Устройство для автоматического контроля параметров напряжения

 

Сущность изобретения: устройство содержит: блок контроля переменного напряжения, блок контроля частоты 2, источник переменного напряжения 3, клеммы для подключения объекта контроля 4, генератор синусно-косинусного напряжения 5, блок контроля синусно-косинусного напряжения 6, блок ввода инициативных сигналов 7, шину 8 ЭВМ, ЭВМ 9, преобразователь 10 код - напряжение, блок контроля переменного напряжения 11, коммутатор 12 контроллер 13, блок измерительный 14, блок интерфейсный 15, блок ввода дискретной информации 16 с соответствующими связями. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля сложных объектов и технологических процессов.

Известен тестер для испытания аналоговых и цифровых схем, (см. патент США N 4168527, кл. G 06 F 11/22, 1979), содержащий процессор, терминал, дешифратор, регистраторы, память с произвольной выборкой и компаратор.

Имеются также программируемые источники электропитания и генераторы колебаний, устройство сопряжения и группа реле, обеспечивающие селективное подключение упомянутых источников и генераторов к выбранному для проверки модулю. Программа испытаний модулей и допуски на параметры записаны на магнитную ленту, размещенную в кассетах. Тестер обеспечивает измерение аналоговой формы волны в нескольких точках во время одного испытания как в статике, так и в динамическом режиме с учетом задержки и искажений формы кривой.

Недостатком данного тестера является его низкая надежность из-за отсутствия в его составе средства автоматического обнаружения отказа генераторов стимулсигналов и источника электропитания, входящих в состав системы и, как следствие, повышенное значение среднего времени восстановления тестера.

Известна система (см. акцепт. заявку Великобритании N 1401193 кл. G 01 R 31/00, 1975), предназначенная для испытания электронных схем путем подачи зондирующих сигналов и измерения ответной реакции. Система содержит ЭВМ, соединенную с шиной, с которой соединены через контроллеры устройства ввода-вывода и дисплей. С данной шиной через соответствующие контроллеры связаны блоки стимулирующих сигналов, измерительные устройства, источники питания и нагрузки. Указанные устройства через систему коммутации (трассировки) соединены также с шиной ввода-вывода сигналов. Устройство управления вычислительной машины данной системы выдает необходимые команды в соответствии с требованиями оператора для преобразования исходной закодированной программы в код объекта. Программа проверки объекта контроля вводится в процессор посредством дисплея и устройства ввода-вывода.

Недостатком системы является ее низкая надежность, так как система не обеспечивает обнаружение (регистрацию, индикацию, принятие решения по отказу) отказов блоков электропитания и генераторов стимулсигналов, входящих в состав системы, за счет специальных блоков контроля.

Известна система автоматического контроля параметров по авт.св. СССР N 746435, кл. G 05 B 23/02, 1980, содержащая генератор управляющих сигналов, управляющую вычислительную машину, регистры входной и выходной комбинации цифровых сигналов, регистры адреса входной и выходной комбинации, коммутатор, генератор и измеритель аналоговых сигналов и контролируемый объект.

Из ЗУ управляющей вычислительной машины цифровая комбинация сигналов передается на регистр, одни цифровые сигналы которого подаются на входы контролируемого объекта, а другие сигналы предназначены: для задания параметров аналоговых сигналов генератора, для выбора предела и характера измеряемой величины измерителем и для управления коммутатором. Цифровое значение сигналов от объекта и цифровой код измеряемой величины измерителем передается в регистр выходной комбинации сигналов, а затем переписывается в ЗУ УВМ для дальнейшей обработки по программе.

Дальнейшая работа системы повторяется для новой комбинации цифровых сигналов, записываемых в регистр входной комбинации сигналов.

Недостатком этой системы автоматического контроля параметров является низкая надежность ее работы из-за остутствия средств генерации сигналов отказа источников электропитания и стимулсигналов, а также отсутствия средств передачи информации об одиночных и множественных отказах упомянутых источников электропитания и стимулсигналов в ЭВМ, что может привести к выходу из строя как объекта контроля, так и самой системы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство автоматического контроля электронных систем по авт.св. СССР N 980027, кл. G 01 R 31/28, 1982, по дополнительному к нему авт.свид. СССР N 1061075, кл. G 01 R 31/28, 1983 и по дополнительному авт.св. СССР N 1129570, кл. G 01 R 31/28, 1984, содержащее ЭВМ, коммутаторы, шифраторы, контроллер, распределитель, регистры памяти, логические элементы, источник стимулирующих сигналов.

Недостатком этого устройства автоматического контроля электронных схем является его низкая надежность и низкое быстродействие контроля при возникновении отказов (аварийных и аномальных ситуаций) в устройстве. Устройство не обнаруживает отказы непрерывно в любой момент времени, а только в моменты выдачи стимулсигнала и приема ответной реакции от объекта контроля, кроме того использование в устройстве двух коммутаторов вместо одного, рапсределителя и логических элементов, необходимых для раскрытия неопределенной ситуации в процессе анализа отказа устройства снижают надежность работы устройства; при выдаче стимулсигнала и приема ответной реакции от объекта контроля необходимо дополнительное время для работы шифраторов; для раскрытия неопределенной ситуации в процессе анализа отказа устройства необходимо дополнительное время для повторного цикла контроля, что снижает быстродействие устройства; устройство не обнаруживает отказов источников электропитания, а также не обеспечивает обнаружение сложных отказов с любым числом неисправностей большим трех (в предлагаемой системе - 6), что снижает надежность его работы; устройство не обеспечивает атвоматическую оценку всех результатов анализа неисправностей, так как выходные шины устройства не подключены на вход контроллера или ЭВМ для последующей автоматической оценки результатов анализа неисправностей, что снижает надежность и быстродействие устройства.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и быстродействия работы системы за счет обнаружения разовых и сложных отказов в системе.

Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматического контроля параметров, содержащую электронно-вычислительную машину (ЭВМ), соединенную через шину ЭВМ с блоком интерфейсным по входу-выходу, с выходом блока ввода дискретной информации и входом контроллера, управляющий выход которого соединен с входом коммутатора, следующие входы которого соединены с выходами генератора синусно-косинусного напряжения, преобразователя код-напряжение, источника стимулирующих сигналов, выход коммутатора соединен с объектом контроля, и блок измерителей, введены два блока контроля переменного напряжения, блок контроля частоты, источник переменного напряжения, блок контроля синусно-косинусного напряжения и блок ввода инициативных сигналов, информационные входы и выходы которого соединены с шиной ЭВМ, а его управляющие входы соединены со вторым блоком контроля переменного напряжения, входная шина которого соединена с преобразователем код-напряжение, с блоком контроля синусно-косинусного напряжения, вход которого соединен с генератором синусно-косинусного напряжения, с блоком контроля частоты, вход эталонной частоты которого соединен с выходом одного из измерителей блока измерителей, с первым блоком контроля переменного напряжения, вход которого соединен с выходом источника переменного напряжения, следующие выходы которого соединены со входами блока контроля частоты и коммутатора, кроме того, следующие управляющие выходы контроллера соединены с генератором синусно-косинусного напряжения и преобразователем код-напряжение, цифровой выход контроллера соединен с объектом контроля, который соединен также со входами коммутатора и блока ввода дискретной информации, информационные входы блока измерителей соединены с выходами коммутатора, а его информационные выходы соединены с блоком интерфейсным, при этом первый блок контроля переменного напряжения состоит из двух потенциометров, двух компараторов, последовательно соединенных выпрямителя и третьего потенциометра, а также из стабилизатора постоянного напряжения, вход которого соединен с шиной запитки постоянным напряжением, а его выходы соединены с первым и вторым потенциометрами, выходы которых подключены ко входам соответствующих компараторов, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего потенциометра, вход выпрямителя соединен с выходом источника переменного напряжения, блок контроля частоты содержит узел синхронизации, две схемы И, два компаратора частоты и последовательно соединенные формирователь импульсов и счетчик, выход которого соединен с двумя компараторами частоты, выходы которых подключены соответственно ко входам двух схем И, вторые входы которых соединены с выходом узла синхронизации, второй выход которого соединен со счетчиком, а вход - с выходом одного из измерителей блока измерителей, вход формирователя импульсов соединен с выходом источника переменного напряжения, блок контроля синусно-косинусного напряжения состоит из двух эмиттерных повторителей, последовательно соединенных с двумя детекторами, двухвходовой схемой ИЛИ и инвертором, входы эмиттерных повторителей соединены с соответствующими выходами генератора синусно-косинусного напряжения, второй блок контроля переменного напряжения состоит из последовательно соединенных схемы сравнения кодов, счетчика и усилителя, второй вход счетчика и входы схемы сравнения кодов соединены с выходами преобразователя код-напряжение, а блок ввода инициативных сигналов содержит триггер, регистр, схему несовпадений, схему задержки и две схемы И, первые входы первой из которых и информационные входы регистра соответственно соединены между собой и с выходами первого и второго компараторов первого блока контроля переменного напряжения, с выходами двух схем И блока контроля частоты, с выходами инвертора блока контроля синусно-косинусного напряжения и с выходом усилителя второго блока контроля переменного напряжения, выходы регистра соединены со схемой несовпадений, выход которой подключен к входу схемы задержки, выход которой в свою очередь соединен с управляющим входом регистра и информационным входом триггера, управляющий вход которого соединен со вторым входом первой схемы И и выходом второй схемы И, два входа которой являются входами блока от шины ЭВМ, выходы первой схемы И и выход триггера являются выходами блока на шину ЭВМ.

Как видно из вышлеизложенного, предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, отличными от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию "новизна".

В результате проведенного поиска и последующего сопоставительного анализа совокупность признаков, отличающая предлагаемое техническое решение от прототипа, в известных устройствах не была обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Использование в предлагаемой системе автоматического контроля параметров источника переменного напряжения обеспечит запитку объекта контроля током переменного напряжения частоты 400 Гц.

Первый блок контроля переменного напряжения позволяет определить отказ источника переменного напряжения путем обнаружения факта выхода величины переменного напряжения, подаваемого на объект контроля, за пределы допуска.

Второй блок контроля переменного напряжения позволяет определять отказ преобразователя код-напряжение путем сравнения старших разрядов кода системы и кода обратной связи преобразователя код-напряжение.

Использование блока контроля частоты в системе автоматического контроля параметров позволяет определять отказ источника переменного напряжения путем обнаружения факта выхода за пределы допуска частоты переменного напряжения, подаваемого на объект контроля.

Применение блока контроля синусно-косинусного напряжения позволяет определить отказ генератора синусно-косинусного напряжения путем контроля функционирования каналов синусоидального и косинусоидального напряжений генератора синусно-косинусного напряжения.

