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

1

Устройство относится к телеизмерениям и может быть использовано в адаптивных системах связи и управления, где необходимо сокращение объема измерительной информгщии.

Известен адаптивный коммутатор системы телеизмерений, в котором для первоочередной передачи в линию связи выбирается канал с максимальной активностью изменения измеряе.мого параметра. При зтом для получения максимального быстродействия осуществляется параллельный выбор нгшболее активного канала. Адаптивный коммутатор содержит анализатосяы активности в кгикдом кангше, блоки памяти моментов появления требований на опрос каналов, представляющие собой генераторы линейно изменяющегося напряжения, детектор максимального значения сигнгша, логический блок выбора каналов, состоящий из элементов совпадения, элемента ИЛИ и каскадов антисовпадения. Кроме того, устройство включает в себя блоки статической памяти адресов, блоки динамической памяти адресов, диодную матрицу, ключи и элемент ИЛИ

Недостатком данного устройства является его техническая сложность.

которая обусловлена наличием логического блока выбора каналов, который содержит большое количество элементов со сложной структурой взаимных связей меящу ними.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является передающее устройство с адаптивной коммутацией, содержащее преобразова10тели погрешности аппроксимации, ключи, генератор импульсов, анализатор погрешностей аппроксимации, аналого-цифровой преобразователь и первдё1пщий блок 1 блок считывания),

15 причем информационные входы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с источниками измеряемых сигналов и с информационными входами ключей, выходы которых соединены между собой и со входом аналого-цифрового преобразователя, входы сброса преобразователей погрешности аппроксимации соединены с управляющими входами ключей и с управлякяцими выхо25дами анализатора погрешностей аппроксимации, информационные входы которого подключены к выходам преобразователей погрешности аппроксимациц, а счетный вход соединен с выходом

30 генератора импульсов, выходы аналогоцифрового преобразователя соединены с информационньоми вводами блока считывания, адресные входы которого подключены к адресным выходам анализатора погрешностей аппроксимации. Для передачи в линию связи в этом устройстве выбирается канал с максимальной погрешностью- аппроксимации, которая выявляется анализатором погрешностей С 2 3

Недостатком этого устройства является то, что в нем осуществляется последовательный анализ активност измеряемЕлх параметров. Это существенно ограничивает быстродействие устроства, определяемое временем, необходимым для выбора канала. В результате накладываются ограничения на частотный диапазон измеряемых сигналов и на количество каналов, которое способно обслужить данное устройство.

Цель изобретения - увеличение быстродействия адаптивного коммутатора.

Указанная цель достигается тем, что в адаптивный коммутатор системы телеизмерений, содержащий генератор импульсов, преобразователи погрешности аппроксимации, информационные входы которых объединены с информационными входами соответствующих ключей и подключены ко входам адаптивного коммутатора, входы сброса преобразователей погрешности аппроксимации соединены с управляющими входами соответствующих ключей, выходы которых объединены и соединены с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационны1 ш входами блока считывания, информационный ваход блока считывания соединен с выходом адаптивного коммутатора, синхронизирующий выход - со входом запука аналого-цифрового преобразователя введены блоки сравнения, регистр сдвига, генератор ;1инейно изменяквдегося напряжения, триггер, счетчик, дешифратор, регистр памяти, элемент ИЛИ, элемент запрета и шина логического нуля, выходы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с первьпии входами соответствующих блоков .сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, выходы блоков сравнения соединены с. соответствующими информационными входами регистра сдвига и входгЙ ш элемента ИЛИ, -выход которого соединен с первым входом триггера, первый выход триггера соединен со входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, со входом сброса счетчика и входом разрешения записи регистра сдвига, второй выход триггера соединен со входом сброса генератора линейно изменяющегося напряжения и первым входом элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход блока запрета соединен со счетным входом счетчика и со входом сдвига регистра сдвига, вход дополнительного разряда которого подключен к шине логического нуля, выход дополнительного разряда регистра сдвига соединен с третьим входом элемента запрета, выходы счетчика соединены с информационными входами регистра памяти, вход разрешения записи которог объединен со вторым входом триггера и подключен к синхронизирукнцегчу выходу блока считывания, выходы регистра памяти соединены с адресными входами блока считьтания и входами дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами ключей.

