CS269485B1 - Zapojení stykové desky mikropočítače - Google Patents

Abstract

Řečení se týká zapojení stykové desky pro mikropočítač, která je určena pro zpracování signálů z polohových snímačů. Připojení snímačů ke stykové desce je provedeno pomocí světlovodných vláken, což umožňuje průběžnou kontrolu stavu spojovacích vedení a vlastních snímačů. Zpracování vstupních a výstupních signálů pro snímače ,ee provádí pomocí vhodných elektronických obvodů. Zapojení výstupní desky mikropočítače s indikací stavu ovládaného akčního členu sestává se záchytného registru, oddělovacích obvodů, zpožďovacího obvodu, adresového dekodéru, výstupního registru, komparátoru, polohového spínače a obvodů polohového spínače, jejichž základem je řídicí oscilátor. Zapojení je určeno pro náročné aplikace, kde se vyžaduje vysoká spolehlivost a není možné použití známých polohových snímačů

Description

Vynález ee týká zapojení stykové desky mikropočítače b indikací stavu ovládaného akčního Sienu.

Dosud mikropočítač, který řídí technologický proces nebo logickou sekvenci výstupních signálů, vyhodnocuje stav řízené soustavy na sákladé údajů měřicích Sídel a snímačů a na základě předepsaného řídicího algoritmu vydává na svém výetupu signály pro navazující akční členy. Výstupní obvody se většinou realizují na samostatné desče. Výstupní údaj nebo také výstupní datový údaj ee přenáéí z datové sběrnice mikropočítače do záchytného registru. Jednotlivé výstupy registru 1 až n jsou připojeny na vstupy oddSlovacích obvodů. Oddělovací obvody výkonové zesilují výstupní logický signál přiveden:? z výstupu záchytného registru, případné podle charakteru aplikace provádějí galvanické oddělení desky mikropočítače od přísluéných akčních členů.

Jednotlivé výstupy ovládají zapínací část akčních členů. Například zapínají elektromagnetické ventily, stykače nebo tyrietory pro ovládání servopohonů a podobné. Při zatnutí ovládají například servopohony různé typy ventilů, nebo polohových mechanismů u pracovních strojů. Daléí aplikace jsou například u robotů a manipulátorů, kde motory nebo servopohony ovládají polohu pracovních mechanismů. U všech těchto aplikací se sleduje koncová poloha mechanismu, a to pomocí různých typů polohových čidel. Při dosažení mezní polohy je vydáván logický signál, který je vhodně upraven a přiveden na vstup výstupního registru, ze kterého čte mikropočítač údaj o stavu sledovaného mechanismu. Výstupní signál polohového spínače je zesilován, případné galvanicky oddělen, pomocí obvodu přijímacího zesilovacího obvodu. Polohový snímač sleduje polohu clony a při dosažení koncové nebo požadované polohy je vydán příslušný logický signál. Zesilovací obvod je spojen výstupem se vstupem výstupního registru.

Polohové spínače jsou založeny na různých fyzikálních principech, nejjednodušší jsou kontaktní spínače, běžně se používají magnetické nebo indukční snímače.

Není možná trvalá kontrola stavu polohových spínačů. Pokud spínací prvky používají polovodičové součástky, je jejich použití omezeno teplotou. Dále není možné použít spínačů s polovodičovými prvky v prostoru radiace. Kontaktní spínače jsou nespolehlivé. Nevýhody odstraňuje zapojení stykové desky mikropočítače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstupy záchytného registru jsou připojeny na vstupy komparátoru, jehož výstupy jsou přes výstupní registr připojeny na datovou sběrnici mikropočítače. Přerušovací výstup komparátoru je přes zpoždovací obvod připojen na řídicí sběrnici mikropočítače, přičemž na první výstup komparátoru je připojen výstup klopného obvodu. Na luminiscenční diodu je připojeno vysílací světlovodné vlákno a proti němu je přes polohový spínač s pohyblivou clonou připojeno přijímací světlovodné vlákno, které je připojeno na přijímací fototranzistor, který je přes zesilovací obvod připojen na vstup klopného obvodu. Výstup řídicího oscilátoru je připojen na vstup monostabilního multivibrátoru, jehož výstup je připojen jednak přes budicí obvod na anodu luminiscenční, diody, jednak na vstup klopného obvodu.

