Claims (2)
Изобретение огносигс к авгомагике и цифровой технике и можег найти применение ОЛЯ построени оконечных каскадов выхоцных усилителей оискретньк сигнале трехканальных мажорированных цифровых систем с большим числом выхооных каналов . Иавестно -резервированное устройство, включающее резервируемый мажоритарный орган на четырех ключевых элементах, управл емых трем резервными блоками П.. Это устройство имеет простое схемное решение, позвол ющее построить при минимальном количестве ключевых элементов резервируемый мажоритарный орган, согфан ющий работоспособность при отказе одного любого элемента. , Однако, в таком устройстве отсутствую средства диагностики неисправностей , которые бы позволили своевременно вы вить и восстановить отказавший элемент до возникновени второй неисправности, привод щей к полному отказу устройства. Наибо лее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс jrcrTpofiство , сооержвшее три резервируемых кас- каоа, управл ющих входами трех или более групп иэ четьфёх Ключевых элементот, соединенных по схеме моста, в диагональ KoTopord.включены светоизлучаюпше пиотды , а межру катодом диода и отрицательным полюсом истотника питани включены дополнительные нагрузки; три приемника светового излучени , св занные с трем аш1и4ратфами, выходы которых св заны с иноикатсфами номера неисправного каскада и с индикатором последовательной .иксашга единичныхотказе двух разных входных каскадов1/Г2}. Это устройство обеспечивает с некоторой разрешающей списобностью диагностику , фиксацию и индикацию неисправностей резервируемых входных каскадов, otjнако не решает задачу вы влени отказов собственно мажоритарных элементов, в то врем как число их увеличена до трех и более. Кроме того, устройство требует 6 большого объема технических средств на обработку одного входаого сигнала. Цепь изобретени повьпиение контролепригопности и ремонтотфигодности трехканального резервированного мажоритарного устройства с большим числом вхооных независимых сигналов. Указанна цель достигаетс тем, что в мажоритарное устройство, содержащее по числу источников входных сигналов в каждом резервном канале однотипные восстанавливаемые группы из ивух пар последовательно соединенных первого, второго и третьего, четвертого ключей, введены э гемёнты ИЛИ, первые {Пвторые блоки временного уплотнени сигналов , мажоритарный элемент, элементы неравнозначности и Дешифратор, причем .одноименные источники входных сигналов разных каналов подключены соответствен но к входам первого, второго и третьего ключей из соответствующей группы ключей , к входу четвертого ключа которой подсоединены через элемент ИЛИ одноимен но источники входных сигналов первого и второго каналов, параллельно каждому ключу подсоединен индикатор состо ни ключа, последовательно с каждой йарой кшрчей включен индикатор состо ни пары, выходы индикаторов состо ни клю чей и индикаторов состо ни пар каждой группы соединены со входами соотвётствующего первого блока временного упло1 нени сигналов, выход которого подключе к первому входу соответствующего мента неравнозначности, выход каждого из которых соединен с соответствующим ,входом дешифратора, а второй вход элемента неравнозначности - с выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих вторых блоков временного уплотнени входньк сигналов, .. ; На. чертеже изображена блок-схема , предлагаемого резервированного мажоритарного устройства. Входные сигналы подаютс на входы устройства от трех резервных блоковI - 3 с п вь ходными каналами в каждо . блоке. Мажоритарное устройство содержит Vi элементов ИЛИ 4, первый 5 и второй 6 восстанавливаемые блоки, каждый из которых включает восстанавливаемых узлов 7, вл ющихс составными част м Н мажоритарных органов устройства, пер вый j В и второй 9 резервные блоки питани . .аждый узел 7 восстанавливае 4 ых блоков 5 и б мажоритарного устройтва состоит ир двух последовательно ое дине нньк ключевых элементов Ю и 11, параллельно которым подключены ысокоомные резистфы 12 и 13, обраук иие делитель напр жени , который спользуетс в качестве датчика сигнала л определени отказе ключевых элементе типа пробой. Последовательно ключевыми элементами 10 и 11 включен импульсный трансформатор 14 нагрузки, во вторичную обмотку которого включены последовательно оптоэлектронный датчик 15 тока, используемый дл определени отказов типа обрыв в каж;йой паре ключевых элементов восстанавливаемых блоков, и разв зьюающий диод 16. Трансформаторна нагрузка может не примен тьс , в этом случае нагрузка по /почаетс к ключевым-элe eнтaм 11 попарно св занных узлов 7 первого и второго восстанавливаемых блоков 5 и 6, а оптоэлектронный датчик 15 тока В слючаетс последовательно с ключевыми элементами 1О. Упраьлйощий вход верхнего ключевого элемента 10 каждого i -го узла первого воЬстанавливаемого блока 5 соединен с выходом 1 -го элемента ИЛИ 4, к первому и второму входам которйго, а также к управл ющим входам верхнего 10 и нижнего 11 ключевых элементов f-го узла второго восстанавливаемого блока б подключены, соответственно, -ые выхооы и второго резервных блоке I и 2, 1 -ый выход третьего резервного блока. 