Сущность предлагаемого адаптивного коммутатора заключается в том, что для выявления максимальной погрешности аппроксимации в нем используется одновременное сравнение всех погрешностей с источником эталонного сигнала, что позволяет значительно ускорить процесс выявления канала для передачи в линию связи.

На чертеже изображена структурная блок-схема предлагаемого адаптивного коммутатора.

Адаптивный коммутатор содержит преобразователи 1 погрешности аппроксимации СППА, предназначенные для формирования в каждом канапе 2 сиг-нала, пропорционального текущей погрешности аппроксимации измеряемого параметра, блоки 3 сравнения, с помощью которых осуществляется сравнение выходных сигналов ППА 1 с эталонным сигналом, регистр 4 сдвига, в котором происходит запоминание позиционного адреса каналов с максимальной погрешностью и осуществляется сдвиг запомненной информации с целью выбора канала для передачи. Входы ППА 1 соединены с информационными входами ключей 5, Вторые входы блоков 3 сравнения соединены с выходом генератора б линейно изменяющегося напряжения (, глин), который служит источником эталонного сигнала, при этом выходное напряжение ГЛИН б имеет отрицательный наклон. ВыходУ блока, сравнения соединены, со входами элемента ИЛИ 7, который совместно с триггером 8 служит для фиксации момента окончания сравнения. Генератор 9 импульсов предназначен для генерации сдвигающих и счетных импульсов, прохождение которых на сдвиг и рчет управляется элементом 10 запрета. Кроме того, адаптивный коммутатор включает в себя дешифратор 11, предназначенный для дешифрации адреса выбранного канала, регистр 12 памяти, в -котором хранится адрес выбранного канала, счетчик 13, в котором формируется двоичный ;код адреса выбранного канала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, преобразующий аналоговые сигналы в цифровой код, и блок 15 считывания, который осуществляет преобразование.параллел ного кода адреса и информации выбран ного канала в последовательный код, передачу последовательного кода в линию связи, а также синхронизирует работу всего адаптивного коммутатора. Дополнительный разряд регистра 4 подключен к шине 16 логического нуля Устройство работает следующим образом. Синхронизирующий импульс с синхронизирующего выхода блока 15 считывания устанавливает в нулевое состояние триггер 8, на первом выходе которого при этом появляется логичес кая 1, запускающая генератор 6, устанавливающая в нулевое состояние счетчик 13 и дающая разрешение на запись состояний выходов блоков 3 сравнения в регистр 4 сдвига, генератор 6 вырабатывает напряжение, которое монотонно убывает от первоначального максимального значения до нуля. Это напряжение с помощью блоко 3 сравнения сравнивается с выходнь1ми напряжениями ППА 1, которые пропорциональны текущим значениям погрешностей аппроксимации в соответствий с выбранным алгоритмом. В момент равенства выходного напряжения генератор б напряжению на выходе любого ППА 1 сработает блок 3 сравнения в соответствующем канале. Очевидно, что погрешность аппроксимации в этом канале 2 является максимальной из всех анализируемых погрешностей. При срабатыв.ании блока 3 сравнения логическая 1 с его выхода записывается в соответствующий номеру выбран ного канала разряд регистра 4, в. дополнительный разряд которого предварительно записан логический О. Одновременно появляется логическая 1 на выходе элемента ИЛИ 7, которая опрокидывает триггер 8, при этом логический О с его первого выхода за прещает дальнейшую запись в регистр 4, а логическая 1, появляющаяся на втором выходе триггера 8 сбрасывает в исходное состояние генератор 6 и открывает элемент 10 запрета. Импульсы от генератора 9 импульсов через открытый элемепт 10 запрета поступают на вход сдвига Регистра 4 и на вход двоичного счетчика 13,при этом с поступлением каждого импульса логическая 1, записанная в регистр 4, перемещается на один разряд в сторону дополнительного разряда, а код счетчика 13 увеличивается на. единицу. При появлении логической 1 в дополнительном разряде регистра 4 появляется сигнал на запрещающем входе элемента 10 запрета, который закрывается, останавливая тем самым дальнейший сдвиг и счет. Оче- видно, что двоичный код, который окажется записанным к этому моменту в счетчике 13, будет соответствовать номеру канала 2 с максимальной погрешностью. Возможны ситуации, когда одинаковая максимальная погрешность достигается одновременно в несколь- . ких каналах. В этом случае одновременно С1 аботают несколько блоков 3 сравнения,и; логическая 1 окажется записанной в несколько разрядов регистра 4. При этом сдвиг и счет будут остановлены при появлении в дополнительном разряде регистра 4 ближайшей к дополнительному разряду логической 1, и в счетчике 13 окажется записанным адрес соответствующего канала 2. Таким образом, при групповом поступлении требований на опрос осуществляется приоритет по номеру канала 2. При появлении очередного импульса на синхронизирунвдем выходе блока 15 считывания адрес выбранного для передачи канала2 переписывается из счетчика 13 в регистр 12, на соответствующем выходе дешифратора 11 появляется сигнал, открывающий ключ 5 выбранного канала 2 и сбрасывающий ППА 1 выбранного канала 2. При этом запускается АЦП 14, преобразующий аналоговый сигнал выбранного канала 2 в цифровой код. Одновременно устанавливается в нулевое состояние триггер 8, и цикл работы коммутатора повторяется.. В следующем цикле выбора канала с максимальной погрешностью, блок 15 считывания последовательно считывает в канал связи (не показан) код адреса 2, выбранного в предыдущем цикле, который хранится в регистре 13 памяти, а затем код информации, который появляется на выходе АЦП 14 к моменту окончания считывания адреса. Из структурной схемы и Описания работы адаптивного коммутатора следует, что выбор канала с максимальной активностью измеряемого параметра осуществляется путем одновременного сравнения погрешностей аппроксимации с эталонным сигналом источника монотонно изменяющегося напряжения. При этом время, необходимое для выбора канала, можно условно разбить на два периода. В первом периоде осуществляется собственно сравнение выходных сигналов ППА 1 с выходным напряжением генератора 6, а во втором периоде путем сдвига и счета выбирается канал для передачи и формируется код его адреса. Длительность первого периода Тх можно рассчитать, задавшись ошибкой ft при выявлении максимальной погрешности Р--,

