SK288898B6

SK288898B6 - Apparatus for safe comparison of two computer systems

Info

Publication number: SK288898B6
Application number: SK500172016A
Authority: SK
Inventors: Ing Snášel Zdeněk; Patrik Ing Kobliha
Original assignee: AŽD Praha, s.r.o
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2021-09-29
Also published as: CZ2015334A3; RS20160226A1; RS57665B1; SK500172016A3; CZ305848B6

Abstract

The present invention relates to an apparatus for safe comparison of two computer systems comprising a voltage source (1), a charge pump (6) being connected to the voltage source (1) and having its output connected to a coil of N-type relay (7), whereby the charge pump input is further coupled with outputs of a differential element (5) that is connected by its inputs to two independent computer systems (3) and (4). An RC element (2) with a capacitor (20) and a resistor (R) is arranged between said voltage source (1) and the charge pump (6), wherein the energy integral of a continuous charging of the capacitor (20) from the voltage source (1)corresponds to the energy integral of the capacitor (20) pulse discharging due to the operation of the charge pump (6) parametrized by the properties of the coil of the connected type N relay (7).

Description

Oblasť technikyField of technology

Vynález sa týka zariadenia na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov, ktoré obsahuje zdroj napätia, ku ktorému je pripojená nábojová pumpa, ktorej výstup je privedený na cievku relé typu N, pričom vstup nábojovej pumpy je ďalej spriahnutý s výstupmi diferenciálneho člena, ktoiý je svojimi vstupmi napojený na dva nezávislé počítačové systémy.The invention relates to a device for the safe comparison of two computer systems, which comprises a voltage source to which a charge pump is connected, the output of which is fed to an N-type relay coil, the charge pump input being further coupled to the outputs of a differential member to two independent computer systems.

Doterajší stav technikyPrior art

V zabezpečovacích systémoch so zloženou bezpečnosťou sa využívajú sústavy relé. Pritom je na bezpečnú funkciu systému potrebné zabezpečiť bezpečné vybudenie a odbudenie ovládacieho relé, lebo pri činnosti systému môže dôjsť k celému radu stavov, ktoré môžu ohroziť bezpečné vybudenie a odbudenie relé. Takými stavmi typicky sú nesplnenie vstupných podmienok na vybudenie alebo odbudenie relé, nestabilita relé spôsobená napr. kmitaním kontaktov, medzipolohou kontaktov atď.Relay systems are used in security systems with complex safety. In order to ensure safe operation of the system, it is necessary to ensure safe excitation and de-excitation of the control relay, as a number of conditions can occur during system operation that can jeopardize safe excitation and de-excitation of the relay. Such conditions are typically failure to meet the input conditions for excitation or de-excitation of the relay, instability of the relay caused by e.g. contact oscillations, contact intermediate positions, etc.

Na bezpečné riadenie vybudenia a odbudenia relé sa používajú komparátory, t. j. zariadenia na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov.Comparators are used for safe control of relay excitation and de-excitation, i. j. equipment for secure comparison of two computer systems.

Doteraz používaný komparátor je riešený na princípe transformátora s toroidným jadrom s pravouhlou hysteréznou charakteristikou. Na primáme vinutie transformátora sú privedené vzájomne synchronizované impulzy z dvoch počítačových systémov a napätie zo sekundárneho vinutia transformátora je usmernené a privedené na budiacu cievku relé typu N. Ukázalo sa však, že najmä pri jednočinnom budení vstupov nespĺňal tento komparátor deklarovanú bezpečnú funkciu.The comparator used so far is solved on the principle of a transformer with a toroidal core with a rectangular hysteresis characteristic. Mutually synchronized pulses from two computer systems are applied to the primary winding of the transformer and the voltage from the secondary winding of the transformer is directed and applied to the excitation coil of the N-type relay.

