CS269302B1

CS269302B1 - Wiring a Safe Dynamic Product Logic Circuit

Info

Publication number: CS269302B1
Application number: CS885152A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Csc Konecny; Vaclav Ing Chudacek
Original assignee: Konecny Ivan; Chudacek Vaclav
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS515288A1

Abstract

Zapojení se týká oboru železniční zabezpečovací techniky. Řeší bezpečné zapojeni dynamického součinového logického obvodu 3 využitím mikroelektronických prvků, které vyhovují požadavkům zabezpečovací techniky v železniční dopravě. Podstatou je zapojení kaskádně řazených optočlenů, přičemž vstup prvního optočlenů kaskády je buzen impulsním signálem z generátoru hodinového kmitočtu. Výstupy jednotlivých optočlenů kaskády jsou napájeny statickými vstupními logickými signá ly. Aktivní etatický vstupní signál logická "1" je na výstupu optočlenů kaskády konvertován na signál impulsní, který slouží k buzení vstupu ná sledujícího optočlenů. Výstupem obvodu je impulsní signál, kterému je přiřazen význam logická "1", nebo statický stav, kterému je přiřazen význam logická "0M. Zapojení lze využít především v mikroelektronických logických obvodech pro železniční zabezpečovací techniku a dále v těch aplikacích, kde se požaduje, aby při poruchách obvodových prvků zapojení nedošlo ke generaci aktivního signálu na výatupu logického obvodu.The connection concerns the field of railway signaling technology. It solves the safe connection of a dynamic product logic circuit 3 by using microelectronic elements that meet the requirements of signaling technology in railway transport. The essence is the connection of cascaded optocouplers, while the input of the first optocoupler of the cascade is excited by a pulse signal from a clock frequency generator. The outputs of the individual optocouplers of the cascade are powered by static input logic signals. The active state input signal logic "1" is converted to a pulse signal at the output of the optocouplers of the cascade, which serves to excite the input of the following optocouplers. The output of the circuit is a pulse signal, which is assigned the meaning of logical "1", or a static state, which is assigned the meaning of logical "0M. The circuit can be used primarily in microelectronic logic circuits for railway signaling technology and in those applications where it is required that in the event of failures of the circuit elements of the circuit, there is no generation of an active signal at the output of the logic circuit.

Description

Vynález řeží zapojení bezpečného dynamického součinového logického obvodtl^ivyhovuJící požadavkům zabezpečovací techniky v železniční dopravě.The invention solves the connection of a safe dynamic product logic circuit meeting the requirements of security technology in railway transport.

V řadě zapojení pro železniční zabezpečovací techniku se požaduje, aby se porucha jednotlivých prvků nebo funkčních bloků zapojení projevila v bezpečnějším smysle· V zapojeních bezpečných součinových logických obvodů se požaduje, aby při poruše obvodových prvků zapojení nebyl na výstupu generován aktivní signál logická 1, dále se požaduje, aby při poruchách nedošlo ke změnám typu realizované logické funkce, např. aby poruchou nedošlo ke změně funkce typu logický součin na funkci typu logický součet.In a number of connections for railway signaling technology, it is required that the failure of individual elements or functional blocks of the connection manifests itself in a safer sense · In connections of safe product logic circuits requires that in the event of faults, the type of the implemented logical function does not change, eg that the fault does not change the function of the logical product type to a function of the logical sum type.

Z těchto důvodů se v doposud známých zapojeních bezpečných logických obvodů pro železniční zabezpečovací techniku používají zejména reléové obvody se speciálně konstruovanými bezpečnými elektromechanickými relé nebo speciální ferrotranzistorové obvody, případně speciální elektronické obvody b funkční kontrolou. Elektromechanická relé určená pro zabezpečovací techniku jsou rozměrná, trpí opotřebením mechanických částí, speciální ferrotranzistorové obvody nejsou technologicky slučitelné s moderními elektronickými obvody a speciální elektronické obvody s funkční kontrolou Jsou v řadě případů i při realizaci jednoduchých logických funkcí obvodově složité.For these reasons, in the hitherto known connections of safe logic circuits for railway signaling technology, relay circuits with specially designed safe electromechanical relays or special ferrotransistor circuits or special electronic circuits with functional control are used. Electromechanical relays designed for security technology are large, suffer from wear of mechanical parts, special ferrotransistor circuits are not technologically compatible with modern electronic circuits and special electronic circuits with functional control.

