DE1537532A1 - Logische Schaltung,insbesondere m-aus-n-Schaltung - Google Patents

Description

United Kingdom Atomic Energy Authority

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der "britischen Anmeldung Fr. 3411/65 vom 26, Januar 1965 "beansprucht.

Logische Schaltung, insbesondere m-aus-n-Schaltung

Die Erfindung "bezieht sich auf digitale logische Schaltungen, insbesondere m-aus-n-Sehaltungen, und elektrische Regelsysteme für BetrielDsanlage- oder "Verf ahrenssteuerungszwecke , "bei denen logische Schaltungen· verwendet werden.

Derartige Regelsysteme weisen gewöhnlich ein Meßinstrument auf, das so eingerichtet ist, daß als Antwort auf den Wert eines Parameters ein Signal eingeleitet wird, welches einem Umformer zugeführt wird, um die Betrietisanlage oder das Verfahren in einer vorbestimmten Weise zu "beeinflussen oder um ein Warnsignal darüber zu

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Neue Unterlagen {Art 7 § I Abe. 2 Nr. I Sats 3 des ÄnderunaJWes. v. 4. S. 1.

geben, daß «in Grenewert erreioht let. Der Betrieb dee Umformer· kann daher einen bedeuteaaen Binfluö «uf dit ^ttrltbianlagt haben, und te iet wichtig» dafl nicht nur das Htgtlsyettm »uverläeeig let, •ondern auch das Rieiko, daß dir Umformer öle Antwort auf tin uneohtee Signal aneprioht» auf ein Minimuai herabgeeenkt iet. Se iet üblich, die MeÖinetrumente fehlereioher zu konstruieren, d.h. derart, daß, wenn sie ein falsches Signal, liefern, ihr Ausgang©«- eignal identiech mit dem Signal ist, das bei annormalen Zuständen eraeugt würde} daher liefern die Instrumente gewöhnlich einen Auagang bei normalen Zuständen, während annormale Zustände durch da» Fehlen tines Autgangee angeselgt werden. Bit Zuverläaaigiceit wird weiterhin noch durch Übernahme des Prinzips des"Überschuü3ee" /redundancy/ insoweit verbessert, daß die Instrumente selbet und die Übtrtragungsleitungen aur Übertragung des ivarnaignals zu dtm Umformer vtrvlelfältigt sind. Auf diese Weist wird die Information über den oder die Grenzparameter über eine Anzahl von Kanälen

zu den Umformern übertragen. Um einen unechten bzw, auf Fehlsignale ansprechenden Betrieb des letzteren so weit wie möglich zu vermindern, sind die Umformer derart ausgebildet, daß sie nur als Antwort auf die Mehrzahl der vervielfältigten übertragungsieitungen in Betrieb treten« Zu diesem JSweck sind logische Elemente in das System zwischen das Meßinstrument und den Umformer eingesetzt worden, wobei derartige logische Elemente, wie sie bisher vorgeschlagen wurden und die einen erheblichen Vorteil mit sich trinken, einen sogenannten dynamischen logischen Zustand verkörpern, in dem das Element fortwähamd in seinen beiden Zuständen durch das Vorhandensein eines elektrischen Wechaelstroasignales gebraucht wird, wobei daa Element in ein logisches System eingegliedert iat,. ansprechend auf da« Vorhandensein oder äas Fehlen des Weoiaselstrom-

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signal*. So nimmt z.B. in einer Mehrheite-Enteoheldungs-bchaltung /a* j ority decieion network/ von logischen Toren baw. 'iOreehaltungen (im folgenden ale logisches Mehrheita»yetew beeeiohnet) der tuegang einen der beiden Zu·tand· an, wie sie durch die Zustände, die die Mehrt aiii der vervielfältigten Leitungen auf weisen, bestimmt sind* In einer SlcherheitSBOhaltung, welche eine Mehrheitelogik verkörpert bew. sich ihrer bedient» kann da· Vorhandensein einee Ausgange dasu verwendet werden» den Betrieb eines Anlage- oder Verfahrensumfonnere nur solange aufzuhalten, wie Äingangseignale von der Mehrsahl der Instrumente vorhanden sind, während der Umformer sur Abgabe eines Warnsignals oder »ur Durchführung einer steuerung nur dann in Betrieb gesetst wird« wenn mindestens eine Mehrzahl der Bingangesignale fehlt*

Ein logisches Mehrheitssystem let der spezielle Fall einer äohaltung gust Abfühlen oder Feststellen des Vorhandeneeine von "m" oder Markierungseingangesignalen aus einer möglicnen Geaaatanzahl von "n" Ein, angeslgnalen, wobei diese Schaltung im Folgenden als "logische m aus n-Bchaltung" bezeichnet wird» KIn anderer spezieller Fall einer "logischen m aus n-dcheltung" wird als ODBR*öchtitung beselohnet, bei der m * 1 ist» Ein anderer spezieller Fall liegt dann vor, wenn nicht alle Eingangeeignale den gleichen Wert haben, B.B. eine !kgleoha Schaltung für den Booleschen usdruok Λ 4- BC.

So ist entsprechend der einen AuafUhrungeform der Erfindung eine "1 ögisohe m aus n-öehaltung¹¹ so eingerichtet, daß ein Auegangeeignal kodiert wird, um eine Auskunft über den Zustand einer

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Anzahl von Eingangskanälen durch Muster* Uhren- oder Taktinipulsen zu geben, die eine solche Impulsfolgefrequenz haben, daß eine Anzahl von Taktimpulsen in jedem Ausgang vorhanden sein kann und sie in die logische schaltung in Form von Modulationen der JSingangssignale auf diesen Kanälen eingespeist werden.

