Устройство для передачи измерительной информации Советский патент 1983 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к измерительным информационным системам и может быть использовано в система использующих кваэиобратимое сокращение избыточности.

Известно устройство Для передачи измерительной информации, содержащее синхронизатор, коммутатор каналов, блок кодирования измерительной информации, блок кодирования адреса кансшов, буферный блок памяти, блок кодирования времени, элементы И, ИЛИ, и инвертор. Указанное устройство обеспечивает сокращение избыточной, бесполезной, повторяющейся информации и выделяет из исходных данных только существенные отсчеты, по которым на приемной стороне можно с заданной точностью восстановит измеряемые сигналы в виде функции врем ни. Существенные отсчеты в сопровождении необходимой служебной информации поступают в буферный блок памяти, откуда все накопленные данные считываются с постоянной частотой, обеспечивающей согласование с каналом связи. К служебной информации относится маркер кадра и датчиков, причем, если существенные отсчеты оказались в сигналах датчиков, опрос которых осуществляется последовательно, адресом номером датчика) снабжается только первый из существенных отсчетов в группе. При этом, раумеется, адресные части и маркер кодируются так, чтобы на приемной стороне всегда можно было бы различить код существенного отсчета, аддаесную часть или маркер кадра .

Однако в таком устройстве передается излишняя служебная информация о номере датчика, опрос которог производится первым после формирования маркёра-(если, конрчно, данный датчик выдал существенный отсчет) . того, область применения устройства не является достаточно широкой. Это объясняется тем, чт эффективное применение указанного устройства возможно лищь в тех измерительных информационных системах, в которых программа измерений предусматривает возможность изменения порядка опроса датчиков с тем, чтобы подряд опрашивались датчики, обеспечивающие наибольшие вероятности появления существенных отсчетов (иначе маловероятно появление сущесвенных отсчетов у датчиков с последовательно возрастсоощими нoмepcUv и) .

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу коммутатора каналов, вторые входы которого являются входами устройства, а выход соединен с входом блока кодирования измерительной информации, выход которого подключен к первому входу блока выделения существенных отсчетов, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, третий выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, а выход - к вхду установки нуля триггера, вход установки единицы которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым входс 1 первого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом блока кодирования адреса каналов, выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти, а второй . вход - с пятым выходом синхронизатора, четвертый выход которого подключен к входу блока кодирования врмени, выход которого соединен с вторым входом буферного запоминающего блока, выход которого является выходом устройства,, третий вход соединен с шестым выходом синхронизатора, а четвертый вход - с выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй вход к первому выходу блока выделения существенных отсчетов, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор - с вторым входом второго элемента И 2 .

Недостатком известного устройств является узкая область использования. Применение этого устройства для передачи измерительной информации может обеспечить практически приемлемое сокращение служебной йн формации только в тех измерительных информационных системах, в которых программой измерений допускается изменение порядка подключения каналов к блоку кодирования измерительной информации (хотя бы перед подклчением системы). В этом случае в группу следующих друг за другом Датчиков объединяются те, которые имею наибольшую интенсивность выдачи существенных отсчетов (или же те, для которых заранее можно предположить такую высокую активность).