Использование в системе автоматического контроля параметров блока ввода инициативных сигналов обеспечивает прием дискретных сигналов от первого и второго блоков контроля переменного напряжения, блока контроля частоты и блока контроля синусно-косинусного напряжения, формирование сигнала готовности (прерывания) на шину ЭВМ, а также выдачу по команде ЭВМ кода адреса источника прерывания.

Наличие вышеперечисленных существенных признаков в предлагаемой системе автоматического контроля параметров позволит повысить надежность и быстродействие работы системы.

На фиг.1 показана блок-схема системы автоматического контроля параметров; на фиг.2 - функциональная схема первого блока контроля переменного напряжения; на фиг.3 - функциональная схема блока контроля частоты; на фиг.4 - функциональная схема блока контроля синусно-косинусного напряжения; на фиг.5 - функциональная схема второго блока контроля переменного напряжения; на фиг.6 - функциональная схема блока ввода инициативных сигналов; на фиг.7 - циклограмма работы блока ввода инициативных сигналов.

Система автоматического контроля параметров содержит первый блок 1 контроля переменного напряжения, блок 2 контроля частоты, источник 3 переменного напряжения, объект 4 контроля, генератор 5 синусно-косинусного напряжения, блок 6 контроля синусно-косинусного напряжения, блок 7 ввода инициативных сигналов, шину 8 ЭВМ, ЭВМ 9, преобразователь 10 код-напряжение, второй блок 11 контроля переменного напряжения, коммутатор 12, контроллер 13, блок 14 измерителей, блок 15 интерфейсный и блок 16 ввода дискретной информации.

Коммутатор 12 впыолнен на основе реле типов РГК-12 и РЭС-85.

Выполнение преобразователя 10 код-напряжение соответствует техническому решению по а.с.СССР N 1197084.

Контроллер 13 выполнен в соответствии с а.с.СССР N 1091211.

Блок 15 интерфейсный выполнен аналогично модулю привязки цифровых измерительных приборов А611-15 комплекса СМ-2, СМ-2М (см. Модуль А611-15. Техническое описание НИИУВМ, г.Северодонецк).

Блок 14 измерителей включает в себя следующие серийные измерительные приборы и устройства: - частотомер Ч3-54; - вольтметр универсальный цифровой В7-34; - блок измерения сигналов СКТ и сельсина БСПИ-2.

Блок 16 ввода дискретной информации выполнен аналогично модулю ввода дискретной информации МВ1ДИ (А622-2) (см. Логическая компановка систем на базе процессора М-6000 АСВТ-М. Руководящий технический материал НИИУВМ, г. Северодонецк).

Генератор 5 синусно-косинусного напряжения выполнен на основе узлов ПКН-11 УПБ, разработанных 3-им МПЗ г.Москва (см.603.038.011 ТУ, 602.002.029 ТУ).

Первый блок 1 контроля переменного напряжения содержит выпрямитель 17, 3-й потенциометр 18, 1-й потенциометр 19, стабилизатор 20 постоянного напряжения, шину 21 запитки постоянным напряжением, 1-й компаратор 22, 2-й компаратор 23, 2-й потенциометр 24.

Блок 2 контроля частоты состоит из узла 25 синхронизации, схем 26 и 27 И, компараторов 28 и 29 частоты, счетчика 30 и формирователя 31 импульсов.

Блок 6 контроля синусно-косинусноо напряжения состоит из эмиттерных повторителей 32 и 33, детекторов 34 и 35, схемы 36 ИЛИ и инвертора 37.

Второй блок 11 контроля переменного напряжения содержит схему 38 сравнения кодов, счетчик 39 и инвертор 40. В этом блоке схема 38 сравнения кодов выполнена на микросхеме 564ИП2, счетчик 39 - на микросхеме 564ИЕ9, усилитель 40 - на микросхеме 564ПУ4.

Блок 7 ввода инициативных сигналов содержит схемы 41 и 42 И, регистр 43, схему 44 несовпадений, схему 45 задержки и триггер 46.

Система автоматического контроля параметров содержит первый блок 1 контроля переменного напряжения, вход которого соединен с выходом источника 3 переменного напряжения, следующие выходы которого соединены с блоком 2 контроля частоты и коммутатором 12.

Выходы первого блока 1 контроля переменного напряжения и блока 2 контроля частоты соединены с управляющими входами блока 7 ввода инициативных сигналов, следующие управляющие входы которого соединены с выходами блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения и второго блока 11 контроля переменного напряжения, а его информационные входы и выходы соединены с шиной 8 ЭВМ. ЭВМ 9 через шину 8 ЭВМ соединена по входу и выходу с блоком 15 интерфейсным, с выходом блока 16 ввода дискретной информации и со входом контроллера 13, цифровой выход которого соединен с объектом 4 контроля, а управляющие выходы его соединены с управляющими входами генератора 5 синусно-косинусного напряжения, выход которого соединен с блоком 6 контроля синусно-косинусного напряжения, преобразователя 10 код-напряжение, выходная шина которого соединена со вторым блоком 11 контроля переменного напряжения, и с управляющими входами коммутатора 12, который соединен с объектом 4 контроля по входам и выходам, два его следующих входа соединены с генератором 5 синусно-косинусного напряжения и преобразователем 10 код-напряжение, оставшиеся его входы соединены с источником стимулирующих сигналов, а его информационные выходы соединены с блоком 14 измерителей, выход одного из измерителей которого соединен с входом эталонной частоты блока 2 контроля частоты, а информационный выход этого блока 14 подсоединен к блоку интерфейсному 15. Дискретный выход объекта 4 контроля соединен с входом блока 16 ввода дискретной информации.

