Телеметрическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

1

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в информациочных измерительных системах..

Известны телеметрические устройства с кодовым (адресным) разделением каналов, содержащие последовательно соединенные блок памяти адресов, коммутатор, аналого-цифровоп преобразователь и формирователь кадра, к другому входу которого через кодер синхросигнс1лов подключен выход хронизатора, соединенного с тактовым входом блока памяти адресов 1.

Недостатком известных телеметрических устройств( является отсутствие гибкости в распределении информативности устройства между телеметрическими датчиками. При этом под гибкостью распределения информативности понимается возможность назначения произвольных частот опроса датчиков в широком диапазоне частот. Это свойство необходимо как для оптимизации программы измерений на отдельном объекте контроля, так и для перенастройки телеметрического устройства при использовании его на различных объектах. Отсутствие гибкости приводит к назначению избыточных час тот опроса, уменьшению общего количества обслуживаемых датчиков и в конечном итоге к ухудшению качества телеконтроля объекта.

Известно телеметрическое устройство, содержащее синхронизатор (приемник команд), выходы которого подключены к входам блока управления опросом (декодер команд) и последовательно соединенные блок хранения

10 программ опроса (программный блок), блок сбора информации (коммутатор),запоминающий блок,формирователь группового сигнала (блок управления) и передатчик, к другим входам которых

15 подключены выходи блока хранения программ опроса.

Данное устройство позволяет реализовать несколько программ опроса информационных каналов (датчиков) 2.

20

Однако устройство имеет значительные потери информативности радиолинии и запоминающих устройств за счет затрат информативности на передачу адресов опрашиваемых информационных 25 кангипов (датчиков) . В таких системах на передачу адресной информации затрачивается более 50% информативности сисТекы, что в конечном итоге ограничивает допустимое число программ, а 30 следовательно, и информационную гибкость. Кроме того, в устройстве практически невозможно реализовать три ступени коммутации для передачи информации высокоскоростных, среднескоростных и медленно менйющихся параметров. Ограниченное число градаций скорости опроса также ведет к неэффективному использованию имеющейся пропускной способности и, как следствие, к ухудшению качества телеконтроля объекта. Цель изобретения - повышение информативности (пропускной способности) устройства. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее син срониза тор, первые выходы которого соединены со входами Ьлока управления опросом, блок хранения nporpeiMM опроса, выход которого соединен с первым вхо дом блока сбора информации, первый выход которого соединен с первым входом блока памяти, выход блока па мяти соединен с первым информационным входом формирователя группового сигнала, первый выход которого соеди нен со входом передатчика, введены блок регистров адресов, триггер, сче чики, ключевые элементы и элемент И первый выход блока управления опросо соединен с первым входом блока регистров адресов, второй вход которого соединен с одним из первых выходов синхронизатора, выход - со вторым входом блока сбора информации, второй выход блока сбора информации соединен со вторым информационным входом формирователя группового сигм ла,. третий выход - со вторым входом блока памяти и первым входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с третьим информационным входо формирователя группового сиг нала, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчика второй выход блока управления опрсГсом соединен через триггер со BTOJMJM входсм первого ключа и непосредствен но с третьим входом блока памяти и управляющим входом формирователя группового сигнала, синхронизирукиаий вход которого соединен со вторым вы ходом синхронизатора, третий выход блока управления опросом соединен со вторым выходом синхронизатора, третий выход блока управления опросом соединен со вторым входом перво го счетчика, первый выход которого соединен с первым входом второго ключевого элемента, вторые выходы через элемент И - со входом второго ключевого элемента, выходы второго счетчика и второго ключевого элемента, соединены со входом блока хранения программ опроса. Кроме того, формирователь группового сигнала содержит информационный регистр, управляющий регистр, переключатель блока оперативной памяти, блока считывания, триггеры и ключевые элементы, выход информационного регистра соединен со входом переключателя, выходы которого соединены со входами блоков оперативной памяти, первые выходы блоков оперативной памяти соединены со входами первого триггера, вторые выходы - с информационными входами блока считывания, первый выход первого триггера, соединен с первым входом первого ключевого элемента, выход которого соединение , управляющимвходом блока считывания, второй выход первого триггера соединен с первым входом второго ключевого элемента, вторые входы Первого и второго ключевых элементов соединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего регистра, третий выход которого соединен непосредственно с первьлм и через второй триггер со вторым входами третьего ключевого элемента выход которого соединен с управляющим входом информационного регистра информационные входы формирователя соединены с информационньлми входами информационного регистра, управляющий вход - со входом управляющего регистра, синхронизирующий вход - с синхронизирующим входом второго триггера, выход блока считывания и выход второго ключевого элемента соединены соответственно с первым и BTOptD выходами формирователя. На фиг.1 представлена блок-схема телеметрического устройства; на фиг.2 - то же, формирователя группового сигнала; на фиг. Зл-структура сшреса ячейки блока хранения программ опроса; на фиг.Зб - то же,телеметрического кадра в режиме непосредственной Передачи (НП); на фиг. то же, в режиме НП-ВОСПР (воспроизведение); на фиг.Зг - типовая последовательность кадров. Телеметрическое устройство содержит (фиг. 1) синхронизатор 1, блок 2 управления сп хгсов, блок 3 регистров, адресов, первый счетчик 4, второй ключевой элемент 5, блОк 6 хранения программ опроса, второй счетчик 7, элемент И 8, блок 9 сбора информации, блок 10 памяти, формирователь 11 группового сигнала, передатчик 12, триггер 13, первый ключевой элемент 14. Формирователь 11 группового сигнала содержит (фиг.2) информационный регистр 15, переключатель 16, блоки 17 н 18 оперативной памяти, блок 19 считывания, первып триггер 20, первый и йторой ключевые элементы 21 и 22, второй триггер 23, третий ключевой элемент 24, управляющий регистр 25. Устройство работает следующим образом.

