Устройство для опроса каналов телеметрической системы Советский патент 1982 года по МПК H03K17/04 G08C15/06 

1

Изобретение относится к телеметрии и может быть использовано в многоканальных телеметрических системах с временным разделением каналов, в частности в системах с циклическим режимсм опроса каналов.

Известны устройства для циклического опроса каналов телеметрической системы, состоящие из генератора тактовых импульсов (ГТИ), подключенного своим выходом к входу двоичного счетчика импульсов на VI внутренних состояний, выходы указанного .счет-тика соединены с соответствующими входами избирательных элементов, образующих вместе со счетчиком распределитель импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами канальных ключевых элементов, информационные входы последних соединены с измерительными каналами, а выходы объединены в общий выход устройства.

В известных устройствах входы избирательных элементов соединены с выходами двоичного счетчика таким образом, что поступающие на эти входы наборы двоичных переменных следуют в лексикографическом порядке, т. е. в порядке возрастания их номеров. Например, один выход первого триггера двоичного счетчика соединен с одним из входов каждого .нечетного избирательного элемента, а другой выход с одним из входов каждого четного избирательного элемента.

fO Один выход второго триггера соединен с одним из входов первого, второго, пятого, шестого и т. д. избирательных элементов, а дрзтой выход этого триггера - с одним из входов третьего, четвертого

t5 седьмого, восьмого и т. д. избирательных элементов и т. д. f l.

В подобных устройствах частота опроса одинакова для всех каналов. Ее величина выбирается из требования передать

20 с заданной точностью наиболее быстроизменяющееся сообщение i2J. Поскольку скорости изменения сообщений, передаваемых по разным каналам, могут отличаться одна от другой в несколько раз, го 39 для некоторых каналов частоты опроса будут сильно завышены, что приводит к появлению на выходе устройства большог числа избыточных выборок. Для устранения этих недостатков, т. для уменьшения избыточности передаваемых сообщений, в телеметрических системах с циклическим режимом опроса ка налов каждстч у каналу назначают индивидуальную частоту опроса, определяемую скоростью изменения и требуемой точностью восстановления сообщения, передаваемого по этому каналу. Реализуют, щие такой режим опроса каналсж известные устройства могут иметь в составе своего счетчика импульсов наряду с двои ными триггерами и кольцевые распределители (КР) с числсм внутренних состоя ний 3, 4, 5,.. З и 4. За счет этого достигается возможнос реализации большего набора разных частот опроса, а следовательно, и сокращения суммарного числа выборок на выходе устройства. Обычно в известных устройствах з и 4 сначала поочередно опрашиваются каналы с повышенной частотой опроса, затем также поочередно каналы со средней частотой опроса и т. д. При этом связи входов избирательных элементов с выходамикольцевых распреде;Штелей (двоичный триггер также будем называт кольцевым распределителем с числом внутренних состояний 2), как и в извест ных устройствах 1,1-1, определяются лексикографическим порядком следования на боров двоичных переменных. Такое пост роение устройства Для опроса кашлов телеметрической системы допустимо тол ко при последовательном запуске кольцевых распределителей в счетчике импульсов Сз. В этом случае частоты опроса разных каналов могут отличаться между собой только в целое число раз, определяемое числом внутренних состояний кольцевых распределителей счетчика импульсов, участвующих в формировании сигналов опроса с этими частотами. В известном устройстве (прототипе) возможны частоты опроса F-r/9 f-j-lbbvi F-j-/f44 , где FT - частота следования тактов на выходе ГТИ. Известно, что более густую сетку разных частот опроса, в том числе частот некрат№1х между собой, а следовательно, и большие возможности сокращения избыточности передаваемых сообщений, можно получить при параллель4ном и смешанном запуске кольцевых распределителей в счетчике импульсов 5j и .