Устройство для автоматического контроля многоканального объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ХОНМНОВЧВи 1 Е СВ Х 5 В 23/02 ТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ ерительные1974, с. 244,ения. Подина, Л.,69, рис.9,19ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЭО(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим В.И.Ульянова (Ленина)(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО, КОНТРОЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО ОБЪЕКТА, содержащее унифицирующие цреобразователи, входами соедйненные с входами устройства, а выходами - с информационными входами контактных ключевых элементов коммутатора, подсоединенных управляющими входами через первый дешифратор к выходам кольцевого счетчика, блок сравнения, первым входом соединенный с выходом блока уставок, а вторым входом - с объединенными между собой выходами контакт. ных ключевых элементов коммутатора, блок индикации, управляющие входы которого соединены с адресными выходами первого дешифратора, информационный вход подключен к выходу блока сравнения, а вход сброса соединен с первым выходом блока управления и входом сброса кольцевого счетчика, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности устройства, в него введены счетчик, второйдешифратор, регистр, третий дешифратор, реверсивный счетчик, мультиплексор и делитель частоты, причеминформационный вход счетчика подключен к выходу блока сравнения, входысброса счетчика и регистра соединеныс первым дополнительным выходом первого дешифратора, выходы счетчикаподключены к входам второго дешифратора, выходами соединенного с входами регистра, первый, второй, третийи четвертый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам .третьего дешифратора, пятым входомподключенного к второму дополнительному выходупервого дешифратора исчетному входу реверсивного счетчика,шестым входом - к первому выходу бло- Ока управления и управляющему входуделителя частоты, а седьмым входом -к выходам реверсивного счетчика иадресным входам мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами делителя частоты, подключенного информационным входом квторому выходу блока управления,выход мультиплексора соединен с информационным входом кольцевого счетчикаи стробирующим входом блока сравнения, при этом первый, второй и третий выходы третьего дешифратора сое- фдинены соответственно с входами управления суммированЦем, управлениявычитанием и сброса реверсивногосчетчика.Изобретение относится к измеригельным информационным системам и может использоваться для эксплуатационного контроля многоканальных объектов, критерием отказа которых является выход из строя большого количества однотипных контролируемых каналов(например, при контроле датчиков рецепторных полей в системах распознавания, приемно-усилительных трактов 10рыболовецких гидроакустических станций, полей датчиков крупнорайонных сейсмических станций, элементов солнечныхбатарей и т. п. там, где средняя частотаотказов относительно постоянна и заранее неизвестна,Известно устройство для централизованного контроля с циклическим оп,росом датчиков, содержащее генераторкодовых Импульсов, коммутатор с контактными ключевыми элементами, управляемый от счетчика, канал автоматического измерения, канал линеаризации характеристик датчиков, каналконтроля, блок индикации и регистрации, а также блок измерений по вызову 1.Недостатками данного устройстваявляются его значительная сложностьи малый срок службы контактного коммутатора.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для автоматического контролямногоканального объекта, содержащееунифицирующие преобразователи, входа 55ми соединенные с входами устройства,а выходами - с информационными входами контактных ключевых элементов коммутатора подсоединенных управляющиУ40ми входами через первый дешифраторк выходам кольцевого счетчика, блоксравнения, первым входом соединенныйс выходом блока уставок, а вторымвходом - с объединенными между собойвыходами контактных ключевых элемен 45тов коммутатора, блок индикации, управляющие входы которого соединеныс адресными выходами первого дешифратора, йнформационный вход подключенк выходу блока сравнения, а вход 50сброса соединен с первым выходомблока управления и входом сбросакольцевого счетчика. В устройствеосуществляется последовательное подключение выходных сигналов унифицирующих преобразователей к входу бло,ка сравнения, где они сравниваются1уставок, а результаты сравнения поступают на блок индикации 12 .