Устройство контроля импульсных сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоц мистическихРеспублик 13 903323(22) Заявлено 15. 06. 81(21) 3290802/18-21с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Опубликовано 070383. Бюллетень Мо 9Дата опубликования описания 070383 М Кп з Н ВЗ К 5/19 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения И.Е.Хейфец, А.И.Январев, А.Т.Бибикова и ЕН.Акшейцева. Всесоюзный электротехнический институт ик.В.И,Ленина(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к контролю импульсных систем и может быть использовано для контроля многоканальных цифровых и импульсных устройств, сигналы на входах,и/или выходах. которых совпадают или перекрываются.Известно устройство для контроля импульсов, основанных на контроле периода, поступающих на их вход импульсных сигналов, содержащее логические элементы И, ИЛИ, НЕ, одновибратор, задержки, триггеры 1 .Недостаток его заключается в возможности отказов указанных элементов в состояния, приводящие к скрытым отказам устройства контроля.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля, включающее в себя входные шины и блок контроля совпадений с двумя выходами, содержащий два триггера, выходы которых являются выходами блока контроля совпадений, два двухвходовых элемента ИЛИ, входы которых являются входами блока контроля совпадений, логический элемент НЕ, а входы блока контроля совпадений связаны с входными шинами, а также включающее в себя два элемен. та и и два элемента НЕ 121. Недостатком устройства является возможность формирования неверной информации, а также возможность отказа по причине скрытых отказов используемых логических элементов внут ри устройства контроля. Цель изобретения - повышение надежности контроля за счет фиксирова-. ния сбоев и отказов как контролируемого объекта, так и устройства контроля,Для достижения цели в устройство контроля импульсных сигналов, включающее в себя входные шины и блок конт,роля совпадений с двумя выходами, содержащий два к-триггера, выходы которых являются выходами блока контроля совпадений, два элемента ИЛИ,входы которых являются входами блока контроля совпадений, логический элемент НЕ, а входы блока контроля совпадений соединены с входными шинами, а также включающее в себя два элемента И и два элемента НЕ, введены два индикатора, два элемента задержки, а также два переключателя и блок контроля последовательностей импульсов, выполненный в виде последовательносоединенных между собой элементаИ-НЕ с дифференциальными входами,логического элемента И для последовательностей импульсов, второй вход которого соединен с пятой входной шиной,и блока выявления неисправностей,причем в блок контроля совпаденийвведены четырехвходовый элемент И-НЕодновибратор и два двухвходовых элемента И-НЕ, при этом входы блока конт.роля совпадений, подключенные к первым входам элементов ИЛИ, подключенык двум переключающим контактам первого переключателя, его размыкающиеконтакты соединены с первой и второйвходными шинами, а замыкающие контакты соединены с третьей входнойшиной, входы блока контроля совпадений, подключенные ко вторым входамэлементов ИЛИ,подсоединены к четвертой входной шине, выходы элементов 20ИЛИ соединены с двумя входами четырехвходового элемента И-НЕ и первыми входами двухвходовых элементовИ-НЕ, вторые входы которых соединеныс другими двумя входами четырехвходового элемента И-НЕ, с Функциональными входами блока контроля последовательностей импульсов и выходами элементов задержки, а выходы подключенык объединенным входам Я и К соответствующих К-триггеров, выход четырехвходового элемента И-НЕ подключенк входу одновибратора, выход которого через первый элемент НЕ связан стактирующими входами 1 К-триггероввыход каждого из которых через последовательно соединенные указанныедругие элементы НЕ и И соединены ссоответствующими индикатором и переключающим контактом второго переключателя, замыкающие контакты которогосоединены с общей шиной, а размыкающие контакты