SE438382B - Veljarsystem innefattande en tvadimensionell karta eller plan over ett flertal veljarpositioner anordnade i kolumner och rader - Google Patents

Description

78,063 94-8 _ 2 Vid ett känt system_är en manuellt påverkbar tan- gent eller tryckknapp anordnad intill varje väljarposi- tion, varvid en speciell styrstav väljs genom nedtryckning av dess_tillhörande tryckknapp, vilken mekaniskt sluter en elektrisk omkopplare. En sådan utväljning av en styrstav aktiverar en skärm åskådliggörande införingsläget för styr- staven och frisläpper lämpliga styrorgan, med vilka opera- tören selektivt kan bringa styrstaven att röra sig.

Fastän dessakänfla väljarsystem väl har fyllt sina uppgifter, är ur flera synpunkter förbättringar av dessa önskvärda. Eftersom det är önskvärt att många viktiga in- dikatorer och styrorgan skall vara tillgängliga vid en enda operatörs arbetsplats på en kontrollpanel, är utrym- met mycket dyrbart på sådana kontrollpaneler. Det är önsk- värt att eliminera arrangemanget av väljartryckknappar, på grund av att de upptar ett väsentligt utrymme på väljarpla- nen, vilket annars kan utnyttjas för att reducera storleken av planen och/eller att åstadkomma indikeringsutrymme. Det är vidare ur tillförlitlighetssynpunkt önskvärt att elimi- nera de manuellt påverkbara tryckknapparna och dessas till- hörande elektriska kontakter.

På grund av betydelsen av styrstavskontrollen för re- aktorsäkerheten är det önskvärt att anordna separata och re- dundanta utväljnings- och_ styrsystem.-Fastän dubbla upp- sättningar av elektriska och elektroniska komponenter kan anordnas med minimal inverkan på panelutrymme, skulle dubb- la styrstavsplaner och tryckknappsarrangemang uppenbarligen ej kunna accepteras. Tidigare har en grad av redundans upp- nåtts genom anordnandet av ett ytterligare set kontakter pâ tryckknapparna. En mer fullständig separering av de båda systemen är emellertid önskvärd.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett väljar- system innefattande en karta eller plan med ett flertal _väljarpositioner anordnade i kolumner och rader, med en nor- malt icke aktiverad ljusemitterare eller -sändare och en 7896394-8 motsvarande normalt spärrad ljusdetektor vid motsatta ändar av varje kolumn och rad. En strobkrets alstrar ett tåg av strobpulser för aktivering av ljussändarna »och respektive ljusdetektorer i kolumnerna och raderna sekventiellt och cykliskt, varvid aktiveringen av ra- derna framstegas en rad för varje matningscykel av strobpulser till kolumnerna.

Utväljning av en speciell väljarposition erhålles genom placering av ett ljusskärmande organ, såsom ett finger, men företrädesvis en icke reflekterande nål, vid skärningspunkten mellan den speciella kolumn och den speciella rad som identifierar den utvalda positio- nen. Då kolumnerna och raderna matas med strobpulser kom- mer nålen att avbryta ljuset från ljussändarna i den speciella kolumnen och den speciella raden till dessas motsvarande ljusdetektorer. Denna frånvaro av ljus vid ljusdetektorerna i den speciella kolumnen och speciella raden detekteras av logiska kretsar och en indikering av den valda positionen lagras och är tillgänglig för visuell indikering, aktivering av styrkretsar och liknande; Då ljusdetektorerna matas med strobpulser eller ak- tiveras sekventiellt synkront med aktiveringen av ljus- sändarna har ljus som från ljussändaren i en speciell ko- lumn eller rad som faller på de icke aktiverade ljusdetek- torerna i intilliggande kolumner eller rader ej någon effekt. Således erfordras ej några kostnader och utrymme för kollimatororgan för ljuset från ljussändarna.

