УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДВОИЧНОГО СЧЕТЧИКА

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для контроля исправности различных типов двоичных счетчиков.
Известно устройство для контроля счетчиков, содержащее дешифратор, который может быть выполнен на многовходовых элементах И, элемент задержки, триггеры и элемент И (SU 457179, НО3К 21/34, 1973).
n
Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля, вызванная неисправностями, вследствие которых второй и последующие разряды счетчика не переходят из одного состояния в другое. В этом случае, за счет постоянного переключения, например, первого разряда счетчика, на выходе дешифратора появляются сигналы, ложно характеризующие контролируемый счетчик, как исправный. Недостатком этого устройства является также большая длительность времени контроля, т.к. для полной проверки исправности счетчика необходимо использовать 2счетных импульсов, где n - число разрядов счетчика.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для контроля двоичного счетчика, содержащее два многовходовых элемента И, (n-1) входы первого элемента И соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика, элемент И, первый вход которого соединен с входной шиной, а выход - со счетным входом первого разряда счетчика, два элемента ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с единичным выходом (n-1)-oгo разряда счетчика, а выход -со счетным входом n-ого разряда счетчика, элемент задержки, элемент сравнения, причем входы второго многовходового элемента И соединены с единичными выходами соответствующих разрядов счетчика, а выход - с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого многовходового элемента И, а выход через элемент
задержки соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен также с первыми входами второго элемента ИЛИ и с вторым входом первого элемента ИЛИ, единичный выход каждого i-того разряда счетчика (i=1,2,..., n-2) соединен с вторым входом соответствующего i-того элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом соответствующего (i+1)-го разряда счетчика, нулевой выход n-ого разряда счетчика соединен с n-ым входом первого многовходового элемента И, а выход элемента сравнения является выходом устройства (RU №32941, НОЗК 21/40, 2003).
Недостатком известного устройства является его ограниченные функциональные возможности.
Во-первых, известное устройство не позволяет определить, где произошла неисправность: в самом счетчике или в контролирующей его исправность схеме. Так, обрыв проводника, соединяющего выход контролируемого разряда счетчика, будет эквивалентен сигналу «логическая 1», который будет восприниматься схемой контроля как неисправность счетчика. Обрыв выхода первого многовходового элемента И или второго многовходового элемента И, то есть неисправность самой схемы контроля, будет также квалифицирован как неисправность контролируемого счетчика.
Во-вторых, при неисправности контролируемого счетчика для определения места дефекта требуется применять внешние средства контроля, что увеличивает время его восстановления.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства за счет идентификации места неисправности схемы контроля или контролируемого счетчика.
Технический результат достигается тем, что в устройство для контроля двоичного счетчика, содержащее два многовходовых элемента И, (n-1) входы первого элемента И соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика, элемент И, первый вход которого соединен с входной шиной, а выход - со счетным входом первого разряда счетчика, элементы ИЛИ, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с
единичным выходом (n-1)-oгo разряда счетчика, а выход - со счетным входом n-ого разряда счетчика, входы второго многовходового элемента И соединены с единичными выходами соответствующих разрядов счетчика, а выход - с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого многовходового элемента И, а выход через элемент задержки соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго элемента ИЛИ и с вторым входом первого элемента ИЛИ, единичный выход каждого i-того разряда счетчика (i=1,2,..., n-2) соединен с вторым входом соответствующего i-того элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом соответствующего (i+1)-ого разряда счетчика, нулевой выход n-ого разряда счетчика соединен с n-ым входом первого многовходового элемента И, а выход элемента сравнения является выходом устройства, введены цепочки из последовательно соединенных элемента НЕ, светодиода и резистора, причем входы элементов НЕ соединены с единичными выходами разрядов счетчика, а свободные выводы резисторов соединены с источником питания.
Функциональная схема устройства представлена на чертеже. Устройство для контроля двоичного счетчика содержит многовходовые элементы И 1 и И 2, счетчик 3, элемент И 4, элементы: ИЛИ 5, ИЛИ 6, ИЛИ 7, элемент сравнения 8, элемент задержки 9, элементы: НЕ 10, НЕ 11, НЕ 12, НЕ 13, светодиоды 14-17, резисторы 18-21.
Устройство имеет следующие связи. Входы многовходового элемента И 1 соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов счетчика 3. Входы многовходового элемента И 2 соединены с единичными выходами соответствующих разрядов счетчика 3, а его выход - с первым входом элемента сравнения 8, второй вход которого соединен с выходом первого многовходового элемента И 1. Первый вход элемента И 4 соединен с входной шиной «Контроль», второй его вход через элемент задержки 9 соединен с выходом элемента сравнения 8, а выход - со счетным входом первого разряда счетчика 3. Первый вход элемента ИЛИ 5 соединен с единичным
выходом (n-1)-oгo разряда счетчика 3, второй вход - с выходом элемента И 4, а выход - со счетным входом n-ого разряда счетчика 3. Первые входы элементов ПЛИ 6 (i=1) и ИЛИ 7 (i=2) соединены с выходом элемента И 4, вторые их входы соединены соответственно с единичными выходами первого (i=1) и второго (i=2)разряда счетчика 3, а их выходы - со счетными входами соответственно второго (i=2) и (n-1)-гo (i=3) разрядов счетчика 3. Выход элемента сравнения 8 является выходом устройства, вход элемента НЕ 10 соединен с единичным выходом первого разряда счетчика 3, а выход соединен через последовательно соединенные светодиод 14 и резистор 18 с источником питания, вход элемента НЕ 11 соединен с единичным выходом второго разряда счетчика 3, а выход соединен через последовательно соединенные светодиод 15 и резистор 19 с источником питания, вход элемента НЕ 12 соединен с единичным выходом (n-1)-oгo разряда счетчика 3, а выход соединен через последовательно соединенные светодиод 16 и резистор 20 с источником питания, вход элемента НЕ 13 соединен с единичным выходом n-ого разряда счетчика 3, а выход соединен через последовательно соединенные светодиод 17 и резистор 21 с источником питания.
