УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ ДАТЧИКА ИМПУЛЬСОВ И КОНТРОЛЬНОГО ПРИБОРА, А ТАКЖЕ ДАТЧИК ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОГО ПРИБОРА Российский патент 2001 года по МПК G07C5/08 

Изобретение относится к устройству передачи данных в транспортном средстве, состоящему из датчика импульсов и контрольного прибора, а также к датчику импульсов для контрольного прибора.

Датчики импульсов обычно устанавливаются в приводе транспортного средства и генерируют модулированный пропорционально скорости транспортного средства электрический сигнал посредством проводимой в зависимости от времени регистрации смены зуба и промежутка между зубьями вращающегося приводного колеса. Этот сигнал подают на контрольный прибор для записи и оценки, который для дорожного движения выполнен, например, в виде спидографа, таксометра, вахтенного журнала или аналогичного устройства.

Такие датчики импульсов содержат в большинстве случаев наряду с чувствительным элементом схемное устройство для первоначальной обработки сигнала и усилитель сигнала, чтобы подготовить к передаче по проводам в жестких условиях транспортного средства полученный от чувствительного элемента сигнал к контрольному прибору. При этом электроснабжение электроники датчика импульсов производится, как правило, от контрольного прибора по электрическим соединительным проводам.

При выполнении контрольного прибора в виде спидографа полученный от датчика импульсов сигнал используют для контроля за выполнением предписанных законом социальных инструкций в отношении рабочего времени и времени отдыха водителя и/или за выполнением правил дорожного движения в отношении предписанной для транспортного средства максимально допустимой скорости движения. В соответствии с таким предназначением создаваемый датчиком импульсов сигнал на практике является предметом различных манипуляций, при этом чаще всего предпринимают попытки оказать влияние на линию передачи сигнала от датчика импульсов к контрольному прибору. Применяемые до настоящего времени противомеры, предусматривающие одновременную передачу инвертированного сигнала по отношению к измеренному сигналу через другую, предусмотренную дополнительно к линии передачи сигнала, параллельную линию и сравнительную оценку в контрольном приборе обоих сигналов, оказались недостаточными, так как стали известными устройствами, которые при их установке на линии передачи сигнала от импульсного датчика к контрольному прибору могут воспроизводить этот двойной импульс без возможности доказательства противоправного вмешательства с помощью регистрации в контрольном приборе.

Задача настоящего изобретения заключается в улучшении надежности состоящего из датчика импульсов и контрольного прибора устройства передачи данных в транспортном средстве в отношении подлежащего передаче сигнала и создание датчика импульсов, предназначенного для этого устройства.

Эта задача достигается с помощью признаков независимых пунктов 1 и 8 формулы изобретения. Зависимые от них пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам выполнения и развития найденного решения.

Решение согласно изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что оно совместимо с обычным до настоящего времени четырехпроводным выполнением линии передачи сигнала от датчика импульсов к контрольному прибору, потому что, как и прежде, необходимы два провода для электропитания и только два других провода для передачи сигнала. За счет того, что используемая ранее для передачи инвертированного сигнала линия передачи сигнала используется теперь как линия передачи данных, предпочтительно как двунаправленная линия передачи данных, нет необходимости в многожильных, более дорогих проводниках. Поэтому найденное устройство передачи данных можно относительно легко установить в имеющиеся транспортные средства путем замены датчика импульсов и контрольного прибора без необходимости расходов на дорогую прокладку новых проводников.

Другое преимущество состоит в том, что, как и прежде, измеренный чувствительным элементом датчика импульсов сигнал передается непосредственно после его получения, т.е. в реальном масштабе времени, и можно сохранить обычный способ обработки сигнала в датчике импульсов и в контрольном приборе. Можно также и далее применять испытанные схемные решения, что снижает расходы на разработку в соответствии с задачей изобретения устройства передачи данных. Имеющиеся в распоряжении системные компоненты получают преимущественное дополнение, что позволяет ожидать экономически выгодную реализацию и быстрое признание потребителей.