En annan egenskap hos uppfinningen är anordnandet av två separata väljarkanaler tillsammans med samma ut- väljningsplan. Ljussändarna och ljusdetektorerna i den andra kanalen är förskjutna i Z-riktningen (dvs i en riktning vinkelrät mot kartans eller planens plan) från mot- svarande element i den första kanalen. Vidare är lägena för ljuskällorna och ljusdetektorerna i den andra kanalen omvända i förhållande till de i den första kanalen, så att iTsoes94-s ljusinterferens mellan de båda kanalerna undvikes.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan un- der hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. l är en perspektivvy med vissa delar bortskur- na över en karta eller plan i väljarsystemet.

Fig. 2A visar schematiskt ett väljarsystem enligt uppfinningen. _ I Fig. 2B illustrerar signalerna som driver kretsen.

Fig. 3 visar schematiskt en utföringsform av en signalgenerator.

Fig. 4 visar schematiskt en utföringsform av en drivkrets för en ljuskälla. ' Fig. 5 visar schematiskt en utföringsform av en detekteringskrets för ljuspulser.

Figur l visar ett arrangemang av en plan för ett så- som exempel valt tvåkanaligt väljarsystem enligt uppfin- ningen. Planen 20 är anordnad på ett underlag 21 och väl- jarpositioner 22 är utförda på denna på något lämpligt visuellt avvikande sätt, såsom genom tryckning, ingrave- ring eller liknande. I figur l illustreras väljarpositio- nerna 22 som lokala, kvadratiska områden anordnade i kolum- ner och rader, dvs i ett X/Y-koordinatsystem. Var och en av väljarpositionerna 22 är lämpligen markerad med en iden- tifieringsbeteckning, exempelvis X/Y-koordinatnumren för en styrstav i en kärnreaktor. _ Varje väljarposition 22 kan även innefatta en läges- fväljarindikator, såsom en ljuskälla 23, vilken kan aktiveras för att indikera att läget i fråga har utvalts. _ "Underlaget 21 är omgivet av en ram 24, vilken uppbär ett flertal ljussändare 26 och ljusdetektorer 27 i en förs- .ta kanal och ett flertal sändare 26' och detektorer 27' i en andra eller redundant kanal, vilka senare element är förskjutna relativt de i den första kanalen i en riktning vinkelrät mot planens 20 plan. Dessa ljussändare 26, 26' och ljusdetektorer 27, 27' är så anordnade, att det finns 7896394-8 en sändare vid den ena änden och en ljusdetektor vid den andra änden av varje kolumn och varje rad av väljar- positioner 22 i varje kanal.

En egenskap hos uppfinningen är att lägena för ljus- sändarna 26' och ljusdetektorerna 27' i den andra kanalen vid ändarna av nämnda rader och kolumner är det omvända jämfört med lägena för motsvarande element i den första kanalen. Såsom exempelvis illustreras i figur l utstrålar en ljussändare 26 i den första kanalen en ljusstråle 28 över planen 20 i en riktning, medan sändaren 26' i den andra kanalen utstrålar en ljusstråle 28' över planen i motsatt riktning. På detta sätt infaller ljusstrålarna i en kanal ej på ljusdetektorerna i den andra kanalen, var- för således ljusinterferens mellan de båda kanalerna und- vikes.

Det inses att ljusstrålarna 28 och 28' ej är kolli- merade utan kan spridas och fallapå ljusdetektorerna i intilliggande kolumner eller rader. Aktiveringen av den storbpulsalstrande kretsen som kommer att beskrivas elimi- nerar denna effekt, varigenom dyrbara och skrymmande kolli- meringsorgan ej erfordras.

För val av en speciell väljarposition 22 placeras ett ljusavskärmande objekt av lämplig form, såsom en nål 29, i den speciella väljarpositionen för att skära av ljus- överföringen mellan ljussändarna odrdetektorerna i den ko- lumn och den iau som sklr varandra i den utvalda positionen.

Frånvaro av ljus vid detektorerna detekteras för att iden- tifiera och lagra en indikering av den utvalda väljarposi- tionen i den krets som kommer att beskrivas nedan.