б. Например, при смешанном запуске тех же самых кольцевых распределителей, которые используются в прототипе, можно дополнительно к имеющимся частотам опроса реализовать частоты опроса T-j- Il2 и F.J-/48 Ji однако выполнение в этом случае связей входов избирательных элементов с выходами кольцевых распределителей в соответствии с лексикографическим порядком следования набора двоичных переменных, как в прототипе, может привести к уменьшению числа или невозможности реализации каналов, опрашиваемых с этими дополнительными час тотами опроса, а значит и к выполнению устройством своих функций. Пример. Пусть требуется, Ъбеспечить опрос шести каналов с частотой опроса FOPр - FT/9 , шести каналов с частотой опроса восьми каналов с частотой опроса , - . При этом счетчик импульсов устройства содержит два кольцевых распределителя с числом внутренних состояний 3 и два КР с числом внутренних состояний 4. В устройстве для опроса каналов 3 телеметрической системы, являющемся наиболее близким к предлагаемому, при после- . довательном запуске кольцевых распределителей нельзя получить частоту опроса, равную F /48. Необходимо использовать смешанный запуск КР. При этом для обеопеченкя опроса шести каналов с частотой 1-опр1 Рт/9 шести каналов с частотой Fonp2; FT-/36H лексикографическом порядке следования наборов двоичных переменных необходимо генератор тактовых импульсов подключить к распределителю импульсов, состоящему из b кольцевых распределителей на и внутренних состояний избирательных элементов, число котоfbix равно числу опрашиваемых информационных каналов, канальные ключевые элементы, информационные входы которых подключены к выходу устройства. Определим, сколько каналов можно опросить с частотой опроса Fonp FT/46. при известном построении устройства. Вопросы совместной реализации каналов с разными частотами опроса исследованы в работе del Используем понятие относительного периода опроса hl -Ту/FТогда получим W} 9, ки2.3б, . Шесть каналов с частотой опроса Fonp -Fr/P () запрешэют опрос Ъ. 48 каналов с частотой опроса опрГ -FT/48. Условием реализации хотя бы 5 9 одного канала с частотой опроса Fj является условие 1 | -Вк70 . В нашем случае Wj М-, 48- В , В,48; 48-48 О, т. е. это условие не выполняе ся. Таким образом, построение устройств для опроса каналов по известной схеме не обеспечивает опроса ни одного канала с частотой опроса Fonp V Цель изобретения - увеличение числа опрашиваемых информационных каналов и частот опроса. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для опроса каналов телемет рической системы выход генератора тактовых импульсов соединен в распределителе импульсов со счетными входами той группы кольцевых распределителей, числа внутренних состояний которых являются взаимно простыми числами , пооледние ячейки которых подключены соот- ветственно к счетным входам той группы последующих кольцевых распределителей, число внутренних состояний которых равно числу внутренних состояний предыдущих кольцевых распределителей, выходы S кольцевых распределителей подключены к управляющим входам избирательных эле ментов в следующем порядке, для последовательного запуска кольцевых распределителей;t.. VN-RI. ti-iii., ч-s-., где М,- - номер набора двоичных переме ных, поступающих на входы да ного избирательного элемента t- - номер выхода -i -го кольцевого распределителя; Vi - число внутренних состояний - , „„ -) -го кольцевого распределите ля; 1 означает целую часть от деления числителя на знаменатель ,v-l,b.v.M для параллельного запуска кольцевых распределителей И для смешанного запуска кольцевых рао пределителей 4 . 3r.Hi-t) r iCsj- iv Vi - номер набора двоичны) переменных, поступающих на входы данного избирательного элемента с выходов j группы кольцевых распреде -лителей, ПУ . число внутренних состояний j-и группы, содержащей Sj кольцевых распределителей; - число внутренних состояний -го кольцевого распределителя в -j -и группе; tv - номер выхода i -го кольцевого распределителя в группе. , Ь.