Устройство для диагностирования взаимосвязанных электронных блоков и элементов блоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801441356 5 Н 4 С 05 В 23 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСТИРОВАН ЫХ БЛОКОВ о СССР 1980. СССР 1982, я- пов Ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ЭЛЕКТРОН И ЭЛЕМЕНТОВ БЛОКОВ (57) Изобретение относит ческой диагностике и пре для контроля работоспосо наружения отказов в ради объектах, состоящих из в ных функциональных блоко тов блоков. Цель изобрет я к техниназначено ности и обэлектронных аимосвязани элемен1441356 шение достоверности диагностированияза счет контроля работоспособностидатчиков допускового контроля, Устройство содержит группы 5 датчиковдопускового контроля, группы элементов И 6.1-6,3 и ИЛИ-НЕ 7.1-7,3, коммутаторы 8, 11, 13, дешифраторы 9,14, блоки 10, 20 и 21 индикаторовотказов соответственно диагностируемых блоков, элементов диагностируемых блоков и датчиков допусковогоконтроля с одноименными индикаторами101-10.4, 20,1-20,4, 21.1-21.4,группу элементов НЕ 12,1-12,4, элементы 15 и 16 ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ 17,элемент НЕ 22, группы 18 и 19 ключей18. 1-18.4, 19.1-19,4 соответственно,переключатель 23 режимов работы. Дляконтроля отказов датчиков допусковогоконтроля типа Постоянная 1" переключатель 23 устанавливается в положение 1, Сигнал об отказе датчика чеИзобретение относится к технической диагностике и предназначено для контроля работоспособности и обнаружения отказов в радиоэлектронных объектах, состоящих из взаимосвязан- ных Функциональных блоков и элементов блоков.Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования за счет ,контроля.работоспособностч допускового контроля.На фиг.1 представлена Функциональная схема предлагаемого устройства; на Фиг.2 и 3 - объекты диагностиро,вания со встроенными в них датчиками цопусковога контроля; на Фиг.4 " схема второго коммутатора, на Фиг.5 схема первого дешифратора; на Фиг.бсхема первого коммутатора; на фиг,7 схема третьего коммутатора; иа Фиг.8 - схема второго дешчфратара.Устройство (фиг.1) для диагностирования объекта 1, состоящего из бло" ков 2-4, содержит группы 5 датчиков допускового контроля, группу злемен." тов И 6. 1 - 6,3, группу элементов ИЛИ-НЕ 7.1-7.3, второй коммутатор 8 (первого уровня), первый дешифратор 9 (перваго уровня), блок 10 индика" рез коммутатор 8 проходит на дешифратор 9, который с помощьюкоммутатора 11 подключает к дешифратору 14 датчики допускового контроля соответствующего блока диагностирования. Дешифратор 14 через группу 19 ключей включает соответствующий индикатор в блоке 21 индикаторов отказов датчиковдопускового контроля. Для диагностикиобъекта диагностирования и контроляотказов датчиков допускового контроля типа "Постоянный "0" переключатель 23 устанавливается в положение 1 Работа устройства в этом случае аналогична описанной виде, Однако, если произошел отказ объекта диагностирова-ния, а не датчика допускового контроля, сигнал с выхода дешифратора 14 включает через ключи группы 18 соответствующий индикатор блока 20 индикаторов отказов элементов диагностипуемых блоков. 8 ил,2торов отказов диагностируемых блоковс индикаторами 10,1-10.3 отказов напервом уровне диагностирования и индикатором,10,4 нормального функциони 5 рования, первый коммутатор 11, группуэлементов НЕ 12.1-12,4, третий коммутатор 13 (второго уровня) второйдешифратор 14 (второго уровня), первый элемент ИЛИ-НЕ 15, второй 16.1 10 и третий 16,2 элементы ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ 17, первую группу 18 ключейс ключами 18, 1-18.4,вторую группу 19.