Особенно предпочтительным является то, что подготовленный в виде кодированного сигнала сигнал данных не должен передаваться одновременно с некодированным сигналом, передаваемым в реальном масштабе времени, так как на практике достаточно проводить контроль за манипуляциями только при необходимости. Поэтому нет необходимости увеличивать имеющиеся в контрольном приборе аппаратные ресурсы, а возможно непроблематичное включение найденного решения в имеющийся в контрольном приборе логический блок. В датчике импульсов можно также реализовать новые функции за счет применения относительно простых блоков, так что предложенное устройство передачи данных во всех его компонентах может быть изготовлено экономичным способом.

Так как контроль за манипуляциями производят только при необходимости, то скорость передачи данных может быть выбрана невысокой, за счет чего к предусмотренным в датчике импульсов и в контрольном приборе для подключения линии передачи данных устройствам ввода-вывода данных предъявляются лишь легко выполнимые требования. Кроме того, низкая скорость передачи данных приводит также к повышению надежности устройств ввода-вывода данных. Сохранение сигнала, передаваемого в реальном масштабе времени, обеспечивает также функциональную стабильность устройства передачи данных, так как даже при выходе из строя электроники для создания кодированного сигнала имеется постоянно передаваемый в реальном масштабе времени сигнал для оценки указанных в начале критериев, даже если при таком частичном выходе из строя системы невозможно доказательство манипуляций.

За счет разделения передачи сигнала в реальном масштабе времени от способа кодирования становится возможным выбирать относительно низкую тактовую частоту схемы кодирования в датчике импульсов, что очень благоприятно сказывается на электромагнитные излучения, расход электроэнергии и, прежде всего, на мощность потерь. Потому что излучение электронных логических блоков тем интенсивнее, чем больше тактовая частота. Мощность потерь также прямо пропорциональна тактовой частоте.

Действительно, только за счет того, что в датчике импульсов могут применяться относительно простые блоки, возможно создание устройства передачи данных с желаемыми свойствами в отношении надежности передачи в экстремальных погодных условиях в транспортном средстве. Потому что установленный в приводе транспортного средства датчик импульсов работает в верхнем температурном диапазоне, предусмотренном для обычных кремниевых компонентов. Для полупроводниковых приборов справедливо правило, что они при очень высоких температурах не обязательно внезапно выходят из строя, однако их срок службы может сокращаться. Для того чтобы, несмотря на это, обеспечить требующуюся надежность работы, необходимо поддерживать незначительным выделение тепла при работе схемного устройства, что, в частности, достигается особым видом применяемых компонентов и низким системным тактом.

Компоненты, необходимые для реализации в датчике импульсов найденного решения, не требуют много места, так что можно сохранить геометрию используемых в настоящее время датчиков импульсов. Это соответствует тому обстоятельству, что имеющееся для размещения в приводах транспортных средств датчика импульсов пространство ограничено.

Предпочтительный вариант выполнения схемы кодирования в датчике импульсов предусматривает ее реализацию в виде системы микропроцессорного управления. Если линия передачи данных от датчика импульсов к контрольному прибору выполнена двунаправленной, то контрольный прибор через эту линию может подавать в датчик импульсов команды на передачу накопленных данных. В качестве альтернативы передачей кодированных данных от датчика импульсов к контрольному прибору можно управлять также в соответствии с другими критериями.

Измеряемый датчиком импульсов сигнал кодируют, предпочтительно, с помощью стандартного способа кодирования DES (стандарт кодирования данных), поскольку этот способ кодирования в соответствии с современным уровнем техники считается очень надежным. Надежность этого способа кодирования основывается на том, что практически невозможно рассчитать код, зная кодированную и не кодированную информацию.

Так как одинаковые измерительные сигналы всегда создают одинаковую кодированную информацию, может быть дополнительно предусмотрена передача генерируемой контрольным прибором случайной величины в кодированном виде вместе с измерительным сигналом. Благодаря этому для внешнего наблюдателя исключается систематическая взаимосвязь между кодированным и не кодированным сигналом. Для дальнейшего увеличения надежности передачи данных можно во время работа устройства передачи данных изменять ключ способа кодирования.

Надежность работы управляющей микропроцессорной системы может быть еще повышена реализацией признаков контрольной функции и сброса включения питания. Во всех случаях, когда на управляющую микропроцессорную систему воздействует помеха, вызванная манипулированием или другими причинами, например паразитным излучением, ее необходимо возвратить в стабильное исходное состояние после прекращения помехи. Контрольный прибор распознает помеху за счет того, что нарушается нормальная связь с датчиком импульсов.