Entsprechend einer weiteren Aueführungs- oder Erscheinungsform der vorliegenden .Erfindung ist eine "logische m aus n-bchaltung¹' vorgesehen, die an ihrem Ausgang charakteristische Inipulemuster nur al> Antwort auf dae Vorhandensein von "m" oder mehr aus "n" 2in^angsslgnalen erzeugt, wobei die Charakteristik der Impulsmuster derart ist, daß der Ausgang von dem logischen Element es ermöglicht, das Fehlen eines EingangBBignales zu erkennen. Dabei kann ein Umformer vorgesehen werden, der eine Steuerung auf die Betriebsanla^e oder das Vejdkhren als Antwort auf das Vorhandensein oder daa fehlen des Ausganges von dem logischen Element aueübt.

Um die übertragung einer Information zu ermöglichen, wenn die Anzahl der vorhandenen Singangesignale zwischen m und η liegt, muß irgendein Merkmal des vorhandenen Eingangssignales variabel sein, wobei dieses Herlanal nicht nur leicht machweisbar sein muß, sondern auch nicht die loglache Operation auf das Üignal be3inträcx,tigen darf. Typischerweise hat das Eingangs signal die Form eines Impulses, und daß Merkmal, das variabel gemacht 1st, lsi die lüiüulsfolgefrequenz, derart, daü das Eingang.-.signal eine linpulsfoige wird, wobei ein Wechsel in der Anzanl der Impulse im AUßgäiifi dafür benutzt wird, um einen ..echsel in der Anzahl, die die Minderheit der Eingangssignfle bildet, anzuzeigen, Die Impulsverteilung in deiu Ausgang3muster oder -schema kann angeben,

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welch.es Eingangssignal oder welche Eingangsignale fehlen. Das Fehlen von mehr als (n — m) Eingangssignalen kann durch vollständige Fehlen von Impulsen dargesteilt werden p.r.f. =0 (Impulsfolgefrequenz = 0).

.Entsprechend einem weiteren Brfindungsmerkmal weist eine "logische m aus n-Schaltung^H Mittel auf, um LUn₀OrIgSsignale über lingangskanäle in eine Impulskou'bination von einer Impulsfolge zu kodieren, wobei die Kombination charakteristisch für den entsprecher.den Kanal ist und geeignet ist, die logische Operation über die Impulse durchzuführen, die mehriaall_e synchron mit einer der Impulsfolgen sind, um die logische Operation für jede der Impulsfolgen curchzufUhren, so däf3 der Ausgang eine Information über verschiedene Kombinationen von üingangskanälen zusätzlich zu der erwünschten logischen Ausgangsinformätion. enthält,

Iiogisciie wchsltungen sind Im allgemeinen sehr kompliziert, wenn sie Informationen über den Zustand von EingangsSignalen liefern sollen, da weitere logische Schaltungen vorgesehen werden müssen, um solche Informationen bereitzustellen, Ber Gegenstand der Anmeldung ermöglicht es jedoch, die logische Schaltung innerhalb des Zeitraumes einer logischen Entscheidung mehrere logische Entscheidungen parallel zueinander treffen zu lasser»;, unö, obwohl die Schaltungen bei höheren Geschwindig*- keiten arbeiten ißüppen, haben die meisten ?Eur Verfahrenssteuerung

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verwendeten logischen schaltungen einen gUnstigen Spielraum unter Kontrolle bzw. weisen einen guten Spielraum auf.

Die Erfindung wird nuri<~tahr anhand der folgenden, sie beiapielaweise wiedergebenden Beschreibung näher erläutert» wobei die Erfindung auf ein "Zwei aus Drei-Iberseiiuösyatem (Two put of Three redundancy system/ beschrieben ^ird unter Bezugnahme auf die beillegenden Zeichnungen, von denen

Fig. 1A und 1B üchaltbilder sind, die zwei Arten einer Mehrheitsschaltkreislogik zeigen, auf die die vorlie?- gende .Erfindung anwendbar ist»

i'i^. 2A und 2B Impulsmuster sind, die beispielhaft für eine

bei dem logischen System der Fig. 1A angewendeten Impulskodierung sind,

Fig. 3 ein öchaltungsöchaltbild zeigt_t das die Sehalt-

kreislOßik von Fig. IB benutzt untex* typischer Verwendung von Ferritkernen als logischen Eier menten,

Ii₀. 3A Impulsmuster zeigt, die eich auf die Kodierung

entsprechend Fig, 3 beziehen,-

]?Ig. 4 ein logisches öchaltbild entsprechend Fig» 3

zeigt»

Fig. 4A ein Impul3muster entsprechend 5¹Ig. 4 zeigt, S¹JLg. 5 eine Anordnung unter Verwendung eines mehrfach

durchlöcherten magnetischen Kernes als ein Ip*- gischea Melrpheitselement zeigt^ im weBentlichen entsprechend der Anordnung von S^li^_f 1A_f

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Pig. 5A, B und C Irapulemuster entsprechend Fig. 5 zeigen, Figur 6 ein logisches Schaltbild entsprechend Fig. 5

ist, das ein logisches tiyeteni zeigt, in dem eine /nzahl von mehrfach durchbohrten Kernen in einer einzelnen /uslöseleitung zur Speisung eines Umformers zusammengefaßt sine und

Figur 7 ein schaltbild wiedergibt, das eine bevorzugte

rt von Prüf testanordnungen uarstellt, ei ie das impulskodierte beschriebene Verfahren in sich eincchlielien.

