АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР СИСТЕМЫ ТЕЛ ЕИЗМЕРЕН ИИ Советский патент 1973 года по МПК G08C19/28 

Изобретение от осится к облает телемеха И и и может с ользоваио В качестве электронно 0 коммутатора в цифровых с стема.х теле1 змеренн с кoдoв J змереиием , частота 1ерекл очеиия оторого от С орост 1 измеряем 5 х нроцесСОВ ри И. В з СОКО; 1 и ер1 ОД111 ес и ностоя 1ое значение ф актив ости из.мсряемы.х прО дессов. Извест Ы адаптнви з е ол1мутаторы системы теле 1змереии1, содержащ е оМеНТОВ ПОЯВЛе ИЯ Требова И , ерВ)е ВХОД) vOTOpO ) К анализаторя активности 1змеряемых араметров, а выход) через нос; едователь о соединенные детектор .ма симал 5НО о сигнала, ло -ическую схему B Jбора , стат1 ческоГ и динамичеcKoii амяти адресов каналов нодкл очены о входа Л матрицы, выходы которой :1рдкл Очеиы ко входам ключей, схем) «ИЛИ, ц заторов измеряем х параи ко вторым входам схемы намят лоявлення требований. Другие в. и анализаторов акт вностн измес,о Хметров подкл очены к . вестных устройств в том, что -ности измеряемых процес ця на обслуж ван е , ie обеспечива ь измеряемы. ,eccoB. В результате сн жается иадеж 1ость систе.чы теле1 змерени и точност) результатов контроля 3.)х ироцессов ир их акт 1вио;--ти (в уста овившемся режиме). зобретення является повыгнение эффектнв остн обслуживания тзмеряемы.х процессов в случае нх активност. Поставлен ая цель дост1 гается тем, что в федложен ое устро ство введена схема р уд тельного онроса, вход которой нодкл очеи к ВЫХОД}- схемы «ИЛИ, а выход - к трет).М входам схемы памят моментов ноявлен я требований, а также тем, что схема г рннудитель ого опроса содерж Т счетч ж трсбован й на обслужнван е, счетч к кал броБа ых отрезков времен, задержки, пример управления, каскад ант совпаден я. Выход счетч ка требований через триггер у равления 1одключен к одному ВХОДУ каскада а 1тпсовиадения, другой вход которо 0 НОДКЛ ОЧеН к другому входу СЧеТЧ Ка требований на обслуж ванпе, через задержк - к другому входу тр ггера у ра8лен Я и к выходу счетчика калиброванных отрез ов времени. Пеобходимость принудительного оиределяется по величине объединенного потока требований на обслуж вание. Если количество требований на

обслуживание за определенное время (например, за цикл опроса всех датчиков) ниже заданной величины (, где л - интенсивность потока требований), то производится принудительный опрос каналов, начиная с канала с наименьшим номером. При повышении активности измеряемых процессов условие не соблюдается, и схема принудительного опроса не работает. Такая логика работы схемы позволила повысить эффектиВНость обслуживания информационных каналов адаптивным коммутатором при низкой активности измеряемых процессов.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Адаптивный коммутатор состоит из анализаторов / активности из.меряемых параметров, схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос каналов, которая содержит генераторы 3 пилообразного напряжения, детектора 4 максимального сигнала, логической схемы 5 выбора каналов, которая содержит схемы совпадения 6, схемы «ИЛИ 7 н каскады антисовпадения 8, схемы 9 статической памяти адресов каналов, схемы 10 динамической 1 амяти адресов каналов; диодной матрицы //, ключей .12, схемы «ИЛИ J3 и схемы 14 принудительного опроса каналов, которая соержит счетчик 75 числа требований на обслуживание, триггер управления .16, каскад антисовпадеиия 17, счетчик 18 .калиброванных отрезков времени и линию задержки 19.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения с датчиков поступают на соответствующие входы адаптивного коммутатора. Этн напряжения непрерывно анализируются анализаторами 1 активности. Анализаторы ктивности выиолияют неравноотстоящую дискретизацию непрерывных сообщений по выбранному алгоритму. В момент, когда разность между измеряемым нанряжением, выдаваемым датчиком, 1 напряжением, вырабатываемым анализатором активности, достигает допустимой погрешности приближения, анаЛизатор 1 активности вырабатывает импульс (требование) на опрос данного канала. Фроном импульса запускается геиератор 3 иилообразного напряжения схемы 2 памяти моментов, появления требования на опрос каналов. Если требования от нескольких анализаторов / поступают одиовременно, то генераторы 3 запускаются тоже в один и тот же момент времени. Каждый геиератор 3 вырабатывает линейно-нарастающее (или линейно-иодающее) напряжение с одинаковым наклоном. лительность пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 3, зависит от количества требований, поступивших за время обслуживания ирибора. Длительность обслуживания каждого требования выбрана постоултой и равной длительности слова в двоичном коде, состоящего из информационной и адресной частей, телеметрического кадра. Необходимость постоянного обслуживания каждоГО требования базируется на известном положении о том, что время ожидания требований очереди, в среднем будет тем мeньщei чем более стандартизованы длительности обслуживания этих требований. Тогда наименьщая длительность пилообразного напряжения генератора 3 будет равна у, а наибольшая - N , где Л -число каналов адаптивного .коммутатора. Напряжение с генераторов 3 поступает на детектор 4 максимального сигнала.