ключей с ключами 19.1-19.4,блок 20 индикаторов отказов элементов диагностиру емых блоков с индикаторами 20. 1-20. 4,блок 21 индикаторов отказов датчиковдопусковога котрал с индарами21 .1"2 1,4, элемент НЕ 22 и переключатель 23 режимов работы, На Фиг,1-8 20 позициями 24-б обозначены входныеи вь 1 ходные шины и входы отдельныхблоков устройства.Объект диагностирования (Фиг,2)разбит на два уровня диагностирова 2 з ния: первый уровень - блоки 2,3,4второй уровень - элементы 2.1, 223. 1, 3,2 4, 1, 4,2 соответствующихблоков, соединенные между собой параллельно. Кроме того, на фиг, 2з 14413представлена группа 5 датчиков допускового контроля с датчиками 5.15.12, Датчики 5.2, 5,4, 5.6, 5.10,5.12 являются дополнительными к соответствующим основным (5.1, 5,3, 5.5, 55.7, 595,11), контролирующим соответствующие выходные элементы 2.1,2.2, 3.1, 3,2, 4.1, 4.2 соответствующихдиагностируемых блоков 2, 3, 4,Объект диагностирования (фиг.З)Оразбит на два уровня диагностирования: первый уровень - блоки 2, 3, 4;второй уровень - элементы 2.1 - 2.4,3.1 - 3.4, 4. 1 - 4.3 соответствующих5. блоков, соединенные между собой последовательно. Кроме того, на фиг.Зпредставлена группа 5 датчиков допускового контроля с датчиками 5.1-5.12допускового контроля. Датчик 5.12является допопнительным к основному(5,11), контролирующему выходной элемент 4.3 диагностируемого блока 4,Второй коммутатор 8 (фиг,4) выполнен на.элементах 2 И-ИЛИ 8.1-8.3, 2 Выходы Входыпервая группа информационных входов24 - 26 коммутатора 8 подключена квыходам 27 - 38 группы 5 датчиковчерез элементы И 6.1-6.3, а вторая 42 - отказал блок 1 Огруппа информационных входов 61 - 63подключена к блоку датчиков через3043 - отказал блок 2 1 0элементы ИЛИ-НЕ 7,1 - 73 (фиг,1).Первый дешифратор 9 кода состоянийна первом уровне диагностирования(фиг.5) состоит из элементов НЕ 9. 19.3, диодов 9.4-9.12 и резисторов 359,13-9.16, входных 39-42 и выходных42-45 шин.Первый коммутатор 11 (фиг,б) вы- Выходыполнен на элементах И 11,1"11.12и элементах ИЛИ 11.13-11.16.С помощью первого коммутатора 11входы второго дешифратора через тре - отказал первыйтий коммутатор могут подключаться элемент (датчик)к любой группе датчиков допусковогоконтроля, контролирующих элементы 45 57 - отказал второйопределенного диагностируемого бло- элемент (датчик)ка, обуславливая диагностированиена втором уровне. 58 - отказал третийТретий коммутатор 13 (фиг.7) ана- элемент (датчик)логичен второму коммутатору 8 и выполнен на элементах 2 И-ИЛИ 13. 1-13,4, 59 - отказал четверпервая группа информационных входов тый элемент (датчик)46 - 49 коммутатора подключена к выходам первого коммутатора 11 непо.- средственно, а вторая группа информа" 55ционных входов 64-67 через группуэлементов НЕ 121-12,4 фиг.1),Второй дешифратор 14 (фиг.8) попринципу построения аналогичен перво 56му дешифратору 9, за исключением того, что отсутствует выходная шина 45 и имеются четыре входные 50-53 и четыре выходные шины 56-59.ФДешифраторы выполнены на основе треугольной резистйвно-диопной матрицы, с помощью которой можно осуществлять дешифрирование двоичного обратного экономного кода ШеннонаФано, каждое сообщение которого имеет вид:0; 10; 10; 1, 10. Таб" ,лицы состояний любых объектов при одиночных отказах легко приводятся к коду Шеннона-Фано, если каждый эле,мент объекта имеет порядковый но" мер, больший номера элемента, от ко" торого он функционально зависит.