Первый блок 1 контроля переменного напряжения содержит последовательно соединенные выпрямитель 17 и третий потенциометр 18. Вход стабилизатора 20 постоянного напряжения соединенн с шиной 21 запитки постоянным напряжением, а его выходы соединены с первым и вторым потенциометрами 19 и 24, выходы которых подключены ко входам соответственных компараторов 22 и 23, вторые входы которых подсоединены к выходу третьего потенциометра 18. Вход выпрямителя 17 соединен с источником 3 переменного напряжения.

Блок 2 контроля частоты содержит узел 25 синхронизации, выходы которого соединены со входом сетчика 30 и со входами схем 26 и 27 И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих компараторов 28 и 29 частоты. Выход последовательно соединенного с формирователем 31 импульсов счетчика 30 соединен с входами компараторов 28 и 29 частоты. Вход узла 25 синхронизации соединен с выходом одного из измерителей блока 14 измерителей, вход формирователя 31 импульсов соединен с выходом источника 3 переменного напряжения.

Блок 6 контроля синусно-косинусного напряжения содержит два эмиттерных повторителя 32 и 33, последовательно соединенные соответственно с двумя детекторами 34 и 35, двухвходовой схемой 36 ИЛИ и инвертором 37.

Входы эмиттерных потворителей 32 и 33 соединены с соответствующими выходами генератора 5 синусно-косинусных напряжений.

Второй блок 11 контроля переменного напряжения состоит из последовательно соединенных схемы 38 сравнения кодов, счетчика 39 и усилителя 40, второй вход счетчика 39 и входы схемы 38 сравнения кодов соединены с выходами преобразователя 10 код-напряжение.

Блок 7 ввода инициативных сигналов содержит две схемы 41 и 42 И, первые входы перовй 41 из них и информационные входы регистра 43 соответственно соединены между собой и с выходами первого и второго компараторов 22 и 23 первого блока 1 контроля переменного напряжения, с выходами двух схем 26 и 27 И блока 2 контроля частоты, с выходом инвертора 37 блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения и с выходом усилителя 40 второго блока 11 контроля переменного напряжения. Второй вход первой схемы 41 И соединен с выходом второй схемы 42 И и входом "Сброс" триггера 46. Два входа второй схемы 42 И соединены с выходами "Адрес" и "Строб" шины 8 ЭВМ. Информационные выходы 1-6 регистра 43 соединены со входами схемы 44 несовпадений, выход которой соединен со входом схемы 45 задержки, а выход схемы 45 задержки соединен с информационным входом триггера 46 и входом "Сброс" регистра 43. Выходы схемы 41 И и триггера 46 являются выходами блока 7 на шину 8 ЭВМ, входы схемы 42 И являются входами блока 7 от шины 8 ЭВМ Система автоматического контроля параметров работает следующим образом.

ЭВМ 9 (см.фиг.1), в соответствии с заложенной программой, формирует на шине 8 ЭВМ последовательность управляющих и информационных сигналов, которые поступают на контроллер 13. Контроллер 13 в свою очередь преобразует входную последовательность управляющих и информационных сигналов в сигналы управления генератором 5 синусно-косинусного напряжения, преобразователем 10 код-напряжение, коммутатором 12. Контроллер 13 обеспечивает выдачу кодовой информации на объект 4 контроля. Сигнал от объекта 4 контроля подается посредством коммутатора 12 на соответствующий вход блока 14 измерителей, вид и шкала измерений которого были предварительно определены сигналами управления контроллера 13.

Сигнал, поступивший на вход блока 14 измерителей, после преобразования в цифровую форму в этом блоке, считывается блоком 15 интерфейсным, запоминается и затем через шину 8 ЭВМ поступает на ЭВМ 9.

Сигнал на объект 4 контроля от генератора 5 синусно-косинусного напряжения, преобразователя 10 код-напряжение и источника 3 переменного напряжения формируется следующим образом. Контроллер 13 в соответствии с алгоритмом управления генератором 5 синусно-косинусного напряжения и преобразователем 10 код-напряжение формирует управляющие сигналы, которые устанавливают необходимый режим работы вышеуказанных генератора 5, преобразователя 10 и коммутатора 12. Коммутатор 12 формирует цепь, необходимую для подачи сигнала на объект 4 контроля.

Выдача переменного напряжения на объект 4 контроля от источника 3 переменного напряжения происходит по цепи коммутатора 12 при поступлении на него сигналов управления от контроллера 13.

Дискретная информация от объекта 4 контроля поступает на вход блока 16 ввода дискретной информации, в котором сигналы нормируются (по уровню) и запоминаются. Затем по команде ЭВМ 9 дискретная информация от блока 16 ввода дискретной информации поступает через шину ЭВМ 8 в ЭВМ 9.

Так работает система автоматического контроля параметров в нормальном режиме при отсутствии отказов источника 3 переменного напряжения, генератора 5 синусно-косинусного напряжения и преобразователя 10 код-напряжение.

При оттказе (уходе частоты и напряжения за пределы допуска) источника 3 переменного напряжения система автоматического контроля параметров будет работать следующим образом.