3 подключен к управл ющему Bxoigr нижнего ключевого элемента 11 узла первого восстанавливаемого блока Б. Выходы -f-ых узлов первого 5 и втфого б восстанавливаемых блоков через разв зывающие диоды 16 подключены по ИЛИ к 1-ой нагрузке 17. . - , . , Средн точка делител напр жени , образованного в каждом i -ом узле резисторами 12 и 13, соединена с входами индикаторов 18 и 19 состо ни соответственного верхнего и нижнего ключевьс элементов данного узла. Вьпсоды индикаторов 18 и 19, а также выход оптоэлектронного датчика 16 тока каждого i -го узла подключены к входам первого блока 2О временного уплотнени сигиалов состо ний , который входит в состав каждого воссстанавливаемого блока 5 и 6. Выходы обо х блоков 20 временного .уплотнени сигналов состо ний соединены :С первыми входами соответствующих эле- 5. ментов 21 и 22 неравнозначности, к вт рым входам которых подключен выход мажоритарного элемента 23. К трем вхо дам мажоритарного элемента 23 подклю чены, соответственно, выходы вторых блоков 24-г26 временного уплотнени управл ющих сигналов каждого из трех резервных блоков 1-3. Выходы элементов 21 и 22 неравнозначности подключены к соответствующи входам блока 27 дешифрации и индикации отказе элементов узлов каждого воестанавливаемого блока 5 и 6 мажоритар ного устройства. Устройство работает следующим обраВ нормальном режиме при отсутствии неисправностей на -i -ых выходах резерв ных блоков 1-3 формируетс последовательность сигналов, воздействующих на управлЕСЮЩие входы ключевых элементов 1О и 11 УЗЛОВ 7 восстанавливаемы блоков 5 и 6. Контроль состо ти ключе вых элементов производитс индикаторам 18 и 19 состо ни ключей и. индикатором состо ни последовательных п ключей, в качестве которого используетс оптоэлектронный датчик 15 тока. Индикатор 18 состо ни верхнего клю чевого элемента представл ет собой амплитудный дискриминатор, преобразующий входный аналоговый сигнал в логиче кий, уставка дискриминатора выбираетс примерно равной напр жению блоков 8 и 9 питани . Так как за счет включени параллельйО ключевым элементам 1О и 11 высокоом него делител напр жение на закрытых ключах делитс примерно пополам, то амплитуда сигнала в средней точке делител , подключенной к, входу индикатора 18, не превышает при отсутствии отказе порога срабатьтани амплитудного дискриминатора. При этом на выходе индикатора lie формируетс независимо ,от изменени входного управл сющего сигнала посто нный логический сигнал О, соответствующий исправному состо нию верхнего ключевого элемента 1О. Б случае пробо последнего амплитуда сигнала в средней точке делител при запертом состо нии ключей увеличиваетс и становитс примерно равной напр жению источника , питани , что приводи к срабатыванию амплитудного дискриминатора и по влению на выходе индикатора 18 сигна ,ла о пробое верхнего ключевого элемента 56 Таким образом, иншвсатор 18 осущест вл ет вы вление пробо верхнего ключевого элемента 10. с выхода делител одновременно подаетс на выход индикатора 19 состо ни нижнего ключевого элемента 11, который выполнен аналогично индикатору 18, но имеет уставку срабатывани , выбираемую из услови отстройки от падени напр жени на открытом нижнем .ключеБом элементе it, вследствие чего он вы5Шл ет открытое состо ние нижнего ключа или его пробой. Дл вы влени отказов типа обрыв последовательно включенных элементов каждого -f -го узла 7 восстанавливаемых блоков 5 и 6 испот зуетсй логичеокий сигнал с выхода .оптронного датчика 15 тика, который при отсутствии отказов формирует последовательность сигналов, соответствующую последовательности входных управл ющих сигналов. При отказе , типа обрыв ключевых элементов 10 и 11 собственно оптронного датчика 15 foKa или разв зывающего диода 16, при обрыве или коротком замыкарии обмоток импульсного 1рансформатора 14 и исчезирвении питающего напр жени на ввкота оптронного датчика 15 формируетс ло паческий сигнал посто нного уровн . Логические сигналы с выходов индикаторов 18 и 19 состо ни и датчика 15 подаютс .