Многоканальное аналоговое резер-вированное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 010279 (21) 2720 914/18-24с присоедимением заявки йо)м, кдз Н 03 К 19/23 6 06 Р 11/20 ГосударстаенныЯ комнтет СССР но делам нюбретеннЯ н открытнЯ(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АНАЛОГОВОЕ РЕЗЕРВИРОВАННОЕУСТРОЙСТВО Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в системах автоматического управления, к которым предьявляются повышенные требования надежности.Известно резервированное устройство, содержащее генераторы постоянного тока, диоды и резисторы 1)Недостатком этого устройства является сложность.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее ограничители тока, выходы которьм объединены в общую точку, а входы подключены к резервирующим блокам 2) . Недостатком устройства, является низкая надежность, связанная с тем, что устройство имеет одну выходную точку, при заземлении которой устройство перестает функционйровать, для исключения этого недостатка включают п таких устройств, соответствующие входы которых включают параллельно, а выход каждого устройства используют отдельно, однако это значительно усложняет схему устройства.(ель изобретения - повышение надежности и расширение функциональныхвозможностей устройства.Поставленная цель достигается тем,что многоканальное аналоговое резервированное устройство, содержащее почислу резервируемых блоков основныеограничители тока, входы которых соединены с соотв етс тв ующими рез ервируемьми блоками, содержит по числурезервируемых блоков дополнительныеограничители тока, вход каждого изкоторых подключен к выходу соответствующего основного ограничителя 15 тока, авыход - к выходу последующегоосновного ограничителя тока. На фиг,1 схематически представленопредлагаемое устройство; на фиг.2 20 схема ограничителя тока; на 1 фиг. 3-5токи и напряжения соответствующиеопределенным сос тояййям устройства,Устройство содержит резервируемые блоки 1 о, 1,1 п, балластные сопротивления 2 о 2;, ,2 посновные ограничители Зб 3,Зн тока, дополнительные ограничители 4 О, 4, ,4, тока, сопротивления 5 О, 5 5)1 нагрузки, дио- ЗО ды 6-9, источники 10 д,10 т тока,диоды 11-14 мостов дополнительных огранйчителей тока, источники 15 О,15 П тока, общую шину 16 связи и выходные точки 17, 17 17 устройства.Выходы ограничителей 3 являются выходами устройства.Токи ограничения ограничителей 3 и 4 находятся в определенном соотношении, в пределах от единицы до двух, при оптимальной величине отношения тока ограничения ограничителей Зо, 3, ,3 и к току ограничения ограничителей 4 о, 4, )4 я соответственно каждой парй ограйичителей, равному Г 2. Границы соотношения соответствуют бесконечно большому сопротивлению 50, 5, ,5 нагрузки, оптимальное значение - минимальному ее сопротивлению.Ограничители тока выполняются как из независимых схем, так и по схеме с гальванической связью (Фиг.2), При этом сущное ть работы устройства не меняется, если выдерживается достаточное по величине, существенно большее единицы, отношение значений напряжения на источниках 18 О,18 напряжения к максимальной величине выходного напряжения с выхода блоков 10, )1 й,в том числе и с учетом максимальйо возможного напряжения в режиме их неисправности.Устройство работает следующимобразом.1, Режим отсутствия неисправностей во входных блоках 1 о,1.Для упрощения рассмотрения работы устройства примем следующие услов ия:1.1. - выходные напряжения резервируемых блоков 1 О 1 изменяются н заданных пределах, имеют положительную и отрицательную полярность по отношению к шине 16 и. по величине равны между собой.1,2. - проводимость балластных сопротивлений в сумме с проводимостью. внутренних сопротивлений блоков 1 о, ,1 П в каждом из подканалов несоизмерймо мала по отношению к проводимости цепи нагрузки. При этом проводимости внутренних сопротивлений блоков 10,1ран ны между собой соответственйо также, как и проводимости балластных сопротивлений.1.3. - токи ограничения основных ограничителей тока и дополнительных соответственно равны между собой. Отношение тока ограничения основного ограничителя тоха к току