Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы Советский патент 1984 года по МПК G08C15/06 

входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входов второго триггера, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ и третьему входу переключателя, второй вход второго триггера

соединен с выходом второго элемента И и вторым входом первого триггера, второй вход задатчика времени подключен .к выходу генератора тактовых . импульсов.

АДАПТИВНЫЙ KOM fyTATOP ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с. первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика, детектор максимального сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого триггера, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с первыми входами блока считывания, первый выход которого соединен с выходом адаптивного коммутатора,, и в каждом информационном канале - датчик, выход которого соединен с первыми входами первого ключа и преобразователя погрешности аппроксимации, второй вход которого подключен к выходу элемента И, выход - к первому входу второго ключа и соответствующему входу детектора максимального сигнала, вьгходы первых и вторых ключей всех информационных каналов соединены соответственно с первым входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом первого блока сравнения, выходы дешифратора соединены с первыми входами элементов И соответствующих информационных каналов, вторые входы которых объединены и подключены к второму выходу первого триггера, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены второй счетчик, переключатель, второй блок сравнения, задатчик времени, второй триггер, инвер(Л тор, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу первого триггера, выход - к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выходы первого счетчика соединены с первыми входами переключателя,выходы которого соединены е входами дешифратора, первыми входами второго блока сравнения и вторыми входами блока считывания, второй выход которого соединен с объединенными первыми входами второго и третьего элементов И и вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом задатчика времени и входом второго счетчика, выходы которого соединены с вторыми входами переключателя- и- третьими входами второго блока сравнения, выход задатчика времени через инвертор соединен с вторым входом второго элемента И и непосредственно с вторым

Изобретение относится к телеизмерениям и может применяться в телемеханике, дальней свяйи, в системах автоматического контроля.

Известны адаптивные коммутаторы телеизмерительных систем (ТИС) с параллельным анализом активности каналов, содержащие адаптивные временные дискретизаторы, памяти моментов появления требований, двте тор максимального сигнала, блок выбора канала, блок памяти адресов, регистр памяти, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок, считывания jj J .

Недостатком данных адаптивных коммутаторов является значительная сложность р низкая надежность.

Известны также адаптивные коммутаторы ТИС и последовательным анали зом активности измерительных канало содержащие преобразователи погрешности аппроксимации, ключи, АЦП, блок считывания, анализатор погрешностей и генератор 2 .

Недостатком указанных адаптивных коммутаторов являются ограниченные быстродействие и точность, обусловленные наличием аналоговой (емкост1ной) памяти в анализаторе погрешкостей.

г

. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий в каждом канале датчик, выход которого подключен к входам преобразователя погрешности аппроксимации (ППА) и ключа, выход которого объединен с выходами ключей других каналов и со динен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход ППА каждого канала соединен с соответствзпощим входом детектора максимального сигнала, выходы АЦП подключены к первым входам блока -считывания,выход которого соединен с выходом адаптивного коммутатора, выходы счетчика подключены к вторым входам блока считьтания и входам дешифратора, выходы которого соединены с первым входом элемента И и управляющими входами ключей в каждом канале выходы вторых ключей объединены и подключены к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом детектора максимального сигнала, выход блока сравнения подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом блока считьшания,первый выход триггера подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с входом счетчика, второй выход триггера подключен к вторым входам первых элементов И и к управляющему входу АЦП З.

Недостатком прототипа является возможность появления недопустимых погрешностей аппроксимации и даже полного отсутствия информации от отдельных малоактивных каналов в случае относительно высокой общей загрузки и низкого приоритета канала.