Детектор 4 максимального сигнала представляет собой схему сравнения на N входов и состоит из Л транзисторов, имеющих общее эмиттерное сопротивление. В момент сравнения, который соответствует началу слова в телеметрическом кадре, с общего синхронизатора передающей аппаратуры системы телеизмерений поступает импульс. В этот момент на выходах детектора 4 появляется сигнал на той выходной шине, на входе которой действовало наибольщее напряжение. Наибольшее напряжение будет поступать от того генератора 3 пилообразного напряжения, запуск которого произошел раньше. Если в момент сравнения на входах детектора 4 два н более одинаковых напряжения, что соответствует групповому поступлению требований, то на соответствующих выходах в это же время появятся напряжения. Отсюда видно, что детектор 4 выполняет роль диспетчера, организующего дисциплину обслуживания «привел первым первым обслужен.

С выходов детектора 4 сигиалы поступают на входы логической схемы 5 выбора каналов.

Логическая схема 5 выбора каналов состоит из Л шин, равное числу каналов. Схемы совпадения 6 включены между каждыми соседними шинами, через одну шину, через две и так далее. Общее число схем совпадения 6 равно числу сочетаний из N по два. К -V-ой шнне подключены () схем совпадения 6, вторые входы этих схем подключены соответственно к первой, второй и т. д. шинам. Со схем совпадения сигналы через схемы «ИЛИ 7 поступают на каскады аитисовпадения 8, которые расположены во всех шинах, кроме первой, соответствующей первому каналу. В случае, если с выхода детектора 4 напряжение ноступило только на один вход логической схемы 5, то каскады логической схемы 5 пропускают это напряжение на выход, не оказывая на него никакого воздействия. Если же 1 .момент сравнения напряжение появляется сразу на иескольких выходах детектора 4, то на выход логической схемы 5 выбора капало проходит напряжение с того входа, котог соответствует наименьшему номеру ка Например, пусть напряжение с детект иостуиило только на входы а и б, что ствует первЬму и второму каналу, е ние, действующее на входе а, .. ход схемы 5. а наиряжение, дей входе б, через каскад анти ироходиг, так как срабатыв

дения 6, и образовавшийся импульс закрывает каскад антисовпадения 8. В результате при поступлении требований группами (по два, по три и т. д.) логическая схема 5 выбора каналов организует ди-сцинлину обслуживания в порядке нумерациИ каналов.

