DE3639790C2

DE3639790C2 -

Info

Publication number: DE3639790C2
Application number: DE19863639790
Authority: DE
Inventors: Lutz-Werner Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Schiwek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-11-21
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1990-03-08
Also published as: DE3639790A1

Description

Verfahren und Anordnung zum dynamischen Ausgleich von geringen, noch als zulässig definierten Synchronisationsabweichungen zweier quasisynchroner Signale.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dynamischen Ausgleich von geringen, noch als zulässig definierten Synchronisationsabweichungen zweier quasisynchroner Signale, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.

Für bestimmte Zwecke in Überwachungs- und Failsafe-Bereichen ist es notwendig, daß geringe Synchronisationsabweichungen noch als zulässig erkannt werden müssen. Beispielsweise werden im Bahnbetrieb des öfteren bestimmte Positionen, z. B. Haltestellen, mittels magnetbeeinflußter Sonden und Auswerteschaltungen detektiert. Dabei ist es vom Prinzip her gleichgültig, ob der Magnet an der Strecke und die Sonde auf dem Fahrzeug angeordnet wird oder umgekehrt. Da jede Sonde (mit Auswerteschaltung) nicht Failsafe ist, wird in solchen Fällen jeweils mit zwei Sonden gearbeitet, die gleichzeitig ansprechen und/oder abfallen müssen oder sollen. In bekannter Failsafe-Technik werden dann mit einem Äquivalenz- bzw. Antivalenzvergleicher die Signale der beiden Sonden auf kontinuierlichen Dauerstrom (Signal 1) verglichen und ein Statussignal mit einem sicherheitsgerichteten Failsafe-Speicher abgeleitet. Leider läßt sich nur schwer erreichen, daß in der Praxis die beiden Sonden gleichzeitig ansprechen oder abfallen. Hinzu kommt, daß auch durch die lokale Anordnung der Sonden oft ein zeitlicher Versatz gegeben ist, der bei langsamem Einrücken eines Fahrzeuges in eine Haltestellenposition zum Teil einen Zeitversatz bis in den Sekundenbereich mit sich bringt. Schon durch wesentlich geringere Abweichungen, d. h. bei schon geringem Flankenversatz der Signale, wird die Äquivalenz gestört und läßt sich die Vergleicher dahingehend ansprechen, daß der nachgeschaltete S-Speicher abfällt, was zu einer Statusausgabe Null führt. Auch weitere Verknüpfungsausgänge werden Null. Als Stand der Technik für solche signaltechnisch sicheren Systeme wird z. B. der Aufsatz "Sicherheitssysteme für elektronisch gesteuerte Anlagen" aus Elektronik 1977, H. 11, S. 59 bis 64, insbesondere S. 62 re. Sp. genannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen, wobei es darum geht, mit geringem Aufwand, der zudem in der einfacheren, nicht sicheren Technik ausgeführt werden soll, auszukommen. Dabei soll ein Antivalenzvergleicher 2 einer Schaltung, wie sie im Prinzip der Fig. 1 entnehmbar ist, mit an sich synchronen Signalen versorgt werden. Ein nachgeschalteter S-Speicher soll erst dann abfallen dürfen, wenn eine Nichtäquivalenz der an sich synchronen Signale eine bestimmte Zeitdauer überschreitet.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dem Patentanspruch 2 und sinnvolle Ausgestaltungen dazu sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Es ist zwar schon bekannt, zur Koinzidenzregistrierung zweier Impulse in anderem Zusammenhang auch Zeitglieder zu verwenden, die von Eingangssignalen angestoßen werden und verknüpft ein Ausschaltglied beeinflussen. Das hat aber nichts mit der Erfindung und deren Aufgabenstellung zu tun. Es sollen dort lediglich scharfe Einbrüche am Ausgang, sogenannte "glitch" vermieden werden, wenn die sich überlappenden Eingangsimpulse sehr kurz werden (Zeitschrift Electronics & Wireless World, January 1986, S. 36). Dazu finden dort zwei monostabile Kippstufen Verwendung, die cross-gekoppelt über NOR-Stufen ein bistabiles Schaltglied betreiben. Wenn die Überlappungszeiten zu kurz werden, bleibt einfach der einzige Ausgangsimpuls aus. Derartiges unterscheidet sich sowohl in der Aufgabenstellung als auch der Lösung vom Gegenstand der Erfindung erheblich.