I figur l är ljussändarna eller -källorna 26 och ljus- detektorerna 27 i den första kanalen anordnade i den lägre nivån, medan ljuskällorna 26' och detektorerna 27' i den andra kanalen är anordnade i den övre nivån. I vissa till- lämpningar kan det vara önskvärt att anordna ljuskällorna i båda kanalerna i en och samma nivå och ljusdetektorerna 7806394-8 i båda kanalerna i en annan nivå. Ett sådant arrange- mang kan ge en bättre fysisk utformning och fördelar av- seende den elektriska ledningsdragningen. Fastän ljusde- tektorerna därvid blir förskjutna i vertikalled relativt -motsvarande ljuskällor är spridningen i ljusstrålen van- ligen tillräcklig för att medge denna förskjutning eller kan ljuskällorna och detektorerna monteras riktade mot varandra under bildande av en vinkel relativt_underlaget 2l. g Fastän i figur l 8 kolumner och 8 rader har visats inses att systemstorleken kan utsträckas i önskad grad.

Väljarsystemkretsarna illustreras i blockform i figur 2A, medan dessas drivsignaler och tidsambanden där- emellan illustreras i figur 2Bï _ Väljarsystemkretsarna innefattar en signalgenerator eller oscillator 31, en pulsalstrande krets eller klook~ krets 32, en X~räknare eller kolumnräknare 33, en Y-räk- nare eller radräknare 34, en X-väljarkrets 36, en Y-väljar- krets 37, en X-avkodarkrets 38, en Y~avkodarkrets 39, en ' antikoincidensgrind4larNOR-typ, en belastningsgrind 42 av OCH-typ, ett X-register 43 samt ett Y~register 44.

X- och Y-ljuskällorna 26 är anordnade längs intill- liggande sidor av planen 20 över väljarpositionerna 22.

På liknande sätt är ljusdetektorerna 27 anordnade längs motsatta intilliggande sidor hos planen 20, såsom beskri- vits ovan i samband med figur l. Ljuskällorna 26 är för- bundna med avkodare 38 eller 39 via respektive drivkretsar 46, Ljusdctcktorerna 27 är förbundna med väljarkretsar 36 eller 37 via lämpliga förstärkare 47. 7 Såsom exempel valda utföringsformer av oscillatorn 31, klockan 32, drivkretsarna 46 och ljuspulsdetektorerna 47 kommer att beskrivas nedan. övriga kretsar i figur 2A kan utgöras av kända integrerade kretsar av det slag som indikeras eller dessas motsvarigheter. Ljuskällorna 26 kan utgöras av ljusemitterande dioder, företrädesvis infraröd- 78606394-8 emitterande, medan ljusdetektorerna 27 kan utgöras av kända fototransistorer känsliga för infrarött ljus. Ut- nyttjandet av infrarött ljus reducerar risken för inter- ferens med omgivande ljus och medför bättre anpassning till toppkänsligheten hos fototransistorer av kiseltyp.

Oscillatorn 31 alstrar en standardsignal eller tids- bassignal för klockan 32, vilken alstrar funktionssígnaler eller pulser ADV (framstegning))_STR (strob) och LOD (be- lastning) i den tidsföljd som visas i figur 2B.

Varje ADV puls pålägges över en ledning 48 för upp- räkning av X-raknaren 33. Då räknaren 33 när sitt fulla räknevärde återställer nästa ADV-puls denna till 0 och en andra framstegningspuls alstras på en ledning 49, vilken räknar upp räknaren 34. Detta innebär, att för varje funk- Lionscykel för X-räknaren kommer Y-räknaren att räknas upp ett'steg¿ Siqnalnivåer indikativa för tillstånden hos X-räknar- stegen överföres av en kabel 51 till ingångarna hos respek- tive steg hos X-register 43, X-väljaren 36 och X-avkodaren 38.(Ingångarna till X-registret är försedda med inre grindar).

Utgångarna hos Y-räknarens 34 steg är på liknande sätt för- bundna med en kabel 52 till Y-registret 44, Y-väljaren 37 och Y-avkodaren 39. K X-avkodaren 38 omvandlar det binära mönstret hos X- räknarens utsignaler till l av C-mönstret (där C är an- talet utgångar hos avkodaren och således antalet kolumner hos planen 20) och aktiverar avkodarutgången hos drivkret- sen 46 till motsvarande ljuskälla. X-väljaren 36 avkodar på liknande sätt X-räknarmönstret och aktiverar ljusdetek- torn 27 hos kolumnen motsvarande den aktiverade ljuskäll- drivkretsen 46 (samtliga övriga ljusdetektorer i kolumner- na förblir spärrade). _ o På liknande sätt omvandlar Y-avkodaren 39 och Y- väljaren 37 signalmönstret från Y-räknaren 34 och aktiverar ljuskälldrivkretsen 46 och ljusdetektorn 27'i den rad som 7806394-8 motsvarar tillståndet hos Y-räknaren.