Целью изобретения является расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи измерительной информации, содержаще синхронизатор, первый выход которог .подключен к первому входу коммутапора каналов, вторые входа которогЬ являются информационными входами устройства, выход коммутатора кангш через блок кодирования измерительной информации подключен к первойу входу блока выделения существенных отсчетов, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, третий выход синхронизатора подключен к первым входам первого и второго элементов И, выход первог элемента И через элемент задержки с динен с первым входом первого элемента ИЛИ и непосредственно с первы ми входами третьего и четвертого эл ментов И, выход первого элемента ИЛ соединен со входом установки нуля триггера, вход установки единицы, которого соединен с выходом второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом блока кодирования адреса каналов выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти, второй вход - с четвертым выходом синхрони затора, пятый выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и через формирователь кода маркера - к второму входу буферного блока п 1мяти, шестой выход синхронизатора соединен с третьим входом буферного блока памяти, первый выход блока выделения сущест венных отсчетов соединен с вторым рходом первого элемента И и через первый инвертор с вторым входсм второго элемента И, второй выход бл ка выделения существенных отсчетов соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом буферного блока памяти, выход которого является выходом Jrcтpoйcтвa, введены блок рперативной памяти, второй инвертор, второй элемент ИЛИ и шина управлени первый и второй входы блока рпера{тивной памяти подключены соответстве но к шине управления и первому выхо ду синхронизатора, выход блока оперативной памяти соединен с третьим входом второго элемента И и через второй инвертор с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которог подключен к второму входу третьего элемента И, второй вход - к единичному выходу триггера. На чертеже представлена структур ная схема устройства для передачи измерит ьной информации. Устройство содержит синхронизато 1, коммутатор 2 каналрв, блок 3 опе ративной памяти, блок 4 кодирования измерительной информации, блок 5 выделения существенных отсчетов, пер вый инвертор б, второй инвертор 7, первый 8 и второй 9 элементы Й, триггер 10, третий элемент И 11,-элемент 12,задержки, элемент .ИЛИ 13, блок 14 кодирования адреса каналов, буферный блок 15 памяти, четвертый элемент И 16, элемент ИЛИ 17, формирователь 18 кода маркера. Синхронизатор 1 представляет собой генератор стабильной частоты с выходными счетными и распределительными каскадами, блок 3 перативнс)й памяти -матрицу пассивной памя-ти на один разряд с числом ячеек, равным числу датчиков. Если актив, ность или малая активность канала определяется по внешним командам, блок 3 представляет собой матрицу оперативной памяти. С приходом команды из внешней цепи содержимое соответствующей ячейки инвертируется. Блок 4 кодирования измерительной информации представляет собой аналого-цифровой преобразователь, блок 14 кодирования адреса каналов регистровую схему, снабженную формующими каскадами, формирователь 18 кода маркера кадра - формирующую схему. Блок 5 выделения существенных отсчетов предназначен для выделения тех в ыборок, по которым можно восста новить все процессы, измеряемые датчиками, в виде функций времени. В случае выделения существенных отсчетов (неизбыточных выборок) по методу линейного предсказания этот блок выполняется в виде комбинации анализатора сигналов (являющегося комбинационным вычислителем), многоканального блока памяти полных кодов сигналов (представляющего собой накопитель памяти с выходным регистре Д-триггеров), многоканальНОГОблока памяти приращений (также представляющего собой накопитель памяти с выходным регистром Д-триггеров) , блока сравнения кодов приращений (представляющего собой комбинационную схему выделения несовпадающих кодов). Многоканальные блоки памяти полных кодов сигналов и кодов приращений управляются одними и теми же сигналами синхронизатора 1 определяющими номера ячеек в накопителе памяти, время считывания и записи. Работа устройства для передачи измерительной информации происходит следующим образом. Синхронизатор 1 последовательно через строго постоянные промежутки времени, называемые периодами ком-/ мутации, формирует какую-либо из У кодовых комбинаций, подаваемую на вход управления коммутатора каналов 2. К другим (информационным) входам коммутатора каналов 2 подключены выходные потенциалы К датчиков информации. После поступления на вход управления комму;татора 2 каналов любой (например i -ой) кодовой

комбинации на. выходе коммутатора каналов 2 формируется уровень напряжения, равный уровню, приложенному к определенному (в данном случае г -у) входу коммутатора 2. Если датчики информации занумеровать соответственно входам коммутатора 2 каналов, к которым подключены их выходы, можно сказать, что после, формирования синхронизатором 1 -о кодовой комбинации на выходе коммутатора 2 каналов формируется выходной потенциал , -го датчика информации .

Кодовые комбинации, формируемые синхронизатором 1, поступают также на вход блока 3. После поступления каждой -ой кодовой комбинации на выходе блока 3 формируется определенный сигнал: единичный (разрешающий, если 1 -ый датчик является активным; нулевой (запрещающий, если параметры f -го датчика мало активны. Программу выдачи нулевых или единичных сигналов на выходе блока 3 необходимо згщавать или перед включёчением измерительной системы по априорным данным о параметрах сигнало регистрируемых соответствующими датчиками, или во время эксплуатаци системы по внешней команде, поступающей по шине управления.

