Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

(54) АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

СИСТЕМЫ

Изобретение относится к телеизме реыиям и может быть использовано в. адаптивных системах связи и управления.

Известен адаптивный коммутатор системы телеизмерений,-в котором для первоочередной передачи в линию связи выбирается канал с максимальной активностью изменения измеряемого параметра. При этом для получения максимального быстродействия осуществляется параллельный выбор наиболее активного канала.Адаптивный коммутатор содержит анализаторы активности, блоки памяти моментов появления требований на опрос каналов,представляющие собой генераторы линейно изменяющегося напряжения, детектор максимального значения сигнала, логическую схему выбора каналов, сос.тоящую из элементов совпадения,элементов ИЛИ И каскадов антисовпадения. Кроме того, устройство включает в себя блоки статической памяти адре.сов, блоки динамической памяти адресов, диодную матрицу, ключи и схему ИЛИ .;

Недостатком данного устройства является его техническая .сложность, обусловленная наличием лргической .

схемы выбора каналов, которая содержит большое количество элементов со сложной структурой взаимных связей между ними.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является передающее устройство с адаптивной коммутацией, содержащее преобразователи погрешности аппроксимации,

10 ключи, генератор импульсов, анализатор погрешностей аппроксимации, аналого-цифровой преобразователь и передающее устройство (блок считывания причем сигнальные входы преобраэо15 вателей погрешности аппроксимации соединены с истОчникабли измеряемых сигналов и с сигнальными входами ключей, выходы которых соединены между собой и со входом аналого-циф20рового преобразователя,.входы сброса преобразователей погрешности аппроксимации соединены с управляющими входами ключей и с управляющими выходами анализатора погрешностей аппрок25симации , сигнальные входы которого подключены к выходам преобразователей погрешности аппроксимации, а счетный вход соединен с выходом генератора импульсов, выходы аналого-цифрового

30 преобразователя соединены- с инфбЕмационными входами блока считывания, адресные входы которого подключены к адресным выходам анализатора погрешностей аппроксимации 2

В известном устройстве осуществляется последовательный анализ активности измеряемых параметров, что существенно ограничивает быстродействие устройства, которое определя ется временем, необходимым для выбоipa канала. Это в свою очередь ограничивает частотный диапазон измеряемых сигналов и их количество, которое способно обслужить данное устройство при заданных характеристиках кангша связи.

Цель изобретения - увеличение быстродействия адаптивного коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий генератор импульсов, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с информадионньами входами блока считывания, информационный выход которого соединен с выходом адаптивного коммутатора, синхронизирующий выход - со входом запуска аналого-цифрового преобразователя и в каждом информационном канале преобразователь погрешности аппроксимации и первый ключ, информационные входы которых объединены и подключены к соответствующему входу адаптивного коммутатора, вход сброса преобразователя погрешности аппроксимации соединен с управляющим входом первого ключа, выходы первых ключей .всех информационных каналов объединены и подключены к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, введены дешифратор, формирователь кода адреса, дешифратор адреса , регистр адреса, амплитудный дискриминатор, блок запуска, счетчик, выходной регистр, в каждый информационный канал введены элемент И и второй ключ, информационные -каналы сгруппированы по два и в каждую группу введены блок сравнения и триггер, в каждой группе информационных каналов выходы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с информационными входами вторых ключей и входами блока сравнения, выход.которого соединен с информационным -входом триггера, прямой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами элементов И соответственно первого и второго информационных каналов группы, выходы элементов И соединены с управляющими входами вторых ключей, выходы вторых ключей всех информационных каналов объедийены и соединены,с первым входом амплитудного дискриминатора, выход которого соединен.со входом разрешения записи регистра адреса, выходы

которого соединены с информационными входами выходного регистра, выходы выходного регистра соединены с адресными .входами блока считывания и входами дешифратора адреса, выходы которого соединены с объединенными уп.равляющими входами преобразователей погрешности аппроксимации и вторых ключей соответствующих информационны каналов, синхронизирующий выход блока считывания соединен с входом сброса амплитудного дискриминатора, входом разрешения записи выходного регистра и первым управляющим входом блока запуска, второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход блока запука соединен со входом счетчика, выходы счетчика соединены со входами дешифратора, адресными входами формирователя кода адреса и входами старших разрядов регистра адреса, вход младшего разряда которого соединен с выходом формирователя кода адреса, информационные входы которого соединены с прямыми выходами триггеров соответствующих информационных каналов, выходы дешифратора соединены с объединёнными вторыми входами элементов И и синхронизирующими входами триггеров соответствующих информационных каналов,. последний выход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока запуска.

Сущность предлагаемого адаптивного коммутатора заключается в том, что в нем осуществляется последовательный анализ погрешностей аппроксимации, которые являются максимальными в группе из двух погрешностей, причем выявление максимальной погрешности в труппе осуществляется параллельно при помощи операции сравнения Благодаря этому последовательному анализу подвергается вдвое меньшее, чем в известном устройстве, количество пйгрешностей, что и позволяет повысить быстродействие устройства примерно в два раза.

