Канал связи для одновременной передачи напряжения питания, синхроимпульсов и информации

Номер патента: 1529233

Автор: Козубов

Есть еще 14 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 23 9) 6 Г 13/00 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ свянакопидвух блоков за ряда-разряд сатора. Бл ны ад формир вня си льного ел на ения пита ост бразовазадания нала с оит из ди п овня сигнала, з переключат о Я ствл я тока и двух ф-лы, 16 ил тока и источников тока 11 табл. в ин- Канал к вычисли зобретение относит льной техник числительным к локальным а имен тям, и может быть для связи камй инфорспортных л имер,сточни ван а испо ален ными астности,ия ий т истема иях адс т и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИ(54) КАНАЛ СВЯЗИ ДЛЯ ОДНОВРЕЮННОИ ПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ, СИНХРОИМПУЛЪСОВ И ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к вычисфлительной технике, а именно к локаль ным вычислительным сетям, и может быть использовано, например, дзи ЭВМ с удаленными источникамиформации, в частности в трансплиниях, складских системах. 1изобретения - повышение достовпередачи информации при рабовижных средах за счет осущеконтроля исправности линии свяобнаружения конфликтов источниформации при вхождении в связь Гибкие автоматизированные произ водства ставят своей конечной цель работу по "безлодной технологии".П 2содержит линию связи с общей и потенциальной шинами, нагрузочные резисторы, центральный приемопередатчик, блок сопряжения с управляющей ЭВМ, группу абонентных приемопередатчиков, группу абонентных блоков сопряжения, центральный приемопередатчик включает в себя четыре компаратора, источник тока, источники напряжения, формирователь синхроимпульсов, делительнапряжения с пятью резисторами. Каждый абонентный приемопередатчик включает в себя стабилизатор напряжения,конденсатор, блок формирования напряжения питания и уровня сигнала, блокзадания тока. Формирователь синхроимпульсов состоит из блока переключения, источника напряжения, одного или этом возникает проблема связи управ ляющих систем с множеством внешних устройств, в частности датчиков со тояния технологической среды (темп ратуры, веса, размеров, контроля с тояния инструментов, деталей, нали изделий в складах, ориентации издел и т.д.), При этом желательна качес венная оценка информации непосредс венно в самих датчиках, что позвол(17) Рассмотрим случай заряда эквивал 1 нтной емкости Со через клнл с огр 1 ничением тока (фиг. 7) за время зарда ,р (фиг,13 б,в).Величина напряжения зарядной ступеньки напряжения А должна быть больш суммы ступенек напряжения разряда 1 Ь во время заряда накопительной емк сти С (4,1, фиг. 1) "абонентов" и ЕР во время гР разряда С, т.е. во в емя паузы, или равной этой сумме:) Р 3 )Определим необходимый1 из равенства этого 1 о =1 о, (13)де Ы - количество абонентов;о - ток потребления одного або"нента.Выберем И 3110,01 А, (14)огда ток заряда1 =7 Ы =2, 17 А. (15),Для элементов высокого быстродействия токов величина тока являетсянушительной,Определим оптимальные соотношенияекуперации накопленной энергии наопительной емкостью С 50 (фиг. 1)Й линию 1 связи (фиг. 8). 45, С момента включения ступеньки на,пряжения с, предварительно накопленной на емкости С, на эквивалентнуюемкость Со за время Г она уменьшаетсяв К раз по логарифмическому закону 50через активное сопротивление г линии1 связи между конденсаторами С и Си в конце перезаряда равна(" Теория линейных электрических цепей": Учебное пособие, т. 11. М.: Высшая школа, 1973, с. 298). Из кривой заряда емкости (там же, рис. 10, 12, с. 267) видно, что установившийся режим наступает примерно через 4 Е (погрешность равна 2%), отсюда время перезаряда емкостей С и Со должно быть больше или равно 4 ь, и тогда выражение.1 с1 е 1 е -1 и в выражении (17) им можно пренебречь: Подставляя значение выражения (8),определим Из выражений (16), (20), (21) и(1-1 о) г(4 г-др)гу1 н 4 г-(1-1 о) (4 г-ЧЯ) ЧЧ Ступенька Арзаряда емкости С завремя гс равнаЬ,(1-1)-Ь -Ь(28) тогда при Ч=1/3 1 = - 1 =0 54274 о А, Д =43,41 1 =13,46 В;65 А, Ьс= 2- 1 о=4,18 В; (31/2722Дс - То=227 В 3/2 То 041 = - 1 =0 413 4 3 3 Ч=2 т.е. при увеличении относительной длительности импульса синхронизации значения тока заряда Т емкости С и ступеньки напряженияпадают, но ток в зарядном источнике 52 тока еще остаточно высокий.При параллельном попеременном (двухтактном) включении источников 52.2 и 52.1 тока с накопительными 35 емкостями С, С 50.1, 50.2 (фиг. 9) их ток можно уменьшить за счет увеличения времени заряда на период между синхроимпульсами (Ьиг. 13 д) Ч+Я 1 Д =1 ---- 4 г с о 2(1+Ч)(32) 71Ъ 83142ЖЪ 3 Ч=1/3 1,=0,271 А,1 о=0,233 А, Дс= Ас= То 0207 Аф т,е. ток заряда 1 уменьшается в два раза, а напряжение ступеньки Йс увеличивается незначительно, и при возникновении короткого замыкания в линии токи источников 52.1 и 52.2 тока не превышают тока потребления 1 всех "абонентов".Рассмотрим ключевые варианты подключения накопительной емкости С 51 (фиг. 10-12),50 55)с Р Р 3 Подставляя значения (28) в выражение (24), определим ступеньку а+Я 4 г Ч+ЯД 1 -- +1 -- ЧРЧР= о 1+; , о 1+Ч о Иэ выражения (29) видно, что навеличину ступеньки Д значительновлияет величина г сопротивления линии1 связи, которую необходимо сводитьк минимуму.