Способ преобразования звуковых сигналов для общения с операторами асу при тренаже профессиональных навыков и устройство для его осуществления

, ГОСУДАРСТВЕЙЮЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство сссР(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ОБЩЕНИЯ С ОПЕИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к тренажерам, и может бь 1 ть использовано в системах тренировки и оценки профессионального уровня подготовки операторов автоматизированных систем управления в условиях общения с ограниченными возможностями сль 1 шимости передаваемой командной информации, а также при создании аппаратных средств для улучшения восприятия информации лицами с нарушенными слуховыми анализаторами человека,Целью изобретения является снижение энергопотребления за счет исключения необходимости в энергетических затратах при молчании схем преобразования звуковых сигналов, т.е. при отсутствии команд и сообщений.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе преобразования звуковых сигналов для общения операторов АСУ при тренажере их профессиональньи навыков, заключающемся в формировании инПРИ ТРЕНАЖЕ ПРОФЕСАВЫКОВ И УСТРОЙСТВО СТВЛЕНИЯоносится к автоматике и ехнике, в частности к трезобретения является снипотребления за счет ходимости в энергетичеи "молчании" схем преобовых сигналов, т,е, при д и сообщений. Цель доием источника опорных наента задержки, элемента а, 1 ил. РАТОРАМИ АСУ СИОНАЛЬНЫХ Н ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ (57) Изобретение вычислительной т нажерам, Целью жение энерго исключения необ ских затратах пр разования звук отсутствии кома стигается введен пряжений, элем сравнения. и клю формационного сигнала, его модуляции, усилении, фильтрации и электроакустическом преобразовании, согласно изобретению информационный сигнал модулируют формированием двух опорных сигналов, один из которых задерживают во времени относительно другого на величину, соответ- Оф ствующую разности опорных сигналов, уро- Сд вень которой усиливают для формирования ( акустического информационного сигнала. Цель достигается также тем, что в известное устройство, содержащее акустоэлектриче- у ский преобразоватвль, выход которого подключен к входу первого усилителя, фильтр, один вход которого соединен е первым выходом второго усилителя и первым входом СА) электроакустического преобразователя, другой вход - с соответствующим выходом второго усилителя, а выход - с вторым входом электроакустического преобразователя, согласно изобретению введены источник опорных напряжений, вход которого соединен с выходом первого усилите 1836715ля, элемент задержки, один вход которого подкгночен к первому выходу источника опорных напряжений, элемент сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом элемента задержки и соответствующим выходом источника опорных напряжений, и ключ, один вход Которого подключен к шине питания соответствующего,. уровня, другой вход - к выходу элемента сравнения и входу второго усилителя; а выход - к другому входу элемента задержки,П р и м е р 1, На макете заявляемого устройства исследовали возможности снижения энергопотребления подачей сигнала типа синусоиды на вход устройства, При максимальной выходной мощности в 10 мВт потребляемый ток достигал 5 мА. а средний ток - 2 мА, что по расчетам повышают ресурс источников питания более чем в 5 раз,П о и м е р 2. На макете заявляемого ус. ройства аналогично примеру 1 исследовали снижение потребляемой энергии при подаче речевых сигналов, Токи потребления при максимальной выходной мощности в 10 мВт и в среднем составили соответственно 4,5 и 1,8 мА, тогда как в аналогичных устройствах потребление составляло соответственно 21 и 10 мА, что позволяет повысить ресурс источника питания гальванического типа более чем в 5-6 раз.На чертеже изобракена структура заявляемого устройства, содержащего формирователь 1 информационных сигналов, состоящий из акустозлектрического преобразователя 2 и усилителя (корректора) 3, ис. точник 4 опорных напряжений, элемент 5 задержки, элемент б сравнения, ключ 7. усилитель 8, фильтр 9 и электроакустический преобразователь 10 со схемнь 1 ми соединениями, описанными выше и в формуле,Устройство при реализации операций предлагаемого способа функционирует следующим образом.В режиме "молчания" (в отсутствии сигнала на входе преобразователя 2) источник 4 вырабатывает напряжения, отличающиеся друг от друга на величину шага квантования, причем напряжение на входе элемента б от источника 4 меньше напряжения с выхода элемента 5 в момент включения питания, С течением ке времени напряжение на выходе элемента 5 достигает такого значения, при котором разность напряжений навходах элемента 6 будет равна порогу его чувствительности, т.