Устройство работает следующим образом. Перед началом контроля исправности счетчика все его разряды устанавливаются в нулевое (исходное) положение (на чертеже цепи установки в «0» не показаны). В этом состоянии на нулевом выходе каждого разряда счетчика 3 должен присутствовать сигнал «1», а на единичном - «0». При этом на первый вход элемента сравнения 8 с выхода многовходового элемента И 2 будет поступать сигнал «О», а на второй его вход с выхода многовходового элемента И 1 - «1». Поэтому на выходе элемента 8 будет сформирован сигнал «1» («Норма»), свидетельствующий об исходном состоянии счетчика и дающий разрешение на второй вход элемента И 4 для выполнения операций контроля. После этого на вход «Контроль» устройства подается первый контрольный импульс, который через схему И 4 поступает на счетный вход первого
разряда счетчика 3, и через дополнительные элементы ИЛИ 6, ИЛИ 7 и основной элемент ИЛИ 5 - на счетные входы второго, ..., (n-1)-oгo и n-ого разрядов счетчика 3. Под действием этого импульса состояние каждого разряда исправного счетчика должно измениться на противоположное, в котором на единичном выходе каждого разряда будут присутствовать сигналы «1», а на нулевом - «0». Элемент задержки 9 обеспечивает надежное поддержание единичного уровня сигнала на втором входе элемента И 4 на время переключения разрядов счетчика 3. Поэтому состояния в схеме счетчика, возможные из-за не одновременности срабатывания элементов ИЛИ устройства и триггеров разрядов, не будут нарушать нормальный ход процедуры контроля.
После изменения состояния всех разрядов исправного счетчика на выходах элементов И 1 и И 2 должны быть сформированы соответственно сигналы «1» и «0», а на выходе элемента сравнения 8 - сигнал «1», дающий разрешение на открытие элемента И 4 для прохождения второго импульса контроля.
При подаче второго импульса на вход «Контроль» устройство работает аналогично. В исправном состоянии счетчика все его разряды должны вернуться в исходное состояние, в котором на их единичных выходах будут присутствовать сигналы «0», а на нулевых выходах - «1». Свидетельством переключения всех разрядов счетчика в исходное состояние является сигнал «1» - «Норма», формируемый на выходе устройства.
Рассмотрим последствия возможных неисправностей в предлагаемом устройстве. Устройство обладает тем свойством, что при любой одиночной неисправности в контролируемом счетчике 3 будет нарушен нормальный порядок его переключения в контрольном режиме. Например, неисправность «Константа 0» единичного выхода разряда счетчика 3 приведет к тому, что после подачи первого контрольного импульса с этого выхода разряда на соответствующий вход второго многовходового элемента И 2 не поступит сигнал «1», на выходах обоих элементов И 1 и И 2 будут присутствовать
сигналы «0», на выходе элемента сравнения 8 - сигнал «0», запрещающий прохождение второго импульса контроля в устройство и свидетельствующий о неисправности счетчика 3.
При неисправности «Константа 1» нулевого выхода одного из разрядов счетчика 3 после подачи первого импульса контроля на выходах обоих элементов И 1 и И 2 будут сформированы сигналы «1», на выходе элемента сравнения 8 - сигнал «0», свидетельствующий о неисправном состоянии счетчика 3 и запрещающий прохождение в устройство второго импульса контроля.
Можно показать, что и любая другая единичная неисправность, которая может иметь место в контролируемом счетчике 3, будет зафиксирована предложенным устройством.
При наличии на прямых выходах контролируемого счетчика 3 во время проверки его исправности сигнала «1», элементы: НЕ10-НЕ13 будут закрыты, а светодиоды 14-17 погашены. При наличии на тех же его выходах контролируемого счетчика 3 во время проверки его исправности сигнала «0», элементы НЕ 10- НЕ 13 будут открыты, а светодиоды 14-17 включены.
Совпадение состояний светодиодов 14-17 при проверке исправности двоичного счетчика 3 и сигнале «неисправность» на выходе элемента сравнения 8 свидетельствует о неисправности схемы контроля. Несовпадение состояний светодиодов 14-17 при проверке исправности двоичного счетчика 3 и сигнале «неисправность» на выходе элемента сравнения 8 свидетельствует о неисправности контролируемого счетчика 3.
Таким образом, заявляемое устройство обладает новыми функциональным возможностями за счет идентификации неисправности схемы контроля или контролируемого счетчика.