Пусть г=20 н; Р=З; Я=2; То =0,31 А ис 1=1/3; 1 2,Подставив значение (32) в выражения (24) и (26), получим соответственно: а+Я а+Я1 =1 - - -- =1 - - -- ; (33)ф о 2+ц о 2 (1+с 1)Ч 2+а а+Яа +1 - ,в РЧЧ2(1+Ч) (34)4 г (2+а )(- - +РЧ) РЧЧ . И при тех же начальных условиях(30) при1 3911 =15 15 Во3- 23 1 =5,35 В; (35)268Варианты по фиг. 1 О и 11 эквиваленты, за исключением того, что реализация по фиг. 11 проще и имеет меньшее количество элементов, поэтому сдвоенный вариант на фиг. 12 показан на ее основе.Для ключевых вариантов подэаряд накопительной емкости С во время перезаряда ее на эквивалентную емкость Со отсутствует. Это вызвано1Ещ ------ (65)2 п, С +8 Ь/37Скорость цифрового потока П передаваемой информации в линии 1 связи определяется произведением частоты следования й на сумму импульсов информации п и п. па(1+ч) е и (1+)+ -8 Ь и к 37+ юПусть Ь 1000 м, 1 ОО м,""-10с;10 ; п 8,16, 32, 64, тогда частота следования 1 пачек импульсов и скорость цифрового потока П принимают значения, приведенные в таблице. Ь, м , с п,бит Я,кГц Д,кбит/с100 Из сравнения данных по выражению (52) с данными таблицы следует, что в этом случае скорость передачи информации П намного превышает скэростьпередачи информации в случае без дополнительной модуляции и приближается к частоте Г тактовых импульсоввнутри периода Т следования пачекимпульсов информации к "абоненту" и от "абонента", причем при увеличении длины Ь кабеля связи на порядок скорость передачи информации П уменьшается в количество раз, меньшее Пщ(п+и) Х=п(1+у) йщ Ф рю Эта ив(-") - -"645 785 880 935 1530 2660 4230 5940 950 980 990 1000 6450 7850 8800 9350 этого порядка. При заданной длине Ькабеля связи для увеличения скоростипередачи информации желательно увеличивать частоту Г,1 тактовых импульсов .информации и количество импульсов пи п внутри пачки импульсов.Из приведенных расчетов видно, чтов зависимости от требуемых условийпередачи информации можно найти оптимальные соотношения и если длиналинии связи Ь получается короче, чемтребуется,то можно стыковать друг сдругом аналогичные линии 11 и 1.2,.связи (как показано на фиг. 1) черезблок 7.1,п сопряжения последнего"абонента" линии связи 1.1 с резидентным блоком сопряжения 5.2 линии 1,2связи.Разгрузить линию, т.е. увеличитьее длину, можно также частичным илиполным подключением автономного питания, т.е, при полном подключении автономного питания к ним назначение 25 функции питания "абонентов" черезканал связи вырождается и конденсаторы С нужны только для преобразования информации, поступающей от резидентного приемопередатчика, при этоммогут быть применены более простыеварианты подключения зарядно-разрядных цепей по фиг, 7, 8 и 11, в остальном временные и частотные характеристики канала и возможность контроляисправности состояния канала сохраняются.Формула изобретения1. Канал связи для одновременнойпередачи напряжения питания, синхроимпульсов и информации, содержащий блок сопряжения с управляющей ЭВМ, центральный приемопередатчик, абонент" ные блоки сопряжения и абонентные приемопередатчики, причем информационный вход, парафазные информационные выходы и первый и второй выходы перегрузки центрального приемопередатчика соединены с, соответствующими выходом и входами блока сопряжения с управляющей ЭВМ, общий и линейный выводы центрального приемопередатчика подключены соответственно через общую и потенциальную шины линии связи к общему и линейному выводам абонентных приемопередатчиков, парафазные информационные входы, информационныйсвыход и выход питания каждого абонент 29 1529233ного приемопередатчика соединены соответственно с инФормационными выходами, информационным входом и входом питания соответствующего абонентного блока сопряжения, о т л и ч а ю 5 щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности передачи информации при работе в подвижных средах, центральнь:риемоередатчик содержит 1 О формирователь синхроимпульсов, четыре компаратора, источник тока, два источника напряжения и делитель напряжения, а каждьй из абонентных приемо- передатчиков включает блок формирования напряжения питания и уровня сигнала, блок задания тока, стабилизатор напряжения и накопительный конденсагор, первые входы компараторов центрального приемопередатчика объединены и соединены с выходом Формирователя синхроимпульсов и с выходом источника тока входом связанного с входом первого источника напряжения, и являются линейным выводом централь ного приемопередатчика, выход второго источника напряжения соединен с входом делителя напряжения, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с вторыми входами с первого по четвертый компграторов, а пятый выход - с общей шиной канала, выходы второго и третьего компарато - ров являются парафазными информационными выходами центрального приемо - передатчика, выходы первого и четвер 35 того компараторов являются соответственно первым и вторым выходами пе - регрузки центрального приемопередатчика, информационный вход которого соединен с входом формирователя синхроимчульсов, включающего блок переключения и первый и второй блоки заряда-разряда накопительного конденса тора., выходы и первые входы первого и второго блоков заряда-разряда на - копительного конденсатОра соединены соответственно с выходом формирователя синхроимпульсов и его источником напряжения питания, вторые входы первого и второго блоков заряда-разря 50 да накопительного конденсатора соединены с прямым и инверсным выходами блока переключения соответственно, вход которого соединен с входом фор 55 мирователя синхроимпульсов, линен;", выход блока задания тока каждого абонентного приемопередатчика соединен с его линейным выводом и входом б.