SU1730649A1 - Устройство дл приема информации с датчиков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и примен етс  дл  уплотнени  и передачи информации от S ,12 & «r/t/Ct t J датчиков дискретных сигналов к устройствам обработки в сложных информационных и управл ющих цифровых вычислительных системах. Цель изобретени  - повышение надежности и достоверности контрол . Устройство содержит матрицу 1, m x n комму- тирующих узлов 2, расположенных на пересечении управл ющих 3 и информационных 4 шин, блок 5 опроса с входом 6, блоки 7, 10 приема информации с выходами 8 и 9, формирователь 13 команды опроса. Устройство обеспечивает обнаружение недостоверной кодовой информации состо ни  датчиков и устанавливает причину недостоверности прин того кода. 7 з.п.ф-лы, 12 ил. ,12 t t J w Ё

Description

VI

CO

о о

Јь

о

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может примен тьс  дл  уплотнени  и передачи информации дл  датчиков дискретных сигналов к устройствам обработки в сложных информационных и управл ющих цифровых вычислительных системах (ИУ В С).

Известно устройство дл  контрол  датчиков дискретных сигналов, содержащее матрицу коммутирующих узлов св зи, нахо- д щихс  на пересечении информационных и управл ющих шин, блок опроса и блок приема информации, входы и выходы которых  вл ютс  соответствующим входом - выходом устройства дл  сопр жени  с ЭВМ.

Недостатком устройства  вл етс  мала  достоверность ввода сигналов дискретных датчиков и невозможность резервировани  дл  повышени  надежности и достоверно- сти контрол .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  контрол  дискретных сигналов. Устройство содержит матрицу коммутирующих узлов св зи, наход щихс  на пересечении информационных и управл ющих шин, блок опроса, выходы которого соединены суправл ющими шинами матрицы, первый блок приема информа- ции, входы которого соединены с информационными шинами матрицы, второй блок приема информации, входы которого соединены с управл ющими шинами, а входы и выходы указанных блоков  вл ютс  входом и выходом устройства дл  св зи с ЭВМ через интерфейс св зи.

Данное устройство обладает достаточной простотой, однако не позвол ет обнаруживать отказы датчиков дискретных сигналов типа замыкани  или окислени  контактов датчика, Обрыв и Короткое замыкание в лини х св зи с датчиком, Отказ информационных каналов. Это не позвол ет без специальных мер примен ть данное устройство дл  построени  высоконадежных систем контрол  и управлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и достоверности.

На фиг.1 представлена схема устройст- ва; на фиг.2 - функциональна  схема блока приема информации; на фиг.З - принципиальна  схема транзисторного ключа блока приема информации на фи .4 - принципиальна  схема коммутирующего узла; на фиг,5 - схема блока опроса; на фиг,6 - схема формировател  сигнала тестового контрол ; на фиг.7 - схема второго блока приема информации; на фиг.8- пример выполнени  коммутирующего узла; на фиг.9 - пример

выполнени  блока опроса; на фиг.10 - при- ммер выполнени  формировател  сигнала тестового контрол ; на фиг.11 - пример выполнени  второго блока приема информации; на фиг.12 - пример сопр жени  устройства через интерфейс ИУС с микропроцессором МП-25.

Устройство (фиг.1) содержит матричный коммутатор 1, состо щий из коммутирующих узлов 2, управл ющую 3 и информационную 4 шины, блок 5 опроса с входами 6 , блок 7 приема информации с выходами 8 и 9, второй блок 10 приема информации с выходами 11 и 12, формирователь 13 сигнала тестового контрол  с входом 14 и выходом 15.

Каждый коммутирующий узел 2 содержит первый 16 и второй 17 ключевые блоки.

Блок 7 приема информации (фиг,2) содержит транзисторные ключи 18, элемент 19 индикации, элемент ИЛИ 20, формирователь 21 сигнала тестового контрол .

