УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G08C19/12 G07C13/00 

Изобретение относится к контрольным устройствам и может быть использовано в устройствах для голосования, а также для контроля состояния объектов и линий связи в системах дистанционного контроля.

Известно устройство для автоматического подсчета числа поданных голосов в залах заседаний [1] с установкой контактных переключателей на делегатских местах и шаговых искателей, поочередно подключающих цепи отдельных контактов к электрическим счетным механизмам, учитывающим общее число замкнутых контактов по количеству поступивших импульсов. В устройстве применены конденсаторы по количеству делегатских мест, предварительно заряжаемые от источников тока и поочередно подключаемые к анодной цепи тиратрона при помощи одной из групп контактов шагового искателя, контакты второй группы которого служат для одновременного подключения к сетке тиратрона соответствующего контакта у делегатского места таким образом, чтобы при замыкании этого контакта происходило зажигание тиратрона, вызывающее разряд одного из конденсаторов на цепь счетного механизма.

Известны также устройства для автоматического подсчета голосов [2] с применением контактов, установленных на делегатских местах, и шаговых искателей, при обходе своих контактов посылающих импульсы тока в счетчики.

Недостаток известных технических решений заключается в снижении достоверности результатов опроса при увеличении числа абонентов. Это объясняется тем, что сигнал ответ абонента в известных устройствах формирует разряд соответствующего конденсатора после нажатия кнопки абонентом и замыкания соответствующих цепей. При этом амплитуда сформированного импульса должна сохраняться до момента опроса данной цепи шаговым искателем. Наличие токов утечки в известных устройствах оказывает отрицательное влияние на стабильность амплитуды импульса-ответа и при большом числе абонентов в цепях с наибольшими токами утечки амплитуда импульса-ответа может оказаться неразличимой для шагового искателя, например, положительный ответ абонента может быть принят за отрицательный. Кроме того, наличие в устройствах большого количества переключающих контактов обуславливает в результате искрения постоянное присутствие сигнала помехи, имеющего широкий частотный спектр и нестабильные амплитудно-частотные и временные характеристики. Это снижает помехоустойчивость известных устройств.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для охранно-пожарной сигнализации [3] Абонентские устройства и передатчик известного устройства запитываются от одного источника питания и связаны шиной питания. Выход передатчика и входы абонентских устройств соединены через линию связи. Выходы абонентских устройств подключены через вторую линию связи, коммутатор и генератор прямоугольных импульсов к входу передатчика, который вторым выходом через фильтры подключен к приемно-контрольному устройству. Каждое абонентское устройство содержит извещатель, кодовый выключатель и датчики сигнализации. Кроме того, на входе каждого абонентского устройства, кроме первого, установлены блоки задержки. Передатчик формирует на своем выходе мощный прямоугольный тестовый импульс, который появляется на выходах извещателей с задержкой, соответствующей кодовому номеру абонентского устройства. Сигнал с каждого датчика сигнализации поступает в извещатель через кодовый выключатель также с соответствующей временной задержкой. Таким образом, в прототипе признак абонентского устройства содержится в величине временной задержки импульсов с выходов извещателей по отношению к тестовому сигналу.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно имеет ограничение по числу обслуживаемых абонентов. Это объясняется тем, что задержка тестового сигнала в абонентских устройствах осуществляется с помощью аналоговых линий задержки, причем чем больше порядковый номер абонента, тем больше величина задержки линии задержки на входе абонентского устройства. Это ведет к сильному затуханию тестового сигнала и для увеличения числа абонентских устройств требуется увеличение мощности передающего устройства.

Кроме того, известное техническое решение имеет низкую помехоустойчивость, так как абонентские устройства находятся в состоянии постоянной готовности, т.е. напряжение питания подается на них сразу же после включения устройства в сеть до подачи тестового импульса с передатчика. При этом сигнал ответа извещателя представляет собой короткий импульс, а помехозащищенность устройства определяется порогом срабатывания коммутатора. Поэтому в случае возникновения в линии связи с передатчиком помехи извещатель, находясь в постоянной готовности, вырабатывает на выходе короткий импульс. В случае если его амплитуда превышает порог срабатывания коммутатора, этот импульс поступает на вход генератора прямоугольных импульсов и вызывает его ложное срабатывание. Если же такая ситуация возникнет во время опроса абонентских устройств (так как напряжение питания с опрошенных абонентских устройств не снимается) и какое-то из абонентских устройств по сигналу помехи формирует на выходе повторный импульс с амплитудой, превышающей порог срабатывания коммутатора, то возможен сбой всего устройства.

