Устройство для сигнализации

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для контроля датчиков, выполненных в виде контактов, сгруппированных по матричной схеме. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее триггер, элемент И, т-разрядный двоичный счетчик, генератор импульсов, блок датчиков, индикаторы и источник питания , введены п групп дифференцирующих элементов по m элементов в каждой, п элементов ИЛИ, п блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из m-разрядного двоичного счетчика импульсов , шифратора, дешифратора и элемента ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из п столбцов и m строк, с соответствующими связями между указанными функциональными элементами устройства. 3 ил., 1 табл. СО С

союз сопетских

СОЦИ АЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

<я>s G 08 B 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896948/24 (22) 27,12.90 (46) 30.06.93, Бюл. М 24 (71) Научно-производственное объединение

"Персей" (72) В.В.Кульков и М.А.Терещенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1142854, кл. G 08 В 23/00, 1985, Авторское свидетельстго СССР

М 1509966, кл. G 08 В 23/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

hL 1188774, кл, G 08 0 23/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для контроля датчиков, выполненных в виде контактов, сгруппированных по матричной схеме. Целью изобретения является расшиИзобретение относится к области автоматики и может быть использовано для автоматического контроля датчиков, выполненных в виде сгруппированных по матричной схеме контактов электрических цепей.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схеме предложенного устройства; на фиг,2 — принципиальная схема управляемого дифференцирующего элемента; на фиг.3 — временная диаграмма, поясняющая формирование частоты с дробным коэффициентом деления, . Ж«„1824645 А1 рение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее триггер, элемент И, m-разрядный двоичный счетчик, генератор импульсов, блок датчиков, индикаторы и источник питания, введены и групп дифференцирующих элементов по m элементов в каждой, и элементов ИЛИ, и блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из

m-разрядного двоичного счетчика импульсов. шифратора, дешифратора и элемента

ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из п столбцов и m строк, с соответствующими связями между указанными функциональными элементами устройства.

3 ил„1 табл.

Предложенное устройство (см, фиг,1) содержит блок 1 контролируемых датчиков, выполненный в виде переключающих контактов, сгруппированных в матрицу, генератор 2 импульсов, элемент И 3, триггеры

4.1 — 4.4, образующие первый двоичный счетчик, триггер 5 с двумя установочными входами, блоки 6,1 — 6.4 индикации, и групп управляемых дифференцирующих элементов 7.1-7.4, элементы ИЛИ 8.1-8,4, элементы ИЛИ 9, двоичные счетчики 10, шифраторы 11, дешифраторы 12, выходы

13.1 — 13.4, управляющий вход 14, и блоков

15.1-15.4 анализа состояния датчиков.

В блоке 1 каждая контактная группа состоит из замыкающего и размыкающего контактов. Размыкающие контакты всех контактных групп объединены и соединены

1824645 с отрицательной шин,» е источника питающего напряжения, замыкаюшие контакты — с положительной шиной д источника питающего напряжения, средние выводы

31, 61, в1, г1 контактных групп подключены к управляющим входам дифференцирующих элементов 7.1 — 7.4 соответствующей группы.

Выход генератора 2 импульсов соедине11 с первым входом элемента ЗИ, второй вход которого подклгочен к единичному выходу триггера 5, а выход соединен со счетным входом первого двоичного счетчика на триггерах 4.1-4,4, Единичный выход триггера 4,4 подключен к 11уленому установочному входу триггарэ 5. > ед,ни иный вход которого является упрэнг".1Üù»ì входом 14 устройства. Импульсные входы управляемых дифференциру1ощих элементов 7.1 — 7.4 всех групп подкл1о 1ены к нулевым выходам соответствующих три. герон 4.1-4.4 первого двоичного счет1ика, управляющие входы — к средним нынодам 31, б1, Bl u г1 контакэных

t ауг п 3 выходы — Ko входам элементов ИЛИ

8.1-8 4. Выходы элементов ИЛИ 8.1 — 8,4 соединен Х са счетными входами счетчиков

101 соответствующих блоков 15Л анализа состоя 1:я датчиков. R KoTopblx выходы счетчикэ 10 I -од«:.лючены ко входам шифparop3

11Л <, 1ешифрат 113 12.1, выходы шифратора

11.1 соединены са входами блока 6Л индикации, Pl.lì3äû девифаатора 12., подключены ко нхад;л1 элемента ИЛИ 9.1. выходы котора о я- л;;-отса выходам 13.l устройства.

