Адаптивный коммутатор системы тел еизмерен ии

)ПИСАНИЗОБРЕТЕ Н ИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 37 б Союз СоветскихоциалистическихРеспублик т. свидетельства-1971 ( 1629141, 8-24) Зависимое от Заявлено 02.1,Ц,1( 6 08 с 19,28 осударствеииай комитетСовета Мииистрав СССРпа делам иэабретеиийи открытий Приоритст -21.Х 1.1973. Бк)ллссиьва ни я оп и сания 24 Х.1974 УДК 621,398 (088.8) уоликов Дятя опублик Авторыизобретении ов и Ю. Б, Русанов яявитель 2 присоединением заявкиАДАПТИВНЫЙ КОММУТА Изобретение отиосигс 5 к области телемеханики мокст Оыть использовано В качестве электронного коммутатора в цифровых системах тслеизмерсиии с кодовым измерением каналов, частота перск.почеиия которого зависит от скорости изменения измеряемых про- цсссОВ И 1)и их Высокой активное 1 и и иер)50 дичсски принимает постоянное значение ири низкои с)ктивио(т 5 ИзСряс)5 ых процес(ОВ,Известны ядяптивцыс коммутаторы системы 1 о тслеизмсрснш, содср)кащис схему памяти моментов появления трсооваций, исрвыс вход кото 1)ои иодключсиь к Вход я)а.изб)тОра активности измеряемых параметров, а выходы через последовательно соединенные детектор 1 з максимальноо сигнала, логическую схему выбора каналов, схемы статичсскои и дииамическо памяти адресов каналов подключены ко Входа диодной матрицы, выходы которои одключецы ко входам ключей, схемы ИЛИ, 2 О лпзаторов активное ги измеряемых пара- и ко вторым входам схемы памяп появления требований, Другие вхои анализаторов активности измссов,УетРов поДк,почены к Датчикам. 25вестных устройств в том, что )от эности измеряемых процесчя на обслуживание подско, оци це обеспечивя(ь измеряемых про- ЗО ТЕМЫ ТЕДЕИЗМЕРЕНИЙ пестов, Б рсзулыатс снижается надежность системы тслсизмерений и точность результатов контроля измеряемых процессов ири их низкой активно; ти (в ст;Иовившсмся )Сжимс).Целью изобретения является повышение эффективности обслуживания пзмеряемых гроцессов в случае их низкой активности,Потавлеииая цель достигается тем, что в предложенное устройство введена схема принудительного опроса, вход которой подключен к выходу схемы ИЛИ, а выход - - и треть 55 м входам схемы памяти моментов появления требований, а так)ке тем, что схема принудительного опроса содержит счетчик числа требований на обслуживание, счетчик калиброьаицых отрезков времени, лицьио задержки, пример управления, каскад антисовпадения. Г)ыход счетчика ч 5 исла требований через триггер управления подключен к одному входу каскада ацтисовиадения, другой вход котороо подключен к другому входу счетчика исла треоований ца обслуживание, через л:цИО задержки - к другому входу триггера управления и к вы.(оду счетчика калиброванных огрсзков времени.Необходимость принудительного опроса к;- палов определяется по величине интенсивности объединенного потока требований иа обслуживание, Если количество требований няобслуживание за определенное время (например, за цикл опроса всех датчиков) ниже заданной величины (Х(Хс Где л интенсиВ- ность потока требований), то производится принудительный опрос каналов, начиная с ка нала с наименьшим номером. При повышении активности измеряемых процессов условие це соблюдается, и схема принудительного опроса не работает. Такая логика работы схемы позволила повысить эффективность обслужива ния информационных каналов адаптивным коммутатором при низкой активности измеряемых процессов.На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.15Адаптивный коммутатор состоит из анализаторов 1 активности измеряемых параметров, схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос каналов, которая содержит генераторы 3 пилообразного напряжения, детектора 4 максимального сигнала, логической схемы 5 выбора каналов, которая содержит схемы совпадения б, схемы ИЛИ 7 и каскады антисовпадения 8, схемы 9 статическоы памятп адресов каналов, схемы 1 О динамической памяти адресов каналов; диодцой матрицы 11, ключей 12, схемы ИЛИ 13 и схемы 14 принудительного опроса каналов, которая содержит счетчик 15 числа требований ня обслуживание, триггер управления 16, каскад анти- совпадения 17, счетчик 18 калиорованцых отрезков времени и линию задержки 19.Устройство работает следующим образом.