с входами соответствующих элементов задержки,Кроме того, логический элемент И 45 для последовательностей импульсов содержит двухвходовый элемент И, к одному входу которого подключен выход преобразователя последовательности импульсов в постоянное напряжение, состоящий из разделительного конденсатора, подключенного к катоду шунтирующего диода и аноду выпрямительного диода, катод которого соединен с накопительным конденсатором и нарузочным резистором, а другие выводы накопительного конденсатора, нагрузочного резистора и анод шунтирующего диода подключены к общей шине, а второй вход является входом элемента И для последовательностей импуль сов, а блбк выявления неисправностей содержит повторитель из последователь. но соединенных двух транзисторов, причем в базовую цепь первого транзистора включена разделительная це- б 5 почка из диода и резистора, а к змиттеру второго транзистора подключенышунтирующий диод и импульсное реле,содержащее параллельно соединенныемежду собой два последовательновключенных коммутирующих диода, сглаживающий конденсатор, реле, два последовательно соединенных разделительных конденсатора, общая точка которыхсоединена с коллекторными резисторами транзисторов повторителя и шинойпитания, индикатора неисправности,включенного через размыкающие контакты реле к шинам питания, а другиеконтакты реле являются выходом устройства.На чертеже приведена схема устройства.Устройство 1 контроля импульсныхсигналов содержит блок 2 контролясовпадений, который состоит из логических элементов 3 ИЛИ, двух элементов 4 И-НЕ, четырехвходового элемента 5 И-НЕ, одновибратора б, инвертора7, )К-триггеров, 8 с единичными выходами 9 и нулевыми выходами 10,блок 11 контроля последовательностейимпульсов, который состоит из дифференциального элемента 12 И-НЕ, в своюочередь состоящего из дифференциальных цепей 13 и элемента 14 И-НЕ, логического элемента 15 И для последовательностей импульсов, в свою очередь состоящего из конденсаторов 16и 17, диодов 18 и 19, резисторов 20и 21, элемента 22 И, выявителя 23 неисправностей, в свою очередь состоящего из разделительной цЕпочки-диода24 и резистора 25, нагрузочных резисторов 26 и 27, шунтирующего диода 28,транзисторов 29 и 30, коммутирующихдиодов 31 и 32, разделительных конденсаторов 33 и 34, реле 35, сглаживающего конденсатора 36, индикатора 37неисправности, выходных цепей 38-40,Кроме того, устройство контроляимпульсных сигналов содержит двекнопки 41 и 42, индикаторы 43, дваэлемента 44 задержки на исчезновение,импульсов, резисторы 45, элементы 46 НЕи элементы 47 И,шину 48 питанияи 49 общую шину питания, пятую 50,четвертую 51, третью 52, вторую 53 ипервую 54 входные шины,Входы блока 2 контроля совпадений,подключенные к первым входам элементов 3 ИЛИ подключены к двум переключающим контактам первой кнопки 41,их размыкающие контакты соединены с54 первой и 53 второй входными шинами, а замыкающие контакты соединеныс 52 третьей шиной, входы блока 2контроля совпадений, подключенные квторым входам элемента 3 ИЛИ, подсоединены к 51 четвертой шине, выходыэлементов 3 ИЛИ соединены с двумя входами четырехвходового элемента 5 И-НЕ и с первыми входамидвухвходовых элементов 4 И-НЕ, вторые входы которых соединены с другими двумя входами четырехвходового эЛемента 5 И-НЕ, с Функциональными входа.ми блока 11 контроля последовательнос.тей импульсов и выходами элементов 44 задержки, а выходы подключены ко входам 8 и К соответствующих триггеров 8, выход четырехвходового элемента 5 И-НЕ подключен к входу одновибратора б, выход которого через первый элемент 7 НЕ связан с тактирующими входами триггеров 8, выход 9 каждого из которых через последовательно соединенные укаэанные другие элементы 46 НЕ и 47 И,соединены с соответствующими индикатором 43 и переключающим контактом второй кнопки 42, замыкающие контакты которой связаны с общей шиной 49, а размыкающие контакты с входами соответствующих элементов 44 2 О задержки,Функциональные входы блока 11контроля последовательностей