на соответствующие входы блоке® 20 временного уплотнени сигналов, которые осуществл ют поочередное во времени подключение логических сигналов на входах на выход. Врем подключени каждого входного сигнала на выход должно быть либо больше периода данного сигнала, либо суммарное врем опроса всех индикаторов должно быть меньше минимальной Длительности данного сигнала . Таким образом, на выходе блоков 2О временного уплотнени формируетс последовательный код, несущий инффмацию о состо нии всех ключевых элементов. Информаци о состо5гаии ключевых элеКюнтов , имеюща место при исправном состо нии последних, формируетс мажоритарным элементом 23, три входа кторого подключены к выходам блоков 24-26 ременного уплотнени управл ющих сигнаов . Блоки временного уплотнени управ ющих сигналов формируют опорные коды, существл поочередные во времени подлючени к выходу соответствующего ходного сигнала. Блоки.24-26 временого уплотнени работают синхронно и . 762 синфаэно с блоками 25 временного уплатнени сигналов состо ний, причем входные сигналы блоков 24-26 преобразуютс дополнительно таким образом, чтобы при исправном состо нии ключевых элементов все разр ды кода блоков 24-26 соответствовали соответствующим разр дам коца блока 2О. Коды с выходов блоков 20 и мажоритарного элемента 23 поступают на соответствующиб входы элементе 21 н 22. сравнени на нераваозначность, тогда при несоответствии в любом разр де кодсе элемента 23 и блоков 2О на выходе элемента 21 или 22 возникает логический сигнал, вы вл пюишй неисправность ключевых элементов, причем номер разр да ко да-неисправности опредеН ет номер ин-дикатора состо ни , зафиксировавшего соответствующую неисправность. Таким образом, при минимальном количестве элементов, вы вл ющих неисправность ,и минимальном числе св зей удаетс обеспечить получение диагностической информации о состо нии мажоритарных э/юментов предлагаемого резервированного устройства. Указанна информаци преобразуетс блоком дешифрации и индикации в параллельный код и отсвечиваетс цифровыми индикаторами, дл обработки ин)мации возможно применение .ИВМ. Предлагаемое устройство позвол ет диагносгаровать не только катастрофические , но и параметрические отказы, например снижение питающего напр жени одного из резервньсс блоков питани уменьшёние Коэффициента усилени транзисторо используемых в качестве ключевых элементов восстанавливаемых блоков, изменение параметров управл ющих импульсов. Оно может найти широкое применение той построении вьюоконадежных мажфируамых цифровых устройств автоматики , управлени с большим .числом выходов в которых требуетс обеспечить преобразование логических уровней цифровых ренервныхблоков в мажорированный выходной сигнал с усилением по мощносги и гальванической разв зкой, если это необходимо. Конструктивное выполнение резервиро ванного мажоритарного устройства в виде однотипных восстанавливаемых и напйчие раз6ито:й системы средств контрол и диагностики отказов обеспечи вает оперативное обнаружение и локализацию возникающих неисправностей, что пае т возможность быстрой замены отка6 8 . завших узлов или блоков при условии созфанени работоспособности устройства и позвол ет значительно сократить врем и трудозатраты на восстановление отказавших блоков Таким образом, предлагаемое устройство за счет вьюокого; Коэффициента готовности , определ емого малым временем восстановлени , практически исключает аварийные ситуации, привод щие к полному отказу на выходе устройства. Формула изобретени . Резервированное трехканальное мажоритарное устройство, содержащее по числу источников входных сигналов в каждом канале группы из двух пар последовательно соединенных первого, второго и третьего , четвертого ключей, отличающеес тем, что, с целью повышени контролепригодности и ремонтопригоднос ги устройства, оно содержит элементы ИЛИ, первые и вторые блоки временного уплотнени сигналов, мажоритарный элемент, элементы неравнозначности и дешифратор, причем одноименные источники входных сигналов разных каналов подключены соответственно к входам первого, второго и третьего ключей из соответствующей группы ключей, к вхопу четвертого ключа которой подсоединены через элемент ИЛИ одноименные источники входных сигналов первого и второго каналов, параллельно каждому ключу подсоединен индикатор ссжто ни ключа, последовательно с каждой парой ключей включен индикатор состо ни пары, выходы индикаторов состо ни ключей и индикаторов состо ни пар каждой группы соеаинены со входами соответствующего первого блока временного уплртнени сигналов, выход которого подключен к первому входа соответствуюш-его элемента неравнозначности , выход каждого .