198349. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés helyi mérésadatgyűjtő és vezérlő egységhez
1 2- 15 frekvenciamérő: I 8253 Integrált áramkör,- 16 soros Illesztő: I 8253, MK3884 (Z80 SIÓ), 75150, 75154 integrált áramkörökből épül fel,- 17 lokális hálózati illesztő: id.ME3943/84, ME- 3944/84, ME3945/84 szolgálati találmányok,- 18 real-time óra és naptár áramkört: Motorola (USA) gyártmányú MM58174 Integrált áramkör valósítja meg,- 19 írsávédelem áramkör: D flip-flopok, kapuáramkörök,- 20 gyors tápfeszültség figyelő: LM339 komparátorokból, diszkrét elemekből megvalósított segéd tápegységből, kapukból, 74LS123-al kialakított RESET és NMI generáló monostabilból áll. A találmány szerinti megoldás tehát a 8 vezérlő kártya elnevezésű speciális egykártyás mikroszámítógépből, a 3 opcionális perifériákból, valamint a 4 galvanikusan elválasztó és digitális kimeneti egységből, az 5 digitális bemeneti és galvanikusan elválasztó egységből, és a 6 analóg bemeneti és galvanikusan elválasztó egységből áll. Az utóbbi három egységből akár kettő is elmaradhat, pl. csak analóg jelek mérése esetén. A három egység a technológiai jel csatlakoztatására alkalmas sorkapcsokat, a nagy átütési szilárdságot is biztosító galvanikus elválasztást szolgáló optocsatolókat, illetve digitális kimenet esetén reléket, egyszerű zener diódás védelmi áramköröket valamint a 6 analóg bemeneti és galvanikusan elválasztó egységeknél 7 feszültség-frekvencia konvertert tartalmaznak. A 7 feszültség-frekvencia konverter egy analóg integrátorból és egy JK fÜp-flopból áll. A flip-flop 200KHz-es órajelet kap transzformátoros csatoláson keresztül a 8 vezérlő kártyáról, kimenete egy kettes osztóra kerül, illetve a dual-slope elvű integrátort (U/F átalakítót) vezérli. A fenti három egység kiviteli alakjára jellemző, hogy az elektronika a csatlakozó technológiai jelek számával azonos számú sávra oszlik, a sávok a megfelelő átütési feszültséget biztosító távolságra helyezkednek el egymás mellett. A 8 vezérlő kártya 11 mikroprocesszor egysége, 12 memória egysége, 9 digitális ki/bemeneti illesztője és impulzus számlálója és a 16 soros illesztője szokványos áramköri megoldásokat tartalmazó általános célú Z80 alapú mikroszámítógép. A 12 memória egység beégetett programokat tároló EPROM-okat és írható■olvasható ún. RAM-okat targtalmaz. A 9 digitális ki/bemeneti illesztő és impulzus számláló a megszokott interrupt lehetőséggel, státusz és kontroll regiszterekkel ellátott párhuzamos Input-output megoldásoktól kismértékben eltér, a párhuzamos bemenetek közül néhány 18253-típusú timer-re csatlakozik, mely mint impulzus számláló működik, néhány bemenet a timer kapuzására is használható, továbbá néhány párhuzamos menet egy a 11 mikroprocesszor egység felől programozható digitális komparátorsorra is eljut, mely a bemenete megváltozását interrupt szinten közölheti a 11 mikroprocesszor egységgel. A 7 feszültség-frekvencia konverter kimenetel a 10 multiplexer és frekvencia kétszerezőre, majd annak kimenetei a 15 frekvenciamérőt alkotó 18253 timerekre csatlakoznak. A 10 multiplexer és frekvencia kétszerező a 7 feszültség-frekvencia konverterrel azonos órajelről jár, és visszaállítja az U/F átalakító kimeneti jelét. A kettes leosztás, majd frekvencia kétszerezés egy regisztersorral és kapuáramkörökkel valósul meg, célja, hogy az