Табл.1 и 2 представляют собой таб лицы кодовых комбинаций (сообщений), которые имеют вид треугольной матрицы; Т а блица 1 39 40. 41ЩЕ Ш В Швш Ф 44 - отказал блок 345 - объект исправен 1 0 11Таблица 2 Входы50 51 52 53 40 0 0 1 1 О 1 1 1 0 Устройство работает следующим образом.Датчики допускового контроля (пер. вичные преобразователи с дискретным выходом) преобразуют физические величины контролируемых параметров в сигб бна входы 39-41 первого дешифратора 9поступают через группу элементов ИЛИНЕ .1-7.3, третий коммутатор 13 подключает информационные входы 64-67 квыходам 50-53 (работа коммутатора 13показана на Фиг.7), и сигналы от соответствующих датчиков допусковогоконтроля, контролирующих соответству",ющие элементы диагностируемого блока,на входы 50-53 второго дешифратора14 поступают через группу элементовНЕ 12.1-12.4 в инвертированном виде.В случае отказа какого-либо датчика блока 3, например датчика 5,7,наего выходе 33 даже при выключенномобъекте диагностирования будет сигналвида "1", на входах всех остальныхдатчиков будут сигналы "О". Поэтомуна выходе элемента ИЛИ-НЕ 7,2 будетсигнал "0", на выходах элементов ИЛИНЕ 7.1-.3 будут сигналы "1" (фиг.1).Следовательно, на входы 39 - 41 первого дешифратора 9 через коммутатор8 поступает кодовая комбинация вида"101", которая, согласно табл.1,обусловит появление сигнала "1" толь.ко на выходной шине 43 и включениеиндикатора 10,2 отказа второго бло:ка 3. Кодовая комбинация "101" навходах 39 - 41 первого дешифратора 9появляется при отказе любого датчика(5,5 - 5.8) второго блока 3.Сигнал "1", который обусловилвключение индикатора 10.2 отказа второго блока 3, одновременно поступаетпо шине 43 на вторые входы элементов11.5-11.8 И (фиг.б), открывая их дляпропуска сигналов от датчиков 5.55.8,. контролирующих элементы . отказавшего блока 3, на входы 50 - 53второго дешифратора 14 через группуэлементов НЕ 12,1-12.4 и второй коммутатор 13 (фиг. 1) в инвертированном виде,На входах 50-53 второго дешифратора 14 образуется кодовая комбинация"1101", которая, согласно табл.2,обусловит появление сигнала "1" только на выходной шине 58 и включениеиндикатора 21.3 отказа третьего дат"чика контролируемого блока 3, те.датчика 5,7 допускового контроля.Все индикаторы блока 20 индикаторовтехнического состояния элементов диагностируемых блоков выключены, таккак кодовые комбинации в случаях от"казов датчиков, поступающие на входыдешифраторов 9, 14, а следовательно,и на входы элементов ИЛИ-НЕ 15, 16.1,5 144135налы вида "1" (параметр в норме) или"0" (параметр не в норме), которыепоступают через соответствующие эле"менты группы элементов И 6,1-63(фиг,1) на информационные входы 24 -26 коммутатора 8 и через элементыгруппы элементов ИЛИ-НЕ 7,1-7,3 - наинформационные входы 61-63 коммутатора 8, а с выходов 39-41 коммутатора8 поступают на соответствующие входыпервого дешифратора 9, кроме того,с выходов 40 и 41 через элемент ИЛИНЕ 15 поступают на первый входэлемента ИЛИ 17. Одновременносигналы вида "1" и "0" со всех датчиков допускового контроля одного издиагностируемых блоков через коммутатор 11 поступают на информационныевходы 46 - 49 64 - 67 второго комму 920татора 13, причем на информационныевходы 46-49 непосредственно, а на ин"формационные входы 64-67 " черезгруппу элементов НЕ 12.1"12.4. Сигна"лц с выходов 50-53 коммутатора 13бпоступают на соответствующие входывторого дешифратора 14, кроме того,1 через группу элементов ИЛИ-НЕ 16,116,2 на второй и третий входы элемента ИЛИ 17.С выходов 42-45 первого дешифратора 9 сигналы поступают на соответствующие индикаторы 10.1-10.4 блока 10индикаторов.