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

Изобретение относится к системам контроля и управления, в которых сообщения передаются по,радио и провод ным каналам связи комплектными кодами с активной паузой, причем длина кодов и длительность активной паузы для обеих разновидностей каналов свя зи одинаковы. Изобретение может быть использовано для связи с подвижными объектами, в частности, в горнодобывающем карьере, если центр управлени объектами должен быть вынесен за пре делы сейсмоопасной зоны карьера, в которой производятся взрывы. Известно устройство для передачи и приема дискретных сигналов, содержащее ключи, приемник радиосигналов, частотный дискриминатор, усилитель низкой частоты, пиковый детектор, одновибраторы, генератор несущей час тоты, модулятор, антенну, линию связи и инверторы 1 }. Недостатком этого устройства явля ется малое быстродействие. Так, пере ключение этого устройства из режима приема информации из радиоканала в режим передачи по радиоканалу осу- ществляется после приема первого импульса сообщения через время, равное максимально возможной длительности сообщения от подвижных объектов. А пребывание устройств в режиме передачи в радиоканал вЬвою очередь опред ляется максимально возможной длитель ностью процесса подготовки и передач ответного сообщения подвижным объектам. Так как длительности сообщений длительность интервала времени для их подготовки являются случайными величинами, то понятно, что средние значения этих величин меньше их максимально возможных значений,, которые определяют быстродействие устройства Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройство для передачи и приема дискретной информации, содержащее первый ключ, информационный вход которого подключен к линии связи, выход первого ключа через модулятор соединен с информационным входом передатчика, выход которого соединен с информационным входом второго ключа, выход второго ключа подключен к радиоканалу связи и информационному входу третьего ключа, выход которого соединен с информационным входом приемника, выход приемника через детектор соединен с информационным входом четвертого .ключа, выход которого подключен к линии связи; первый формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен, через инвертор с управляющими входами передатчика и первого и второго ключей и непосредственно с управляющими входами приемника и третьего и четвертого ключей, выход детектора через селектор импульсов соединен с входами первого элемента И, выход которого соединен с информационным входом счетчика и входом второго формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента И и через элемент задержки - с входом сброса счетчика, выход счетчика соединен с информационным входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого формирователя управляющих импульсов . Быстродействие этого устройства в процессе переключения изрежима приема сообщений от подвижных объектов в режим передачи ответных сообщений для этих объектов зависит от средней длительности сообщений подвижных объектов, а не от максимально возможного значения этой случайной величины. Однако быстродействие и этого устройства также мало, так как длительность пребывания его в режиме передачи информации подвижным объектом определяется максимально возможным (а .не средними) значениями длительностей процессов подготовки и передачи сообщений для подвижных объектов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигаеТся тем, что в устройство для передачи и приема дискретной информации, ,содержащее первый ключ, информационный вход которого подключен к линии связи, выход первого ключа через модулятор соединен с информационным входом передатчика, выход которого соединен с информационным входом второго ключа, выход второго ключа подключен к радиоканалу связи и информационному входу третьего ключа, выход которого соединен с информационным входом приемника , выход приемника через детектор соединен с входом первого селектора импульсов и информациЬнТ М входом четвертого ключа, выход которого подключен к линии связи, управляющие входы приемника третьего и четвертого ключей соединены с входом инвертора, выход которого подключен к управляющим входам передатчика, первого и второго ключей, выходы первого селектора импульсов соединены с входами первого элемента И, формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен непосредственно с первым входом второго элемента И и через эле мент задержки с входом сброса счетчика, выход которого соединён с вторым входом второго элемента И, введены триггер, управляемый одновибратор, второй селектор импульсов, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя управляющих импульсов и информационным входом счет чика, выход первого ключа соединен с входом второго селектора импульсов, выходы которого соединены с входами третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом установки в ноль триггера, второй вход элемента ИЛИ и вход установки в единицу тригг ра подключены к выходу первого элемента И, прямой и инверсный выходы триггера соединены с управляющими входами соответственно четвертого и пятого элементов И, информационные входы которых подключены к выходу вт рого элемента И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с входом запуска и входом останова управляемого одновибратора, выход которого соединен с вхрдом инвертора. Повышение быстродействия устройст ва, достигается за счет.