Zapojení podle vynálezu umožňuje průběžnou kontrolu stavu polohových spínačů. Dále je možno umístit tyto spínače v širokém rozsahu teplot od 200 do 800 °C. Polohové spínače mohou pracovat v oblasti radiace a jejich životnost je neomezená. Mikropočítač je trvale informován o stavu spínačů a poloze sledovaných mechanismů.

Na výkresech je na obr. 1 blokové schéma zapojení stykové desky mikropočítače podle vynálezu a na obr. 2 jsou znázorněny časové průběhy signálů u jednotlivých obvodů.

Výstup datové sběrnice PS mikropočítače je připojen na vstup záchytného registru ZB, na jehož daléí vstup je připojen adresový dekodér AD, jenž je propojen s výstupním registrem VB.

Jednotlivé výstupy 1 až n záchytného registru ZB ^sou připojeny přes oddělovací obvody V01 až VOn na výstup desky VI až Vn. Výatupy 1 až n záchytného registru ZB jsou připojeny na vstupy 11 až In komparátoru KP, jehož výstupy P1 až Pn jsou přes výstupní registr VB připojeny na datovou sběrnici PS mikropočítače. Přerušovací výstup komparátoru KP je přes zpožďovací obvod ZO připojen na řídící sběrnici BS mikropočítače. Na první výstup PÍ komparátoru KP je připojen výstup Q10 klopného obvodu Kl. Na luminiscenční

CS 269 485 Bl diodu LPI je připojeno vysílací avétlovodná vlákno 50 a proti němu je přes polohový spínač SPI a pohyblivou clonou 100 připojeno přijímací avStlovodné vlákno 60, které je připojeno na přijímací fototranzistor TI, který je přea zesilovací obvod PZ1 připojen na vstup R10 klopného obvodu Kl. Výetup řídicího oscilátoru O je připojen na vstup monpstabilního multivibrátoru Ml, jehož výetup je připojen jednak přee budicí obvod BDI na anodu diody LD1, jednak na vetup S10 klopného obvodu Kl.

Výetupní datový údaj mikropočítače se přenáší do záchytného registru ZR, který je adresován pomocí adresového dekodéru AD. Výetup 1 záchytného registru ZR je převeden přes oddělovací obvod VQl na výstup desky VI. Z výstupu tohoto oddšlovacího obvodu VQl je zapínán příslušný akční člen, který může představovat motor, servopohonu a podobné. Poloha akčního členu je sledována pomocí polohového spínače SPI. V zapojení desky je použit bezkontaktní spínač, využívající přenos signálu po optickém vláknu.

Základem polohového spínače je luminiscenční dioda LPI, na kterou je navázáno svétlovodné vlákno. Vlákno vystupuje z desky a je připojeno do polohového spínače SPI. Spínač je tvořen dvéma proti sobě umístěnými optickými vlákny, přičemž od luminiscenční diody DPI je připojeno vysílací vlákno 50, proti tomuto optickému vláknu je umístěno přijímací vlákno 60. Optická vlákna jsou vhodné zakončena, například na konce vláken jsou navařeny skleněné kuličky. V případě, kdy luminiscenční diodou LPI prochází proud, vystupuje světelný signál optickým vláknem 50, dále se přenáší do optického vlákna 60, které je navázáno na přijímací tranzistor TI. Clona ICC u polohového snímače přerušuje světelný tok, přenášený do optického vlákna 60.

Při zapnutí akčního členu se pohybuje mechanismus akčního členu, na který je připevněna clona 100, který přeruší světelný tok, procházející z vysílacího vlákna 50 do přijímacího vlákna 60.

