RU2156042C1

RU2156042C1 - Device for monitoring and distribution

Info

Publication number: RU2156042C1
Application number: RU99110589A
Authority: RU
Inventors: К.И. Харазов
Original assignee: Харазов Конкордий Иннокентьевич
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: switching equipment for testing control and testing systems, communication equipment. SUBSTANCE: device has resistors, AND gates, flip-flops, NOT gate and delay line. EFFECT: increased speed, decreased power consumption, weight and size. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам переключения и контроля исправности цепей управления систем управления, контроля, устройства связи и других устройств различных отраслей техники. The invention relates to devices for switching and monitoring the health of control circuits of control systems, control, communication devices and other devices of various industries.

Известно релейное устройство для распределения импульсов тока, описанное, например, в [1], содержащее контрольные электромагнитные реле с рабочими обмотками, одна из которых включена последовательно с управляемой цепью. Число реле определяется числом управляемых цепей. Каждое реле представляет собой наращиваемый модуль. Устройство позволяет выяснить исправность цепи управления и в случае ее неисправности переключать управляющий сигнал на следующую исправную цепь. Known relay device for the distribution of current pulses, described, for example, in [1], containing control electromagnetic relays with working windings, one of which is connected in series with a controlled circuit. The number of relays is determined by the number of controlled circuits. Each relay is a stackable module. The device allows you to determine the health of the control circuit and in case of failure switch the control signal to the next working circuit.

К недостаткам такого устройства следует отнести низкое быстродействие, большое энергопотребление, а также значительную массу и размеры. The disadvantages of such a device include low performance, high power consumption, as well as significant weight and size.

Известно также контрольно-распределительное многоразрядное релейное устройство, описанное, например, в [2], содержащее контрольное электромагнитное реле, обмотки которого включены последовательно в цепь нагрузки, и блокировочное электромагнитное реле, блокирующее в выключенном состоянии контрольное реле. Число пар реле определяется числом управляемых цепей. Каждая пара реле представляет собой наращиваемый модуль. Устройство позволяет выяснить исправность цепи управления и в случае ее неисправности переключать управляющий сигнал на следующую исправную цепь. Also known is a control and distribution multi-bit relay device, described, for example, in [2], containing a control electromagnetic relay, the windings of which are connected in series in the load circuit, and a blocking electromagnetic relay that locks the control relay off. The number of relay pairs is determined by the number of controlled circuits. Each relay pair is a stackable module. The device allows you to determine the health of the control circuit and in case of failure switch the control signal to the next working circuit.

К недостаткам такого устройства также следует отнести низкое быстродействие, большое энергопотребление, значительную массу и размеры. The disadvantages of such a device should also include low performance, high power consumption, significant weight and size.

В качестве прототипа принято устройство, описанное в [2]. As a prototype adopted the device described in [2].

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия устройства, снижение его энергопотребления, массы и размеров. The aim of the present invention is to increase the speed of the device, reducing its power consumption, weight and size.

Поставленная цель достигается тем, что контрольно-распределительное устройство образовано последовательно включенными ячейками /модулями/, реализованными на триггерах и логических элементах. Каждая ячейка содержит I-K-триггер и цепь контрольного тока, пропускаемого с инверсного выхода I-K-триггера на исполнительное устройство через резистор и диод. This goal is achieved by the fact that the control and distribution device is formed by sequentially connected cells / modules /, implemented on triggers and logic elements. Each cell contains an I-K trigger and a control current circuit passed from the inverse output of the I-K trigger to the actuator through a resistor and diode.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема ячейки /модуля/ контрольно-распределительного устройства, а на фиг. 2 - структура контрольно-распределительного устройства, например, на четыре канала распределения. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a diagram of a cell / module / switchgear, and FIG. 2 - structure of a control and distribution device, for example, into four distribution channels.

Контрольно-распределительное устройство представляет собой последовательный наращиваемый ряд ячеек /модулей/. Ячейка /фиг. 1/ содержит четыре входа и три выхода: I-K-триггер T₁ 1, к установочному входу R которого подсоединен первый двухвходовый элемент n2, к первому входу которого подсоединен вход Bx1 ячейки, а ко второму - первый резистор R₁ и конденсатор C, подсоединенный второй стороной к общему минусу источника питания. К входу "+" /для источника питания/ подсоединены второй стороной первый резистор R₁, информационные входы I и K и установочный вход S I-K-триггера 1. К инверсному выходу I-K-триггера подсоединен второй резистор R₂, к которому в свою очередь подсоединен второй элемент НЕ 3 и анод первого диода 4, катод которого подсоединен к первому выходу Вых1 ячейки. Выход второго элемента НЕ 3 соединен со вторым входом двухвходового элемента n 6, первый вход которого соединен с выходом Вых 3 ячейки и выходом первого элемента НЕ 7, вход которого соединен с прямым выходом Q₁ I-K-триггера T₁ 1. Выход двухвходового элемента И 6 соединен с входом D, а через линию задержки 8 - с синхровходом C D-триггера T₂ 9, прямой выход Q₂ которого соединен с первым входом трехвходового элемента И 5, а инверсный выход

