Устройство для передачи и приема телесигналов Советский патент 1983 года по МПК G08C19/12 

Изобретение относится к системам передачи электрических сигналов,в частности к телемеханическим системам с временным разделением каналов и передачей сигналов с помощью время-и1шульсной модуляции.

Известна многоканальная телемеханическая система с временным разделением кангшов, которая содержит передатчик и приемник. Приемник этой системы имеет несколько каналов с преобразователями и- распределитель (коммутатор) . Передатчик этой системы имеет несколько каналов с ; датчиками и преобразователями (пре-. образовательными устройствами) и pact пределитель (коммутатор; с тактовым генер|1тором, который служит для переключения распределителя t

Недостатком этой системы является наличие в передатчике распределителя (.коммутатора) с тактовым генератором, что усложняет устройство передатчика и всей системы, а также уменьшает надежность.

Наиболее близким по технической сущности к, предложенному является устройство для передачи и приема теле сигнсшов, содержащее на передающей стороне генератор, выход которого

подк.точен к первичной обмотке трансформатора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональных преобразователей первого и второго передатчиков , выполненных на дифференцирующем элементе, формирователе импульсов и датчике, выходкоторого подключен ко второму входу

10 функционального преобразователя сигналов, выход которого через последо- . вательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов подключен к линии связи, на при15емной стороне - входные селекторы по лярности сигналов, первые входы которых подк.лючены к лилии связи, а выходы через функциональные преобразователи сигналов соединены с соответот.

20 вующими выходами устройства 2.

Недостатком известного устройства является низкая, информативность, так как оно может обеспечить передачу лишь двух сигналов.