из которых соединен с соотвегствуюшим входом дешифратора, ; а второй вход элемента неравнозначностис выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих вторых блоков временного уплотнени сигналов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N«190078, кл. Н 05 К 1О/ОО, 1965. The invention of ognosigs for avomagika and digital technology and can find the use of OLYA for constructing the final stages of the output amplifiers of an optical signal of a three-channel majorized digital systems with a large number of channels. A self-reserved device that includes a redundant major authority on four key elements controlled by three redundant units P. This device has a simple circuit design that allows you to build a redundant major authority with a minimum number of key elements that can work when one of the elements fails. However, in such a device there is no means of diagnostics of malfunctions that would allow timely detection and restoration of the failed element before the occurrence of the second malfunction, which leads to a complete failure of the device. The closest to the proposed technical entity is jrcrTpofic, which contained three redundant cascades that control the inputs of three or more groups of four key elements connected according to the bridge scheme to the diagonal of the KoTopord. additional loads are included at the source pole; three light-emitting receivers associated with three ash1 and 4trafes, the outputs of which are associated with inoikatsfami number of the faulty cascade and with the indicator of consecutive unity failure of two different input stages1 / G2}. This device provides, with a certain resolving list, diagnostics, fixation and indication of failures of redundant input stages, however it does not solve the problem of detecting failures of the majority elements proper, while their number is increased to three or more. In addition, the device requires 6 large amounts of hardware for processing a single input signal. The circuit of the invention is the control and suppression and repair ability of a three-channel redundant majority device with a large number of other independent signals. This goal is achieved by the fact that in the majority device, containing the number of sources of input signals in each backup channel, single-type reconstructed groups of two pairs of series-connected first, second and third, fourth keys, the eemenents OR, the first {Pvore temporal compression of signals, the major element, the elements of inequality and the decoder, and the same sources of input signals of different channels are connected respectively to the inputs of the first, second and third keys from the corresponding group of keys, to the input of the fourth key of which is connected via the OR element, the sources of the input signals of the first and second channels are the same, the status indicator of the key is connected in parallel to each key, the pair status indicator is connected in series with each string of the key, and the status indicators of the key and the status indicators of the pairs of each group are connected to the inputs of the corresponding first block of signal temporalization, the output of which is connected to the first input of the corresponding element is unequal spine, each output of which is connected with the respective said input decoder, a second input element nonequivalence - yield majority element, whose inputs are connected to outputs of the respective second temporary sealing blocks vhodnk signals ..; On. the drawing shows a block diagram of the proposed redundant major unit. Input signals are fed to the device inputs from three redundant blocks I - 3 with input channels in each. block. The majority device contains Vi elements OR 4, the first 5 and second 6 recoverable blocks, each of which includes recoverable nodes 7, which are integral parts of the majority of the device’s organs, the first j B, and the second 9 backup power units. Each node 7 restores 4 blocks 5 and the majority device consists of two successive pairs of key elements 10 and 11, in parallel with which are connected high resistor 12 and 13, a voltage divider used as a sensor for determining the failure. key element type breakdown. Successively key elements 10 and 11 include a pulse transformer 14 of the load, the secondary winding of which includes a series of optoelectronic current sensor 15 used to detect faults such as an open circuit in a pair of key elements of the restored blocks, and a dissipating diode 16. A transformer load may not be used In this case, the load by / by the key-elements 11 of the pairwise connected nodes 7 of the first and second blocks 5 and 6 being restored, and the optoelectronic sensor 15 of current B is interrupted with key elements 1O. The control input of the top key element 10 of each i-th node of the first booting unit 5 is connected to the