Устройство для сопряжения Советский патент 1983 года по МПК G06F3/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике, предназначтено для сбора и первичной обработки информации от технологических датчиков и ввода ее в ЭВМ и южет применяться в АСУ с террирориально разнесенными объектами и ограниченным числом линий связи.

Известно устройство сопряжения, содержащее широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) соединенные с усилителями., выходы которых объединены общей линией связи, а также генератор счетных импульсов, распределитель импульсов, выходами соединенный с регистром, нагрузкой которого являются ключи и в котором используется широтно-импу ль сная модуляция сигналов датчиков, при этом начала модуляционных интервалов для всех датчиков совпадают, импульсы суммируются с определенным коэффициентом передачи по каждому каналу и полученный ступенчатый групповой сигнал, в котором длительность ступеньки несет информацию датчика, амплитуда.номер датчика, расшифровывается в приемной,части устройства Cll.

Недостатком данного устройства является то, что для дешифрации группового сигнала в приемной части производится его дифференцирование, вследствие чего устройство чувствительно, к различным помехам, особенно к импульсным что снижает надежkocTb его работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения, содержа10щее генератор импульсов , соединенный со счетчиком и делителем частоты, выход которого соединен с входами первой группы блока аналоговых преобразователей, первый регистр, вхо15дом подключенный к выходам счетчика и выход которого является пер- . вым выходом ус1 ройства, сумматор, входом соединенный с линией связи и с выход м блока аналоговых преоб20разователей, а другими входг1ми - с выходами ключей, первые входы которых являются первыми входами устройства, а втохше входы связаны с выходами третьего регистра, входы

25 которого, а тсжже входы второго регистра и элемента ИЛИ связаны с выходами распределителя импульсов, входомподключенного к выходу сумлатора, куда подключен также вход пер30вого формирователя импуЛьсов, выход

которого связан с вторым входом первого регистра, шифратор, входами соединенный с выходами второго регистра, а выходы которого являются вторыми выходами устройства, элемен ИЛИ выходом связан с входом второго формирователя импульсов, выход которого связан с вторым входом второго регистра и является третьим выходом устройства. Блок аналоговых преоб разователей устройства содержит ШИМ первые входы которых являются первой группой входов блока, вторые входы являются второй группой входо устройства, усилители, выходы которых объединены и являются выходом блока аналоговых преобразователей, инверторы и элементы И, выходы которых соединены с входами усилителей, выходы ШИМ через инверторы соединены с входами элементов И, вторые входы которых соединены с первыми входами ШИМ 23.

Данное устройство имеет ограниченную помехозащищенность из-за помех, амплитуда которых совпадает с кодированными значениями амплитуд отдельных каналов и плоская часть которых соизмерима по длительности с временем реакции распределителя импульсов устройства.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входами делителя частоты и счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра, выход которого является первым выходом устройства, ШИМ, первые входы которых соединены с выходом делителя частоты, вторые входы ШИМ являются входами первой группы устройства, выходы ШИМ через соответствующие инверторы соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с первыми входами соответствующих ШИМ, а выходы через соответствующие усилители соединены с первым входом сумматора, другие входы которого подключены к выходам соответствующих ключей, первые входы которых являются входами устройства второй группы, выход сумматора соединен через первый формирователь импульсов с другим входом первого регистра и непосредственно --с первым входом распределителя импульсов, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, выход которого является вторым выходом устройства, вторые входы ключей соединены с соответствунидими выходами третьего

регистра, входы первой группы которого соединены с выходами первой группы распределителя импульсов, входы второй группы - с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, введены , третий и четвертый формирователи импульсов, элемент И, триггер, элемент ИЛИ-НЕ, причем вход третьего формирователя импульсов соединен с выходом второго формирователя импульсов , выход третьего формирователя импульсов - С вторым входом распределителя импульсов и с входом четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с первыми входами элемента И и триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу второго регистра и является третьим выходом устройства, выходда второй группы распределителя импульсов подключены к входам вторых груп второго и третьего регистров, выходы второго регистра соединены с входами труппы распределителя импульсов, входы распределителя второй и третьей групп являются входами устройства второй и третьей групп соответственно.