импульсов являются входами диФференциального элемента 12 И-НЕ и подключены кдифференцирующим цепям 13, выходыкоторых соединены с входами элемента14 И-НЕ, выход которого подключен кфункциональному входу логическогоэлемента 15 И для последовательностей импульсов через разделительныйконденсатор 16, другой вывод которого подключен к катоду шунтирующего диода 18 и аноду выпрямительного диода 19, катод которого соединен 35 с накопительным конденсатором 17, нагрузочным резистором 20 и тремя входами элемента 22 И, четвертый вход которого является вспомогательным и соединен с входной пятой шиной 50 40 устройства 1, а выход его, соединенный с коллекторным резистором 21, подключен к аноду диода 24, катод которого соединен с резистором 25 представляющие собой разделительную це почку и к базе первого транзистора 29 выявителя неисправностей 23. Другие выводы накопительного конденсатора 17, нагрузочного резистора 20 и анод шунтирующего диода 18 соединены с эммитером первого транзистора 29 и другим выводом резистора 25 раз делительной цепочки и соединены с общей шиной 49 питания, а к эммитеру второго транзистора 30 подключены шунтирующий диод 28 и импульсное реле, содержащее параллельно соединенные между собой два последовательно включенных коммутирующих диода 31 и . 32, сглаживающий конденсатор 36, реле 35 и два последовательно соединенных 60 разделительных конденсатора 33 и 34, общая точка которых соединена с коллекторными резисторами 26 и 27, транзисторов 29 и 30 повторителя, коллекторным резистором 21 элемента 22 И и, б 5 шиной 48 питания. Индикатор 37 неисправности включен через размыкающие контакты реле 35 к шинам 48 и 49 питания, а другие контакты реле 35 являются выходом цепей 38-40 устройства 1.Блок 2 контроля совпадений предназначен для контроля и запоминания вида несовпадений. Индикаторы 43 показывают вид несовпадений, а 37 сигнализирует о неисправности.Вторая кнопка 42 позволяет вернуть элементы схемы контроля в исходное состояние, при нажатии кнопки 42 одновременно проверяется целостность индикаторов и их цепей. Первая кнопка 41 предназначена для проверки устройства 1 контроля импульсных сигн алов.Блок 11 контроля последовательностей импульсов предназначен для контроля правильности работы всех элементов устройства, в том числе и входящих в него.Принцип работы устройства контроля импульсных сигналов заключается в следующем,Устройство контроля импульсных сигналов имеет два контролируемых входа.Устройство построено с использованием общеизвестной полной функции разложения единицы, т.е. при нормальной работе контролируемо".о объекта устройство работает по Функции совпадения и вынуждает ритмично изменять состояния элементов, призванных регистрировать несовпадения при их появлении. Таким образом, все элементы устройства контроля при нормальной работе контролируемого объекта непрерывно изменяют свои состояния. Выде ляются характерные точки схемы контроля, характеризующие исправность всего устройства и с помощью достаточно надежного устройства контроля последовательностей импульсов, подключенного к контролируемям точкам, судят об исправном состоянии элементов устройства контроля.При нормальной работе контролируемого объекта с входных шин 53 и 54 через размыкающие контакты первой кнопки 41 и элементы 3 ИЛИ на входы элементов 4 И-НЕ и одновременно на входы четырехвходового элемента 5 И-НЕ блока 2 контроля совпадений по" ступают совпадающие ИЛИ, перекрывающиеся сигналы, при этом, если на оставшихся двух входах блокировки четырехвходового элемента 5 И-НЕ в данный момент присутствуют сигналы "1", то на его выходе появляется нулевой импульс, запускающий одновибратор б на время, необходимое для нормальной работы логического элемента 15 И для последовательностей импульсов, Одно 1003323временно опоокидываются триггеры 8 в состояние "единица" по их асинхронным входам нулевыми сигналами с выходов элементов 4 И-НЕ,После исчезновения контролируемыхвходных сигналов на входах К, включенных