Счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания

Союз Севетскик Социелистнческик республикОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ БТИДЬСТВУ(23) Приоритет Н 03 К 23/10 Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Л,А. Иванов Специальное конструкторское бюро систем проььпаленнойавтоматики Чебоксарского производственного объЕДинеИНЯ,фПромприбор"(54) СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО, СОХРАНЯКХ 4 ЕЕ ИНФОРМАЦИЮ ПРИ ПЕРЕРЫВАХ ПИТАНИЯИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах промышленной автоматикиИзвестно счетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, содержащее счетный триггер с подключенной к нему запоминающей ячейкой, выполненной на ферритовых сердечниках, сохраняющихинформацию при отсутствии питания, формирователь сигналов., формирователь напряжения питания 11.Недостатком известного устройства является то, что оно не сохраняет информацию при произвольном характе-ре переходных процессов выключения- включения питания.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является счетное устройство, сохраняющее инФормацию при перерывах питания,содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, а второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через первый диод сое-. динен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого сое" динен с общей шиной, и с первой шиной питания формирователя сигналов,вторая шина питания которого соединена с выходом первого стабилизатора, и с шиной питания счетчика, входформирователя сигналов соединен спервым входом второго конденсатора,второй вход которого соединен с общей шиной, первый выход Формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которогосоединен с источником импульсов, авыходы соединены с информационнымивходами запоминающего регистра, вы 1 с ходы которого соединены с соответствующими входами установки единичныхсостояний разрядов счетчика, второйвыход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания20 запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен стретьим выходом Формирователя сигналов, первый выход выпрямителя черезрезистор соединен со входом первогостабилизатора2.Однако устройство потребляет большую мощность от питающей сети эасчет протекания по резистору большо-го тока нагрузки первого стабилиэа-.ЗО тора, 892738Цель изобретения - снижение потребляемой мощности счетного устройства.Поставленная цель достигается тем,что в счетном устройстве, сохраняющеминформацию при перерывах питания,5содержащем шину питания, соединеннуюсо входом выпрямителя, первый выходкоторого соединен со входом первогостабилизатора, а второй выход - совходом второго стабилизатора, выходкоторого через первый диод соединенс первым входом первого конденсатора,второй вход которого соединен с общейшиной, и с первой шиной питания Формирователя сигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом 1%первого стабилизатора, и с шиной питания счетчика, вход формирователясигналов соединен с первым входом.второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первый Щвыход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходи соединеныс информационными входами запоминающего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входамиустановки единичных состояний разря.дов счетчика, второй выход Формирователя сигналов соединен со входомразрешения считывания запоминающегорегистра, вход разрешения записи ко.торого соединен с третьим выходомформирователя сигналов, вход формирователя сигналов соединен со входом первого Стабилизатора через параллельно соединенные резистор ивторой диод.На чертеже представлена схемасчетного устройства, сохраняющего информацию при перерывах питания. 40Устройство содержит счетчикзапоминающий регистр 2, формирователь 3 сигналов, шину 4 питания,выпрямитель 5, стабилизаторы 6 и 7,резистор 8,диоды 9 и 10,конденсаторы 11 и 12. Выходы разрядов счетчика 1 соединены с соответствующимиинФормационными входами запоминающего регистра 2, выходы которого соединены с соответствующими входамиустановки "единичных" состоянийразрядов счетчика 1. С выходами 1315 формирователя 3 сигналов соединены соответственно вход сбросасчетчика 1, вход разРешения считывания и вход разрешения записи запоминающего регистра 2.