Устройство для приема информации с датчиков

(я)5 6 08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный всесоюзный центральныйй научно-исследовательский инситуткомплексной автоматизации(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ С ДАТЧИКОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяетсядля уплотнения и передачи информации от датчиков дискретных сигналов к устройствам обработки в сложных информационных и управляющих цифровых вычислительных системах. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля. Чстройство содержит матрицу 1, в х п коммутирующих узлов 2, расположенных на пересечении управляющих 3 и информационных 4 шин, блок 5 опросас входом 6, блоки 7, 10 приема информации с выходами 8 и 9, формирователь 13 команды опроса. Устройство обеспечивает обнаружение недостоверной кодовой информации состояния датчиков и устанавливает причину недостоверности принятого кода, 7 з.п.ф-лы, 12 ил.1730649 Составитель З,НизамутдиноваРедактор А,Маковская Техред М.Моргентал Корректор О.Кундри аказ 1514 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10второй 31 оптроны, ограничивающие резисторы 32, общую шину ЗЗ матрицы, общую системную шину 34, замыкающийся 35-1 и размыкающийся 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 является Соответствующим выходом блока 5 и соединен с управляющей шиной 3, а вход ключа соединен с входом 6 блока 5 и является соответствующим входом устройства, Вход блока 5 служит для подключения (при необходимости) устройства управления и логической 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 осуществляется включением тумблера 39 соответствующего ключа 38.Формирователь 13 сигнала тестового контроля (фиг,6) содержит транзисторный ключ 45, в цепь которого включены оптрон 46 и тумблер 47. Выход оптрона является выходом 15 блока, а вход 14 формирователя - входом тестового контроля устройства.Второй блок 10 приема информации (фиг.7) содержит транзисторные ключи 18 с оптроном 48.Входом оптрона являются соответственно входы 3 и 15 блока, а выходы транзисторных ключей 18 - вторым информационным выходом устройства, который служит.для подключения (при необходимости) к ЭВМ.Функционально блок 10 служит для приема индикации и передачи кода состояния адреса, выбранного для опроса группы датчиков дискретных сигналов, в режиме "Контроль-работа", который задается формирователем 13 сигнала тестового контроля в соответствии с состоянием его входа "1" или "0". Для контроля устройства необходимо включить тумблер 47 (при работе формирователя 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 контроля позволяет уточнить характер отказа в случае появления сигнала недостоверности на выходе 9 блока 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 7 и снять неопределенность в характеристике отказа возможным отказом приемной части устройства, включающей оптроны узла 2 и транзисторные ключи 18 блока 7.Для работы устройства в системе ИУВС (под управлением микропроцессора) входы 6, 14 и выходы 8, 9, 11 и 12 должны быть соединены через интерфейс связи с микропроцессором, Эта связь имеет стандартный вид, как с любым внешним устройством ввода - вывода,На фиг.12 в качестве примера приведена структурная схема связи устройства с микропроцессором МП(3) через универсальный интерфейс связи "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 вывода данных микропроцессора, имеющих связь через мультиплексор каналов с его регистрами 49 ввода и регистрами 50 вывода данных. Команды обращения к этим регистрам имеют стандартный вид.Устройство работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии при отсутствии сигналов, соответствующих логической "1", ключи 38 блока 5 опроса и 45 формирователя 13 закрыты, а ключи 18 блоков 7 и 10 приема открыты.При необходимости контроля какой-либо, например первой, группы датчиков дискретных сигналов подадим на соответствующий (в нашем случае первый) вход блока 5 опроса сигнал, соответствующий логической "1", для чего (в случае автономного управления устройством) включим тумблер 39 первого ключа 38 блока 5. Ключ 38 откроется и возбудит оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 соответствующей (первой) группы коммутирующих узлов 2 в рабочее состояние. Одновременно за счет скоммутированного на первый вход блока 10 фототранзистором открывшегося оптрона 40 напряжения источника питания Е светодиод оптрона блока 10 возбудится и переведет ключ 18 в закрытое состояние. На первом выходе блока 10 появится 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 связи на входе блока 7 установятся логические сигналы "1" или "0", определяемые током фотоприемников открывшихся оптронов коммутирующих узлов 2 в соответствии с замкнутым или разомкнутым состоянием датчиков дискретных сигналов, о чем будет свидетельствовать соответствующее состояние элементов 29 индикации на ключах 18 блока 7. Данный код отражает состояние датчиков дискретныхсигналов первой группы. Одновременно на выходе 9 по результатам анализа формирователя 21 входного кода в соответствии с логикой работы его (согласно логическому выражению (1 формируется сигнал достоверности (истинности) кода, отражающий состояние линий связи и датчиков, Если принятый код недостоверен, то сигнальный элемент 19 возбудится. При этом сигнальные элементы 27 и 28 соответствующего формирователя 21 будут отражать причину недостоверности: элемент 27, если недостоверность вызвана коротким замыканием, и 28 - если обрывом.Для окончательного определения истинности причин отказа с целью диагности 5 10 15 20 ки отказа необходимо исключить из суждений возможность отказа оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 и самих ключей 18,Для этого включим тумблер 47 формирователя 13 сигналов тестового контроля. 25 Ключ 45 откроется и откроет оптрон 46.Возбужденный оптрон блока 10 переведет ключ 18 по 11-му выходу в закрытое состояние, На выходе 11 блока 10 появится сигнал логической "1", что отражается соответству ющим состоянием элемента 29 индикации ключа 18; Данный сигнал говорит о нахождении данной (первой) группы коммутирующих узлов 2 в режиме контроля, Одновременно благодаря шунтирующему 35 действию открывающегося оптрона 46 формирователя 13 все оптроны опрашиваемой (первой) группы коммутирующих узлов 2 возбудятся и переведут ключи 18 блока 7 в закрытое состояние, что говорит об исправ ности приемной части устройства.