Пл , 3, ...,- выходы избирательных элементов распределителя импульсов подключены к управляющим входам соответствующей группы канальных ключевых элементов, номера тактов опроса которых отличаются на величину Й,,д4 , где 3.j -НОД чисел VH , ...W|{, PT - тактовая частота, частота опроса. На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, канальные ключевые элементы 3, кольцевые распределители 4, избирательные элементы 5, информационные каналы 6. В частности, при опросе шести кана- „QB с частотой опроса , шес каналов с частотой опроса - Fj/36, и восьми каналов с частотой опроса -Ff-/48 (где F-p - частота следования тактовых имрульсов) 5 4( и - И 3) )) И 4 4), выход генератора тактовых импульсов соединен с счетным входом первого и третьего кольцевых распределителей, последние ячейки которых .,.сое- динены соответственно .со счетными входами второго и четвертого кольцевых распределителей, первый выход первого кольцевого распределителя соединен с первыми входами первого, четвертого к седьмого избирательных элементов, 75421 второй выход этого кольцевого распре- делителя соединен с первыми входами второго, пятого и восьмого избирательных элементов, а третий выход - с первыми уходами третьего, шестого и .девятого по двадцатый избирательный элемент. Первый выход второго кольцевого распределителя соединен с вторыми входами первого, второго, тринадцатого и шестнадцатого избирательных элементов, второй 10 выход с вторыми входами четвертого, пятого, шестого и семнадцатого избирательныхэлементов, третий выход с вторыми входами седьмого, восьмого, девятого и двенадцатого избирательных элементов. Первый выход третьего кольцевого распределителя соединен с третьими входами девятого, тринадцатого и семнадцатого избирательных элементов, второй выход - с третьими входами шее- izo того, двенадцатого и шестнадцатого избирательных элементов, третий выход - . с вторыми входами третьего , одиннадцатого, пятнадцатого и девятнадцатого избирательных элементов, а четвертый 25 выход - с вторыми входами десятого, четырнадцатого, восемнадцатого и двадцатого избирательных элементов. Первый выход четвертого кольцевого распределителя соединен с третьими входами третье-|30 го и восемнадцатого избирателывых элементов, второй выход - с третьими входами четырнадцатого и девятнадцатого избирательных элементов, третий выход - с третьими входами десятого и пятнад- j цатого избирательных элементов, а четвертый выход - с третьими входами одиннадцатого и двенадцатого избирательных элементов. Устройство работает следующим обра- д С приходом на вход распределителя 2 импульсов с выхода генератора происходит смена состояний кольцевых .распределителей 4.. При этом выходы кольце- j вых распределителей 4 поочередно возбуждаются, т. е. находятся, например, подвысоким потенциалом. Смена внутренних состояний первого и третьего кольцевых распределителей 4 (нумерацию кольцевых у распределителей, их выходов и логичеоких избирательных элементов будем вести сверху вниз) происходит после прихода каждого импульса с выхода генератора 1, смена внутренних состояний 4. происходит после возвращения первого 4 в исходное состояние, т. е. под воздействием каждого третьего тактового импульса, а c Ieнa внутренних состояний чет515 48 вертого 4 после возвращения в исходное состояние третьего 4о, т. е. под действием каждого четвертого тактового импульса. После действия каждого тактового импульса (в каждый,такт) сигналы опроса появляются на выходе только того избирательного элемента, входы которого соединены с возбужденными в данный такт выходными кольцевых распределите- лей. Совокупность возбужденных выходов разных распределителей образует единичный набор двоичных переменных, номер которого совпадает с номером такта (позиции) , в котором возбуждены данные выходы, и однозначно определяется номерами входящих в этот набор выходов кольцевых распределителей (7). Связь номера набора (такта) с номерами соответствук щих возбужденных выходов кольцевых рас- пределителей определяется следующими шениями: следовательного запуска кольцевых дел ителе и -гШ. ,-R.,V).,; V4,.; V4-./ l - номер набора двоичных переменных, поступающих на вход данного избирательного элемента, t - номер выхода -го кольцевого распределителя, ) - число внутренних состояний -го кольцевого распределителя, l- означает целую часть от делеJлния а на о LuiJ , 3, раллельного запуска кольцевых расителей t r-vl,смешанного запуска кольцевых расителей-- Nr- rl-vq-b SvN« n4x ).;r j r- OlSj-i), 994 N - номер возбуждения состояния j -и группы кольце- вых распределителей, Njjllvij - число внутренних состояний -и грушгы, содержащей 5 кольцевых распределителей; - число внутренних состояний ,-го кольцевого распредели теля в j -и группе, fc- - номер выходам -го кольцево го распределителя в -й группе «. .