ограничения дополнительного огра;ничителя тока набирается оптимальньм, равньм 21.4. - внутреннее сопротивлениеисточников 10 б,10 п и 150, 15 в схемах основнйх Зо, , З и дополнительных 4 О, , 4 ограее)ничителей тока выбирается несоизмеримо большим по отношению к величинам сопротивлений нагрузки,1.5. - сопротивления 5 О, , 5 вранны между собой по величине и сопротивления нагрузки при возникновении на выходе устройства максимального напряжения нагружают устройствотоком, меньшим по величине сравнительно с величиной тока ограниченияограничителей 30, , Зп1.6. - ,прямые и обратные вольтамперные характеристики диодов, входя-щих и схемы ограничителей ЗоЗй,1540, , 4 ,соответственно идентичнымежду собой. При этом характеристикиидеализируются с признаками; прямыединамические сопротивления диодовпринимаются равными нулю, а обратные - бесконечности, падение напря 20 жения на диодах при протекании черезнихпрямого тока, равно нулю.При изменении входных сигналовн заданной области напряжений точки 17, 17 17 и в силу приня)5 тых условий 1.1-1,6 являются эквипотенциальными и через ограничители4 о, , 4 и не протекают сос тавляющие токов нагрузки или составляющие входных токов устройства, ПриО этом выходные напряжения в подканальных устройствах с достаточной степенью точности ранны выходны). напряжениям блоков 1 О 1 л, вседиоды 6-9 и 11-14 ограничителей 30,, 3 и 4 , 4находятся впроводящем состоянии,11. Режим наличия неисправности врезернируемых блоках.,4 ля упрощения рассмотрения работыустройства примем следующие усло 40 вия:2.1 - на устройство, резервирующее минимум три входных блока иимеющее минимум три выхода,воздействует только один вид неисправности,452.2 - неисправность входногоблока заключается в наличии на еговыходе йеуправляемого напряжения, максимального по величине, но ограни 5 О ченного некоторьм пределом, которыйне нарушает условия 1,4. и что неможет явиться причиной вывода изстроя каких-либо ограничителей тока в устройстве.2.3 - значение величины токаограййчения ограничителей Зо ,Звыбирается из условия достаточностии некоторого превышения суммы токов ограничения ограничителей Зо,З в оставшихся подканалах с60 испранными входными блоками 1,1 по отношению к сумме токов нагПрузки при максимальном входном сигнале по услонию 1.1. и тока ограничения ограничителя 3,Зп не 65 исправного подканала (Фиг,З) .При наличии неисправности, напри мер, .блока 1 с), на выходе которого имеется неуправляемый выходной сигнал положительной полярности +Б 1, и при величинах сигналов П,(, Улн, равных нулю, ограничитель Зо работает в режиме насыщения, что обусловлено выбракным соотношением токов ограничения ограничителей Зо. Зп и 4 О, , 4 т согласно условию 1.3. При этом сумма токов ограничения огра ничителей 4 о и 4 п больше суммы токов тока ограничения ограничителя ЗО и тока нагрузки по выходу 17 О (в данном случае ток нагрузки равен нулю соответственно с принятым условием равенства нулю 15 напРЯжений У,1 и Улп ). Цепь тока 1 отз ограничителя 3 замыкается на блоки 1 и 1 п через ограничители 4 б (ток 1 от 4 )31 (ток 1 отз) и 4(ток 1 от 4 ), Зп (ток 1 отэ ) . при соблюде нии симметрии схемы устройства значения токов в симметричных цепях ограничителей 4 О, 3 и 4 т, Зп равны между собой и составляют половину От суммы токОВ 1 отэ и 1 н 525 Аналогично рассмотренному, ограничитель 3 О нагружается суммой токов1 от 4 н и 1 МОграничитель 4тока в даннойситуации работает в зоне до ограничения и при симметрии схемы, ток1 ОТ 4 равен нулю, а точки 17 и 17 оявляются эквипотенциальными, что иобеспечивает равенство выходныхнапряжений в данных точках 01 = Б 1напряжениям снимаемым с выходов резервируемых блоков 1 О 1 прирабате ограничителей ЗЛ и Зп в зоне до ограничения.При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряженийс)1:01. =ОлО=Олт, =ОлтанОлт=О 1 н 5=О 1 н 1 Н 5отъ ОТЗЫВ ОТ 4 ОТ 4 К 5 "5 о1 1 +1 -.+1Для случаев, когда короткое замыкание возникает на других выходах устройства, очевидно, что рассмотренное выше можно распространить анало.гичным образом для любого. такого случая без изменения существа и прин" ципов работы устройства.1 Ч. Режим наличия.