соединен с выходом Вых 2 ячейки. Второй вход трехвходового элемента И 5 соединен со входом Вх 2 ячейки, третий вход - с входом Вх 3 ячейки, а выход соединен с анодом второго диода 10, катод которого соединен с выходом Вых 1 ячейки. В целях усиления мощности выходного сигнала между катодом первого диода 4 и первым выходом Вых. 1 ячейки может быть включен усилитель мощности. Для исключения срабатывания внешнего исполнительного устройства /R_H/ от контрольного тока сопротивление второго резистора R₂ должно превосходить сопротивление внешней нагрузки R_H по меньшей мере в десять раз. Внешний выключатель K предназначен для выключения внешней нагрузки /канала/.The control and distribution device is a sequential stackable row of cells / modules /. Cell / Fig. 1 / contains four inputs and three outputs: IK-trigger T ₁ 1, to the installation input R of which the first two-input element n2 is connected, to the first input of which the input Bx1 of the cell is connected, and to the second - the first resistor R ₁ and capacitor C connected to the second side to the overall minus of the power source. The second resistor R ₁ , the information inputs I and K, and the installation input S of the IK trigger 1 are connected to the + input / for the power supply / by the second side. The second resistor R _{2 is} connected to the inverse output of the IK trigger, to which it is in turn connected the second element is NOT 3 and the anode of the first diode 4, the cathode of which is connected to the first output of the Output 1 cells. The output of the second element HE 3 is connected to the second input of the two-input element n 6, the first input of which is connected to the output of the Output 3 cells and the output of the first element HE 7, the input of which is connected to the direct output Q _{1 of the} IK-trigger T ₁ 1. The output of the two-input element And 6 connected to the input D, and through the delay line 8 to the sync input C of the D-flip-flop T ₂ 9, the direct output Q _{2 of} which is connected to the first input of the three-input element And 5, and the inverse output

connected to the output of Output 2 cells. The second input of the three-input element And 5 is connected to the input Вх 2 cells, the third input is connected to the input Вх 3 cells, and the output is connected to the anode of the second diode 10, the cathode of which is connected to the output of the Output 1 cell. In order to enhance the power of the output signal between the cathode of the first diode 4 and the first output of the Output. 1 cell can be included power amplifier. To exclude the actuation of the external actuator / R _H / from the control current, the resistance of the second resistor R ₂ must exceed the resistance of the external load R _H at least ten times. External switch K is used to turn off the external load / channel /.

Контрольно-распределительное устройство /фиг. 2/ содержит по меньшей мере две ячейки /модуля/. Выходы "+" всех ячеек объединены с плюсом источника питания /+/. Входы Вх 1 также объединены, к ним подсоединен выход Вых. 3 только последней ячейки, например 14. Выходы Вых. 1 ячеек соединены со своими выключателями каналов, например K₁-K₄, которые управляют каналами распределения со своими нагрузками, например R_H1-R_H4, подключенными к минусу источника питания. Входы Вх.3 объединены и используются для подключения внешнего источника управляющих сигналов. Выход Вых. 2 первой ячейки соединен со входом Вх. 2 второй ячейки 12, выход Вых.2 второй ячейки 12 соединен со входом Вх. 2 третьей ячейки 13, выход Вых. 2 третьей ячейки 13 соединен со входом Вх. 2 четвертой ячейки 14. На вход Вх. 2 первой ячейки подается постоянный потенциальный сигнал логической единицы. Использование в качестве контрольного устройства I-K-триггера в источниках не обнаружено.Control switchgear / Fig. 2 / contains at least two cells / modules /. The "+" outputs of all cells are combined with the plus of the power supply / + /. Inputs Ix 1 are also combined, the output Output is connected to them. 3 only the last cell, for example 14. Outputs Outputs. 1 cells are connected to their channel switches, for example K ₁ -K ₄ , which control the distribution channels with their loads, for example R _H1 -R _H4 , connected to the negative of the power source. Inputs 3 are combined and used to connect an external source of control signals. Exit Exit. 2 of the first cell is connected to input Bx. 2 of the second cell 12, the output O2. 2 of the second cell 12 is connected to the input Bx. 2 third cell 13, output Exit. 2 of the third cell 13 is connected to the input Bx. 2 of the fourth cell 14. At the entrance. 2 of the first cell, a constant potential signal of a logical unit is applied. The use of an IK trigger as a control device was not detected in the sources.