я. , 3, .., ./ Пусть после воздействия очередного тактового импульса все кольцевые распределители 4 установились в начальные состояния, т. е. возбуждениями являются их первые выходы. При этом сигнал опроса формируется только на выходе первого избирательного элемента 5, соединенного с соответствующим ключевым элемен- . том 3 канала, опрашиваемого с частотой опроса , например, Номера набора двоичных переменных, поступающих на входы этого элемента, равен О. Длительность TT сигнала опроса равна периоду следования тактовых импульсов, т. е. Тт J / FT Полный цикл опроса всех каналов содержит 1 irr элементарных позиций (тактов), длительность каждой из которых равна Т. Обозначим . номера этих позиций числами О, 1, 2... N-1. Сигналы с частотой опpocaFjj p.Ha выходе первой логической избирательной схемы занимают позиций с номерами О, УН,, 2 w, 3) В нащем случае Wi-Viix,9. Кроме этих, непосредственно занимаемых позиций, сигналы с периодом запрещают для занятия сигналами опроса с меньшей частотой Рдрр( с большим относительным пэриодом i2.), например, с частотой опроса /48 (с относительным периодом У1: 48), еще. ряд, а именно . К, позиций с номерами, отличающимися один от другого на величину фу( где - наибольший общий делитель чисел wi и уу1ц, т. е. с номерами 0,di) , . В рассматриваемом примере , и запрещенные для канешов с частотой опросаТ опр.позиции имеют номера О, 3, 6 .... 45. Если выходы другого избирательного элемента, формирующего как и первый сигналы .опроса с частотой F, rgnpi соединить с выходами кольцевых распределителей, -совокупность номеров которых (выходов) образует номер 4lO набора двоичных переменных, отлича с шихся от номера набора двоичных пере-: менных, поступающих на входы первого элемента 5, на величину , то второй канал с частотой опроса Fopp отращивается на позициях с номерами, отличными от нсмеров позиций первого канала с этой же частотой попроса на величину и запрещает для опроса каналов с частотой опркпозиции с номерами . ,, 3 ... (в примере 3,69... 45,О) т. е. те же самые позиции, что и первый канал с этой частотой опроса. Таких каналов с частотой опроса ,| запрещан щих для каналов с частотой опроса Рдгтц одни и те же позиции полного цикла, может й,1.ть (Vic- Так как каждый канал с частотой опроса ( относ тельным периодом wi) запрещает для опроса каналов с частотой Ропрк носительным перидом п)) ° зиций 6, то за счет предлагаемого соединения входов избирательных элементов, формирующих сигналы опроса с частотой Fonp- выходами кольцевых распределителей, при котором номер наборов двоичных переменных на входах этих элементов отличаются один от другого на величину , становится возможным на освободивщихся от каждой. группы из . каналов с частотойопроса р ГЧ/ опросить дополниO Pi / тельное число каналов с частотой опроса опрк В рассматриваемом примере частоту опроса Рорр -рг/9 имеют шесть каналов. Так как т 9 м 3, то в одну ь. ij A, „ РУ™У «.г/5, канала, Остальные три канала с частотой опроса олр /9 должна входить в другую группу. Избирательные элементы первой группы формируют сигналы опроса с частотой «Упевой (начальный), третий и шестой такты (позиции), а кзбирательные элементы второй группы - в первый, четвертый и седьмой такты (позиции). Аналогичным образом осуществляется соединение с выходами кольцевых распределителей входов избирательных элементов, формирующих сигналы опроса onpiCPonppFonp t) . е. номера образуемых выходами КР наборов двоичных переменных должны отличаться один от другого на величинуй к . В нашем примере Fonp-j onpa 1 частотой -опрашиваются шесть каналов. Так как rftj. 36 и , то в одну группу так же входит , 36/12 3 канала. Всего имеем две груш1ы. Перi вая из разрешенных для опроса каналов с частотой Ronp2.