СПОСОБ ОБРАБОТКИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ, ОСУЩЕСТВЛЯЕМЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ МОДУЛЕМ СИГНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2022 года по МПК B64G1/24 

Изобретение относится к способам обработки и преобразования телеметрических (ТМ) данных и может быть использовано в системах автоматического сбора данных с датчиков, расположенных на борту космического аппарата (КА).

При проведении информационного поиска аналогов не обнаружено.

Для контроля и управления бортовой аппаратуры, входящей в состав космического аппарата, необходимо иметь информацию о состоянии этой аппаратуры. Для обеспечения сбора этой информации в состав приборов бортовой аппаратуры входят различные датчики (сигнальные, температурные и т.п.). Сбор, обработку и выдачу обработанных данных на борту космического аппарата осуществляет система телесигнализации (ТС), состоящая из измерительных модулей и центрального модуля формирователя кадра (ЦМФК). Одним из измерительных модулей является измерительный модуль цифровых датчиков, который выполняет следующие задачи:

- измерение сигналов сигнальных датчиков с помощью аналогово-цифрового преобразования (первичные результаты измерения);

- передача первичных результатов измерений в модуль ЦМФК;

- преобразование первичных результатов измерения в 1-разрядный код и передача его в модуль ЦМФК.

Для реализации указанных задач первоначально был предложен вариант измерительного модуля цифровых датчиков с применением многоканального аппаратного компаратора (фиг.1). В состав данного измерительного модуля кроме аппаратного компаратора входят:

- аналоговый мультиплексор сигналов от датчиков;

- контроллер управления, устанавливающий значение порога срабатывания;

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) управления, хранящее данные о пороге срабатывания и опрашиваемых каналах;

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ-Ц) в котором хранятся результаты преобразования измерений,

- контроллер интерфейса, обеспечивающий передачу полученной информации в бортовой комплекс управления (БКУ).

На один вход аппаратного компаратора подаётся заранее заданное пороговое значение, а на второй – информация с аналогового мультиплексора сигналов от датчиков по соответствующему каналу. Компаратор формирует логическую 1, если данные превышают порог срабатывания, а если данные меньше или равны порогу срабатывания, то результатом преобразования является логический 0. Полученные данные сохраняются в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ-Ц).

Но данный вариант имел несколько недостатков, а именно:

- пороговое срабатывание может иметь только два фиксированных значения для всех опрашиваемых каналов;

- значение порогового срабатывания невозможно изменить в процессе эксплуатации;

- возможность возникновения эффекта «биения» при близком значении напряжения с датчика и пороговом напряжении.

Для устранения указанной технической проблемы было предложено заменить в измерительном модуле аппаратный компаратор на программируемый логический компаратор (ПЛК), добавить 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) полученного сигнала, а также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ-А) в котором должны храниться первичные результаты измерений (фиг.2). Таким образом, в составе измерительного модуля кроме перечисленного оборудования остались:

- аналоговый мультиплексор сигналов от датчиков;

- контроллер управления, устанавливающий значение порога срабатывания для каждого измеряемого канала;

- ПЗУ управления, хранящее данные о пороге срабатывания и опрашиваемых каналах;

- ОЗУ-Ц, в котором хранятся результаты преобразования измерений,

- контроллер интерфейса, обеспечивающий передачу полученной информации в (БКУ).

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение являются:

- установка для каждого измеряемого канала собственного уникального порога срабатывания с возможностью изменять уровень порога срабатывания во время функционирования модуля;

- исключение «биения», возникающего при близком значении напряжения с датчика и пороговом напряжении при аппаратной реализации;

- сохранение значений, полученных с каждого датчика напряжений в виде цифрового кода.

Задачи решаются за счет того, что на один вход логического программного компаратора подаются данные с датчика, преобразованные с помощью 8-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) полученного сигнала в 8-разрядный цифровой код, при этом на второй вход подается пороговое значение для данного канала, получаемое из ПЗУ управления, в виде 8-разрядного цифрового кода, на выходе логический компаратор формирует логическую 1, если данные превышают порог срабатывания, а если данные меньше или равны порогу срабатывания, то результатом преобразования является логический 0, при этом одноразрядные данные конфигурируются побайтно и записываются последовательно в ОЗУ-Ц, а значения измеренного напряжения сигналов от всех ТМ датчиков, преобразованные в цифровой код, записываются в оперативное запоминающее устройство для хранения цифрового кода (ОЗУ-А).

Сущность изобретения поясняется чертежами и таблицей, на которых изображено:

фиг.1 - структурная схема сбора и обработки информации с многоканальным аппаратным компаратором,

MUX – аналоговый мультиплексор сигналов от датчиков; аппаратный компаратор; контроллер управления, устанавливающий значение порога срабатывания; ОЗУ-Ц – область памяти ОЗУ для хранения результатов преобразования; ПЗУ управления (ПЗУ) – устройство для хранения адресов опрашиваемых каналов и порога срабатывания, контроллер интерфейса, обеспечивающий связь с БКУ.

фиг.2 – блок схема функционирования модуля сбора и обработки информации с программируемым компаратором,

фиг.3 - алгоритм преобразования данных,

фиг.4 - таблица - 16-разрядные команды управления ПЛК.

