CN104604066B - 利用继电器和保险丝切断供电的电路 - Google Patents

利用继电器和保险丝切断供电的电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及适用于切断电子设备的供电的电路，所述电路将至少两个离散电子信号xi，i＝1、N作为输入接收，所述电路包括：‑电压源；‑数目N>1的切断单元Ui，i＝1、...、N，其在所述电压源和电子设备之间串联连接在一起，并且最后的切断单元UN连接至电子设备，每个切断单元Ui根据电子控制信号呈现开路或者闭合状态；所述最后的切断单元UN上游的切断单元Uj，j＝1、N–1的每一个由不同的离散电子信号xj，j＝1、...、N–1控制，所述最后的切断单元根据上游的切断单元Uj，j＝1、..、N–1的状态和不同于控制上游切断单元Uj，j＝1、N–1的信号的离散电子信号XN控制。

Description

利用继电器和保险丝切断供电的电路
技术领域
本发明涉及用于控制系统或设备的安全领域，尤其是电子系统或设备，更具体地为飞行器上的机载电子系统或设备。
背景技术
一旦条件被确认，则电子系统可以得到控制。
一种已知的解决方案为将电子系统的电源连接至构造为测试指示条件为真的离散信号的电路。
例如，就飞行器而言，一些电子设备在飞行中应当被切断，例如，就航空电子数据采集、处理和通信系统而言，无线传输无线电模块必须被切断以避免干扰飞行器运行。
通过与开关连接的逻辑门AND，能够在必要时简单地切断无线电模块的电力。
然而，这样的解决方案在安全等级上是不符合要求的，尤其是在要求高的安全等级时。例如，需要提供表示灾难性风险的电子设备的可靠性等级大约在10–9每使用小时。
发明内容
本发明的提出是为了克服这些缺点中的至少一个。
为此目的，本发明提供了适用于切断电子设备的电源的电路，所述电路将至少两个离散电子信号xi，i＝1、N作为输入接收，所述电路包括：
-电压源；
-数目N>1的切断单元Ui，i＝1、...、N，其在所述电压源和电子设备之间彼此串联连接，最后的切断单元UN连接至电子设备，每个切断单元Ui都具有取决于电子控制信号的开路或者闭合状态；
所述最后的切断单元UN上游的切断单元Uj，j＝1、N–1的每一个由不同的离散电子信号xj，j＝1、...、N–1控制，所述最后的切断单元根据上游的切断单元Uj，j＝1、..、N–1的状态和不同于控制上游切断单元Uj，j＝1、N–1的信号的离散电子信号XN进行控制。
本发明有利地由以下特征完成，其单独采用或者以任何技术上的可能组合来采用：
-所述最后的切断单元被控制为一旦所述最后的切断单元的上游切断单元具有相异的状态则隔离所述电子设备；
-所述最后的切断单元适用于在所述最后的切断单元处于闭合状态时产生短路；
-所述最后的切断单元连接至地线以产生短路；
-其包括至少一个保险丝，在短路的情况下将所述电压源从所述电路的元件隔离；
-每个切断单元都包括上路径和下路径，每个路径都包括具有“开路”状态和“闭合”状态的开关；
-所述最后的切断单元的上游的切断单元的上路径以反向的方式连接；
-所述切断单元为机电继电器；
-所述最后的切断单元由与所述上游切断单元的状态有关的逻辑函数AND和由第N个切断单元的控制信号控制。
并且本发明还涉及航空电子数据采集、处理和通信系统，其包括无线电模块，所述无线电模块包括连接至根据本发明的电路的电源。
本发明的电路包括若干部件，电路的安全等级大约为10–9每使用小时。此外，通过使用可以根据其状态互相影响的若干级，确保了系统对于可能影响部件的故障是稳健的，同时能够仅在应当的情况下提供电子设备。
附图说明
根据下面的描述，本发明的其他特征、目的和优点将变得清楚，下面的描述仅是说明性的和非限制性的，并且应当参考所附附图进行阅读，在所述附图中：
-图1显示根据本发明的实施方案的航空电子数据采集、处理和通信系统；
-图2显示根据本发明的实施方案的电路的设计图，
-图3显示根据本发明的实施方案的电路的设计图；
在所有这些图中，相似的元件共享相同的标记。
具体实施方式
关于图1，航空电子数据采集、处理和通信系统包括：
-指示飞行器的状态的离散电子信号x1、x2、x3的采集单元(未示出)；
-适用于向远程站传送系统的航空电子数据的无线电模块2；
-无线电模块2的电压电源+Vpp，以及
-无线电模块2的电源电路1，其使得当飞行器在飞行中能够切断无线电模块的电力。
飞行器的状态例如为在飞行中、在地面上等等。当飞行器在地面上时，表明飞行器已经着陆的离散电子信号例如为：指示在轮上的飞行器的重量的存在的信号，或者指示飞行器的门被打开的信号。
电源电路能够通过由离散电子信号的逻辑函数控制的开关建模(参见图1)。
我们通过逻辑函数表示与一个或多个变量相关的一系列操作。已知的逻辑函数为：AND、OR、XOR等等。
关于图2，电路1将至少两个离散电子信号(优选三个离散电子信号x1、x2、x3)作为输入接收并且包括电压源+Vpp。离散电子信号的值确定无线电模块2的电力。在这种情况下，在图2和图3的实施方案中，离散电子信号必须全部等于1，使得无线电模块2被供电。