Работа ячейки /модуля/ контрольно-распределительного устройства осуществляется в следующей последовательности /фиг. 1/. Перед началом работы I-K-триггер T₁ 1 приводится в необходимое исходное выключенное состояние. При подаче на ячейку плюса источника питания через вход "+" сигнал логической единицы поступает на входы J, K, S триггера T₁ 1. Первоначально на вход R этого триггера поступает сигнал логического нуля /конденсатор C разряжен/, а по мере его зарядки на входе устанавливается сигнал логической единицы /при наличии единичного сигнала на первом входе первого элемента И 2/. На прямом выходе Q₁ I-K-триггера T₁ 1 появляется сигнал логического нуля, а на инверсном Q - логической единицы. В этом состоянии, если цепь управления нагрузкой R_H не оборвана /ключ управления каналом K также не выключен/, контрольный ток протекает через второй резистор R₂, первый диод 4 и нагрузку R_H. Ввиду того, что R₂ > 10 R_H, сигнал, снимаемый с первого диода 4, лежит в области логического нуля. После инвертирования этого сигнала вторым элементом НЕ 3 сигнал поступает на второй вход второго элемента И 6. Сигнал логического нуля, снимаемый с прямого выхода Q₁ I-K-триггера T₁ 1, после инвертирования первым элементом НЕ 7 поступает на первый вход второго элемента n 6 и выход ячейки Вых. 3. Единичный сигнал с выхода второго элемента n 6 поступает на вход D и через линию задержки 8 - на вход C D-триггера T₂ 9. Триггер T₂ 9 включается /переключается в состояние единичного сигнала на прямом выходе Q₂ и нулевого - на инверсном

/. Единичный сигнал с прямого выхода Q₂ D-триггера передается на первый вход трехвходового элемента n 5, на второй вход которого подается внешний потенциальный единичный логический сигнал /только у первой ячейки устройства/.The work of the cell / module / control switchgear is carried out in the following sequence / Fig. 1/. Before starting work, the IK-trigger T ₁ 1 is brought into the necessary initial off state. When a power source is connected to the plus cell through the "+" input, the signal of a logical unit goes to the inputs J, K, S of the trigger T ₁ 1. Initially, the logic zero signal is input to the input R of this trigger / the capacitor C is discharged /, and when it is charged to the input is set to a signal of a logical unit / in the presence of a single signal at the first input of the first element And 2 /. On the direct output Q _{1 of the} IK-trigger T ₁ 1, a logic zero signal appears, and on an inverse Q - a logical one. In this state, if the load control circuit R _{H is} not disconnected / the channel control key K is also not turned off /, the control current flows through the second resistor R ₂ , the first diode 4 and the load R _H. Due to the fact that R ₂ > 10 R _H , the signal taken from the first diode 4 lies in the region of logical zero. After inverting this signal by the second element NOT 3, the signal is supplied to the second input of the second element And 6. The logic zero signal taken from the direct output Q _{1 of the} IK-trigger T ₁ 1, after inversion by the first element NOT 7 is fed to the first input of the second element n 6 and cell output 3. A single signal from the output of the second element n 6 enters the input D and through the delay line 8 to the input C of the D-trigger T ₂ 9. The trigger T ₂ 9 is turned on / switches to the state of a single signal at the direct output Q ₂ and zero - at inverse

/. A single signal from the direct output Q _{2 of the} D-flip-flop is transmitted to the first input of the three-input element n 5, to the second input of which an external potential unit logic signal (only at the first cell of the device) is supplied.

Ячейка готова к работе. При этом ее I-K-триггер 1 находится в выключенном состоянии, а D-триггер T₂ 9 - во включенном.The cell is ready to go. Moreover, its IK-trigger 1 is in the off state, and the D-trigger T ₂ 9 is in the on state.