25

Целью изобретения является повышение информативности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи сигналов, содержащее на передающей сторо30не генератор, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональ ных преобразователей сигналов первого и второго передатчиков, выполненных на дифференцирующем элементе формирователе импульсов и датчике, выход которого подключен ко второму входу функционального преобразовате ля сигналов, выход которого подключен через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов к линии связи, на приемной стороне - входные селек торы полярности сигналов, первые вх ;1ы которых подключены к линии связи а выходы через функциональные преоб разователи сигналов соединены с соответствующими выходами ус ройства, введены на передающей стороне третий и четвертый передатчики,вып ненные на дат-чике, выпрямителе, фун циональном преобразователе сигналов и последовательно соединенных диф.ференцирующом элементе и формирователе импульсов, выходы которых подключены в линии связи, в третьем пе редатчике выход датчика через выпрям тель соединен со входом функционального преобразователя с-игналов, выход которого подключен ко входу дифференцирующего элемента, в четвертом передатчике выход выпрямителя через датчик соединен со входом функционального преобразователя сигналов, выход которого подключен ко входу дифференцирующего элемента, четвертого передатчика, третья, четвертая пятая и шестая вторичные обмотки ,. трансформатора подключены соответственно ко входу датчика и функциональ ного преобразователя сигналов третье го передатчика и ко входам выпрямите ля и функционального преобразователя сигналов четвертого передатчика, пер вая и вторая обмотки трансформатора намотаны встречно по отношению к чет вертой и шестой обмоткам, на приемно стороне введены формирователи синхро сигналов и инверторы полярности сигналов, входы формирователя синхросигналов через линию связи соединены со вторым выходом генератора, выходы формирователей синхросигналов подключены ко вторым входам первого и четвертого входных селекторов полярности сигналов и через соответствующие инверторы полярности сигналов соединены со вторыми входами соответственно второго и третьего входных селекторов полярности сигналов. На фиг. 1 показана схема устройот ва для передачи и приема телесигналов; на фиг. 2 - схема функционального прео бразователя сигналов; на фиг. 3 - - временные диаграммы работы устройства. Устройство для передачи и приема телесигналов (фиг. 17.содержит генератор 1 синусоидального напряжения, первый, второй, третий и четвертый передатчики 2 - 5, в каждом передатчике-датчик б, функциональный преобразователь сигналов 7, дифференцирующий элемент 8, выходной формирователь импульсов 9, каждый функциональный преобразователь сигналов содержит диоды 10 и 11, резистор 12, клеммы 13 - 18, на передающей стороне устройства установлен трансформатор 19, в третьем передатчике выпрямитель 20,в четвертом передатчике - выпрямитель 21, на приемной стороне - формирователи синхросигналов 22л }i22 с разной полярностью, инверторы полярности сигналов 23 , я |232, входные селекторы полярности сигналов 24 - 24, функциональные преобразователи сигналов 25.-. 25,., вы полненные в виде фильтров. Устройство работает следующим образом. При работе предлагаемой системы синусоидальное напряжение от генератора 1 подается к трансформатору 19. На первые входы функциональных преобразоватеЛей 7, соответственно, поступают синусоидальные напряжения (от вторичных обмоток трансформатора 19 . На второй вход функционального преобразователя 7 каждого преобразовательного устройства подается полезный сигнал постоянного напряжения ( или инфранизкочастотный сигнал от соответствующего датчика 6. Все функциональные преобразователи 7 работают как двусторонние диодные ограничители с переменным верхним уровнем ограничения, который определяется полезным сигналом соответствующего датчика 6 с большим выходным сопротивлением. Преобразовательные устройства передатчика предлагаемой системы работают следующим образом. I В частности, работа первого передатчика 2(фиг. 1, 3 заключается в; том, что на первый вход ( клеммы 13, 14) функционального преобразователя 7 первого передатчика 2 (соответствующего первому каналу поступает синусоидальное напряжение 26 .