параллельно входам триггеров8,поЯВлЯютсЯ сигналы единица" пРиэтом на тактовых входах указанйых триггеров присутствует сигнал "еди О ница", обусловленный выходным сигналом элемента 7 НЕ. После восстановления одновибратора 6 сигнал на выходе элемента 7 НЕ становится нулевым и триггеры 8 возвращаются в сос 15 тояние "ноль", Таким образом, при нормальной работе контролируемого объекта триггеры 8 ритмично перебрасываются один раз в период поступления контролируемых импульсов в состояние "единица" на время, равное времени запуска одновибратора б, Сиг. налы с единичных выходов 9 триггеров 8 инвертируются элементами 46 НЕ и затем усиленные элементами 47 И поступают на индикаторы 43, которые загораются (светятся) при появлении нулевого потенциала на выходах элементов 47 И. Однако при нормальной работе контролируемого объекта индикаторы 43 светиться не будут, так ЗО как длительность их свечения при этом определяется длительностью времязадающей цепи одновибратора б, а она крайне мала, и не может быть замеченной невооруженным глазом при рабочей 35 частоте поступления контролируемых импульсов. Сигналы с выходов элементов 47 И поступают также через размыкающие контакты второй кнопки 42 на входы элементов 44 задержек на исО чезновение импульсов, выходы которых в виде сигналов блокировки поступают на входы элементов 4 И-НЕ и четырехвходового элемента 5 И-НЕ. Время задержки выбрано из условий времени 45 неодновременности поступления контролируемых импульсов и не позволяет блокироваться схеме контроля при нормальном состоянии контролируемого объекта. Задержанные сигналы на выходах указанных задержек 44 характери-. зуют исправное состояние всех элементов блока контроля совпадений, .таким образом, выходы задержек являются контрольными точками. Эти с:.гналы поступают на входы дифференциального элемента 12 И-НЕ блока 11 контроля последовательностей импульсов. Возврат в нулевое состояние триггеров 8 происходит одновременно, поэтому передние фронты на входах диффе-, 6 О ренциальных цепей 13 появляются также одновременно. Времязадающие цепи дифференциальных цепей выбраны из расчета, необходимого по длительности нулевого сигнала на входе логического элемента 15 И для последовательности импульсов (выходе элемента14 И-НЕ).Логический элемент 15 И для последовательностей импульсов состоит изпреобразователя последовательности импульсов в напряжение постоянного уровня, содержащего конденсаторы 16 и 17, диоды 18 и 19 и резистор 20, выход которого поступает на три входа элемента 22 И, на четвертый вход которого (вспомогательный вход) поступает последовательность импульсов установленной частоты от пятой 50 входной шины, Резистор 21 является коллекторной нагрузкой для элемента 22 И. Выход этого элемента является входом выявителя 23 неисправностей. Сигнал в виде последовательности импульсов установленной частоты черезразделительную цепочку диода 24 и резистора 25 поступает на вход стандартной схемы, собранной аналогично выходному каскаду интегрального элемента. При поступлении единичного сигнала транзистор 29 открывается,а транзистор 30 запирается, при этомпроисходит заряд разделительных конденсаторов по цепям: шина 48 питания, конденсатор 33, коммутирующий диод31, шунтирующий диод 28, переход коллектор-эммитер транзистора 29, общая шина 49 и шина 48 питания, разделительный конденсатор 34, катушка реле35 и сглаживающий конденсатор Зб,коммутирующий диод 31, шунтирующий диод28, переход коллектор-эммитер транзистора 29, общая шина 49. При появлении на входе паузы транзистор 29запирается, а транзистор 30 отпирается, при этом разряд конденсаторов происходит по цепям: общая точка соединения разделительных конденсаторов33 и 34, резистор 27, коллектор-эммитер транзистора 30, коммутирующий диод 32, вывод разделительного конденсатора 34 и через катушку реле 35 обкладка конденсатора 33, сглаживающий конденсатор 36 разряжается через катушку реле 35. Таким образом, при наличии входного импульса через катушку реле 35 протекает зарядный ток, разделительного конденсатора 34, а при наличии на входе паузы через катушку реле 35 в том же направлении протекают разрядные токи от разделительного конденсатора 33 и сглаживающего конденсатора 36, За счет этого при нормальной работе контролируемого объекта иустройства 1 контроля на Функциональные входы блока 11 контроля ,последовательностей импульсов поступают контролируемые последовательности импульсов и реле выявителя неисправности 35 переключается пульсирующим током, достаточным для еговключения.