DE3639790A1 - Verfahren und anordnung zur dynamischen flankensynchronisierung zweier quasisynchroner signale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Flankensynchronisierung zweier quasisynchroner Signale, wie es im übrigen im Oberbegriff des An­ spruches 1 näher definiert ist.

Für bestimmte Zwecke in Überwachungs- und Failsafe-Bereichen ist es not­ wendig, daß geringe Synchronisationsabweichungen noch als zulässig er­ kannt werden müssen. Beispielsweise werden im Bahnbetrieb des öfteren be­ stimmte Positionen, z. B. Haltestellen, mittels magnetbeeinflußter Sonden und Auswerteschaltungen detektiert. Dabei ist es vom Prinzip her gleich­ gültig, ob der Magnet an der Strecke und die Sonde auf dem Fahrzeug ange­ ordnet wird oder umgekehrt. Da jede Sonde (mit Auswerteschaltung) nicht Failsafe ist, wird in solchen Fällen jeweils mit zwei Sonden gearbeitet, die gleichzeitig ansprechen und/oder abfallen müssen oder sollen. In be­ kannter Failsafe-Technik werden dann mit einem Äquivalenz- bzw. Antiva­ lenzvergleicher die Signale der beiden Sonden auf kontinuierlichen Dauer­ strom (Signal 1) verglichen und ein Statussignal mit einem sicherheits­ gerichteten Failsafe-Speicher abgeleitet. Leider läßt sich nur schwer er­ reichen, daß in der Praxis die beiden Sonden gleichzeitig ansprechen oder abfallen. Hinzu kommt, daß auch durch die lokale Anordnung der Sonden oft ein zeitlicher Versatz gegeben ist, der bei langsamem Einrücken eines Fahr­ zeuges in eine Haltestellenposition zum Teil einen Zeitversatz bis in den Sekundenbereich mit sich bringt. Schon durch wesentlich geringere Ab­ weichungen, d. h. bei schon geringem Flankenversatz der Signale, wird die Äquivalenz gestört und läßt sich die Vergleicher dahingehend ansprechen, daß der nachgeschaltete S-Speicher abfällt, was zu einer Statusausgabe Null führt. Auch weitere Verknüpfungsausgänge werden Null.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen, wobei es darum geht, mit geringem Aufwand, der zudem in der einfacheren, nicht sicheren Technik ausgeführt werden soll, auszukommen. Dabei soll ein Antivalenz­ vergleicher 2 einer Schaltung, wie sie im Prinzip der Fig. 1 entnehmbar ist, mit synchronen Signalen versorgt werden. Ein nachgeschalteter S- Speicher soll erst dann abfallen dürfen, wenn die Nichtäquivalenz zweier Signale eine bestimmte Zeitdauer überschreitet.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und Ausgestaltungen dazu sind den Unteransprüchen entnehmbar.

An Hand von Ausführungsbeispielen und Erläuterungsdiagrammen wird die Erfin­ dung im folgenden näher vorgestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Sondenschaltung mit gestrichelt einge­ zeichneter erfindungsgemäßer Synchronisier­ stufe in Blockbilddarstellung

Fig. 2 die Schaltung der Synchronisierstufe

Fig. 3 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2 für Normalbetrieb

Fig. 4 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2: Sonde 2 kommt zu spät

Fig. 5 Impulsdiagramme zu den Fig. 1 und 2: Sonde 2 fällt zu spät ab.

Nach Fig. 1 werden von den Sonden So 1 und So 2 im Normalfall äquivalente Signale abgegeben. Diese Signale werden über eine Synchronisierstufe 1 geführt und ggf. dort in äquivalente Signale umgewandelt, die an den Aus­ gängen So 1′ und So 2′ abgenommen werden können. In einem Antivalenzver­ gleicher 2 wird ein stetiger Ausgang (High-Signal 1) erzeugt und über einen S-Speicher mit den Elementen & 1 und 3 ein Status-Signal 1 abge­ bildet. Zusätzlich erfolgt über die Elemente & 2, & 3 und 4 noch eine Ver­ knüpfung des Sonde 2-Datesignals mit dem Statussignal, was am entsprechen­ den Ausgang ausgegeben wird. Die im rechten unteren Eck jeweils geschwärzten Schaltelemente sind als Failsafe zu betrachten. Damit ergibt sich folgende Wahrheitstabelle:

Die mit 1 bezeichnete Synchronisierstufe ist gemäß Fig. 2 aufgebaut. Sie enthält 6 Monoflops MF 1 bis MF 6, zwei UND-Glieder 4, 5 und zwei Oder- Gatter 6, 7. Die Schaltung ist zweikanalig, unabhängig, entkoppelt und rückwirkungsfrei. In Verbindung mit Fig. 3 soll die Normalfunktion der Synchronisierstufe 1 beschrieben werden.

Springt zuerst das Signal von Sonde So 1 auf 1, dann wird dieser Zustand 1 über Oder-Gatter 6 direkt an den Ausgang So 1′ gegeben. Gleichzeitig stößt das Signal von So 1 mit seiner 0/1-Flanke, d. h. der steigenden Flanke, das Monoflop 2 an, das einen kurzen Impuls T _X ausgibt. Mit der 1/0-Flanke, d. h. der abfallenden Flanke des Impulses T _X wird das Monoflop MF 4 ange­ stoßen. MF 4 gibt einen Impuls T _γ aus, dessen Länge durch den betriebs­ mäßig maximal möglichen Zeitversatz der Sonden gegeben ist. Der Ausgang von Monoflop MF 4 geht an das Oder-Gatter 2, so daß am Ausgang So 2′ eben­ falls eine 1 ausgegeben wird. Innerhalb der Dauer des Impulses T _q kommt von Sonde So 2 ebenfalls 1-Signal, wodurch die 1 an Ausgang So 2′ aufrecht­ erhalten bleibt.