当然，我们可以考虑接收更多数量的离散电子信号的电路。
电路在正常运行时能够根据离散电子信号的值来供应电子设备2的电力。
在下文中，我们考虑了离散电子信号的逻辑值；具体而言，我们认为如果反映电子设备可以被供电(例如，如果飞行器已经着陆)所根据的条件，则离散电子信号具有高态，即逻辑值‘1’，如果反映电子设备应该不被供电的条件，则离散电子信号具有低态，即逻辑值‘0’。
关于图2，所认为的是如果电子设备2必须被供电，则离散电子信号全部三个需要处于高态。
如将在下文中所描述的，如果单个部件被用于测试离散信号的值，而该离散信号的值具有不可忽视的故障的可能性，则使得电子设备在其不应当被供电的时候而被供电。
为了克服该问题，电路具有互相影响的若干级。在每级，我们可以防止具有与离散信号不一致的状态的部件故障。
这降低了当电子设备不应该被供电而对其供电的可能性。
实际上，电路故障的可能性应当在10–9每使用小时左右，而电子部件具有在10–6每使用小时左右的故障的可能性。
电路1包括+Vpp电压源，如果所有离散信号指示电子设备应当被供电，则其在正常运行时向电子设备2供电。例如，飞行器已经着陆，如果电子设备2必须被供电，则离散信号x1、x2、x3全部处于高态(‘1’)。
电路包括N＝3个切断单元U1、U2、U3，其在电压源+Vpp和电子设备2之间彼此串联连接。
最后的N＝3的切断单元UN连接至电子设备2。
此外，每个切断单元包括两条路径，上路径Uis和下路径Uii。每条路径被看作具有开路(ouvert)或者闭合(fermé)状态的开关。我们精确地使每个切断单元的两条路径同时运行。更精确地，对于相同的切断单元，我们不能有一条开路的路径并且闭合的另一条路径。
最后的切断单元U3的上游的切断单元的上路径U1s、U2s以反向的方式互连。对于下路径U1i、U2i也是相同的。
然而，在倒数第二的切断单元和最后的切断单元之间是不同的情况。
最后的切断单元U3的下路径U3i连接至电子设备，而上路径U3s连接至地线。
在下文中，术语切断单元的“开路状态”表示当用于每条路径的开关为高时，切断单元的状态(如图2中所示)。
并且术语切断单元的“低态”表示当用于每条路径的开关为低时，切断单元的状态(如图2中所示)。
一旦切断单元的电子控制信号具有“高”态，则进一步考虑将切断单元从开路状态切换到闭合状态。
此外，参考图2，如果三个切断单元处于闭合状态，则电子设备被供电。电压从电压源+Vpp正确地传播至电子设备。
最后的切断单元上游的每个切断单元Uj、j＝1、...、N–1由离散电子信号xj控制。
在这种情况下，参考图2，第一切断单元U1由离散电子信号x1控制，第二切断单元U2由离散电子信号x2控制。
至于最后的切断单元U3(U＝3)，其根据上游切断单元的状态E1、E2进行控制。
如果切断单元的状态是闭合的，则考虑切断单元Ui的状态Ei(i＝1、2)为“高”态(逻辑值‘1’)。
如果切断单元的状态是开路的，则考虑切断单元Ui的状态Ei(i＝1、2)为“低”态(逻辑值‘0’)。
具体而言，这是为最后的切断单元的上游切断单元的状态的逻辑函数的控制信号，其能够控制最后的切断单元。
并且有利的是，最后的切断单元U3上游的单元U1、U2的状态的逻辑函数‘AND’产生最后的切断单元U3的电子控制信号s3。
因此，为了使最后的切断单元从开路状态切换到闭合状态，需要上游切断单元U1、U2处于闭合状态。
此外，给出了最后的切断单元U3的路径U3s连接至地线，在上游切断单元的状态不符的情况下，一旦最后的切断单元U3处于导通状态，则产生短路。
因此，如果所有的离散电子信号都不是高态(‘1’)并且如果上游切断单元的状态是相异的状态然后最后的电源单元处于闭合状态，则切断单元被用于将电压源+Vpp从电子设备隔离。例如，如果切断单元U1正常地处于开路状态，切断单元U2正常地操作开关至闭合状态并且切断单元U3的故障引起其自身的关闭，则与切断单元U3的偶然关闭(fermetureintempestive)相关联的切断单元U1和U2的相异引起短路，因此保险丝毁坏并因此损失全部的电力。
为了在发生短路时保护电路的元件，电路包括用于将电压源(+Vpp)从电路元件隔离的保险丝FUSE。
因此，上游切断单元中的一个处于开路状态同时最后的切断单元处于闭合状态时存在短路。
从而，在正常运行而没有故障时电路具体有以下操作：
-如果x1＝‘1’、x2＝‘1’、x3＝‘1’，则切断单元U1、U2、U3处于导通状态(E1＝E2＝‘1’)，那么电子设备2被供电。
-如果x1＝‘1’、x2＝‘0’，则切断单元U1处于导通状态(E1＝‘1’)，切断单元U2处于开路状态(E2＝‘0’)，切断单元U3处于开路状态(与状态x3无关)，那么电子设备2不被供电。
此外，如果切断单元U3处于闭合状态同时离散电子信号指示电子设备不应当被供电(使得误解为S3＝‘1’)并且切断单元U1或者U2处于闭合状态，另外的处于开路状态而发生故障的情况下，则存在短路。
关于图3，显示了根据优选实施方案的电路。
如可见的，在该图上，切断单元由机电继电器形成。该部件使得所描述的电路的构造达到要求的安全等级。