Напряжение с одного из V выходов логической схемы 5 поступает на схему 9 статической памяти адресов, которая представляет собой запоминающее устройство номеров каналов адаптивного коммутатора в двоичном коде. Разрядность двоичного кода олределятся из выражения (Л/+l). Отсюда следует, что канальность адаптивного коммутатора должна быть , причем адрес номера канала, содержащий одни нули, является запрещенным (занись номера канала в двоичном коде производится перед работой). Если необходимо сменить адреса в процессе работы, то в составе передающей аппаратуры должно быть программное устройство с записанными адресами номеров каналов, которое включается по соответствующей команде. Для этого схема 9 статической памяти должна нметь каскады ввода адресов. Кроме того, схема статической памяти адресов 9 должна иметь устройство считывания, а элементы памяти должны быть выбраны такими, что при считывании записанная информация должна сохраняться (элементы памяти с неразрушаемым считыванием информации). Устройство считывания схемы статической намяти должно состоять из обмоток считывания и набора схем «ИЛИ. Общее число схем «ИЛИ равно числу разрядов в двоичиом коде, а число входов в каждой схеме «ИЛИ равно числу каналов.

Выходы логической схемы 5 являются обмотками считывания схемы статической намяти адресов 9. Напряжение, поступающее по одному из выходов логической схемы 5, является сигнало.м считывания номера соответствующего канала в двоичном коде. Двоичное число в парал;1ельном коде поступает на схему JO динамической намяти адресов, представляющую собой отдельные триггерные ячейки ;амяти (связи между триггерами отсутствуют). В начале каждого слова триггеры схемы W динамической иамяти устаиавливаются в исходное (нулевое) состояние и.миульсами сброса, поступающими с синхронизатора передаюп 1,ей аппаратуры. Частота следования импульсов сброса равна частоте следования слов в телеметрическом кадре (запуск триггеров - раздельный). С нрпходом сигнала на обмотку считывания схемы 9 двоичное число из ячеек статической намяти переписывается в ячейки схемы 10 динамической памяти адресов.

В соответствии с заиисапным числом в схеме 10 возбуждается соответствующая выходпая шина диодной матрицы 11 и ключ 12 даипого канала открывается. Диодная матрица 11 обычная, но запрещенной является комбинация, состояп1,ая из одних пулей. Если триггеры динамической намяти соединить но схеме счетчика, то совместно с диодной матрицей И и ключами 12 будут представлять собой электронный коммутатор. Напряжение с датчика, нрощедщее через ключ 12, поступает на аналого-цифровой преобразователь, в котором к измерительной информации нриписывается адрес канала, поступающий со схемы 10 статической памяти адресов. Одновременно с открытием ключа 12 данного капала нанряжением, снимаемым с выходной щины диодной матрицы 11, возвращаются в исходное состояние анализатор 1 активности и генератор 3 пилообразного напряжения схемы 2 иамяти моментов появления требований на онрос данного канала. На этом заканчивается цикл обслуживания одного требования. Носкольку длительность обслуживания каждого требования выбрана постоянной и равной длительности слова в двоично.м коде, то с поступлением очередпого импульса синхроиизации, совпадающего с началом следующего слова, на вход детектора 4 максимального сигнала начинается обслуживание очередного требования, если оно имеется.

При таком методе передачи результатов измерений в структуре телеметрического сигнала возможны как холостые слова, так и холостые кадры, когда требования на онрос каналов поступают редко. В этих условиях обычно используют сочетание времеиного и кодового разделения каналов, т. е. используют циклический и адаптивный -коммутаторы. Схема «ИЛИ 13 предназначена для того, чтобы в случае занятости адаптивного коммутатора поступал сигпал запрета на передачу информации циклическим коммутатором.

Кроме того, импульсы запрета с выхода схемы «ИЛИ 13 поступают иа вход счетчика числа требований на обслуживание 15 схемы 14. Счетчик 15 (двоичный, десятичный и т. д.) имеет ограниченный объем Ммип, Ммпн - минимальное количество требоваиий на обслуживание, ноступивщее на адаптивный коммутатор за заданное время ta и работает на иереполпение.

При высокой активиости измеряемых процессов, когда требова ния на опрос капалов поступают достаточно часто (больше, чем Л/М1П1 за время t), то счетчик /5 за время / переполняется (допускается многократное переполнение) и выдает импульс, которыГ устанавливает в рабочее ноложеипе триггер управления 16. Напряжением, снимаемым с выхода триггера управления 16, закрывается и каскад аптисовпадения /7, и схема ирииуд тельпого опроса не работает.