Таким образом, известные устройства для голосования и для сигнализации не позволяют увеличить количество абонентских устройств без снижения достоверности результатов опроса, а также повысить помехоустойчивость.

Изобретение позволяет создать устройство для сигнализации, в котором возможно увеличение количества абонентских устройств без снижения достоверности результатов опроса, а также повышена помехоустойчивость.

Подсоединение к линии связи генератора синусоидальных колебаний, генератора радиоимпульсов и приемно-контрольного пульта через полосовые фильтры обеспечивает связь с абонентскими устройствами посредством одной общей линии связи. При этом исключаются особые требования к линии связи, в качестве которой может быть использована любая двухпроводная линия с волновым сопротивлением от 100 до 1000 Ом. Подключение генератора синусоидальных колебаний к линии связи через свой полосовой фильтр позволяет разнести рабочие частоты генератора радиоимпульсов и генератора синусоидальных колебаний. Это, в свою очередь, позволяет перенести помехи по питанию в диапазон частот, отличный от рабочей частоты генератора радиоимпульсов, что повышает помехоустойчивость устройства и позволяет совместить информационный канал с сетью питания. Использование в качестве сигнала опроса последовательности радиоимпульсов позволило формировать время задержки ответа абонента путем отсчета каждым абонентским пунктом определенного количества радиоимпульсов. При этом, благодаря тому, что каждый абонентский пункт имеет свое время задержки формирует его самостоятельно, увеличение числа абонентских устройств не снижает достоверности результатов опроса. Увеличение числа абонентских пунктов ограничивает только степень затухания сигнала в линии. В каждом абонентском пункте отделение сигнала помехи от полезного сигнала достигается путем контроля частоты сигнала, амплитуды и длительности, т.е. всех основных параметров.

Преобразование радиоимпульсов в видеоимпульсы позволяет организовать временную работу каждого абонентского устройства. Формирователь интервала времени опроса абонентов по первому видеоимпульсу формирует сигнал разрешения на формирование задержки ответа и сохраняет его на своем выходе только на время опроса абонентов. Последнее также повышает помехозащищенность устройства, так как исключает несанкционированный ответ абонентских пунктов. Элемент задержки ответа отсчитывает видеоимпульсы, поступающие на вход счетчика импульсов, соединенного с входами многовходового элемента И. Блок идентификации сигнала опроса формирует стробирующий импульс, который по времени совпадает примерно с 1/2 видеоимпульса. Это также повышает помехоустойчивость устройства. По окончании отсчета многовходовой элемент И формирует импульс, который, благодаря связи с вторым входом блока идентификации сигнала опроса, отключает последний. Это исключает повторное срабатывание счетчика в элементе задержки ответа до окончания интервала времени опроса абонентов и также повышает помехоустойчивость устройства. Сигнал, сформированный многовходовым элементом И, является одновременно сигналом разрешения на формирование ответа абонента и запускает блок формирования кода сообщения. Код ответа преобразуется преобразователем в радиоимпульсы и поступает в линию связи.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для сигнализации; на фиг.2 функциональная схема элемента задержки ответа; на фиг.3 функциональная схема блока подавления помех; на фиг.4 функциональная схема преобразователя радиоимпульсов в видеоимпульсы; на фиг.5 функциональный блок идентификации сигнала опроса; на фиг.6 функциональная схема преобразователя видеоимпульсов в радиоимпульсы; на фиг.7 функциональная схема блока питания; на фиг.8 диаграммы, поясняющие работу устройства.

Функциональная схема устройства для сигнализации содержит линию связи 1, генератор 2 радиоимпульсов, подключенный через первый полосовой фильтр 3 к линии связи 1; приемно-контрольный пульт 4, подключенный к линии связи 1 через второй полосовой фильтр 5; генератор 6 синусоидального напряжения, подключенный выходом к линии связи 1 через третий полосовой фильтр 7, N абонентских пунктов 8, подключенных входами и выходами к линии связи 1.

Каждый абонентский пункт 8 содержит блок 9 формирования кода сообщения, блок 10 подавления помех, входы 11, 12 которого являются входами абонентского пункта; преобразователь 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы, блок 14 идентификации сигнала опроса, формирователь 15 интервала времени опроса абонента, элемент 16 задержки ответа, датчик 17 состояния абонента. Блок 10 подавления помех выходом подключен к входу преобразователя 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы, который выходом подключен к первому 18 входу элемента 16 задержки ответа, к первому входу 19 блока14 идентификации сигнала опроса и ко входу формирователя 15 интервала времени опроса абонента. Элемент 16 задержки ответа выходом 20 подключен ко второму входу 21 блока 14 идентификации сигнала опроса, выход 22 которой и выход формирователя 15 интервала времени опроса подключены соответственно ко второму 23 и третьему 24 входам элемента 16 задержки ответа, выход 20 которой подключен, кроме того, ко второму входу блока 9 формирования кода сообщений, первый вход которого подключен к датчику 17 состояния абонента.