На вход синхронизатора 1 подаются импульсы кадровой и словной (цикловой) синхронизации. Синхронизатор 1, имеющий шестнадцать выходов, вырабатывает для каждого из выходов регулярную импульсную последовательность, поступающую на соответствующий вход блока 2 управления опросом, который формирует импульсные последовательности для опроса измерительных каналов и высокоформативных цифровых каналов, осуществляемого в блоке 9 Сбора информации,.

Сбор телеметрической информации от измерительных каналов осуществляется с использованием блока 6 хранения программы опроса/ выполненного в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и первого счетчика 4, Счетчик 4 имеет тринадцать разрядов (фиг.За), образующих полный адрес ячейки ПЗУ. Два старших разряда, являющихся номером программы опроса, могут обозначать номер ПЗУ, если использовать несколько ПЗУ - по одному на каждую программу опроса. Десятый и одиннадцатый разряды обозначают номер зоны ПЗУ и одновременно номер типа телеметрического кадра. Всего возможны четыре типа кадра, отличающихся составом каналов. Разряды с десятого по тринадцатый используются при формировании командного слова (КС) служебной части кадра, которое управляет сменой программы выбора и адресации в приемной телеметрической станции. Разряды с первого по девятый обозначают номер ячейки ПЗУ в пределах зоны. Управление двенадцатым и тринадцатым разрядами осуществляется с помощью командных сигналов. Если на объекте используется одна Программа опроса, то эти разряды имеют нулевое значени и не влияют на работу системы.

Возможны два режима управления десятым и одиннадцатым разрядами. В первом из них эти два разряда являются старшими разрядами счетчика 4, при этом четыре зоны ПЗУ считываются поочередно по мере поступления управляющих импульсов, причем каждая из зон образует кадр. В каждой зоне записаны адреса каналов, которые при считывании направляются в блок 9 сбора информации через блок 3 регистров адресов.

Для каждого отдельного телеметрируемого объекта размер зоны зависит от числа измерительных каналов в кадре. Так, если все выходы синхронизатора 1 подключены к измерительнь& 1 каналам, то число их в кадре, а следовательно и размер зоны, равен 512. Отключение каждого выходного канала синхронизатора 1 на передачу высокоформативных цифровых сигналов уменьшает размер зоны на 32 ячейки, так как в кадре размещены 32 цикла о«нхронизатора 1, Минимальная частота опроса канала равна 1/4 кадровой частоты, т.е. раина 25 Гц.

Другим режимом управления десятым и одиннадцатым разрядами счетчика 4 Является формирование их по внешним командным сигналам. Фиксация одиннадцатог разряда в определенЕ ом состоянии приводит к тому, что формируются только два типа кадра, но с удвоенной частотой повторения.Записью и удер0жанием в постоянном состоянии этих разрядов выбирается и постоянно формируется один из четырех возможных типов кадров. При этом частота повторения кадра увеличивается до 100 Гц.

