826356

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 826356 Сфез СоветскихСоциалистическихРеспублик.07(088.8) с присоединением заявки РЙ -(23) Приоритет -Гааударетаанаыа комитет СССР нв аахен нзабретеннй н втарытнйОпубликовано 30.04.81. бтпллетень М 16 Дата опубликования описания 04.08.81(54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ ТРЕХКАНАЛЬНОЕ МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВОИзобретение относится к автоматике и цифровой технике и может найти применение для построения оконечных каскадов выходных усилителей дискретных сигналовтрехканальных мажорированных цифровык систем с большим числом выходных кана- ф лов.Известно резервированное устройство, . включающее резервируемый мажоритарный орган на четырех ключевых элементах,10 управляемых тремя резервными блоками С 13тЭто устройство имеет простое схемное решение, позволяющее построить при минимальном количес тве ключевых элементов резервируемый мажоритарный орган, сохра- няющий работоспособность при отказе одного любого элемента.Однако, в таком устройстве отсутствуют срецства диагностики неисправностей, которые бы позволили своевременно выявить и восстановить отказавший элемент до возникновения второй неисправности, приводящей к полному отказу устройства. 2Наиболее" близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее три резервируемых кас, када, управляющих входами трех или более групп йз четырех ключевых элементо, соединенных по схеме моста, в диагональ которогб.включены светоизлучающие дно ды, а между катодом диода и отрицательным полюсом источника питаниявключены дополнительные нагрузки, трн приемника светового излучения, связанные с тремя дешифрвторвми, выходы которых связаны . с индикаторами номера неисправного каскада и с индикатором последовательной ,фиксации единичныхотказов двух разных входных каскадов/2.Это устройство обеспечивает с некоторой разрешающей спсобностью диагностику, фиксацию и индикацию неисправностей резервируемых входных каскадов, однако не решает задачу выявления отказов собственно мажоритарных элементов, в то время как число их увеличено до трех и более. Кроме того, устройство требует10 большого объема технических средствна обработку одного входного сигнала.Цель изобретения - повышение контролепригопности и ремонтопригодноститрехканального резервированного мажоритарного устройства с большим числомвходных независимых сигналов.Указанная цель достигается тем, чтов мажоритарное устройство, содержащеепо числу источников входных сигналовв каждом резервном канале однотипныевосстанавливаемые группы из двух парпоследоватеа но соединенных первого,второго и третьего, четвертого ключей,введены элементы ИЛИ, первые и вто-рые блоки временного уплотнения сигналов, мажоритарный элемент, элементынеравнозначности и дешифратор, причем,опноименные источники входных сигналовразных каналов подключены соответственно к входам первого, второго и третьегоключей из соответствующей группы клю-чей, к входу четвертого ключа которойподсоединены через элемент ИЛИ одноименно источники входных сигналов первогои второго аналов, параллельно каждомуключу подсоединен индикатор состоянияключа, последовательно с каждой Йаройключей включен индикатор состоянияпары, выходы индикаторов состояния ключей и индикаторов состояния пар каждойгруппы соединены со входами соответствующего первого блока временного уплознения сигналов, выход которого подключенк первому входу соответствующего элеюмента неравнозначности, выход каждогоиэ которых соединен с соответствующимвходом дешифратора, а второй вход элемента неравнозначности с выходоммажоритарного элемента, входы которогосоединены с выходами соответствующихвторых блоков временного уплотнениявхопных сигналов.На чертеже изображена блок-схемапре цлагаемого резервированного мажоритарного устройства.Входные сигналы подаются на входыустройства от трех резервных блоков.1 - 3 с и выходными каналами в кажпом-блоке,Мажоритарное устройство содержит Иэлементов ИЛИ 4, первый 5 и второй 6восстанавливаемые блоки, каждый изкоторых включает д .восстанавливаемыхузлов 7, являющихся сосгавными частямиП мажоритарных органов устройства, первый,8 и второй 9 резервные блокипитания. Каждый узел 7 восстанавливае 4 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мых блоков 5 и 6 мажоритарного. устройства состоит из двух последовательно соединенных ключевых элементов 10 и11, параллельно которым подключенывысокоомные резисторы 12 и 13, образующие делитель напряжения, которыйиспользуется в качестве датчика сигналадля определения отказов ключевых элементов типа ".пробой". Послеповательно с ключевыми элементами 10 и 11включен импульсный трансформатор 14 нагрузки, во вторичную обмотку которого включены последовательно оптоэлектронный датчик 15 тока, используемый для определения отказов типа "обрыв в каждой паре ключевых элементов восстанавливаемых блоков, и развяэывающий диод 16. Трансформаторная нагрузка может ие применяться, в этом случае нагрузка поурючается к ключевым элементам 11 попарно связанных узлов 7 первого и второго восстанавливаемых блоков 5 и 6, а оптоэлектронный датчик 15 тока включается последовательно с ключевыми элементами 10.