того, что с помощью введенных блоков определяетс момент окончания каждого сообщения, и переключение устройства из режима передачи в радиоканал в режим приема из радиоканала осуществляется немедленно после передачи сообщения, а не по истечении времени, равного максимально возможной длительности процес са подготовки и переА ачи сообщения подвижным объектам. Это достигается путем генерирования в устройстве сигнала, переключаю щему управляемый одновибратор из активного состояния в устойчивое, ранее, чем это определено его собственной постоянной времени, выбираемо исходя из максимально возможной длительности процесса подготовки и передачи сообщения. Упомянуть1й сигнал 1 04 вырабатывается в момент окончания сообщения, поступающего в устройство из. линии связи.. . Момент окончания сообщения, поступившего из любого канала связи, определяется формирователем управляющих сигналов, элементом задержки, счетчикЪм и вторым элементом И по синхронизирующим последовательностям импульсов, поступающим на указанные блоки с элемента ИЛИ, на один вход которого приходит синхронизирующая последовательность, порождаемая сообщениями, принимаемыми из радиоканала, а на другой - сообщениями .из линии связи. Синхронизирующая последовательность сигналов, поступающих из линии связи, генерируется вновь введенными блоками: вторым селектором импульсов и третьим элементом И. Вновь введенные блоки: триггер, четвертый и пятый элементы И управляют подачей сигналов окончания раДиосообщений и окончания сообщений, приходящих из линии связи соответственно на входы запуска и останова управляемого одновибратора. На фиг. 1 представлена структурная блок-схема устройства; на фиг. 2 - осциллограммы работы устройства. Устройство для передачи и приема дискретной информации содержит (фиг.1) первый ключ 1, линию 2 связи, модулятор 3,.передатчик k, второй ключ 5, радиоканал 6 связи, третий ключ 7, приемник 8, детектор 9, четвертый ключ 10, первый селектор 11 импульсов, первый элемент 12 И, инвертор 13, формирователь }k управляющих импульсов, счетчик 15, второй элемент 16 И, элемент 17 задержки, второй селектор 18 импульсов, третий элемент 19 И, триггер 20, элемент 21 ИЛИ, четвертый элемент 22 И, пятый элемент 23 И, управляемый одновибратор 2. На фиг, 2 приведены осциллограммы работы устройства в некоторых т.очках устройства: а - сигналы логических единиц на первом выходе первого селектора 11 импульсов; 5- сигналы логических нулей на втором выходе первого селектора 11 импульсов; в - сигналы на выходе элемента 21 ИЛИ; г сигнал на управляющем входе четвертого элемента 22 И; Э - сигнал на уп равляющем входе: пятого элемента 23 И; е - сигнал на выходе формирователя 1А управляющих импульсов;Ж - сигнал на входе сброса сметчика 15; 3 - сиг нал на выходе счетчика 15; и - сигнал на входе запуска управляемого одновибратора к - сигнал на выхо де управляемого одновибратора л сигнал логических единиц на первом выходе второгб селектора 18 импульсов; и - сигнал логических нулей на втором выходе второго селектора 18 импульсов; н - сигнал на выходе пято го элемента 23 И. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии управляемый одновибратор 24 находится в устойчивом положении, в силу чего устройств пребывает в режиме приема радиосообщений. Радиосигналы от проезжающих в зоне радиообмена подвижных о(5ъектов через радиоканал 6 связи, открытый ключ 7 поступают на вход приемника 8 и детектируются детектором Продетектированные сигналы представляют собой импульсную последовательность, состоящую в случае неискажеуного приема из заданного числа элемент рных информационных импульсов, составляющих сообщение. Продетектиро ванные импульсы через открытый ключ 10 поступают в линию 2 связи, также на первый селектор 11 импульсов. Количество выходов первого селектора 11 импульсов равно основанию ис- . пользуемого для радиообмена кода. На фиг. 1 и 2 иллюстрируется работа устройства при использовании двоичных кодов. В этом случае первый селектор И импульсов имеет два выхода, на первом выделяются сигналы логических единиц (фиг. ,2с), а на втором - логических нулей (фиг.25). С помощью первого элемента И 12, количество входов которого равно количеству выходов первого селектора 11 импульсов, информационные импульсы объединяются в общую синхронизирующую последовательность импульсов (фиг. 2 в) и поступают на вход уста- новки в единицу триггера 20 и на вто рой ВХ.ОД элемента 21 ИЛИ (фиг. 2в). Первым импульсом этой последовательности через элемент 21 ИЛИ триггер 2 переключается в единицу, устанавливая разрешающий потенциал на управляющем входе элемента 22 И (фиг. 2г) и запрещающий потенциал на управляющем входе пятого элемента 23 И о (фиг. 2д). 