Многоканальное резервированное аналоговое устройство Советский патент 1982 года по МПК H05K10/00 G05B19/33 

I

Изобретение относится к приборостроению и автоматике и может быть исиользовано для построения резервированных систем управления повышенной надежности и точности.

По основному авт.св. № 807510 известно многоканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее операционные усилители, выходы которых через развязывающие резисторы соединены с выходом устройства, соединенным через резисторы обратной связи с инверсными входами операционных усилителей и в каждом кана ле диодный функциональный преобразователь, первый вход которого подключен к соответствующему источнику входных сигналов, второй вход к выходу устройства, а выход - к прямым входам операционных усилителей, диодный функциональный преобразователь содержит два встречно включенных дИода, соединенных одними выводами с общим Выводом последовательно соединенных входного и выходного резисторов, а другими выводами - с вторым входом преобразователя.

Однако в таком устройстве точность его в режиме отсечки отказавшего канала зависит от крутизны начального нелинейного участка вольт-амперных характеристик диодов, примененных в диодных функциональных преобразователях в качестве ограничителей выходного

10 напряжения канала при его отказе. Известное устройство имеет один вь1ход, что снижает его надежность при управлении несколькими потребителями, так как в .случае обрыва выхода, или

(5 попадания в него постороннего потенциала происходит отказ устройства.

Цель изобретения - повышение точности и надежности путем устранения общей выходной точки.

iO

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном резервированном аналоговом устройстве в каждый резервируемый канал дополнитель39но введены операционный усилитель с масштабными резисторами и диодный функциональный преобразователь, При чем выход каждого операционного уси лителя соединен с первыми входами соответствующих основного и дополнительного диодных функциональных преобразователей, инверсный вход каждого операционного усилителя через масштабный резистор в обратной связи соединен с выходом дополнитель ного диодного функционального преобразователя и с выходом устройства, вторые входы дополнительных диодных функциональных преобразователей объе 1динены и подключены к выходу основного устройства, а каждый выход устройства через входной масштабный ре зистор соединен с входом соответствующего операционного усилителя. На чертеже представлена электрическая схема многоканального резервированного аналогового устройства. Устройство содержит операционные усилители с масштабными резисторами t, дополнителы 1е диодные функциональные преобразователи 2 и основное устройство 3, основные диодные функциональные преобразователи А, выходы 5 устройства, входы 6 устройства, резисторы 7, встречно вклю ченные диоды 8 и 9. выход 10, первый вход 11 и второй вход 12 дополнительного диодного функционального преобразователя. Выход каждого операционного усилителя 1 соединяется с первыми входами соответствующих основного k и дополнительного 2 диодных функцио нальных преобразователей (точка ,А). Инверсный вход каждого операционного усилителя 1, через масштабный резистор в обратной связи соединяет ся с выходом дополнительного 2 диод ного функционального преобразователя (точка В) и с выходной клеммой 5 устройства. Вторые входы дополнительных 2 диодных функциональных преобразователей объединяются между собой в .одну точку (С) и подключает ся к выходу основного устройства 3. Каждая входная клемма 6 устройства ч рез входной масштабный резистор сое диняется с входом соответствующего операционного усилителя 1. Дополнительный 2 диодный функцио нальный преобразователь содержит, резистор 7 и два встречно включенных диода 8 и 9 соединенных одними 1 выводами в одну точку с выходом 10 преобразователя и одним выводом резистора 6. Другой вывод резистора 7 соединяется с его первым входом 11, а другие выводы двух встречно включенных диодов 8..и 9 подключаются к второму входу 12, преобразователя. Устройство работает следующим образом. При исправной работе каждого резервируемого канала выходные напряжения операционных усилителей 1 равны между собой по величине и знаку или отличаются по отношению друг к другу и их среднему арифметическому значению на величину, не превышакицую заданный порог отсечки Е. В этом случае выходные напряжения операционных усилителей 1 автономно поступают на соответствующие выходы 5 устройства и на первые входы диодных функциональных преобразователей Ц основного устройства 3, на выходе которого (точка С) они осредняются. Это осредненное выходное напряжение основного устройства 3 является текущим значением опорного напряжения диодных ограничителей 8 и 9 в дополнительных 2 диодных функциональных преобразователей. При отказе 1-го канала, проявляющемся в относительном изменении его выходного напряжения (точка А) выше заданного порога, определяемого параметрами основного устройства 3, происходит его отсечка соответствующим диодным функциональным преобразователем . С этого момента его влияние на осредненное значение выходного напряжения основного устройства 2, в точке С прекращается и потенциал точки С стабилизируется по отношению к текущему изменению выходного напряжения i-го канала. При рассогласовании потенциалов между точкой В и точкой С выше . заданного порога отсечки ерр(гдее рпадение напряжения на открытых диодах 8 и 9) происходит нарушение линейных соотношений между входным током и током обратной связи операционного усилителя 1 в i -ом канале, что равносильно скачкообразному увеличению коэффициента передами по i -му каналу. С этого момента ничтожно малому приращению напряжения входного си1- нала в i -ом канале соответствует скачкообразное увеличение выходного напряжения операционного усилителя в точке А и, как следствие, скачкообразное увеличение тока ограниче ния, протекающего через приоткрывшиеся диоды 8 и 9Эффект накопления ошибки выход ного напряжения, отказавшего то канала в точке В, определяемый нелинейностью начального участка вольтамперной характеристики диода, практически отсутствует благодаря описанному выше скачкообразному уве личению тока ограничения, что повышает точность всего устройства в ре жиме отсечки отказавшего канала. Напряжение в точке А скачком достигает своего максимального значения до порога ограничения выходно характеристики операционного усилителя 1 и, тем самым, исключается дальнейшее влияние i -го канала 1на уровень напряжения на выходной клемме 5-. Уровень этого напряжения равен значению осредненного напряжения на выходе основного устройства k (точка С) с учетом падения напряжения е на открытых диодах 8 и 9Активный отказ любого операционного усилителя 1, выражающийся в ск кообразиом возрастании его выходног напряжения до насыщения, также не проходит на выходную клемму 5- Попа дание постороннего потенциала на какую-либо выходную клемму 5 не влияет на исправную работу остальны каналов, благодаря его ограничению на диодах 8 и 9- При этом посторонний потенциал полностью выделяется на ограничительном резисторе, обычн имеющим место в последовательной выходной цепи (,на фиг.1 не показан) Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства 16 заключается в повышении точности обработки входных сигналов, в повышении надежности устройства, благодаря его простоте и применению .злементов (резисторов и диодов )с высокой степенью надежности, а также чению влияния активных отказов операционных усилителей в резервируемых каналах на выходные управляющие на- . пряжения. Формула изобретения Многоканальное резервированн ое аналоговое уст ойство поa3T.CB.8075HS отличающееся тем, что, с целью повышения точнЪсти и надежности, за счет исключения общей для всех каналов выходной , а каждый резервируемый канал дополнительно введены операционный усилитель с масштабными резисторами и диодный функцнонпльны; ; преобразователь , причем выход каждого операционного усилителя соединен с первыми входами соответствующих основного и дополнительного диодных функциональных преобразователей, инверсный вход каждого операционного усилителя через масштабный резистор в обратной связи соединен с выходом дополнительного диодного функционального преобразователя и с выходом устройства, вторые входы дополнительных диодных функциональных преобразователей объединены и подключены к выходу основного устройства, а каждый выход устройства через входной масштабный резистор соединен с входом соответствующего операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 807510, кл. Н 05 К 10/00, G 05 В 19/32, 1978 (прототип). ii fif u/ng e/u/ou

Qi

«5