FI64728C - Styrpulsgenerator foer cykliskt alstrande av en signaltekniskttillfoerlitlig foeljd av styrpulser - Google Patents

Description

KUULUTUSi’JLXAlSU / « πη η W©i LB] ,1 UTLÄGGN5NGSSKRIFT 6 4 7 Z 8 l\a£§ r:;::':l t.vv ; ...........

------------- (51) K».ik. (lm.ct. ' H 03 K 5/15 S U O M ! — F ? N - AND (21) P»tenttth*kemus — Pat.-ntanrSknlng 762942 021 Hikcmispf.IvS — Aniöknligidag 14.10.76

/CSV

' 4 (23) Alkupllvi— Gtltlghewdag 14.10.76 (41) Tul'ut julkiseksi — Bllvit or'Ont'lg 22.07.77

Patentti- ja rasteri hallitus Nihtlviks.panon ja kuut.julka.sun pvn,.-

Patent-och registerstyrelsen ' Ansökan ut'ig·-1 och utUknften publicerac1 31.08.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet 21 .01 .76

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2602169.2 (71) Siemens Aktiengesellschaft, Berlin/Munchen DE; Wittelsbacherpl at z 2, D-8000 Munchen 2, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland (DE) (72) Heinz-JCirgen Lohmann, Braunschweig, Gerd KopperSchmidt, Cremlingen,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland (DE) (74) Berggren Oy Ab (54) Ohjauspulssigeneraattori signaaliteknillisesti luotettavan ohjauspulssijonon synnyttämiseksi jaksottaisesti - Styrpulsgenerator för cykliskt alstrande av en signaltekniskt tillförlitlig följd av styrpulser

Keksinnön kohteena on ohjauspulssigeneraattori‘signaaliteknillisesti Luotettavan ohjauspulssijonon synnyttämiseksi jaksottaisesti, jossa on kidegeneraattori, joka ohjaa viive-elinten sarjakytkentää ohjauspiirin välityksellä, joka kidegeneraattorin signaalin jakson ja sarjaankytkennän kulkuajan ollessa ajallisesti yhtäpitäviä muodostaa eräänlaisen pitopiirin.

Tämän kaltaisia generaattoreita tarvitaan toiminnan ohjaukseen digitaalisesti toimivissa kytkentälaitteissa. Tässä ohjauksessa on tärkeää, että ohjaussignaalien ajallinen kesto ja jaksottainen peräkkäisyys täyttävät määrätyt vaatimukset. Modernit digitaalisten kytkentälaitteiden tahdistusvirtalähteet voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että edellä mainitun kaltainen ohjauspulssigeneraattori synnyttää koko laitoksen tahdistajana pulssiohjelman ja ohjaa siten synkroonisti useita tahdinantajia. Tämän kaltainen tahdistusvirta-lähde on tunnettu kaksikanavaisen kytkentäpiirijärjestelmän yhtey- 64728 dessä (DT-patenttijulkaisu 2 135 683). Tässä turvallisuuskytkentapiiri järjestelmässä käytetään vastakkaisarvoisia kytkentämuuttujia, jotka muodostaa kaksi taajuudeltaan ja amplitudiltaan määrätyn suuruista ja yhtäsuurta sekä kytkentämuuttujien kummankin arvon erottamiseksi 180° vaihesiirrettyä suorakulmiosignaalijännitettä. Mainittujen signaalijännitteiden lisäksi tarvitaan valvontapulssit, joiden taajuus on ainakin kaksi kertaa edellä mainittu taajuus ja jotka ovat signaalijännitteiden reuna-alueiden ulkopuolella. Ohjaustarkoituksiin tarvittavien vaiheohjauspulssien sekä reunaohjauspulssien on oltava toistensa suhteen määrätyssä asemassa, jotta kaikki ohjaustoiminnat toimisivat asianmukaisesti.

