Мажоритарний елемент

Реферат: Мажоритарний елемент належить до області обчислювальної техніки. Мажоритарний елемент складається з трьох каналів керування, схеми вибірки, блока індикації, та виконавчого елемента і додатково введене джерело постійної напруги з відповідними зв'язками для збільшення та візуалізації глибини контролю схеми вибірки. За допомогою запропонованого мажоритарного елемента можливе здійснення неруйнівного контролю, глибина якого наближається до 1, що забезпечує підвищення експлуатаційних характеристик надійності. UA 97706 C2 (12) UA 97706 C2 UA 97706 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області обчислювальної техніки. Відомий відмовостійкий цифровий обчислювальний комплекс (ЦОК) з мажоритарним керуванням, такий, що містить три канали вхідних кіл, на вхід яких надходить інформація про стан об'єкта керування, три канали мікро-ЕОМ, на вхід яких надходить інформація з трьох каналів вхідних кіл відповідно, мажоритарний елемент, обчислюючий логічну функцію М 2/3, вихід якого підключений до об'єкта керування (Б.М. Каган "ЕОМ і системи", видавництво 2, 1985 р., УДК. 681.3, стор. 471, рис. 15.17). Недоліком відмовостійкого ЦОК є відсутність контролю мажоритарного елемента. Відомий пристрій організації мажоритарних перетворень, що містить три ідентичні канали перетворення вхідної змінної X, мажоритарний орган, обчислюючий логічну функцію М 2/3, і індикатор, контролюючий правильність функціонування каналів перетворення (Колосов В.Г., Мелехин В.Ф. Проектування вузлів і систем автоматики і обчислювальної техніки. - Л.: Енергоатоміздат, Ленінгр. Відділення.-1983. С. 18, рис. 1-8). Недоліком пристрою є недостатня глибина контролю його устаткування. Відомий найближчий по технічній суті мажоритарний елемент, що містить три канали керування, блок індикації, схему вибірки "≥ 2" з виходом на виконавчий елемент, при цьому перші виходи каналів керування сполучені з першим, другим і третім входами схеми вибірки "≥" 2 відповідно. Недоліком цього мажоритарного елемента є низька глибина контролю, що не охоплює елементи схеми вибірки "≥ 2". Задачею винаходу є додаткова організація контролю елементів схеми вибірки "≥2" і цілісності контуру керування виконавчим елементом. Поставлена задача вирішується тим, що в мажоритарний елемент, що містить три канали керування, схему вибірки "≥ 2", блок індикації, при цьому перші виходи трьох каналів керування сполучені з першим, другим і третім входами схеми вибірки "≥ 2" відповідно, додатково вводяться джерело постійної напруги і виконавчий елемент, при цьому другі виходи першого, другого і третього каналів керування сполучені з першим, другим і третім входами блока індикації відповідно, перший; другий і третій виходи схеми вибірки "≥ 2" сполучені з четвертим, п'ятим і шостим входами блока індикації відповідно, четвертий вихід схеми вибірки "≥ 2" сполучений з клемою позитивного потенціалу джерела живлення, клема негативного потенціалу якого сполучена з другим виводом виконавчого елемента, перший вивід якого сполучений з п'ятим виходом схеми вибірки "≥ 2". Крім того, поставлена задача вирішується тим, що схема вибірки "≥ 2" містить три обмотки реле, перші виводи яких сполучені з першими виходами першого, другого і третього каналів керування відповідно, другі виводи обмоток реле сполучені з шиною живлення, перші виводи контактів, що замикаються, першої контактної групи першого, другого і третього реле сполучені з клемою позитивного потенціалу джерела живлення, другі виводи контактів, що замикаються, другої контактної групи першого, другого і третього реле сполучені з першим виводом виконавчого елемента, другий, вивід контакту, що замикається, першої контактної групи першого реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, другої контактної групи другого реле і з четвертим входом блока