У13расляемый дифференцирующий элемент 7Л (<. м, фиг.2) содержит резистор 16, канд нсатор 17 и диод 18. Импульсный вход

19 подклю кается к инверсному (нулевому) выходу одного из триггеров 4.1-4.4, управляющий вход 20 — к среднему выводу одной из контактных групп, а выход 21 — к одному из входов элемента 8.1-8,4 ИЛИ, Совокупность двоичного счетчика на триггерах 4.1—

4,4 и дифференцирующих элементов 7.1-7.4 одной группы реализует функцию де,,ения частоты генератора 2 на дробный коэффициент деления (см. временную диаграмму на фиг,3).

Определим количество групп дифференцирующих элементов 7.1 — 7.4, их количество в группе, а также количество блоков 15 исходя из числа и столбцов и m строк матрицы контролируемых контактных групп, Поскольку средние выводы а1 контактных групп соединены с управляющими входами соответствующих элементов 7.! группы, то число элементов 7.I в группе равна числу строк m, а число групп элементов

7.1-7.4 должно соответствовать количеству столбцов и.

Ко,11честно блоков 15Л анализа состояния датчиков должно соответствовать количеству групп элементов 7.1-7.4, т.е. количеству с1албцав п матрицы, Благодаря

5 такому построению информация а состоянии m строк выбранного столбца мажет быcL передана по одному проводу — в ниде пачки и лпульсон с определенным количествам импульсан с выхода соотнетстну1ащего элемента 8.1-8.4 ИЛИ.

Количество разрядов 4Л двоичного счетчика определяет число импульсон, сформированных на выходе элемента ЗИ, и должно соответствовать числу управляемых дифференцирующих элементов 7.1-7.4 н группе, т,е, должно быть равно m. В блоках 15.1 количество разрядов счетчика 10Л 13кже должно быть равно m.

Для упрощения описания работы уст20 ройстна рассматривается случай, когда число столбцов и строк в блоке 1 контролируемых контакгных групп равно четырем (m- n-- 11, Рассмотрим работу отдельных функцио11альных блоков устройсгва.

Генератор 2, элемент И 3, дноичный счет,ик на триггерах 4.1 — 4.4 и триггер 5 предназначены для формирования пачек импульсов, паступаюгцих с выходэ элемента

И 3 на с етный ахал трипера 4,1 двоичного счет 1»;:3, которое асуществляе1ся следующим образом..

Триггер 5 и триггеры 4,1 — 4.4 устанавливаются в нулевое состояние (цепи началь35 ной установки не показаны), затем сигн3 10M, Floc fl383Ùè1ë со входа 14 на единичный вход триггера 5, последний устанэялинается в единичное состояние. Импульсы с выхода генератора 2 пос1упают ерез откры гый элемент 14 3 на счетный нхад триггера 4.1 двоичного счетчика. После поступления 24 импульсов сигнал переполнения счетчика с выхода триггера 4.4 устанавливает триггер 5 в нулевое состояние, вследствие чего поступление импульсов через элемент И 3 прекращается, Таким образом. на вь1ходе элемента И 3 будет сформирована пачка импульсов с числом 2 = 2 (показатель степени равен числу щ 4

50 строк m контактных групп), С нулевых выходов Ql-Ол триггеров возникающие на них импульсы поступают на импульсные входы дифференцирующих элементов 7.1--7.4. На управляющие входы последних поступают

55 разрешающие или запрещающие сигналы со средних выводов а t — а4 контактных групп.

Временная диаграмма соответствует случаю. когда выводы а1, аз и ал подключены к положительной шине напряжения, а нынад а — к отрицательной вине. В зтам случае

1824645

55 будут открыты дифференцирующие элементы 7.1, 7.3 и 7.4. а элемент 7,2 будет закрыт.

Через элемент 7.1 поступит 8 импульсов, через элемент 7.3 — 2 импульса, через элемент 7,4 поступит 1 импульс, в результате на выходе элемента 8.1 ИЛИ формируется

11 импульсов (из 16 импульсов, поступивших на счетный вход триггера 4.1), Таким образом, коэффициент деления

16

Кд в этом случае равен —. В общем случае

11

Кд = (а! = 1 или 0 в зависимости от

Х а! 2 !

=о уровня сигнала на управляющем входе соответствующего управляемого дифференцирующего элемента).

Число импульсов, пропущенных на выход элемента 8.1 ИЛИ и зафиксированных счетчиком 10.I, однозначно определяет, с выходов каких из элементов 7.1 — 7.4 поступили импульсы, а следовательно, на какие из их управляющих входов а!.— а4 поступили разрешающие сигналы. В рассматриваемом случае — при фиксировании 1 импульсов в счетчике 10.1 можно однозначно сделать вывод, что сработали контактные группы первой, третьей и четвертой строк первого столбца, а контактная группа второй строки находится в исходном состоянии, Дешифраторы 12.! предназначены для дешифрации определенных состояний счетчиков 10.! и формирования соответствующих сигналов на выходах 13.! устройства. С помощью дешифраторов 12 может осуществляться настройка на определенное число, зафиксированное в счетчиках 10.I, т,е. на определенную комбинацию сработавших контактных групп в определенном столбце.