Формирователь 21 сигнала тестового контрол  содержит первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ, элементы И 24-26, элементы 27, 28 индикации.

Транзисторный ключ 18 (фиг.З) содержит элемент 29 индикации.

Функционально блок 7 приема информации обеспечивает прием, индикацию и передачу кода состо ни  датчиков дискретных сигналов на выход 8 устройства с признаком достоверности кода на выходе 9. Признак достоверности прин того кода вырабатываетс  формирователем 21 на основе анализа текущего кода состо ни  контактов датчика дискретного сигнала. Исходный код может быть прочитан на элементах 29 индикации всех четных транзисторных ключей 18, при этом на нечетных ключах должна быть полна  инверси  исходного кода.

В случае недостоверности на элементах 27 и 28 индикации индицируютс  сигналы Короткое замыкание (КЗ) или Обрыв соответственно, а на элементе 19 - сигнал недостоверности.

Анализ кода на достоверность осуществл етс  согласно логическому выражению в ДНФ:

()V(xUx),

I 1

где X iX 2-логические сигналы на входах i-1 и i-2 соответственно блока 7 с выходов п-го коммутирующего узла группы;

JO - контакт разомкнут;

X1 (J - контакт замкнут, 0 1,2);

п - число коммутирующих узлов в группе .

Коммутирующий узел 2 св зи (фиг.4) содержит элемент 19 индикации, первый 30 и

второй 31 оптроны, ограничивающие резисторы 32, общую шину 33 матрицы, общую системную шину 34, замыкающийс  35-1 и размыкающийс  35-2 контакты датчика дискретного сигнала, первый 36 и второй 37 диоды.

Блок 5 опроса (фиг.5) содержит транзисторные ключи 38, включающие тумблер 39, оптрон 40 и резисторы 41-44.

Выход каждого оптрона 40  вл етс  соответствующим выходом блока 5 и соединен с управл ющей шиной 3, а вход ключа соединен с входом 6 блока 5 и  вл етс  соответствующим входом устройства. Вход блока 5 служит дл  подключени  (при необходимости ) устройства управлени  и логиче- ской обработки сигналов дискретных датчиков, например микропроцессора. В соответствии с позиционным кодом на входах 6 блок 5 обеспечивает выбор соответствующей группы датчиков дискретных сигналов. Автономный опрос группы датчиков осуществл етс  включением тумблера 39 соответствующего ключа 38.

Формирователь 13 сигнала тестового контрол  (фиг.6) содержит транзисторный ключ 45, в цепь которого включены оптрон 46 и тумблер 47. Выход оптрона  вл етс  выходом 15 блока, а вход 14 формировател  - входом тестового контрол  устройства.

Второй блок 10 приема информации (фиг.7) содержит транзисторные ключи 18 с оптроном 48.

Входом оптрона  вл ютс  соответственно входы 3 и 15 блока, а выходы транзисторных ключей 18 - вторым информационным выходом устройства, который служит дл  подключени  (при необходимости) к ЭВМ.

Функционально блок 10 служит дл  приема индикации и передачи кода состо ни  адреса, выбранного дл  опроса группы датчиков дискретных сигналов, в режиме Контроль-работа, который задаетс  формирователем 13 сигнала тестового контрол  в соответствии с состо нием его входа 1 или О. Дл  контрол  устройства необходимо включить тумблер 47 (при работе формировател  13 в автономе) или подать на его вход 14 сигнал, соответствующий уровню логической 1, и опросить требуемую группу датчиков. На всех выходах блока 7 приема должен быть сигнал, соответствующий логической 1, Отличие сигнала от 1 на каком-либо выходе блока 7 означает отказ соответствующего информационного канала устройства.

Функционально формирователь 13 сигнала тестового контрол  позвол ет уточнить характер отказа в случае по влени  сигнала недостоверности на выходе 9 блока

7 и сн ть неопределенность в характеристике отказа возможным отказом приемной части устройства, включающей оптроны узла 2 и транзисторные ключи 18 блока 7.