Таким образом, после формировани каждой -ой кодовой комбинации на выходе коммутатора 2 каналов появляется выходной потенциал i -го датчика информации, а выходной сигнал . блока 3 указывает на то, является -Ь1й датчик активным или нет.

Потенциалы-с выхода коммутатора каналов поступают на блок 4 кодирования информации, который осуществляет. . аналого-цифровое преобразование и формирует на своем выходе параллельный -двоичный код входного сигнсша соответствующего датчика. Параллельные коды подаются на блок 5 выделения существенных отсчетов, который, спустя промежуток времени, необходимый для вычислений, выделяе из подключенных кодов коды неизбыточных выборок /существенных отсчетов , по которым на приемной стороне можно с требуемой точностью восстановить выходные сигналы каждого датчика в виде функции времени. Коды неизбыточных выборок формируются на первом выходе блока 5 выделения существенных отсчетов и сохраняются вплоть до конца периода коммутации. В случае выделения в данном периоде коммутации существенного отсчета на втором выходе блока 5 выделения существенных отсчетов формируется высокий /разрешающий) сигнал, который сохраняется до конца периода коммутации. Если в данном периоде коммутации неизбыточная выборка не

выделяется, то с момента определения неизбыточности выборки до конца периода коммутации на втором выходе блока 5 выделения существенных отсчетов сохраняется низкий (запрещающий) сигнал. С момента начала периода коммутации до определения избыточности или неизбыточности выборки на втором выходе блока 5 выделения существенных отсчетрв может присутствовать как низкий, так и высокий сигнал,

Сигналы с второго выхода блока 5 ввделения существенных отсчетов и с выхода блока 3 инвертируются первым 6 и вторым 7 инверторами. Время формирования выходного сигнала блоком 3 активности должно быть существенно меньше, чем суммарное время срабатывания коммутатора 2 каналов, блока 4 кодирования измерительной информации и блока 5 выделения существенных отсчетов,

Поэтому после определения су-, щественности или избыточности отсчета возникает одна из четырех; ситуаций :

-избыточный отсчет по активному каналу /с момента определения из-быточности отсчета до конца периода коммутациина втором выходе блока 5 и на выходе второго инвертора 7 присутствуют нулевые потенциалы, а на выходах блока 3 и первого инвертора б - высокие потенциалы

-избыточный отсчет по мало активному каналу (на втором выходе блока 5 и на выходе блока 3 присутствуют нулевые потенциалы, а на выходах инверторов 6 и 7 - единичные); J

-существенный отсчет по мало активному каналу (на выходах блока 3

и первого инвертора б присутствуют низкие потенциалы, а на выходе блока 5 и выходе второго инвертора 7 высокие);

-существенный отсчет по активному каналу на входах инверторов б

и 7 присутствуют низкие потенциалы, а на выходе блока 3 и втором выходе блока 5 - высокие) ,

Рассмотрим первую ситуацию - наличие в рассматриваемом периоде коммутации избыточного отсчета по активному каналу. После окончания переходных процессов синхронизатор 1 вьвдает стробирующий. импульс, поступающий на входы первого 8 и второго 9 элементов И, Этот импульс не может пройти через первый элемент И 8 (так как к его входу приложен низкий потенциал со второго выхода блока -5 выделения существенных отсчетов), однако стробирующий импульс синхронизатора 1 проходит второй элемент И 9 (к другик его входам приложены разрешающие потенциалы с выходов блока 3 и первого

инвертора б). После прохождения второго элемента И 9 импульс устанавливает единичное содержимое в триггере 10, на его прямом выходе появляется разрешающий сигнал. Дру-. гих воздействий стробирующий импульс в данном периоде коммутации нр вызывает.

Во второй ситуации - избыточный отсчет по мало активному каналу.. Стробирующий импульс не.может пройти ни через первый Щ ни через второй 9 элемент И, так как указанный стробирующий импульс выделяется После окончания переходных процессов Это означает, что в течение времени импульса на одном из входов первого элемента И 8 присутств лет низкий потенциал с второгё) выхода блока 5 выделения существенных отсчетов, а на одном из второго элемента И 9 - низкий сигнал с выхода блока 3. Таким образом, во второй ситуации стробирующий импульс, выданный синхронизатором 1 в данном периоде коммутации, не вызывает воздействия на блоки устройства для передачи измерительной информации.