MUX – аналоговый мультиплексор сигналов от датчиков; АЦП – 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь полученного сигнала; ОЗУ-Ц – область памяти ОЗУ для хранения результатов преобразования программируемого логического компаратора (ПЛК); ОЗУ-А - область памяти ОЗУ для хранения результатов измеренного напряжения; ПЛК – программируемый логический компаратор, ПЗУ управления (ПЗУ) – устройство для хранения адресов опрашиваемых каналов и порога срабатывания каждого канала контроллер интерфейса, обеспечивающий связь с БКУ.

Исходные данные для работы ПЛК (номера каналов и порог срабатывания) хранятся в ПЗУ управления:

- номер опрашиваемого канала (разряды D15-D8, фиг.4);

- порог срабатывания ПЛК для 1-разрядного преобразования данных (ПК, разряды D7-D0, фиг.4).

Из ПЗУ управления считывается адрес, по которому с соответствующего входа аналогового мультиплексора сигналов передается принятая с датчика информация (напряжение) в аналого-цифровой преобразователь. Также из ПЗУ управления в программируемый логический компаратор формируется цифровой код порога компаратора (ПК) ПЛК.

АЦП преобразовывает полученную аналоговую информацию в цифровой код и передает его по каналу последовательного цифрового интерфейса в программируемый логический компаратор, а также для сохранения значения измеренного напряжения, результаты измерения сигналов от всех ТМ датчиков в цифровом коде записываются в ОЗУ-А.

Программируемый логический компаратор, используя полученный из ПЗУ управления цифровой код порога срабатывания компаратора, преобразует полученный от АЦП цифровой код преобразованного значения данных, полученных с датчика. Результатом преобразования данных является логическая 1, если данные превышают порог срабатывания ПЛК, если данные меньше или равны порогу срабатывания, то результатом преобразования является логический 0. Одноразрядные данные ПЛК конфигурируются побайтно и записываются последовательно в ОЗУ-Ц (фиг.2).

Опрос ПЗУ управления выполняется последовательно по кольцу. Для управления ПЛК используются 16-разрядные команды, формат которых приведен в таблице (фиг. 4).

Алгоритм преобразования приведен на чертеже (фиг. 3).

Техническим результатом является возможность установки порога срабатывания для каждого канала, изменения порога срабатывания для каждого канала, значительное увеличение достоверности принимаемой с датчиков информации и помехоустойчивости системы. Данный результат достигается за счет использования программируемого логического компаратора с изменяемым для каждого измеряемого канала пороговым напряжением.

Данный метод позволяет:

1. задавать любое значение порога компаратора,

2. исключить «биение», возникающее при близком значении напряжения с датчика и пороговом напряжении при аппаратной реализации,

3. иметь значения, полученных с каждого датчика напряжений в виде цифрового кода, сохраненного в ОЗУ-А,

4. при необходимости, изменять значение порога компаратора для любого датчика.

Изобретение относится к способам обработки и преобразования телеметрических (ТМ) данных и может быть использовано в системах автоматического сбора данных с датчиков, расположенных на борту КА. Для обеспечения измерения и преобразования информации с датчиков используется программируемый логический компаратор, на один вход которого подается информация с опрашиваемого датчика, а на другой – пороговое значение, позволяющее получить преобразованное в значение «1» или «0» значение напряжения, формируемое в виде 8-разрядного цифрового кода. Исходные данные для работы ПЛК хранятся в ПЗУ управления. Для обеспечения возможности доступа к измеренным значениям напряжений до их преобразования результаты измерения сигналов от всех ТМ датчиков в 8-разрядном цифровом коде записываются в оперативное запоминающее устройство и могут быть переданы по требованию потребителя. Обеспечивается возможность задания любого значения порога компаратора для каждого измеряемого канала, с возможностью изменения в процессе эксплуатации КА, исключения «биения» при близком значении напряжения с датчика и пороговом напряжении. 4 ил.

Способ обработки и преобразования информации телеметрического контроля, осуществляемый измерительным модулем сигнальной информации, содержащим в своем составе контроллер управления, который формирует код адреса в аналоговый мультиплексор сигналов (MUX) и номер канала в 8-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), программируемый логический компаратор (ПЛК), содержащий в своем составе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ-Ц) для хранения результатов преобразования; устройство для хранения адресов опрашиваемых каналов и порога срабатывания каждого канала (ПЗУ-управления), контроллер интерфейса, обеспечивающего обмен данными с бортовым комплексом управления (БКУ), и логический компаратор (ЛК), на один вход которого подаются данные с датчика, преобразованные с помощью 8-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) полученного сигнала в 8-разрядный цифровой код, при этом на второй вход подается пороговое значение для данного канала, получаемое из ПЗУ управления, в виде 8-разрядного цифрового кода, на выходе логический компаратор формирует логическую 1, если данные превышают порог срабатывания, а если данные меньше или равны порогу срабатывания, то результатом преобразования является логический 0, при этом одноразрядные данные конфигурируются побайтно и записываются последовательно в ОЗУ-Ц, а значения измеренного напряжения сигналов от всех ТМ датчиков, преобразованные в цифровой код, записываются в оперативное запоминающее устройство для хранения цифрового кода (ОЗУ-А).