Цель изобретения - повьш1ение точности адаптивного коммутатора за счет снижения погрешности аппроксимации в малоактивных каналах путем принудительного опроса этих каналов через определенные промежутки времени.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий генератор тактовых импульсов, вькод которого соединен с первьм входом первого элемента И, выход которого соединен с входом первого счетчика, детектор максимального сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом. первого триггера, первый выход кото рого соединен с вторым входом перво го элемента И, аналого-цифровой пре образователь, выходы которого соеди нены с первыми входами блока считьш ния, первый выход которого соединен с выходом адаптивного коммутатора, и в каждом информационном каналедатчик, выход которого соединен с первыми входами первого ключа и пре образователя погрешности аппроксима ции, второй вход которого подключен к выходу элемента И, выход - к перврму ВХОДУ второго ключа и соответствующему входу детектора максималь ного сигнала, выходы первых и вторых ключей всех информационных каналов соединены соответственно с первым входом аналого-цифрового пре образователя и вторым входом первог блока сравнения, выходы дешифратора соединены с первыми входами элементов И соответствуюпщх информационных каналов, вторые входы которых объединены и подключены к второму выходу первого триггера, введены вт рой счетчик, переключатель, второй блок сравнения, задатчик времени, второй триггер, инвертор, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу первого триггера, вы ход - к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выходы первого счетчика соединены с первым входами переключателя, выходы котор го соединены с входами дешифратора, первыми входами второго блока сравнения и вторыми входами блока считы вания, второй выход которого соединен с объединенными первыми входами второго и третьего элементов И и вторьм входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом задатчика времени и входом второго счетчика, выходы которого соединены с вторыми входам переключателя и третьими входами второго блока сравнения, выход эадатчика времени через инвертор соединен с вторым входом второго элемента и и непосредственно с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ и к третьему входу переключателя, второй вход второго триггера соединен с выходом второго элемента И и вторым входом первого триггера, второй вход зa Jaтчикa времени подключен к выходу генератора тактовых импульсов, На чертеже представлена структурная схема предлагаемого адаптивного коммутатора телеизмерительной системы. Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы содержит в каждом информационном канале 1 преобразователи 2 погрешности аппроксимации (ППА), первый и второй ключи 3 и 4, элемент И 5 и датчики 6, а также детектор 7 максимального сигнала,первый блок 8 сравнения, дешифратор 9, первый счетчик 10, первый элемент И 11, генератор 12 тактовьк импульсов (ГТИ), нервьй триггер 13, блок 14 считывания, аналого-цифровой преобразователь 15 (АЦП),второй счетчик 16, переключатель 17 счетчиков, второй блок 18 сравнения (адресов), задатчик 19 времени, инвертор 20, второй триггер 21, второй и третий элементы И 22 и 23, элемент ИЛИ 24,. Датчики 6 служат для преобразования параметров объекта в элек трический унифицированньй сигнал,, ППА 2 предназначены для выработки напряжения, пропорционального погрешности аппроксимации входного сигнала, ключи 3 служат для передачи входного сигнала от датчиков 6 к АЦП 15. Ключи 4 служат для подключения напряжений с выходов ППА 2 на вход блока 8 сравнения и к входам детектора 7 максимального сигнала, предназначенного для вьщеления наибольшего сигнала от всех ППА 2. АЦП 15 служит для преобразования аналогового сигнала в код, блок 8 сравнения служит для вьфаботки выходного сигнала (импульса) при равенстве напряжений на его входах. Элементы И 5 служат для выработки сигнала сброса ППА 2. Дешифратор 9 служит для преобразования двоичного кода адреса в единичный позиционный код, триггер 13 служит i для управления сбросом ППА 2 и, совместно с первым элементом И 11, работой счетчика 10, служащего,в свою очередь, для формирования кода адреса выбранного канала 1. Счетчик 16 служит для формирования кода адреса контролируемого канала. Переключатель 17 служит для подключения к дешифратору 9 счетчика 10 (в случае исправной работы контролируемого канала), либо счетчика 16 (при достижении максимально возможного времени между отсчетами кон тролируемого канала). Блок 14 считы вания служит для преобразования па- раллельного кода параметра и адреса в последовательный код и для переда чи его в канал связи, а также для выработки сигнала окончания передач Второй блок 18 сравнения служит для вьфаботки сигнала (импульса) при равенстве кодов на его входах в момент окончания считывания информации блоком 14 считьтания. Задатчик 19 времени служит для выработки мак симально возможного интервала времени между отсчетами сигнала в одно канале. В качестве задатчика 19 может быть использован счетчик, запускающийся (заполняемьй) генератором 12 тактовьос импульсов (ГТИ) и сбрасываемый импульсом от блока 18. Триггер 21 служит для выработки сиг нала управления переключателем 17. Элементы И 22 и 23 служат для выработки сигналов совпадения и управления работой триггеров 13 и 21. Элемент ИЖ 24 служит для формирования сигнала запуска АЦП 15. Переключатель 17 представляет со бой набор элементов И с двумя входа ми каждьй, одного инвертора и элементов ИЛИ по числу разрядов кода адреса. Число элементов И равно удвоенному числу разрядов кода адреса, одна половина которых подключена к выходам счетчика 10, а другая - к выходам счетчика 16. Вторые входы элементов И, подклю.ченных к счетчику 16, непосредствен но соединены с выходом триггера 21, вторые входы элементов И, подключенных к счетчику 10 соединены с выходом триггера 21 через инвертор. Первые входы элементов ИЛИ подключены к выходам элементов И, подключенных к счетчику 10, а вторые входы элементов ИЛИ соединены С вы16ходами элементов И, подключенных к счетчику 16. Устройство работает следующим образом. Сигналы датчиков 6 непрерьшно анализируются ППА 2, koтopыe вырабатывают напряжения,пропорциональные погрешности аппроксимации. При нормальной работе коммутатора, т.е. если все каналы опрашиваются, на выходе задатчика 19 времени нулевой сигнал, и на первый вход элемента И 22 через инвертор 20 поступает единичный сигнал. Пс| окончании считывания предьздущего отсчета блок 14 считьшания через элемент И 22 и триггер 13 вьщает сигнал на элемент И 11, разрешающий прохождение импульсов с генератора 12 на счетчик 10. На управляющий вход переключателя 17 от триггера 21 поступает при этом нулевой сигнал, так что к дешифратору 9 подключен счетчик 10. С помощью дешифратора 9 поочередно открываются ключи 3 и 4, и на один из входов блока В сравнения поочередно подключаются напряжения с ППА 2. На второй вход блока 8 подключено наибольшее напряжение от всех ППА 2, вырабатываемое детектором 7 максимального сигнала. Детектор 7 может представлять собой, например, диодную сборку, число диодов в которой равно числу каналов. При совпадении величин напряжений на входах блока 8, т.е. при нахождении канала 1 с наибольшей погрешностью аппроксимации, блок 8 через триггер 13 вьщает сигнал на элемент И 11, запрещаю1ций дальнейшее прохождение импульсов с генератора 12 на счетчик 10.Счетчик 10 и дешифратор 9 останавливаются на том канале 1, погрешность аппроксимации сигнала которого наибольшая. Через элемент ИЛИ 24 запускается АЦП 15, и аналоговьй сигнал от выбранного датчика 6 преобразуется в код. Прслр преобразования параллельного кода параметра (от АЦП 15) и адреса (от переключателя 17) в последовательный, блок 14 считывания передает информацию в линию связи. Период следования управляющих импульсов от блока 14 считывания включает в себя время, необходимое для передачи последовательного кода, и время поиска канала.