індикації, другий вивід контакту, що замикається, першої контактної групи другого реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, другої контактної групи третього реле і з п'ятим входом блока індикації, другий вивід контакту, що замикається, першої контактної групи третього реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, другої контактної групи першого реле і з шостим входом блока індикації. Крім того, поставлена задача вирішується тим, що блок індикації містить одну обмотку реле, три діоди, дві групи резисторів по три резистори в кожній і два елементи індикації, при цьому аноди першого, другого і третього діодів сполучені з другим виходом першого, другого і третього каналу керування відповідно, катоди першого, другого і третього діодів сполучені з першим виводом обмотки реле, другий вивід якої сполучений з шиною живлення, перший вивід контакту, що розмикається, першої контактної групи реле сполучений з клемою позитивного потенціалу джерела живлення, другий вивід контакту, що розмикається, першої контактної групи реле, сполучений з катодом першого елемента індикації, анод, якого сполучений з першими виводами трьох резисторів першої групи, другі виводи яких сполучені з першим, другим, і третім виходами схеми вибірки "≥ 2" відповідно, перший вивід контакту, що замикається, другої контактної групи реле сполучений з клемою негативного потенціалу джерела живлення, другий вивід контакту, що замикається, другої контактної групи реле сполучений з анодом другого елемента індикації, катод якого сполучений з першими виводами трьох резисторів другої групи, другі виводи яких сполучені з першим, другим і третім виходами схеми вибірки "≥ 2" відповідно. 1 UA 97706 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На Фіг. 1 приведена блок - схема мажоритарного елемента. На Фіг. 2 приведена структура схеми вибірки "≥ 2". На Фіг. 3 приведена структурна схема блока індикації. Мажоритарний елемент (Фіг. 1) містить перший 1, другий 2 і третій 3 канали керування, блок індикації 4 і схему вибірки "≥ 2" 5, джерело постійної напруги 6, виконавчий елемент 7, зв'язки по перших виходах каналів керування 8, 9, 10 відповідно, зв'язки по других виходах каналів керування 11, 12, 13 відповідно, зв'язки по першому, другому, третьому, четвертому і п'ятому виходах схеми вибірки ≥2 14, 15, 16, 17, 18 відповідно, зв'язок по клемі негативного потенціалу джерела постійної напруги 19. Структурна схема вибірки "≥ 2" (Фіг. 2) містить, наприклад, три обмотки реле 20, 21, 22, контакти 20-1, 21-1, 22-1, що замикаються, перших контактних груп реле 20, 21, 22 відповідно, контакти 20-2, 21-2, 22-2, що замикаються, других контактних груп реле 20, 21, 22 відповідно. Блок індикації (Фіг. 3) містить три розв'язуючі діоди 23-1, 23-2, 23-3, обмотку реле 24, контакти 24-1, що розмикаються, першої контактної групи реле 24, контакти 24-2, що замикаються, другої контактної групи реле 24, елементи індикації, наприклад, світлодіоди 25 і 26, першу групу резисторів 27-1, 27-2, 27-3, другу групу резисторів 28-1, 28-2, 28-3. Функціонування мажоритарного елемента і його контроль здійснюється в двох режимах: - режим формування керуючого сигналу на виконавчий елемент 7; - режим контролю схеми вибірки "≥ 2" 5. Формування сигналу, що керує, на виконавчий елемент 7 здійснюється відповідно до наступної логічної функції: F=F1F2+F2F3+F3F1; де - F1, F2, F3 - сигнали, що керують, надходять з перших виходів каналів керування 1, 2, 3 по зв'язках 8, 9, 10 на обмотки реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" 5 відповідно. При цьому сигнал, що керує, на виконавчий елемент 7, відповідний кон'юнкції F1 F2 формується замиканням послідовно сполучених контактів, що замикаються, першої контактної групи 20-1 і другої контактної групи 21-2 при спрацьовуванні реле 20 і 21 відповідно, або відповідний кон'юнкції