06 Через- элемент 21 ИЛИ синхронизирующая последовательность импульсоВ поступает на вход формирователя 14 управляющих импульсов, представляющего собой ждущий мультивибратор с повторным запуском. Параметры формирователя 14 управляющих импульсов выбираются так, чтобы время пребывания его в активном состоянии после воздействия на его вход одиночного импульса несколько (в 1,5-2 раза) превышало длительность паузы .между информационными импульсами сообщения. В этом случае при приеме сообщения формирователь 14 управляющих импульсов находится в активном состоянии в течение всего времени приема радиосигналов, при этом на его выходе возникает импульс .низкого потенциала, длительность которого на величину его постоянной времени превышает длительность сообщения (фиг. 2е). Через элемент 17 задержки (точнее элемент задержки заднего фронта импульсов) этот сигнал поступает а вход сброса счетчика 15 и разрешает счет импульсов, приходящих на его информационный вход с элемента 21 ИЛИ После приема последнего импульса сообщения (фиг. 2в, момент времени tg) через время, определяемое параметрами формирователя 14 управляющих импульсов, на его выходе появляется высокий потенциал (фиг. 2е, момент времени t ), воздействующий на управляющий вход второго элемента 16 И и поступающий через элемент 17 задержки на вход сброса счетчика 15 (фиг. 2ж, момент времени t2), в результате чего режим счета запрещается и в счетчик 15 записывается нуль. На информационный вход, второго элемента 16-И воздействует сигнал с выхода счетчика 15. Высокий потенциалс выхода счетчика 15 появляется только в случае записи в счетчик числа, равного заданному количеству импульсов в сообщении (фиг. 2ж). При одновременном появлении высокого потенциала на обоих входах второго элемента 16 И на его выходе появляется положительный импульс, запускающий через четвертый элемент 22 И управляемый одновибратор 24 (фиг. 2и). Постоянная времени элемеи;3;а 17 задержки выбирается исходя из требуемой длительности запускающего импульса на входе управляемого одновибратора 24. После перехода управляемого одновибратора 2 в активное состояние на его выходе появляется высокий потенциал (фиг. 2к), при этом приемник 8 выключается, ключи 7 и 10 закрывают ся, а включаются передатчики и открываются ключи 1 и 5. Устройство переходит в режим приема сообщения из линии 2 связи и передачи его в радиоканал 6 связи. . В течение некоторого интервала врё мени, длительность которого в общем случае является случайной величиной, на противоположном устройству конце линии 2 связи ведется подготовка ответного сообщения Для подвижных объектов и в определенный момент времени (момент фиг. 2) начинается его передача в линию 2 связи. Сигналы из линии 2 связи через открытый первый ключ 1 поступают.на модулятор передатчика 3, а затем через пере датчик k, открытый второй ключ 5 в радиоканал 6 связи. Одновременно с выхода первого ключа 1 сигналы посту пают на вход второго селектора 18 импульсов число выходов которого равно основанию кода, используемого для передачи ответных сообщений подвижным объектам. На фиг. 1 и 2 иллюстрируется работа устройства прк использовании двоичных кодов. В этом случае второй селектор 18 импульсов имеет два выхода, на первом выходе выделяются сигналы логических единиц (фиг. 2л), а на втором - логических нулей (фиг. iZw). С помощью третьего элемен та 19 И, количество входов которого равно количеству входов второго селектора 18 импульсов, информационные импульсы объединяются в общую синхро низирующую последовательность и поступают на вход установки в ноль триггера 20 и на первый вход элемента 21 ИЛИ. Первым импульсом этой последовательности через элемент 21 ИЛ триггер 20 переключается в ноль и .устанавливает на управляющем входе четвертого элемента |2 И (фиг. 2г) запрещающий потенциал, а на управляю щем входе пятого элемента И 23 разре шающий. Через элемент 21 ИЛИ синхронизирующая последовательность также как и в случае приема из радиоканала б поступает на вход формирователя управляющих импульсов. Работа и взаимодействие формирователя управляющих импульсов счетчика 15, вторрbO8го элемента 16 И, элемента 17 задержки протекает так же как и в случае приема радиосообщения, но выходной, импульс, сформированный .вторым элементом 16 И, поступает через пятый элемент 23 И на вход останова управляемого одновибратора 2, после чего устройство возвращается в исходное состояние, т.