Управляющий вход верхнего ключевого элемента 10 каждого 1-го узла первого восстанавливаемого блока 5 соединен с выходом 1 -го элемента ИЛИ 4, к первому и второму вхоцам которого, а также к управляющим входам верхнего 10 и нижнего 11 ключевых элементов 3 -го узла второго восстанавливаемого блока 6 подключены, соответственно,-ые выходы первого и второго резервных блоков 1 и 2, 1 -ый вьиоп третьего резервного блока 3 подключен к управляющему входу нижнего ключевого элемента 11 1 -го узла первого восстанавливаемого блока 5. Выходы 1-ых узлов первого 5 и второго 6 восстанавливаемых блоков через раэвязывающие диоды 16 попключены по ИЛИ к 1-ой нагрузке 17.ЙСредняяточка делигеля напряжения, образованного в каждом-ом узле резисторами 12 и 13, соединена с входами индикаторов 18 и 19 состояния соответственного верхнего и нижнего ключевых элементов данного узла. Выходы индикаторов 18 и 19, а также выход оптоэлектронного датчика 15 тока каждого 1 -го узда подключены квходам первого блока 20 временного уплотнения сигналов состояний, который вхошт в состав каждого воссстанавливаемого блока 5 и 6.Выходы обоих блоков 20 временного ,уплотнения сигналов состояний соединеньн с первыми входами соответствующих эле. 8263 ментов 21 и 22 неравнозначности, к вто-,рым входам которых подключен выходмажоритарного элемента 23. К трем входам мажоритарного элемента 23 подключены, соответственно, выходы вторых 5блоков 24-.26 временного уплотненияуправляющих сигналов каждого из трехрезервных блоков 1-3,Выходы элементов 21 и 22 неравнозначности подключены к соответствующим 10входам блока 27 дешифрадии и индикацииотказов элементов узлов каждого восстанавливаемого блока 5 и 6 мажоритар-,ного устройства,Устройство работает следующим образом.В нормальном режиме при отсутствиинеисправностей на-ых выходах резервных блоков 1-3 формируется последовательность сигналов, воздействующих на 20управляющие входы ключевых элементов10 и 11 1-ых узлов 7 восстанавливаемыхблоков 5 и 6. Контроль состояния ключевых элементов производится индикаторами18 и 19 состояния ключей и. индикатором 25состояния последовательных пар ключей,в качестве которого используется оптоэлектронный датчик 15 тока,Индикатор 18 состояния верхнего ключевого элемента представляет собойЗ 0амплитупный дискриминатор, преобразующий входный аналоговый сигнал в логический, уставка дискриминатора выбираетсяпримерно равной напряжению блоков 8 и9 питания. 35 Так как за счет включения параллельйо ключевым элементам 10 и 11 высокоом ного делителя напряжение на закрытых40 ключах делится примерно пополам, то амплитуда сигнала в средней точке делителя, подключенной к входу индикатора 18, не превышает при отсутствии отка- зов порога срабатывания амплитудного45 дискриминатора. При этом на выходе индикатора 18 формируется независимо,от изменения входного управляющего сигнала постоянный логический сигнал 0", соответствующий исправному состоянию верхнего ключевого элемента 10, В слу чае пробоя последнего амплитуда сигнала в средней точке делителя при запертом состоянии ключей увеличивается и становится примерно равной напряжению источ 55 ника питания, что приводиз к срабатыванию амплитудного дискриминатора и по-явлению на выходе индикатора 18 сигна ,ла о пробое верхнего ключевого элемента. 86 6Таким образом, индикатор 18 осушест вляет выявление пробоя верхнего ключевого элемента 10.Сигнал с выхода делителя одновременно подается на выход индикатора 19 состояния нижнего ключевого элемента 11, который выполнен аналогично индикатору18, но имеет уставку срабатывания, выби- раемую из условия отстройки от падения напряжения на открытом нижнем. ключевом элементе 11, вследствие чего он выявляет открытое состояние нижнего ключа или его пробой.Для выявления отказов типа "обрыв" последовательно включенных элементов каждого 4 -га тзла 7 восстанавлиэаемыхблоков 5 и 6используется логический сигнал с выхода .оптронного дагчика 15 тока, ксторый при отсутствии отказов формирует последовательность сигналов, соответствующую последовательности входных управляющих сигналов. При отказе , типаобрыв ключевых элементов 10 и11 собственно оптронного датчика 15 тока или развязывающего диода 16, при обрыве или коротком замыкании обмоток импульсного трансформатора 14 и исчезновении питающего напряжения на вюхоце оптронного. датчика 15 формируется логический сигнал постоянного уровня.Логические сигналы с выходов инжкаторов 18 и 19 состояния и датчика 15 подаются.на соответствующие входы бло- ков 20 временного уплотнения сигналов, которые осуществляют поочередное во времени подключение логических сигналов на входах на выход. Время подключения каждого входного сигнала на выход должно быть либо больше периода данного сигнала, либо суммарное ьремя опроса всех индикаторов должно быть меньше минимальной длительности данного сигнала. Таким образом, на выходе блоков 20 временного уплотнения формируется последовательный код, несущий информациюо состоянии всех ключевых элементов. Информация о состоянии ключевых элементов, имеющая место при исправном состоянии .