optikai csatoló olcsó, kisebb határfrekvenciájú áramkörök felhasználásával is kivitelezhető legyen. A találmány szerinti megoldásban különösen nagy hangsúlyt kapott a megbízhatóság. A helyi egységes működése ciklikus, a ciklusidő tipikusan 100 ms. Ez alatt az idő alatt a multiplexeren keresztül 2 db analóg jel mérése végezhető el egy timer felhasználásával (2x40 ms), továbbá a digitális bemenetek mérését, feldolgozását, a digitális kimenete aktualizálását a soros és lokális hálózati kommunikációt kell elvégezni. A rendszer megbízhatóságát növelő megoldások az egység ciklikus működését messzemenőkig kihasználják, a 14 rendszerfigyelő és time out egység figyeli az időtúllépést, illetve bármilyen hiba esetén a rendszert alaphelyzetbe állítja azaz új ciklust indít el. A megbízhatóság növelő 19 írásvédelem áramkör segítségével az egység adatbázisa, belső állapottárolói hibás működésből fakadó írás ellen védettek. Tapasztalati tény, hogy a digitális rendszerek véletlenszerű tévesztés, befagyás jellegű hibái leggyakrabban a tápfeszültség rövid idejű megszfinésére vezethetők vissza. A megbízhatóság növelése érdekében alkalmazzuk a 20 gyors tápfeszültség figyelőt, mely egy zavar vagy tápkimaradás esetén riasztja a 14 rendszerfigyelő és time out egységet valamint a 19 írásvédelem áramkört, a zavar hatására tehát a folyó ciklus végrehajtása megszakad és a rendszer megpróbál egy új ciklust elindítani. A megbízhatóság növeléséhez a bekövetkezett hibák pontos adminisztrálása is hozzátartozik. Ezt a célt szolgálja a 18 real-time óra és naptáráramkör, mely egy a ciklusokba beépített-szoftver órával párhuzamosan jár, a két óra elcsúszásából derül ki, hogy mikor és hány ciklus szakadt félbe. A tápfeszültség lemaradása alatt két áramkör marad működőképes, a 13 írásvédett stand by memória, mely ugyan nem írható és nem olvasható, de a benne tárolt információt akár egy évig is őrizni képes, valamint a 18 real-time óra és naptár áramkör. A két egység egy belső gombakkumulátoros segéd-táp feszültségről működik ez idő alatt. A lehetséges hibaforrások és lekezelésük az alábbi:- A 20 gyors tápfeszültség figyelő két LM339-es komparátort tartalmaz, az egyik kb 4,8 V, a másik kb 4,5 V-nál komparál. Ha a tápfeszültség 4,8 V-ra esik le a 20 gyors tápfeszültség figyelő egy 1000 uF-os kondenzátorból egy BF245B FET-ből egy diódából és egy diszkrét elemekből felépített elemi stabilizátorból álló segéd tápegységre kapcsol át, továbbá a 74LS123-as monostabil NMI pulzust generál a CPU felé. Az NMI kiszolgáló szubrutin elmenti a belső regiszterek tartalmát, valamint a 12 memória egységben tárolt legfontosabb információkat a 13 írásvédett stand by memóriába. Ha a tápfeszültség 4,5 V alá esik, a 20 gyors tápfeszültség figyelő fix hosszúságú RESET pulzust generál a CPU-nak, a 13 írásvédett stand by memória és a 9 digitális ki/bemeneti illesztő és impulzus számláló kimeneti regiszterei írásvédetté válnak, továbbá a 13 írásvédett stand by memória egység a gombakkumulátoros segédtápfeszültségre kapcsolódik. — a 14 rendszerfigyelő és time out egység a 100 ms-os működési ciklust méri, ha az egység ezt az idő bizonyos mértékig túllépi, azaz a ciklus végén nem érkezik meg az időzítőt újra indító utasítás, az egység RESET-et generál, tehát új ciklust indít el, 198.349 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