Součástí zapojení podle vynálezu jsou i obvody polohového spínače. Základním obvodem je řídicí oscilátor 0, který vytváří impulsní napětí pro řízení všech obvodů polohových spínačů. Výstup oscilátoru 0 je připojen na vstup monostabilního multivibrátoru Ml, který vytváří budicí impuls. Tento impuls je výkonově zesílen v budicím obvodu BDI a napájí luminiscenční diodu LPI, na kterou je navázáno optické vlákno. Výetup z monostabilního multivibrátoru Ml překlápí klopný obvod Kl. Světelný impuls je přiveden optickým vláknem na přijímací tranzistor Ti a je dále zesílen v přijímacím zesilovacím obvodu PZ1. Zesílený impuls překlápí klopný obvod Kl do výchozího stavu, tj. do stavu, jaký byl před příchodem impulsu z výstupu multivibrátoru Ml. V případě, že je světelný impuls přerušen pomocí clony 100 spínaěe SPI nevrátí se klopný obvod Kl do výchozího stavu a na jeho výstupu Q10 je logický signál podávající informaci o přerušení optické cesty, tedy o zapnutí spínače SPI.

Časové průběhy signálů u jednotlivých obvodů jsou uvedeny na obr. 2. V případě, kdy není zasunuta clona 100, je stav spínače trvale kontrolován. V případě, kdy dojde k poruše, například přetržení optického vlákna nebo poškození spínače, je na výstupu klopného obvodu Kl odpovídající logický signál.

Stav výstupů je z mikropočítače zapisován do záchytného registru ZR a je porovnáván se stavem z výstupu klopného obvodu pomocí komparátoru KP. V případě rozdílu je na výrtupu komparátoru KP logický signál, který je připojen na přerušovací vstup mikropočítače. Tento signál je připojen přes zpožďovací obvod ZO jako přerušovací vstup INT na řídicí sběrnici RS mikropočítače. V případě, že dojde ke změně údaje v záchytném registru ZR, je po dobu potřebnou pro přesun ovládaného mechanismu u počítače potlačeno přerušení.

Zapojení podle vynálezu lze použít jako polohový snímač pro otočné a přímočaré servopohony, kde jsou kladeny vysoké nároky na spolehlivost a kde vzhledem k pracovním podmínkám není možné umístit polohový snímač používající polovodičové prvky. Využití je například v jaderných elektrárnách a v chemickém průmyslu, kde je zapotřebí zajistit po dobu až desítky let bezporuchový provoz servopohonů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení stykové desky mikropočítače, kde výstup datové sbérnice mikropočítače je připojen na vstup záchytného registru, na jehož druhý vstup je připojen adreeový dekodér, jenž je propojen s výstupním registrem, přičemž jednotlivé výstupy záchytného registru jsou připojeny přes oddSlovací obvody na výstup desky, vyznačující se tím, že výstupy (1 až n) záchytného registru (ZR) jsou připojeny na vstupy (XI až In) komparátoru (KP), jehož výstupy (P1 až Pn) jsou přes výstupní registr (VR) připojeny na datovou sbémioi (DS) mikropočítače, přičemž přeružoyací výstup komparátoru (KP) je přes zpožďovací obvod (ZO) připojen na řídicí sbSrnici (RS) mikropočítače, přičemž na první výstup (Pl) komparátoru (KP) je připojen výstup (Q10) klopného obvodu (Kl), přičemž na luminiscenční diodu (LD1) je připojeno vysílací svétlovodné vlákno (50) a proti nému je přes polohový spínač (SPI) s pohyblivou clonou (100) připojeno přijímací svétlovodné vlákno (60), které je připojeno na přijímací fototranzistor (TI), který je přes zesilovací obvod (PZ1) připojen na vstup (R10) klopného obvodu (Kl), přičemž výstup řídicího oscilátoru (0) je připojen na vstup monostabilního multivibrátoru (Ml), jehož výstup je připojen jednak přes budicí obvod (BDI) na anodu luminiscenční diody (LD1), jednak na vstup (S10) klopného obvodu (Kl).