Если цепь управления первым исполнительным устройством /R_H1 фиг. 2/ не оборвана, первый управляющий сигнал от внешнего устройства через вход Вх. 3 ячейки и через трехвходовой элемент n 5 и второй диод 10 передается на выход Вых. 1 ячейки и далее через внешний выключатель управляемой цепи K на исполнительное устройство /фиг. 1/. После окончания распределяемого сигнала I-K-триггер T₁ 1 включается /переключается в единичное состояние на прямом выходе Q₁ и нулевого - на инверсном выходе

/. При этом отключается второй резистор R₂, выход Вых. 1 ячейки и нагрузка R_H. Единичный сигнал с прямого выхода Q₁ I-K-триггера T₁ 1 подается на первый элемент НЕ 7 и в нулевом виде поступает на второй элемент n 6 и далее на входы D и C D-триггера T₂ 9. Триггер выключается и передает нулевой сигнал на первый вход третьего элемента n 5, закрывая его. С инверсного выхода

D-триггера T₂ 9 единичный сигнал передается на выход Вых. 2 ячейки и далее через вход Вх. 2 следующей ячейки на ее третий элемент n 5, подготавливая передачу второго распределяемого сигнала на второе исполнительное устройство /R_H2 фиг. 2/. Таким образом, после распределения первого импульса I-K-триггер T₁ 1 первой ячейки остается во включенном состоянии, а D-триггер T₂ 9 - в выключенном /фиг. 1/. Далее распределение управляющих сигналов по выходным каналам осуществляется аналогично.If the control circuit of the first actuator / R _{H1 of} FIG. 2 / not broken, the first control signal from an external device via input Vx. 3 cells and through a three-input element n 5 and a second diode 10 is transmitted to the output of the Output. 1 cell and then through an external switch of the controlled circuit K to the actuator / Fig. 1/. After the end of the distributed signal, the IK-trigger T ₁ 1 turns on / switches to a single state at the direct output Q ₁ and zero at the inverse output

/. In this case, the second resistor R ₂ is turned off, the output is Output. 1 cell and load R _H. A single signal from the direct output Q _{1 of the} IK-trigger T ₁ 1 is supplied to the first element NOT 7 and in the zero form is fed to the second element n 6 and then to the inputs D and C of the D-trigger T ₂ 9. The trigger is turned off and transmits a zero signal to the first input of the third element n 5, closing it. From inverse output

D-flip-flop T ₂ 9 a single signal is transmitted to the output Output. 2 cells and further through input Вх. 2 of the next cell to its third element n 5, preparing to transmit the second distributed signal to the second actuator / R _{H2 of} FIG. 2 /. Thus, after the distribution of the first pulse, the IK-trigger T ₁ 1 of the first cell remains in the on state, and the D-trigger T ₂ 9 in the off state / Fig. 1/. Further, the distribution of control signals along the output channels is carried out similarly.

Если цепь управления нагрузкой оборвана или преднамеренно выключена ключом K, при подаче питания на вход "+" контрольный ток через второй резистор R₂ не протекает и анод первого диода 4 находится под положительным потенциалом. Второй элемент НЕ 3 подает на второй вход второго элемента n 6 нулевой логический сигнал, который передается на вход D и через линию задержки 9 на вход C D-триггера, который выключается. Сигнал логической единицы с его инверсного выхода

передается на выход Вых. 2 ячейки и далее на вход Вх.2 следующей ячейки /фиг. 2/, подготавливая ее к передаче сигнала на следующую нагрузку R_H2. Таким способом осуществляется передача управляющего сигнала на следующий исправный канал управления.If the load control circuit is disconnected or deliberately turned off by the key K, when applying power to the "+" input, the control current does not flow through the second resistor R ₂ and the anode of the first diode 4 is at a positive potential. The second element NOT 3 supplies to the second input of the second element n 6 a zero logic signal, which is transmitted to the input D and through the delay line 9 to the input C of the D-trigger, which turns off. Signal of a logical unit from its inverse output

transmitted to the output 2 cells and further to the input Vkh.2 of the next cell / Fig. 2 /, preparing it for signal transmission to the next load R _H2 . In this way, the control signal is transmitted to the next operational control channel.

После окончания цикла распределения последний управляющий сигнал /на заднем фронте/ переключает I-K-триггер T₁ 1 своей ячейки /фиг. 1/ в состояние логической единицы на прямом выходе Q₁. После инвертирования его первым элементом НЕ 7 сигнал логического нуля передается на выход Вых. 3 последней ячейки и на входы Вх. 1 всех ячеек /фиг. 2/. Этот сигнал в нулевой форме передается через первые элементы n 2 на входы R I-K-триггеров T₁ 1 всех ячеек /фиг. 1/, переключая их в единичное исходное состояние на инверсных выходах

и нулевое - на прямых выходах Q₁. Устройство готово к следующему циклу распределения управляющих сигналов.After the end of the distribution cycle, the last control signal / at the trailing edge / switches the IK trigger T ₁ 1 of its cell / Fig. 1 / to the state of the logical unit at the direct output Q ₁ . After inverting it with the first element of NOT 7, a logical zero signal is transmitted to the output of the Output. 3 last cells and to inputs Вх. 1 of all cells / Fig. 2 /. This signal in zero form is transmitted through the first elements n 2 to the inputs R IK-triggers T ₁ 1 of all cells / Fig. 1 /, switching them to a single initial state on the inverse outputs

and zero - on direct outputs Q ₁ . The device is ready for the next control signal distribution cycle.