Дл  работы устройства в системе ИУВС

(под управлением микропроцессора) входы 6, 14 и выходы 8, 9, 11 и 12 должны быть соединены через интерфейс св зи с микропроцессором . Эта св зь имеет стандартный

0 вид, как с любым внешним устройством ввода - вывода.

На фиг.12 в качестве примера приведена структурна  схема св зи устройства с микропроцессором МП-25 (3) через универ5 сальный интерфейс св зи ИУС (4). По данному интерфейсу выходы блоков 7 и 10 и входы блоков 5,13 соединены соответственно через шинные формирователи интерфейса ИУС с шинами ввода и соответственно

0 вывода данных микропроцессора, имеющих св зь через мультиплексор каналов с его регистрами 49 ввода и регистрами 50 вывода данных. Команды обращени  к этим регистрам имеют стандартный вид.

5 Устройство работает следующим образом .

Пусть в исходном состо нии при отсутствии сигналов, соответствующих логической 1, ключи 38 блока 5 опроса и 45

0 формировател  13 закрыты, а ключи 18 блоков 7 и 10 приема открыты.

При необходимости контрол  какой-либо , например первой, группы датчиков дис- кретных сигналов подадим на

5 соответствующий (в нашем случае первый) вход блока 5 опроса сигнал, соответствующий логической 1, дл  чего (в случае автономного управлени  устройством) включим тумблер 39 первого ключа 38 блока 5. Ключ

0 38 откроетс  и возбудит оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 соответствующей (первой) группы коммутирующих узлов 2 в рабочее состо ние. Одновременно за счет скоммутированного на первый вход

5 блока 10 фототранзистором открывшегос  оптрона 40 напр жени  источника питани  EI светодиод оптрона блока 10 возбудитс  и переведет ключ 18 в закрытое состо ние. На первом выходе блока 10 по витс  сиг0 нал, соответствующий логической 1, что говорит об опросе первой группы датчиков. Сигнал, соответствующий логическому О на выходе 11 блока 10, говорит о рабочем режиме устройства. В соответствии с выбо5 ром первой группы коммутирующих узлов 2 св зи на входе блока 7 установ тс  логические сигналы 1 или О, определ емые током фотоприемников открывшихс  оптронов коммутирующих узлов 2 в соответствии с замкнутым или разомкнутым состо нием датчиков дискретных сигналов, о чем будет свидетельствовать соответствующее состо ние элементов 29 индикации на ключах 18 блока 7. Данный код отражает состо ние датчиков дискретных сигналов первой группы. Одновременно на выходе 9 по результатам анализа формировател  21 входного кода в соответствии с логикой работы его (согласно логическому выражению (1)) формируетс  сигнал достоверности (истин- ности) кода, отражающий состо ние линий св зи и датчиков. Если прин тый код недостоверен , то сигнальный элемент 19 возбудитс . При этом сигнальные элементы 27 и 28 соответствующего формировател  21 бу- дут отражать причину недостоверности: элемент 27, если недостоверность вызвана коротким замыканием, и 28 - если обрывом.

Дл  окончательного определени  истинности причин отказа с целью диагности- ки отказа необходимо исключить из суждений возможность отказа оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 и самих ключей 18.Дл  этого включим тумблер 47 формировател  13 сигналов тестового контрол . Ключ 45 откроетс  и откроет оптрон 46.Возбужденный оптрон блока 10 переведет ключ 18 по 11-му выходу в закрытое состо ние . На выходе 11 блока 10 по витс  сигнал логической 1, что отражаетс  соответству- ющим состо нием элемента 29 индикации ключа 18, Данный сигнал говорит о нахождении данной (первой) группы коммутирующих узлов 2 в режиме контрол . Одновременно благодар  шунтирующему действию открывающегос  оптрона 46 формировател  13 все оптроны опрашиваемой (первой) группы коммутирующих узлов 2 возбуд тс  и переведут ключи 18 блока 7 в закрытое состо ние, что говорит об исправ- ности приемной части устройства.