Напряжения с датчиков поступают ца соогВетствующие входы адаптивного коммутатора. Р 5 Эти напряжения непрерывно анализируются анализаторами 1 активности. Анализаторы активности выполняют неравноотстоящую дискретизацшо непрерывных сообщений по выбранному алгоритму. В момент, когда раз ность между измеряемым напряжением, выдаваемым датчиком, ц напряжением, вырабатываемым анализатором активности, достигает допустимой погрешности приближения, анализатор 1 активности вырабатывает импульс 45 1 требовацие) ца опрос данного канала. Фронтом импульса запускается генератор 3 пилос бразцого напряжения схемы 2 памяти момецтов, появления требования ца опрос каналов, Если требования от несколыих анализаторов 1 поступают одновременно, то генераторы 3 запускаются тоже в один и тот же момент времени, Каждый генератор 3 вырабатывает линейно-нарастающее (или линейно-пода 1 О- щее) напряжение с одинаковым наклоном. Длительность пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 3, зависит от количества требований, поступивших за время обслуживания прибора. Длительность обслуживания каждого требования выбрана посто:Иной и равной длительности слова в двоичном коде, состоящего из информационной и адресной частей, телеметрпческого кадра. Неооходцмость постоянного ОослужиВянц 51 кяждо 65 го требования базируется на известном положении о том, что время ожидания требований очереди в среднем будет тем меньше; чем более стандартизованы длительности обслуживания этих требований. Тогда наименьшая длительность пилообразного напряжения генератора 3 будет равна у, а наибольшая - М у, где М - число каналов адаптивного,коммутатора. Напряжение с генераторов 3 поступает на детектор 4 максимального сигнала.Детектор 4 максимального сигнала представляет собой схему сравнения на У входов и состоит из У транзисторов, имеющих общее эмиттерное сопротивление. В момент сравнения, который соответствует началу слова в телеметрическом кадре, с общего синхронизатора передающей аппаратуры системы телеизмерений поступает импульс. В этот момент на выходах детектора 4 появляется сигнал ца той выходной шине, на входе которой действовало наибольшее напряжение, Наибольшее напряжение будет поступать от того генератора 3 пилообразного напряжения, запуск которого произошел раньше. Если в момент сравнения на входах детектора 4 два и более одинаковых напряжения, что соответствует гру;1- повому поступлению требований, то ца соответствующих выходах в это же время появятся напряжения. Отсюда видно, что детектор 4 выполняет роль диспетчера, организующего дисциплину обслуживания привел первым первым обслужен,С выходов детектора 4 сигналы поступают ца входы логической схемы 5 выбора каналов. Логическая схема 5 выбора каналов состоит цз Л шин, равное числу каналов. Схемы совпадения б включены между каждыми соседними шинами, через одну шину, через две и так далее. Общее число схем совпадения б равно числу сочетаний из Л 1 по два. К У-ой шине подключены (IЧ - 1) схем совпадения 6, вторые входы этих схем подключены соответственно к первой, второй и т, д. шинам. Со схем совпадения сигналы через схемы ИЛИ 7 поступают на каскады ацтисовпадеция 8, которые расположены во всех шинах, кроме первой, соответствующей первому каналу, В случае, если с выхода детектора 4 напряжение поступило только ца один вход логической схемы 5, то каскады логической схемы 5 1 ропускя 10 т это напряжение ня Выход, не Окязывая па него никакого воздействия. Если же В момент сравнения напряжение появляется сразу ца нескольких выходах детектора 4, то на выход логической схемы 5 выбора канало проходит напряжение с того входа, котог ( оответствует наименьшему номеру ка Например, пусть напряжеццс с детект поступило только на входы а ц б, что ствует первому ц второму каналу.цие, действующее на входе а, проа.ход схемы 5, а напряжение, дейвходе б, через каскад антипроходцг, тс 1 к кяк срябятывдения б, и образовавшийся импульс закрывает каскад антисовпадения 8. В результате при поступлении требований группами (по два, по три и т. д.) логическая схема 5,выбора каналов организует дисциплину обслуживания в порядке нумерации каналов.