In den Figur*-:n 1ii und Xl sind die zwei loriaen einer ^chaltkreislOoik άί rgeetellt, unu zver üio "verbinauiioSiomi /juuctive form/ und die Aueechlieöungaforni , disjunctive form/, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, wobei als '.inifangseignale drei Variable A, B und G in eine.ii logischen Hehrheit say a tem verwendet werden, una ein Ausgang als Antwort auf üös Vorhandensein von 'nindestens zwei aus rei der l/ingan&esignale abgegeben wird. In I'ig. 1A wii^d jeweils ein unterschiedliches Paar von drei jiingangssignalen je einent von drei O^ck-ioren zugeleitet und üie Ausgänge davcn ν erden einem iLiiJ-iOr zu^eopeist, das einen Ausgang erzeugt, ^7.j Antwort auf das Vornandensein von nindestene zwei Eingnngaaignalen, wobei der Ausgang charakteristisch für die Anzahl der vorhandenen üingangsui^uale ist. In Fi₁₃. 1Ii werden die verschiedenen Paare der drei ^inganjssignale UKi)- !oren i:ug«ffihrt, wobei der AuSgSn₆ von jedeia derselben eine Funktion der beiden Eingangssignale ist»,,Me Ausgänge der UND-Tore werden einem LUvM-xor zugeleitet, wie in i'ig. TB dargestellt,

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Es besteht die Möglichkeit, jedes beliebige logische Element zu verwenden, z.B. Jielais oder Magnetkerne, um die logischen Mehrheitsfunktionen in Übereinstimmung mit der in den Pi<j. 1A und 1B dargestellten Weise durchzuführen, wobei jedoch die physikalischen Eigenschaften der gewählten Elemente und die verwendete Methode, die Signale zu kodieren, eine bestimmte logische Gestalt bevorzugen kann»

Im Folgenden werden für jede Form einer Mehrheitsschaltkreisloglk geeignete Impulskodierungsmethoden näher betrachtet. In Fig. 2A 1st ein für die logische Verbindun^aform der Fig. 1A

Kode
geeigneter/dargestellt. Eine Uhr- bzw. Taktimpulsfolge D 1st in drei Phasen,1,2,3 unterteilt, die in drei Paare eingeteilt sind, um drei Kanäle A,B und C au identifizieren. Da jedes der ODER* Tore von Fig. 1A ein unterschiedliches Paar von Eingangssignalen aufweist, werden die Ausgänge der ODEH-Tore die drei Taktimpulsphasen enthalten, wenn alle Eingangssignale vorhanden sind. Der Ausgang des kombinierenden UIiD-*Tores wird daher alle drei Taktimpulse enthalten, d.h. die Inipulsfolgefrequene wird die des Grundtaktimpulsmusters sein und so wie unt r E in Fig. 2B identifizierbar sein. Wenn ein Eingangssignal verschwindet oder entfernt wird, haben zwei ODER-Tore der Fl^. 1A nur noch ein restliches Eingangssignal. i>ie8e restlichen Eingangseignale werden zwei verschiedene Paare von Taktimpulsen enthalten, so daß die Eing engesignale zu dem UND-Tor nur noch in einer Phase übereinstimmen werden. Daraus folgend wird der Ausgang des MD-Tores eine Impulsfolgefrequenz von nur noch 1/3 der Grundtaktimpulsfolgefrequenz (Pi_t;· 2B) entsprechend F haben, Wenn mehr als ein

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Eingangssignal weggelassen ist» werden beide Eingangssignal zumindest einem der OBER-^Tore fehlen und keine Impulee werden dem entsprechenden Eingang des ÜKD-Toree wie bei Gr zugeführt werden. Der Ausgangszustand dee UiiiD-Toree, darstellend eine Mehrzahl von fehlenden Eingangssignalen, besteht daher im vollkommenen Fehlen von Impulsen, d.h. die Impulsfolgefrequenz ist O.

Die beschiiebene Technik kann auf jede Zahl von Kanälen ausgedehnt werden und etwa wie folgt zusammengefaßt werden: ^}Jieiw. "n" die gesamte Anzahl der Eingangesignale und "m" die Anzahl der für den "In-Betrieb"-Zustand benötigten Eingyngssignale ist, um zu bewirken, daii ein Ausgang in dem "In-BetrieUrzustand ist, dann ist die Anzahl der benötigten Taktimpulsphasen höchstens ⁿCm. Jed©3 Eingangssignal muß einem eindeutigen Impulsmuster oder -schema zugeordnet sein, so daß jede einzelne Taktphase "m aus n" Eingangssignalen zugeordnet ist.

Impulsmuster können für jeden Wert von "m'' und "n" abgeleitet werden, wobei im allgemeinen die folgenden Ergebnisse erscneinen.

a) Wenn ein Eingangssignal ausbleibt, wird das Ausgangsimpulsmuster dem Ideiitifikationsmuster des ausgefallenen Eingangssignales entgegengesetzt (oder ergänzend) sein und die mittlere Impulsfolgefrequenz wird b¹ Taktimpulse (1 - m/n) sein, wo W ^!faktir;ijjulae - l'akt impulsfrequenz.

b) venn (n-ni) EIn^aHgSsignale ausbleiben, wird nur eine der i'aktphasen übrigbleiben und die Impulsfolgefrequenz wird daher auf

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F Taktimpul6e/ⁿCm reduziert werden.