Сброс включения питания срабатывает при прекращении подачи напряжения или при слишком низком напряжении в линии электропитания и подлежит реализации совместно с источником питания датчика импульсов. Для реализации контрольной функции возможны два варианта. Контрольная функция, связанная с управляющей микропроцессорной системой, выполняется либо внутри датчика импульсов, так что при выходе из строя управляющей микропроцессорной системы вырабатывается команда на сброс, которая вновь инициирует управляющую микропроцессорную систему. Либо контрольную функцию выполняет контрольный прибор тем, что он вызывает инициирование управляющей микропроцессорной системы датчика импульсов, когда прекращается поступление сигнала с управляющей микропроцессорной системы. Для этого контрольный прибор переводит линию передачи данных на определенное время на ее нижний уровень сигналов. В этом случае в датчике импульсов срабатывает ждущий мультивибратор, который выдает сигнал на подачу команды сброса для инициирования управляющей микропроцессорной системы.

Отдельные признаки и принцип действия предложенного устройства передачи данных поясняются с помощью упрощенной блок-схемы, изображенной на чертеже.

Датчик импульсов 1 через двухпроводниковую линию подачи электропитания 18, линию передачи сигнала 9 и линию передачи данных 19 соединен с контрольным прибором 20. Датчик импульсов 1 содержит чувствительный элемент 2 для измерения частоты вращения приводного зубчатого колеса, схемное устройство 3 для первичной обработки измеренного чувствительным элементом 2 сигнала и усилитель 4 для усиления этого сигнала. Чувствительный элемент 2 может быть, например, датчиком Холла. Создаваемый чувствительным элементом 2 сигнал предпочтительно преобразуют в состоящий из прямоугольных импульсов частотный сигнал, который через усилитель 4 и линию передачи сигнала 9 передают на контрольный прибор 20. В контрольном приборе 20 предусмотрено схемное устройство 12, которое принимает передаваемый импульсный сигнал и направляет для регистрации в логический блок 14. Регистрация включает отсчет во времени принятых импульсов. Усилитель 4 и схемное устройство 12 образуют устройства ввода-вывода линии передачи сигнала 9.

Как в контрольном приборе 20, так и в датчике импульсов 1 предусмотрены блоки питания 5 и 16, которые соединены между собой, как правило, двухпроводниковой линией. Электрическую энергию для питания электроники в датчике импульсов 1 поставляет, предпочтительно, контрольный прибор 20. Предпочтительно дополнить блок питания 5 датчика импульсов 1 схемным устройством 6 для контроля за напряжением, например, интегрированным регулятором напряжения, и средством для инициирования сброса включения питания.

Согласно изобретению, обработанный в схемном устройстве 3 сигнал подают также на схему кодирования 7, которая, предпочтительно, выполнена в виде управляющей микропроцессорной системы. В схеме кодирования 7 прямоугольные импульсы сигнала сначала суммируют в счетном регистре. Если контрольный прибор 20 выдает команду на передачу результатов отсчета, то результат отсчета кодируется, например, с помощью способа кодирования DES и передается в контрольный прибор через устройство ввода-вывода данных 8, выполненное как приемопередатчик.

После приема переданного по линии передачи данных 19 сигнала устройством ввода-вывода данных 13 в контрольном приборе 20, выполненном также в виде приемопередатчика, он поступает в логический блок 14 контрольного прибора для декодирования для того, чтобы, наконец, в схеме сравнения 15 иметь возможность проверить истинность сигнала, переданного перед этим по линии передачи сигнала 9. Для этого принятый по линии передачи данных 19 и затем декодированный результат отсчета за определенный отрезок времени сравнивают с результатом отсчета, который образуется в результате регистрации в запоминающем устройстве контрольного прибора 20 поступивших по линии передачи сигнала 9 прямоугольных импульсов. Блок 17 обозначает в целом все средства, которые необходимы для реализации остальных функций контрольного прибора, которые здесь не обсуждаются, так как они прямо не относятся к предмету изобретения.

Под инициированием устройства передачи данных следует понимать передачу ключа от контрольного прибора 20 к датчику импульсов 1. Таким образом, процесс инициирования отличается от процесса работы устройства передачи данных.