F2 F3 формується замиканням послідовно сполучених контактів, що замикаються, першої контактної групи 21-1 і другої контактної групи 22-2 при спрацьовуванні реле 21 і 22 відповідно, або відповідний кон'юнкції F3 F1 формується замиканням послідовно сполучених контактів, що замикаються, першої контактної групи 22-1 і другої контактної групи 20-2 при спрацьовуванні реле 22 і 20 відповідно. В цьому випадку контакти, що замкнулися, при спрацьовуванні реле 20, 21, 22 забезпечують підключення джерела постійної напруги 6 до виконавчого елемента 7 і його спрацьовування. Контроль схеми вибірки "≥ 2" 5 може здійснюватися в спеціальному перевірочному режимі перед початком проведення основної роботи або у випадку, якщо мажоритарний елемент входить до складу безперервно працюючої системи, періодично в проміжках часу між видачею сигналу, що керує, на виконавчий елемент 7. Усунення виявленої несправності може проводитися в процесі роботи системи шляхом заміни одного з трьох конструктивів, на яких розташовані канали керування 1, 2, 3 відповідно і елементи схеми вибірки "≥ 2" 5, що належать до відповідного каналу, і зв'язаних між собою джгутовими роз'ємними з'єднаннями, Перевірка починається з контролю початкового (розімкненого) стану контактів 20-1, 21-1, 221, що замикаються, першої контактної групи реле 20, 21, 22 відповідно. У разі замкнутого стану будь-якого контакту першої контактної групи забезпечується протікання струму по зв'язку 17 від позитивного потенціалу джерела постійної напруги 6 по одному із зв'язків 14, 15, 16 на четвертий, п'ятий або шостий вхід блока індикації 4 і через один з резисторів 27-1, 27-2, 27-3, елемент індикації 25 і контакт 24-1, що розмикається, реле 24 по зв'язку 19 до негативного потенціалу джерела постійної напруги 6, що викличе включення елемента індикації 25. Номінал резисторів 27-1, 27-2, 27-3 вибирається з умови мінімального струму спрацьовування елемента індикації 25. Контроль початкового (розімкненого) стану контактів 20-2, 21-2, 22-2, що замикаються других контактних груп реле 20,21, 22 проводиться після попередньої видачі сигналів з других виходів каналів керування 1, 2, 3, які по зв'язках 11, 12, 13 надходять на перший, другий і третій входи блока індикації 4 відповідно, і через розв'язуючі діоди 23-1, 23-2, 23-3 на обмотку реле 24, при спрацьовуванні якого розмикається контакт 24-1 першої контактної групи і замикається контакт 24-2 другої контактної групи реле 24. У разі замкнутого стану, будь-якого контакту другої контактної групи реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" 5 забезпечується протікання струму по зв'язку 17 від позитивного потенціалу джерела постійної напруги 6 через контакт, що замкнувся, 24-2 другої контактної групи реле 24 блока індикації 4 через елемент індикації 26, через один з резисторів 28-1, 28-2, 28-3 і по зв'язках 14, 15, 16, що зв'язує четвертий, п'ятий і шостий входи 2 UA 97706 C2 5 10 15 20 25 блока індикації 4 з першим, другим і третім виходами схеми вибірки "≥ 2" 5 відповідно, через один з несанкціоновано замкнутих контактів 20-2, 21-2 або 22-2 другої контактної групи реле 20, 21, 22 відповідно, через внутрішній опір виконавчого елемента 7 і по зв'язку 19 до негативного потенціалу постійного джерела живлення 6, що викликає включення елемента індикації 26. Номінал резисторів 28-1, 28-2, 28-3 вибирається з умови мінімального струму спрацьовування елемента індикації 25 і гарантованого струму неспрацьовування виконавчого елемента 7, при цьому відношення мінімального струму спрацьовування виконавчого елемента 7 до струму включення елемента індикації 26 повинно бути ≥10. Включення елементів індикації 25 або 26 в процесі контролю початкового стану першої і другої контактних груп реле 20, 21, 22 свідчить про наявність несправності в схемі вибірки "≥ 2" 5. Подальша перевірка схеми