-РГ/36 позиция имеет но мер пять. Таким образом, элементы первой группы формируют сигналы опроса в пятый, семнадцатый и двадцать девятый такты (позиякй), а избирательные элемен тъ1 второй группы - восьмой, двадцатый и тридцать второй такты (позиции). Оста шиеся свободными позиции полного цикла опроса всех каналов отводятся для опроса канале® с частотой ,, В нашем примере число таких дополнительно опрашиваемых каналов с частотой опроса ОПрз Т 48 может достигать вось- ми. Таким образом, предлагаемое устройство для опроса каналов телеметрической системы позволяет опросить большее чис ло каналов с заданной частотой опроса по сравнению с известным устройством при одинаковой информативности и числе внутренних состояний счетчика импульсов а следовательно, имеет и большие функци нальные возможности. Формула изобретения Устройство для опроса каналов телеметрической системы, содержащее генератор так товых импульсов, распределитель импуль.сов, состоящий из 5 кольцевых распределителей, на внутренних состояний избирательных элементов, число которых равно числу опрашиваемых информационных каналов, канальные ключевые элемен ты, информационные входы которых подключены к информационным каналам, выходы объединены и подключены к выходу устройства, отличающееся тем, что, с целью увели ения числа опрашиваемых информационных каналов и частот опроса, выход генератора тактовых импульсов соединен в распределителе импульсов со счетными входами той группы кольцевых распределителей, числа внутренних состояний которых являются взаиМ но прюстыми числами, последние ячейки KOTOffcix подключены соответственно к счетным входам той группы последующих кольцевых распределителей, число внутренних состояний которых равно числу внутренних состояний предыдущих кольцевых распределителей, выходы 5 кольцевых распределителей подключены к управляк шим входам избирательных элементов в следующем порядке. ,-а; .1). )Cs.j-i), где N .- номер такта включения данного избирательного элемента;j М; - номер набора двоичных переменных, поступающих на входы данного избирательного элемента с выходов j группы коль цевых распределителей; t- - номер выхода } -го кольцевоу..,го распределителя, i I - нисло внутренних состояний й П И t гРУППЬ, содержащей Sj коль -.л цевых распределителен, И; - число внутренних состояний и-го кольцевого распределителя в j-и группе. VMl.i «1Г-Г- 1 , 3, ...; , выходы избирательных элементов распределителя импульсов подключены к управ- : ляющим входам соответствующей группы канальных ключевых элементов, номера тактов опроса кЪторых отличаются на величину dl/f..., k, где d,,.,, к HOD чисел тактовая частота, - частота опроса.Ь , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фремко А. В. Телеизмерения. М., Высшая школа, 1975. с. 208-21О, рис, 6.11-6.13. 2.Эндрюс Девис Шварц, Адаптивное сжатие данных.-Труды института инженеров по электронике и радиоэлектронике . (ТИИЭР). т. 55, 1957, № 3, с. 25-38. 3.Карамов 3. С.,Фомин А. Ф. Элементы аналоговых радиотелеметрических систем. М.-Л., 1967 (прототип). 4.Линк Л. Амплитудно-импульсная кодово-импульсная модуляция () В кн.. Вседушно-космическая телеметрия 139421 (сборник материалов). М,, Воен. МО СССР, 1968, с. 227-238. 5.Михеев А. А. О формировании периодических последовательностей сигналов переключешю с неодинаковыми периода- 5 ми. - Сб. Радиоэлектронные устройства. Труда Рязанского радиотехнического института. Вып. 43, Рязань, 1975., с. . 6.Михеев А.А. О совместной реали- 10 зации сигналов опроса с неодинаковыми 41 периодами повторения. Межвузовский сб., Управление Передача преобразование и отображение информации. Вып. 1, Рязань, 1974, с. 75-80. т- 1л Д д 7. Михеев А.А.. Нечаев Г.И. О фО. мировании периодических последователь ностей сигналов переключения с помощью кольцевых распределителей. - Приборостроение, т. XV 1972, № 11, Издво Вузов, с. 58-62,