В третьей ситуации - существенный отсчет по мало активному каналу, Стробирующий импульс синхронизатора 1 не может пройти через второй MejiT И 9, поскольку к входу этого /. элемента приложен низкий сигнал с выхода блока 3 активности. Однако стробирующий импульс проходит первый элемент И 8 (сигнал на его другом входе - с второго выхода блока 5 выделения существенных отсчетов - рарешающий) и поступает на третий элемент И 11 и элемент задержки ±2. К другому входу элемента И 11 приложен разрешающий потенцисш с выхода элемента ИЛИ 13. Указанный разрешающий потенциал обусловлен наличием на входе элемента ИЛИ 13 разрешающего потенциала с выхода второго инвертора 7. Таким образсяч, импульс с выхода первого элемента И 8 проходит через третий элемент И 11 и поступает на вход блока 14 кодирования адреса кансшов.

В этот блок, содержащий регистр в формир5 ощие каскады, с выхода синхронизатора 1 подается код номера датчика. В блоке 14 данный двоичный код дополняется дополнительньши разрядами таким образом, чтобы полученный в результате код нельзя было бы идентифицировать на пpи@viнoй сторонекак код информации датчиков или как маркер кадра. В блоке 14 импульс с выхода элемента И 11 преобразуется к виду, удобнс 1у для записи в буферный блок 15 памяти. Таким образом, в указанный блок 15 заносится код номера малого активного датчика. .

Импульс с выхода первого элемента И 8 поступает на четвертый элемент И 16, к другому входу которого . подключен код существенной выборки из блока 5 зыделения существенных отсчетов.

Таким образом, вслед за номером датчика в буферный запоминающий блок 15 заносится код величины существенного отсчета (для некоторых типов запоминающих блоков необходимости в специальном элементе И 16 для подключения кода существенного отсчета нет). Импульс с выхода первого элемента И 8 проходит элемент задержки 12, элемент ИЛИ 17 и сбрасывает в ноль триггер 10. После этого на единичном, выходе триггера 10 .устанавливается низкий запрещающий потенциал.

Таким образом, в третьей ситуаци стробирующий импульс, выданный синхронизатором 1, производит запись существенного отсчета, снабженного номером датчика, в блок 15, а также .после задержки устанавливает в нулевое состояние триггер 10. В четвертой ситуации - существенный отсчет по активному каналу стробирующий импульс синхронизатоЬа 1 не может пройти через второй элемент И 9, поскольку к.входу этого элемента приложен низкий сигнал с выхода первого инвертора 6. Однак так же, как и в третьей ситуации, импульс проходит первый элемент И 8 и поступает на входы элементов И 11 и 16, а также на вход элемента задержки 12.

К входу элемента И 11 приложен входной сигнал элемента ИЛИ 13. Поскольку сигнал с выхода второго инвертора 7 - низкий, выходной потенциал элемента ИЛИ 13 определяется состоянием триггера 1.0. Таким образом, если триггер 10 в нулевом состоянии - импульс с выхода элемента И 8 не проходит через элемент И 11. В противном случае, если триггер 10 в единичном состоянии, через элемен И 11 проходит импульс с выхода элемента И 8 (или часть импульса, длительность которой определяется временем задержки сигналов в элементе задержки 12). После прохождения элемента И 11 импульс попадает в блок 14 кодирования адреса, что.как и в третьей ситуации, приводит к записи в буферный запоминающий блок 15 кода Hcwepa датчика.

йипульс с выхода элемента И 8 поступает на четвертый элемент И 16 что, как и в рассмотренной выие третьей ситуации, приводит к записи в блок 15 кода существенного отсчета

