Устройство для избирания частотных сигналов телемеханики Советский патент 1987 года по МПК C08C19/28 

Изобретение относится к телемеханике, а именно к устройствам для избирания частотно-манипулированных сигналов, и может быть использовано на промьшшенных предприятиях, в энергетике, в городском хозяйстве и на транспорте.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение изготовления и настройки устройства.

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 фильтры, первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 элементы нагрузки, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 и пятый 13 ограничительные элементы, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы согласования первый 18 и второй 19 элементы обратной связи, первый 20 и второй 21 усилители первый 22, второй 23 и третий 24 разделительные элементы, первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 коммутируемые фильтры, перв ый 29 и второй 30 элементы НЕ, первьш 31 и второй 32 управляемые генераторы коммутирующих сигналов,

Коммутируемый фильтр содержит счетчик 33, мультиплексор 34, накопительные элементы , ограничительный элемент 36,

Устройство работает следующим образом,

Частотно-манипулированный сигнал телемеханики с частотами f - Л f и . с входа устройства через ак- тивньй RC-фильтр 1 поступает на объединенные входы коммутируемых фильтров 25 и 26, На один из них от управляемого генератора коммутирующих сигналов поступает последовательность импульсов с частотой , на другой - с частотой fp+4f. При совпадении частоты на входе устройства с частотой коммутации фильтра на его выходе появляется ступенчатый сигнал той же частоты, аппроксимирующий синусоиду. При изменении частоты частотно-манипулированного сигнала аналогичный ступенчатый сигнал появляется на выходе, другого коммутируемого фильтра звена. При последовательном соединении достаточного количества звеньев достигается необ

5

0

ходимая крутизна амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) устройства и достаточное затухание для сигналов соседних каналов, С выхода второго усилителя ступенчатый сигнал поступает на другой активный RC-фильтр 2, с трех выходов которого через элементы нагрузки 6-8 (резисторы) на выход устройства поступает синусоидальный сигнал. Резонансная частота коммутируемого фильтра определяется частотой коммутации интегрирующих элементов. Применив в качестве управляемого генератора коммутирующих сигналов генератор с кварцевой стабилизацией частоты с последующим ее делением перестраиваемыми делителями, можно обеспечить высокую надежность и точность настройки по частоте коммутируемых фильтров и всего устройства. Это позволяет образовать большое число.каналов в тональном диапазоне частот. При этом упрощается 5 настройка устройства, которая сводится к подбору коэффициентов деления частоты усилителя, коммутирующего группу фильтров. Однако гребенчатая форма АЧХ коммутируемого фильтра затрудняет его применение в прямом виде для избирания частотных сигналов телемеханики. Он пропускает не только основную полосу частот, но и кратные частоты, а также полосу частот вблизи нуля (фиг, 2), Поэтому требуется дополнительная аналоговая фильтрация на входе и выходе устройства. При этом к аналоговому фильтру на входе устройства предъявляются высокие требования, так как он должен подавать полосу частот вблизи нуля и сигналы кратных частот на входе коммутируемых фильтров, которые вследствие неоднозначности передачи коммутируемого фильтра создают помеху на основной частоте. Такое устройство получается с:г1ожным, а количество активных звеньев в нем почти не уменьшается,

В предлагаемом устройстве для аналоговой фильтрации на входе и выходе используются однозвенные низкодобротные звенья. Формирование его АЧХ поясняется фиг, 2, на которой позициями 37-40 обозначена гребенча0

5

0

5

0

5

тая АЧХ фильтра, коммутируемого с частотой f.-uf., позициями 41-44 - гребенчатая АЧХ фильтра, коммутируемого с частотой fo+4f; позициями 453 ,1363287

- АЧХ звена коммутируемых фильт, позицией 51 - АЧХ активного звена с нулем передачи на тройчастоте канала 35, позицией - АЧХ устройства для избирания

ли ци пр

то ще ли ку пр на

зициями 37 и 44 - АЧХ в полосе частот вблизи нуля, пропускаемых коммутируемым фильтром, позициями 38, 42, 45, 46 и 52 - АЧХ первого резонанса, позициями 39, 43, 47 и 48 - АЧХ второго резонанса, позициями 40, 44, 49 и 50 - АЧХ третьего резонанса коммутируемых фильтров.

Пропускаемые коммутируемыми фильтрами низкочастотные сигналы помехи (АЧХ 37-41) взаимно компенсируются в операционных усилителях. Для взаимной компенсации помех на выходе коммутируемых фильтров от сигнала, частота которого близка двойной частоте коммутации (АЧХ 39, 43, 47 и 48), фильтры, работающие на одной частоте коммутируются импульсными сигналами, сдвинутыми по фазе включением элементов НЕ (фиг, 1). Подавление помех от сигналов с тройной и большей кратностью частот (фиг. 2, АЧХ 40, 44, 49 и 50) осуществляется входным активным звеном, для чего нуль передачи этого звена настраивается на тройную частоту канала (фиг. 2, поз, 51). Для сигналов, образующих резо- нансы высших порядков, входное активное КС-звено представляет достаточно большое затухание, а их амплитуда на выходе коммутируемого фильтра с ростом частоты сильно снижается.