output of the 1st element OR 4, to the first and second inputs of which, as well as to the control inputs of the top 10 and lower 11 key elements of the f-th node of the second Restored unit b are connected, respectively, s output and the second backup unit I and 2, 1 output of the third backup unit. 3 is connected to the control Bxoigr of the lower key element 11 of the node of the first recoverable unit B. The outputs of the –fth nodes of the first 5 and Vtfogo b reconstructed blocks are connected via OR to the first load 17.. -, The average point of the voltage divider formed in each i-th node by resistors 12 and 13 is connected to the inputs of indicators 18 and 19 of the state of the respective upper and lower key elements of this node. The indicators of indicators 18 and 19, as well as the output of the optoelectronic sensor 16 of the current of each i-th node are connected to the inputs of the first block 2O of the temporary compaction of the state signals, which is part of each restored block 5 and 6. The outputs of the two blocks of the signal temporal compaction 20 states are connected: With the first inputs of the corresponding elements 5. and 21 and 22 of unequalities, the input of which is connected to the output of the majority element 23. The three inputs of the majority element 23 are connected, respectively, the outputs of the second blocks 24-h26 The constant sealing of the control signals of each of the three redundant blocks 1-3. The outputs of the inequality elements 21 and 22 are connected to the corresponding inputs of the block 27 for decoding and indicating the failure of elements of the nodes of each recoverable block 5 and 6 of the majority device. The device operates as follows in the normal mode when there are no faults on the i-th outputs of the backup units 1-3, a sequence of signals is generated that act on the control inputs of the key elements 1O and 11 NODES 7 and the blocks 5 and 6 are restored. The status of the key elements is monitored 18 and 19 state keys and. a state indicator of consecutive p keys, which uses an optoelectronic current sensor 15. The indicator 18 of the upper key element is an amplitude discriminator that converts the input analog signal into a logical one, the discriminator setpoint is chosen approximately equal to the voltage of the power supply units 8 and 9. Since due to the inclusion of parallel key elements 1O and 11, the high voltage divider on private keys is divided in half, the signal amplitude at the midpoint of the divider connected to the indicator input 18 does not exceed, in the absence of a failure, the threshold of amplitude discriminator is triggered. At the same time, at the output of the lie indicator, independently of a change in the input control signal, a constant logical signal O is formed, which corresponds to the operational state of the upper key element 1O. In the case of the last breakdown, the amplitude of the signal at the midpoint of the divider when the keys are locked state increases and becomes approximately equal to the voltage of the source, power, which leads to the amplitude discriminator triggered and the output of the upper key element 56 is signaled. The inspector 18 detects the breakdown of the upper key element 10. From the output of the divider, the output of the indicator 19 of the lower key element 11 is simultaneously output, which is made similar to ikatoru 18, but has a setpoint actuation selected from conditions detuning from the voltage drop at the open bottom member .klyucheBom it, whereby it is vy5Shl open state of the lower key or its breakdown. To detect faults of the type break type, the successively connected elements of each -f node 7 of the restored blocks 5 and 6 use a logical signal from the output of the optical sensor 15 tick, which, in the absence of failures, generates a sequence of signals corresponding to the sequence of input control signals. In case of failure, such as breakage of key elements 10 and 11 of the actual foKa optocoupler sensor 15 or decoupling diode 16, when the windings of the pulse 1 transformer 14 are interrupted or short-circuited and the supply voltage of the input voltage of the optocoupler sensor 15 is generated, a constant level sensor signal is generated. The logic signals from the outputs of the status indicators 18 and 19 and the sensor 15 are supplied to the corresponding inputs of the block® 20 time multiplexing of signals, which connect the logic signals at the inputs to the output alternately. The connection time of each input signal to the output must either be longer than the period of this signal, or the total polling time of all indicators must be less than the minimum duration of this signal. Thus, at the output of the temporary compaction block 2O, a sequential code is formed, which carries the state information of all the key elements. The information on the state of the key eleCunts, which occurs when the latter is in good condition, is formed by the majority element 23, three inputs are connected to the outputs of the control signal sealing unit 24-26. The time seal blocks of the control signals form the reference codes, which are successively connected in time to the output of the corresponding signal. Blocks. 