Vid uppträdande av strobpulsen STR på en ledning 53 till ingångar hos avkodare 38 och 39 kommer de aktiverade - ljuskälldrivkretsarna 46 att aktivera respektive ljuskäl- lor 26 att exempelvis alstra en ljusstråle 28C längs en koLumn och en ljusstråle 28R längs en rad. Om det ej före- kommer något hinder för någon av ljusstrålarna 28C ochf 28R kommer respektive ljusdetektorer 27 att alstra åtmins- 'tone en signal, vilken via X-väljar- och Y-väljar-kretsar tillföres en ingång hos antikoincidens- NOR-grinden 41.

Som svar på denna signal alstrar grinden 4l en negativ eller spärrande antikoincidenspuls ANT på en ledning 54' till en ingång hos belastnings- OCH-grinden 42 (såsom ex- empelvis visas vid 56 i figur 2B). I detta fall medför upp- trädandet av belastningspulsen LOD på en ledning 57 till den andra ingången hos grinden 42 ej att någon utsignal erhål- les från denna grind. I Om å andra sidan båda ljusstrålarna 28C och 28R hind- ras, exempelvis genom placering av en lämplig nål i dessas skärningspunkt i väljarpositionen 22, ändras ej tillståndet hos NOR-grinden 41 och en aktiveringsnivå hos signalen ANT (såsom exempelvis visas vid 58 i figur 2B) kvarstår vid in- gången hos OCH-grinden 42. I detta fall är OCH-grinden 42 mottaglig för uppträdandet av signalen LOD för påläggande av en överföringssignal på X-registret 43 och Y-registret 44. Detta bringar tillstånden hos X~registret och Y-regist- ret att inta tillstånden för dessas motsvarigheter i X- räknaren och Y-räknaren, varigenom representationerna av X/Y-koordinaterna för den valda väljarpositionen 22 lagras, varvid registren 43 och 44 ger väljarutsignaler, vilka -kan avkodas eller på annat sätt behandlas och utnyttjas för önskat väljar- eller styrändamål, såsom aktivering av styrmekanismen för en utvald styrstav i en kärnreaktor- härd. ' 7806394-8 Représentationerna i X-registret och Y-registret kvarstår tills nästa utväljning sker genom avbrytning av ljusstrålarna vid någon annan utvald position.

Det torde vara klart, att ytterligare X- och Y-regis- ter tillsammans med lämpliga logiska kretsar kan anordnas för att lagra mer än en vald väljarposition om så önskas.

Eftersom X-räknaren och Y-räknaren arbetar genom successivacykler medelst framstegningspulsen ADV, kommer ljuskällorna och motsvarande ljusdetektorer att successivt och upprepat eller cykliskt tillföras strobpulser eller av- sökas kolumn för kolumn och rad för rad. Eftersom ljusdetek- torerna tillföres strobpulser tillsammans med respektive ljuskällor erfordras ej nâgra ljuskollimerande organ.

Där en redundant kanal skall anordnas dubbleras kret- sen enligt figur 2A för den andra kanalen. Där redundanta kanaler utnyttjas, har den ljushindrande nålen 29 (figur 1) som utnyttjas för utväljningsändamål företrädesvis en yt- finish som reflekterar minimalt med ljus (såsom en svart, matt yta). Om ett reflekterande hinder, såsom ett finger, utnyttjas, kan ljus reflekteras från en aktiverad ljuskäl- la i en kanal till en vertikalt intilliggande aktiverad ljusdetektor i den andra kanalen (speciellt vid val av positioner nära planens 20 periferi). Då det är önskvärt att utnyttja ett reflekterande hinder, kan detta poten- tiella problem övervinnas genom lämplig synkronisering av de drivande signalgeneratorerna hos de båda kanalerna, så att funktionssignalerna hos dessa är ur fas med varand- ra.