от трансформатора 19. На второй вход (клеммы 15, 16} преобразователя 7 поступает напряжение (фиг. З; от датчика б первого преобразовательного устройства 2, это напряжение (сигнал датчика) по сути определяет верхний уровень ограничения преобразова- теля 7-диодного ограничителя. Нижний уровень ограничения фиксирован (не изменяется). Получаемое после двустороннего диодного ограничителяфункционального преобразователя 7 первого преобразовательного устройства 2 напряжение имеет вид кривой 27. Напряжение 27 изменяется за 7 по синусоиде между нулем и значением Ш, напряжения. Напряжение 27 с выхода функционального преобразователя 7 первого передатчика 2 передается на дифференцирующий элемент 8. После дифференцирующего элемента 8 напряжение имее вид импульсов 28, их длительность зависит от уровня ограничения U. . Двухполярные импульсы 28 подаются на вход выходного формирователя 9 первого передатчика.2, реагируквдего только на положительные импульсы 28 С выхода выходного формирователя 9 С например, в виде ключа) первого передатчика 2 прямоугольные импульсы 29 той же длительности поступают по линии связи в приемник. Длительность их не может быть больше значения четверти периода синусоидального напряжения. Таким образом, временной канал в линии связи на выходе передатчика равен по длительности четвер ти периода синусоидального напряжени генератора. Работа второго передатчика 3 Сфиг. 1, 4 J заключается в следующем На первый вход функционального преобразователя 7 второго передатчика 3 Ссоотвётствуюшего второму ка налу) поступает синусоидальное напр жение 30 с амплитудой ОQСфиг. ) На второй, вход этого Функциональног преобразователя 7 поступает сигналi напряжение U от соответствующего датчика 6, напряжение U определя ет верхний уровень ограничения. Получаемое после диодного ограничителя-функционального преобразователя второго передатчика напряжение имее вид кривой 31. Напряжение 31 за вре . изменяется по синусоиде. Напряжение 31 с выхода фун;кциона ного преобразойателя 7 передается на дифференцирукщий элемент 8 второ преобразовательного устройства 3, после этого элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 32, длительност iкоторых зависит от уровня ограни чения. Двуполярны импульсы 32 подаются на вход выходного формирова:Теля 9 второго передг1тчика, который 1реагирует только на отрицателыше ;импульсы 32. С выхода-выходного фор мирователя 9 iнапример, в виде ключ или реле) второго передатчика прямо угольные импульсы 33 той же длитель ности поступают по линии связи в приемник. Длительность не может быт ;болыае четверти периода синусоидаль ного напряжения генератора 1. Работа третьего передатчика 4 .фиг. 1 и 5) заключается в следукяцем На первый вход функционального преобразователя 7 третьего преобразовательного устройства 4 поступает синусоидальное напряжение 34. Синусоидальное напряжение 34 сдвинуто на 180 по отношению к напряжению 26 и напряжению 30 в первых двух передатчиках, ато .достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора 19, подключаемая к первому входу функционального преобразователя .7 третьего передатчика 4, намотана встречно по отношению к Обмоткам, соединенными с функциональными преобразователями 7 первых двух передатчиков. Синусоидальное напряжение 34 получается, естественно. Тоже с помощью генератора 1 синусоидального напряжения. В третьем передатчике 4 полезный сигнал поступает на измерительный вход датчика 6, в цепь же питания или возбуждения да тчика б этого преобразовательного устройства 4 поступает переменное (синусоидальное; напряжение или ток от .трансформато ра 19. Датчик 6 третьего передатчика 4 поэтому может быть параметрическим датчиком переменного тока или напряжения или же--может быть генераторным датчиком переменного тока или напряжения с цепью-обмоткой возбуждения ( например, асинхронным тг хргенератором} В датчике б переменное на- пряжение модулируется (на полезный сигнал) и на выходе датчика б третьего передатчика 4 возникает переменное напряжение (или ток), ампянтуда которого пропорциональна полезному сигналу (входному сигналу посту:пающему на измерительный вход б, это переменое напряжение, несущее полезный-сигнал, выпрямляется затем в выпрямителе 20 (или демодуляторе ), и с выхода выпрямители 50 по- лезный сигнал в виде уже постоянного напряжения поступает на вход (второй вход) функционального преобразователя 7 третьего передатчика 4. Напряжение (J поступает на второй вход функционального преобразователя 7 третьего передатчика (фиг, 5, для этого функционального преобразователя-диодного ограничителя это напряжение по сути определяет вер};ний уровень ограничения. Получаемое после функционального преобразователя 7 третьего передатчика 4. напряжение имеет вид кривой 35. Напряжение 35 за времяt:, изменяется по синусоиде между нулем и значением U напряжения. Напряжение 35 с выхода функционального преобразователя 7 передается на дифференцирующий элемент 8 третьего передатчика. После дифференцирующего элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 36, длительность кото рых зависит от полезного сигнала. Двухполярные импульсы 36 поступают на вход выходного формирователя 9 1ретьего передатчика 4, который реагирует только на положительные импульсы 36. С выхода выходного фор мирователя 9 третьего передатчика 4 прямоугольные импульсы 37 той же длительности поступают по линии связи в приемник 6 Длительность Тэ не может быть больше четверти перио да синусоидального напряжения генератора 1. Работа четвертого передатчика 5 (фиг. 1 и 6) заключается к следующем „ На первый вход функционального преобразователя 7 четвертого передатчика 5 поступает синусоидальное напряжение 38. Как видно из фигур, синусоидальное напряжение 38 (с амплитудой Up)по фазе совпадает с