Функциональное диагностирование дискретных систем

Глава 6

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ

6.1. Структурные схемы функционального диагностирования комбинационных схем

          Комбинационная схема (КС) входит как составная часть в любое дискретное устройство. Поэтому схема контроля КС всегда входит как составная часть в общую схему контроля ДУ. На рис. 6.1 показана обобщенная структура функционального контроля комбинационной схемы.

Рис.6.1. Структура функционального контроля комбинационной

                схемы

Существует большое разнообразие методов такого контроля [18, 21, 27, 28, 29, 33, 38, 40, 41, 42].

          Исходная схема f(x) имеет n входов  и m выходов. На выходах реализуются функции , которые образуют рабочие выходы схемы . При организации контроля основной блок f(x) не подлежит изменению, а в структуру включается дополнительный блок g(x)  (или блок контрольной логики), на выходах которого реализуются дополнительные контрольные функции ,  k  m. Третий блок структуры – компаратор осуществляет сравнение значений сигналов на выходах основного блока f(x) со значениями сигналов на выходах дополнительного блока g(x). При возникновении неисправности, когда возникает несоответствие между значениями указанных сигналов, на выходе компаратора, который является контрольным выходом всей структуры, формируется сигнал ошибки.

          Компаратор может иметь один или два выхода. В самопроверяемых ДУ, реализуемых в соответствии с рис. 2.5, компаратор имеет два выхода  и . В этом случае в структуру включается четвертый блок – схема сравнения (СС), которая контролирует наличие парафазного сигнала на выходе компаратора (см. рис. 6.2).

Рис.6.2. Схема контроля компаратора

 В описанной структуре на выходе СС обнаруживаются неисправности, возникающие во всех четырех блоках – f(x), g(x), компаратор и СС, Так как СС устанавливается одна для схемы любой сложности, в нее для обеспечения высокой надежности может быть внесена существенная избыточность.

          На рис. 6.3 приведен пример реализации схемы контроля сигнала на парафазном выходе , .

Рис.6.3. Схема контроля сигнала на парафазном выходе

Если   , то реле К включено по одной из двух цепей:

+ U – VT1 – VD1 – контакт К – VD4 – VT4 – земля;

+ U – VT2 – VD2 – контакт К – VD3 – VT3 – земля.

          Если  = , то выключены одновременно либо транзисторы VT1 и VT2, либо транзисторы VT3 и VT4. Поэтому обе указанные цепи не существуют и реле К выключено.

          Все  наиболее  вероятные одиночные повреждения в схеме (обрывы и короткие замыкания диодов и транзисторов) приводят к тому, что реле К выключается. Например, при коротком замыкании транзистора VT2 обмотка реле К шунтируется по цепи: + U – VT2 –VT4 – земля, а при коротком замыкании диода VD1 по цепи: + U – VT2 – VD2 – VD1 – VT3 – земля.

          В случае выключения реле К цепь его обмотки разрывается на собственном фронтовом контакте, выключается лампа Л (что свидетельствует об отказе) и отключается питание контролируемого ДУ. Это предотвращает неправильное воздействие на объект управления со стороны неисправного ДУ. Для восстановления работы устройства надо искусственным путем включить реле К.

          Возможны два подхода к построению структуры, представленной на рис. 6.1. Первый подход проиллюстрирован на рис. 6.4.

Рис.6.4. Схема контроля методом вычисления контрольных

                разрядов

Его идея состоит в том, что дополнительный блок g(x) вычисляет такие функции , что на любом рабочем входном наборе на выходах блоков f(x) и g(x) формируется вектор , который является словом некоторого кода с обнаружением ошибок. Тогда могут быть обнаружены те неисправности внутри блоков f(x) и g(x), которые вызывают появление на выходах  вектора, не принадлежащего выбранному коду. В общем случае блок g(x)  вычисляет контрольные разряды кода с обнаружением ошибок. Поэтому структуру, представленную на рис. 6.4 называют схемой контроля методом вычисления контрольных разрядов. При этом компаратор реализуется в виде специального устройства – тестера, назначение которого состоит в том, чтобы фиксировать факт принадлежности кодового вектора  заданному коду. В противном случае на выходе тестера, который является контрольным выходом всей схемы, формируется сигнал ошибки.

          Второй подход к построению структуры функционального диагностирования КС проиллюстрирован на рис. 6.5.

Рис.6.5. Схема контроля методом логического дополнения

В этом случае дополнительный блок g(x) вычисляет функции логического дополнения , при помощи которых функции основного блока  преобразуются (дополняются) в функции . Преобразование осуществляется так, что на любом рабочем входном наборе формируется вектор , который  является  словом  некоторого кода с обнаружением  ошибок.  Для  преобразования используются элементы M2 (),  реализующие функцию «сложение по модулю 2». Поэтому

,

,

--------------------------------------

.

Компаратор включает в себя элементы М2 и тестер, контролирующий векторы . Данную структуру называют схемой контроля методом логического дополнения.