Kun reunaohjaus-, valvonta- ja vaiheohjauspulssit antavaa ohjauspuls-sigeneraattoria ei ole toteutettu minkään erityisen luotettavuuspe-riaatteen mukaisesti, vaan se voi muodostua esimerkiksi yhdestä yksinkertaisesta taajuusjakajapiiristä, ei annettujen pulssien ajallista kestoa ja peräkkäisyyttä koskevien vaatimuksien toteutuminen ole ehdottoman varmaa.

Erästä toista ohjauspulssigeneraattoria on kuvattu kirjoituksessa, jonka otsikko on "Taktstromversorgung und Ubervachung im URTL-Schaltkreissystem UI" (Siemens-Zeitschrift 48 (1974) Heft 7, pp. 503-506). Tässä tunnetussa ohjauspulssigeneraattorissa kidestabiloi-tu generaattori antaa pulsseja, jotka Hipaisevat signaalitekniinsesti varmistetun porttipiirin välityksellä naonostabiilin piirin tai viive-elimen.

Palattuaan stabiiliin tilaansa se ohjaa toista monostabiilia piiriä, joka stabiiliin tilaansa palattuaan ohjaa seuraavaa monostabiilia piiriä ja niin edelreen. Monostabiilit piirit muodostavat sarjaan-kytkennan. Piirien määräämät ajat vastaavat siten yksityisiä pulssi-välejä ohjauspulssigeneraattorilla ohjattavan tahdistusvirtalähteen vaatimuksia vastaavasti. Sarjaankytkennässä viimeisenä oleva mono-stabiili piiri antaa hyvin kapean wikkunapulssin“, johon kidestabi-loidun generaattorin seuraavaksi antaman pulssin on osuttava, jotta sarjaankytkennässä ensimmäisenä oleva monostabiili piiri tulisi uudelleen ohjatuksi ja esitetty tapahtumaketju voisi toistua.

Lisänä olevalla samoin signaaliteknillisesti luotettavalla portti-oiiriilä on huolehdittu siitä, että mainittu ikkunapulssi oi voi 6 4 7 2 8 huomaamatta leventyä. Tämän teknillisiä yksityiskohtia ei tässä esitetä. Tämän tunnetun ohjauspulssigeneraattorin toimintatavalle on kuitenkin oleellista, että tämä kytkentä antaa dynaamisia signaaleja vain niin kauan kuin sarjaankytketyt monostabiilit piirit muodostavat eräänlaisen pitopiirin. Heti kun kidestabiloidun generaattorin jakso viasta johtuen ei vastaa sarjaankytkettyjen monostabii-lien piirien kokonaiskulkuaikaa, mainittu pitopiiri purkautuu ja oh-jauspulssigeneraattori antaa enää vain staattisia signaaleja, joita kytketyt laitteet eivät kuitenkaan voi käyttää tietojenkäsittelytar-koituksiin. Ohjauspulssigeneraattorin ohjaama kytkentälaite ei siten voi häiriötapauksissa antaa vaarallista informaatiota.

Edellä kuvatun ohjauspulssigeneraattorin haittana on, että se voidaan ilmeisesti toteuttaa vain signaaliteknillisesti luotettavilla porttipiireiIlä. Sitä vastoin keksinnön pohjana on saada aikaan edellä mainitun kaltainen ohjauspulssigeneraattori, jossa ei tarvita signaaliteknillisesti luotettavia piirielimiä.

Keksinnön mukaisesti tämä tehtävä ratkaistaan siten, että ohjaus-piiri käsittää kello-otostaan kidegeneraattoriin yhdistetyn ensimmäisen kello-ohjatun D-kiikun, jossa on suoraan vaikuttava palautus-otto, joka on yhdistetty sarjakytkennän viimeisellä paikalla lisänä olevaan viive-elimeen siten, että esto saadaan tämän toiminta-ajan ulkopuolella, että lisäksi ensimmäisen D-kiikun anto on yhdistetty dynaamiseen ottoon monostabiilissa piirissä, jonka käänteinen anto on yhdistetty kello-ottoon toisessa kello-ohjatussa D-kiikussa, jonka D-otto on viety mainitun viive-elimen antoon ja jonka suoraan vaikuttava esto-otto on yhdistetty kidegeneraattoriin ja jonka käänteinen anto muodostaa ohjauspiirin annon.