24-26 temporary sealing work synchronously and. 762 Sinfaeno with blocks of 25 temporary payment of state signals, and the input signals of blocks 24-26 are additionally transformed so that, in the good condition of the key elements, all bits of the code of blocks 24-26 correspond to the corresponding bits of block 2O. Codes from the outputs of the blocks 20 and the majority element 23 arrive at the corresponding inputs of the element 21 and 22. Comparing for unequality, then if the code 23 of the element 23 and the blocks 2O do not match, a logical signal appears at the output of the element 21 or 22, which reveals a key fault elements, and the code number of the code of the malfunction determines the number of the status indicator that recorded the corresponding malfunction. Thus, with the minimum number of elements revealing a malfunction and the minimum number of connections, it is possible to obtain diagnostic information about the state of the majority of the proposed redundant device. This information is converted by the decoder and display unit into a parallel code and highlighted with digital indicators, it is possible to use IIM for information processing. The proposed device allows to diagnose not only catastrophic, but also parametric failures, for example, reducing the supply voltage of one of the reserve power units, reducing the gain factor of the transistor used as key elements of the restored blocks, changing the parameters of the control pulses. It can find wide application in the construction of robust, reliable digital automation devices, control with a large number of outputs that require the conversion of logical levels of digital power units to a major output signal with power amplification and galvanically isolated, if necessary. Constructive execution of a redundant majority device in the form of single-type recoverable and easy: th systems of means for monitoring and diagnosing failures ensures prompt detection and localization of malfunctions, which makes it possible to quickly replace faults6 8. Units or units under condition that the device is operative and can significantly reduce the time and labor required for restoring the failed units. Thus, the proposed device is due to a large one; The availability factor, determined by the short recovery time, virtually eliminates emergency situations leading to a complete failure at the output of the device. Claims. A redundant three-channel majority device containing, by the number of input sources in each channel, groups of two pairs of first, second and third keys connected in series, characterized in that, in order to increase the testability and maintainability of the device, it contains the elements OR, the first and second time signal multiplexing units, the majority element, inequality elements and a decoder, the same-name input sources of different channels being connected respectively Initially, the inputs of the first, second and third keys from the corresponding group of keys, to the hop of the fourth key of which are connected via the OR element of the same name input sources of the first and second channels; the pairs, the outputs of the indicators of the state of the keys and the indicators of the status of the pairs of each group are connected with the inputs of the corresponding first block of time control signals, the output of which is connected ene to the first input of an element-sootvetstvuyushaya nonequivalence, .From the output of each of which is connected to the input of the decoder sootvegstvuyushim,; and the second input of the element is unequal with the output of the majority element, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding second time signal multiplexing units. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate N «190078, cl. H 05 K 1O / OO, 1965.
2. Авторское свидетельстве СССР № 229О44, кл. Н 05 К IO/OG, 1966 /прототип).2. USSR author's certificate No. 229О44, cl. H 05 K IO / OG, 1966 / prototype).