К выходу стабилизатора 6 подключена шина 16 питания счетчика 1, вход 17 формирователя 3 сигналов зашунтирован конденсатором 11 и подключен 60 ко входу стабилизатора 6 через соединенные параллельно резистор 8 и диод 9. Вход стабилизатора 6 подсоединен к выходу 18 выпрямителя 5, к другому выходу 19 выпрямителя 5 подсое- б 5 динен вход стабилизатора 7, к выходу которого подключена через диод 10 первая шина 20 питания формирователя 3, зашунтированная конденсатором 12, вход выпрямителя 5 соединен с шиной 4 питания устройства. Выход стабилизатора 6 соединен со второй шиной 21 питания формирователя 3 сигналов.К счетному входу 22 счетчика 1 подключен источник импульсов, а к выхо" дам стабилизаторов 6 и 7, образующим шины 23 и 24 питания соответственно присоединены другие узлы счетного устройства (не показаны).Устройство работает следующим образом.Шину 4 подключают к сети переменного тока, после чего выпрямитель 5 выдает на входы стабилизаторов 6 и 7 постоянные (выпрямленные и сглаженные) напряжения, которые преобразуются нми в стабилизированные напря" жения на шинах 23 и 24 соответствен" но, используемые для питания счетчика 1, формирователя 3 сигналов и других узлов устройства.Выпрямитель 5 выполнен так, что при нормальном напряжении в сети (в пределах от 187 до 242 В) его во. ходные напряжения всегда (эа исключением интервалов времени переходных процессов при включении-выключении сетевого напряжения) и с определенным запасом остаются достаточными для нормальной работы соответствующих стабилизаторов, в частности, выходное напряжение О 4 на вйоде 18 выпрямителя 5 удовлетворяет соотношению О 7 Е 27 6 где Е - минимальное значение напряжения на входе стабилизатора 6, при котором его выходное напряжение находится в установ-ленных нормальных пределах (4,75" 5,25 В), а Е - значение напряжения О, соответствующее минимально"му значению сетевого напряжения, находящегося в установленных для него нормальных пределах (187-242 В).Формирователь 3 сигналов характеризуется порогом срабатывания Ес порогом отпускания Е тл триггера Шмитта, являющимися эначениями напряжения на входе 17 (в отличие от известного устройства это напряжение не равно напряжению О, поэтому далее его обозначаем О), а также значениемЕ напряжения О на первой шине 20 пйтайия, достаточным для блокирующего действия этого напряжения по входу блокировки схемы формирования сигналов.При сохранении нормального сетевого напряжения,.напряжение О на входе 17 формирователя 3 несколько меньше напряжения О на входе стабилизатора Б вследствие падения напряжения на резисторе 8 за счет входного тока формирователя сигналов, но всегда превышает порог отпускания Е и порог срабатывания Е триггера Шмитта формирователя 3 сигналов, а диод 9 смещен упомянутым падением напряжения в обратном направлении и ток практически не проводит (полярность включения диодов 9 и 10 соответствует положительным выходным напряжениям выпрямителя 5).Напряжение ОЗ превышает значение Е 9 и на всех выходах Формирователя 3 сигналов постоянно сохраняются фиулевые" логические уровни, не вызывающие по входу сброса счетчика 1 и по входам разрешения записи и считывания запоминающего регистра 2 предписанного им действия, при этом запоминающий регистр 2 в Функциоиаль" ном смысле отключен от счетчика, и последний выполняет счет импульсов, подаваемых на счетный вход или хранение накопленной инФормации.Через резистор 8 протекает небольшой ток по сравнению с томом нагрузки стабилизатора б, так что иа резисторе 8 выделяется незначительная чаСть мощности, потребляемой устройством от сети переменного тока. При достаточно большом входном сопротивлении Формирователя 3 сигналов, по сравнению с сопротивлением резистора 8; среднее значение напряжения О 9 отличается от среднего значения напряжения О, на величину, которая меньше отклонений мгновенного значения напряжения О от его среднего значения в меньшую сторону вследствие пульсаций, вызванных выпрямлением переменного тока выпрямителем, 5, в этом случае конденсатор 11 периодически подключается к кондеисатору Фильтра выпрямителя 5, чтоэквивалентно увеличению общей емкости сглаживающего Фильтра.С учетом этого в выпрямителе мо" жет быть применен конденсатор фильтра с уменьшенной емкостью.При скачкообразном пропадании сетевого напряжения, конденсатор Фильтра на выходе 18 выпрямителя 5 разряжается в основном через стабилизатор б иа нагрузку последнего,причем общее время разряда можно разделить на три интервала.На первом интервале диод 9 остается закрытым, и скорость уменьшениянапряжения О 4 почти постоянна и определяется емкостью конденсатора фильт.