На чертеже изображена структурная блок-схема адаптивного коммутатора.

Адаптивный коммутатор содержит информационные каналы 1, попарно объединенные в группы 2., каждый . информационный канал 1 состоит из преобразователя погрешности апроксимации (ППА) 3, предназначенного для формирования в канале сигнала, пропорционального текущей погрешности аппроксимации измеряемого параметра элемента И 4, управляющего ключом 5. и ключа 6. Каждая группа 2, кроме двух информационных каналов 1, содержит также блок 7 сравнения, служащий для выявления канала с максимальной (из двух сравниваемых) погрешностью, О-триггер 8, предназначенный для фиксации состояний выходов блока 7 сравнения. Кроме того, адаптивный коммутато содержит регистр 9 адреса, предназначенный для хранения кода адреса выбранного канала, амплитудный дискриминатор 10, в котором осуществля ется последовательный анализ погрет ностей групп дешифратор 11 адреса, предназначенный для управления состояниями ключей б и сброса 3 ППА,. генератор 12 импульсов, поступление импульсов от генератора 12 импульсов управляется блоком 13 запуска, двоичный счетчик 14, который управляет работой дешифратора группы,выходной регистр 15, осуществляющий хранение кода адреса выбранного канала в течение цикла работы коммутатора, блок 16 считывания, предназ наченный для преобразования параллельного кода адреса и информации выбранного канала в последовательный код, для считывания преобразова ного кода в канал связи, а также дл .синхронизации работы всего адаптивного коммутатора, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, образующи цифровой код информации выбранного канала 1, формирователь 18 мультиплексора кода адреса, который представляет собой адресно управляемый коммутатор логических сигналов и- пр назначен для формирования кода, млад шего разряда адреса выбранного кана ла, дешифратор 19 группы, осуществл ющий управление D-триггерами 8 и схе мой И 4 каждой группы. Коммутатор работает следующим об разом. На выходах ППА 3 непрерывно формируются .сигналы, пропорциональные текущей погрешности аппроксимации из меряемого параметра в соответствии с одним из алгоритмов. Выходные сигналы каждой пары ППА 3, образующих группу 2, сравниваются между собой при помощи блока 7 сравнения, на выходе которого появляется логическая 1, если сигнал от верхнего по схеме ППА 3 превышает сигнал от нижнег При обратной ситуации на выходе блока сравнения появляется логический О. Синхронизирующий импульс с синхро низирующего выхода блока 16 считывания открывает блок 13 запуска, который состоит- из элемента И и управляю щего триггера с раздельными входами (не показаны). . . Импульсы от генератора 12 импульсов через открытый блок 13 запуска поступают на вход двоичного счетчика 14. Двоичный код с выходов счетчика 14 поступает на входы дешифратора 19 группы, на выходах которого пооче редно при каждой смене двоичного кода появляется логическая 1, воздей ствующая на синхронизирующий ход D-триггера 8 и на вторые входы элементов И 4 соответствукяцей группы 2.При этом 0-триггер В принимает состояние подключенного к его информационному входу (О-входу) выхода блока сравнения: Выходы D-триггера : 8 управляют первыми входами элементов И 4. Таким образом, в зави- ;симости от ТОГО, какая из двух погрешностей аппроксимации в группе максимальна, с появлением-сигнала на соответствующем выходе дешифратора 19 группы открывается либо верхний, либо нижний элемент И 4, при этом открывается соответствующий ключ 5 погрешностей, и сигнал с выхода ППА 3,соответствующий максимальной из двух погрешностей, появляется на общем выходе ключей 5 погрешностей 4 При этом О-триггер 8, управляемый передним фронтом импульса от дешифратора 19 группы, после окончания фронта не изменяет своего состояния, и таким образом исключается возможность ситуации, когда при равных погретиностях аппроксимации оба ключа 5 погрешностей имеют неопределенное состояние. Таким образом, на выходах ключей 5 формируется последовательность импульсов, .длительность которых равна времени существования логической 1 на выходе дешифратора 19 группы 2, а амплитуда каждого импульса равна максимальной из двух погрешностей в группе 2. Эти импульсы поступают на вход амплитудного дискриминатора 10, который построен по принципу сравнения амплитуды очередного импульса с запомненным значением амплитуды предыдущего импульса и содержит запоминающий блок,импульсный усилитель и пороговый блок (не показаныJ. Если амплитуда входного импульса превышает амплитуду импульса, поступившего в предыдущий момент от предыдущей группы, то на выходе амплитудного дискриминатора 10 появляется сигнал, который разрешает запись двоичного кода счетчика 14 в параллельный регистр 9 адреса. Если амплитуда входного импульса меньше амплитуды импульса от предыдущей группы, то перезапись кода в регистр 9 адреса не осуществляется. Таким образом, после обегания дешифратора 10 всех групп в старших разрядах регистра 9 адреса оказывается записанным двоичный код адреса группы 2 с максимальной погрешностью аппроксимации. В младший разряд регистра 9 адреса при каждой перезаписи записывается адрес канала 1 в группе 2 1 или О в зависимости от состояния соответствующего D-триггера 8. Адрес канала в группе образуется при помощи формирователя 18, который представляет собой логический коммутатор, имеющий п коммутируемых входов и m logjj n адресных входов, где п - количество групп 2, равное половине количества каналов 1. Схема формирователя 18 строится таким образом, что выход принимает логическое состояние того коммутируемого входа, адрес которого в виде двоичного кода имеется на адресных входах формирователя. После обегани дешифратора 19 группы всех групп 2 при появлении логической на по леднем выходе дешифратора 19 группы блок 13 запуска закрывается,и работа адаптивного коммутатора останавливае ся.