5

Дпя передачи медленно менягацихся параметров (ММП) предусмотрена вторая ступень коммутации. В ее формировании Участвуют второй счетчик 7 и одна зона блока 6 хранения программ опроса

0 (ПЗУ) , в которой записаны адреса ММП. .1 Для передачи этих параметров в одном из кадров программы опроса первой ступени отводится определенная позиция (например, первая позиция в первом

5 кадре). На адрес ПЗУ, соответствующий этой позиции кадра, настраивается элемент И 8, который подключен к поразрядным выходам первого счетчика 4 . Импульс совпадения с выхода эле0мента И. 8 поступает на второй счетчик 7, а содержимое этого счетчика (структура его разрядов такая же, как и у счетчика 4) вводится в ПЗУ вместо содержимого счетчика 4. При этом

5 выход счетчика 4 блокируется с помощью ключевого элемента 5. Физически ячейка ПЗУ с адресом счетчика 4, на который настраивается элемент И 8, отсутствует. Размер зоны адресов каналов второй ступени может

0 быть произвольным. Если размер зоны равен 512 .адресам, то минимальная частота опроса каналов во второй ступени коммутации равна 0,05 Гц, если размер зоны 256 адресов, то минималь-/

5 ная частота равна 0,1 Гц.

Сбор информации от высокоскоростных цифровых источников осуществляется путем подачи импульсных последовательностей от синхронизатора 1

0 непосредственно или через блок 2 управления опросом на блок 3 регистров ащзесов Адреса, записанные в эти ,регистрыj постоянно поступают в блок 9 сбора информации.

5

Запись информации в блок 10 памяти осуществляется путем подачи информационных сигналов с выхода блока 9 сбора информации и регулярной последовательности управляющих импульсов

0 пословной синхронизации с. соответствуквдего выхода блока 2 управления ойросом. Для установления требуемой скорости записи в блоке 2 управления опросов используются соответствующие выходы синхронизатора. При этом

5

реализуется режим ЗАП (запись) и HПЗАП (непосредственная передача + запись) , при котором информация, записываемая в блок 10 памяти, одновременно П редается В1канал связи. Для записи телеметрической информации, не вводимой в канал связи, используются временные позиции кадра, отводимые для передачи сигналов высокоскоростных цифровых каналов. При этом управляющие импульсы поступают одновременно на Первый счетчик 4 и в блок 9 сбора информации (на высокоскоростной источник) , но в-ходные сигналы первой и второй ступени коммутации блока 9 подаются только на вход блока 10 памяти, доступ их в формирователь И1 группового сигнала закрывается, все четыре слова в кадр отведены для передачи телеметрической информации первой и второй ступени коммутации в режиме НП, а нечетные - для передачи информации высокоскоростных датчиков.

Необходимо также обеспечить дополнительно запись в блок 10 памяти потока телеизмерений интенсивностью 256 кбит/с с датчиков, не включенных в состав кадра. Для реализации этого режима к элементу ИЛИ (не показан), формирующему управляющие импульсы для счетчика 4 в блоке 2 управления опросом, подключаются все 16 выходных каналов синхронизатора 1. Размер зон при этом равен 512 слов, причем нечетные адреса собирают информацию для режима НП, а четные - для записи Ключевой элемент 14 и триггер 13 не пропускают четные измерения на вход формирователя 11 группового сигнала, разделяя таким образом два одновременно собираемых потока информации. Дайный пример показывает, что суммарная информативность, телеметрического устройства может быть доведена до 768 кбит/с.

Режим НП образуется путем формирования группового сигнала, являющегося суммой телеизмерений первой и второй ступеней коммутации и информации высокоскоростных цифровых каналов. Информационная часть кадра при этом состоит из 512 слов по 10 разрядов каждое.

Режим ВОСПР (воспроизведение) реализуется путем формирования сигнала из информации, воспроизводимой с блока 10 памяти. При этом режиме (фиг.1) информация поступает через регистр 15 и переключатель 16 в один из блоков 17 и 18 оперативной памяти. Импульсы словной частоты устанавливают триггер 23 в положение, при котором ключевой элемент 24 открыт, что означает возможность доступа к регистру 15, в котором записано очередное слово из блока 10 памяти. Импульсы считывания переносят это слово в один из блоков 17 и 18

оперативной памяти и с помощью триггера 23 закрывают ключевой элемент 24. Если к очередному моменту считывания новое слово в регистр 15 не введено, то ключевой элемент 24 закрывается и считывание не происходит.