ра и током нагрузки стабилизатора б, сохраняющимся вследствие действия стабилизатора практически неизменным до тех пор, пока последний ие выйдет .из режима стабилизации, при этом напряжение О 9 на конденсаторе 11 уменьшается медленнее, чем напряжение ОНа втором интервале, начинающемся в момент времени, когда напряжение О 4 опускается ниже напряжения О примерно на. 0,5 В, диод 9 начина 5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 6 О 65 ет пропускать ток в прямом направлении, и конденсатор 11 оказываетсяподключенным через .открытый диод 9параллельно конденсатору фильтра,выдавая за счет сохраняющейся нанем энергии ток в стабилизатор б иуменьшая этим ток разряда указанного конденсатора Фильтра. Далее напряжения О 4 и Оэ уменьшаются содинаковой постоянной скоростью,которая меньше, чем скорость уменьше-ния напряжения О на первом интерва 4ле, примерно пропорционально относительному увеличению общей емкостиза счет указанного подключения конденсатора 11. Второй интервал продолжается, пока напряжение О 4 остается выше значения Е 4, т.е. достаточным для нормальной работы стабилизатора 6.На третьем интервале, соответствующем значениям О ( Е,стабилизатор бвыходит из режима стабилизации, его проходное динамическое сопротивлениестановится небольшим и практическипостоянным, вследствие чего напряжения О 4 и Оэ, а также выходное напряжение стабилизатора б уменьшаютсяприблизительно но экспоненциальномузакону до нуля. Конденсатор Фильтравыпрямителя 5, установленный на еговыходе 19, при пропадании сетевогонапряжения разряжается через стабилизатор 7 в основном током потребления других узлов, подключенны к шине 24 (входное сопротивление Формирователя 3 сигналов по его шине 20 относительно велико),Пока напряжение на выходе 19 выпрямителя 5 достаточно для нормальной работы стабилизатора 7, напряжение на шине 24 сохраняется практическн неизменным, а затем уменьшаетсяприблизительно по экспоненциальномузакону до нуля, причем с начальнойскоростью, не сильно отличающейсяот скорости снижения напряжения О 4так как постоянные времени разрядаконденсаторов обоих фильтров выпрямителя 5 выбраны, как обычно, из условий обеспечения заданных требований к пульсациям стабилизированныхнапряжений на шинах 23 и 24, питающих микросхемы, а эти требованиядля различных типов микросхем несильно различаются. До указанногомомента начала снижения выходногонапряжения стабилизатора 7 диод 10открыт, так что напряжение О наконденсаторе 12 меньше напряженияпо шине 24 лишь на величину падениянапряжения на этом диоде (около0,5 В) и, следовательно, остаетсяпрактически неизменным.Величина емкости конденсатора 12выбрана такой, что скорость его разряда с укаэанного начального уровня напряжения только током потребления. формирователя 3 сигналов по ши 892738не 20 на много меньше скоростиуменьшения напряжения на шине 24 в момент выхода стабилизатора 7 изрежима стабилизации, так что черезнебольшой промежуток времени послеэтого Момента диод 10 смещается в обратном направлении и "изолирует" конденсатор 12 от шины 24.Величина емкости конденсатора 12 выбрана настолько большой, что в процессе его разряда напряжение О сОх" раняется достаточным для оказайия 10 блокирующего действия на формирователь,3 сигналов до момента, когда напряжение на шине 23 снизится до значения, которое не может привести к неправиль ному действию Формирователя 3 сигна лов (этот момент находится в пределах третьего интервала). Момент времени, когда напряжение ОЭ становится равным Ед н формирователь 3 сигналов выдает на своем выходе 15 импульс сигнала разрешения записи, приходится на второй интервал, причем суммарная ем кость указанного конденсатора Фильтра и конденсатора 11, значение Ео иото длительность указанного импульса выб-раны такими, что к моменту окончания укаэанного импульса О т Е, так что напряжение питания счетчика 1 к этому моменту сохраняется в нормальных пределах, поэтому состояние счетчика 1 к этому моменту вследствие пропадания питания устройства самопроизвольно не сбивается, и в запоминающий регистр 2 записывается "правильное" состояние счетчика 1.Дальнейшее снижение напряжения на шине 23 не вызывает искажения информации, записанной в запоминающий регистр 2, вследствие блокирующего действия напряжения О 2 на формирователь 3 сигналов, предотвращающего 40 последующую .выдачу сигнала разрешения считывания.