Например, при использовании выходов дешифратора, соответствующих числам

0111, 1011, 1101, 1110, в счетчике выходной сигнал будет появляться лишь при срабатывании трех контактных групп в столбце, Входы дешифрвторов 12.I îáúåäèíÿþòñÿ логически посредством соответствующих элементов 9.! ИЛИ, выходные сигналы которых могут быть использованы для подключения средств тревожной сигнализации (звуковой или световой).

Шифратор 11.! предназначен для преобразования двоичного кода, зафиксированного счетчиком 10.! в позиционный код, который затем поступает на входы узла 6.! индикации, где происходит индикация номеров строк срвботввших контактов в каждом иэ столбцов контактных групп.

Алгоритм функционирования шифраторов поясняется таблицей, в которой номера строк сработавших контактов в выбранном столбце, приведены в соответствие с кодом, зафиксированным в счетчике, В режиме контроля и диагностики устройство работает следующим образом.

Триггер 5, двоичный счетчик на триггерах 4.1 — 4.4 и счетчики 10.I устанавливаются в нулевое состояние (цепи установки не показаны).

Вначале размыкающие контакты всех контактных групп устанавливаются в почв жение, в котором они соединены с рицательной шиной е питающего напряжения, вследствие чего на управляющие входы Bl, бl, вь II дифференцирующих элементов 7,! всех групп поступают запрещающие сигналы. Сигналы со входа 14 устройства триггер 5 устанавливается в единичное состояние. вследствие чего импульсы с выхода генератора 2 поступают через элемент И 3 на двоичный счетчик, построенный на триггерах 4.1 — 4.4. С выхода элемента И 3 на счетный вход триггера 4.1 поступает 16 импульсов, с нулевых выходов триггеров 4.1, 4,2, 4.3 и 4.4 на импульсные входы элементов 7.1, 7,2, 7.3 и 7.4 поступают соответственно 8, 4, 2 и 1 импульсов, однако ни один из них не проходит через элемент

8.1 ИЛИ и далее на счетный вход счетчика

10.1, так как элементы 7.1 — 7.4 закрыты.

Вследствие этого нулевое состояние счетчика 10,1 не изменится и на выходах дешифратора 12.1 и шифратора 11.1 сигналы не будут сформированы, что свидетельствует о правильной работе всех узлов устройства.

Если в результате описанных действий окажется, что счетчиком 10.1 зафиксировано число, отличное от нуля, осуществляется определение неисправной цепи, Если, например, в счетчике зафиксировано число импульсов, равное восьми, то это означает, что неисправен один из элементов электрической цепи, по которой передаются 8 импульсов с выхода триггера 4.1 (вероятнее всего не поступает запрещающий сигнал на управляющий вход а! элемента 7.1), Следовательно, в этом случае по состоянию счетчика 10.1 можно осуществлять контроль и диагностику узлов устройства, Затем замыкающие контакты всех контактных групп устанавливаются в положение, в котором они соединены с положительной шиной источника напряжения питания, вследствие чего на управляющие входы аь бь в!, г! управляемых дифференцирующих элементов поступают разрешающие сигналы, т.е. устанавливается коэффициент деле1824645

20

30

40

55 ния Кд = †. Из 16 поступивших с выхода

16

15 генератора 2 импульсов через открытые элементы 7.1-7.4 на выход элемента 8.1

ИЛИ должны про !ти 15 импульсов, которые должны быть зафиксированы счетчиком

10.1. При правильной работе функциональных узлов устройства узлы 6.! индикации должны индицировать номера всех контактных групп с первого по четвертый в соответствующих столбцах матрицы. На выходах 13.! устройства должны появиться управляющие сигналы, свидетельствующие о превышении установленного порогового значения (n=3) сработавших контактных групп (используются выходы дешифратора, соответствующие двоичному коду 1111 на

его входе).

В режгмв охраны устройство работает следующим образом, Предположим, что в первом столбце сработали первый и второй контакты, во втором столбце — второй и третий контакты, в третьем столбце — первый и третий контакты, а в четвертом столбце — первый, второй и четве!. гый контакты. Это приведет к тому, что в первом столбце с контактов а! и а2 на управляющие входы элементов 7.1 и 7,2 поступают разрешающие сигналы, а на управляющие входы элементов 7.3 и 7.4— запрещающие сигналы. Во втором столбце разрешаощие сигналы поступают на управляющис входы á2 и бз, а запрещающие сигналы — на управляющие входы б! и б4 элементов 7,1 и 7.4.