Výše uvedené obtíže řeší zapojení bezpečného dynamického součinového logického obvodu, vyznačené tím, že první výstup zdroje hodinového kmitočtu je připojen na první vstup prvního optočlenu, druhý výstup zdroje hodinového kmitočtu je připojen na druhý vstup prvního optočlenu, první vstupní svorka je připojena přes první rezistor na první výstup prvního optočlenu, druhý výstup prvního optočlenu je připojen na první vstup druhého optočlenu, druhá vstupní svorka je připojena přes druhý rezistor na první výstup druhého optočlenu, první výstup druhého optočlenu je připojen na výstupní svorku’, druhý vstup a výstup druhého optočlenu jsou připojeny na společnou zemní svorku.The above difficulties are solved by connecting a safe dynamic product logic circuit, characterized in that the first output of the clock source is connected to the first input of the first optocoupler, the second output of the clock source is connected to the second input of the first optocoupler, the first input terminal is connected via a first resistor to the first output of the first optocoupler, the second output of the first optocoupler is connected to the first input of the second optocoupler, the second input terminal is connected via a second resistor to the first output of the second optocoupler, the first output of the second optocoupler is connected to the output terminal, the second input and the second optocoupler to a common ground terminal.

Zapojením bezpečného dynamického součinového logického obvodu se dosáhne oproti doposud známým zapojením bezpečné funkce při schematické jednoduchosti zapojení, dále snížení hmotnosti a rozměrů takto realizovaného zapojení.By connecting a safe dynamic product logic circuit, a safe function is achieved in comparison with hitherto known connections with a schematic simplicity of connection, further reducing the weight and dimensions of the connection thus realized.

Na obr. 1 je zapojení bezpečného dynamického součinového logického obvodu podle vynálezu, na obr. 2 je příklad praktické realizace dvoustupového bezpečného dynamického součinového obvodu podle vynálezu.Fig. 1 is a circuit of a safe dynamic product logic circuit according to the invention, Fig. 2 is an example of a practical implementation of a two-stage safe dynamic product circuit according to the invention.

V konkrétním provedení bezpečného dynamického součinového logického obvodu podle obr. 1 je první výstup 1. zdroje hladinového kmitočtu 2 připojen na první vstup J prvního optočlenu 4» druhý výstup 2 zdroje hladinového kmitočtu 2 je připojen na druhý vstup 6 prvního optočlenu 4, první vstupní svorka i je připojena přes první rezistor 8 na první výstup 2. prvního optočlenu 4, druhý výstup 10 prvního optočlenu £ je připojen na první vstup 11 druhého optočlenu 12., druhá vstupní svorka 13 je připojena přes druhý rezistor 14 na první výstup 15 druhého optočlenu 12. první výstup 15 druhého optočlenu 12 Je připojen na výstupní svorku 16, druhý vstup 17 a druhý výstup 18 druhého optočlenu 12 jsou připojeny na společnou zemní svorku 19.In a specific embodiment of the safe dynamic product logic circuit according to Fig. 1, the first output 1 of the level frequency source 2 is connected to the first input J of the first optocoupler 4. i is connected via a first resistor 8 to a first output 2 of a first optocoupler 4, a second output 10 of a first optocoupler 6 is connected to a first input 11 of a second optocoupler 12., a second input terminal 13 is connected via a second resistor 14 to a first output 15 of a second optocoupler 12. The first output 15 of the second optocoupler 12 is connected to the output terminal 16, the second input 17 and the second output 18 of the second optocoupler 12 are connected to a common ground terminal 19.