о - ка Формирования напряжения питания и уровня сигнала, первый выход которого соединен с первым входом блока задания тока, с входом стабилизатора напряжения и через накопительный конденсатор с общей шиной канала, а второй выход связан с вторым входом блока задания тока и с информационным выходом абонентного приемопередатчика, выход питания которого соединен с выходом стабилизатора напряжения, а первый и второй информационные входы абонентного приемопередатчика соединены с входами блока задания тока, состоящего из переключателя тока и двух источников тока, выходы первого и второго источников тока объединены и соединены с выходом блока задания тока, а входы питания первого и второго источников тока соединены соответственно с первым входом блока задания тока и с общей шиной канала, входы управления первого и второго источников тока соединены с соответствующии выходами переключателя тока, управляющий вход которого соединен с вторым входом блока задания тока, а информационные входы - с соответствующими входами блока заданиятока. 2, Канал по и. 1, о т л и ч а- ю щ и й с я тем, что блок Формирования напряжения питания и уровня сигнала содержит токозащитный диод, три транзистора и два токоограничительных резистора, причем вход и первьп выход блока соединены соответственно с эмиттером и базой первого транзистора, коллектор которого соединен через токозащитный диод с первым выходом блока и через первый токоограничительный резистор с коллектором и базой второго транзистора и с базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с вторым выходом блока, а эмиттер - с общей шиной блока и через второй токоограничительный резистор с эпттером второго транзистора.азгрузить управляющие вычислительные истемы с целью их наилучшего участия в управлении производством.Создание таких датчиков при совре 5 енном выпуске микропроцессорных наоров с высокой степенью интеграции не, вляется сложной проблемой. Однако вязь их с вычислительными системами обычным путем, посредством протяженкх проводов, разъемов, источниковитания, требуемых для каждого датчика, удаленного от вычислительной системы, трансформаторов, приводит к снижению надежности работы устройств возрастанию материалоемкости, большой стоимости монтажа систем и дополнительным трудозатратам. В результате датчики обходятся дешевле всех элементов соединения, особенно при значи-щ тельной их удаленности от вычислительных систем. Оптимальным в этих условиях является организация связи разнесенных внешних устройств (датчиков, объединенных в локальную сеть) и вы числительной системы по одному кабелю с передачей напряжения питания, синхроимпульсов и информации в обе стороны. Однако в этом случае требуется обеспечение надежного автоматического 3 О контроля за состоянием многочисленных и удаленных датчиков, исправностью линии связи.Цель изобретения - повышение достоверности передачи информации при работе в подвижных средах.На фиг. 1 .изображена структурная схема канала связи; на фиг. 2 и 3 -1 , принципиальные схемы блока заряда-разряда накопительного конденсатора, 4 О примеры исполнения; на фиг. 4 - принципиальная схема блока переключения; , на фиг, 5 - принципиальная схема блока формирования напряжения питания иуровня сигнала; на фиг. 6 - принци пиальная схема блока задания тока; на фиг, 7-12 - структурные схемы зарядно-разрядных цепей канала связи, варианты исполнения; на фиг. 13 - эпюры напряжений (на элементах за 5 рядно-разрядных цепей и в линии связи):а - немодулированных импульсов на входе формирователя синхроимпульсов с периодом Т, максимальной длительностью паузы й =пй и минимальной длиРтельностью импульса 1 =цш 1, в данном1случае ш=З и ц= -3 б - эпюра напряжений, но с модуляцией второго и третьего импульсов,21. минимальное время паузы ,ь й --34 Ч где Ь - длина кабеля связи; Ч - скорость света;в - эпюра напряжения на емкости С конденсаторов абонентных приемо- передатчиков (для варианта заряднораэрядной цепи по фиг. 7), Ь -напряжение разряда емкости С за времяштриховая линия - напряжение Е,;г - эпюра напряжения (для варианта зарядно-разрядной цепи по фиг.8), сплошная линия - напряжения Ц на конденсаторе блока заряда-разряда, штриховая - напряжения на емкости С конденсаторов абонентного приемопередатчика Ь С=У -Е разность на мскс 01пряжения между максимальным напряжением на конденсаторе блока заряда- разряда и опорным напряжением Е до которого разряжается конденсатор абонентного приемопередатчика, точка- величина К 4 С, к которой стремится перезарядиться конденсатор блока заряда-разряда с емкостью С на емкость С конденсаторов абонентного приемопередатчика,йс- время заряда конденсатора блока заряда-разряда с емкостью С;д - эпюра напряжения (для варианта по фиг. 9), штрихпунктирная линия - напряжения на втором конденсаторе блока заряда-разряда;е - эпюра напряжения (для варианта по фиг. 10 и 11), пунктирная линия - напряжения на первом конденсаторе блока заряда-разряда, сплошная и штрихпунктирная линии - пересчитанные напряжения на этом же конденсаторе;ж - эпюра напряжения (для варианта по фиг. 12);з - эпюра напряжения Б в линии связи - сплошная линия, тонкая сплошная линия - напряжения питания Еп, пунктирная линия - напряжений питания минус остаточное напряжение 0 на открытых ключах, штриховая линия - напряжения Б 11 - падение напряжения на диоде блока формирования напряжения питания и уровня сигнала, тонкая штриховая линия - возможные значения сигнала абонентов в паузах, тонкая штрихпунктирная линия с двумя точками - уровни опорных напряжений компараторов "О" - логическое значение при минимальном времени за 15292335/9233 Составитель И,ХазовРедактор А.