Кроме того, распределитель импулсов содержит нуль-органы группы, элементы И второй группы и сумматоры первой и второй групп, выходы которых соединены с входами нульорганов группы, первые входы элементов И второй группы соединены с выходами нуль-органов группы, вторые входы элементов И второй группы являются входами первой группы распределителя импульсов, а третьи входы являются вторым входом распределителя, выхода элементов И являются выходами первой группы распределителя, выходы нуль-органов группы являются выходами второй группы распределителя, первые входы сумматоров первой и второй групп являются перовым входом распределителя, вторые входы сумматоров пер.вой и второй групп подключены к входам распределителя второй и третьей групп соответственно.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, сгчетчик 3, первый регистр 4, линию 5 связи, ШИМ , инверторы ,, элементы И первой группы, усилители 9i-9n/ линию 10 связи. сумматор 11, ключи 12,- 12„, входы , устройства первой группы, входы 14-1-14 устройства второй груп пы, первый формирователь 15 импульсов, выход 16 регистра 4, сумматоры первой и второй 18--,-18п Трупп, распределитель 19 импульсов, входы 20.-20 устройства третьей группы, нуль-органы и первой и второй групп, второй 23 и третий 24 регистры, первый элемен ИЛИ 25, элемент ИЛИ-НЕ 26, элементы И. второй группы, шифратор 28, выход 29 шифратора 28, второй , третий и четвертый формирователи 3.0, 31 и 32 импульсов, элемент И 33, триггер 34, выход 35 элемента 33. На временных диаграммах работы устройства (фиг. 2) обозначены сигн I лы на выходах делителя частоты 2а, .ШИМ 6 б, в, г, усилителей д, е, ж, суммарного сигнала в линии 10 3, сумматора 11 и, формирователей 30, 31. и 32импульсов к, амплитуда ступени группового сигнала V, амплиту да импульсной помехи V, длительность заднего и переднего фронтов импульса формирователя 31 f-j , 2 г длительность импульса формирователя 32. Устройство работает следующим образом. Импульсы счетной частоты генератора 1 поступают на входы счетчика 3 и делителя 2, который формирует импульс возбуждения (фиг. 2а), длительность которого несколько больше возможного измерительного интервала ШИМ и который по линии 5 связи поступает на первые входы ШИМ , формирующих импульсы, передние фронты которых совпадают с передним фронтом импульса возбуждения а длительности зависят от величины сигналов датчиков, поступающих на вторые входы ШИМ 6i-6f, (фиг. 26, в, г). По окончании этих импульсов на выходах элементов И 8.-8J, формируются импульсы, перед ними фронтами совпадающие с задними фронтами импульсов ШИМ 6-j-6j.. Каждому из них соответствующим усилителем 9-)-9„ придается определенная амплитуда V, являющаяся признаком номера данного датчика, (фиг. 2д е, ж). В общей информационной шине 10 формируется суммарный ступенчатый групповой сигнал (фиг. 2з), в котором величина каждой ступеньки характериэ ет номер датчика, а дли тельность является дополнением дли тельности импульса ШИМ данного дат чика к длительности импульса возбуж дения. Групповой сигнал поступает на вход сумматора 11, на других вх дах которого:имеются нулевые потен .циалы-в данный момент. Этот сигнал. расшифровывается следующим образом: по фронту положительного перепада первой ступеньки на выходе-сумматора 11, являющегося признаком оконча ния превращения информации К-го датчика с наименьшим по величине сигналом во временной интервал, ера-, батывает формирователь 15, по переднему фронту импульса которого производится запись кода из счетчика 3 в регистр 4, причем данный код яв- ляется превращенной в цифровую форму информацией данного К-го датчика. Расшифрование номера датчика производится следующим образом: сигнал с выхода сумматора 11 поступает на первые входы сумматоров и ,. распределителя 19 импульсов. На вторые входы , сумматоров поступают напряжения (- V,)- (- Vj,) соответственно равные установленным амплитудам ступенек для соответствующих датчиков, но обратной полярности. На вторые входы сумматоров -18-1-18 ff поступают напряжения (V)- (V) одинаковой полярности с амплитудами ступенек. На выходе всех сумматоров образуются суммы входных потенциалов, и только на выходе того сумматора 17j(, на втором входе которого напряжение равно по.величине амплитуде первой ступеньки, появляется нулевой потенциал. При срабатывает .соответствующий нуль-орган 21ц, передний фронт импульса которого устанавливает соответствующие К-е разряды регистров 23 и 24 в единицы. Нагрузкой регистра 24 являются управляющие входы ключей , нз первых входах которых напряжения ( (-Vf,) . Установление второго разряда регистра 24 в единицу ведет к замыканию соответствующего ключа 12 ц, коммутирующега на соответствующий вход сумматора 11 напряжение (-V) , которое, суммируясь с амплитудой V ступеньки, устанавливает на выходе сумматора нулевой потенциал (фиг. 2з), что позволяет данным способом расшифровывать следующую ступеньку. Импульс нуль-органа через элемент ИЛИ 25 запускает цепочку формирователей 30, 31 и 32 импульсов, каждый из последующих запускается задним фронтом импульса предыдущего, и если срабатывание распределителя 19 импульсов произошло не в результате воздействия На групповой сигнал импульсной помехи с амплитудой, равной по величине зна чению ., тогда импульс формирователя 32 проходит через открытый элемент И 33 (триггер 34 находится в нуле), с выхода 35 последнего дается сигнал ЭВМ на выборку с выхода 16 регистра 