c) Wenn die Anzahl der auebleibenden läingangssignale (r) zwischen 1 und (m - n) liegt, dann wird das Auegangemuster entgegengesetzt der Summe der entsprechenden Identifikationsmuster sein und der Reduktionsfaktor der mittleren Impulsfolgefrequenz wird ⁿ"^rCm/ⁿCm sein, wae zwischen (1 - m/n) und 1/ⁿCm liegt. Wenn z.B. η = 6 und m ** 4 ist, so 1st die erforderliche

P Anzahl der Taktimpulsphasen « 6„ »15· änderung der mittleren

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Impulefolgefrequenz infolge Beseitigung eines Eingangssignales β (1 - m/n) β 1/3· Änderung der mittleren Impulsfolgefrequenz infolge Weglassens von η - m Eingangssignalen * V^n * 1/15·

Wenn die oben beschriebenen Impulskodierungsmuster der in Fig. 1B dargestellen form einer logischen Hehrheits-Torschaltung zugeführt wird, so ergibt eich, daß jede Kombination von 2 (oder m) Eingangssignalen nur mit einer Taktphase übereinstimmen wird. m Die Koinzidenzphase wird für jede Kombination veracnieden sein, und, da die Anzahl der Taktimpulse die gleiche ist wie die Anzahl der möglichen Kombinationen von Singangsaignalen (ⁿCm), werden alle Taktphasen dem ODER-Tor eingegeben werden, wenn alle Eingangesignale da sind.

Ein anderer Weg der Anwendung einer Impulskodierun^ für die Vorrichtung von Fig. 1B besteht darin, eine einzelne Taktphase jeder Kombination von Eingangssignalen und nicht jedem

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einzelnen Eingangssignal zuzuteilen. Die Anzahl der Taktphasen ist die gleiche wie in dem oben beschriebenen System und die Wirkungen des Wegnehmen« einer Minderheit von Eingangesignalen ist die gleiche hlnaichtlich einer Änderung der Impulsfolgefrequenz·

Die obige Technik oder Prüfungemei^tode findet ihre Anwendung bei der Regelung einer Anzahl von Parametern einer Kernreaktoranlage, wo Reaktoreicherheltsetäbe oder Heaktorabstellvorrichtungen von elneiu Umformer betätigt werden, dem das Ergebnis von MeSinstrumenten, die verschiedene kritische Heaktorpararaeter abtasten« ««geführt wird. Aus Sicherheitsgründen können die Leitungen (oder die sogemiannten Aualöse- bzw. Abachalteleitungen), die die durch mehrere getrennt voneinander gemessen·, verschiedene Parameter ermittelten Signale tragen, jede für sich eine Auslösung des Reaktors einleiten. Jeder Parameter selbst wird durch eine Gruppe von einzelnen Instrumenten gemessen, vorteilhafterweise von dreien, und das oignal wird dem Umformer über ein logisches Mehrheitselement zugeführt, welches bewirkt, bzw. welches es ermöglicht, daß der Umforaer in Betrieb gesetzt wird, um den Reaktor (gewöhnlicherweise) als ein Ergebnis einer Hullsigruilantwort /no signal responee/ von zwei au3 drei Instrumenten auszulösen, d.h. abzustellen, oder sonstwie durch Signale von den Instrumenten, die einen unsicheren Zustand anzeigen.

g· 5 zeigt das Schaltungsschaltbild, i^ deiu <ile in Fig. 4 dargestellten logischen funktionen bei einer, logischen Mehrheitssystem angewandt werden, bei dera eine Kombination eines ierrit-

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kerne und eines Trans ie tor β eile logische« Element verwendet wird· Fig· 3 ist im wesentlichen von selbst verständlich, wobei die drei Meßinetrumentenkanäle A, B und C kleine Spannungeaignale von ihren entsprechenden Instrumenten erhalten* wenn diese korrekt arbeiten und einen Parameter innerhalb vorbestimmter Grenzen messen, wohingegen sonst kein Signal vorhanden ist· Die .Spannung wird in jedem Fall zu einem oder in ein Impulsmuster 0-bew. 0₂ baw. 0~ (Fig. 3A) durch einen Schaltkreis umgewandelt» der einen Transistor Tr₁, einen Kondensator C und Widerstände H aufweist. Von einem nicht dargestellten uhr- oder Taktimpulsgenerator werden charakteristische Pulmueter an die Traneietorbaeis angelegt» und während der Impulsintervalle kann der Kondeneator C eine Ladung speichern» abhängig von dem Signalstrom· Die Ankunft eines negativen Impulses entlädt den Kondensator Über einen Kollektorkreis· In jedem Kanal weiet der letztere ein Paar Wicklungen, dl· auf verschiedene Paare von drei Ferritkernen P₁, F₂, F. tewicktlt eind, auf» wobei die Wicklungen durch die Besugssiffern a_th_to gekennzeichnet sind, waft «war enteprechend dem Kanal, dem sie Eugehttren. Die Kerne tffcgta weiterhin eine Auegangewicklung ο und eine RUcketellwioklung r, dl· Teil eines Kreises uur Rückstellung bzw. Umkehrung de· Kernte sind, eo daß, wenn der Kern awischen ewei magnetischen Zuttane den geschaltet wird, z."R. durch Ewei Impulse φ und 0«, der Impuls, der an der Ausgangewlcklung ο erscheint, der Baeis eines

Transistors Tr₇ zugeführt wird und bewirkt, daß der Strom von

den Fluß in einer lokalen Quelle durch die RUckstellwicklung r fließt, was I dem Kern in dem gleichen Sinne umrichtet wie der fia-Impule in der Wicklung a.