Ячейки приводятся в исходное состояние следующим образом. При включении на ячейку питания первоначально I-K-триггер T₁ 1 может оказаться в любом состоянии. Если на прямом его выходе Q₁ возникнет нулевой сигнал, то после первого элемента НЕ 7 единичный сигнал подается на выход Вых. 3 последней ячейки и далее на входы Вх. 1 всех ячеек и их первые элементы n 2. Это позволяет привести в исходное выключенное состояние I-K-триггера T₁ 1 всех ячеек посредством своих цепочек R₁C. Если на прямом выходе возникает единичный сигнал, то после первого элемента НЕ 7 последней ячейки нулевой сигнал поступает на первые элементы НЕ 2 всех ячеек и входы R I-K-триггеров T₁ 1, также переводя их в необходимое выключенное состояние. Первые диоды 4 и вторые 10 необходимы для гальванической развязки выходов третьих элементов n 5 и входов вторых элементов НЕ 3.The cells are initialized as follows. When you turn on the power cell initially, the IK-trigger T ₁ 1 may be in any state. If a zero signal occurs at its direct output Q ₁ , then after the first element NOT 7, a single signal is fed to the output of the Outputs. 3 last cells and further to inputs Вх. 1 of all cells and their first elements n 2. This allows you to bring to the initial off state IK-trigger T ₁ 1 of all cells through their chains R ₁ C. If a single signal occurs at the direct output, then after the first element NOT 7 of the last cell, the zero signal enters the first elements of NOT 2 of all cells and the inputs of R IK-triggers T ₁ 1, also translating them into the necessary off state. The first diodes 4 and second 10 are necessary for galvanic isolation of the outputs of the third elements n 5 and the inputs of the second elements NOT 3.

Литература. Literature.

1. Релейное устройство для распределения импульсов тока. А.С. СССР N 119216, 21 с 47/01. 1. Relay device for the distribution of current pulses. A.S. USSR N 119216, 21 s 47/01.

2. Контрольно-распределительное многоразрядное релейное устройство. А.С. СССР N 1099331, H 01 H 47/00. Бюл. изобр. N 23. 1984 год. 2. Control and distribution multi-bit relay device. A.S. USSR N 1099331, H 01 H 47/00. Bull. fig. N 23. 1984.

Claims

1. The control and distribution device containing at least two cells of the stackable row, each of which contains four inputs and three outputs, characterized in that it contains a JK trigger, inputs J, K, S of which are connected to the input for connecting the plus of the power source , and the input of R is connected to the output of the first, two-input, element And, to the first input of which the first input of the cell is connected, the capacitor is connected to the second input, the second side of which is connected to the minus of the power source, and the first resistor connected to the input Ohm for connecting the power supply plus; the direct output of the J-K trigger is connected to the first element NOT, the output of which is connected to the third output of the cell and the first input of the second, two-input, AND element; the inverse output of the J-K trigger is connected to a second resistor, the resistance of which is at least ten times greater than the resistance of an external actuator connected to the input of the second element NOT and the anode of the first diode connected by the cathode to the first output of the cell; the output of the second element is NOT connected to the second input of the second, two-input element And, the output of which is connected to the input D and through the delay line to the input of the CD trigger, the direct output of which is connected to the first input of the third, three-input, element And, the second input of which is connected with the second input of the cell, and the third input with the third input of the cell for receiving distributed control signals, the output of the third, three-input, element And is connected to the input of the CJ - K trigger and the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the first output of the cell; the inverse output of the D-trigger is connected to the second output of the cell, the inputs for connecting the plus of the power source of all cells are interconnected, the first inputs of all cells are interconnected and connected to the third output of the last cell, the second output of the previous cell is connected to the second input of the next cell, third the inputs of all cells are interconnected and with a source of control signals, the first outputs of all cells are connected to their external circuit breakers by external actuators.

2. The device according to claim 1, characterized in that the connection of the cathode of the second diode with the first output of the cell is made by means of a power amplifier.