Je známe použitie tzv. nábojovej pumpy, pričom zariadenie na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov s nábojovou pumpou obsahuje zdroj napätia, ku ktorému je pripojená nábojová pumpa. Na ďalšie dva vstupy nábojovej pumpy je na každý z nich napojený jeden výstup diferenciálneho člena, pričom na vstupy diferenciálneho člena sú napojené výstupy dvoch nezávislých počítačových systémov, ktoré sa vzájomne porovnávajú (komparujú). Z dvoch nezávislých počítačových systémov sa do diferenciálneho člena zavádzajú riadiace impulzy, pričom diferenciálny člen prepustí na vstup nábojovej pumpy iba invertované signály. Nábojová pumpa je svojím výstupom napojená na budiaci vstup cievky ovládaného relé typu N a ovláda vybudenie a odbudenie tohto relé typu N.It is known to use the so-called A device for securely comparing two computer systems with a charge pump comprises a voltage source to which the charge pump is connected. One differential member output is connected to the other two inputs of the charge pump, while the outputs of two independent computer systems are connected to the inputs of the differential member, which are compared (compared) with each other. From two independent computer systems, control pulses are introduced into the differential member, while the differential member passes only inverted signals to the input of the charge pump. The charge pump is connected by its output to the excitation input of the coil of the controlled relay type N and controls the excitation and excitation of this relay type N.

Nevýhodou tohto riešenia však je, že pri tomto uskutočnení nie je možné úplne bezpečne zaručiť, že nebude pracovať aj pri jednočinnom budení, napr. keď v tejto nábojovej pumpe dôjde k prerazeniu budiaceho tranzistora.However, the disadvantage of this solution is that in this embodiment it is not possible to guarantee completely safely that it will not work even with a single-acting wake-up, e.g. when the excitation transistor breaks out in this charge pump.

Cieľom vynálezu je odstrániť alebo aspoň zmierniť nevýhody doterajšieho stavu techniky, najmä zvýšiť zamčenú bezpečnosť komparátora ako zariadenia na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov.The object of the invention is to eliminate or at least mitigate the disadvantages of the prior art, in particular to increase the locked security of the comparator as a device for the safe comparison of two computer systems.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Cieľ vynálezu je dosiahnutý zariadením na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov, ktorého podstata spočíva v tom, že medzi zdrojom napätia a nábojovou pumpou je zaradený RC člen s kondenzátorom a odporom, pričom integrál energie plynulého nabíjania kondenzátora zo zdroja napätia zodpovedá integrálu energie impulzného vybíjania kondenzátora činnosťou nábojovej pumpy parametrizovanej vlastnosťami cievky pripojeného relé typu N.The object of the invention is achieved by a device for safe comparison of two computer systems, the essence of which is that an RC element with a capacitor and a resistor is arranged between the voltage source and the charge pump, the integral of charge pump parameterized by the coil properties of the connected N-type relay.

Toto riešenie umožňuje bezpečné odbudenie kotvy relé typu N pri poruche akéhokoľvek prvku nábojovej pumpy, a tým umožňuje zaručene bezpečnú prevádzku celého komparátora.This solution enables safe excitation of the N-type relay armature in the event of failure of any element of the charge pump, and thus enables guaranteed safe operation of the entire comparator.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Vynález je schematicky znázornený na výkrese.The invention is schematically illustrated in the drawing.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Zariadenie na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov bude opísané na uskutočnení, ktoré obsahuje zdroj 1 napätia, ku ktorému je svojím vstupom pripojený RC člen 2. Výstup RC člena 2 je napojený na jeden vstup nábojovej pumpy 6. Na ďalšie dva vstupy nábojovej pumpy 6 je na každý z nich napojený jeden výstup diferenciálneho člena 5, pričom na vstupy diferenciálneho člena 5 sú napojené výstupy dvoch nezávislých počítačových systémov 3 a 4, ktoré sa vzájomne porovnávajú (komparujú), pričom počítačové sys2 témy 3 a 4, navrhované podľa požiadaviek ČSN EN 50126-1, ČSN EN 50128 a ČSN EN 50129, sú určené na dráhové zabezpečovacie zariadenia. Výstup nábojovej pumpy 6 je napojený na budiaci vstup cievky ovládaného relé 7 typu N.A device for the safe comparison of two computer systems will be described in an embodiment which comprises a voltage source 1 to which an RC member 2 is connected via its inputs. one of them is connected to one output of differential member 5, while the inputs of two independent computer systems 3 and 4 are connected to the inputs of differential member 5, which are compared (compared) with each other, computer systems 2 and 4, designed according to the requirements of ČSN EN 50126- 1, ČSN EN 50128 and ČSN EN 50129, are designed for track security equipment. The output of the charge pump 6 is connected to the excitation input of the coil of the controlled relay 7 of type N.