С выходов 56-59 второго дешифрато"ра 14 сигналы поступают соответствен- ЗБно через первую и вторую группы клю"чей 18, 19 на соответствующие индика"торы 20.1-20,4 и 21.1-21.4 блоков 20и 21 индикаторов.С выхода элемента ИЛИ 17 сигналыпоступают на управляющие входы ключейпервой 18 и второй 19 группы, причемна управляющие входы первой группы18 непосредственно, а на управляющиевходы второй группы ключей 19 черезэлемент НЕ 22,Индикаторы включаются при поступлении на их входы сигналов "1" (напряжение высокого потенциала).В исходном состоянии для выявления БОв датчиках отказов, вызванных ошибками типа "постоянная "1",. переключатель 23 режимов работы устанавливается в положение Т. При этом; второйкоммутатор 8 (фиг,1) подключает инФормационные входы 61-63 к выходам39-41 (работа коммутатора 8 показанана фиг.4), и сигналы с выходов 27-38групп 5 датчиков допускового контроля5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 16,2, представляют собой сочетания из единиц и одного нуля, то обязательно хотя бы на один из входов каждого из элементов ИЛИ-НЕ 15, 16.1, 16.2 поступает сигнал "1", следовательно, на выходах этих элементов будут сигналы "0", на выходе элемента ИЛИ 11 также будет сигнал "0", в результате ключи 18,1 в 18.4 первой группы 18, подключающие блок 20 индикаторов отказов элементов диагностируемых блоков, заперты, ключи 19.1 19,4 второй группы 19, подключающие блок 21 индикаторов отказов датчиков допускового контроля, открыты.Для выявления в датчиках отказов типа "постоянный "0", а также технического диагностирования переключатель 23 режимов работы устанавливается в положение 11. При этом коммутатор 8 подключает информационные входы 24 - 26 к выходам 39 - 41 (фиг,1), и сигналы от групп 5 датчиков допускового контроля на входы 39 - 41 первого дешифратора 9 поступают через группу элементов И 6, 1 6.3, коммутатор 13 подключает информационные входы 46 - 49 к выходам 50 - 53 и сигналы от соответствующих датчиков допускового контроля, контролирующих соответствующие элементы диагностируемого блока, на входы 50-53 второго дешифратора 14 поступают непосредственно в прямом виде.В случае отказа какого-либо дат" чика блока 3, например датчика 5.7, на его выходе независимо от /состояния элемента 3.3, который он контролирует, будет сигнал "0", на выходах всех остальных датчиков допускового контроля будут сигналы "1", Поэтому на выходе элемента И 6.2 будет сигнал "0", на выходах элементов И 6.1 и 6,3 будут сигналы "1"Следовательно, на входы 39-41 первого дешифратора 9 через коммутатор 8 поступает кодовая комбинация вида "101", которая аналогично описанному выше обусловит включение индикатора 10.2 отказа второго блока 3 и подключение с помощью коммутатора . 11 датчиков 5.5 - 5.8, контролирующих элементы отказавшего блока 3, к входам 50-53 второго дешифратора 14. Когда образуется кодовая комбинация вида "1101", работа второго дешифра-, тора 14 и индикаторов блоков 20 и 21 ничем не отличается от описанной. выше. Если объект диагностики и датчикидопускового контроля работоспособны,то на выходах всех датчиков образуются сигналы "1", которые через элементы И 6.1-6,3 и коммутатор 8 поступают на входы 39-4 1 первого дешифратора 9. В результате (фиг.5) диоды9.4, 9.6, 9.9 открываются, через резисторы 9. 13 - 9. 15 течет ток, напряжение источника тока матрицы полностью прилагается к этим резисторами на выходных шинах 42-44 образуютсянулевые потенциалы - сигналы "О",Диоды 9.10-9.12 при этом закрываются, на выходной шине 45 образуетсявысокий потенциал - сигнал "1", который и обуславливает включение индикатора 10,4 нормального функционирования объекта,На входах второго дешифратора 14также будут сигналы "1", которыепоступают от шины 45 первого дешифратора 9 через элементы ИЛИ 11 1311. 