ния t аналоговых ключей современных коммутаторов, например 590 КН1, 590 КН2,по паспортным данным примерно равно 1 МКС.Тогда при количестве канало время выбора канала в известном Т «Ji- 2 МО .

Таким образом, при допустимой ошибке в выявлении максимальной погрешности, равной 2%, для адаптивного коммутатора с количеством каналов 32 предлагаемая схема дает 200-кратвое увеличение быстродействия по сравнению с известной. При увеличении количества каналов преимущество предлагаемого коммутатора в отношении быстродействия возрастает почти пропорционально количеству каналов.

Формула изобретения Адаптивный коммутатор системы те леизмерений,содержащий генератор импульсов, преобразователи погрешности аппроксимации, информационные входы которых объединены с информационными входами соответствующих ключей и подключены ко входам адаптивного коммутатора, входы сброса преобразователей погрешности аппроксимации соединены с управляющими входами соответствующих ключей, выходы которых объединены и соединены с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с информационными входами блока считывания, информационный выход блока считывания соединен с выходом адаптивного коммутатдра, синхронизирующий выход - со входом запуска аналогоцифрового преобразователя, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия адаптивного коммутатора, в него введены бЯоки сравнения, регистр сдвига, генератор лийейно изменяющегося напряжения, триггер, счетчик, дешифратор, регистр памяти, элемент ИЛИ, элемент запрета

и шина логического нуля, выходы преобразователей погрешности аппроксимации соединены с первыми входами соответствукидих блоков сравнения, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, выходы блоков сравнения соединены с соответствующими информационными входами регистра сдвига и входами элемента ИЛИ выход которого соединен с первым входом триггера, первый выход триггера соединен со входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, со входом сброса счетчика и входом разрешения записи регистра сдвига, второй выход триггера соединен со входом сброса генератора линейно изменяющегося напряжения и первым входом элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход блока запрета соединен со счетным взсодом счетчика и со .входом сдвига регистра сдвига, вход дополнительного разряда которого подключен к шине логического нуля, выход дополнительного разряда регистра сдвига соединен с третьим входом элемента запрета, выходы счетчика соединены с информационными входами регистра памяти, вход разрешения записи которого объединен со вторым входом триггера и подключен к синхронизирующему выходу блока считывания, выходы регистра памяти соединены с адресными входами блока считывания и входами дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 225036. кл. Са08 О 19/28, 1967.

2.Фремке А.В. Телеизмерения. М., Высшая школа, 1975, с.225-233, рис.7-10 (прототип).