Переменное напряжение от источника 3 переменного напряжения поступает на выпрямитель 17 (см.фиг.2) первого блока 1 контроля переменного напряжения, выпрямляется выпрямителем 17 и через третий потенциометр 18 поступает на первые входы первого и второго компараторов 22 и 23. На вторые входы этих компаратров 22 и 23 через первый и второй потенциометры 19 и 24 поступает с шины 21 запитки постоянным напряжением первичное постоянное напряжение системы после его стабилизации на стабилизаторе 20 постоянного напряжения. Первый потенциометр 19 необходим для установки постоянного напряжения, соовтетствующего верхнему предельному значению переменного напряжения. Второй потенциометр 24 необходим для установки постоянного напряжения, соответствующего нижнему предельному значению переменного напряжения. Третий потенциометр 18 необходим для установки величины выпрямленного напряжения, соответствующего номинальному значению входного переменного напряжения на входе выпрямителя 17.

При нахождении переменного напряжения в пределах допуска компараторы 22, 23 соответственного верхнего и нижнего уровней переменного напряжения находятся в определенном положении (например, в положении, соответствующем логическому "0" ТТЛ) и сигнал "ошибка" на выходах 1, 2 блока 1 контроля переменного напряжения отсутствует.

При уходе величины переменного напряжения за пределы установленной верхней или нижней границы соответствующий компаратор 22 или 23 срабатывает и на соответствующем выходе 1 или 2 блока 1 контроля переменного напряжения появляется сигнал "Ошибка" (в нашем примере в положении, соответствующем логической "1" ТТЛ).

Таким образом, на одном из выходов 1 или 2 первого блока 1 контроля переменного напряжения появляется перепад напряжения, т.е. сигнал "Ошибка", (в нашем примере из логического "0" в логическую "1" уровня ТТЛ), которое поступает соответственно на первый или второй вход первой схемы 41 И и первый или второй вход регистра 43 блока 7 ввода инициативных сигналов (см. фиг.6).

Для определенности предположим, что поступил перепад напряжения из логического нуля в логическую единицу, т.е. логическая "1", на первый вход блока 7 ввода инициативных сигналов (см.фиг.7б, 4). На оставшиеся входы 2-6 этого блока 7 поступают сигналы логического "0" (см. фиг.7б, 5). Наличие сигнала логической "1" на первом входе блока 7 ввода инициативных сигналов означает уход переменного напряжения за пределы установленной верхней границы. Этот сигнал логической "1" поступает на первый вход первой схемы 41 И, далее на первый вход регистра 43 и записывается логической единицей в соответствующем 1-ом разряде регистра 43. В остальных разрядах регистра 43 (например, в разрядах 2-6) записаны логические "0".

При появлении логической единицы на выходе 1-го разряда регистра 43 схема 44 несовпадений формирует на своем выходе перепад напряжения, который задерживается на схеме 45 задержки и по управляющему входу "Сброс" регистра 43 устанавлиавет его в нуль. Таким образом на первом выходе регистра 43 формируется импульс длительностью , равный длительности задержки схемы 44 задержки (см. фиг.7б, 6).

На выходе схемы 44 несовпадений формируется аналогичный импульс (см. фиг.7б, 8), который задерживается на время на схеме 45 задержки (см. фиг. 7б, 9) и поступает на информационный вход триггера 46. По переднему фронту этого импульса триггер 46 устанавливается в единичное состояние, формируя при этом сигнал "Готовность" (см. фиг.7б, 10).

Сброс в нуль триггера 46 выполняется схемой 42 И по сигналам ЭВМ 9 "Адрес" и "Строб" (см. фиг.7а, б, 1, 2, 3). При этом сигнал "Готовность" с выхода триггера 46 принимает нулевое значение (см. фиг.7а, б, 10). Сигнал "Готовность" в целом свидетельствует о наличии ошибочной ситуации в системе. В данном случае этот сигнал свидетельствует о выходе переменного напряжения источника 3 переменного напряжения за пределы верхней допустимой границы. Сигнал "Готовность" поступает далее на шину 8 ЭВМ и ЭВМ 9.

ЭВМ 9 по получении через шину 8 ЭВМ сигнала "Готовность" от триггера 46 прерывает выполнение текущей программы и переходит к выполнению прерывающей программы, которая определяет источники прерывания.

ЭВМ 9 по программе анализирует код источника прерывания, определяет причину прерывания (в нашем случае уход величины переменного напряжения источника 3 переменного напряжения за пределы верхней допустимой границы) и формирует необходимые управляющие воздействия в системе и сообщения оператору.

Возможен прием и анализ посредством ЭВМ 9 инициативных сигналов, хранящихся в регистре 43, поступивших на вход первой схемы 41 И блока 7 ввода инициативных сигналов не по сигналу "Готовность" (прерыванию), а по программе.

Выполняется это следующим образом. По сигналам ЭВМ 9 "Адрес" и "Строб" схема 42 И стробирует (см. фиг. 7а, б, 1,2,3) сигналы 1-6 от источников инициативных сигналов с выхода схемы 41 И блока 7 на шину 8 ЭВМ (см. фиг 7а, б 11, 12). Кроме того, схема 42 И по сигналам "Адрес" и "Строб" устанавливает в нуль триггер 46 (см. фиг.7а, б, 10). ЭВМ 9 по программе анализирует код источника прерывания, определяет причину прерывания и формирует управляющие воздействия в системе и сообщения оператору.