Кроме того, абонентское устройство 8 содержит преобразователь 25 видеоимпульсов в радиоимпульсы и блок питания 26. Преобразователь 25 входом подключен к выходу блока 9 формирования кода сообщения, а выходом 27 к линии связи 1.

Блок питания 26 подключен входами 28 к линии связи 1.

Блок 10 подавления помех содержит последовательно подключенные широкополосный фильтр 29, входы которого являются входами 11, 12 абонентского пункта 8, амплитудный ограничитель 30, узкополосный фильтр 31, выход которого является выходом блока 10.

Преобразователь 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы содержит соединенные последовательно усилитель радиоимпульсов 32, вход которого является входом преобразователя 13, амплитудный детектор 33, фильтр 34 низких частот, усилитель 35 низкой частоты, формирователь 36 видеоимпульсов, селектор 37 импульсов по длительности, выход которого является выходом преобразователя 13.

Блок идентификации 14 сигнала опроса содержит последовательно соединенные формирователь 38 импульса по спаду, вход которого является первым 19 входом блока 14, элемент задержки 39, элемент ИЛИ 40, второй вход которого является вторым 21 входом блока 14, а выход является выходом 22 блока 14.

Формирователь 15 интервала времени опроса абонента может быть выполнен, например, в виде ждущего мультивибратора с перезапуском.

Элемент 16 задержки ответа содержит счетчик импульсов 41, счетный вход которого является первым входом 18, вход разрешения записи вторым входом 23, вход обнуления третьим входом 24 элемента 16. Выходы счетчика 41 подключены ко входам многовходового элемента И 42, выход которого является выходом 20 элемента 16.

Преобразователь 25 видеоимпульсов в радиоимпульсы содержит генератор 43 несущей частоты, подключенный выходом ко входу элемента И 44, второй вход которого является входом преобразователя 25, а выход подключен ко входу усилителя мощности 45, выходом подключенного к полосовому фильтру 46, выходы которого являются выходом 27 преобразователя 25.

Формирователем 36 видеоимпульсов в преобразователе 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы может быть, например, триггер Шмитта.

Формирователь 38 импульса по спаду в блоке 14 идентификации сигнала опроса может быть выполнен, например, на элементах НЕ и ИЛИ, причем вход и выход элемента НЕ подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом формирователя 38, а параллельно выходу элемента НЕ подключен конденсатор.

Генератор 2 радиоимпульсов может быть выполнен, например, аналогично преобразователю 26 видеоимпульсов в радиоимпульсы.

Преобразователь 51 радиоимпульсов в видеоимпульсы в приемно-контрольном пункте 4 может быть выполнен, например, аналогично преобразователю 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы в абонентском пункте 8.

Блок питания 26 содержит последовательно подключенные полосовой фильтр 47, вход которого является входом 28 блока 26, выпрямитель 48, фильтр 49 выпрямителя и стабилизатор напряжения 50, выход которого является выходом блока питания 26.

Приемно-контрольный пульт 4 содержит преобразователь 51 радиоимпульсов в видеоимпульсы, блок сопряжения 52 и ЭВМ 53. Вход преобразователя 51 является входом пульта 4. Преобразователь 51 выходом подключен к блоку сопряжения 52, вход-выход которого подключен к ЭВМ 53, а выход блока сопряжения 52 является выходом пульта 4.

Блок 9 формирования кода сообщения может быть выполнен, например, в виде счетчика импульсов, который отсчитывает определенное число и выход которого подключен к входу элемента И, к второму входу которого подключен датчик 17 состояния абонента. Датчик 17 может быть выполнен в виде замыкателя, который при срабатывании подключает к элементу И единичный уровень.

Устройство работает следующим образом.

После включения напряжения питания с выхода генератора 6 синусоидального напряжения через линию связи 1 в абонентские пункты 8 на входы питания 28 поступает переменное напряжение питания. Блоки питания 26 преобразуют его в постоянное стабилизированное напряжение, которое поступает на функциональные узлы абонентского пункта 8 и приводит их в рабочее состояние (разводка напряжения питания не показана). Счетчики 41 в элементах 16 задержки ответа в абонентских пунктах 8 обнулены.