RC člen 2 je vybavený kondenzátorom 20, ktorý sa pozvoľna nabíja cez veľký odpor R z pripojeného zdroja 1 napätia. Kondenzátor 20 sa impulzné vybíja činnosťou nábojovej pumpy 6 do jej vstupu. Nábojová pumpa 6 túto energiu prenesie do cievky ovládaného relé 7 typu N.The RC member 2 is equipped with a capacitor 20, which is slowly charged through a large resistor R from the connected voltage source 1. The capacitor 20 is pulsed by the action of the charge pump 6 to its input. The charge pump 6 transfers this energy to the coil of the controlled relay 7 type N.

Aby bolo možné počas prevádzkovania zariadenia bezpečne delegovať poruchy všetkých prvkov nábojovej pumpy 6, a tým deklarovať bezpečnú funkciu celého komparátora, majú kondenzátor 20, odpor R a ostatné prvky nábojovej pumpy 6 v nadväznosti na napájame zo zdroja 1 napätia a na výstup z diferenciálneho člena 5 také parametre, že integrál energie pozvoľného nabíjania kondenzátora 20 cez odpor R zo zdroja 1 napätia zodpovedá integrálu energie impulzného vybíjania kondenzátora 20, pričom impulzné vybíjame kondenzátora 20, a teda aj pozvoľné nabíjame kondenzátora 20, je parametrizované vlastnosťami cievky pripojeného relé 7 typu N. V konkrétnom príklade uskutočnenia s relé typu NMŠ 1-2000 sú hodnoty použitých súčiastok nasledujúce: R = 1 500 Ώ (odpor R) a C = 680 pF (kondenzátor 20).In order to be able to safely delegate faults of all elements of the charge pump 6 during operation of the device, and thus declare safe operation of the whole comparator, the capacitor 20, resistor R and other elements of the charge pump 6 have a power supply such parameters that the integral of the energy of the slow charging of the capacitor 20 through the resistor R from the voltage source 1 corresponds to the integral of the energy of the impulse discharging of the capacitor 20, thus pulse discharging the capacitor 20 In a specific embodiment with a relay type NMŠ 1-2000, the values of the components used are as follows: R = 1,500 Ώ (resistor R) and C = 680 pF (capacitor 20).

Zariadenie podľa vynálezu pracuje tak, že z dvoch nezávislých počítačových systémov 3 a 4 prichádzajú na vstupy diferenciálneho člena 5 riadiace impulzy na vybudenie kotvy relé 7 typu N, pričom ide o obdĺžnikové impulzy vzájomne fázovo posunuté o 180 stupňov. Diferenciálny člen 5 prepustí na vstup nábojovej pumpy 6 iba vzájomne invertované impulzy. Napájame nábojovej pumpy 6 zabezpečuje energia z kondenzátora 20 v RC člene 2, ktorý je pripojený na zdroj 1 napätia. Pokiaľ dôjde v nábojovej pumpe 6 k poruche jej prvkov, napr. vplyvom prierazu budiaceho tranzistora, dôjde tým aj k uvedenému impulznému vybitiu kondenzátora 20 RC člena 2, čím dôjde k bezpečnému odbudeniu kotvy relé 7.The device according to the invention operates in such a way that control pulses arrive from the two independent computer systems 3 and 4 at the inputs of the differential member 5 to excite the armature of the N-type relay 7, these being rectangular pulses shifted by 180 degrees. The differential member 5 transmits only mutually inverted pulses to the input of the charge pump 6. We supply the charge pump 6 provided by the energy from the capacitor 20 in the RC member 2, which is connected to the voltage source 1. If there is a failure of its elements in the charge pump 6, e.g. due to the breakdown of the excitation transistor, this will also result in said impulse discharge of the capacitor 20 of the RC member 2, which will lead to a safe excitation of the relay armature 7.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Zariadenie na bezpečnú komparáciu dvoch počítačových systémov je využiteľné v zabezpečovacích systémoch, napr. zabezpečovacích systémoch dopravných ciest, ako sú železnice atď.The device for secure comparison of two computer systems can be used in security systems, e.g. road safety systems, such as railways, etc.

Claims

PATENT CLAIMS

Device for safe comparison of two computer systems, which comprises a voltage source (1) to which a charge pump (6) is connected, the output of which is fed to a coil of relay type N (7), 5 input of the charge pump (6) being further coupled with the outputs of the differential member (5), which is connected by its inputs to two independent computer systems (3) and (4), characterized in that an RC member (2) is arranged between the voltage source (1) and the charge pump (6) with a capacitor (20) and a resistor (R), wherein the integral of the energy of continuous charging of the capacitor (20) from the voltage source (1) corresponds to the integral of the pulse discharge energy of the capacitor (20) by the charge pump operation (6) type N.