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Impulsmuster 0-, 0₂» 0* werden somit während des ordnungsgemäßen Arbeitens an zwei der drei Kerne F- bis F. angelegt und ein geeignet gebildeter Ausgengsimpule wird von jeder Rückstellwicklung, abgenommen. Di· Ausgangsimpulsmuster werden in eine Ausläseleitung kombiniert (logische ODER-uohaltun^· in Fig. 1B) in einer Weise, welche die "aei aus drei"-Mehrheitsschaltkreialogik vervollständigt und die üT^LI-Bingangssignale (SET impute/ den logischen Kern-Transiatorelementen zuliefert, die die Auelöseleitung bilden. Die "Zurückstellung" /HEtfBT/ wird durch ein unabhängig erzeugtes Impulsmuster 0 IHT (Fig. 3) bewirkt·

In dem logischen Schaltbild (Fig. 4) wird angenommen, daß jeder Kern, wie es auch dargestellt ist, ein bistabiles Element ist, das zwei Blngangasignale hat, die in der Lage sind, den Kern vom "Stell-i5ustand" S in den "Hücketellzustand¹· H umzuschalten, die wechselweise zugeführt werden müssen, um einen Auegang zu liefern. Jede der drei Ferritkern-Transistorstufen I,II, III, die in einer logischen Mehrheitskonfignation gezeigt sind, ist zum Empfang eines Stellsignals und eines Hiickstellslgnals von zwei verschiedenen Kanälen der drei Kanäle A,B und C geschaltet, äe Signale von den Kanälen B und C werden in die logischen Kern-Transistorstufen 1,11 und III durch kodierte Impulse 0-, 0₂ und 0, eingeblendet, die durch daa in Fig. 4A dargestellte besondere Impulsmuster gekennzeichnet sind. Der kurzzeitige Ansang von der ersten Jtufe I findet statt, wenn dieser Ferritkern von dem Eingen^; de.j Kam Is A auf die Phaae 0^ "rüekgestellt" / ist, wodurch der magnetische Flußzustand von 0g eines

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vorhergehenden Jtellsignals /LiEl¹ signal/ der. .Eing^ng^ von Kanal B umgeändert wird. Der Ausgang der Jtut'e I kann daher durch AB 0* dargestellt werden, d.h., ein Auag<n^siwpuls tritt in i-'huae iuit dem..0g Impuls auf, vorausgesetzt, daß üingangssigiiale von den Kanälen A und B vofhanden sind.

Die Ausgänge der beiden anderen .,tufeii II uiuü III können in ähnlicher Weise durch die Ausdrücke EC 0„ ^unt^ CA $·* beschriebenwerden. Der kombinierte Ausgang der drei otufen I, II und III kann als AB {ÜL + J¹C 0_? + CA 0, dargestellt verden, d.h₉, wenn Bign^le von allen Kanälen vorhanden sind, ..erden Au.sgun^öimpulee bei allen drei Phasen 0.., 0₂ ^un(^ Φχ auftreten, enn das Uignal von irgendeinem der Kanäle aunbleibt, werden zwei Glieder dea obigen Ausdruckes "v;eg" /off/ aein und nur eine der drei Phasen wird übrigbleiben. Die Iiupulsfolüefrequenz ist somit dutcn drei geteilt, enn irgendein Paar oder alle der drei liingingskanäle "weg" sind,, so werden alle Glieder des kombinierten Ausgangs verschwinden. Der Ausgang der logischen Mehriieitskonfi£,uration hnt Bornit drei Zustände. Biese sind:

(1) Eine ImpulsfolgefiHiuenz ents_rrechend tieii drei gegenseitig versetzten Iiu₍mlsfolgen 0-j, 0₂, 0^·

(2) Üine ImpulBfolgefrequenz entsprechend nur einer Phase von 0-, 0₂ oder 0,, d.h. nur 1/3 der iiapulofolgeirequenz von

(1), wenn das signal eines Kanals weggelassen ist.

(3) Vollkommenes Fehlen der Impulse, wenn eine Mehrzahl der drei Hin, angοsignale versohwindet oder weggelassen 1st.

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Der bisher beschriebene Teil dee Systeme kann ale ausreichend bzw. adäQuaä angesehen, werden, um eine "zwei aus drei^H-Mehrheiteschaltkrelslogik für drei Kanäle bereitzustellen, um das resultierende Mehrheiteeignal der AnschluBleitung W zu einem Umformer zu übertragen. In größere» Regelkreisen jedoch, z.B. für eolohe, wie sie für Kernreaktoren bereits erwähnt sii.d, muß das resultierende Signal mit anderen kombiniert werden, die von ähnlichen Gruppen von Kanälen in einer gemeinsamen Au^löseleitung T /trip line/ herrühren, die dei Umformer zugeführt werden*

ΪΜ Fig. 4 werden die Ausgängen von anderen der beschriebenen ähnlichen Gruppen dir Auslößeleitunö über die ü + V

In jedem T$&£ werden die kombinierten Auegänge der drei

n W, U und V dBiu verwendet, ein Ipßißcheu Ferrit-

kern-freneietoreleuent eimstisteilen» wobei eine Aneahl von ihnen Ib Sftskftde ale ein "ÜKB^-Ter in einer achaltun^ verwendet wird» dl· -der Aualöseleitung T vorgelagert let. Das erste lo^iaohe Element der Kaskade wird durch einen IiLpula Φ^,χ zurückgestellt, der» wie in Fig. AA darßeetellt ist, aus einer Reihe von Impulsen bee teht, die «wischen 0^, 0» und 0, verschachtelt sind. Der Ausgang Jeder, iilemente« nach dem ersten wird zur Kücketellun^ dee ,folgenden Elementes der Kaskade verwendet· Der "RUcketellzuBta^nd* /RK .K'X condition/ kann nur zu dew EndauogariL, der Kette (zu veM Uaiformer fünrend) ^βΙβη^Μη, wenn alle elemente vorher ihr " tetlÜ*-· bzw, !..inBtellaienal" /JET signal/ von ihrer zutenörigen logischen HtlirheitBerit^cheidun^ erhalten haben. ])Po Fehlen irgenleinee dieser Jüinetelllnpulee von einer der logischen Mehrhelts-

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konfigurationen wird daher am Ausgang der Kaskadenkette der logischen Elemente durch das fehlen des folgenden Htiokstellimpulsee angezeigt. Ee versteht eich von selbst, daß der Ausgang durch ein geeignetes Meßinstrument abgefühlt werden kann, um diesen Zustand bei einer Überwachung anzuzeigen.