Огар Техред Л.Сердюкова Коррект и Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л, Гагарина, 1ЗакВНИИ 7643/45 Тираж 668 ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5г1529233ряда й для передачи информации кабоненту и уровень 1/4 Ео для передачи информации от абонента "1" -логическое значение при ш=2 или при5передаче информации к абоненту и уровень 3/4 при передаче информации отабонента, "2" - логическое значениепри ш=1 или при Т=3 при передачеинформации к абоненту, 8 - уровень О1- Е - средний уровень - отсутствие2 Опередачи информации от абонента, Ри Р, - уровни общей шины и Е приодновременной передаче информации от 5двух абонентов по логическим "0" и"1";на фиг. 14 - эпюры в линии связи:а - модуляция одиночных синхроимпульсов; 20б - модуляция пакетом импульсов инФормации синхроимпульсов и паузы между ними;в - после включения канала связичерез Ю импульсов за время, маркер длительностью С , тетсирование впростой системе сбора информации;г - режим с адресацией абонента иобмен информацией по инициативе "резидента";д - инициатива связи абонентов,у первых двух маркеров конфликт связ,и, по третьему маркеру обмен информацией разрешен;е - связь с модуляцией пакетами импульсов, инициатива от Резидентаж - связь с модуляцией пакетамиимпульсов, инициатива от абонентов;на фиг 15 и 16 - блок-схемы алгорит,мов осуществления контроля для блоков сопряжения,Канал связи для одновременной передачи напряжения питания, синхроимпульсов и информации (по одному кабелю) содержит линию 1 связи (Фиг. 1) 45нагрузочные резисторы 2 и 3, центральный приемопередатчик 4, блок 5 сопряжения с управляющей ЭВМ, группу абонентных приемопередатчиков 6 и группу абонентных блоков 7 сопряжения. 50Центральный приемопередатчик осуществляет модуляцию выходных синхроимпульсов по длительности, Абонентныеприемопередатчики осуществляют передачу информации модуляцией тока в линии связи в паузах между синхроимпульсами.Центральный приемопередатчик включает компараторы 8.1-8.4, Формирова-. 6тель 9 синхроимпульсов, источник 10 тока, источники 11 и 12 напряжения, делитель напряжения с пятью резисторами 13.1-13.5Каждый абонентный приемопередатчик включает стабилизатор 14 напряжения, накопительный конденсатор 15, блок 16 формирования напряжения питания и уровня сигнала, блок 17 заданйя тока, информационный вход 18, парафазные информационные выходы 191 и 19.2, первый и второй выходы 20.1 и 20.2 перегрузки, центрального приемопередатчика 4. Общий вывод 21 и линейный вывод 22 соединены с общей и потенциальной шинами линии 1 связи в точках соединения с нагрузочным резистором 2, Информаци-онные входы 23.1 и 23.2, информационный выход 24 и выход 25,питания каждого абонентного приемопередатчика 6 соединены соответственно с информационными выходами, информационным входом и входом питания соответству-, ющего абонентного блока 7 сопряжения. Общий вывод 26 и линейный вывод 27 каждого абонентного приемопередатчикасоединены с общей и потенциальной шинами линии 1 связи, Первые входы,компараторов 8 объединены и соединены с выводом 22, выходом 28 формирователя 9 синхроимпульсов и с выходом источника 10 тока. Информационный вход 18 соединен с входом 29 формирователя синхроимпульсов.Формирователь 9 синхроимпульсов состоит из блока 30 переключения, источника 31 напряжения питания, блоков 32.1 и 32.2 заряда-разряда накопительного конденсатора. Выходы 33.1 и 33.2 и входы 34.1 и 34.2 блоков 32 заряда-разряда накопительного конденсатора соединены соответственно с выходом 28 формирователя синхроимпуль- сов и его источником 31 напряжения. Входы 35,1 и 35.2 блоков соединены с прямым 36 и инверсным 37 выходами блока переключения, вход 38 которого соединен с входом 29 формирователя 9 синхроимпульсов.Линейный выход 39 блока 17 задания тока абонентного приемопередатчика 6 соединен с выводом 27 абонент- ного приемопередатчика и с входом 40 блока 16 формирования напряжения питания и уровня сигнала 16. Выход 41 блока 16 соединен с входом 42 блока 17 и входом стабилизатора 14 напряжения и через накопительный конденса 1529233;информационным выходом 24 абонентно,го приемопередатчика выход 25 пиаФ5ния которого соединен с выходом стабилизатора 14 напряжения.Блок 17 задания тока состоит иэ переключателя 45 тока и источников 46и 47 тока.10Блок 16 Формирования напряженияпитания и уровня сигнала состоит издиода 48 и преобразователя 49 уровня сигнала.Блок 32 заряда-разряда накопительного конденсатора выполнен в виде накопительного конденсатора 50,.управляемого ключа 51 и источника 52 тока.Источник 52 тока (Фиг. 2) включает в себя транзисторы 53-56, резисторы 57-59, а управляемый ключ. - транзисторы 60-63, диоды 64 и 65, буферный элемент 66 и резисторы 67-69,Блок 32 заряда-разряда накопительного конденсатора (фиг. 3) содержит инвертор 70, транзистор 71, резистор 72, накопительный конденсатор50 буферный элемент 73, конденсатор74 и два диода 75 и 76.Блок 30 переключения образуют инвертор 77, два счетных триггера 78 и79 и два элемента И-НЕ 80 и 81(фиг. 4),Блок 16 Формирования напряженияпитания и уровня сигнала (фиг. 5;содержит токозащитный диод 82, транзисторы 83-85-и токоограничительныерезисторы 86 и 87. Функцию диода 48 1выполняет переход база-эмиттер транзистора 83. 40Блок 17 задания тока содержиттранзисторы 88-95, резисторы 96-98,двухполярный стабилитрон 99 и буферный элемент 100 с тремя состояниямифазоинверсных выходов и с двухвходовой логикой И о угравлению третьимсоСтоянием (фиг. 6).