Контроль частоты переменного напряжения источника 3 переменного напряжения осуществляет блок 2 контроля частоты (см. фиг.3). На вход формирователя 31 блока 2 контроля частоты поступает переменное напряжение источника 3 переменного напряжения частотой f_ист. Импульсы с выхода формирователя 31 подсчитываются счетчиком 30. Интервал времени счета определяется управляющими сигналами, поступающими со второго выхода узла 25 синхронизации на вход установки в "0" счетчика 30. Эталонное значение частоты f_эт поступает на вход узла 25 синхронизации блока 2 контроля частоты от одного из измерителей блока 14 измерителей. Кодовое значение числа импульсов в интервале времени с выхода счетчика 30 поступает на входы первого и второго компараторов 28 и 29 частоты соответственно минимальной и максимальной допустимым частотам (f_N - ; f_N + ).

Если частота источника 3 переменного напряжения меньше максимально допустимой и больше минимально допустимой, т.е. в пределах допуска, то ни один из компараторов 28 или 29 частоты не срабатывает. На выходах упомянутых компараторов 28 и 29 частоты устанавливаются исходные состояния (например, соответствующие логическому нулю). При совпадении показаний счетчика 30 и второго компаратора 29 частоты, последний срабатывает и формирует на своем выходе сигнал совпадения (f_ист = f_N + ), соответствующий в нашем случае логической единице. В этом случае сигнал совпадения с выхода второго компаратора 29 частоты поступает на схему 27 И, где стробируется сигналом с первого выхода узла 25 синхронизации и поступает на выход блока 2 контроля частоты. На первом выходе блока 2 контроля частоты сигнал именуется "Ошибка" (f_ист = f_N + ), он поступает на третий вход блока 7 ввода инициативных сигналов (т. е. на третий вход первой схемы 41 И и третий вход регистра 43 блока 7 ввода инициативных сигналов). Работа блока 7 ввода инициативных сигналов и ЭВМ 9 описана выше при рассмотрении работы системы при уходе за пределы допуска величины переменного напряжения источника 3 переменного напряжения.

При достижении частоты источника 3 переменного напряжения минимально допустимой величины f_ист = f_N - срабатывает первый компаратор 28 частоты и первая схема 26 И. В этом случае на выходе схемы 26 И формируется сигнал "ошибка" f_ист = f_N - , который поступает на четвертый вход блока 7 ввода инициативных сигналов (т.е. на четвертый вход первой схемы 41 И и четвертый вход регистра 43 блока 7 ввода инициативных сигналов). Работа блока 7 ввода инициативных сигналов и ЭВМ 9 описана выше.

Таким образом, благодаря непрерывному контролю величины переменного напряжения и его частоты источника 3 переменного напряжения автоматически обнаруживается отказ этого блока в любой момент времени работы системы и обеспечивается повышение надежности и быстродействия работы системы автоматического контроля параметров в аномальном и аварийном режимах, а также обеспечивается быстрая реакция системы на эту ситацию (например, отключение цепей, по которым выдается переменное напряжение на объект 4 контроля).

Выдача синусных и косинусных напряжений на объект 4 контроля, контроль названных напряжений происходит следующим образом. Контроллер 13 по сигналам ЭВМ 9 и шины 8 ЭВМ подает на вход генератора 5 синусно-косинусного напряжения информационные и управляющие сигналы. Информационный сигнал содержит кодовое значение угла ( ) поворота датчика синусно-косинусного трансформатора, сигналы которого имитирует генератор 5 синусно-косинусного напряжения. По кодовому значению угла ( ) генератор 5 синусно-косинусного напряжения формирует переменные напряжения, амплитудные значения которых пропорциональны синусу и косинусу угла поворота датчика синусно-косинусного трансформатора. Обозначим упомянутые напряжения соответственно U_msin , U_mcos , где Um амплитудное значение напряжения.

Эти переменные напряжения поступают на вход коммутатора 12. По сигналам ЭВМ 9, шины 8 ЭВМ и контроллера 13 коммутатор 12 формирует цепь подачи этих напряжений на объект 4 контроля.

Переменные напряжения U_msin и U_mcos от генератора 5 синусно-косинусного напряжения поступают соответственно на первый и второй входы блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения (см.фиг.4). Предположим, что генератор 5 синусно-косинусного напряжения формирует напряжения, соответствующие датчику синусно-косинусного трансформатора, если угол поворота его ротора равен нулю, т. е. = 0. Поэтому синусное напряжение будет равно нулю, а косинусное - максимальному значению, т.е.

U_msin = 0; U_mcos = U_m В этом случае на входе эмиттерного повторителя 32, входе детектора 34 и на первом входе схемы 36 ИЛИ будет напряжение почти равное нулю. В то же время на входе эмиттерного повторителя 33 и на входе детектора 35 будет максимальное напряжение U_m. Детектор 35 выпрямляет напряжение U_m и выдает на второй вход схемы 36 ИЛИ постоянное напряжение, соответствующее единичному логическому уровню. На выходе схемы 36 ИЛИ появится сигнал единичного уровня. Поэтому после инверсии сигнала на выходе инвертора 37 сигнал "Ошибка" отсутствует.