Anhand von Ausführungsbeispielen und Erläuterungsdiagrammen wird die Erfin dung im folgenden näher vorgestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Sondenschaltung mit gestrichelt einge zeichneter erfindungsgemäßer Synchronisier stufe in Blockbilddarstellung

Fig. 2 die Schaltung der Synchronisierstufe

Fig. 3 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2 für Normalbetrieb

Fig. 4 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2: Sonde 2 kommt zu spät

Fig. 5 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2: Sonde 2 fällt zu spät ab.

Nach Fig. 1 werden von den Sonden So 1 und So 2 im Normalfall äquivalente Signale abgegeben. Diese Signale werden über eine Synchronisierstufe 1 geführt und ggf. dort in äquivalente Signale umgewandelt, die an den Aus gängen So 1′ und So 2′ abgenommen werden können. In einem Antivalenzver gleicher 2 wird ein stetiger Ausgang (High-Signal 1) erzeugt und über einen S-Speicher mit den Elementen & 1 und 3 ein Status-Signal 1 abge bildet. Zusätzlich erfolgt über die Elemente & 2, & 3 und 4 noch eine Ver knüpfung des Sonde 2-Datesignals mit dem Statussignal, was am entsprechen den Ausgang ausgegeben wird. Die im rechten unteren Eck jeweils geschwärzten Schaltelemente sind als Failsafe zu betrachten. Damit ergibt sich folgende Wahrheitstabelle:

Die mit 1 bezeichnete Synchronisierstufe ist gemäß Fig. 2 aufgebaut. Sie enthält 6 Monoflops MF 1 bis MF 6, zwei UND-Glieder 4, 5 und zwei Oder- Gatter 6, 7. Die Schaltung ist zweikanalig, unabhängig, entkoppelt und rückwirkungsfrei. In Verbindung mit Fig. 3 soll die Normalfunktion der Synchronisierstufe 1 beschrieben werden.

Springt zuerst das Signal von Sonde So 1 auf 1, dann wird dieser Zustand 1 über Oder-Gatter 6 direkt an den Ausgang So 1′ gegeben. Gleichzeitig stößt das Signal von So 1 mit seiner 0/1-Flanke, d. h. der steigenden Flanke, das Monoflop 2 an, das einen kurzen Impuls T _X ausgibt. Mit der 1/0-Flanke, d. h. der abfallenden Flanke des Impulses T _X wird das Monoflop MF 4 ange stoßen. MF 4 gibt einen Impuls T _Y aus, dessen Länge durch den betriebs mäßig maximal möglichen Zeitversatz der Sonden gegeben ist. Der Ausgang von Monoflop MF 4 geht an das Oder-Gatter 2, so daß am Ausgang So 2′ eben falls eine 1 ausgegeben wird. Innerhalb der Dauer des Impulses T _Y kommt von Sonde So 2 ebenfalls 1-Signal, wodurch die 1 an Ausgang So 2′ aufrecht erhalten bleibt.

Damit sind die Sonden eingangsseitig synchronisiert. Die kurze Zeitdauer für den Impuls T _X, in der die Äquivalenz der Signale an den Ausgängen So 1′ und So 2′ verletzt ist, wird im Vergleicher 2 (Fig. 1) ausgeglichen, so daß der dortige S-Speicher nicht abfällt.

Wenn beide Sonden So 1 und So 2 1-Signal ausgeben, dann sind die Ausgänge der UND-Glieder 4 und 5 ebenfalls auf 1. Diejenige Sonde, die zuerst auf Null geht (hier So 2), stößt die beiden Monoflops MF 5 und 6 an, die ein Ausgangssignal T _Z abgeben und damit das 1-Signal verzögert halten. Inner halb der Zeitdauer von Signal T _Z muß auch die andere Sonde (hier So 1) auf Null gegangen sein. Damit ist auch das Abschalten der Sonden dynamisch synchronisiert.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das Verhalten der Schaltung, wenn eine der Sonden verspätet, d. h. nach Verschwinden des Signals T _Y auf 1 geht, bzw. ver spätet, d. h. nach Verschwinden des Signals T _Z auf Null geht. In beiden Fällen ist die Äquivalenz der Signale an den Ausgängen So 1′ und So 2′ ver letzt, was zum Abschalten des S-Speichers des in Fig. 1 dargestellten sicheren Vergleichers führt.

In Fig. 4 kommt das Signal von So 2 zu spät, d. h. erst nach Ablauf von T _Y. Die Folge ist ein Abfallen des S-Speichers.

In Fig. 5 fällt das Signal von So 2 zu spät auf Null, d. h. erst nach Ablauf von T _Z. Auch hier wird vom Antivalenzvergleicher 2 eine Lücke erkannt und der S-Speicher fällt ab.