В третьем столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы e! и вз, а запрещающие сигналы на управляющие входы в2 и в4 блока 14.3. В четвертом столбце разрешающие сигналы поступают на управляющие входы г!, г2 и г4, а запрещающий сигнал на управляющие вход гз блока

14.4, В соответствии с логикой работы делителя частоты с дробным коэффициентом (cM. выше) происходит установка следующих коэффициентов деления Кд.

16 . 16

Кд! = Кд2 = ° Кдз = Ka4 =—

12 6 10 13

В результате с выходов элементов 8.1, 8.2, 8,3 и 8.4 ИЛИ на счетные входы счетчиков 10.I блоков 15.1, 15.2, 15.3 и 15.4 будут пропущены соответственно 12, 6, 10 и 13 импульсов, которые и будут зафиксированы счетчиками. Шифраторы 12.1 — 12.4 осуществляют формирование позиционных кодов, соответствующих кодам, зафиксированным в счетчиках 10.1-10.4, а узлы 6 1 — 6,4 индикации — индикацию номеров строк сработавших замыкающих контактов в каждом столбце контролируемых контактных групп, В предложенном устройстве с помощью настройки дешифраторов 12.I на определенный код. зафиксированный в счетчиках

10.I, имеется возможность формирования на выходах 13.I сигналов, соответствующих определенной комбинации сработавших контактных групп в данном столбце. (Например, при необходимости формирования сигнала при срабатывании первой и второй контактных групп используется выход дешифратора, соответствующий коду 1100 счетчика 10.!). Другим преимуществом предложенного устройства является возможность оперативной настройки на новую структуру матрицы. При изменении m — числа строк матрицы настройка осуществляется за счет изменения количества триггеров 4 двоичного счетчика, числа управляемых дифференцирующих элементов 7.! в группе и количества разрядов счетчиков 10.i в блоках

15 !. При изменении n — числа столбцов настройка осуществляется за счет изменения числа блоков 15.! и количества групп дифференцирующих элементов 7.1 — 7.4, При этом в каждом конкретном случае, исходя из требований к объему оборудования и количеству электрических связей между объектом контроля и центральным пультом управления, можно выбрать оптимальный вариант построения устройства. Кроме того, как было описано, в устройстве обеспечивается проведения контроля и диагностики блоков без дополнительных аппаратных затрат.

Формула изобретения

Устройство для сигнализации, содержащее триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый вход триггера является входом управления устройства, генератор импульсов, m-разрядный двоичный счетчик импульсов, блоки индикации, блок датчиков и источник питания,отл ича ющееся тем. что,c целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения контроля и диагностики блоков устройств, в него введены и групп дифференцирующих элементов по mвкаждой,,п элементов ИЛИ, и блоков анализа состояния датчиков, каждый из которых выполнен из m-разрядного двоичного счетчика импульсов, шифратора. дешифратора и элемента ИЛИ, а датчики блока выполнены в виде переключающих контактов, образующих матрицу из и столбцов и m строк, выводы первых и вторых неподвижных контактов переключающих контактов соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, 1В21Ч5 омера строк сраб гр

2

2, d

1, 1, 1,2

1,2

1,2, 1г

15 импульсные входы дифференцирующих элементов каждой группы подключены: нулевым выходам одноиме ных разрлдоя глразрядного двоичного сче чика импульсов, выходы дифференцирующих элементов каждой группы соедине ы с входами сооТветствующих элементов ИЛИ, вь ход которых соединены с входами Al-разрядных двоичных счетчиков импульсов одноименных блоков анализа состояния датчиков, в каждом иэ которых выходы m-разрядного счетчика импульсов! оелинены с соотнетствующими входами шифратора v. дегвифратора, выходы которого подключены к соогветствующим входам элемента ИЛИ, Код, зафиксирова. ный в счетчике 10,1

0001

0011

0101

0111

1001

1011

1101

1111 выходя, элементов ИЛИ блоков знал;1л со. стояния датчиков являютсл вы с 7дзми yrlройства, выход генератора импульсол соедине с вторь м входом элемента И. вы5 ход которого подключен к входу m-разрядного двоичного счетчика импульсов, выход

roroporo соединен с нулевым входом триггера, выходы шифраторов блоков анализа состояния датчиков подключены к соответ10 ствующим входам одноименных блоков индикации, выводы подвижных контактов каждого из пеpÎêè)Î 49!oùèõ контактов стол бцов марицы блока датчиков соединены с управляющими входами дифференцируюl5 щих элементов одноименной группы.

1824645

Редактор С. Кулакова

Заказ 2226 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 и, д ц

Р g д g

ИЯ

Составитель В. Кульков

Техред М.Моргентал Корректор Н. Кешеля