Если угол = 45^о, то на обоих входах схемы 36 ИЛИ после прохождения напряжений через эмиттерные повторители 32 и 33 и детекторы 34 и 35 появятся напряжения, соответствующие логической единице, поэтому после инверсии сигнала на выходе инвертора 37 сигнал "Ошибка" отсутствует.

Если угол = 90^о, то блок 6 контроля синусно-косинусного напряжения работает аналогично случаю, когда угол = 0, с той лишь разницей, что на первом входе блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения синусное напряжение достигнет максимального значения U_msin = U_m, а косинусное напряжение на втором входе этого блока 6 достигнет нуля, т.е. U_mcos =0. На выходе инвертора 37 блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения сигнал "Ошибка" будет отсутстовать.

В силу периодичности тригонометрических функций sin , cos дальнейшее изменение угла от свыше 90^о до 360^о не изменит описанную картину работы блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения. А именно, при наличии синусных и косинусных напряжений с выхода генератора 5 синусно-косинусного напряжения блок 6 контроля синусно-косинусного напряжения не формирует сигнала "Ошибка", что соответствует исправности генератора 5 синусно-косинусного напряжения.

При отказе генератора 5 синусно-косинусного напряжения на его выходе синусное и косинусное напряжения будут равны нулю независимо от кода угла поворота, т. е. на первом и втором входах блока 6 контроля синусно-косинусного напряжения будет U_msin =0 и U_mcos = 0. В этом случае на оба входа схемы 36 ИЛИ после эмиттерных повторителей 32, 33 и детекторов 34, 35 поступают напряжения нулевого уровня. Поэтому на выходе схемы 36 ИЛИ появится сигнал единичного уровня и после инверсии этого сигнала на выходе инвертора 37 появится сигнал единичного уровня "Ошибка". Этот сигнал "Ошибка" поступает на пятый вход блока 7 ввода инициативных сигналов, т.е. на пятый вход первой схемы 41 И и пятый вход регистра 43 блока 7 ввода инициативных сигналов. Дальнейшая работа блока 7 ввода инициативных сигналов и ЭВМ 9 аналогична работе, описанной ранее при поступлении сигналов "Ошибка" на первый и второй входы блока 7 ввода инициативных сигналов.

С выходов блока 7 ввода инициативных сигналов через шину 8 ЭВМ информация поступает в ЭВМ 9, в которой по программе она анализируется, определяется код источника "Ошибки", определяется причина ее возникновения и формируются управляющие воздействия в системе и сообщения оператору.

Таким образом, при отказе генератора 5 синусно-косинусного напряжения (отсутствии напряжений по каналам синусно- и/или косинусного напряжений в генераторе 5 синусно-косинусного напряжения) происходит автоматическое обнаружение отказа этого генератора 5 в любой момент времени работы системы и быстрая реакция системы на эту ситуацию, благодаря чему значительно повышается надежность и быстродействие работы системы автоматического контроля параметров.

Работа системы автоматического контроля параметров по управлению преобразователем 10 код-напряжение и по выдаче его выходных сигналов на объект 4 контроля аналогична описанной ранее работе системы по управлению генератором 5 синусно-косинусных напряжений с тем лишь отличием, что сигналы управления от контроллера 13 преобразователь 10 код-напряжение получает по его следующему выходу.

Работа второго блока 11 контроля переменного напряжения (см. фиг.5) произходит следующим образом.

От преобразователя 10 код-напряжение, представляющего собой преобразователь код-напряжение по а.с. N 1197084 с цифровой обратной связью в контуре регулирования выходным напряжением, на первый вход блока 11 контроля переменного напряжения поступают старшие разряды входного кода а1...а_m (где m < n) преобразователя код-напряжение. На второй вход блока 11 переменного напряжения поступают старшие разряды кода b₁...b_m (где m < n) с первого выхода АЦП1 преобразователя 10 код-напряжение.

Упомянутые коды поступают на два входа схемы 38 сравнения кодов. При равенстве входных кодов на выходе схемы 28 сравнения кодов формируется логическая единица, поступающая на R-вход счетчика 39. Сигнал "Конец преобразования" со второго выхода АЦП1 преобразователя код-напряжение поступает на С-вход счетчика 39. При наличии единичного потенциала на R-входе счетчика 39 импульсы со счетного С-входа этого счетчика 39 не изменяют состояние счетчика 39. На выходе этого счетчика 39 устанавливается логический нуль, который усилителем 40 передается на выход блока 11 контроля переменного напряжения, при этом на выходе этого блока 11 отсутствует сигнал "Ошибка".

При отказе преобразователя 10 код-напряжение, т.е. при несовпадении входных кодов, поступающих на два входа схемы 38 сравнения кодов, на выходе этой схемы 38 и на R-входе счетчика 39 формируется сигнал логического нуля, который разрешает прохождение счетных импульсов по С-входу счетчика 39.

При достижении необходимого числа импульсов синхронизации (в нашем случае при поступлении 4 импульсов на С-вход счетчика 39) на выходе счетчика 39 появляется сигнал логической единицы, который с выхода усилителя 39 поступает в качестве инициативного сигнала "Ошибка" на шестой вход блока 7 ввода инициативных сигналов.

Дальнейшая работа блока 7 ввода инициативных сигналов по обработке инициативного сигнала "Ошибка", поступившего с выхода усилителя 39 блока 11 контроля переменного напряжения соответствует описанию работы этого блока 7 при поступлении на его первый вход сигнала "Ошибка" при отказе источника 3 переменного напряжения.