е. в режим приема из радиоканала 6 (фиг. 2, момент времени t). Если сообщение из линии 2 связи не поступит или в результате действия помех в линии 2 связи не будет получен на выходе пятого элемента 23 И Сигнал окончания приема сообщения, то устройство вернется из режима передачи в радиоканал 6 в режиме приема радиосообщений только через время, определяемое постоянной времени управляемого одновибратора 2 (фиг. 2, момент времени t). Постоягнная времени управляемого одновибратора 2k выбирается по максимальновозмржной длительности интервала времени, необходимого для подготовки ответа и его передачи подвижному объекту через линию 2 связи в радиоканал 6. В автоматизированных системах управления длительность этого интервала является случайной величиной, распределенной в-большинстве случаев по показательному закону. В этом случае вероятность того, что время подготовки и передачи ответного сообщения не превысит величин Т, выражается формулой P(t) 1 - е с где t(, - среднее значение времени подготовки и передачи ответного сообщения подвижному объекту;, е - основание натуральных логарифмов. Если выбрать время пребывания равляемого одновибратора 2 в активном состоянии равном допустить, что этого времени достаточно для подготовки и передачи ответного сообщения подвижному объекту с вероятностью Р(ТП,О,Х 0,99, то из формулы можно получить среднее значение времени ответа t 0,217Т Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с прототипом значительно повышается / (почти на 7В% при реализации процесса подготовки и передачи сообщений подвижным объектам). Если интервал времени подготовки и передачи ответного сообщения является случайной величиной с распределением, отличным от показательного, то выигрыш в быстродействии будет такого порядка, как и при показательном распределении. Таким образом, предложенное устройство возвращается в режим приема из радиоканала сразу же после передачи сообщения в радиоканал. Этим самым ликвидируется избыточное время пребывания устройства а режиме передачи в радиоканал после отправления сообщений подвижным объектам. Кроме того, при использовании пре лагаемого устройства достигается еще и побочная цель: улучшается электрог магнитная обстановка в месте его эксплуатации, так как время использования радиоканала статистически (за длительный промежуток времени, например смену) почти на порядок меньше, чем в устройстве-прототипе. При использовании предлагаемогсГ устройства в составе АСУ горнотранспортным комплексом карьера (АСУ ГТК) оно может быть установлено на борту карьера в точке, обеспечивающей радиовидимость с техническим обсфудова нием горнотранспортного комплекса 60 (экскаваторами, буровыми стенками, автосамосвалами и т.д.), С центром управления АСУ, который расположен вне сейсмоопасной зоны карьера, где ведутся взрывные работы (а значит и вне зоны надежного радиообмена с карьером), устройство связано проводной линией связи. Экономический эффект при использовании предлагаемого устройства в составе АСУ ГТК карьера достигается за счет достоверного, без запаздываний, обмена информацией между центром управления и технологическим оборудованием карьера. При внедрении АСУ ГТК снижение себестоимости на 1 т концентрата составляет 0,023 р. Коэффициент использования предлагаемого изобретения в составе АСУ ГТК комбината равен О,8-0,6J так как через предлагаемое устройство проходит весь информационный поток из карьера в центр управления и в обратном направлении. Следовательно, снижение себестоимости одной тонны концентрата при использовании предлагаемого изобретения составляет 0,,011 р/т, при годовом выпуске концентрата 18479000 т экономический эффект от использования устройства составляет ,01203,27 тыс. руб.

« Us oe ou 9

«

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее первый ключ, информационнь1Й вход которого подключен к линии связи , выход первого ключа через модулятор соединен с информационным входом передатчика, выход которого соединен с инфор мационным входом второго ключа, выход второго ключа подключен к радиоканалу связи и информационному входу третьего ключа, выход которого соединен с информационным входом приемника, выход приемника через детектор соединен с входом первого селектора импульсов и информационным входом четвертого ключа, выход которого подключен к линии связи, упрйвлякнцие входы приемника третьего и четвертого ключей соединены с входом инвертора, выход которого подключен к управляющим входам передатчика, первого и второго ключей, выходы первого селекг; тора импульсов соединены с входами первого элемента И, формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен непосредственно с.первым входом второго элемента И,и через элемент задержки с входом сброса счет- чика, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, о т личающееся тем, чт.о, с целью повышения быстродействия устройства,, в него введены триггер, управляемый одновибратор, второй селектор импульсов, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя управляющих импульсов и информационным входом счетчи.ка, выход первого ключа соединен с входом второго селектора импульсов, выходы которого соединены с входами третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом установки в ноль триггера, второй вход элемента ИЛИ и вход установки в единицу триггера подключены к выходу первбгх) элемента И, прямой и инверсный выходы триггера соединены с управляющими входами соответственно .четвертого и пятого элементов И, информационные входы которых подключены к выходу второго элемента И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с входом запуска и входом останова управляемого одновибратора, выход которого соединен с входом инвертора.