Såsom exempel valda utföringsformer av oscillatorn 31 och klockkretsen ?2 illustreras i figur 3. Oscillatorn 31 innefattar en konventionell oscillatorkrets och typiska komponentvärden och uppgifter anges i figuren. Frekvensen hos oscillatorn styrs medelst en kristall 59. I det visade exemplet är arbetsfrekvensen 5 MHz, vilken enællertid kan vara högre eller lägre i beroende av önskemål och inom funk- 7806394-s 10 tionsomrâdet för klockan och väljarkretsarna.

Klockkretsen 32 utgörs av en JK-vippa 61, en puls» räknare 62, en avkodare 63, en utställnings/återställnings- vippa 64 och invertcringsförstärkare-65 och 66. Kretsarna 61, 62, 63 och 64 kan utgöras av kända integrerade kretsar och typiska typnummer och stiftförbindningar visas på rit- ningen. ' JK-vippan 61 mottar signalen från oscillatorn 31, dividerar den med 2 och alstrar ett tåg med kvadratiska ipulser till räknaren 62. p _ Räknaren.62 är kopplad såsom en cirkulerande tre- stegsräknare, som därför kontinuerligt passerar genom sina 8 binära tillstånd, som svar på pulser från vippan 61. 7 I Utsignalerna från räknarens 62 steg tillförs avko- darstiftenlß, 14 och 15 Avkodaren 63 omvandlar mönstret för de binära insignalerna till ett utgångssignalmönster" av typ l av 8, varvid avkodaren såldes drivs tillsammans med räknaren 62. Ütsignalen från avkodaren, som uppträder successivapå dess stift l, 3, 5 och 9 under varje cykel, utnyttjas för åstadkommande av nämnda.ADV-,STRÉ och LOD- funktionssignaler, såsom visas i figur 2B enligt följande.

I sitt O-tillstånd alstrar avkodaren 63 en utsignal på stiftet l, vilken genom inverteringsförstärkaren 65 ger *signalen ADV. Stiftet 3 är förbundet med utställnings- ingången hos vippan 64, vilken alstrar signalen STR, då avkodarutsignalen successivtuppträder på stiften 3-7.

Vippan 64 âterställes av avkodarutsignalen på stiftet 9.

Signalen LOD erhålles från stiftet 5 via inverteringsför- 'stärkaren 66.

En lämplig utföringsform-för en drivkrets 46 för ljuskällorna 26 visas i figur 4] i vilken ljuskällan 26 illustreras som en infrarödljusemitterande diod (LED) med typnummer SSL-55C, som kan erhållas från General Electric Company. Typiska komponentvärden och transistor- 7š@s394-e ll typnummer anges i figuren, varvid motståndsvärdena är i ohm och kapacitansvärdena i mikrofarad.* 7 'Då kretsen mottar den negativa strobpulsen (via av- ' kodare 38 och 39) drivs en drivtransistor 71 till mätt- ning. Detta bringar strömflödet genom motståndet 3 och således genom LED och ett motstånd 72. Värdet för mot- ståndet 73 väljs för åstadkommande av önskad LED-funk: tionsström, medan värdet för ett motstånd 72 väljs för _att begränsa den induktiva transienten vid frånslag.

En lämplig utföringsform av en ljuspulsdetektorkrets 47 visas i figur S, i vilken ljusdetektorn 27 utgöres av en fototransistor, vars utsignal förstärks av en transis- tor 75. Motstånd 77 och 78 och kondensatorer 79 och 81 bildar ett bandpassnät för att spärra elektriskt brus och signaler till följd av långsamma ändringar i det omgivande ljuset. Utsignalen från detta nät pälägges en inanslutning 82 hos en spänningskomparator S3. Referensspänningarna vid anslutningarna 84 och 86 fastställer förspänningspunkten och pulshöjdströskeln för spänningskomparatorn 83. Kompara- torn 83 alstrar en logiskt låg utsignal vid utanslutningen 87, när helst signalspänningen vid inanslutningen 82 är mer; positiv än referensspänningen vid anslutningen 86. _ Vad som således har beskrivits är ett ljusstråledri- vet, icke mekaniskt väljarsystem med organ för en redun- dant kanal, vilket kan medge en relativt hög täthet av väljarpositioner utan krav på dyrbara och skrymmande kolli- merade ljuskällor.