Entsprechend der bistabilen Natur der verwendeten logischen Elemente wird jeder magnetische Fluß, der dem Ferritkern zu seiner Einstellung zugeleitet wird, erhalten bzw. gespeichert, bis zu der Zeit, wenn er rückgestellt wird_e Die Wirkung, wenn ein einzelner Kanal weggelassen wird oder versagt, wird somit in jeder von zwei verschiedenen Gruppen wie folgt sein. Das Koni inierungselement, das der Quelle 0j_NT &m nächsten liegt, wird einen Einstellimpuls nur auf einer der drei Phaeen 0^, 0₂t /, empfangen, so daß als Folge davon nur der Impuls der 0™rp Impulsfolge, der direkt dieser einen Phase folgt, zu der Auslösungsleitung hindurchgehen wird. Ein weiterer Fehler in einem einzigen Kanal einer logischen Mehrheitskonfiguration, der später der Auslösungsleitung eingegeben wird, wird keine weitere Änderung der Impulsfolgefrequenz zur Folge haben, da die Impulofolge'requenz der durch einen zweiten Kanal eingegebenen Einstellimpulse, der das Signal in einem ihrer Kanäle fehlt, die gleiche iet wie die Impulsfolgefrequenz der Rückst ellimpulse, die in der Lage waren, durch das erste element der Kftte hindurchzugehen, dem ein Kanal fehlte /having one Chanel "off"/.

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Die Impulskodierungsteehnik, die im obigen in Verbindung mit logischen Elementen, die Ferritkerne mit einer einzigen Öffnung aufweisen, beschrieben ist, ist ebenso bei mehrere öffnungen aufweisenden Kernen anwendbar, 2.B. bei den Kernen, die als Laddies bekannt sind. Die Verwendung von Laddies als logischen Mehrheitselementen ist bekannt, wobei ein Hinweis auf eine derartige Verwendung in "British Nuclear Energy Society journal, Jan. 1963, Band 2, Kr. 1, Seiten 74 und 85" gefunden werden kann, wobei es für den erliegenden Fall ausreichend ist, € festzustellen, daü der Laddic als ein Tor wirkt, von dem ein Ausgang solange hinausgeht, als eine Mehrzahl von üiingangssignalen zur gleichen Zeit vorhanden sind. In einem "zwei aus "drei"-iiystem werden die Eingangssignal einzeln Halte- bzw. Speicherwicklungen /hold windings/ auf zwei verschiedenen von drei otufen des Laddies zugeführt. Diese besondere Anwendung eines Laddies liefert ein weiteres Bespiel einee logischen Mehrheitseleriientes, das einen Ausgang erzeugt, der nur als Antwort auf das Vorhandensein einer Mehrzahl von EingangsSignalen j| erscheint, der jedoch keine Information des Zustandes einer Minderzahl von Singangssignalen gibt.

So zeigt z.B. Fig. 5 ein schaltbild eines mit mehreren Öffnungen versehenen Ferritkernes, der sechs Stufen bzw. Sprossen r₁ - rg und Seitenschienen bzw« -balken 7, 8 aufweist. Drei ausgewählte Sprossen, r-, r, und r,- tragen jeweils zwei wicklungen entsprechend jeweils zweier verschiedener Kanäle A,B und C, wobei

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diese "Halte- bzw. Speicherwicklungen¹' in entsprechender v/eise mit a, b und c bezeichnet sind. Die Schiene bzw. der Balken 7 trägt einen Satz Wicklungen zwischen einander abwechselnden Sprossen und die oohiene 8 eine Steuerwicklung. Der Laddic hat eine Ausgangewicklung, die um einen Teil des laddica gewickelt ist, in welchem der Fluß umkehrt als Folge eines Impulses, der an die HUckstellwicklung nach der Zuführung eines Auseteuerungsimpulses angelegt wird, vorausgesetzt, daß mindestens eine der Haltewicklungen auf jeder der ausgewählten Sprossen r-, r, und r,- erregt

Pig. 5A stellt die Impulsphas enlace dar. Die Iiupulamuster 0_ß und 0_D sind die Hückstell- baw. Ansteuerungsinipulsmuster, während den Haltewicklungen mit 0κα» 0ut> und 0_Ηπ bezeichnete Iiupulsmuster eingegeben werden, die charakteristisch für die entsprechenden Kanäle A,B und C sind. Das Ausgangsimpulsmuster wird dann, ,enn alle Kanäle vorhanden sind, wie bei 0_Οττπ, dargestellt sein, mit ^ einem Impuls für jede Fluüumkehr, die durch einen AussfceuerungB-impuls geschaffen ist.

Fig. 5B zeigt die Wirkung eines Fehlers bzw. eines Aussetzens dee Kanalea A. Wie zu erkennen ist, tritt eine Flußumkehr unter der Au3£,eng8wicklung erst nach Eingang des dritten Aussteuerungeimpulses und jedem weiteren dritten Impuls auf.