Напряжение с одного из 11 Г выходов логической схемы 5 поступает на схему 9 статической памяти адресов, которая представ,чяет собой запоминающее устройство номеров каналов адаптивного коммутатора в двоичном коде. Разрядность двоичного кода определякся из выражения п=1 од (11+1). Отсюда следует, что канальность адаптивного коммутатора должна быть ЛГ=2" - 1, причем адрес номера канала, содержащий одни нули, является запрещенньв (запись номера канала в двоичном коде производится перед работой). Если необходимо сменить адреса в процессе работы, то в составе передающей аппаратуры должно быть программное устройство с записанными адресами номеров каналов, которое включается по соответствующей команде. Для этого схема 9 статической памяти должна иметь каскады ввода адресов. Кроме того, схема статической памяти адресов 9 должна иметь устройство считывания, а элементы памяти должны быть выбраны такими, что при считывании записанная информация должна сохраняться (элементы памяти с неразрушаемым считыванием информации). Устройство счптываи 1 я схемы статической памяти должно состоять из обмоток считывания и набора схем ИЛИ. Общее число схем ИЛИ равно числу разрядов в двоичном коде, а число входов в каждой схеме ИЛИ равно числу каналов.Выходы логической схемы 5 являотся обмотками считывания схемы статической памяти адресов 9. Напряжение, поступающее по одному из выходов логической схемы 5, является сигналом считывания номера соответствующего канала в двоичном коде. Двоичное число в параллельном коде поступает на схему 10 динамической памяти адресов, представляющую собой отдельные триггерные ячейки 1;амяти (связи между триггерами отсутствуют). В начале каждого слова триггеры схемы 10 динамической памяти устанавлпва 1 отся в исходпос (нулевое) состояние импульсамц сброса, поступающими с синхронизатора передающей аппаратуры. Частота следования импульсов сброса равна частоте следования слов в телемстрическом кадре (запуск триггеров - раздслшый). С приходом сигнала ца обмотку считывания схемы 9 двоичное число из ячеек статической памяти переписывается в ячейки схемы 10 динамической памяти адресов.В соответствии с записанным числом в схеме 1 Г) возбуждается соответствующая выходная шина диодной матрицы 11 и ключ 12 данного канала открывается. Днодная матрица 11 сбычцдя, но запрещенной является комбинация, состоящая из одних нулей. Если тригге 5 о 15 о 25 зо 4 О 45 чо во 65 ры динамической памяти соединить по схеме счетчика, то совместно с диодной матрицей 11 и ключами 12 будут представлять собой электронный коммутатор. Напряжение с датчика, прошедшее через ключ 12, поступает на ацалого-цифровой преобразователь, в котором к измерительной информации приписывается адрес канала, поступающий со схемы 10 статической памяти адресов, Одновременно с открытием ключа 12 данного канала напряжением, снимаемым с выходной шины диодцой матрицы 11, возвращаются в исходное состояние анализатор 1 активности и генератор 3 пилообразного напряжения схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос данного канала, На этом заканчивается цикл обслуживания одного требования. Поскольку длительность обслуживания каждого требования выбрана постоянной и равной длительности слова в двоичном коде, то с поступлением очередного импульса синхронизации, совпадающего с началом следующего слова, цд вход детектора 4 максимального сигнала начинается обслуживание очередного требования, если оно имеется.При таком методе передачи результатов измерений в структуре телеметрцческого сипила возможны как холостые слова, так ц холостые кадры, когда требования на опрос каналов поступают редко. В этих условиях обычно используют сочетание временного и кодового разделения, каналов, т. е. используот циклический ц адаптивный коммутаторы. Схема ИЛИ 13 предназначена для того. чтобы в случае занятости адаптивного коммутатора поступал сигнал запрета на передачу информации циклическим коммутатором.Кроме того, импульсы запрета с выхода схемы ИЛИ И поступают на вход счетчикд числа требований на обслуживание 15 схемы 14, Счетчик 15 (двоичный, десятичный и т, д.) имеет ограннченнъЙ объем Мчип, Имин - минимальноее количество требований ца обслуживание, поступившее на адаптивный коммутатор за заданное время Го и работает цд переполнение.