Claims (6)

7906394-s 12 Patentkrav

1. g Väljarsystcm innefattande en tvådimensionell karta eller plan (20) över ett flertal väljarpositioner (22) an- *ordnade i kolumner och rader, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar en_seJektivt matninqsbar ljussändare (26l vid den ena änden av var och en av nämnda kolumner för utsändning av ljus i kolumnernas riktning, en normalt spärrad ljusdetektor (27) vid den andra änden av var och en av nämnda kolumner för att mottaga ljus från ljussända- na i kolumnerna och att som svar därpå alstra en utsignal, organ (38, 46) för successiv matning av ljussändarna (lö) K i nämnda kolumner, organ (36, 4Ü) för successiv aktivering av ljusdetektorerna (27) i nämnda kolumner synkront|med matningen' av nämnda ljussändare, så att ljusdetektorn (27) i en kolumn endast aktiveras samtidigt med matningen av denna kolumns ljussändare (26), samt kolumndetekterings- organ (41, 42) för indikering av frånvaron av en utsignal från en aktiverad ljusdetektor i nämnda kolumner, 7

2. ¿ System enligt krav 1, k äfn noe t e c k n a t av att det dessutom innefattar ett separat, redundant system med samtliga element enligt krav 1, varvid ljusändarna (26') och ljusdetektorerna (27') i det redundanta systemet är förskjutna från motsvarande element i det första systemet i en riktning vinkelrät mot nämnda plan (20) och varvid en ljnsdetektor (27') i nämnda redundanta system är belägen _vid nämnda ena ände av var och en av nämnda kolumner och~ en ljussändarc (26') i nämnda redundanta system är belägen vid nämnda andra ände i var och en av nämnda kolumner, var- igenom interferens mellan de båda systemen undvikes._

3. System enligt krav 1 eller 2, k_ä n n e t e'c k- n a t av att det innefattar en selektivt matningsbar aljussändare (26; 26') vid den ena änden av var och en av nämnda rader för utsändning av ljus i riktningen för nämnda rader, en normalt spärrad ljusdetektor (277 27') vid den (7soe394-a 13 andra änden av var och en av nämnda rader för att mottaga ljus från ljusändarna i raderna och att som svar därpå alstra en utsignal, organ (39, 46) för successiv matning av ljussändarna (26; 26') i nämnda rader, organ (37, 47) för successiv aktivering av ljusdetektorerna (27; 27') i nämnda rader synkront med matningen av nämnda ljussändare, så att ljusdetektorn (27; 27') i en rad endast aktiveras samtidigt med mätningen av denna rads ljussändare (26; 26'), samt rad- detekteringsorgan (41, 42) för indikering av frånvaron av en utsignal från en aktiverad ljusdetektor i nämndafrader.

4. System enligt krav 3, k ä n n e¿t e c k n a t av att nämnda organ för successrvnatningavljussändarna (26; 26') i nämnda kolumner innefattar organ för matning av ljussändarna i nämnda kolumner under successiva cykler och att nämnda organ för successiv matning av nämnda ljussändare (26; 26') i nämnda rader framstegar den successiva matningen av ljussändarna i nämnda rader en_rad för varje matnings- cykel av ljussändarna i nämnda kolumner.

5. Väljarsystem enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar positionsindikerande organ (23) mot- tagliga för indikationer.från nämnda kolumndetekterings- organ (41, 42) och raddetekteringsorgan (Q1, 42) för indi- kering av den skärningspunkt mellan en kolumn och en rad i vilken frånvaro av utsignaler från ljusdetektorerna (27; 27') indikeras. "

6. System enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda positionsindikerande organ innefattar en ljus- källa (23) belägen vid nämnda skärningspunkt på nämnda plan (20).