Funkce zapojení spočívá ve využití dokonalých izolačních vlastností optočlenů mezi vstupem a výstupem. Tyto vlastnosti zaručují, že ve všech uvažovaných poruchových stavech optočlenů ve smyslu požadavků železniční zabezpečovací techniky nedojde k falešnému průniku vstupního signálu na výstup optočlenu. V zapojení bezpečného dynamického součinového logického obvodu podle obr. 1 je přiveden budicí impulsní signál z výstupů 1. a 2 zdroje hodinového kmitočtu 2. na vstupy J a 6 prvního optočlenu £· Tento impulsní signál budí vysílač prvního optočlenu 4, obvykle svítivou infračervenou diodu, světelným tokem je buzen přijímač prvního optočlenu, obvykle fototranzistor. V prvním přiblížení lze přijímač prvního optočlenu 4 aproximovat ideálním spínačem, který je zapojen mezi výstupy 9 a 10 prvního optočlenu 4. Tento spínač spíná a rozpíná výstupní obvod v rytmu budicího impulsního signálu z výstupu zdroje hodinového kmitočtu 2. Na výstup 2 prvního optočlenu £ je přiveden přes omezovači rezistor 8 logický statickýThe function of the connection is to use the perfect insulating properties of the optocouplers between input and output. These properties guarantee that in all considered fault states of the optocouplers in the sense of the requirements of the railway signaling technology, there will be no false penetration of the input signal to the output of the optocoupler. In the circuit of the safe dynamic product logic circuit according to FIG. the luminous flux excites the receiver of the first optocoupler, usually a phototransistor. In the first approximation, the receiver of the first optocoupler 4 can be approximated by an ideal switch which is connected between the outputs 9 and 10 of the first optocoupler 4. This switch switches fed through a limiting resistor 8 logic static

CS 269 302 Bl signál z první vstupní svorky 2, výstup 10 prvního optočlenu 4 je připojen naivstup 11 druhého optočlenu 12 a vstup 17 druhého optočlenu 12 je připojen na společnou!'.zemní svorku 19. V tomto proudovém okruhu js generován spínáním a rozpínáním výstupního, obvodu prvního optočlenu 4 impulsní signál, kterým je buzen vysílač druhého optočlenu 12. na vstupech 11 a 22· Přijímač na výstupech 15 a 18 druhého optočlenu 12 lze rovné® aproximovat ideálním spínačem, který spíná a rozpíná výstupní obvod na svorkách 15 a·. 18 druhého optočlenu 12 v rytmu budicího impulsního isgnálu. Na výetup 15 druhého optočlenu 12. který je spojen s výstupní svorkou 16. je přiveden přes omezovači rezistor 14 logický statický signál z druhé vstupní svorky 22· Ti“ ^s® uzavře proudový okruh mezi druhou vstupní svorkou 13 a společnou zemní svorkou 19«The signal from the first input terminal 2, the output 10 of the first optocoupler 4 is connected to the input 11 of the second optocoupler 12 and the input 17 of the second optocoupler 12 is connected to a common ground terminal 19. In this current circuit js is generated by switching on and off , the circuit of the first optocoupler 4 is a pulse signal which excites the transmitter of the second optocoupler 12. at the inputs 11 and 22. The receiver at the outputs 15 and 18 of the second optocoupler 12 can also be approximated by an ideal switch which switches the output circuit at terminals 15 and ·. 18 of the second optocoupler 12 in the rhythm of the excitation pulse signal. ^{A logic static signal from the second input terminal 22 · Ti "s} ® is applied to the output 15 of the second optocoupler 12, which is connected to the output terminal 16, via a limiting resistor 14 and closes the current circuit between the second input terminal 13 and the common ground terminal 19".