Как в схеме кодирования 7 датчика импульсов 1, так и в логическом блоке 14 контрольного прибора 20 заложен эталонный ключ. При инициировании устройства передачи данных в логическом блоке 14 контрольного прибора 20 генерируется новый случайный ключ. Этот новый ключ с помощью эталонного ключа кодируется в логическом блоке 14 и передается по линии передачи данных 19 в датчик импульсов 1. Новый ключ декодируется в датчике импульсов 1 с помощью заложенного в нем эталонного ключа и закладывается в запоминающее устройство, принадлежащее схеме кодирования 7. Новый ключ только тогда вступает в силу, когда он будет подтвержден контрольным прибором (принцип семафора). Для этого в датчике импульсов 1 эталонный ключ кодируется новым ключом и по требованию контрольного прибора 20 передается в контрольный прибор 20. Только после проведенной в контрольном приборе 20 проверки и при положительном результате новый ключ получает подтверждение в виде сообщения в схему кодирования 7 датчика импульсов 1, в результате чего в датчике импульсов 1 происходит переключение режима работы.

В дальнейшем следует исходить из того, что запоминающие устройства в датчике импульсов и в контрольном приборе выполнены в виде счетного регистра, что соответствует предпочтительному варианту выполнения. Во время работы устройства передачи данных для передачи данных по линии передачи данных 19 необходимы, в основном, только две команды, которые передаются от логического блока контрольного прибора 20 для управления работой схемы кодирования 14 в датчике импульсов 1. Первая команда - на считывание результата отсчета со счетного регистра и кодирование его, а вторая команда - передачу кодированного результата отсчета. Для передачи ключа также необходимы только три команды, а именно: третья команда - на прием закодированного ключа, его декодирование и кодирование эталонного ключа с помощью нового ключа, четвертая команда - на обратную передачу закодированного эталонного ключа, а также пятая команда - на подтверждение нового ключа. Таким образом, связь между датчиком импульсов 1 и контрольным прибором 20 может быть ограничена только передачей пяти команд. На блок-схеме сигнал, который передается с логического блока 14 контрольного прибора 20 в схему кодирования 7 в датчике импульсов 1 через линию передачи данных 19 и содержит команды и данные, обозначен позицией 10. Передаваемый в обратном направлении, содержащий только данные сигнал обозначен позицией 11. Таким образом, контрольный прибор 20 по отношению к управляющей микропроцессорной системе действует как ведущий, так как управляющая микропроцессорная система датчика импульсов реагирует как ведомая только по требованию извне посредством подачи команд.

Выполненное согласно изобретению устройство передачи данных распознает приведение линии передачи сигнала или линии передачи данных на определенный уровень, переключение линии передачи сигнала или линии передачи данных на второй (чужой) датчик импульсов, постороннее питание сигнала датчика, промежуточное включение в линию передачи сигнала делителя импульсов, отвод от линии передачи сигнала или от линии передачи данных содержащего данные сигнала на продолжительное время с целью подслушивания, и в случае снабжения блока питания 5 датчика импульсов 1 схемным устройством 6 для контроля за напряжением, уменьшение амплитуды питающего напряжения в линии электроснабжения, например, вследствие подключения промежуточного потенциометра.

Поэтому обладающее предложенными признаками устройство передачи данных распознает все обычно применяемые манипуляции на любой из ее соединительных линий, так как после инициирования устройства передачи данных датчик импульсов и контрольный прибор однозначно связаны друг с другом посредством выбора, передачи и проверки идентификационного признака.