4 информации К-го датчика, а с выходов 29 шифратора 28, представляющего собо комбинационную схему, преобразующу унитарный код на ее входах, соединенных с вы ходами регистра 23, в двоичный или двоично-десятичный ко адреса датчика. Импульс формирователя 32, длительность которо го Tj выбирается достаточной для выборки информации ЭВМ, поступает также на общий вход сброса регистра 23 и задним фронтом сбрасывает его. Обработка следующих ступенек ведется аналогично. Таким образом, устройство реагирует только на стррго фиксирован ные значения амплитуд входных потенциалов или импульсов, поэтому помехи, амплитуда) которых не совпа дают со значениями амплитуд ступенек группового сигнала, не приводя к сбою работы, искажению или потере информации (если даже от помехи срабатывает формирователь 15 и записьшается код в регистр 4 со счет чика 3, сигнгш на выборку информации с учзтройства ЭВМ не поступает) При совпадении амплитуды импуль сов помехи с величиной -одной из ст пенек Vg (фиг. 2з) происходит срабатывание распределителя 19, установка S-ых разрядов регистров 23 и 24 в единицы, подключение через ключ 12s вход сумматора 11 напр жения (- Vg) и запуск формирователя 30, но после.окончания действия помехи на выходе сумматора 11 уста навливается напряжение - Vg (фиг.2и при этом на выходе сумматора 18§, на втором входе которого напряжение V, устанавливается нуль, что приводитк срабатыванию нуль-органа 22g. Задним фронтом импульса фор мирователя 30, длительность которого t выбрана немногим больше ожида мой длительности псялех (фиг. 2к), запускается формирователь 31, его импульс поступает на входы элем внтов И 27ij-27, проходит только через готовый к открытию элемент И 27 поступает на вторые входы S-ых разрядов регистров 23 и 24, сбрасывает их, при этом отключается напряжение - V с входа сумматора 11, на вь(ходе которого устанавливается нуль. Передний фронт импульса формирователя 31, длительность Vy. которого выбрана достаточной для срабатывани всех элементов, на которые он поступает,, образует отрицательный пере пад на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26, устанавливающий триггер 34 в единицу, который нулем на своем инверсном выходе закрывает элемент И 33, что препятствует прохождению импуль са формирователя 32, который запускается задним фронтом формирователя 31, на выход 35 элемента И 33 и тем самым подачи сигнала ЭВМ на выборку информации с устройства. Задний фронт импульса формирователя 32 сбрасывает триггер 34. По окончании импульса возбуждения производится сброс счетчика 3, регистров 4, 23 и 24 до следующего цикла работы. Устройство по сравнению с известным обладает повьшенной помехозащищенностью. Сбой в работе известного устройства происходит при наведении в линии связи, соединянхцей выход блока аналоговых преобразователей с входом сумматора, помехи с амплитудой, близкой к одному из кодированных значений алтлитуд ступенек группового сигнала. Вероятность сбоя при приеме группового сигнала в базовом объекте определяется как вероятность появления помехи с амплитудой входящей в интервал 0 и + Д, где U - кодированное значение ступеньки; А величина зоны, в которой амплитуда воспринимается как кодированное значение ги шплитуды сигнала РН P(U k- Л Un + Д ) F(U + Д) - F( А) , где Р - вероятность сбоя базового объекта; функция распределения вероятностей амплитуд помех. Функция распределения помех большинства видов близка к нормальному закону, поэтому выбором соответствующих соотношений между величинами U и действующим значением переменных составляющих помех вероят- . ность сбоя базового .9. Я° водится до величин 6,0046 ,0098. Устройство обЛсщает способностью не реагировать на помехи, амплитудой и длительностью С , меньшей предполагаемой максимальной длительности псмлехи, установленной длительностью импульсаt формирователя 30. Таким образом, вероятность сбоя предлагаемого устройства Р2 PiP() где Р - вероятность сбоя базового объекта/ р()- вероятность возникновения помехи, длительностью большей, чем Г« 1 - функция распределения вероятностей длительности помех. В зависимости от характера функции распределения вероятностей длительности помех и выбора величины , , исходя из реальных условий работы устройства, вероятность Р(С.,Ц) оценивается, как 0,21 f Р(С;,ц)$ О ,52, что означает унижение .возможного количества сбЬев работы устройства не менее, чем на 50%, тем самым на

такую же величину снижается время непродуктивных простоев ЭВМ, если выполнение заданной программы невоэможно без затребованной от устройства информации.

Формула изобретения

элемент И, триггер, элемент ИЛИ-НЕ, причем вход третьего фо1я«1ирователя импульсов соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов, с вторым входом распределителя импулсов и с входом четвертого формирователя импульсов,выход .которого соединен с первыми входами элемента И и триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого под ключен к входу второго регистраи является третьим выходом устройства, выходы второй группы распределителя импульсов подключены к входам вторых-групп второго и третьего регистров, выходы второго регистра соединены с входами группы распреде лителя импульсов, входы распределителя второй и третьей групп соответственно являются входами устройства второй и третьей групп.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 06 F 3/02, 1960 (прототип).

п n

ifl-QjO-P

7г г 5г

7п 8п Зп

ГПЫТ

г 1

s