Mezi výstupní svorkou 16 a společnou zemni svorkou 19 obdržíme impulsní signál, jehož kmitočet je shodný s kmitočtem budicího impulsního signálu zdroje hodinového kmitočtu 2. Při postupném nebo současném odpojení vstupních statických logických eignálů na vstupech 7 a 13 dojde k zániku výstupního dynamického signálu na výstupu 26« K jeho zániku, resp. ke změně na statický signál, dojde rovněž při věech uvažovaných poruchových stavech jednotlivých prvků zapojení ve smyslu požadavků železniční zabezpečovací techniky, tj. rozpojeni a zkraty obvodů, přeruěení a proražení vstupů a výstupů optočlenů. Zapojení tak splňuje požadavky na bezpečný součinový obvod vstupních statických signálů, přivedených mezi společnou zemní svorku 19 a vstupní svorky 2 ^a 22· Impulsní dynamický výstupní signál na výstupu 16 je aktivní signál, kterému je přiřazena logická 1, bezproudovému stavu nebo statickému poruchovému signálu na výstupu 16 je přiřazena logická 0. 'Between the output terminal 16 and the common ground terminal 19 we obtain a pulse signal whose frequency is identical with the frequency of the excitation pulse signal of the clock frequency source 2. When the input static logic signals at inputs 7 and 13 are disconnected gradually or simultaneously, the output dynamic signal at output 26 «To its demise, resp. change to a static signal will also occur in all considered fault states of individual connection elements in the sense of the requirements of railway signaling technology, ie disconnection and short-circuits of circuits, interruption and puncture of inputs and outputs of optocouplers. The circuit thus meets the requirements for a safe product circuit of the input static signals fed between the common ground terminal 19 and input terminals 2 ^and 22. The pulse dynamic output signal at output 16 is an active signal to which logic 1 is assigned, 16 is assigned a logical 0 '.

Výstupní aktivní impulsní signál lze využít v navazujících obvodech buň přímo, nebo jej lze převést na bezpečný statický aktivní signál pomocí navazujícího dekodéru, např. transformátoru s usměrňovačem, jak je znázorněno na příkladu konkrétního provedení na obr. 2. ·The output active pulse signal can be used in the downstream cell circuits directly, or it can be converted to a safe static active signal by means of a downstream decoder, eg a transformer with a rectifier, as shown in the example of the specific embodiment in Fig. 2.

Zapojeni bezpečného dynamického součinového logického obvodu lze využít zejména v Železniční zabezpečovací technice při bezpečné komparaci statických výstupních signálů při vícekanálovém paralelním zpracování logických signálů mikroprocesorovými obvody, případně i v mikroelektronických obvodech s pevnou logikou. Mimo uvedeného příkladu lze zapojení využít i při realizaci vícevstupových bezpečných součinových obvodů, kde jsou bezpečné dynamické součinové logické obvody podle obr. 1 řazeny kaskádně.The connection of a safe dynamic product logic circuit can be used especially in railway security technology for safe comparison of static output signals in multi-channel parallel processing of logic signals by microprocessor circuits, or in microelectronic circuits with fixed logic. In addition to the above example, the connection can also be used in the implementation of multi-input safe product circuits, where the safe dynamic product logic circuits according to Fig. 1 are arranged in cascade.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of a safe dynamic product logic circuit with at least two cascaded optocouplers, characterized in that the first output (1) of the clock source (2) is connected to the first input (3) of the first optocoupler (4), the second output (5) of the clock source frequency (2) is connected to the second input (6) of the first optocoupler (4), the first input terminal (7) is connected via the first resistor (8) to the first output (9) of the first optocoupler (4), the second output (10) of the first optocoupler (4) is connected to the first input (11) of the second optocoupler (12), the second input terminal (13) is connected via the second resistor (14) to the first output (15) of the second optocoupler (12), the first output (15) of the second of the optocoupler (12) is connected to the output terminal (16), the second input (17) and the second output (18) of the second optocoupler (12) are connected to a common ground terminal (19).