последних, формируется мажоритарным элементом 23, три входа кторо го подключены к выходам блоков 24-26 временного уплотнения управляющих сигналов. Блоки временного уплотнения управляюших сигналов формируют опорные коды, осуществляя поочередные во времени подключения к выходу соответствующего входного сигнала. Блоки. 24-26 временного уплотнения работают синхронно и68завших узлов иди блоков прн условии сохранения работоспособности устройства и позволяет значительно сократить время и трудозатраты на восстановление отказавших блоков.Таким образом, предлагаемое устрой ство за счет высокого. коэффициента готовности, определяемого малым временем восстановления, практически исключает аварийные ситуации, приводящие к полному отказу на выходе устройства. Формула изобретения Резервированное трехканальное мажоритарное устройство, содержащее по числу источников входных сигналов в каждом канале группы из пвух пар последовательно соединенных первого, второго и третьего, четвертого ключей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышеиия 1 контролеприго Пности и ремонтопригопности устройства, оно сопержит элементы ИЛИ, первые и вторые блоки временного упдоз нения сигналов, мажоритарный элемент, элементы неравноэначности и дешифратор, причем одноименные источники входных сигналов разных каналов подключены соответственно к входам первого, второго и третьего ключей иэ соответствующей группы ключей, к входу четвертого ключа которой подсоединены через элемент ИЛИ одноименные источники входных сигналов первого и второго канадов, параллельно каждому ключу подсоединен индикатор состояния ключа, последовательно с каждой парой ключей вюпочен индикатор состояния пары, выходы индикаторов состояния ключей и индикаторов состояния пар кажной группы соединены со входами соответствующего первого блока временного уплотнения сигналов, выход которого подключен к первому входу соответствующего элемента неравноз чности, выход каждого,иэ которых соединен с соответствующим входом дещифратора,; а второй вхон элемента неравнозначностис выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих вторых блоков временного уплотнения сигналов.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мф 190078, кл Н 05 К 10/ОО, 1965.2, Авторское свидетельство СССР М 229044, кл Н 05 К 10/00, 1966 ( прототип). Конструктивное выполнение резервированного мажоритарногоустройства в виде однотипных восстанавливаемых блоков и наличие развитой системы средств контроля и диагностики отказов обеспечи 55 вает оперативное обнаружение и локализацию возникающих неисправностей, что дает воэможность быстрой замены отка 7 82638 синфазно с блоками 2 б временного уплотнения сигналов состояний, причем входные сигналы блоков 24-26 преобразуются дополнительно таким образом, чтобы при исправном состоянии ключевых элементов все разряды кода блоков 24-26 соотве ствовали соответствующим разрядам кода блока 20.Коды с выходов блоков 20 и мажоритарного элемента 23 поступают на со ответствующие входы элементов 21 и 22 сравнения на неравнозначность, тогда при несоответствии в любом разряде кодов элемента 23 и блоков 20 на выходе элемента 21 или 22 возникает логический 15 сигнал, выявляющий неисправность ключевых элементов, причем номер разряда кода неисправности определяет номер индикатора состояния,. зафиксировавшего соответствующую неиспр авность. 20Таким образом, при минимальном ко-, личестве элементов, выявляющих неисправ- ность, и минимальном числе связей удается обеспечить получение диагностической информации о состоянии мажоритарных 25 элементов предлагаемого резервированного устройства. Укаэанная информация преобразуется блоком дешифрации и индикации в параллельный код и отсвечивается цифровыми индикаторами, для обработки 30 информации возможно применение,ШЗИ.Предлагаемое устройство йозволяет диагностировать не только катастрофические, но и параметрические отказы, например снижение питающего напряжения з 5одного из резервных блоков питания; умень-,шение Коэффициента усиления транзисторов. используемых в качестве ключевых элементов восстанавливаемых блоков, изменение параметров управляющих импульсов. 40Оно может найти широкое применениепри построении высоконадежных мажорируемых цифровых устройств автоматики. управления с большим .числом выходов, в которых требуется обеспечить преобра 45зование логических уровней цифровых ре эервныхблоков в мажорированный выходной сигнал с усилением по мощности и гальванической развязкой, если этонеобходимо. 50826368 тор Ю. Макаренко Закаэ 2ВН 574/84 Тн ИИПИ Государствен по делам иэо 113035, Москва, Жаж 745 Подписноеого комитета СССРбретений и открытий5, Раушская наб.,д. 4/5 ППП "Патент ул. Проектная, 4 Составитель В. Максимктор С, Шевченко Техред Ж.Кастелевич