син соидальным напряжением 34 г, третьем передатчике и сдвинуто на 180 по отношению к напряжению 26 и напряже нию 30 в первых двух передатчиках, это достигается тем, чхо вторичная обмотка трансформатора 19, подключаемая к первому входу функционального преобразователя 7 четвертого передатчика 5 намотана согласно по отношению к обмотке, соединяемой с функциональным преобразователем 7 третьего передатчика 4. СинусЬидаль ное напряжение 38 получается с помощью генератора 1. В четвертом передатчике 5 полезн сигнал поступает на измерительный вход датчика 6 ( показано стрелкой сверху датчика 6 на фиг. l), в цепь же питания или возбуждения датчика 6 поступает постоянное напряжение (кпн ток) от выпрямителя 21 (или де модулятора ), вход которого соединен через трансформатор 19 с генератором 1 Датчик б в этом случае может быть параметрическим датчиком постоянного тока или напряжения, или же может быть генераторным датчиком постоянного тока или напряжения,. Таким образом здесь длительность 5 не зависит от амплитуды Up напр жекнйу 1% 6, не зависит от нестабил ности амплитуды напряжения генерато ра 1 ск.нусокдального напряжения. Напряжение 39 с выхода функционал ного преобразователя 7 поступает на вход дифференцирующего элемента В .четвертого передатчика 5. После это го дифференцирующего элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 40, их длительность равна и зависит от полезного сигнала датчика. Двухполярные импульсы 40 подаются на вхо выходного формирователя 9 четвертог передатчика, который реагирует толь ко на отрицательные импульсы 40, С выхода этого выходного формирователя 9 прямоугольные импульсы 41 той же длительности . поступают по линии свячи в приемник. Плителькость 1Гд не может быть больше четверти периода синусоидального напряжения генератора 1. Таким образом (как видно из фиг. 7) , на выходе передаклдей стороны в линии связи получается четырехканальная передача информации с вре- менным разделением каналов т. е. каждый временной канал равен четверти периода синусоидального напряжения генератора 1, причем в каждом канале сигнал переносится с помощью время-импульсной модуляции, т. е. на фиг. 7 импульс 29 с длительностьро Ц - это сигнал по первому каналу (от первого передатчика 2), импульс 33 с длительностью tj - это сигнал по второму, к аналу ( от второго передатчика з), импульс 37 с длительностью tr, - это сигнал по третьему каналу (от третьего передатчика 4), импульс 41 с длительностью tr т это i сигнал по четвертому каналу (от передатчика 5). Хотя передатчик предлагаемой системы является четырехканальным, но распределителя в нем нет (трансформатор 19 - это обычный многообмоточный трансформатор для синусоидального напряжения или тока, этот трансформатор 19 не обязателен здесь, для согласования генера- i тора 1 синусоидального напряжения и преобразовательных устройств передатчика вместо трансформатора можно использовать обычные делители напряжения, например, выполненные на резисторах). Сигналы-импульсы с выхода преобразовательного устройства передатчика на другие преобразовательные устройства передатчика не попадают, так как на выходе передатчика стоят выходные формирователи 9 (в виде, например, ключей, реле/, которые не пропускают сигналы с выхода на свой вход, они пропускают сигналы только в одном направлении (со своего входа на выход). Как видно из фиг, 7, линия связи по времени занята полностью, т. е. в ней нет пустых интервалов времени, что увеличивает эффективность передачи информации. Сигналы, идущие по четырем временным каналам, поступают по линии связи от передатчика на приемник. Синхронизация-и синфазирование передатчика и приемника предлагаемой системы осуществляется с помощью подключения входа управления, т. е. входов формирователей синхросигналов 22 (рао пределительного устройства к сети к цепи генератора 1 синусоидального напряжения. При положительной полуволне напряжения 26 (синусоидального напряжения; сигнал положительной полуволны появляется на первых входах входных . селекторов 24 и 24 ( конъмнктороп первого сверху и второго кянллов;, пл первых входах других входных селекто ров 24 и 242 сигнала при этом нет, так как он не пропускается вто рым, правым формирователем 22 , реа рующим только на -отрицательные полуволны напряжения. . При отрицательной полуволне напря жения 26 сигнал отрицательной полуволны появляется на первых входах входных .селекторов и 24 (конъю торов) третьего и четвертого канало (на первых входах первого и второго входных селекторов 24 и 242. сигн ла при этом нет, так как он не пропускается левым, первым формировате лем 22, реагирующим только на поЛо жительные полуволны напряжений). При положительной .