Недостатком известного устройстваявляется низкая надежность коммутации контактных ключевых элементов коммутатора из-за высокой частоты его переключений, которую приходится устанавливать для обеспечения минимального риска необнаружения отказа объекта,Целью изобретения является повыше" ние надежности устройства за счет возможности автоматического регулирования частоты переключения коммутатора.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического контроля многоканального объекта введены счетчик, второй дешифратор, регистр, третий дешифратор, реверсив" ный счетчик, мультиплексор и делитель частоты, причем информационный вход ,счетчика подключен к выходу блока сравнения, входы сброса счетчика и регистра соединены с первым дополни" тельным выходом первого дешифратора, выходы счетчика подключены к входам второго дешифратора, выходами соединенного с входами регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы ко,торого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам третьего дешифратора, пятым входом подключенного к второму дополнительному выходу первого дешифратора и счетному входу реверсивного счетчика, шестым входом - к первому выходу блока управления и управляющему входу делителя частоты, а седыюм входом - к выходам реверсив" ного счетчика и адресным входам мультиплексора, информационные входы ко" торого соединены с выходами делителя частоты, подключенного информационным входом к второму выходу блока упавления, выход мультиплексора соеинеи с информационным входом кольцеого счетчика и стробирующим входом блока сравнения, при этом первый, второй и третий выходы третьего дешифратора соединены соответственно с входами управления суммированием, управления вычитанием и сброса ревер сивного счетчика.В предлагаемом устройстве в конце каждого цикла контроля анализируется общее число отказавших каналов, Если это число не превышает 1/3 К, гцеК - критерий отказа объекта (число отказавших каналов, при котором объект контроля считается неисправным), то в следующем цикле контроля частота переключений коммутатора уменьшается в два раза. Если в конце какого либо цикла число отказавших каналов находится в интервале 1/3 К " 1/2 К, то в следующем цикле частота коммутации остается прежней. Если анализируемое число отказов находится между 1/2 К и 2/3 К, то в следующем цик" ле частота переключений удваивается. Если в конце какого-либо цикла контроля число отказавших каналов превысит 2/3 К, .то независимо от частоты переключений последнего цикла устанавливается максимальная частота коммутации, с которой устройство начало свою работу. Таким образом, при относительно постоянной реальной интенсивности отказов сохраняется мачлый риск не обнаружить вовремя неисправность объекта и в то же время средняя частота переключений коммутатора уменьшается, что повышает надежность контактных ключевых элементов.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для автоматическбго контроля многоканального объекта.устройство содержит унифицирующие преобразователи 1, предназначенные для преобразования входных сигналов в унифицированный электрический сигнал, коммутатор 2, который предназначен для коммутации выходных. сигналов преобРазователей 1 и содержит контактные ключевые элементы 3, кольцевой счетчик 4 и первый дешифратор 5, блок 6 сравнения, служащий для сравне. ния унифицированных сигналов с уставками от блока 7 уставок, блок 8 индикации, предназначенный для отображения результатов контроля, блок 9 уп" равления, служащий для формирования тактовых импульсов и управления работой устройства, счетчик 10, служащий для фиксации числа отказавших каналов, второй дешифратор 11 служащий для управления работой (трехразрядного) регистра 12 на триггерах 13, служащего для управления третьим де" шифратором 14, который предназначен для управления реверсивным счетчиком 15 и содержит элементы И 16 - 18, элементы ИЛИ 19 и 20 и элемент И-НЕ 21, мультиплексор 22, служащий дляюподключения импульсов определенной частоты от делителя 23 частоты к счетчику 4 коммутатора 2 в зависимостиот кода на выходе реверсивного счет.5 чика 15. Блок 9 содержит генератор24 тактовых импульсов, элемент И 25и триггер 26. 