действует на единичный рход соответствующего триггера 2 регистра 1, вследствие чего последний переключается в единичное состояние. Блок 7 управления с помощью второго триггера 9 и пятого элемента И 10 как видно из приведенной диаграмма (фиг. 3), вырабатывает пачки импульсов , каждая из которых состоит из 4-х ТИ 20. Эти импульсы через пятый элемент И 10 поступают на счетные входы триггеров 2 регистра 1 и производят продвижение информации по разрядам указанного регистра. того, указанные импульсы через второй элемент И 12 поступают на второй входтретьей схемы И 15, вход сравнения блока ,13 для опроса его состояния и на счетный вход второго регистра 18 для записи в него информации, поступающей от первого регистра 1 , а также ее считывания из второго регистра 18 на первый вход сум.матора 14 блока 13 сравнения. В результате на выходе последнего разряда (триггер 2) первого регистра 1 появляется информационный сигнал, коггорый поступает на второй вход сумматора 14 блока 13 сравнения и на второй вход второго регистра 18. Поскольку на первый вход сумматора 14 блока 13 сравнения в это время не поступает информация с выхода второго регистра 18, так как в нем отсутствует информация, то информационный сигнал, поступающий с выхода первого регистра 1 на один из входов сумматора 14, проходит через данный сумматор. Сигнал, выделяемый на выходе сумматора 1-4, воздействует на один из входов третьего элемента И 15, в результате чего очередной опросный импульс, поступающий на другой вход третьего элемента И 15, проходит на его выход и переключает первый триггер 16 в единичное состояние. На вы- ходе первогЬ триггера 16 формируется положительный сигнал Есть информации, который поступает на первый выход 21 устройства и на первый вход четвертого элемента И 17, подготавливая прохождение информации через указанный элемент на второй выход 22 устройства. Кроме того, при воздействии гаформационного сигнала с выхода первого регистра 1 (положительного импульса) на второй вход второго регистра 18 по заднему фронту импульса, присутствующего на его счетном входе, происходит переключение первого триггера (18) второго регистра 18 в единичное состояние. Таким образом, на цикле опроса (первом цикле) устройство производит прием информации от соответствующего датчика с помощью первого регистра 1, перезапись указанной информации с первого, регистра 1 во второй регистр 18 и выработку подготовительного сигнала Есть информация. По очередному ТИ 6, соответствующему началу цикла выдачи, снова происходит запись информации в триггер 2 первого регистра 1 и ее последовательное продвижение для выдачи ее во внешнее устройство по разрядам данного регистра с помощью очередной пачки импульсов, действующей на выходе пятого элемента И 10. Для обеспечения выдачи информации на каждом очередном цикле выдачи счетчик 8 вырабатывает положительные сигНсШЫ, которые воздействуют на второй вход четвертого элемента И 17 и в результате разрешают прохождение информации через этот элемент на второй выход устройства. При этом положительные сигналы вырабатываемые счетчиком 8, через элемент НЕ 11 -ЙеЙЬтвуют на один из входов второго элемента И 12 и запрещают (блокируют) прохождение через этот элемент управляющих нмпульсов на счетный вход второго регистра 18 и второй вход третьего элемент И блока 13 сравнения. Следовательно, на цикле выдачи осуществляется блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18. Таким образом, информация через четвертый элемент И 17 на второй выход устройства поступает в виде пози ционного кода, т.е. соответствугацая позиция этого кода несет информацию от соответствующего датчика. В данном случае этот код имеет вид 0001, что соответствует наличию информации только от первого датчика. Принцип работы счётчика 8 состоит в следующем. После каждого второго тактового импульса ТИ 6 его разряды устанавливаются в состояние 01, в результате чего на выходе элемента И 26 образуется положительный сигнал, который снимается в конце цикла вьщачй с помощью очередного ТИ 19. Положительный сигнал с выхода элемента И 26 во действует на один из входов элемента 27, на другой вход которого посту пают ТИ 19. В результате соответству ющий тактовый импульс ТИ 19 проходит через элемелт И 27 и элемент ИЛИ 25 на счетный вход триггера 24. Последний по заднему фронту ТИ 19 переключается в нулевое состояние. Кроме то го, импульс, образуемый на выходе элемента И 27, поступает на первый вход первого триггера 16 блока 13 сравнения и по переднему фронту переключает его в нулевое состояние. Таким образом, в конце цикла выдачи с помощью соответствующего ТИ 19 сче чик 8 и первый триггер 16 блока срав нения устанавливаются в исходное (ну левое) состояние. Как видно из приведенной диаграмглл, на очередном цикле опроса при на личии информационного сигнала только от перйого датчика (входная информация не изменилась) происходит синхронное продвижение инфо15мационного сигнала по разрядам первого и второго регистров 1 и 18. При этом блок -1 сравнения не срабатывает, так как второй регистр 18 хранит выданную ин формацию, которая не изменилась к последукадему циклу опроса. Поэтому на входа сумматора 14 поступают с вы ходов первого и второго регистров 1 и 18 идентичные сигналы, вследствие чего блок 13 сравнения не сформирует сигнал Есть информация, а следбва тельно, на последующем цикле выдачи информация через четвертый эле- i мент И 17 на второй выход устройства не пройдет. В случае изменения входной информации данное устройство производит выдачу этой информации на свои выходы следующим образом. При сохранении информационного сигнале от первого датчика и поступления, например, информационного сигнала от четвертого датчика на цикле опроса происходит срабатывание 13 сравнения, так как информация, хранимая во втором регистре 18 (0001) не совпадает с информацией, записанной в первый регистр 1 (1001), и выдача сигнала Есть информация на первый выход 21 устройства, а на последующем цикле выдачи - выдача информации с первого регистра 1 через четвертый элемент И 17 на второй выход 22 устройства. В таком случае код информации имеет вид 1001, что соответствует наличию информации от 1-го и 4-го датчика. В случае, когда на входах устройства снимается сигнал контролируемого параметра, например после выдачи кода 1001, на входе устройства снимается сигнал от 4-го датчика. Во втором регистре 18 хранится выданный на предыдущем цикле код 1001, а в регистре 1 записывается код 1000. Поэтому в очередном цикле опроса происходит несовпадение информации, записанных в первом и втором регистрах 1 и 18. Следовательно, на последукадем цикле выдачи устройство через четвертый элемент И 17 выдает код 0001, который свидетельствует об исчезновении контролируемого параметра с 4-го датчика. Если происходит сн-ятие сигнала и с 1-го датчика при отсутствии информации сигналов от других датчиков, на очередном цикле опроса срабатывает блок 13 сравнения, так как на соответствующих его входах присутствуют неидентичные сигналы из-за того, что с первого регистра 1 считывается код 0000, а со второго регистра 18 код.0001. В результате на первый выход устройства выдается сигнал Есть информация, как и в рассмотренных случаях при изменении входной информации, а на второй выход устройствакод 0000. По этим сигналам внешнее устройство определяет исчезновение контролируемого параметра от 1-го датчика. Таким образом, видно, что предлагаемое устройство сигнализирует об исчезновении контролируемого параметра , что существенно повышает достоверность контроля состояния объектов. В случае, когда сигнал информации от соответствующего датчика появляется на входе устройства в самом конце действия тактового импульса ТИ с5йгнал на выходе соответствующей cxeмы И 4 может получиться настолько коротким, что соответствующий триггер 2 регистра 1 от него не срабатывает. Однако к ложной выдаче информации это не приведет. Если этот триггер не срабатывает от данного ТИ б, то он срабатывает от очередного ТИ б, и информация проходит на выход .устройства без искажения.