Импульс с выхода первого элемента И 8 после прохождения элемента задержки 12 проходит элемент ИЛИ 17 и , как в третьей ситуации, устанавливает нулевое содержимое в триггере 10. Таким образом, в четвертой ситуа ции стробирующий импульс, выданный синхронизатором 1, производит запис кода существенного отсчета в буферный запоминающий блок 15. При этом код существенного отсчета снабжается кодом номера датчика в том случа если в начале рассматриваемого периода коммутации в триггере 10 присутствовало единичное содержимое, : Кроме того, триггер 10 устанавливается задержанным стробирующим .импульсом в нулевое состояние. Один раз в течение полного перио да опроса всех датчиков, в начале периода коммутации параметров опредeJleннoгo датчика (например, первого) , синхронизатор 1 выдает импул формирования маркера. Этот импульс подается в момент отсутствия стробирующего импульса. Он проходит элемент ИЛИ 17 и устанавливает в триггере 10 нулевое содержимое. Кро ме того, импульс формирования марке ра поступает на формирователь 18, после чего он вырабатывает маркер кадра, передаваемый для записи -в блок 15. Запись через строго фиксированный промежуток времени, равный периоду между двумя опросами одного датчика, кода маркера кадра, отличного от кодов существенных отсчетов или номеров датчиков, позволяет проводить восстановление времени из мерения существенных отсчетов. Поскольку единица записывается в триггер 10 только в первой ситуации - избыточный отсчет по активному каналу, а установка в ноль проис ходит после любой записи (маркерной или существенного отсчета, существенный отсчет по активному каналу снабжается кодом номера датчика только в том случае, если по предыд щему активному каналу был избыточны отсчет, и после этого ни одной запи си в буферный блок 15 памяти не про изводилось. Считывание кодов, записанных в блок 15, осуществляется в канал связи с приемной стороной. Частота считывания постоянна и определяется частотой импульсов считывания, поступающих в буферный блок 15 памяти синхронизатора 1. Порядок считывани отсчетов совпадает с порядком записи . Пропущенные номера датчиков активных каналов легко можно восстановить на приемной стороне. Если обозначить номера датчиков активных каналов (в порядке их возрастания) как а.(, 02 7 ... Qt-, если на приемной стороне непосредственно после маркера кадра принят отсчет, не снабженный номером датчика, этот отсчет относится к датчику с номером . Q . Если непосредственно перед отсчетом, не снабженным номером датчика, принят отсчет, для которого номер датчика Л1 ,достаточно определить число j , для которого справедливо выражение aj., im oj (выбор числа всегда очевиден), и опущенный номер датчика (Oj) будет восстановлен. В работе устройства необходимо отметить два частных случая. Первый- применение устройства в системах, для которых возможно изменять порядок опроса датчиков, объединяя, например, датчики с наибольшей активностью в группу последовательного опроса. Т.е., первый частный случай охватывает область применения известного устройства. В данном случае аналогично известному можно применять схему изобретения. Для этого достаточно отрегулировать Ълок 3, чтобы при любом адресе он выдавал на выходе логическую едини-цу (высокий разрешающий сигнал);. В этом случае в работе предлагаемого устройства возможны только первая и четвертая ситуации, в которых ра бота предлагаемого устройства полностью совпадает с функционированием известного. Второй частный случай - применение предлагаемого устройства в системах, для которых невозможно выделить наиболее активные датчики, например активность параметров большинства датчиков является переменной. В этом случае вероятность того, что отсчеты будут переданы на приемную сторону без кода адреса мала. Поэтому кодировать код адреса канала (номера датчика так, чтобы указанные коды не совпадали с кодами существенного отсчета и маркера, невыгодно. Такое кодирование требует введения дополнительных разрядов , количество которых в рассматриваемом втором частном случае превышает тот выигрыш, который образуется вследствие передачи некоторых существенных отсчетов без кода номера датчика. В этом случае наиболее разумно снабжать каждый существенный отсчет кодом номера датчика без каких-либо дополнительных разрядов. Однако в этом случае предлагаемое устройство может применяться, для чего достаточно так отрегулировать блок 3, чтобы при любом адресе он выдавал на выходе логический ноль (низкий, запрещающий сигнал). В этом случае в работе устройства возможны только вторая и третья ситуация, в которых все

передаваемые в буферный блок 15 памяти существенные отсчеты снабжаются кодами номера датчика. В этом случае после считывания данных из блока 15 можно очевидным образом исключить . из передачи в канал связи с приемной стороной дополнительные разряды.

Таким образом, предлагаемое устройство для приема измерительной информации может быть с максимально возможным эффектом применено в любых типах адаптивных измерительных информационных систем с квазиобратнмым сокращением избыточности.

1 ... н