Kun kaikki tämän ohjauspiirin piirielimet tulevat edullisesti jokaisella jaksolla vuorollaan ohjatuksi, tulevat jonkin häiriön aiheuttamat ajalliset poikkeamat sekä poisjääneet kytkennät välittömästi ilmi siten, että seuraavia jaksoja ei enää aloiteta. Erikoisesta kytkennästä ja valituista riippuvuuksista johtuen ohjauspulssigeneraattori voidaan toteuttaa ilman signaaliteknillisesti luotettavia porttipiirejä, niin että myös kaupallisesti saatavilla olevia komponentteja voidaan käyttää.

Pitopiiriperiaatteon toteuttamisesta johtuen ohjauspulssigeneraat- 64728 tori ei toimi itsestään, vaan se on käynnistettävä jokaisen pysäytyk-sen jälkeen.

Tämän vuoksi keksinnön edullisena kehitysmuotona on, että ohjauspiirissä on kolmas kello-ohjattu D-kiikku, jonka kello-otto on yhdistetty kidegeneraattoriin ja jonka suoraan vaikuttava esto-otto voidaan yhdistää käynnistämistä varten painikekoskettimella maan potentiaaliin ja jonka anto on viety ohjauspiirin monostabiilin piirin toiseen dymaaniseen ottoon.

Piirustuksessa on esitetty eräs keksinnön suoritusesimerkki, jota selitetään lähemmin seuraavassa.

Ohjauspulssigeneraattori käsittää kidegeneraattorin G, joka ohjaa ohjauspiirin STG välityksellä viive-elimien, esim. monostabiilien piirien MP1, MP2 - MPN, sar jaankytkentää RG sekä sar jaankytkentään RG lisäksi yhdistettyä erillistä monostabiilia piiriä MPZ, jolla on muihin monos tabii leihin piireihin verrattuna hyvin lyhyt toiminta-aika. Digitaalisesti toimivan kytkentälaitteen toiminnan ohjaukseen tarvittavat signaalit saadaan ulos annoista Ai, A2 - AN. Sarjaankytkennän RG yksityiset monostabiilit piirit MP1, MP2 - MPN on kytketty siten, että monostabiilin piirin, esim, piirin MP1, palatessa epästabiilista tilasta perustilaan seuraava monostabiili piiri, vastaavasti piiri MP2, tulee ohjatuksi dynaamisen ottonsa välityksellä epästabiiliin tilaan. Eri toiminta-ajat valitsemalla voidaan määrätä annoista AI, A2 - AN saatavien signaalien pulssinleveydet. Tämä sarjaankytkentä RG varmistaa, että jokaisella hetkellä vain yksi mono-stabiileista piireistä on epästabiilissa tilassa. Lisäksi yksityiset monostabiilit piirit tulevat kytketyksi peräkkäin määrätyssä kiinteässä järjestyksessä. Täten annoista Ai, A2 - AN tulevat signaalit saadaan limittymättömästi sarjaankytkennän RG määräämässä jonossa.

Ajat, jotka yksityiset monostabiilit piirit MP1, MP2 - MPN ovat epästabiilissa tilassa, yhteenlaskemalla saatava sarjaankytkennän RG kokonaiskulkuaika on valittu niin, että se on yhtäpitävä kidegene-raattorin G jakson kanssa. Tämän antamilla pulsseilla Hipaistaan ensimmäinen monostabiili piiri MP1 ohjauspiirin STG välityksellä.