Работа выявителя 23 неисправностейне нарушается, если коммутирующиедиоды 31 и 32 включить в обратномнаправлении, или если общую точкусоединения разделительных конденсаторов 33 и 34 подключить не к шине питания 48, а к общей шине 49 устройства, меняется лишь направление токов,протекающих через реле 35,Схема блока 11 контроля последовательностей импульсов выполнена таким образом, что она реагирует лишьна последовательности импульсов,Непрерывные сигналы "ноль" или "единица" на ее входах воспринимаются схемой как сигнал "ноль", при этом якорьреле 35 выявителя 23 неисправностипод действием пружины реле отпадает,замыкая соответствующие контакты реле 35 цепей 39 и 40 и сигнализируя оналичии несовпадения контролируемыхимпульсов или о неисправности схемаустройства 1 контроля импульсных сигналов, куда входит и блок 11 контроля последовательностей импульсов. Приналичии несовпадения входных контролируемых импульсов пришедший входнойконтролируемый импульс опрокидываетсвой триггер 8, при этом одновибра- З 0тор 6 не запускается и после исчезновения пришедшего входного контролируемого импульса указанный триггер 8не возвращается в нулевое состояниеи задержанный сигнал с выхода элемен та задержки блокирует блок 2 контролясовпадений. При этом светится индика;тор 43, указывая на вид несовпадения"Ложный 0" или "Ложная 1", а блок 11контроля последовательности формирует световой и контактный сигналыо наличии неисправности. Если несовпадение было единичным и в дальнейшемвходные контрольные импульсы продолжают поступать оператор нажав крат 45ковременно вторую кнопку 42, возвращает схему в исходное нормальное состояние. Если нажатием второй кнопки42 схема в нормальное состояние невозвращае:ся, необходимо наЖать кнопку 41, при этом контролируемые входные сигналы обрываются размыкающимиконтактами, а с помощью замыкающихконтактов, подключенных к третьей 52входной шине на функциональные входыблока 2 контроля совпадений черезэлементы 3 ИЛИ поступает сигнал в,виде последовательности импульсов счастотой, близкой к контролируемой.Восстановление нормальной работы устройства 1 контроля в нормальное состояние указывает на наличие отказа вконтролируемом объекте и наоборот, итем самым позволяет произвести быстрыйдиагностический поиск. При полном дост ат очи о длительном от сут ст вии вход ных контролируемых импульсов, автоматически на четвертой 51 входной шине, включенной к вторым входам элементов 3 ИЛИ, появляется сигнал в виде последовательности импульсов с частотой и длительностью импульса, аналогичными контрольному сигналу, тем саьым устройство 1 контроля непрерывно контролируется.При построении устройства были приняты допущения, что вероятность пробоя конденсаторов, выполняющих функции разделенияи вероятность залипания якоря реле 35 выявителя 23 неисправностей, катушка которого обтекается пульсирующими токами, крайне малы.Таким образом, устройство 1 позволяет значительно повысить коэффициент готовности контролируемого объекта и устройства контроля за счет возможности моментального определения любых сбоев в их работе и отказов элементов, определения вида и места сбоя или отказа и замены неисправного устройства на исправное.