Замедление скорости снижения напряжения О за счет автоматического подключения ко входу стабилизатора 6 конденсатора 11 через диод 9 приводит к увеличению второй части второго интервала времени, что позволяет в соответствующей мере снизить требования к отдельным элементам устройства, о например к величине емкости конденсатора фильтра выпрямителя 5. Разряд конденсатора 11 через диод 9 одновременно с разрядом конденсатора фильтра выпрямителя 5, т.е. с заведомо меньшей скоростью, чем разряд конденсато ра 12, обеспечивает правильную работу устройства при последующем возраста" нии сетевого напряжения.При восстановлении сетевого питания напряжения на шинах 23 и 24, на пряжение О нарастает примерно с одинаковой скоростью, так как конденса-. торы фильтрсв выпрямителя выбраны иэ расчета обеспечения постоянных времени разряда, соответствующих допус- у 5 тимым амплитудам пульсаций выходныхнапряжений выпрямителя, а последниеобычно не сильно отличаются (шины23 и 24 питают в основном микросхемы, а требования к напряжениям питания различных микросхем почти одина"новы).Напряжение ОЭ нарастает медленнеевследствие интегрирующего действияконденсатора 11, эаряжаемого черезрезистор 8 (диод 9 при этом закрыт),так что к моменту достижения напряжением О 4 значения, при котором выходное напряжение стабилизатора бстановится достаточным для приведения в действие формирователя 3 сигналов по его шине ( 21, напряжениеО э достаточно для блокировки схемыформирования сйгналов Формирователя3 сигналов по его шине 20 питания,апрн достижении напряжением О 9 значения Е, , напряжение О заведомо пре-вышает значение Е, вследствие чеготриггер Шмитта формирователя 3 сигналов срабатывает при наличии насчетчике 1 и на шине 21 питания формирователя 3 сигналов нормальногостабилизированного напряжения иобеспечивает сначала сброс счетчика1 по входу сброса, а затем записьв него состояния запоминающего реги"стра 2, таким образом восстанавливается состояние счетчика, которым онобладал до перерыва питания устройства, Замедление нарастания напряжения Оз по сравнению с напрржениемО 4 достигается беэ прохождения через резистор 8 большого тока нагруз"ки стабилизатора б.Выполнение выпрямителя с конденсатором фильтра на первом выходе 18,снижающим размах колебаний мгновенного значения напряжения О вследствие пульсаций, возникающих привыпрямлении переменного тока, до ве"личины, не превышающей абсолютнойвеличины разности напряжений срабатывания и отпускания триггера Шмиттаформирователя сигналов, обеспечивает сохранение информации счетным уст.ройством при произвольном характерепереходных процессов снижения и увеличения сетевого напряжения.Предлагаемое счетное устройство,сохраняющее информацию при перерывах питания, потребляет значительноменьшую мощность,формула изобретенияСчетное устройство, сохраняющее информацию при перерывах питания, содержащее шину питания, соединенную со входом выпрямителя, первый выход которого соединен со входом первого стабилизатора, э второй выход - со входом второго стабилизатора, выход которого через перрыйЗаказ 11284/86 Тираж 991 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4,диод соединен с первым входом первого конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, и спервой шиной питания формирователясигналов, вторая шина питания которого соединена с выходом первбгостабилизатора, и с шиной питаниясчетчика, вход Формирователя сигналов соединен а первым входом второго конденсатора, второй вход которого соединен с общей шиной, первыйвыход формирователя сигналов соединен со входом сброса счетчика, счетный вход которого соединен с источником импульсов, а выходы соединеныс информационными входами запоминающего регистра, выходы которого соединены с соответствующими входамиустановки единичных состояний разрядов счетчика, второй выход формирователя сигналов соединен со входом разрешения считывания запоминающего регистра, вход разрешения записи которого соединен с третьим выходом Формирователя сигналов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью сниже"ния потребляемой мощности, вход формирователя сигналов соединен со входом первого стабилизатора через.параллельно соединенные резистор ивторой диод.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 445976, Кл. Н 03 К 3/286,Н 03 К 21/00, 1973.15 2. Техническбе описание и инструк-,ция по эксплуатации ОЯа. 670.513.10.Блок динамического преобразованияБДП-П, ЗЯа. 670.541,93, 1976.