Koko kytkennän ollessa virheettömän täytyy sarjaankytkennän RG viimeisen monostabiilin piirin MPN olla palannut perustilaansa ja siihen liittyvän monostabiilin piirin MPZ, jolla on lyhyt toiminta-aika, olla epästahi i1issa tilassa^ ennen kuin kidegeneraattorin G seuraava pu1ss i lii pa i see souraavan jakson.

5 64728

Ohjauspiiri STG mahdollistaa kidegeneraattorin jakson ja sarjaan-kytlennän RG kokonaiskulkuajän mukaanluettuna monostabiiIin piirin MPZ toiminta-aika signaaliteknillisesti luotettavan vertailun. Tällainen valvonta on tärkeää seuraavista syistä:

Ajan, jonka monostabiili piiri pysyy epästabiilissa tilassa, määräävät vastus-kondensaattorielimen aikavakio ja asianomaisen piirin kynnystaso. Ajoituksen määräävien komponenttien ryömintä tai täydellinen vikaantuminen voi lyhentää tai pidentää monostabiilin piirin toiminta-aikaa, eli aikaa, jonka piiri on epästabiilissa tilassa, laajoissa rajoissa. Monostabiilin piirin komponenttien viat voivat myös aiheuttaa kytkentätilan muuttumattomuuden, niin että anto jää pysyvästi tilaan, joka on piirin syöttöpotentiaalien välillä.

Ohjauspiiri muodostuu oleellisesti ensimmäisestä kello-ohjatusta D-kiikusta FPl, joka ohjaa monostabiilia piiriä MPO, johon on yhdistetty toinen kello-ohjattu D-kiikku FP2. Viimeksi mainitun kiikun anto AFP2 ohjaa sarjaankytkentää RG. Ohjauspulssigeneraattorin käynnistämistä varten on lisäksi painekoskettimeen TT (työkosketin) yhdistetty kolmas kello-ohjattu D-kiikku FP3. Jatkuvasti kytkettynä oleva kidegeneraattori G on yhdistetty D-kiikkujen FPl ja FP3 kello-ottoihin TFP1 ja TFP3. Toisen D-kiikun FP2 suoraan vaikuttava esto-otto RFP2 on yhdistetty kidegeneraattoriin G. Kiikkujen FPl ja FP3 ottoja DFP1 ja DFP3 ei ole kytketty, tämä vastaa tilannetta, jossa otoissa on looginen 1.

Ohjauspulssigeneraattori toimii seuraavalla tavalla:

Niin kauan kuin monostabiili piiri MPZ on perustilassaan, se antaa antoonsa MPZl signaalin, jonka arvo on 0. Tällöin suoraan vaikuttava palautusotto RFP1 pitää D-kiikun FPl perustilassaan. Monostabiilin piirin MPZ antosignaali on samoin kiikun FP2 D-otossa DFP2. Signaalilla ei kuitenkaan ole vaikutusta, koska kello-otossa TFP2 ei vielä ole pulssia. Tässä kytkentätilassa kidegeneraattorin G antaman signaalin mahdollisesti liian aikaisin esiintyvä positiivinen reuna ei voi ohjata kiikkua FPl perustilasta toiseen tilaan ja siten kulkea tämän kiikun kautta, koska kiikku pidetään perustilassaan. Vasta kun sarjaankytkennän RG viimeinen monostabiili aste MPN palaa perustilaansa, tulee monostabiili piiri MPZ liipaistuksi. Tämä avaa mono-stabiilin piirin MPZ valitun hyvin lyhyen toiminta-ajan määräämän "aika-ikkunan". Tällöin monostabiili piiri MPZ antaa antonsa MPZl 6 6 4 7 2 8 välityksellä arvoa 1 vastaavan antosignaalin, joka vapauttaa D-kiikun FPl aikaikkunan lyhyeksi aikaväliksi. Mikäli tämän aikavälin aikana D-kiikun FP1 kello-ottoon FFP1 tulee kidegeneraattorin G antaman signaalin etureuna, tämä kiikku kääntyy perustilastaan toiseen tilaan ja synnyttää tällöin positiivisen antosignaalin reunan, jolla Hipaistaan monostabiili piiri MPO dynaamisen ottonsa MP01 kautta.