Устройство с коммутирующим узлом (фиг,8) работает аналогично. Разница лишь в схеме включения светодиодов оптронов в блоках 13, 10 и 5, которая на логике 45 работы устройства не сказывается, но позволяет заменить диод 36, размещенный на контактах датчика 35, при организации резервирования линий связи резистором 32 и тем самым снять ограничения на контроль 50 линии связи по условиям среды. Так, при необходимости контроля, например, первой группы датчиков дискретных сигналов включают тумблер 39 первого ключа 38 блока 5 опроса (фиг,9), Ключ 38 откроется и 55 откроет оптрон 40, который переведет оптроны 30 и 31 коммутирующего узла 2 (фиг.8) в рабочее состояние, Одновременно оптрон 40 возбудит светодиод оптрона по первому входу блока 10 (фиг.11) и переведет его ключ 18 в закрытое состояние. На первом выходе блока 10 появится сигнал, соответствующий логической "1", что говорит об опросе первой группы датчиков, Сигнал, соответствующий логическому "0" на выходе 11 блока 10, говорит о рабочем режиме устройства, В соответствии с выбором первой группы коммутирующих узлов 2 на входе блока 7 установятся логические сигналы "1" или "0", определяемые током фотоприемников открывшихся оптронов в соответствии с замкнутым или разомкнутым состоянием контактов датчиков. Одновременно на выходе 9 блока 7 по результатам анализа появится сигнал достоверности кода состояния первой группы.В случае недостоверности на элементе 27 индикации появится сигнал "Короткое замыкание", который вырабатывается в соответствии с логическим выражением (1), или на элементе 28 - сигнал "Обрыв".Для проверки приемной части информационных каналов в случае недостоверности включают тумблер 47 формирователя 13 (фиг.10). Ключ откроется и, открыв оптрон 46, возбудит оптроны 30 и 31 узлов 2(фиг.8) независимо от состояния контактов датчиков. На выходе 11 блока 10 появится логический сигнал "1", что означает режим контроля данной группы коммутирующих узлов связи. Одновременно благодаря шунтирующему действию открывшихся оптронов 30 и 31 коммутирующих узлов 2 (фиг,8) ключи 16 блока 7 перейдут в закрытое состояние, что говорит об их исправности. Это состояние эквивалентно короткому замыканию, что должно быть подтверждено элементом 27 соответствующего блока 17 диагностики состояний. Формула изобретения 1. Устройство для приема информации с датчиков дискретных сигналов, содержащее блок опроса, первой и второй блоки приема информации, выходы которых являются соответственно выходами первой и второй групп устройства, матричный коммутатор, состоящий из гп х п коммутирующих узлов, входы блока опроса являются информационными входами устройства, выходы блока опроса соединены с соответствующими входами группы первого блока приема, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности, каждый из п х и 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 являются входом тестового контроля устройства,2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я 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 формирователя сигнала подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента индикации и является 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. Устройство по п,1, отл ич а ю щеес я тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контроля, выполненный на резисторах, транзисторе, контакте и оптроне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с клеммой источника питания, второй вывод первого резистора через контакт подключен к базе транзистора, первому выводу третьего резистора и является входом тестового контроля 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 вторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второй вывод соединен с общей шиной,4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введен формирователь сигнала тестового контроля, выполненный на резисторах, транзисторе, контакте, оптроне, первые выводы первого и второго резисторов соединены с первой клеммой источника питания, второй вывод первого101520 25 6, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что второй ключевой блок выполнен на оптроне, диодах, резисторе элемента индикации, контакте датчика, первый вывод 30 35 40 45 50 55 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 объединен с входом первого ключевого блока, катод второго диода является входом блока, второй вывод элемента индикации соединен с клеммой источника питания, второй вход оптрона соединен с общей шиной, второй выход является выходом блока.7. Устройство поп.1, отл ич а ю ще ес я тем, что второй ключевой блок содержит оптрон, диоды, резисторы, конденсатор, контакт датчика и элемент индикации, первый вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питания, второй вывод через первый резистор - с первыми выводами элемента индикации, конденсатора, первого диода, вторые выводы которых соединены с 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 является входом блока, первый выход оптрона объединен с входом первого ключевого блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, второй выход является выходом блока.8, Устройство поп,1, отл ича юще ес я тем, что, первый ключевой блок выполрезисторачерез контакт подключен к базе транзистора, первому выводу третьего резистора и является входом тестового контроля устройства, эмиттер транзистора соединен с вторым выводом третьего резистора и общей шиной, коллектор транзистора через светодиод оптрона соединен с вторымвыводом второго резистора, первый вывод фотоприемника оптрона подключен к входамвторых ключевых блоков коммутирующих узлов и входу первого блока приема, второйвывод через четвертый резистор соединен с второй клеммой источника питания.5, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый ключевой блок выполнен на контакте датчика, оптроне, диоде, резисторе, первый выход оптрона подключен через последовательно соединенныепервый диод и контакт датчика к общей шине 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 является выходом блока.нен на контакте датчика, резисторах, оптроне, конденсаторе и диодах, первый вывод контакта датчика соединен с клеммой источника питания, 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 резиу 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 5 блока, второй вход оптрона соединен с общей шиной, первый и второй выходы оптрона являются соответственно входом и выходом блока.