Для опроса абонентских пунктов сигналом "Пуск" с выхода приемно-контрольного пульта 4 запускают генератор радиоимпульсов 2. Последовательность радиоимпульсов через полосовой фильтр 3 и через линию связи 1 поступает на входы 11, 12 блока 10 подавления помех каждого абонентского пункта 8. При этом абонентский пункт 8 работает следующим образом. Блок 10 подавления помех через широкополосный фильтр 29 пропускает сигнал на амплитудный детектор 30. Последний контролирует входной сигнал по амплитуде и, в случае появления сигнала помехи с амплитудой, превышающей амплитуду полезного сигнала, ослабляет его, а затем пропускает сигнал опроса через узкополосный фильтр 31 (фиг.8,а,б).

Далее сигнал опроса поступает в преобразователь 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы на вход усилителя радиочастоты 32. Усиленные радиоимпульсы детектируют и через фильтр 34 низких частот поступают на вход усилителя 35 низкой частоты (фиг.8,в). Усиленный сигнал поступает на вход формирователя 36 видеоимпульсов, который формирует на выходе последовательность прямоугольных импульсов, поступающих на вход селектора 37 импульсов по длительности. Селектор 37 еще раз контролирует присутствие в полезном сигнале сигнала помехи, отбирая импульсы по длительности. В результате на выходе преобразователя 13 радиоимпульсов в видеоимпульсы формируется сигнал опроса в виде последовательности прямоугольных импульсов (фиг.8,г).

Последовательность прямоугольных импульсов с выхода преобразователя 13 поступает на элемент 16 задержки ответа, на блок 14 идентификации сигнала опроса и на формирователь 15 интервала времени опроса абонентов. При этом формирователь 15 устанавливает на входе 24 элемента 16 (вход обнуления счетчика 41) сигнал разрешения на счет (фиг.8,ж). Блок 14 идентификации сигнала опроса вырабатывает стробирующие импульсы по спаду каждого прямоугольного импульса, поступающего на его вход (фиг.8,д). Посредством элемента задержки 39 и задержки на элемент ИЛИ 40 результирующий стробирующий импульс (фиг.8,е) устанавливается на входе 23 разрешения записи счетчика 41 схемы 16 в момент времени, когда с его серединой совпадает середина импульса, поступающего на счетный вход счетчика 41. При этом осуществляется автосинхронизация работы счетчика 41 по спаду каждого предыдущего видеоимпульса импульса сигнала опроса. Сигнал, сдвинутый по времени относительно середины строба, расценивается как помеха и не пропускается на счетчик 41. Счетчик 41 отсчитывает определенное число видеоимпульсов, соответствующее времени задержки ответа абонентского пункта 8, при котором на всех входах элемента И 42 устанавливаются сигналы единичного уровня. В результате на выходе И 42 формируется импульс, который поступает на вход 21 блока 14 идентификации сигнала опроса (второй вход элемента ИЛИ 40), запрещает прохождение на выход блока 14 стробирующих импульсов и снимает сигнал разрешения записи в счетчик 41 импульсов, поступающих на его счетный вход 18 (фиг.8,и). Одновременно этот же импульс с выхода элемента И 42 является разрешающим для блока 9 формирования кода сообщения. Блок 9 по сигналу с выхода элемента И 42 при наличии замкнутых контактов датчика 17 (датчик 17 сработал) вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, количество которых и местоположение соответствуют коду состояния абонентского пункта 8 (фиг.8,к), которые поступают на второй вход элемента И 44 преобразователя видеоимпульсов в радиоимпульсы, на первый вход которого поступает сигнал с выхода генератора 43 несущей частоты. На выходе элемента И 44 формируется последовательность пачек видеоимпульсов с высокочастотным заполнением. Затем полученный сигнал усиливает мощности 45, после которого сигнал уже имеет вид последовательности радиоимпульсов и через полосовой фильтр 46 поступает в линию связи 1 (фиг.8,л).

На приемной стороне сигнал, содержащий в себе результаты опроса, поступает через полосовой фильтр 5 в приемно-контрольный пульт 4. В примере выполнения устройства приемно-контрольный пульт 4 выполнен на базе ЭВМ, что позволяет полностью автоматизировать процессы опроса абонентских устройств и обработки результатов опроса. Для этого принятый радиосигнал преобразуют в видеоимпульсы, что позволяет вести дальнейшую обработку сигнала в цифровой форме. Блок сопряжения обеспечивает взаимодействие между ЭВМ, преобразователем радиоимпульсов в видеоимпульсы и генератором радиоимпульсов.