10 15 20 25 1 30 35 40 45 50 55 Устройство работает следующим образом.Импульс "Пуск", однократно, поступающий с пульта оператора через блок 9 управления, сбрасывает в нулевое состояние счетчик 4, блок 8 индикации, реверсивный счетчик 15 и дели- тель 23, На втором дополнительном выходе дешифратора 5 при этом появляется сигнал "1", сбрасывающий в ну. левое состояние счетчик 10 и регистр 12.Тактовые импульсы генератора 24 блока 9 управления начинают посту- пать на вход делителя 23 частоты.Последний представляет собой обычный двоичный счетчик, частота импульсов на каждом из последующих выходов которого в два раза меньше, чем на предыдущем, Выходной код установленного в нулевое состояние реверсивного счетчика 15 подключает к выходу мультиплексора 22 тот выход делителя 23, частота импульсов на котором максимадьна. Эти импульсы проходят:на счетчик 4, который с приходом каждо-го очередного импульса изменяет свое состояние, и на выходах дешифратора 5 по очереди появляется сигнал, открывающий ключи 3, число которых равно числу контролируемых каналов. При этом сигналы от унифицирующих преобразователейпо очереди подключаются к входу блока 6 сравнения. Если модуль разности между сигналом и уставкой превышает допустимое отклонение, что свидетельствует о неисправности канала, то на выходе блока 6 появляется сигнал, поступающий в блок 8 индикации. На адресных входах блока 8 при этом существует единичный позиционный код адреса контролируемого на данном такте канала, поступающий с адресных выходов коммутатора 2. Высвечивается соответствующий элемент индикаций, свидетельствующий о неисправности канала. Если же оказы" вается, что модуль разности между сигналом и уставкой не превышает допустимого уровня, то блок 6 сравнения не срабатывает и сигнал на выхо 1104472де блока 6, свидетельствующий о неисправности канала, не появляется.Для исключения ложных срабатыванийблока 6 сравнения из-за неустановившихся переходных процессов при подключении очередного канала выходнойсигнал этого блока стробируется сигналом мультиплексора 22,Сигналы с .выхода блока б сравне ния поступают также на вход счетчика 10, в котором фиксируется число отказавших каналов. Выходы счетчика 10 управляют состоянием дешифратора 11, который соединен своими выходами с входами регистра 12, представляющего собой набор триггеров 13. Сигналы "1" появляются на первом, втором и третьем выходах дешифратора 11 при появлении в счетчике 10 чисел соответц ственно 1/3 К, 1/2 К и 2/3 К, где К - число отказавших каналов, при котором объект контроля считается неисправным.Если после контроля всех каналов д 5 число отказов окажется меньше, чем 1/3 К, то в течение цикла контроля сигнал "1" не появляется ни на одном из выходов дешифратора 11 и регистр 12 к концу цикла остается в нулевом состоянии. При этом на нулевом выходе его первого разряда останется "1", которая через элемент И 18 поступит на вход управления сложением реверсивного счетчика 15, Элемент И 1835 открыт, так как на выходе элемента И-НЕ 21 существует сигнал "1", обусловленный нулевым состоянием выходов реверсивного счетчика 15. На входе управления вычитанием реверсивного счетчика 15 сигнал "0", так как подключенный к этому входу элемент И 17 закрыт нулевым сигналом с единичного выхода второго разряда регистра 12 и нулевым сигналом с выхода элемента ИЙИ 19, который обусловлен нулевым45 состоянием реверсивного счетчика 15. Последнее предусмотрено дпя того, чтобы не допустить режим вычитания . реверсивного счетчика 15, если он на. ходится в нулевом состоянии, После окончания цикла контроля импульс, по. являющийся на первом дополнительном выходе дешифратора 5, переведет реверсивный счетчик 15 в состояние, на единицу большее предыдущего (нулевого), и мультиплексор 22 подключит к своему выходу следующий выход ,делителя 23 с частотой импуль сов в два раза меньшей, чем предыдущая. После этого импульс на втором дополнительном выходе дешифратора 5 установит в нулевое состояние счетчик 10 и регистр 12 и начнется следующий цикл опроса каналов, который осуществляется со скоростью в два раза меньшей, чем в предыдущем цикле.