вибірки "≥ 2" 5 може здійснюватися тільки після усунення можливої несправності і полягає в послідовному контролі на замикання і розмикання кожного контакту, що замикається, першої контактної групи реле 20, 21, 22 за відсутності сигналів з других виходів каналів керування 1, 2, 3, що надходять по зв'язках 11, 12, 13 на перший, другий і третій входи блока індикації 4 відповідно і послідовній видачі сигналів керування з перших виходів каналів керування, що надходять по зв'язках 8, 9, 10 на перший, другий і третій входи схеми вибірки "≥ 2" 5 відповідно, при цьому при замиканні і розмиканні контрольованого контакту першої контактної групи реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" 5 повинен включатися і вимикатися елемент індикації 25 блока індикації 4. Контроль на замикання і розмикання кожного замикаючого контакту другої контактної групи реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" 5 здійснюється за умови видачі на час перевірки сигналів з других виходів каналів керування 1, 2, 3, що надходять по зв'язках 11, 12, 13 на перший, другий і третій входи блока індикації відповідно і послідовній видачі сигналів керування з перших виходів каналів керування 1, 2, 3, що надходять по лініях зв'язку 8, 9, 10 на перший, другий і третій входи схеми вибірки "≥ 2" 5 відповідно, при цьому при замиканні і розмиканні контрольованого контакту другої контактної групи реле 20, 21,22 схеми вибірки "≥ 2" 5 повинен включатися і вимикатися елемент індикації 26. Повний алгоритм контролю схеми вибірки "≥ 2" 5 приведений в таблиці. Таблиця Вихідні сигнали каналів керування 1, 2, 3 по № зв'язках 8…13 операції 11, 12, 8 9 10 13 Включення елементів індикації 25 26 1 2 + 3 + + 4 5 + + 6 7 + + 8 9 + + + 10 + Коментар Контроль початкового, стану контактів 20-1, 21-1; 22-1, що замикаються, реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" Контроль початкового стану контактів 20-2, 21-2, 22-2, що замикаються, реле 20, 21, 22 схеми вибірки "≥ 2" Контроль замикання контакту 20-1 реле 20 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 20-1 реле 20 схеми вибірки "≥ 2" Контроль замикання контакту 21-1 реле 21 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 21-1 реле 21 схеми вибірки "≥ 2" Контроль замикання контакту 22-1 реле 22 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 22-1 реле 22 схеми вибірки "≥ 2" Контроль замикання контакту 20-2 реле 20 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 20-2 реле 20 схеми вибірки "≥ 2" 30 3 UA 97706 C2 Продовження таблиці Вихідні сигнали каналів керування 1, 2, 3 по № зв'язках 8…13 операції 11, 12, 8 9 10 13 Включення елементів індикації 25 Коментар 26 11 + + + 12 + 13 + + + 14 + Контроль замикання контакту 21-2 реле 21 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 21-2 реле 21 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 21-2 реле 21 схеми вибірки "≥ 2" Контроль розмикання контакту 22-2 реле 22 схеми вибірки "≥ 2" Примітки. 1. Знак « + » - наявність сигналу на виходах 8…13 каналів керування1, 2, 3 і включення елементів індикації 25, 26 в блоці індикації 4. 2. Знак « - » - відсутність сигналу на виходах 8…13 каналів керування 1, 2, 3 і виключення елементів індикації 25, 26 в блоці індикації 4. 5 10 15 Технічний аналіз переваг приводиться відносно до прототипу, як найбільш прогресивному технічному рішенню, відомого авторам на дату подачі заявки. Як показав аналіз схемно-технічних рішень і результатів експериментального відробітку в пропонованому мажоритарному елементі забезпечується: - повний контроль працездатності всіх елементів схеми вибірки "≥ 2" без комутації кіл зв'язку з виконавчим елементом і без подачі сигналу, що керує, на спрацювання виконавчого елемента; - контроль контуру керування виконавчим елементом, що включає джерело постійної напруги, виконавчий елемент і кола