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In logischen MehrheitsBchaltungen mit einer großen Zahl von Eingangs signal en 1st ee notwendig, Laddicanordnungen in Kaskade zu kombinieren, wobei der vuBgang des einen Laddice dazu benutzt wird, die Rücketellwicklung dee nächsten zu erregen. Die Wirkung der Inipulskodierung einer solchen Anordnung, bei der der Auegang dee laddies L- zur Rückstellung des Laddies L₂ verwendet wird, ist in Fig. 5C dargestellt, aus der zu entnehmen 1st, daß der Endausgang nicht von dem Rückstellii.ipulsmuster verschieden ist. Der Ausgang gibt somit Information über die Minderheitsignale, er zeigt jedoch nicht an, in welchem Laddic der Minderheitfehler aufgetreten ist.

Wenn eine Anzahl von Laddicelementen in einer Kaskadenanordnung auf diese '(eise kombiniert ist, körnen -:ie so ausgebildet werden, dais sie einen Bestandteil der den Umformer speisenden Auslöseleitung bilden. Eine derartige Anordnung hat jedoch zwei Nachteile. Erstens let es nämlich notwendig, zwei gegeneinander vernetzte bätze von Kodierungeimpulsen vorzusehen, um das korrekte Phasenverhältniö zwischen "Einstellen" und "Aussteuern" von benachbarten Laddies aufrecht zu erhalten. Zweitens 1st es nicht möglich, die Zustände der einzelnen Gruppen von Laddic-(Kalte)-Eingangssignalen durch Überwachung jedes Laddiosausganges anzuzeigen, da das Auegangsmuster einer einzelnen Utufe durch das Im ulsmuster bestimmt iet, das sov.ohl von vorhergehenden otuferi wie auch von den Zuständen d ei eigenen Gruppe von Halteeingoii*« impulsen erhalten wird.

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Eint bevorzugte Art, die Ausgang« «intr Aniahl τοπ logisohen Laddicmehrheitsjfcoren in einer Auelttseleitung eu kombinieren, ist in Fig· 6 dargestellt· In dieser Anordnung sind alle Laddioelemente selbständig und benutaen alle die gleiche Vorrichtung «ur Kodierung der Impulse· An die eineeinen Laddicausginge angeechloseenenüberwaohungtgeräte würden daher nur auf die Zustände der entsprechenden Gruppe von Eingangs· impulsen ansprechen. Um die logischen Elemente in die /lUblöeeleitung eu kombinieren, verwendet die in Fig. $ dargestellte Anordnung ein logisches Kern-Transistorelement, wie es in Fig. beschrieben ist· Der Grund dafür ist, wie aus obigem cu entnehmen ist, dafl der Laddic von der Zeitkoineidens der Impulee abhängig ist, und es kann sein, daß der RUckstellimpuls für das zweite Laddicelement nicht in Ihass mit dem 0_ΙΝΙ Impuls ist, so daß der folgende Laddio niemals rUokgeetellt würde.

Fig. 6 eeigt die logische Schaltun« für eine "swel aus drel"-MehrheitesohaltkreiBlogik, angewendet auf drei Laddioβ, L₁, L₂ und L~» die für die Parameter H - 1, H und V ♦ 1 kenne«lohnende Sign, Ie durch ihre entsprechenden JCinginge P,R,8| A,B,C und X, T, I empfangen. Die Elngamgeslgnale sind enteprehend der Art von ?ig.1A kodiert. Der Laddio wirkt in federn Fall als ein UND-Tor, in dem das Ausgangs-Mehrheitssignel in den Umformer über eine Auelöaeleitung gespeist wird, wobei die drei Laddicausgänge jeweils in die AuelOeungeleitung über logische Kera-7ransletorelemente ählich denen der Fig. 3 und 4 eingeschaltet

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BAD ORlGSNAL

sind. Das logisch· Kern-Traneietorelement GT₁ wird durch ein Impulemuater 0j_NT umgeschaltet, daa in Phase mit dem Laddio-Rückstellimpulsmueter ist. Auf dies» Weise stellt der iaddioauagang den Kern des Elementes CT₁ ein und dieser ist in die richtige Phase mit dem Impulsmueter 0j_NT gebracht» ao daß der Kern CT₁ umgeschaltet wird* Die resultierende ausgehende Impulsfolge wird aur Rückstellung dee nächsten logisohen Kern«· Transistorelementes CT₂ verwendet.

Die Anwendung der Impulakodierung auf logische Mehrheitssysteme bedeutet» daß. weil die Information, die über daa Hhrheitssignal erhältlich ist, gleichseitig eine Information Über die Minderheit der Eingangsimpulse gibt, eine Kontinuitätaüberprüfung durchgeführt werden kann, während daa Syetem eicher weiter in Betrieb bleibt. > enn z.B. daa Ausgangsimpulaauater an-■eigt, daß alle drei Kanäle da sind, kann einer der drei Kanal· in einem logisohen "zwei aua drei"-8yate» abeichtlich für eine kurare Zeit unterbrochen werden, während daa AuagangaiapuXaauatev dieaer Gruppe überprüft wird, um au ermitteln, ob die aharakteriet aohen Impulsaueter für den Zuatand, dafl ein Kanal auafällt, er-•eugt werden. Wenn die lapulanuater -(?requemi-)Ubtrwaoh\um§<erlte ständig an die Auagänge einer legi«ehen MehrAeitaatasltilfti anfeachloeaen eind, wird ein· fertlauftnd· ttbexwaoAuaf 1»·» all·

durchgeführt.