В новом цикле вышедшие ранее иэ строя каналы подтвердят свое состояние в блоке 8 индикации и их число просуммируется с числом новых отказов в счетчике 10. Есди общее число отказов к концу нового цикла вновь не превысит 1/3 К, то содержимое реверсивного счетчика 15 увеличится еще на единицу аналогично описанному и частота импульсов, поступающих в коммутатор 2, вновь уменьшится вдвое. Так продолжается до тех пор; пока ,либо к концу очередного цикла в счетчике 10 не окажется записанным число, находящееся в интервале 1/3 К - ,1/2 К, либо мультиплексор 22 не подключит к своему выходу последний выход делителя 23 с минимальной для предлагаемого устройства частотой коммутации.При этом в первом случае к концу цикла первый разряд регистра 12 перейдет в единичное состояние и через элемент И 18 отключит режим сложения реверсивного счетчика 15, на входе управления вычитанием которого также сигнал "0", поскольку второй разряд регистра пока не сработал. Поэтому реверсивный счетчик 15 не изменит свое последнее состояние, вследствие чего частота переключений коммутатора 2 в следующем цикле останется такой же, как и в предыдущем. Во втором случае в реверсивном счет" чике 15 окажется записанным максимальное число, равное числу выходов делителя 23 без единицы и соответствующее "1" во всех разрядах. При этом срабатывает элемент И-НЕ 21, отключая .через элемент И 18 режим сложения реверсивного счетчика 15, и в дальнейшем устройство продолжает работать с минимальной частотой. Если к концу какого"либо цикла контроля зафиксируется число отказов 1/2 К - 2/3 К, сработают первый и второй разряды регистра 12, При этом отключится режим сложения и подключится режим вычитания реверсивного счетчика 15, и к началу следующего цикла его состояние уменьшится на7 11044 единицу, что повлечет за собой удвоение частоты переключений коммутатора 2. Это удвоение в каждом следующем цикле происходит до тех пор, пока реверсивный счетчик 15 не придет в нулевое -состояние и частота коммутации не окажется максимальной, после чего сработает элемент ИЛИ 19 и запретит дальнейшее вычитание из реверсивного счетчика 15. Далее устрой" 0 ство работает с максимальной частотой переключений.Если в конце цикла контроля число, зафиксированное в счетчике 10, окажется больше, чем 213 К, то сработают все три разряда регистра 12. При этом сигнал "1" с единичного выхода третьего разряда поступит на элемент И 17, который с приходом импульса с второго дополнительного выхода коммутатора 2 откроется, и через элемент ИЛИ 20 реверсивный счетчик 15 сбросится в нулевое состояние. Для надежного сброса нулевой сигнал с нулевого выхода третьего разряда ре гистра 12 закрывает элемент И 17, управляющий режимом вычитания реверсивного счетчика 15. В дальнейшем работа устройства проходит с максималь- ной тактовой частотой, так как в конце каждого цикла реверсивный счетчик 15 сбрасывается.При необходимости остановки контроля от пульта оператора поступает импульс на шину "Останов" и тактовыеимпульсы от блока 9 управления на схему не проходят.ФВ предлагаемом устроистве в сравнении с известным при ограниченном 72 8допустимом числе срабатываний контактного ключевого элемента коммутатора выигрыш по времени безотказной работы мож,но определить по формуле 1 -1,где 1 - средняя частота коммутации в предлагаемом устройстве, 1 - фиксированная частота коммутации в известном, равная максимальной из набора частот предлагаемого устройства.Статистические характеристики отказов объекта контроля таковы, что в процессе контроля с одинаковой во - роятностью р появляются и частот коммутации, т.е. р=1/и. Тогдагде 1, =1/2 , так как возможные частоты отличаются в два раза. С учетом этого получим2")ф-= . и.2 -1Например, при п=5=2,6, т.е. в данном случае обеспечивается почти трехкратное увеличение времени безотказной работы. Это увеличение существенно зависит от соотношения априор" ной и реальной интенсивностей отказов и возрастает с ростом последнего. Когда реальная интенсивность отказов объекта равна априорной, на основании которой выбирается максимальная частота коммутации, время безотказной работы предлагаемого устройства равно времени безотказной работы известного.