К этому моменту в регистре 9 адре са оказывается записанным код адреса канала с максимальной погрешностью.С приходом синхронизирующего импульса блока 16 считывания код адреса пере писывается из регистра 9 адреса в выходной регистр 15, на соответствующем выходе дешифратора 11 адре появляется сигнал, открывающий ключ б выбранного канала 1 и сбрасывающи ППА 3 в выбранном канале,1. Одновре менно синхронизирующий импульс запускает АЦП 17, сбрасывает память амплитудного дискриминатора 10 и открывает блок 13 запуска. Начинается следующий цикл работы адаптивного коммутатора, в котором одновре менно с поиском канала для передачи происходит сначала передача адреса канала, выбранного в предыдущем цик и одновременно кодирование сигнала этом канале, а затем передача .в канал связи кода информации выбранного в предыдущем цикле канала. Из структурной схемы и описания работы адаптивного коммутатора следует, что благодаря комбинированном параллельно-последовательному анали погрешностей аппроксимации удается повысить быстродействие устройства сравнению с известным в два раза. Это достигается сравнительно неболь шим усложнением схемы. В то же время увеличение быстродействия устройства в два раза поз воляет при заданном алгоритме ППА ли бо в два раза увеличить количество каналов, либо в два раза повысить ча тоту измеряемых процессов, либо в два раза увеличить точность измерений, что несомненно дает положитель ный эффект. Формула изобретения . Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы, содержащий генератор импульсов, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены.с информационными входами блока считывания, информационный выход которого соединен с выходом адаптивного коммутатора, синхронизи рующий выход - со входом запуска аналого-цифрового преобразователя и в каждом информационном канале преобразователь погрешности аппроксимации и первый КЛЮ1Ч ,информационные входы которых объединены и подключены к соответствующему входу адаптивного коммутатора, вход сброса преобразователя погрешности аппроксимации соединен с управляющим входом первого ключа, выходы первых ключей всех информационных каналов объединены и подключены к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия адаптивного коммутатора, в него введены дешифратор, формирователь кода адреса, дешифратор адреса, регистр адреса, амплитудный дискриминатор, блок запуска, счетчик, выходной регистр, в каждьй информационный канал введены элемент И и второй ключ, информационные каналы сгруппированы по два и в каждую группу введены блок сравнения и триггер, з каждой группе информационных каналов выходы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с информационными входами вторых ключей и входами блока сравнения, выход которого соединен с информационным входом триггера,прямой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами элементов И соответственно первого и второго информационных каналов группы, выходы элементов И соединены с управляющими входами вторых ключей, выходы вторых ключей всех информационных каналов объединены и соединены с первым входом амплитудного дискриминатора,выход которого соединен со входом разрешения записи регистра адреса, выходы которого соединены с информационными входами выходного регистра, выходы выходного регистра соединены с адресными входами блока считывания и входами дешифратора адреса,выходы/которого соединены с объединенными управляющими входами преобразователей пбгрешности аппроксимации и вторых ключей соответствующих информационных каналов , синхронизирующий выход блока считывания соединен с входом сброса амплитудного дискриминатора, входом разрешения записи выходного регистра и первым управляющим входом блока запуска , второй управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход блока запуска соединён со входом счетчика, выходы счетчика соединены со входами дешифратора, адресными входами формирователя кода адреса и входами старших разрядов регистра адреса, вход младшего разряда которого соединен с выходом формирователя кода адреса, информационные входы которого соединены с прямыми выходами триггеров соответствующих информационных каналов,выходы дешифратора соединены с объединенными вторыми входами элементов И и синхронизирующими входами триггс ров соответствующих информационных каналов, последний выход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока запуска..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i

2, Фремке А.Ф. Телеизмерения. - М., Высшая школа, 1975, с. 225-233, .рис. 7-12 (прототип).