Сущность изобретения: устройство содержит двухпроводную линию связи и подключенные к ней через полосовые фильтры генератор радиоимпульсов, приемно - контрольный пульт и генератор синусоидального напряжения. К линии также подключены входами, выходами и входами питания N абонентских пунктов. Генератор радиоимпульсов опрашивает абонентские пункты. От генератора синусоидального напряжения в пункт поступает напряжение питания. Сигналы опроса в пункте поступают через блок подавления помех на преобразователь радиоимпульсов в видеоимпульсы. В пункте элемент задержки ответа отсчитывает определенное количество видеоимпульсов и разрешает работу блоку формирования кода сообщения, который при наличии на его втором входе сигнала с датчика состояния абонента, формирует код состояния пункта. Ответ устройства в виде радиоимпульсов поступает в пульт. Кроме того, абонентский пункт содержит блок идентификации сигнала опроса и формирователь интервала времени опроса абонентов. Положительный эффект: повышение помехозащищенности и возможность увеличения числа абонентских устройств без снижения достоверности результатов опроса. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее линию связи, приемно-контрольный пульт, генератор радиоимпульсов, два полосовых фильтра, один из которых подключен к выходу генератора радиоимпульсов, кроме того, устройство содержит N абонентских пунктов, подключенных входами к линии связи, каждое из которых содержит датчик состояния абонента, подключенный к входу блока формирования кода сообщения, отличающееся тем, что введены соединенные последовательно генератор синусоидального напряжения и третий полосовой фильтр, который выходом подключен к линии связи, к которой, кроме того, подключены входы питания абонентских пунктов и выходы абонентских пунктов, выход первого полосового фильтра и вход второго полосового фильтра, выход которого подключен к входу приемно-контрольного пульта, выход которого подключен к входу "Пуск" генератора радиоимпульсов, в каждый абонентский пункт введены блока питания, входы которого являются входами питания абонентского пункта, блок подавления помех, входы которого являются входами абонентского пункта, преобразователь видеоимпульсов в радиоимпульсы, выходы которого являются выходами абонентского пункта, преобразователь радиоимпульсов в видеоимпульсы, блок идентификации сигнала опроса, формирователь интервала времени опроса абонентов и элемент задержки ответа, при этом выход блока подавления помех подключен к входу преобразователя радиоимпульсов в видеоимпульсы, выход которого подключен к входу формирователя интервала времени опроса абонентов, к первым входам элементов задержки ответа и блока идентификации сигнала опроса, второй вход которого и выход соединены соответственно с выходом и вторым входом элементов задержки ответа, третий вход которого подключен к выходу формирователя интервала времени опроса абонентов, а выход, кроме того, подключен к второму входу блока формирования кода сообщения, выход которого подключен к входу преобразователя видеоимпульсов в радиоимпульсы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент задержки ответа содержит последовательно подключенные счетчик импульсов и многовходовый элемент И, при этом счетный вход счетчика, вход разрешения записи и вход обнуления являются соответственно первым, вторым и третьим входами схемы, а выход элемента И выходом элемента. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь радиоимпульсов в видеоимпульсы содержит подключенные последовательно усилитель радиоимпульсов, вход которого является входом преобразователя, амплитудный детектор, фильтр низких частот, усилитель низкой частоты, формирователь видеоимпульсов и селектор импульсов по длительности, выход которого является выходом преобразователя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок подавления помех содержит последовательно подключенные широкополосный фильтр, вход которого является входом блока подавления помех, амплитудный ограничитель и узкополосный фильтр, выход которого является выходом блока подавления помех. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок идентификации сигнала опроса содержит последовательно подключенные формирователь импульсов по спаду, вход которого является первым входом блока, элемент задержки и элемент ИЛИ, второй вход которого является вторым входом блока, а выход выходом блока идентификации сигнала опроса. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь видеоимпульсов в радиоимпульсы содержит генератор несущей частоты, выходом подключенный к входу элемента И, второй вход которого является входом преобразователя, а выход подключен к входу усилителя мощности, подключенного выходом к полосовому фильтру, выходы которого являются выходами преобразователя. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемно-контрольный пульт содержит преобразователь радиоимпульсов в видеоимпульсы, вход которого является входом пульта, а выход через блок сопряжения является входом ЭВМ, выход блока сопряжения является выходом пульта. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок питания содержит последовательно подключенные полосовой фильтр, вход которого является входом блока питания, выпрямитель, фильтр выпрямителя и стабилизатор напряжения, выход которого является выходом блока питания.