Die Reihenschaltung der Monoflops MF 1 und MF 3 bzw. MF 2 und MF 4 ist nicht überflüssig, sondern aus Sicherheitsgründen notwendig. Wenn man statt der beiden Monoflops nur eines mit steigender Triggerflanke verwenden würde, dann wäre ein direktes Durchschlagen dieses Monoflops nicht bemerkbar. Die Reihenschaltung beider Monoflops verhindert diesen Fehler und macht das Durchschlagen eines der Monoflops bemerkbar.

Ebenfalls zum Sicherheitskonzept gehört die doppelte Verwendung der Ele mente 4, MF 5 bzw. 5, MF 6. Würde man nur eine Struktur verwenden und das Signal der Monoflops auf beide Oder-Gatter 6, 7 verteilen, so würde ein einziger stuck-at-1-Fehler beide Ausgänge gleichartig falsch werden lassen, was für den nachgeschalteten Vergleicher nicht erkennbar wäre.

Durch die Erfindung ist die gestellte Aufgabe auf einfache Weise fail safeverwendbar gelöst.

Claims

1. Verfahren zum dynamischen Ausgleich von geringen, noch als zulässig definierten Synchronisationsabweichungen zweier quasisynchroner Signale, die aus verschiedenen Quellen kommend gleichzeitig oder zeitweilig versetzt beginnen und enden können, deren Flanken somit zeitweilig einen gewissen Zeitversatz aufweisen können, dadurch gekennzeichnet, daß die aus verschiedenen Quellen (So 1, So 2) kommenden Signale über eine Synchronisierstufe (1) mit 2 Kanälen (I, II) geführt werden, in der jedes Signal einerseits in einem eigenen zugeordneten Kanal (I bzw. II) innerhalb der Synchronisierstufe (1) direkt zum Ausgang (So 1′ bzw. So 2′) durchgeschaltet wird und andererseits mit seiner steigenden Flanke dem anderen Kanal (II bzw. I) zugeordnete Einschalt-Zeitglieder (MF 1 /MF 3 bzw. MF 2 /MF 4) anstößt, die jeweils über ihre Zeitverzögerung einen Überbrückungsimpuls (T _Y) definierter Dauer auf den Ausgang (So 2′ bzw. So 1′) des anderen Kanals (II bzw. I) ausgeben, der einen gewissen Zeitversatz zur steigenden Flanke des evtl. nachkommenden Signals korrigierend überdeckt und daß jedes zuerst auf Null gehende Signal mit seiner Flanke den beiden Kanälen (I, II) zugeordnete Ausschalt-Zeitglieder anstößt (MF 5, MF 6) anstößt, die jeweils einen weiteren Überbrückungsimpuls (T _Z) definierter Dauer auf die zugeordneten Ausgänge (So 1′ bzw. So 2′) ausgeben, der einen gewissen Zeitversatz zur abfallenden Flanke des nachfolgend zu Null gehenden Signals überdeckt, so daß erst bei Überschreitung der zeitlich definierten Flankenversätze eine Nichtsynchronizität der Signale erkennbar wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgang (So 1′ bzw. So 2′) jedes der beiden Kanäle (I bzw. II) der Synchronisierstufe (1) je ein Oder-Gatter (6 bzw. 7) geführt ist, an die eingangsseitig jeweils erstens direkt der eigene Kanal (I bzw. II), zweitens der andere Kanal (II bzw. I) über Monoflops als Einschalt-Zeitglieder (MF 1 /MF 3 bzw. MF 2 /MF 4) und drittens beide über je ein UND-Glied (4 bzw. 5) verknüpften Kanäle (I, II) mit nachgeschaltetem Monoflop als Ausschaltzeitglied (MF 5 bzw. MF 6) angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Ausgleich einer Einschaltversetzung pro Kanal zwei in Reihe geschaltete Monoflops (MF 1, MF 3 bzw. MF 2, MF 4) vorgesehen sind, von denen das erste Monoflop (z. B. MF 1) von der 0/1-Flanke des Signals des jeweils anderen Kanals angesteuert wird und einen kurzen Startimpuls (T _X) abgibt, der mit seiner abfallenden Flanke das zweite Monoflop (z. B. MF 3) triggert und zu einer Impulsabgabe (T _Y) definierter Dauer veranlaßt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausschaltverzögerung pro Kanal je ein Monoflop (MF 5 bzw. MF 6) vorgesehen ist, das von den abfallenden Flanken der Signale auf den Kanälen (I, II) steuerbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfung der Signale auf den Kanälen (I, II) über UND-Glieder (4, 5) erfolgt, deren Ausgänge jeweils mit den zugehörigen Monoflops (MF 5, MF 6) für die Ausschaltverzögerung verbunden sind.