Устройство с коммутирующим узлом (фиг.8) работает аналогично. Разница лишь в схеме включени  светодиодов оптронов в блоках 13, 10 и 5, котора  на логике работы устройства не сказываетс , но позвол ет заменить диод 36, размещенный на контактах датчика 35, при организации резервировани  линий св зи резистором 32 и тем самым сн ть ограничени  на контроль линии св зи по услови м среды. Так, при необходимости контрол , например, первой группы датчиков дискретных сигналов включают тумблер 39 первого ключа 38 блока 5 опроса (фиг.9), Ключ 38 откроетс  и откроет оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 коммутирующего узла 2 (фиг.8) в рабочее состо ние. Одновременно оптрон 40 возбудит светодиод оптрона по первому входу блока 10 (фиг. 11) и переведет его кл юч

18 в закрытое состо ние. На первом выходе блока 10 по витс  сигнал, соответствующий логической 1, что говорит об опросе первой группы датчиков. Сигнал, соответствующий логическому О на выходе 11 блока 10, говорит о рабочем режиме устройства. В соответствии с выбором первой группы коммутирующих узлов 2 на входе блока 7 установ тс  логические сигналы 1 или О, определ емые током фотоприемников открывшихс  оптронов в соответствии с замк- нутым или разомкнутым состо нием контактов датчиков. Одновременно на выходе 9 блока 7 по результатам анализа по витс  сигнал достоверности кода состо ни  первой группы.

В случае недостоверности на элементе 27 индикации по витс  сигнал Короткое замыкание, который вырабатываетс  в соответствии с логическим выражением (1), или на элементе 28 - сигнал Обрыв.

Дл  проверки приемной части информационных каналов в случае недостоверности включают тумблер 47 формировател  13 (фиг.10). Ключ откроетс  и, открыв оптрон 46, возбудит оптроны 30 и 31 узлов 2 (фиг.8) независимо от состо ни  контактов датчиков . На выходе 11 блока 10 по витс  логический сигнал 1, что означает режим контрол  данной группы коммутирующих узлов св зи. Одновременно благодар  шунтирующему действию открывшихс  оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 (фиг,8) ключи 16 блока 7 перейдут в закрытое состо ние , что говорит об их исправности. Это состо ние эквивалентно короткому замыканию , что должно быть подтверждено элементом 27 соответствующего блока 17 диагностики состо ний.

Claims (7)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  приема информации с датчиков дискретных сигналов, содержащее блок опроса, первой и второй блоки приема информации, выходы которых  вл ютс  соответственно выходами первой и второй групп устройства, матричный коммутатор, состо щий из m x n коммутирующих узлов, входы блока опроса  вл ютс  информационными входами устройства, выходы блока опроса соединены с соответствующими входами группы первого блока приема, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и достоверности, каждый из m x n коммутирующих узлов матричного коммутатора содержит первые и вторые ключевые блоки, выходы которых соединены с соответствующими входами второго блока приема, соответствующий выход блока опроса подключен к входу первого ключевого элемента соответствующего коммутирующего узла, входы вторых ключевых блоков коммутирующего узла объединены с входом первого блока приема и  вл ютс  входом тестового контрол  устройства.
2. 2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что второй блок приема выполнен на транзисторных ключах, формирователе сигнала, элементе индикации, элементе ИЛИ, выход каждого нечетного транзисторного ключа подключен в каждом формирователе сигнала к инверсному входу первого элемента ИЛИ, входу второго элемента ИЛИ и первому входу элемента И, выходы первого и второго элементов ИЛИ в каждом формирователе сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И, выход которого подключен к входу третьего элемента И, выход которого через первый элемент индикации соединен с общей шиной, выход первого элемента И подключен к инверсному входу третьего элемента И, выход второго элемента И каждого формировател  сигнала подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента индикации и  вл етс  последним выходом второй группы выходов устройства, выход каждого четного транзисторного ключа подключен в формирователе сигнала к входу первого элемента ИЛИ, инверсному входу второго элемента ИЛИ и второму входу первого элемента И.
3. 3.Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- с   тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контрол , выполненный на резисторах, транзисторе, контакте и оп- троне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с клеммой источника питани , второй вывод первого резистора через контакт подключен к базе транзистора , первому выводу третьего резистора и  вл етс  входом тестового контрол  устройства , эмиттер транзистора соединен с вторым выводом третьего резистора и общей шиной, коллектор транзистора через свето- диод оптрона соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод фотоприемника оптрона подключен к входам вторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второй вывод соединен с общей шиной,
4. 4.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контрол , выполненный на резисторах, транзисторе, контакте, опт- роне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с первой клеммой источника питани , второй вывод первого