Время работы счетчика /5 / задается счсгчико.м 18, который непрерывно считает нмпульсы, поступающие с выхода синхронизатора иередающей аппаратуры. Объем счетчика 18 выбирается таким, что он начинает счет импульсов одиовременно с началом работы счетчика 15 и переполняется через время (. В момент переполнения па его выходе ноявляегся импульс переполнения, который, во-первых, поступает на вход каскада антисовпадения 17. во-вторых, устанавливает в нулевое состояние счетчнк 15 (прерывает работу счетчика 15) и, в-третьих, через линию задержки 19 (время задержки определяется временем установления переходных процессов в триггере управления 16} поступает на триггер управления 16 и возвращает его в исходное состояние, при котором каскад антисовпадения остается открытым. Поскольку при высокой активности измеряемых процессов каскад анрисовпадения 17 остается закрытым, то импульс переполнения счетчИКа М -никакого возде 1стБия на режим работы адаптивного коммутатора не оказывает.

При низкой активности измеряемых ироцессов (например, в установившемся режиме работы контролируемых систем), когда требования на опрос поступают весьма редко (меиьше, чем уИмии за время /о) или вообще не поступают за время о, требование на опрос каналов формируется с помощью схемы 14. В этом случае счетчик 15 за время to, задаваемое счетчиком 18 ие успевает перепол:ниться, триггер управления 16 остается в исходном состоянии, и каскад антисовпадения 17 открыт. Поэтому импульс переполнения счетчика 18 проходит через открытый каскад аитисовпадения 17 и поступает на генераторы 3 схемы 2 памяти моментов появления требовании на опрос каналов и своим фронтом -запускает генераторы 3. Одновременно во всех каналах появляется требование на обслуживание. Адаптивный коммутатор приступает к выполнению требований иа обслуживание, начиная с первого канала. Этим же имиульсо.м переполпеипя счетчика 18 счетчик 15 устаиавливается в пулевое состояние. Снова счетчик 15 иачинает счет ностуиающих требований на обслуживание. Поскольку принудительно обслуживаются все каналы и требований много, счетчик 15 за время /о переполняется, триггер управления 16 устаиавливается в рабочее положение, и каскад антисовпадения 17 закрывается. Поэтому импульс иереиолпеиия счетчика 18, появляющийся через время о, на вход схемы 2 плмяп; моментов появления требований на опрос каналов не проходит, ио устанавливает счетчик /5 и триггер управлеиия 16 в исходное состояние, подготавливая тем самым схему 14 к следующему ци-клу опроса. Если сохраняется низкая активная активность измеряемых процессов, то цикл принудительного опроса повторяется через время 2t.

Пред м е т и з о б р е т е и я я

1.Адаптивный коммутатор системы телеизмерений, содержащий схему памяти моментов иоявления требований, первые входы которой подключены к выходу анализатора активности измеряемых параметров, а выходы через последовательно соединен1Пз1е детектор максимального сигнала, логическую схему выбора каналов, схемьг статической п динамической иамят) адресов каналов подключены ко входам диодной матрицы, выходы )соторой подключены ко входам ключей, схемы «ИЛИ, анализаторов активности измеряемых параметров и ко вторым входам схемы памяти моментов появления требований, другие входы ключей и анализаторов активности измеряемых параметров подключены к датчикам, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективное ги устройства в случае низко активности измеряемых нроцессов, введена схема принудительного опроса, вход которой подключен к выходу схемы «ИЛИ, а выход - к третьим входам схемы намяти моментов иоявления требоваиий.

2.Коммутатор по иуикту 1, отличающийся тем, что схема принудительного опроса содержит счетчик числа требований иа обслуживание, счетчик калиброваипых отрезков времени, линию задержки, триггер управления, каскад антисовнадеиия, причем выход счетчика чис.ш требоваиий через триггер управления подключен к одному входу каскада антисовпадения, другой вход которого подключен к другому входу счетчика числа требований на обслуживание, через линию задержки- к другому входу триггера управления и к выходу счетчика калиброваииых отрезков времени.