Изобретение предназначено для передачи данных в транспортном средстве. Технический результат заключается в повышении надежности. В предлагаемом устройстве передачи данных в транспортном средстве, состоящем из датчика импульсов и контрольного прибора, создаваемый чувствительным элементом сигнал дополнительно к известной передаче от датчика импульсов в контрольный прибор по линии передачи сигнала по требованию контрольного прибора передается в закодированном виде по линии передачи данных. Для этого измерительный сигнал сначала промежуточно запоминается в датчике импульсов. Содержание запоминающего устройства перед его передачей кодируется предпочтительно способом кодирования DES. В контрольном приборе переданный кодированный сигнал сравнивается с зарегистрированным там сигналом, переданным перед этим обычным способом. За счет этого сравнения можно простым способом выявить манипуляции на линиях передачи. Датчик импульсов предназначен для усовершенствованного устройства передачи данных. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство передачи данных в транспортном средстве, состоящее из датчика импульсов и контрольного прибора, причем датчик импульсов содержит чувствительный элемент для создания электрического сигнала, модулированного пропорционально скорости транспортного средства, отличающееся тем, что в датчике импульсов схемное устройство для обработки сигнала преобразует создаваемый чувствительным элементом сигнал в последовательность прямоугольных импульсов, датчик импульсов имеет запоминающее устройство для регистрации прямоугольных импульсов, а также схему кодирования для кодирования содержания запоминающего устройства, датчик импульсов и контрольный прибор соединены друг с другом как линией передачи сигнала, так и линией передачи данных, при этом линия передачи сигналов передает сигнал чувствительного элемента в незакодированном виде как последовательность прямоугольных импульсов, а линия передачи данных передает содержание запоминающего устройства, образованное в запоминающем устройстве датчика импульсов посредством регистрации последовательности прямоугольных импульсов, в контрольный прибор в кодированном виде, контрольный прибор содержит запоминающее устройство для регистрации сигнала, непрерывно передаваемого по линии передачи сигнала, контрольный прибор имеет логический блок для декодирования принимаемого по линии передачи данных кодированного сигнала и контрольный прибор имеет в логическом блоке схему сравнения для сравнения декодированного сигнала с сигналом, зарегистрированным и запоминающем устройстве контрольного прибора, для проверки его истинности за определенный промежуток времени. 2. Устройство передачи данных по п.1, отличающееся тем, что как в схеме кодирования датчика импульсов, так и в логическом блоке контрольного прибора заложен одинаковый эталонный ключ. 3. Устройство передачи данных по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что предусмотренная в датчике импульсов схема кодирования кодирует создаваемый чувствительным элементом сигнал способом кодирования DES (стандарт кодирования данных). 4. Устройство передачи данных по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что находящаяся в датчике импульсов схема кодирования выполнена как управляющая микропроцессорная система. 5. Устройство передачи данных по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что предусмотренные в датчике импульсов и в контрольном приборе запоминающие устройства выполнены в виде счетного регистра для регистрации импульсов. 6. Устройство передачи данных по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что линия передачи данных между датчиком импульсов и контрольным прибором с ее устройствами ввода-вывода данных выполнена с возможностью двунаправленной передачи данных. 7. Устройство передачи данных по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что контрольный прибор выполнен с возможностью управления проводимой через линию передачи данных связью между датчиком сигналов и контрольным прибором. 8. Датчик импульсов для состоящего из датчика импульсов и контрольного прибора устройства передачи данных в транспортном средстве с чувствительным элементом для создания электрического сигнала, модулированного пропорционально скорости транспортного средства, отличающийся тем, что он снабжен схемным устройством для обработки сигнала, которое преобразует создаваемый чувствительным элементом сигнал в последовательность прямоугольных импульсов, запоминающим устройством для регистрации прямоугольных импульсов, а также схемой кодирования для кодирования содержания этого запоминающего устройства, причем запоминающее устройство входит в состав схемы кодирования, усилителем для соединения датчика импульсов с контрольным прибором посредством линии передачи сигнала и устройством ввода-вывода, выполненным в виде приемопередатчика для соединения датчика импульсов с контрольным прибором посредством линии передачи данных. 9. Датчик импульсов по п.8, отличающийся тем, что в схему кодирования заложен эталонный ключ. 10. Датчик импульсов по п.8 или 9, отличающийся тем, что схема кодирования кодирует создаваемый чувствительным элементом сигнал способом кодирования DES (стандарт кодирования данных). 11. Датчик импульсов по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что схема кодирования образована управляющей микропроцессорной системой. 12. Датчик импульсов по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что запоминающее устройство выполнено в виде счетного регистра для регистрации импульсов. 13. Датчик импульсов по любому из пп.8-12, отличающийся тем, что устройство ввода-вывода данных для подсоединения линии передачи данных выполнено с возможностью двунаправленной передачи данных. 14. Датчик импульсов по п.11, отличающийся тем, что микропроцессорная система выполнена с возможностью реализации функции контроля и сброса включения питания.