полуволне сину соидального напряжения 26 в линии связи действуют только импульсы 29 и 33 (импульсы первых двух каналов При этом импульс 29 первого канала nponjfCKaeT только входной селектор 24/t fKOHbroHKTOp) первого канала (на фиг. 1 он самый верхний), который реагирует только на положительные импульсы на его входах (т. е. селектор 24 первого канала пропускает сигнал при действии поло;китель ного сигнала положительной полуволны на одном его входе и положительн го информационного импульса 29- на другом его входе. . Импульс 33 второго канала пропускает только входной селектор 24 второго канала (конъюнктор отрицательных импульсов), который реагирует только на отрицательные импульсы на его входах (т. е; второй селе тор 24 пропускает сигнал только при действии отрицательного сигнала положительной полуволны на его первом входе и отрицательного информационного импульса 33 на втором его входе сигнал положительной полуволны на первом входе этого второго селектора 24 отрицателен, так как сигнал поступает к этому конъюнктору от первого, левого дополнительного формирователя 22 через инвертор 23 перемены полярности импульсов). Таким образом, при положительной полуволне напряжения ,26 сигналы (информационные импульсы) пропускаются только входными селекторами 24 первого и второго каналов (что и нужно для правильного распределения импульсов). При действии же отрицательной пол волны синусоидального напряжения 26 иогут пропускать сигналы только вход ные селекторы 24 третьего и четвертого каналов на фиг. 1 они внизу) . Как видно из фиг, 7, при отрицательной полуволне напряжения 26 (т. е. за промежуток времени отТ|2 до т) из линии связи к распределительному устройству приемника могут приходить только импульсы 37 и 41 третьего и четвертого кангшов. Импульс 37 третьего канала пропускает только входной формирователь третьего канала (конъюнктор), который реагирует только на положительные импульсы на его входах (т. е. третий селектор 24з пропускает стгнал толькопри действии положительного сигнала отрицательной йшогволны на первом его входе и полсШр ельного информационного импульсй ;:37: на вторЫ входе, сигнал отрицательной полувол-. ны на первом входе этого третьего селектора 24э положителен, так как сигнал поступает к этому конъюнктору от второго, правого дополнительного формирователя 22 через второе, правое устройство 23 перемены полярности импульсов) , Импульс 41 четвертого канала пропускает только входной селектор 244 четвертого канала (на фиг. 1 он самый нижний), который реагирует только на отрицательные импульсы на его входах (т.. е. четвертый селектор 244 пропускает сигнал только при действии отрицательного импульса отрицательной полуволны на первом его входе и отрицательного информационного импульса 41 на втором его входе) . Таким образом, предложенное устройство для передачи и приема сигналов обеспечивает передачу четырех сигналов и обладает более высокой информа тивностью. Формула изобретения Устройство для передачи и приема телесигналов, содержащее на передаю.щей стороне генератор, выход которого подключен к первичной обмотке транс;форматора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональных преобразователей сигналов первого и второго передатчиков, выполненных на дифференцирующем элементе, формирователе импульсов и датчике, которого подключен ко второму входу функционального преобразователя сигHc&ioB, выход которого подключен через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов к линии связи, на приемной стороне - входные селекторы полярности сигналов, первые входы которых подключены к линии связи, а выходы через функциональные преобразователи сигналов соединены с соответствующими выходами устройства, о тличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены на передаю-, щей стороне третий и четвертый передатчики, выполненные на датчике, выпрямителе, функциональном преобразователе сигналов и последовательно соединеннхах дифференцирующем элементе и формирователе импульсов,выходы которых подключены к линии связи, в третьем передатчике выход датчика че ,рез выпрямитель соединен со входом функционального преобразователя сиг- налов, выход которого подключен ко входу дифференцирующего элемента, в четвертом передатчике выход выпрямителя через датчик соединен со входом функционального преобразователя сигналовJ выход которого подключен к входу дифференцирующего элемента четвертого передатчика, третья, четвертая , пятая и шестая вторичные обмотки трансформатора подключены со ответственно ко-входу датчика и ко входам выпрямителя и функционального преобразователя сигналов четвертого передатчика, первая и вторая вторичные обмотки трансформатора намотаны встречно по отношению к четвертой и шестой обмоткам, на приемной стороне введены формирователи синхросигналов и инверторы полярности сигналов, входы формирователя синхросигналов через линию связи соединены со вторым, входом генератора, ВЕОХОДЫ формирователей синхросигналов подключены ко вторым входам первого и четвертого входных формирователей сигналов и через соответствующие инверторы полярности сигналов соединены со вторьЛда входами соответственно второго и третьего вхфдных формирователей сигналов. Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе 1.Тутевич В.Н. Телемеханика. М., 1973, с. 245-247, 293-294. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 08 С 19/22, 1.978 (прототип).