е. шагу квантования, что приведет к подаче сигнала на вход ключа 7 и соответственно к возврату напряжения на выходе элемента 5 в первоначальное значение. Время восстановления элемента 5, т,е.время возврата напряжения на его выходев исходное состояние, выбрано из условияполучения генерации последовательности5 прямоугольных импульсов со скважностью,равной двум, в отсутствии модулируемогосигнала. Квант напряжения и его шаг определяются,верхним и нижним порогами напряжений элемента 6. При этом частотаф дискретизации (квантования) в отсутствиисигнала определяется постоянной времениэлемента 5, а также и,чувствительностьюэлемента 6,Выбор оптимальной величины частоты15 квантования осуществляется, исходя из следующих соображений,С точки зрения экономичности устройства целесообразно уменьшить частотуквантования, т.к, при значительной частоте20 переключение цифровых элементов КМОПструктуры резко возрастает потребляемыйими ток. Однако значительное уменьшениечастоты квантования приведет к снижениюкачественных показателей устройства в це 25 лом. Поэтому выбор оптимальной величиныдискретизации необходимо реализовать,исходя иэ теоремы Котельникова, согласнокоторой минимальная частота квантованияравна удвоенной верхней частоте преобра 30 зуемого сигнала, Квантованные по теоремеКотельникова сигналы имеют постояннуюдлительность, а их амплитуда несет информацию об исходном сигнале, Если осуществить квантование по уровню, то суммарная35 частота квантования определяется произведением удвоенной верхней частоты преобразуемого сигнала на величинудинамического диапазона преобразуемогосигнала, определяемого целевым примене 40 нием модулятора,При преобразовании звуковых сигналов с верхней частотой 3,5 кГц и динамическим диапазоном, равным 68,минимальное значение частоты дискретизации равно 2 х 3,5 х х (6,8) = 4256 кГц,Нами выбрана частота квантования в 50 кГц, а следовательно, время задержки элемента 5 равно 1/2 х 50000 + 10 мс, а период следования импульсов в отсутствии преобразуемого сигнала Т = 2 х 10 = 20 мс.При наличии преобразуемого сигнала, в зависимости от его величины и полярности, на выходе элемента 6 имеют место широтно-модулированные импульсы с переменной скважностью, причем в отличие от классического способа широтно-импульсной модуляции (ШИМ), где период следования импульсов сохраняется постоянно, в1836715 Составитель О. Болдыревецова Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова едактор М. Заказ 3022 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, МоскваЖ, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рои предлагаемом варианте этот период переменный, что снижает энергопотреблений. Ф о р мул в и зоб ре те н ия1, Способ преобразования звуковых 5 сигналов для общения с операторами АСУ при тренаже проФессиональных навыков, заключающийся в формировании информационного сигнала, его модуляции, усилении, фильтрации и электроакустическом преоб разовании, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергопотребления, информационный сигнал модулируют двумя опорными сигналами. причем один опорный сигнал задерживают во времени отно сительнО другого опорного сигнала на величину, соответствующую разности амплитуд опорных сигналов, уровень которой усиливают для Формирования акустического информационного сигнала; .202. Устройство для преобразования звуковых сигналов для общения с операторами АСУ при тренаже профессиональных навыков операторов АСУ, содержащее акустоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу первого усилителя, фильтр, один вход которого соединен с первым выходом второго усилителя и входом злектроакустического преобразователя, другой вход - с вторым выходом второго усилителя, а выход - с вторым входом электроакустического преобразователя, о т л ич а ю щ е е .с я тем, что в него введены источник опорных напряжений, вход которого соединен с выходом первого усилителя, элемент задержки, один вход которого подключен к первому выходу источника опорных напряжений, элемент сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом. элемента задержки и соответствующим выходом источника опорных напряжений, и ключ, один вход которого подключен к шине питания, другой вход- к выходу элемента сравнения и входувторого усилителя, а выход - к другому входу элемента задержки.