Первый информационный вход 1011блока 17 соединен с информационнымвходом буферного элемента 100, второйинформационный вход 101,2 блока 17с первым входом И управления третьимсостоянием, а второй вход 44 блока17 - с вторым входом и управлениятретьим состоянием.55Канал связи работает следующим образом.В исходном состоянии после включения источников 11, 12 и 31 напряжения при отсутствии сигналов информации с блока 5 сопряжения на входе 18 приемопередатчика 4 в формирователе 9 синхроимпульсов в блоке 32 накопительный конденсатор 50 заряжается источником 52 тока до напряжения источника 31 напряжения (ключ 51 разомкнут). В линии 1 связи на потенциальной шине ток источника 10 тока не достаточен для установления потенциала, равного или близкого к половине напряжения Ео опорного источника 12 напряжения. Так как накопительные конденсаторы 15 в абонентных приемопередатчиках 6 разряжены, до появления первого синхроимпульса потенциал линии связи, задаваемый источником 10 тока, близок к нулю, При этом комнараторы 8.3 и 8.4 выдают логические единицы. Если к концу паузы сигналы компараторов 8 соответствуют логическому нулю, то это означает, что тока источника 10 тока достаточно для создания потенци 1ала - Ео, в то время как его не должно быть. Следовательно, произошел обрыв шины или неисправны все диоды 48 в абонентных приемопередатчиках 6.После включения источников 11, 12 и 31 напряжения и паузы от блока 5 сопряжения поступает определенная серия .импульсов, не несущая никакой информации (Фиг. 14 в,е). Всякий раз с появлением импульса управления в формирователе 9 синхроимпульсов в блоке 32 ключ 51 замыкается и накопленная энергия за время действия импульса в конденсаторе 50 перераспределяется через диоды 48 на конденсаторы 15, где появляется напряжение, увеличивающееся с каждым импульсом до номинальной величины, превышающей напряжение Е источника 12 напряжения на величину напряжения разряда всех конденсаторов 15 за время паузы то-, ками потребления, стабилизаторами 14 напряжения и токами источников 46 и 47 тока в режимах передачи информации от абонентных приемопередатчиков 6.Логические элементы абонентных блоков 7 сопряжения абонентных приемопередатчиков с источниками информа ции питаются от стабилизаторов 14 напряжения. В компараторах 8.1 и 8,2 во время действия синхроимпульса появляются логические единицы, что означает завершение заряда конденсаторов 15. После известного числа им 1529233пульсов наличие указанных сигналов означает готовность канала связи к тестовой проверке,В случае короткого замыкания влинии 1 связи конденсаторы 15 не смо 5гут зарядиться до номинального напряжения, что в конце серии импульсовможет быть отмечено в блоке 5 сопряжения или в связанном с ним устройстве обработки информации как наличиенеисправности линии связи. В случаенормального срабатывания компараторов8,1 и 8,2 во время действия синхроимпульсов (паузы между ними) на потенциальной шине линии связи должнаприсутствовать ступенька напряжения,1равная - Ео, т.е. сигналы в компараторах должны Отсутствовать Внеплановое срабатывание компараторов 8 впаузах синхроимпульсов означает,чтов одном или нескольких абонентныхприемопередатчиках 6 включены источники 46 или 47 тока, которые приводят к поднятию или опусканию потенциала линии 1 связи относительносреднего уровня, т.е. отсутствуетсброс абонентов в исходное состояние или присутствует неисправностьпо диодам 48,В первом режиме тестовой проверкифиг. 9) приемопередатчик 4 (" резидент") посылает маркер синхроимпульсбольшой длительности (или определен 35ной кодовой последовательности), который является сигналом установкиабонентных приемопередатчиков "абонентов" в исходное состояние, Еслипри этом в паузе отсутствует средний 40уровень, то это является сигналомнеисправности одного или нескольких"абонентов", хотя возможна ситуациянелегального противотокового включения источников 46 и 47 тока (их токи 45в линии связи компенсируют друг друга) в разных абонентных приемопередатчиках 6Подобная неисправностьможет быть обнаружена только в процессе обмена информацией междУ Резидентомп и абонентом".Во втором режиме тестовой проверки ."резидент" осуществляет проверку всехабонентов. По заранее установленномупротоколу связи Он опрашивает пО Очереди всех "абонентов или методом кодовой адресации определенным постоянным количеством импульсов с их модуляцией длительности, или методом счета импульсов (когда синхроимпульсы поступают с информационного выхода 24 от преобразователя 49 уровня сигнала определенной длительности и их определенное количество после маркера является сигналом для счетчиков в абонентных блоках 7 сопряжения, настроенных. каждый на определенное количество импульсов, соответствующее адресу абонента). Общим сигналом "абонентам" для тестовой проверки может быть длительная пауза после маркера (или определенная кодовая последовательность), При совпадении кодовой комбинации или определенного количества импульсов с собственным адресом "абонент" в следующей за синхроимпульсом паузе выдает сигнал подтверждения, логические "0" и "1", т.е, в блоке 17 в линию связи включается источник 46 или 47 тока, соответственно питаемый напряжением-, накопленным на конденсаторе 15, который при этом через стабилизатор 14 напряжения питает абонентный блок 7 сопряжения с источником информации (датчиком), отключенным в режиме тестирования.Ток источников 46 и 47 тока выбирают таким, чтобы при включении одного из них потенциал в линии связи в паузе между импульсами изменился относительно среднего уровня на 1/4 Ео ф т.