Damit sind die Sonden eingangsseitig synchronisiert. Die kurze Zeitdauer für den Impuls T _X , in der die Äquivalenz der Signale an den Ausgängen So 1′ und So 2′ verletzt ist, wird im Vergleicher 2 (Fig. 1) ausgeglichen, so daß der dortige S-Speicher nicht abfällt.

Wenn beide Sonden So 1 und So 2 1-Signal ausgeben, dann sind die Ausgänge der UND-Glieder 4 und 5 ebenfalls auf 1. Diejenige Sonde, die zuerst auf Null geht (hier So 2), stößt die beiden Monoflops MF 5 und 6 an, die ein Ausgangssignal T _Z abgeben und damit das 1-Signal verzögert halten. Inner­ halb der Zeitdauer von Signal T _Z muß auch die andere Sonde (hier So 1) auf Null gegangen sein. Damit ist auch das Abschalten der Sonden dynamisch synchronisiert.

Die Fig. 4 und 5 zeigen das Verhalten der Schaltung, wenn eine der Sonden verspätet, d. h. nach Verschwinden des Signals T _γ auf 1 geht, bzw. ver­ spätet, d. h. nach Verschwinden des Signals T _Z auf Null geht. In beiden Fällen ist die Äquivalenz der Signale an den Ausgängen So 1′ und So 2′ ver­ letzt, was zum Abschalten des S-Speichers des in Fig. 1 dargestellten sicheren Vergleichers führt.

In Fig. 4 kommt das Signal von So 2 zu spät, d. h. erst nach Ablauf von T _γ . Die Folge ist ein Abfallen des S-Speichers.

In Fig. 5 fällt das Signal von So 2 zu spät auf Null, d. h. erst nach Ablauf von T _Z . Auch hier wird vom Antivalenzvergleicher 2 eine Lücke erkannt und der S-Speicher fällt ab.

Die Reihenschaltung der Monoflops MF 1 und MF 3 bzw. MF 2 und MF 4 ist nicht überflüssig, sondern aus Sicherheitsgründen notwendig. Wenn man statt der beiden Monoflops nur eines mit steigender Triggerflanke verwenden würde, dann wäre ein direktes Durchschlagen dieses Monoflops nicht bemerkbar. Die Reihenschaltung beider Monoflops verhindert diesen Fehler und macht das Durchschlagen eines der Monoflops bemerkbar.

Ebenfalls zum Sicherheitskonzept gehört die doppelte Verwendung der Ele­ mente 4, MF 5 bzw. 5, MF 6. Würde man nur eine Struktur verwenden und das Signal der Monoflops auf beide Oder-Gatter 6, 7 verteilen, so würde ein einziger stuck-at-1-Fehler beide Ausgänge gleichartig falsch werden lassen, was für den nachgeschalteten Vergleicher nicht erkennbar wäre.

Durch die Erfindung ist die gestellte Aufgabe auf einfache Weise fail­ safeverwendbar gelöst.

Claims (5)

1. Verfahren zur dynamischen Flankensynchronisierung zweier quasisyn­ chroner Signale, deren Flanken zeitweilig gewissen Zeitversatz auf­ weisen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale über eine zweikanalige Synchronisierstufe (1) geführt werden, in der jeweils das zuerst eintreffende Signal auf seinem Kanal direkt durchgeschaltet wird und mit seiner Flanke zugeordnete Zeitglieder (MF 1 bis MF 4) anstößt, die zur Einschaltsynchronisierung einen defi­ nierten Überbrückungsimpuls (T _γ ) auf den anderen Kanal ausgeben, inner­ halb dessen auch das nachkommende Signal auf diesem Kanal begonnen haben muß und daß das jeweils zuerst auf Null gehende Signal des einen Kanals Ausschaltzeitglieder anstößt (MF 5, MF 6), die zur Ausschaltsyn­ chronisierung einen definierten Überbrückungsimpuls (T _Z ) an diesen Kanal abgeben, innerhalb dessen auch das Signal auf dem anderen Kanal zu Null gegangen sein muß.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgang (So 1′, So 2′) jedes der beiden Kanäle (I bzw. II) der Synchronisierstufe (1) je ein Oder-Gatter (6, 7) bildet, an das eingangsseitig erstens der eigene Kanal (I bzw. II), zweitens der andere Kanal (II bzw. I) über Einschaltmonoflops (MF 1, MF 3 bzw. MF 2, MF 4) und drittens beide über je ein UND-Glied (4 bzw. 5) verknüpften Kanäle (I, II) mit nachgeschalteten Ausschaltmonoflops (MF 5 bzw. MF 6) angeschlossen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einschaltsynchronisierung pro Kanal zwei in Reihe geschaltete Monoflops (MF 1, MF 3 bzw. MF 2, MF 4) vorgesehen sind, von denen das erste Monoflop (z. B. MF 1) von der 0/1-Flanke des Signals des jeweils anderen Kanals angesteuert wird und einen kurzen Startimpuls (T _X ) ab­ gibt, der mit seiner abfallenden Flanke das zweite Monoflop (z. B. MF 3) triggert und zu einer Impulsabgabe (T _q ) definierter Dauer veranlaßt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausschaltverzögerung pro Kanal je ein Monoflop (MF 5 bzw. MF 6) vorgesehen ist, das von den abfallenden Flanken der Signale auf den Kanälen (I, II) steuerbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfung der Signale auf den Kanälen (I, II) über UND-Glieder (4, 5) erfolgt, deren Ausgänge jeweils mit den zugehörigen Monoflops (MF 5, MF 6) für die Ausschaltverzögerung verbunden sind.