Claims (9)

1.一种适用于切断电子设备(2)的电源的电路，所述电路将至少三个离散电子信号xi，i＝1、…、N(x1、x2、x3)作为输入接收，所述电路包括：
-电压源(+Vpp)；
-数目N>2的切断单元Ui，i＝1、...、N(U1、U2、U3)，其在所述电压源(+Vpp)和电子设备之间彼此串联连接，最后的切断单元UN(U3)连接至电子设备，每个切断单元Ui(U1、U2、U3)都具有取决于电子控制信号(x1、x2、s3)的开路或者闭合状态；
所述最后的切断单元UN上游的切断单元Uj，j＝1、…、N–1(U1、U2)的每一个由不同的离散电子信号xj，j＝1、...、N–1控制，所述最后的切断单元根据所述上游的切断单元Uj，j＝1、...、N–1的状态(E1、E2)和不同于控制所述上游的切断单元Uj，j＝1、…、N–1的信号的离散电子信号XN进行控制，所述最后的切断单元被控制为当所述最后的切断单元上游的切断单元具有相异的状态时隔离所述电子设备。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述最后的切断单元适用于一旦所述最后的切断单元处于闭合状态则产生短路。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述最后的切断单元连接至地线以产生短路。
4.根据权利要求3所述的电路，包括至少一个保险丝(FUSE)，其用于在短路的情况下将所述电压源(+Vpp)与所述电路的元件隔离。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电路，其中每个切断单元包括上路径和下路径，每个路径包括具有“开路”状态和“闭合”状态的开关。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述最后的切断单元上游的切断单元的上路径反向地连接。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的电路，其中所述切断单元为机电继电器。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的电路，其中所述最后的切断单元由上游切断单元的状态的逻辑函数AND并由第N个切断单元的控制信号控制。
9.一种航空电子数据采集、处理和通信系统，包括无线电模块(2)，所述无线电模块(2)包括连接至根据前述权利要求中任一项所述的电路(1)的电源。
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