Mikäli kidegeneraattorin G antaman signaalin etureuna tulee vasta, sen jälkeen kun monostabiili piiri MPZ on palannut mainitun aikaikkunan päättyessä perustilaansa, D-kiikku FP1 ei voi kääntyä, koska estotila on tällöin palannut. Tässä tapauksessa jää kidegeneraattorin G antama signaali vaikutuksetta. Tästä seurauksena pysyy myös monostabiili kiikku MPO esitetyssä perustilassa.

Kun siis kidegeneraattorin G antama signaali ei ole olemassa mono-stabiilin piirin MPZ määräämän aikaikkunan sisällä, siis kun kide-generaattorin jakso ei ole yhtäpitävä sarjaankytkennän RG kulkuajan kanssa, ei sarjaankytkentä RG yhdessä ohjauspiirin STG kanssa säilytä pitopiirin ominaisuutta, jossa pulsseja annetaan jaksollisesta antojen AI, A2 - AN välityksellä.

Ohjauspulssigeneraattorin käynnistämiseen, jolloin pitopiiri ensiksi asetetaan, käytetään painikekosketinta TT, joka yhdistää tällöin D-kiikun FP3 suoraan vaikuttavan palautusoton RFP3 maahan. Tällöin se tulee kytketyksi perustilaansa ja pysyy siinä painikekoskettimen ohjauksen ajan. Ensimmäinen painikekoskettimen TT avautumisen jälkeen tuleva kidegeneraattorin G positiivinen pulssireuna kääntää D-kiikun FP3 perustilasta toiseen tilaan. Täten syntynyt D-kiikun antosignaalin positiivinen reuna Hipaisee dynaamisen oton MP02 välityksellä monostabiilin piirin MPO ja korvaa siten ei vielä esiintyvän D-kiikun FPl antosignaalin reunan. D-kiikku FP3 jää tämän jälkeen asetettuun tilaansa, millä ei kuitenkaan ole enää vaikutusta toimintaan. Monostabiili piiri MPO tulee tämän jälkeen Hipaistuksi D-kiikun FPl avulla piirin toimiessa asianmukaisesti, koska olettamuksen mukaisesti kiikku FP3 ei palaa perustilaansa ilman painikkeen ohjausta ja ei siten voi myöskään antaa enää positiivista reunaa monosta-biilille piirille MPO.

Tarkkuus verrattaessa Kidegeneraattorin G jaksoa sarjaankytkennän RG kokonaiskulkunakaan riippuu aikaikkunasta eli monostabiilin 64728 lisäpiirin MPZ toiminta-ajsta. Mitä pienempi tämä aika on sitä tarkemmaksi mainittu vertailu tulee ja sitä aikaisemmin voidaan poikkeama havaita. Jokainen havaitsematta jäänyt monostabiilin piirin MPZ toiminta-ajan pidentyminen merkitsee siten havaitsemattomaksi jäänyttä tarkkuuden pienentymistä. Tämän vuoksi monostabiilin piirin MPZ oikea-aikaista paluuta perustilaansa valvotaan. Tämä tapahtuu D-kiikun FP2 avulla, jonka kello-otto TFP2 on yhdistetty monostabiilin piirin MPO käänteiseen antoon MP03. D-kiikku FP2 tulee jokaisen jakson aikana käännetyksi perustilastaan toiseen tilaan ja pidetyksi siinä, niin kauan kuin kidegeneraattori G antaa signaalin, jonka arvo on 0. Kidegeneraattorin signaalin positiivisen reunan jälkeen D-kiikku FP2 vapautuu ja tulee Hipaistuksi monostabiililla piirillä MPO, kun tämä palaa jälleen perustilaansa. D-kiikku FP2 voidaan asettaa perustilaan vain silloin, kun monostabiili piiri MPZ on palannut perustilaansa. Vain silloin, kun D-kiikku FP2 tulee käännetyksi takaisin perustilaansa, on sarjaankytkennän RG ensimmäisen mo-nostabiilin piirin MP1 liipaisemiseksi tarvittava positiivinen reuna olemassa. Seuraavan aikavälin kuluessa sarjaankytkennän RG yksityiset monostabiilit piirit kytkevät toistensa jälkeen kunnes lopuksi monostabiili piiri MPZ tulee ohjatuksi aikaikkunan määräämiseksi.