обрыва входной цепи, связывающий вход устройства с выходом блока 1 , 1 О (фиг,5) .Допустим обрыв цепи блока 1 о, тогда ток в нагрузке 5 О 1, поддерживается за счет соответствующего возрастания суммарного тока ограни" чителей 31 и Зо, цепь которых соединяется с сопротивлением нагрузки 5 О через ограничители 4 с) и 4. При этом напряжение в точке 17, ввиду отсутствия тока в ограничителе 3, равно напряжению в точке 17 О и при ограничителях 3и Зт, работающих в зоне до Ограничения, а также при Ограничителях 4 О, 4 1 и 4 т, работающих в зоне до ограничения, капряжения в точках 17 и 17 т равны той же величине, равной достоверным величинам выходных напряжений блоков 1 и 1. Ввиду того, что при наличии рассматриваемого вида неисправности всеограничители 4 О,4 п работают взоне ограничения, все выходные точки устройства 17 О, , 17 являютОя эквипотенциальными и выходноенапряжение данных точек соответствует величине напряжения ка выходахблоков 1 О,1 О, имеющих дострверный сигнал: при уровне выходногонапряжения на блоках 1 О, 1, равномнулю, выходное напряжение на высодах устройства 17 О, 17 п такжеравно нулю.При уровне выходного напряжения 40приборов 1 о, 1 отличном от нуля,величина выхоцного напряжения устройс тва в силу в ыше изложенного (ограничители 4 о, , 4 ) работают в зоне до ограничения),также имеет величину, равную этим достоверным уровням,При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напря-. женийО л т О 1 лп ( зырит ) эыклтл Цььх 1 тп501 ОТ 4 О )1 н 5 к 5 л нбпотъ1 от 5 От 5 н 5 нэ н 5 О11 -+1 .1Для случаев когда вместо блока 1У55 неисправным окажется другой блок 1 или 1 й, очевидно,что рассмотренные выше соотношения и рассуждения сохранятся только уже по отношению к другому блоку111, Режим наличия короткого эа- Щ мыкания одного из выходов устройства на шину 16 (фиг. 4) .При рассмотрении данного режима работы устройства принимаются условия, изложенные в и. 1 и. 65 Рассмотрим случай, когда короткое замыкание произошло, напримерна выходе 17 О.В этом случае напряжение П( оказывается приложенным к ограничителю 3 и он переходит в режим работы с током ограничения 1 О.Ограничитель 3 Ф тока нагружается током ограничения ограничителя 4 у в сумме с током нагрузки 1 К, что обусловлено величиной тока ограничения 4 О, ссставляющего часть тока ограничения Ограничителя Зб.Ток ограничения ограничителя 3 выбирается из расчета его работы в зоне до ограничения с учетом нагрузки его током ограничения оГраничите" ля 4 В сумме с током нагрузки 1 при выполнении условия 1.1.При данном виде отказа имеются следующие зависимости токов и напряжений1 отз )оч,-ОО,- О;=Оф О =)п1 = 1 Н = 1 дб 1 оз(ф 1 отэ 16+16 н 5 от1 осд 0 51 мбПри рассмотренных случаях неисправностей устройство обеспечивает поступление достоверной информации с его выходов в цепи высших нагрузок.Устройство обладает повышенной надежностью работы за счет исключения общей выходной точки.Кроме того, в нем расширены функциональные возможности (оно может функционировать как для нечетного количества каналов, так и для четного),Формула изобретенияМногоканальное аналоговое резервированное устройство, содержащее по числу резервируемых блоков основ-ные ограничители тока, входы которыхсоединены с соответствующими резервируемыми блоками, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениянадежности и расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит по числу резервируемых блоков дополнительно ограничители токавход каждого из которых подключенк выходу соответствующего основного4ограничителя тока, а выход - к выходу последующего основного ограничителя тока. Источники информации 5 принятые во внимание при экспертизе1. Гильбо Е.П, Обработка сигналов на основе упорядоченного выбора,М.,Советское радио , 1976, с.317, рис. 7-15.3) 2. Авторское свидетельство СССР1 190664, кл. Н 05 К 10/00, 1965.807489 Составитель В. МаксимоТехред ,М, Голинка Л. бинец едак орректо 84 Тир ВНИИПИ Гос по делам 113035, МосЗаказ 3 ж 999НарственногизОбретенийква, Ж,сно г.ужгород ул.Проектная, 4 иал ППППате Подл комитета СССР открытий ушская наб.,