МАЖОРИТАРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ "ТРИ ИЗ ПЯТИ"

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована при построении высоконадежных устройств и систем, использующих мажоритарное резервирование, например, для включения исполнительных устройств систем управления и электропитания космических аппаратов.
Известен мажоритарный элемент «три из пяти», содержащий десять трехвходовых элементов И и элемент ИЛИ, причем входы устройства подключены к входам элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства (Доманицкий С.М. Построение надежных логических устройств. - М.: Энергия, 1971, с. 74, рис. 3-3а).
Недостатком этого мажоритарного элемента «три из пяти» является сложность, а также недостаточные функциональные возможности, так как он не позволяет определять в процессе функционирования те входные сигналы, которые отличаются от большинства сигналов, поступающих на его входы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является мажоритарный элемент «три из пяти», содержащий логические элементы И и ИЛИ, в котором его первый и второй входы соединены с входами первых элементов ИЛИ и И, третий вход - с первыми входами вторых элементов ИЛИ и И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый и пятый входы - с входами третьих элементов ИЛИ и И, выход первого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и пятого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, третий вход - с выходом четвертого элемента И, а выход - с выходом мажоритарного элемента, введены пять элементов НЕ и семь элементов И, причем первый вход мажоритарного элемента соединен с входом первого элемента НЕ, второй вход - с входом второго элемента НЕ, третий вход - с входом третьего элемента НЕ, четвертый вход - с входом четвертого элемента НЕ, пятый вход - с входом пятого элемента НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом седьмого элемента И, выход второго элемента НЕ - с первым входом восьмого элемента И, выход третьего элемента НЕ - с первым входом девятого элемента И, выход четвертого элемента НЕ - с первым входом десятого элемента И, выход пятого элемента НЕ - с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами девятого и десятого элементов И и с выходом двенадцатого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход - с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый вход тринадцатого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход - с выходом пятого элемента И, а выход - с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И, выходы седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого элементов И соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым контрольными выходами мажоритарного элемента (RU 81017, Н03К 19/23, опубликовано: 2009.02.27).
Недостатком этого мажоритарного элемента «три из пяти» является недостаточные функциональные возможности, так как он не позволяет определить одновременно два входных сигнала, которые отличаются от большинства сигналов, поступающих на его входы. Вследствие этого пользователь не может принять своевременные меры для восстановления отказавших устройств, например, микро-ЭВМ, выходные сигналы которых обрабатываются данным элементом, что может привести к отказу той резервированной системы, в которой эксплуатируется известный мажоритарный элемент «три из пяти», при выходе из строя более трех ее устройств.
Задача полезной модели - увеличение функциональных возможностей мажоритарного элемента «три из пяти» за счет идентификации как одного, так и двух входных сигналов, отличающихся от большинства входных сигналов.
Технический результат достигается тем, что в мажоритарный элемент «три из пяти», содержащий логические элементы И и ИЛИ, в котором его первый выход соединен с первым входом первого элемента И. второй вход - с первым входом второго элемента И, вторым входом второго элемента И, первым входом десятого элемента И, первым входом шестого элемента И, третий вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, вторым входом шестого элемента И, первым входом седьмого элемента И, первым входом восьмого элемента И, четвертый вход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом второго элемента ИЛИ, первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом пятого элемента И, вторым входом девятого элемента И, пятый вход - с первым входом третьего элемента И, вторым входом пятого элемента И, вторым входом седьмого элемента И. первым входом девятого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, выход пятого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход шестого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И, выход девятого элемента И соединен с вторым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом восьмого элемента ИЛИ, выход пятого элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого и десятого элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, введены пять элементов НЕ и пять элементов И, причем первый вход мажоритарного элемента соединен с входом первого элемента НЕ. второй вход - с входом второго элемента НЕ, третий вход - с входом третьего элемента НЕ, четвертый вход - с входом четвертого элемента НЕ, пятый вход - с входом пятого элемента НЕ, выход первого, второго, третьего, четвертого и пятого элемента НЕ соединен соответственно с первым входом одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И, выходы одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого элементов И соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым контрольными выходами мажоритарного элемента.
Работа мажоритарного элемента «три из пяти» иллюстрируется таблицей, в которой показаны состояния его основного 6 и контрольных 35, 36, 37, 38, 39 выходов в зависимости от сигналов, поступающих на его входа 1, …, 5.
Мажоритарных элемент при поступлении на входы 1, …, 5 логических сигналов от резервируемых объектов, например микроконтроллера, с помощью элементов И (7), ИЛИ (8), И (9), ИЛИ (10). И (11), ИЛИ (12), И (13), И (14), И (15), И (16), И (17), ИЛИ (18), ИЛИ (19), И (20), ИЛИ (21), И (22), ИЛИ (23) ИЛИ (24) выполняет операцию мажорирования «три из пяти» при совпадении сигналов на его трех входах, «четыре из пяти» при совпадении сигналов на его четырех входах, и «пять из пяти» при совпадении сигналов на его пяти входах. С помощью элементов НЕ (25-29) и И (30-34) определяются те один или два сигнала на его входах, которые отличаются от сигналов, поступающих на его остальные четыре или три входа соответственно.
При поступлении на три, на четыре и на пять входов мажоритарного элемента сигналов «1» на его выходе 6 появляется сигнал «1», то есть он выполняет функции мажорирования. На первом контрольном выходе 35 мажоритарного элемента сигнал «1» появится в том случае, если сигнал на его первом входе 1 будет равен «0», в то время как на остальных трех или четырех входах он будет равен «1». На втором контрольном выходе 36 мажоритарного элемента сигнал «1» появится в том случае, если сигнал на его втором входе 2 будет равен «0», в то время как на остальных трех или четырех входах он будет равен «1». На третьем контрольном выходе 37 мажоритарного элемента сигнал «1» появится в том случае, если сигнал на его третьем входе 3 будет равен «0», в то время как на остальных трех или четырех входах он будет равен «1». На четвертом контрольном выходе 38 мажоритарного элемента сигнал «1» появится в том случае, если сигнал на его четвертом входе 4 будет равен «0», в то время как на остальных трех или четырех входах он будет равен «1». На пятом контрольном выходе 39 мажоритарного элемента сигнал «1» появится в том случае, если сигнал на его пятом входе 5 будет равен «0», в то время как на остальных трех или четырех входах он будет равен «1».
Определение входов мажоритарного элемента, на которых сигнал отличается от сигналов, поступающих на его остальные входы, позволяет идентифицировать неисправное устройство резервированной системы, выходные сигналы которого поступают на входы мажоритарного элемента.