Koska kiikut FP1 ja FP2 tulevat virheettömässä toiminnassa vuorotellen kytketyiksi ja monostabiilin piirin MPO toiminta-aikaa valvotaan sarjaankytkennän RG kokonaiskulkuajan puitteissa, saadaan signaaliteknillisesti luotettava monostabiilin piirin MPZ muodostaman aikaikkunan valvonta aikavertailun suorittamiseksi.

Kaikki ohjauspulssigeneraattorin piirielimet sekä itse kidegeneraattori tulevat kytketyksi yhden jakson aikana ja siten valvotuksi toimintakykynsä suhteen. Ei-sallitut aikapoikkeamat sekä jonkin toiminnan poisjääminen ilmaisevat itsensä heti edullisesti siten, että seuraavat jaksot jäävät aloittamatta. Tämän kytkennän ominaisuuden etuna on, että esim. sarjaankytkentää ei tarvitse kahdentaa luotettavuuden parantamiseksi.

Claims (2)

64728 8

1. Ohjauspulssigeneraattori signaaliteknillisesti luotettavan ohjauspulssijonon synnyttämiseksi jaksottaisesti, jossa on kide-generaattori, joka ohjaa viive-elinten sarjaankytkentää ohjauspiirin välityksellä, joka kidegeneraattorin signaalin jakson ja sarjaan-kytkennän kulkuajan ollessa ajallisesti yhtäpitäviä muodostaa eräänlaisen pitopiirin, tunnettu siitä, että onjauspiiri (STG) käsittää kello-otostaan (TFP1) kidegeneraattoriin (G) yhdistetyn ensimmäisen kello-ohjatun D-kiikun (FP1), jossa on suoraan vaikuttava palautusotto (RFPl), joka on yhdistetty sarjaankytkennän (RG) viimeisellä paikalla lisänä olevaan viive-elimeen (MPZ) siten, että esto saadaan tämän toiminta-ajan ulkopuolella, että lisäksi ensimmäisen D-kiikun (FP1) anto on yhdistetty dynaamiseen ottoon (MPOl) monostabiilissa piirissä (MPO), jonka käänteinen anto (MP03) on yhdistetty kello-ottoon (TFP2) toisessa kello-ohjatussa D-kiikussa (FP2), jonka D-otto (DFP2) on viety mainitun viive-elimen (MPZ) antoon (MPZ1) ja jonka suoraan vaikuttava esto-otto (RFP2) on yhdistetty kidegeneraattoriin (G) ja jonka käänteinen anto (AFP2) muodostaa ohjauspiirin (STG) annon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjauspulssigeneraattori, tunnettu siitä, että ohjauspiirissä (STG) on kolmas kello-ohjattu D-kiikku (DFP3), jonka kello-otto (TFP3) on yhdistetty kidegeneraattoriin (G) ja jonka suoraan vaikuttava esto-otto (RFP3) voidaan yhdistää käynnistämistä varten painikekoskettimella (TT) maan potentiaaliin ja jonka anto on viety ohjauspiirin (STG) monostabiilin piirin (MPO) toiseen dynaamiseen ottoon (MP02). Il