Если же первое срабатывание соответствующего триггера 2 от наличия входного информационного сигнала проис одит в момент начала действия цикла вьвдачи информации, то, как это было рассмотрено, происходит блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18. Этот цикл является : холостым. J а обработка информации происходит на последующих двух циклах аналогично тому, как было это опиописано выше.

Блокировка работы блока 13 сравнения и второго регистра 18 производится для того, чтобы не произошло искажение выдаваемой информации из-за возможности срабатывания блока 13 сравнения в различные моменты времени действия цикла вьщачи. Следовательно, независимо от времени появления входных сигналов, предлагаемое устройство исключает выдачу ложных сигналов о состоянии контролируемых объектов, что существенно повышает . надежность его работы. При этом длительность входных сигналов должна быть не менее трех периодов следования ТИ б.

Таким образом, функция работы предлагаемого устройства заключается в опросе и контроле датчиков состояния объектов и передаче результатов на один из выходов устройства в виде позиционного кода. При этом коммутация информации осуществляется только при изменении входных сигналов (т.е. при наличии на его входах новой информации), а выдача указанной информации сопровождается дополнительным сигналом Есть информация, поступающим на другой выход Устройства.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства заключается в значительном повышении надежности устройства за счет исключения сбоев в его работе, а следовательно, исключения формирования сигналов датчиков состояния объектов. Кроме ToroJ предлагаемое устройство повышает достоверность

результатов контроля устройства за счет формирования и выдачи во внеш)1юю цепь соответствующих сигналов при рропадануи информации от датчиков. Формула изобретения

Устройство опроса и контроля для Iдатчиков состояний объектов, содержащее первый регистр, первые входы которого подключены к соответствуквдим выходам блока первых элементов И,

0 подключенного первыми входами к выходам соответству|снцих датчиков состоя кя объектов, а вторым входом - к первой тактовой шине устройства, отличающееся тем, что, с це5лью повышения достоверности результатов контроля и надежности устройства, в него введены-второй регистр, два триггера, элемент НЕ, четыре элемента И, сумматор и счетчик, соединенный первым выходом с первым входом первого триггера, а вторым выходом через включенные последовательно элемент НЕ, второй элемент И, второй регистр, сумматор и третий элемент И - со вторым

5 входом первого триггера, выход которого подключен к первому выходу устройства и к первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом со вторым выходом счетчика, а выходом - со вторым выходом устрой.ства, выход второго триггера подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого подключен ко второй тактовой шине устройства, а выход - ко второму входу второго эле5мента И, к третьему входу четвертого |элемента И и ко второму входу первого регистра, третий вход которого подсоединен к третьей тактовой шине устройства, а выход - к четвертому входу четвертого элемента И- и ко вторым входам сумматора и второго регистра, причем первые и вторые входы счетчика и второго триггера подключены соответственно к первой и третьей тактовым шинам устройства, а выход второго элемента И подключен ко второму входу третьего элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

0 № 463963, кл. G Об F 1/04, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 265562, кл. G Об F 5/06, 1968.

3.Авторское свидетельство СССР № 396687, кл. G Об F 5/06, 1972.

5

4..Авторское свидетельство СССР 418852, кл. G Об Г 1/04, 1971 (прототип).

//

6

-о

т-Tin

Q

I

с

«

21 -o

w

(

0W2. /

л.

п lfl

zQ rLJl-JlJl Jl Jl rLJl-rLJ

иU

ю--П-П-П-Л

26-

27

2 -Л П-Л-П

-JL

л IL

п

п п п п п п п п

fLJLJLJl