16 (фиг.6) и коммутатор 13, но,поскольку у второго дешифратора 14выходная шина, подобная выходнойшине 45 первого дешифратора 9, отсут"ствует, на всех его выходах 56 " 59низкие нулевые потенциалы, следовательно, все индикатооы блоков 20 и 21выключены (фиг.8),Случаи .отказов элементов диагностируемых блоков будем рассматриватьв строго последовательном объеме диагностирования (Фиг,З) и в строгопараллельном объекте диагностирования (фиг.2), так как если устройствоработает при определении отказов встрого последовательном и параллель"ном объектах диагностирования, тооно однозначно будет работать при оп- .ределении отказов в объекте диагностирования с различными связями междуэлементами,В случае отказа какого-либо элемента блока 2, например элемента 2,2(фиг,З), на выходе датчика 5.2 допускового контроля, контролирующего отказавший элемент, а также на выходедатчиков 5.3 - 5, 12 допусковогоконтроля, контролирующих выходныепараметры элементов, зависимых ототказавшего, будут сигналы "О", Поэтому на выходах элементов 6,1 - 6.3будут также сигналы "0" (фиг.1), Следовательно, на входы 39 - 41 первогодешифратора 9 через коммутатор 8 по"ступает кодовая комбинация "000,которая, согласно табл. 1, обусловит9 144появление сигнала "1" только навыходной шине 42 и включение индика-тора 10.1 отказа первого блока 2,Кодовая комбинация "000" на входах39-4 первого дешифратора 9 появляется при отказе любого элемента (2,12.4) первого блока 2,Одновременно сигналы "0" с шин40 и 41 поступают на входы элементаИЛИ-НЕ 15 первого уровня диагностирования, следовательно, на выходе этого элемента будет сигнал "1", который, проходя через элемент ИЛИ 17,открывает ключи 18.1-18,4 первойгруппы 18, подключающие блок 20 индикаторов отказов элементов диагностируемых блоков, и, проходя через элемент НЕ 22, закрывает ключи 19.119.4 второй группы 19.Сигнал "1", который обусловилвключение индикатора 10. 1 -отказа блока 1, одновременно с помощью коммутатора 11 блоков подключает выходы27 - 30 датчиков 5.1 - 5.4, контролирующих элементы отказавшего блока2, к входам 50 - 53 второго дешифратора 14 через коммутатор 13.На входах 50 - 53 второго дешифратора 14 образуется кодовая комби"нация "1011", которая, согласнотабл.2, обусловит появление сигнала".1" только на выхоцной шине 57 ивключение индикатора 20.2 отказавторого элемента диагностируемогоблока 2, т,е. элемента 2.2.В случае отказа какоголибо элемента блока 4, например элемента 4.1(фиг,2), на выходах датчиков 5,95.10, контролирующих отказавший элемент, будут сигналы "О", на выходахвсех остальных датчиков будут сигналы "1". Поэтому на выходе элементаИ 6.3 будет сигнал "0", на выходахэлементов И 6.1 и 6,2 будут сигналы"1" (фиг.1). Следовательно, на выходы 39-41 первого дешифратора 9 черезкоммутатор 8 поступает кодовая комбинация вида "110", которая согласнотабл,1, обусловит появление сигнала"1" только на выходной шине 44 ивключение индикатора 10,3 отказатретьего блока 4, одновременно спомощью коммутатора 11 подключит выходы 35 - 38 датчиков 5.9 - 5.12,контролирующих элементы:отказавшегоблока 4, к входам 50 " 53 второгодешифратора 14 через коммутатор 13.