В дальнейшем ЭВМ 9 по программе анализирует полученную от блока 7 ввода инициативных сигналов информацию и формирует необходимые управляющие воздействия в системе и сообщения оператору.

При одновременном отказе источника 3 переменного напряжения по напряжению и частоте, генератора 5 синусно-косинусного напряжения по синусному и/или косинусному напряжениям, преобразователя 10 код-напряжение или при любом другом варианте сложного отказа работа системы для каждого отдельного отказа будет аналогична описанной выше. В случае сложного отказа на соответствующих входах 1-6 блока 7 ввода инициативных сигналов появятся сигналы "Ошибка", в регистре 43 - код соответствующих источников отказа, а на выходе блока 7 ввода инициативных сигналов - сигнал "Готовность". По сигналу "Готовность" ЭВМ 9 прерывает выполнение текущей программы, через схему 41 И блока 7 принимает код источников прерывания и, определив причину прерывания, формирует необходимые управляющие воздействия в системе и сообщение оператору.

Таким образом, использование предлагаемой системы автоматического контроля параметров позволит автоматически и быстро обнаружить отказы независимо от их сложности, в любой момент времени работы системы выдавать необходимые воздействия по защите аппаратуры системы и объекта контроля от развития последствий отказа (аномальных, аварийных ситуаций) в системе, а также выдавать необходимые действия по оповещению оператора. Все вышесказанное значительно повышает надежность системы автоматического контроля параметров и ее эксплуатационную надежность, повышает ее быстродействие, а это значительно сокращает время восстановления системы и время выполнения регламентных работ.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее клеммы для подключения ЭВМ, шина которой соединена с входами контроллера, входами-выходами блока интерфейсного, выходами блока ввода дискретной информации, коммутатор, информационные входы которого соединены с источником стимулирующих сигналов, а информационный выход которого соединен с объектом контроля, измерительный блок, информационные входы которого соединены с коммутатором, преобразователь код - напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия устройства за счет обнаружения разовых и сложных отказов, в него введены первый и второй блоки контроля переменного напряжения, блок контроля частоты, источник переменного напряжения, блок ввода инициативных сигналов, генератор синусно-косинусного напряжения, блок контроля синусно-косинусного напряжения, входы которого соединены с генератором синусно-косинусного напряжения, а выход - с первым входом блока ввода инициативных сигналов, вторые входы которого соединены с выходом блока контроля частоты, первый вход которого соединен с первым выходом измерительного блока, второй выход которого соединен с входом интерфейсного блока, первый выход контроллера соединен с входом генератора синусно-косинусного напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с первым выходом преобразователя код-напряжение, вторые выходы которого соединены с входами второго блока контроля переменного напряжения, выход которого соединен с вторым входом блока ввода инициативных сигналов, входы-выходы которого подключены к шине ЭВМ, а третьи его входы соединены с выходом блока контроля переменного напряжения, вход которого подключен к первому выходу источника переменного напряжения, второй выход которого соединен с вторым входом блока контроля частоты, а третий выход - с третьим входом коммутатора, четвертый вход-выход которого подключен к клеммам для подключения объекта контроля, второй, третий и четвертый выходы контроллера соединены соответственно с входом преобразователя код - напряжение, пятым входом коммутатора и с клеммами для подключения объекта контроля, которые также подключены к входу блока ввода дискретной информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля переменного напряжения содержит первый, второй и третий потенциометры, первый и второй компараторы, выпрямитель, стабилизатор постоянного напряжения, вход которого соединен с шиной питания, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами первого и второго потенциометров, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходу, третьего потенциометра, вход которого подключен к выходу выпрямителя, вход которого соединен с источником переменного напряжения, выходы первого и второго компараторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля частоты содержит блок синхронизации, первый и второй элемент И, первый и второй компараторы частоты, последовательно соединенные формирователь импульсов и счетчик, выход которого соединен соответственно с первыми входами первого и второго компараторов частоты, выходы которых соединены соответственно первым и вторым элементами И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока, вход блока синхронизации соединен с первым входом устройства, а первый выход подключен к вторым входам первого и второго элементов И, второй вход счетчика соединен с вторым выходом узла синхронизации, а второй вход устройства соединен с входом формирователя импульсов.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синусо-косинусного напряжения содержит первый и второй эмиттерные повторители, первый и второй детекторы, элемент ИЛИ, инвертор, выход которого является выходом блока, а вход соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго детекторов, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго эмиттерных повторителей, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля переменного напряжения содержит схему сравнения кодов, счетчик, усилитель, выход которого является выходом устройства, вход усилителя соединен с выходом счетчика, R-вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов, первый и второй входы которых являются соответственно входами блока, третий вход которого соединен с C-входом счетчика.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок ввода инициативных сигналов содержит триггер, регистр, элемент совпадения, элемент задержки, первый и второй элемент И, входы которого подключены к шине ЭВМ, и являются входами блока, первыми входами блока, вторые входы которого подключены к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам первого элемента И, седьмой вход которого соединен с выходом второго элемента И и с входом сброса триггера, первый вход которого подключен к выходу схемы задержки, и к входу сброса регистра, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены с вторыми входами блока, выход первого элемента И соединен с первыми выходами блока, второй выход которого соединен с выходом триггера, выход регистра соединен с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами элемента совпадения, выход которого подключен к входу схемы задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7