Формула изобретения1. Устройство контроля импульсных сигналов, содержащее входные шины и блок контроля совпадений с двумя выходами, состоящий из д-ух К-триг-. геров, вйходы которых являются выходами блока контроля совпадений, двух элементов ИЛИ, входы которых являются входами блока контроля совпадений, логического элемента НЕ, причем входы блока контроля совпадений соединены с входными шинами, а также содержащее два элемента И и два элемента НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля за счет фиксирования сбоев и отказов как контролируемого объекта, так и устройства контроля, в него введены два индикатора, два элемента задержки, а также два переключателя и блок контроля последовательностей импульсов, выполненный в виде последователь но. соединенных между собой элемента И-НЕ с дифференциальными входами, логического элемента И для последовательностей импульсов, второй вход которого соединен с пятой входной шиной, и блока выявления неисправностей, причем в блок контроля совпадений введены четырехвходовый элемент И-НЕ, одновибратор и два двухвходовых элемента И-НЕ, при этом входы блока контроля совпадений, подключенные.к первым входам элементов ИЛИ, подключены к двум переключающим контактам первого переключателя, его размыкающие контакты соединены с первой и второй входными шинами, а заьи 1003323 12кающие контакты соединены с третьейвходной шиной, входы блока контроля совпадений, подключенные ко вторым входам элементов ИЛИ, подсоединены к четвертой входной шине, выходы эле.ментов ИЛИ соединены с двумя входами 5 четырехвходового элемента И-НЕ и с первыми входами двухвходовых элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены с другими двумя входами четырехвходового элемента И-НЕ, с функ циональными входами блока контроля последовательностей импульсов и выходами элементов задержки, а выходы подключены к объединенным входам Я и К соответствующих 1 К-триггеров , 15 выход четырехвходового элемента И-НЕ подключен к входу одновибратора, выход которого через первый элемент НГ соединен с тактирующими входами 1 К- триггеров, выход каждого из которых 20 через последовательно соединенные другие элементы НЕ и И соединены с соответствующими индикатором и переключающим контактом второго переключателя, замыкающие контакты которого 35 соединены с общей шиной, а размыкающие контакты - с входами соответству. ющих элементов задержки.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что логический 30 элемент И для последовательностей импульсов содержит двухвходовый элемент И; к одному входу которого подключен выход преобразователя последовательности импульсов в постоянное напряжение, состоящий из разделительного конденсатора, подключенного к катоду шунтирующего диода и аноду выпрямительного диода, катод которогосоединен с накопительным конденсатором и нагрузочным резистором, другиевыводы накопительного конденсатора,нагрузочного резистора и анод шунтирующего диода подключены к общей шине,а второй вход является входом элемента И для последовательностей импульсов.3. Устройство по и.1 о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что блок выявлениянеисправностей содержит повторительиз последовательно соединенных двухтранзисторов, причем в базовую цепьпервого транзистора включена разделительная цепочка из диода и резистора,а к эмиттеру второго транзистора подключены шунтирующий диод и импульсноереле, содержащее параллельно соединенные между собой два последовательно включенных коммутирующих диода,сглаживающий конденсатор, реле и двапоследовательно соединенных разделительных конденсатора, общая точка которых соединена с коллекторными резисторами транзисторов повторителя ишиной питания индикатора неисправности, подключенного через разьыкающиеконтакты реле к шинам питания, а другие контакты реле являются выходомустройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 558392, кл. Н 03 К 5/19, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 586557, кл. Н 03 К 5/19, 1976.1003323Составитель Л.Колосков Редактор Е.3 уыникова Теиред РАчКорректор И.Шулла Заказ 1588/44 7 ирамс 934 Подписное ВЕИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, ".-35, Рауыская наб., д.4/5 Оилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4