е. в паузе диапазон изменения потенциала в линии связи разбивается на четыре активные зоны (Фиг. 13 з) относительно напряжения Е опорного исоточника 15, где 1/4 Ео - логический нуль (источник 47 тока включен в одном из абонентных приемопередатчиков 6, информация логического нуля передается "резиденту", на выходе компаратора 8.3 присутствует логическая единица); 3/4 Ео - логическая единица (источник 46 тока одного из абонентов включен, передается информация логической единицы, на выходе ком. паратора 8.2 - логическая единица);1/2 Ео - средний уровень источники 46 и 47 тока отключены, компараторы 8 выдают логические нули, "абоненты" находятся в пассивном состоянии);отсутствие потенциала - перегрузка по логическому нулю (включено одновременно два или более источников 47 тока, что соответствует нелегальному выходу на связь двух или нескольких "абонентов" с информацией логическо1529233 го нуля, на выходе компараторов 8.3ф 8,4 имеются логические единицы);- перегрузка по логической единие (включено одновременно два источ 5ика 46 тока, что соответствует нелеальному выходу на связь одного илиескольких "абонентов" с информациейогической единицы, на выходах комараторов 8.1 и 8.2 имеются логические единицы).Делитель с резисторами 13 делитвеличины напряжений активных зон пополам, и на его выходах устанавливаются опорные напряжения для компараторов 8 в соотношении к напряжениюЕ опорного источника 12 напряжениякак 7/8, 5/8, 3/8 и 1/8.Итак, по специальным командам,модулирующим длительность синхроимпульсов по заданным приемопередатчиком 4 адресам через абонентные приемопередатчики 6, абонентные блоки7 сопряжения откликаются, напримерв начале первого цикла опроса по логи"25ческим нулям (Фиг. 14 в), затем вовтором цикле опроса - по логическимединицам. Отсутствие откликов одногоили нескольких абонентов свидетельствует об их неисправности. В случае не"3 Олегального включения в обоих циклахопроса одного источника тока, например 47, до опроса адресов "абонентов" в линии 1 связи устанавливаетсяв паузе уровень логического нуля(1/4 Е ). Во время опроса абонен 1135тов" с откликами по л.ичесуому нулюисправные абоненты при опознаваниисвоего адреса выдают дополнительныйток логического нуля источниками 47 4тока, который суммнруется с токомнеисправного абонента", и "резидент"по всем адресам, кроме неисправного,получает информацию о перегрузке логического нуля. В случае отклика"абонентов" по логической единице исправные "абоненты" компенсируют неисправный ток, кроме адреса самсгонеисправного "абонента". В результате"резидент" точно определяет адрес неисправного "абонента . Аналогично по31,50ответам компараторов 8 в режимах тестирования "О" и "1" могут быть опознаны адреса и двух неисправных "абонентов", если, например, налравлениеих токов не совпадает (в одном включен источник 46, в другом - 47)По адресам неисправных "абонентов"31отсутствуютотклики как по О , так и по "1" (их точный адрес обнаруженв этих местах). Если токи совпадаютв абонентах включены источники 46тока, соответствующие информации "1"то при откликах информации "О" от исправных "абонентов" один ток компенсируется и компараторы 8 регистрируют логическую единицу (3/4 Е). Наадресах неисправных "абонентов" отклик отсутствует, и компараторы 8регистрируют перегрузку "1",В режиме отклика "1" токи исправных "абонентов" суммируются, компараторы 8 указывают на перегрузку "1"по всем адресам, и адреса неисправных"абонентов" теряются, т.е, неисправные адреса с токами "1" обнаруживаются только при откликах информации"О" и не обнаруживаются при откликахинформации "1". При встречном включении токов неисправных "абонентов"с разницей одноименных токов не.болеедвух также может быть обнаруженобольшее число неисправных "абонентов". В результате, если возможноопределение неисправных адресов устройством обработки информации, например ЭВМ, через блок 5 сопряженияи приемопередатчик 4, ЭВМ может указать эти адреса оператору, а еслиадреса определить не удается, можетуказать, что неисправных "абонентов"больше двух с одинаковой полярностьютока в линию 1 связи.После положительной тестовой проверки "резидент" входит в рабочий режим обмена информацией между источниками информации ("абонентами"),который зависит от запланированногопротокола связи,При адресации в абонентных блоках 7 сопряжения номером поступающего после маркера импульса и определения этого номера счетчиком импульсов (настроенным на этот номер) возможна только односторонняя передача фиг.14 в информации от датчиков информации к приемопередатчику 4, которая в аппаратном исполнении в абонентных блоках 7 сопряжения проще и применима в системах сбора информации.При кодовой адресации "абонентов" модуляцией длительности синхроимпульсов возможна организация двухсторонней связи в двух режимах - связи по инициативе "резидента" и связи по инициативе "абонента", 1341529233При связи по инициативе "резидента" (фиг, 14 г) "абоненты" после прин 11 нятия сигнала маркера прослушивают передаваемый "резидентом" адрес, один из "абонентов узнает его и в паузе11 5 между синхроимпульсами передает подтверждение по току в линию 1 связи источниками 46 и 47 тока, затем в зависимости от команды, передаваемой "резидентом" вслед за адресом, "абонент" передает или принимает информацию,Сигналом проявления инициативывхождения в связь "абонентов" можетслужить отсутствие модуляции длительности синхронмпульсов. Однако удобнее, если маркер по паузе (длительныйинтервал) будет следовать еще после11окончания связи по инициативе резидента". В связь может войти толькоодин "абонент", который передает вначале резидентусвой маркер подтверждения по току в линию 1 связи, полярность которого означает инициативу 25передачи или приема информации от"резидента" другому "абоненту", илизапрос информации от "резидента". После подтверждения готовности приемаинформации "резидентом" получаемаяот "абонента" в паузе информация может запоминаться и в следующем заней импульсе или группе импульсов"резидент" передает ее "абоненту",который может сравнивать правильностьпередачи информации (фиг, 14 д),Концом передачи информации от "абонента" может служить отсутствие модуляции тока в линии 1 связи. При этом 40после принятия информации от линиисвязи "резидент" проявляет или.