На входах 50 - 53 второго дешифратора 14 образуется кодовая комби 1356нация "0011", Одновременно сигналы"0" с шин 50 и 51 поступят на входыэлемента ИЛИ-НЕ 16.1, следовательно,на выходе этого элемента будет сигнал "1", который, проходя через элемент ИЛИ 17, откроет ключи 18.118,4 первой группы 18, подключающиеблок 20 индикаторов, и, проходя через элемент НЕ 22, закроет ключи19.1 - 19.4 второй группы 19, подключающие блок 21 индикаторов.Кодовая комбинация "0011", которая образуется на входах 50 - 53второго дешифратора 14, обусловит,согласно табл,2, появление сигналатолько. на выходной шине 56 ивключение индикатора 20.1 отказапервого элемента диагностируемогоблока 4, т.е, элемента 4,1.При диагностировании объекта диагностирования (фиг.2), исходя изтого, что в диагностируемых блоках2, 3, 4 всего только по два элемента,индикаторы 20.2 и 20.4 блока 20 индикаторов отказов элементов диагностируемых блоков не используются. Формула изобретенияЗОУстройство для диагностированиявзаимосвязанных блоков и элементовблоков, содержащее по числу диагностируемых блоков группы датчиков до"пускового контроля, группу элементов И, блок индикаторов отказов диагностируемых блоков, блок индикаторовотказов элементов диагностируемыхблоков, первый коммутатор, первый ивторой дешифраторы, выходы датчиковдопускового контроля каждой группыподключены к входам соответствующихэлементов И группы и к информационным входам первого коммутатора, уп"равляющие входы которого соединены 45 с выходом первого дешифратора, которые подключены к входам блока индикатора отказов элементов диагностируемых блоков, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достовер ности диагностирования за счет контроля работоспособности датчиков допускового контроля, устройство содержит группу элементов ИЛИ-НЕ, второйи третий коммутаторы, переключатель 55 режимов работы, группу элементов НЕ,с первого по третий элементы ИЛИ-НЕ,элемент ИЛИ, блок индикаторов отказовдатчиков допускового контроля, первуюи вторую группы ключей и элемент НЕ, 1441356 2выходы датчиков допускового контроля каждой группы соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ-НЕ группы, выходы которых подключены к первой группе информационных входов второго коммутатора, вторая группа информационных входов и выходы которого соединены с выходами элементов И группы и входами первого дешифратора, пара входов старших разрядов которого подключена к входам первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам вто"1 рого и третьего элементов ИЛИ, входыкоторых соединены с соответствующими парами выходов третьего коммутатора, которые подключены к входам второго дешифратора, выходы которого соединены с информационными входами одно именных ключей первой и второй группы, управляющие входы и выходы ключей второй группы подключены соответственно к выходу элемента НЕ и входам блока индикаторов отказов датчиков допускового контроля, выход элемента ИЛИ соединен с входом элементаНЕ и управляющими входами ключей 10 первой группы, выходы которых подключены к входам блока индикаторов отказов элементов диагностируемых блоков, выходы первого коммутатора соединены с входами элементов НЕ группыи с первой группой информационныхвходов третьего коммутатора, втораягруппа информационных входов которогосоединена с выходами элементов НЕгруппьг, управляющие входы второго нтретьего коммутаторов подключены квыходам переключения режимов работы.1441356Чб бФ Ф 7 бХ ЧВ бб . оставитель А.Андерсонехред Л.Олийнык Корр Редактор М.Циткина тор Э,Лончакова ат юаюшМЕЮЕ ааЮ каз 6285/50 Тираж 866 Подписноекомитета СССРи открытийская наб д, 4/5 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, РаУшю Е юа ЮЕ Вв 4 ВЮ м Вь ю Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4