Блоки 17 и 18 оперативной памяти заполняются поочередно. После заполнения одного из них триггер 20 устанавливается в положение, указывающее на готовность блока оперативной памяти к считыванию, при этом ключевой элемент 21 открыт, а ключевой элемент 22 закрыт. При открытом ключевом элементе 21 ведется считывание информации из блока оперативной памяти через блок 19 считывания. Частота считывания может быть равна 51200, 25600, 12800 слов/с. При этом кадр блока оперативной памяти может быть передан за 1,2 или 4 кадра передачи .

При скорости воспроизведения 512000 бит/с кадр в режиме ВОСПР идентичен кадру НП. Для компенсации медленных изменений скорости воспроизведения (детонации) реальная скорость воспроизведения делается несколько меньше скорости передачи информации по радиолинии. В результате этого к моменту начала среднего очередного кадра блок оперативной памяти не готов к считыванию и ключевой элемент 21 закрыт, а ключевоП элемент 22 открыт (управление ключами осуществляется управляющими регистром 25, и возможно только в промежутках между кадрами). При этом положег ии ключевых элементов 21 и 22 передается кадр НП, что отражается в командном слове (типовая последовательность кадров имеет вид, представленный на фиг.Зг). Доля кадров зависит от соотношения скоростей передачи и воспро;1зведения.

Таким образом, изобретение обеспечивает повыиение информативности телеметрического устройства между датчиками за счет отсутствия в передаваемой информации адресов опрашиваемых каналов и холостых слов, а также путем гибкого сочетания режимов непосредственной передачи и воспроизведения, наличие сменных программ опроса и широких пределов изменения частоты опроса каналов и воспроизведения кадров, различающихся по составу каналов.

. Формула изобретения Телеметрическое устройство, содержащее синхронизатор, выход1 1 которого соединены со входами блока управления опросом, блок хранения программ опроса, выход которого соединен с первым входом блока сбора информации, первый выход которого соединен с первым входом блока памяти, выход блока памяти соединрн с первым информационным входом формирователя труппового сигнала, первый выход которого соединен со входом передатчика, отличающееся тем, что, с целью повьаыения информативности устройства, в него введены блок регистров адресов, триггер, счетчики, ключевые элемент и элемент И, первый выход блока управления опросом соединен с первь входом бло ка регистров адресов, второй вхрд которого соединен с одним из выходов синхронизатора, выход - со вторым входом блока сбора информации, второ выход блока сбора информации соединен со вторым информационным входом формирователя группового сигнала, третий выход - со вторым входом блока памяти и первым входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с третьим информационным входом формирователя группового сиг нала, второй выход которого соединен с первым входом первого счетчик второй выход блока управления опросом соединен через триггер со вторы входом первого ключа и непосредстве но с третьим входом блока памяти и управляющим сходом формирователя группового сигнала, синхронизирующи вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, третий выхо блока управления опросом соединен с вторым выходом синхгэнизатора, третий выход блока управления опросом соединен со вторым входом первого счетчика, первый выход которого сое динен с первым входом второго ключе вого элемента, BToiMje выходы через элемент И - со вторым входом второг ключевого элемента, выходы второго счетчика и второго ключевого элемен та соединены со входом блока хранения программ опроса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь rfуппового сигнала содержит информационный регистр, управляюпшй регистр, переключатель блока оперативной памяти; блок считывания, триггеры и ключевые элементы, выход информационного регистра соединен со входом переключателя, выходы которого соединены со входами блоков оперативной памяти, первые выходы блоков оперативной памяти соединены со входами первого триггера, вторые выхоfH - с информационными входами блока считывания, первый выход первого триггера соединен с первым входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с управляющим входом блока считывания, второй выход первого триггера соединен с первым входом второго ключевого элемента, вторые входы первогои второго ключевых элементов соединены соответственно с первым и вторым выходами управляющего регистра, третий выход которого соединен непосредственно с первь 1 и через второй триггер со вторым входами третьего ключевого элемента, выход которого соединен с управляющим входом информационного регистра, информационные входы формирователя соединены с информационными входами информационного реги.стра, управляющий вход - со входом управляющего регистра, синхронизирующий вход - с синхронизирующим входом второго триггера, выход блока считывания и выход второго ключевого элемента соединены соответственно с первым и вторьм выходами формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Барсуков Ф.И. и Русанов Ю.Б. Элементы и устройства радиотелеметрических систет. М., Энергия, 1973, с.25. 2. Справочник по телеметрии. Под ред. Грюнберга,Э.Л. М., Машиностроение, 1971, с. 541 (прототип).

Ч 3

фф У

Фи1.2