£ntapreohend tig. 7 dient eine Anianl von Aualöaelelty»«ea I₁, X^ und T₃ daau, fur eine Anzahl τοη Faraaatern

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Signal·j die den Auslöseleltungen duroh logische Mehrheitstors wit oben beschrieben, augeleitet werden, einem Umformer Z su übermitteln.

Das kodierte Impulsmuater, das der endgültige kodierte Ausgang jeder Auslassleitung ist, ist durch Frequenzmesser I'M- -FM, wahrnehmbar· Der Impulaauagang wird in Umformern G₁-C, in ein GHeichetromaignal umgeformt und muß, bevor er einem iSnd-UJJB-Tor 40 weitergegeben wird, rekodiert werden, um eine Minderheitsst information au liefern bezüglich eineβ Minderheitsfehlere der drei Auslöseleitungen T₁ - T,. Zu diesem Zweck aind drei 2oie bis 31 vorgesehen, jedes mit einem Paar zwei verschiedener Phasen der Phasen 0-j, 0₂» und 0, derart, daß der Ausgang jeder Auslöse« leitung als ein charakteristisches Impulsmuater erkennbar ist· Biese werden einem UJiD-Tor 40 »ugeführt, durch daa der Ausfall eines lingangssignales erkennbar ist durch einen 3ι1 Frequensweohsel mittels des i'requens*äseers FM.·

Die Kodierimpulsmuster 0₁₍ 0₉, 0, werden von Impulsgen·raft ** toren 41 abfeleilst, die KanalkodieruBgsiBpuls· su den Auslöse pATSAttern liefern, wobei Jedoch jede Phas· von einen anderen Generate* semoMum wird» As, lens* der Auifoll sinee Generator» Α»« Te»eehwlm4e» des aoaaltusjfsausfa»tee bewirken und so den ümfeme» Im letvi·· aetses wtxAe. Sa die lapulsphassn von getrenntea Iftf«ltgeaerateren ilfMiiMB werden, attsstn diese sy n ohr on lattfea, «ι «ine Meliek· ttaaoiiffvv*»· swiseaen «en üeneratoren sv VSTMUiIi₉ iie iie lByMlskeimstAems beeinträehtigen

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BAD ORIGINAL

Auf die»· Weise 1st jeder Ausfall bsw. Fehler βintr Minderheit τοπ Eingangssignal«!! auf jeder leitung mittele auf den frequensmessern FM. - PM. erscheinenden Impulsmuatern nachweisbar, während jede Minderheit Ton Auslusaleitungeausfällen (d.h. 1 aus 5) durch das überwachungsgerät PM- nachweisbar ist» wobei außerdem mit dieses Mitteln auoh eine überwaehungekontrolle jeder Leitung durchgeführt werden kenn durch absichtliches Unterbrechen irgendeiner Auelöeeleltung bei X oder Irgendeinem anderen Funkt« ohne dafl befürchtet werden muß, daü der Umformer in Betrieb gesetzt wird.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 uarissenen Ausführungeform und besieht sieh Tor allem auch auf sämtliche Erflndungamerkmole, die im einseinen — oder in Kombination ■— in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind·

Patentansprüche

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Claims (5)

Patentansprüche

1. m-aus-n-Schaltung, die eine Vielzahl "n" von Eingange· kanälen aufweist« mit einer Einrichtung zum Unterbrechen der Eingangskanäle, um die Schaltung zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Impulserzeuger aufweist, der mit Steuertoren im Kanal derart verbunden ist, daß diese Kanäle je einzeln unterbrochen werden, so daß jede Kombination von "m" Kanälen der Reihe nach überprüft wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Tore, die an Eingangekanäle angeachloesen sind, vorbestimmte Impulsmuster empfangen, yon denen jeder für einen Eingangskanal charakteristisch ist, daß die Schaltung einen Ausgang in Form einer Impulsfolge liefert, die eine Information über die ⁿmⁿ übersteigende Anzahl von Eingangskanälen enthält, die Eingangseignale haben, und daß ein Analyiierer die Impulsfolge untersucht, um eine Information darüber zu liefern, wie viel mehr als "m" Eingangekanäle ein Eingangssignal aufweisen.

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3.'Schaltung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Impulsmuster derart sind, daß die Ausgangsimpulsfolge Impulse aufweist, von denen jeder anzeigt, daß eine entsprechende Gruppe von "m" Eingangssignalen vorhanden ist, so daß, wenn die Impulsfolge aus einem einzelnen Impuls besteht, erkannt wird, daß "m" Eingangssignale vorhanden sind, und, wenn eine größere Anzahl von "n" Eingangssignalen vorliegt, eine Anzahl von Impulsen, äquivalent der Anzahl der Wege, da ist, in denen "m" Einzelheiten aus "n" Einzelheiten kombiniert werden können, und daß der Analysierer ein Erequenzdiskrimlnatar:ist. .

4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, "

daß jedes Muster der Impulse derart ist, daß jeder der be— stimmten Impulsmuster ..aus einem einzigen Impuls von eindeutiger zeitlicher Lage besteht.

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5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lore bistabile logische UND-Elemente sind und einen Ausgang aussenden, wenn zwei Impulse zu verschiedenen Zeiten empfangen werden.

• 6...logische.Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Anzahl logischer. Elemente mit weiteren UID-Toren.in einer einzigen.Leitung verbunden sind, die am M -einen Ende mit .-e iner Folge von Impulsen gespeist wird, welche seitlich zwischen die Impulse des Impulsgenerators verschach-

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Lee rs e i te

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