При высокой активности входных сигналов может возникнуть ситуация, когда какие-либо сигналы не будут передаваться из-за их низкого приоритета. Кроме того могут совсем не передаваться сигналы, которые не меняются, либо меняются незначительно. Такая же ситуация может возникнуть также в каналах с неисправными ППА. Отсутствие информации от некоторых каналов может привести к недопустимой-погрешности аппрокси мации (до 100% при полном отсутствии отсчетов) и может быть неудобно для потребителя.Для исключения этого явления в адаптивный коммутатор введена схема контроля, состоящая из счетчика 16, переключателя 17, блока 18 сравнения адресов, задатчика 19, инвертора 20, триггера 21, элементов И 22 и 23 и элемента ИЛИ 24.

Контроль осуществляется последовательно, начиная с любого канала 1, в зависимости от начального поло жения счетчика 16. Код с выхода счетчика 16 сравнивается в блоке 18 сравнения адресов с кодом на выходе переключателя 17, т.е. счетчика 10. Если за максимально возможное время определяемое задатчиком 19 времени, на выходе переключателя 17 в момент окончания считьшания появляется код одинаковый с кодом на выходе счетчика 16, то на выходе блока 18 в этот же момент появится сигнал, переключающий счетчик 16 на следующий канал для контроля. Переключени счетчика 16 происходит одновременно с появлением сигнала от блока 14 считывания. Одновременно сбрасывается задатчик 19 в начальное состояние. Если же время, определяемое задатчиком 19, недостаточно для появления кода контролируемого канала на выходе счетчика 10, то задатчик 19 времени срабатывает, и на выходе элемента И 23 от задатчика 19 времени появляется единичный сигнал,а на входе элемента И 22 от инвертора 20 - нулевой сигнал. Одновременн с появлением сигнала от блока 14 от элемента И 23 срабатывает триггер 2 (на его выходе появляется единичный сигнал), и происходит подключение счетчика 16 к дешифратору 9 вместо счетчика 10, и принудительно в линию, связи передается параметр и адрес контролируемого канала. После окончания передачи контролируемого канала счетчик 16 переключается в следующее положение сигналом от блока 18, задатчик 19 времени сбрасывается а от элемента И 22 поступает сигнал запуска на триггер 13 и сигнал сброса на триггер 21.При нулевом сигнале на выходе триггера 21 к дешифратору 9 подключается снова счетчик 10. После этого цикл работы повторяется.

Предлагаемьй адаптивный коммутатор позволяет получить информацию от малоактивных каналов (даже от неисправных) через заданные промежутки времени, определяемые устройством использования информации. При этом погрешность аппроксимации, зависящая от вида и степени аппроксимации может быть уменьшена, например, со 100 до 4,5% при десяти принудительньк отсчетах на периоде контролируемого сигнала.