зв'язку між ними і між функціональними виходами схеми вибірки "≥ 2". Таким чином, як випливає з приведених вище матеріалів опису в пропонованому мажоритарному елементі здійснюється неруйнівний контроль, глибина якого наближається до 1, що забезпечує істотне підвищення експлуатаційних характеристик надійності і, відповідно, ефект економічності в експлуатації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 1. Мажоритарний елемент, що містить три канали керування, схему вибірки "≥ 2", блок індикації, при цьому перші виходи трьох каналів керування сполучені з першим, другим і третім входами схеми вибірки "≥ 2"відповідно, який відрізняється тим, що додатково вводяться джерело постійної напруги і виконавчий елемент, при цьому другі виходи першого, другого і третього каналів керування сполучені з першим, другим і третім входами блока індикації відповідно, перший, другий і третій виходи схеми вибірки "≥ 2" сполучені з четвертим, п'ятим і шостим входами блока індикації відповідно, четвертий вихід схеми вибірки "≥ 2"сполучений з клемою позитивного потенціалу джерела постійної напруги, клема негативного потенціалу якого сполучена з другим виводом виконавчого елемента, перший вивід якого сполучений з п'ятим виходом схеми вибірки "≥ 2". 2. Мажоритарний елемент за п. 1, який відрізняється тим, що схема вибірки "≥ 2" містить три обмотки реле, перші виводи яких сполучені з першими виходами першого, другого і третього каналів керування відповідно, другі виводи обмоток реле сполучені з шиною живлення, перші виводи контактів, що замикаються, першої контактної групи першого, другого і третього реле сполучені з клемою позитивного потенціалу джерела постійної напруги, другі виводи контактів, що замикаються, другої контактної групи першого, другого і третього реле сполучені з першим виводом виконавчого елемента, другий вивід контакту, що замикається, першої контактної групи першого реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, другої контактної групи другого реле і з четвертим входом блока індикації, другий вивід контакту, що замикається, першої контактної групи другого реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, 4 UA 97706 C2 5 10 15 другої контактної групи третього реле і з п'ятим входом блока індикації, другий вивід контакту, що замикається, першої контактної групи третього реле сполучений з першим виводом контакту, що замикається, другої контактної групи першого реле і з шостим входом блока індикації. 3. Мажоритарний елемент за п. 1, який відрізняється тим, що блок індикації містить одну обмотку реле, три діоди, дві групи резисторів по три резистори в кожній і два елементи індикації, при цьому аноди першого, другого і третього діодів сполучені з другим виходом першого, другого і третього каналу керування відповідно, катоди першого, другого і третього діодів сполучені з першим виводом обмотки реле, другий вивід якої сполучений з шиною живлення, перший вивід контакту, що розмикається, першої контактної групи реле, сполучений з клемою позитивного потенціалу джерела постійної напруги, другий вивід контакту, що розмикається, першої контактної групи реле, сполучений з катодом першого елемента індикації, анод якого сполучений з першими виводами трьох резисторів першої групи, другі виводи яких сполучені з першим, другим і третім виходами схеми вибірки "≥ 2" відповідно, перший вивід контакту, що замикається, другої контактної групи реле сполучений з клемою негативного потенціалу джерела постійної напруги, другий вивід контакту, що замикається, другої контактної групи сполучений з анодом другого елемента індикації, катод якого сполучений з першими виводами трьох резисторів другої групи, другі виводи яких сполучені з першим, другим і третім виходами схеми вибірки "≥ 2" відповідно. 5 UA 97706 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6