Активное звено на выходе устройства преобразует ступенчатый сигнал в синусоидальный и вносит дополнительное затухание для сигналов соседних каналов. Нуль передачи этого звена также настраивается на тройную .частоту канала.

При перекосе плеч АЧХ устройства вследствие погрешностей настройки и разброса параметров отдельных звеньев производится ее вьфавнивание изменением сопротивления второго 10 и третьего 11 ограничительных элементов (фиг. 1).

Использование коммутируемых фильтров в предлагаемом устройстве позволяет сократить количество трудоемких в изготовлении и настройке и недостаточно надежных RC-фильтров. Групповой метод настройки при помощи де0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лителей частоты с переменным коэффициентом деления еще более упрощает процесс настройки устройства.

Применение в управляемых генераторах коммутирующих сигналов задающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты обеспечивает высокую надежность всего устройства, при этом снижаются требования к надежности активных КС-фильтров.

Формула изобретения

Устройство для избирания частотных сигналов телемеханики, содержащее первый фильтр, вход которого соединен с первым выводом первого ограничительного элемента, второй вывод которого является входом устройства, первый второй и третий выходы первого фильтра через первый, второй и третий элементы нагрузки соответственно объединены и подключены к первому .выводу первого разделительного элемента, второй фильтр, первый, второй и третий выходы которого через четвертьш, пятый и шестой элементы нагрузки соответственно объединены и являются выходом устройства, первый усилитель, выход которого через первый элемент обратной связи соединен со своим первым входом и с первым выводом первого элемента согласования, первый вывод второго ограничительного элемента подключен к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с. целью повьшения надежности и упрощения изготовления и настройки устройства, в него введены третий, четвертьй и пятый.ограничительные элементы, второй, третий и четвертый элементы согласования, второй элемент обратной связи, второй усилитель, второй и третий разделительные элементы, первый, второй, третий и четвертый коммутируемые фильтры, первый и второй элементы И, первый и второй управляемые генераторы коммутирующих сигналов, второй вывод первого разделительного элемента подключен к первым входам первого и второго коммутируемых фильтров, выход первого коммутируемого фильтра подключен к вторым выводам первого элемента согласования и второго ограничительного элемента, выход второго коммутируемого фильтра подключен к первым выводам второго элемента согласования и третьего ограничительного элемента, второй вывод второго элемента согласования подключен к второму входу первого усилителя и к первому выводу четвертого Iограничительного элемента, выход первого усилителя через второй разделительный элемент подключен к первым входам третьего и четвертого коммутируемых фильтров, выходы которых подключены к первым выводам третьего и четвертого элементов согласования, второй вывод третьего элемента согласования подключен к первому выводу второго элемента обратной связи и к первому входу второго усилителя, выход которого подключен к второму выводу второго элемента обратной связи и через третий разделительный

элемент - к входу второго фильтра, второй вывод четвертого элемента согласования подключен к первому выводу пятого ограничительного элемента и второму входу второго усилителяS вторые выводы третьего, четвертого и пятого ограничительных элементов подключены к шине нулевого потенциала, выход первого управляемого генератора коммутирующих сигналов подключен к второму входу первого коммутируемого фильтра и через первый элемент НЕ к второму входу третьего

коммутируемого фильтра, выход второго управляемого генератора коммутирующих сигналов подключен к второму входу второго коммутируемого фильтра и через второй элемент НЕ к второму вхоДУ четвертогокоммутируемого фильтра.

Изобретение относится к телемеханике, а именно к устройствам для избирания частотно-манипулированных сигналов, и может быть использовано на промышленных предприятиях, в энергетике, в городском хозяйстве и на транспорте Цель изобретения - повышение надежности и упрощение изготовления и настройки устройства. Устройство содержит первый и второй фильтры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы нагрузки, первый, второй, третий, четвертый и пятый ограничительные элементы, первый, второй, третий и четвертый элементы согласования, первый и второй элементы обратной связи, первый и второй усилители, первьш, второй и третий разделительные элементы, первый, второй, третий и четвертый коммутируемые фильтры, первый и второй элементы НЕ, первый и второй управляемые генераторы коммутирующи:х сигналов. Комментирующий фильтр содержит счетчик, мультиплексор, накопительные элементы, ограничительный элемент. Введение коммутируемых фильтров в устройство позволит сократить количество трудоемких в изготовлении и настройке и недостаточно надежных RC-фильтров. Групповой метод настройки при помощи делителей частоты с переменным коэффициентом деления в управляемых генераторах коммутируемых сигналов упрощает процесс настройки устройства. Применение в управляемь1х генераторах коммутирующих сигналов залающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты обеспечивает высокую надежность устройства, при этом снижаются требования к надежности RC-фильтров. 2 ил. (С .

б Фиг.1

38

33

A

to

о И/

2lf,

-4f)

)

Uxcpz

3

K/

I/O

I/O

ЗМ)

2fo

J/o

fo fo- iРедактор Е.Копча

Составитель И.Кузнецов Техред л.Олийнык

Заказ 6366/44

Тираж 544Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. 2

Корректор; С.Шекмар