Прц высокой активности измеряемых процессов, когда требования на опрос каналов поступают достаточно часто (больше, чем ЛЬ за время Й), то счетчик 15 за времяпереполняется (допускается многократное переполнение) и выдаст пмпулы, который устанавливает в рабочее положенпе тр 11 ггер управления 1 б. Напряжением, снимаемым с ьыхода триггера управления 1 б, закрывается ц каскад ацтисовпадения 17, и схема принудив тельного опроса це расютаст,Время работы счетчика 15 1 задается счсгчиком 10, который непрерывно считает импульсы, поступающие с выхода синхронизатора передающей аппаратуры. Оо ьем счстчикс 1 18 Выоирастся так 11 м, что он нс 1 чнцЗет счет мпульсов одновременно с началом рдооты счетчика 15 и переполняется через время 1. Б момент цсрецолцешя ца его выходе цоявляег 407376ся импульс переполнения, который, во-первых, поступает на вход каскада антисовпадснця 17. во-вторых, устанавливает в нулевое состоянке счетчик 15 (прерывает работу счетчика 15) в-третьих, через линию задержки 19 (время задержки определяется временем установления переходных процессов в триггере управления 1 б) поступает на триггер управления 16 и возвращает его в исходное состояние, прц котором каскад антисовпадения остается открытым. Поскольку при высокой активносгц измеряемых процессов каскад антисовпадения 17 остается закрытым, то импульс переполнения счетчика 18 никакого воздействия на режим работы адаптивного коммутатора нс оказывает.При низкой активности измеряемых процессов (например, в установившемся режиме работы контролируемых систем), когда требования на опрос поступают весьма редко (меньше, чем Лза время 1 о) или вообще не поступают за время 1 о, требование на опрос каналов формируется с помощью схемы 14, В этом случае счетчик 15 за время 1 о, задаваемое счетчиком 18 не успевает переполниться, триггер управления 1 б остается в исходном состоянии, ц каскад антисовпадения 17 открыт. Поэтому импульс переполнения счетчика 18 проходит через открытый каскад антисовпадения 17 и поступает на генераторы 3 схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос каналов и своим фронтом аапускает генераторы 3. Одновременно во всех каналах появляется требование ца обслуживание. Лдацтцвцый коммутатор приступает к выполнению требовании ца обслуживание, начиная с первого канала. Этим же ихгпульсом церсцолцецця счетчика 18 счетчик 15 устанавливается в пулевое состояние. Снова счстчцк 15 начинает счет цоступгпощих требований на обслуживание, Поскольку принудительно обслуживаются все каналы ц требований много, счетчик 15 за время Й переполняется, триггер управления 1 б устанавливается в рабочее положение, и каскад ацтцсовцадения 17 закрывается. Поэтому импульс переполнения счетчика 18, цоявляющийся через время 1 о, на вход семы 2 памягц моментов появления требованцц на опро каналов це проходит, цо устанавливает ,чет шк 15 и грцггер управления 1 б и исходное со;тояцце, подготавливая тем самым схему 14 к следующему циклу опроса. Если сохраняется низкая активная активность измеряемых процессов, то цикл принудительного опроса повторяется чсрез время Ь .1 ОПредмет цзоорсте гця1. Адаптивный коммутатор системы тслеизмерений, содержащий схему памяти моментов появления требований, первые входы кото рой подключены к выходу анализатора активности измеряемых параметров, а выходы через последовательно соединенные детектор максимального сигнала, логическую схему выбора каналов, схемы статичсскоц и дцнамиче ской памяти адресов каналов подключешя ковходам дцодцоц матрицы, выходы которой подключены ко входам к;ночей, схемы ИЛИ, анализаторов активности измеряемых параметров и ко вторым входам схемы памяти мо ментов появления требований, другие входыключей и анализаторов активности измеряемых параметров подключены к датчикам, отличаищпйся тем, что, с целью повышения эффективности устройства в случае ццзкоц акап тцвностц измеряемых процессов, введена схема принудительного опроса, вход которой подключен к выходу схемы ИЛИ, и цыход - к третьим входам схемы памяти моментов появления треооваццй.35 2. 1 хоммутатор по пункту 1, оглпчаюпиисятем, что схема принудительного опроса содержит счетчик числа требований ца обслуживание, счетчик калиброванных отрезков времени, лицшо задержки, триггер управления, каскад 4антисовпадения, причем выход счетчика числатребований через триггер управления подключен к одному входу каскада антисовпадения, другой вход которого подключен к другому входу счетчика числа требований на обслужи вацце, через линию задержки - к другому входу триггера управления и к выходу счетчика калиброванных отрезков времени.407376 Заказ 989111 П 111 П Тирагк 1;0"комгои (.и ( 1 кис рои бретений и открытии1 заущскаи и о., и 45 1 одписио Изд. Лв 069осударствсниогпо дедам изМосква, ЖОбл. гип. Костромского правления и да сльсзи. ио,ии"и:,ии, кии;киой торговли Составитсль Г. Ставцева сдактор Е. Семанова Тскрсд А. Камышникова Ко; рскзор Е, Хмеле