не проявляет инициативу. Однако при разрешении "резидентом" проявления инициативы абонентов" может возникнуть 45ситуация одновременного проявленияинициативы нескольких "абонентов"во время маркерной паузы. В результате возникает конфликт, который обнаруживается суммированием токов одного направления "абонентов", желающихвступить в связь, а это означает,что "резидент" получает сигнал перегрузки (фиг. 14 д, ж) и отключает подтверждение, т,е. наблюдается отсутствие модуляции следующего за паузой55синхроимпульса или группы импульсов,которую обнаруживают "абоненты" ипрекращают попыткч вхождения в связь,чтобы затем возобновить ее по случайному закону. В этом случае конфликт разрешается на уровне маркеров без искажения информации вступающих в связь "абонентов",Эпюры сигналов в линии связи некоторых примеров (вариантов) вхождения в связь "резидента" и "абонентов" приведены на фиг. 14 в-ж.Приведенные примеры связи не ограничивают других возможных вариантов связи в данном канале.Таким образом, предлаГаемый канал прн соответствующей аппаратной и программной реализации блока 5 сопряжения с устройством обработки информации, например ЭВМ, и абонентных блоков 7 сопряжения с источниками информации, например датчиками или терминалами, может обеспечить устойчивую связь в локальной вычислительнойсети с периодическим контролем ее исправности. Блоки, представленные на Фиг. 2-6, обеспечивают достаточное быстродействие работы устройства,Блок 32 заряда-разряда накопительной емкости (Фиг. 2) работает следующим образом.В исходном состоянии на вход 35 поступает "1", которая через буферный элемент 66 держит в открытом состоянии транзистор 56, который шунтирует базу транзистора 55 на общую шину, в результате чего указанный транзистор находится в закрытом состоянии. Диод 65 предохраняет переход эмиттер - база транзистора 55 от пробоя напряжением в линию 1 связи. Транзисторы 53 и 54 и резистор 57 представляют. основной мощный источник тока, обеспечивающий заряд накопительного конденсатора 50 до напряжения питания ис-, точника 31 напряжения. Источник тока на транзисторах 60 и 61 и резисторах 59 и 57 обеспечивает независимое отнапряжения на накопительном конденсаторе 50 смещение мощного источника тока. При поступлении запирающего транзистор 56 сигнала "0" на вход буферного элемента 66 ток второго источника смещения на транзисторах 62 и 63 и резисторах 68 и 69, втекая в базу транзистора 55, суммируется с током основного источника тока в линию 1 связи. Транзистор 55 открывается, и в результате конденсатор 50(фиг, 13 г,д) перезаряжается на эквивалентную емкость С, конденсаторов15 в абанентных приематередатчикат 6, а диод 64 предохраняет транзистор 5 ат глубокого насьпцения, Преимуще)тва такого построения заключается в5 уммиравании всех таков смещения вмете с основным током заряда в линию 1вязи,иВ исходном состояниифиг. 3( 1а входе 35 и входе буферного элем:.на 73 держит через резистср 72 тран. Истар 71 в открытом состоянии, соэтетственна, в открытом состоянии иаОдится мощный инвертор 70, общая шиа катара"а соединена с Отрицательнымстачником 31 питания с которым смыается выход мощного инвертара 70, иакапительньЙ конденсатор 50 черезго выход и диод 75 заряжается даалряжения 31 источника, Диод 76 вэта время заперт и не Оказывает нлмяния на линию 1 связи, Г 1 ри поступлении "0" на вход буферного элемента73 транзистор 71 быстра закрываетсяблагодаря конденсатору 74 и выход инвертора 70 смыкается с общей шинойблока., Из-за наличия напряжения наконденсаторе 50 эта приводит к захрыватию диода 75 и перезарядке конденсатора (фиг, 13 е.ж) через диод 76 на 30эквивалентную емкость С, канценсатарав 15 в абанентных приемопередатчиках 6. преимущества этОГО вариантазактпоча 1 отся в простате:. травлениямадам количестве элементов и примепенчи серийно выл емых мощных инлер .торов (К 170 АПЗ)Блок 30 переключения (фиг. 4) предназначен для упразпения дву.я алстаьызаряда-разряда накопительной емкс сти, ,10образуошими два канала, работающихпоочередно (фиг. 13 д,ж) От входныхимпульсов на входе 38 блоха 30,Пусть счетные триггера 78 и 79 выполнены на основе Б-триггеров те.переключаются положительным франтам,В этом случае после аканчапия действия одного из имт,ульсав на входе 38на выходе инвертара 77 возникает палсжительный перепад, который переводитсчетчик 79 в состояние "1", При Оступлении следующего импульса на входе 38 состояния логических единиц совпадают на входах элемента И-НЕ 80 иЧ ФРна е га выходе появляется0 , ката рыйпост л а е т на выход 3 6 управления блокам, например 3 2 . 