Анализ безопасных микроэлектронных схем железнодорожной автоматики. Краткие сведения из теории, страница 8

Схема с конденсаторной развязкой приведена на рисунке 1. Принцип ее работы следующий. На базу транзистора VT1 поступают прямоугольные импульсы от контролируемого устройства. При наличии этих импульсов происходит постепенное нарастание напряжения на конденсаторе С2. Реле РР – двухобмоточное, и для его включения необходимо действие обеих обмоток. При достижении напряжения на конденсаторе С2 значения напряжения срабатывания, реле РР включается. Первая обмотка реле РР подключена напрямую к источнику питания (ИП) и включена постоянно.

   В случае отказа любого элемента схемы реле либо отключается само (КЗ/обрыв ИП, обрыв обмоток реле, пробой/обрыв конденсатора С2), либо в схеме перестают проходить импульсы. Это ведет к разряду конденсатора С2 через обмотку реле РР, падению напряжения на обмотке реле РР и его отключению. Временная диаграмма работы схемы изображена на рисунке 2.

Рисунок 1. Схема УСО с конденсаторной развязкой

Рисунок 2. Временная диаграмма работы УСО

2. Порядок анализа безопасности схем

Основной порядок анализа рассмотрен в лабораторной работе №1.

2.1 Примеры эмуляции элементов лабораторной схемы, предусматривающих отказы

Элементы, рассмотренные в предыдущих работах, не приводятся.

   Рассмотрим эмуляцию конденсатора.

Рисунок 3. Эмуляция конденсатора

Состояния конденсатора указаны в таблице 1 лабораторной работы №1.

Рассмотрим эмуляцию двухобмоточного реле. Поскольку такого в EWb не предусмотрено, собирается оно из двух обычных. Для имитации возможных отказов также используются 5 ключей.

Рисунок 4. Эмуляция двухобмоточного реле

Таблица 1 Состояния двухобмоточного реле
Состояние элемента	Состояние ключей
	1	2	3	4	5
Норма	вкл	—	вкл	—	вкл
Обрыв первой обмотки	выкл	вкл	вкл	—	вкл
Обрыв второй обмотки	вкл	—	выкл	вкл	вкл
КЗ первой обмотки	выкл	выкл	вкл	—	вкл
КЗ второй обмотки	вкл	—	выкл	выкл	вкл
КЗ рабочих контактов	вкл	—	вкл	—	выкл

Рассмотрим эмуляцию источника питания. У источника питания могут наблюдаться, кроме нормального состояния, следующие отказы: обрыв, КЗ и внесение переменной составляющей. Для их имитации требуется 2 ключа.

Рисунок 5. Эмуляция источника питания

Ко всем приведённым схемам можно отнести следующие замечания:

1.  Все резисторы, имитирующие пробой, должны быть низкоомными — порядка миллиом. В случае эмуляции резистора – как минимум на 3 порядка меньше исправного элемента. При отсутствии же такого резистора в пакете EWb зачастую возникают ошибки.

2.  При составлении схемы следует учитывать, что на одну клавишу может быть задано несколько ключей, которые будут переключаться одновременно. Поэтому требуется задавать каждому ключу отдельную клавишу во избежание ошибок при проверке отказов.

3.  При сборке реле рекомендуется предварительно опробовать остальную часть схемы, чтобы проверить и учесть полярность напряжения на конденсаторе C2.