   резистора через контакт подключен к базе транзистора, первому выводу третьего резистора и  вл етс  входом тестового контрол  устройства, эмиттер транзистора

   соединен с вторым выводом третьего резистора и общей шиной, коллектор транзистора через светодиод оптрона соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод фотоприемника оптрона подключен к входам

   0 вторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второй вывод через четвертый резистор соединен с второй клеммой источника питани .
5. 5.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- 5 с   тем, что первый ключевой блок выполнен на контакте датчика, оптроне, диоде, резисторе, первый выход оптрона подключен через последовательно соединенные первый диод и контакт датчика к общей ши0 не и через второй диод объединен с входом второго ключевого блока, первый вход оптрона через резистор соединен с входом блока , второй вход оптрона подключен к общей шине, второй выход оптрона  вл етс  выхо5 дом блока.
6. 6,Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что второй ключевой блок выполнен на оптроне, диодах, резисторе элемента индикации , контакте датчика, первый вывод

   0 которого соединен с общей шиной, второй вывод через первый диод подключен к первому выводу элемента индикации, аноду второго диода и через последовательно соединенные светодиод оптрона и резистор

   5 объединен с входом первого ключевого блока , катод второго диода  вл етс  входом блока, второй вывод элемента индикации соединен с клеммой источника питани , второй вход оптрона соединен с общей ши0 ной, второй выход  вл етс  выходом блока.
7. 7.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что второй ключевой блок содержит оптрон, диоды, резисторы, конденсатор, контакт датчика и элемент индикации, первый

   5 вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питани , второй вывод через первый резистор - с первыми выводами элемента индикации, конденсатора, первого диода, вторые выводы которых соединены с

   0 общей шиной, второй вывод первого резистора через второй диод подключен к катоду третьего диода и через второй резистор - к первому входу оптрона, анод третьего диода  вл етс  входом блока, первый выход

   5 оптрона объединен с входом первого ключевого блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, второй выход  вл етс  выходом блока.

   8,Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что, первый ключевой блок выполнем на контакте датчика, резисторах, оптро- не, конденсаторе и диодах, первый вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питани , второй вывод, через первый резистор соединен с первым выводом обкладки конденсатора и катодом первого диода , вторые выводы которых подключены к общей шине, второй вывод первого рези/0

   стора соединен через второй диод с катодом третьего диода и через второй резистор - с первым входом оптрона, анод третьего диода объединен с входом второго ключевого блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, первый и второй выходы оптрона  вл ютс  соответственно входом и выходом блока.

   feJ

   38

   Щие.5

   Фиг. 4

   13

   Фиг. 6

   35 зг

   / /

   tt

   35-2.

   -S-xl

   #Ј

   i

   L

   W

   фиг. 7

   (Риг 8

   Щи г. 9

   т

   47

   Щи г. 10

   12

   /71

   фиг.11

   Фиг.12