1, и вход установкив " 0 " счетчика 7 8, ка та рыи О суще с т лляет пр авил ь ну о оа зира в ку работы с ч е тчика 78 относительно работы счетчика 79. В результате на входе элемента И-НЕ 81 присутствует "0" и элемент 81 находится в состоянии "1". Затем па окончании действия этого импульса на элементе И-НЕ 80 возникает "1",Новый импульс на входе 38 переключает теперь счетчик 78 в состояние "1", которая совпадает на входах элемента И-НЕ 81 с "1" импульса на входе 38, и на выходе элемента И-НЕ 81 появляется "0", Он поступает на выход 37 управления блоком 32,2, По окончании действия этого импульса процесс поочередного переключения действия импульсов на входе 38 на выходы 36 и 37 повторяется.Блок 17 задания тока (фиг. 6) предназначен для передачи информации от абонентнога приемопередатчика 6 в линию 1 связи в виде токовых посылок. В исходном состоянии на входной логике И:(входы 101.2 и 44) логического элемента 100 с тремя состояниями присутствуют логические нули и его парафазные выхсды находятся в состоянии высокого импеданса. Ток через цепь стабилитрона 99 и резистора 96 не течет, а транзисторы 92 и 93 эквивалентны источникам 46 и 47 така, заперты и также находятся по отношению к выходу 39 в состоянии высокого импеданса. При одновременном поступлении логических единиц на входы 44 и 101.2 третье состояние высокого импеданса элемента 100 отключается, прямой и инверсный выходы принимают зависимости ат наличия "0" или "1" на входе 101.1 элемента 100, В первом случае на инверсном выходе присутствует высокий потенциал, близкий к напряжению питания элемента 100, а на прямом - к потенциалу общей шины. В результате так протекает через базы транзисторов 91 и 89, резистор 96, стабилитрон 99, напряжение пробоя катарога ниже напряжения питания элемента 100. Транзистор 91 начинает пропускать ток, примерно равный току, протекающему в ега входной цепи, вцепь базы транзистора.93, шунтируемой транзисторам 95 с резистором 98, номинал каторага выбирают таким, чтобы так коллектора транзистора 93 в несколько раз превьппал так коллектора транзистора 91 и был равен заданному току в линию 1 связи, Во второмслучае аналогично на прямом выходеэлемента 100 присутствует высокий потенциал, а на инверсном - низкий. Токцепи через стабилитрон 99, резистор596 течет во входную цепь транзистора90, шунтируемого транзистором 88, иотражается в транзисторе 90 во входную цепь транзистора 92, шунтируемуютранзистором 94 с резистором 97, номинал которого выбирают аналогичнопервому случаю,Стабилитрон 99 служит для уменьшения времени нарастания и спада переключения источников тока на транзисторах 92 и 93. При появлении зарядногоимпульса блок формирования напряженияпитания и уровня сигнала по входу 44устанавливает источники 46 и 47 токана транзисторах 92 и 93 в состояниевысокого импеданса.Преимущество данного варианта заключается в том, что при изменениипотенциала на выходе 39, соединенномс линией 1 связи, до напряжений, близ ких к потенциалу входа 42 (потенциалу на конденсаторе 15 и потенциалуобщей шины), источники тока, выполненные на транзисторах 92 и 93, сохраняют установленное значение, а также в том, что питание источников тока на транзисторах 92 и 93 и цепи управления ими может быть независимыми взвешенным относительно друг друга,Блок 16 формирования напряженияпитания и уровня сигнала предназначендля заряда конденсатора 15 через переход эмиттер-база транзистора 83 ипреобразования протекающего черезнего тока В уровень сигналау связан 40ный с общей шиной. Резистор 86 ограничивает ток коллектора, а диод 82предохраняет его от насыщения Транзистор 84 с резистором 87 позволяетоттекать большей части тока через 45резистор 86 в базу транзистора 85,коллектор которого через выход 43 управляет входом абонентного блока сопряжения 7 с датчиком информации.Преимущество этого варианта заключается в том, что функции диода 48 длязаряда конденсатора 15 и съема с него напряжения для преобразователя49 уровня сигнала выполняет одинтранзистор 83.55Приведем расчет параметров зарядно-разрядной цепи линиисвязи.Минимальное время паузымеждуимпульсами синхронизации и питанияопределяется длиной 1. линии 1 связидля уверенного приема, посланного вответ сигналу резидентного приемопередатчика сигнала "абонента" в конце линии связи резидентным приемопередатчиком при скорости распространения сигнала, равной 3/4 скоростисвета Ч: 21, 81.С=3/4 Ч ЭЧ Максимальное время паузы 1 опреР деляется индексом ш модуЛяции паузы в соответствии с передаваемой информацией резидентного приемопередатчика абонентным приемопередатчиком:(2)Максимальное время импульса синхронизации 1 определяется в соответствии с индексом ц перезаряда линии 1 связи: С =ц =сшЕ.Р(3)Ток нагрузки 1, потребляемый "абонентами" во время паузы , равен сумме токов потребления 1 и ино формационных токов 1 т источниками 46 и 47 токов (фиг. 1) в линию 1 связи:(6)где Д - величина напряжения разряда эквивалентной емкости С во о время паузы й.(8) Предполагая, что в период времениток нагрузки 1 постоянен, определим эквивалентную емкость С 0 всех "абонентов" линии 1 связи:

Смотреть

Заявка

4333264, 25.11.1987

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Ю-9469

КОЗУБОВ ВЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 13/00

Метки: информации, канал, одновременной, передачи, питания, связи, синхроимпульсов

Опубликовано: 15.12.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/22-1529233-kanal-svyazi-dlya-odnovremennojj-peredachi-napryazheniya-pitaniya-sinkhroimpulsov-i-informacii.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Канал связи для одновременной передачи напряжения питания, синхроимпульсов и информации</a>

Похожие патенты