Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 01) ЗВ) С 08 С 150 Бюл. ) 18ин, С,Д.Рубцов,ени ельство ССС 5/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Лэлектротехнический институтим. В,И.Ульянова (Ленина).(54) (57) 1, АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОРТЕЛЕИЭМЕРИТЕЛЫОЙ СИСТЕМЬ по авт.св.Р 590798, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения информативности и помехоустойчивости,. в неговведен узел изменения режима передачи, первые вход и выход которогоподключены соответственно между управляющим выходом блока считывания инулевым входом триггера, второй итретий входы узла изменения режимапередачи подключены соответственнок выходу детектора максимальногосигнала и задающему входу адаптивного коммутатора, второй выход узлаизменения режима передачи подключен,к управляющему входу блока считывания.109258 2. Коммутатор по и. 1, о т:1 и ч а ю щ и Й с я тем, что узел изме.- нения режима передачи выполнен ца триггере, счетчике, блоке сравнения, элементе задержки, элементах И и зле в . 5 менте ИЛИ, выход блока сравнения соединен с ицсюрмационцым входом триггера, единичный и ну:;евой выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второгоэлементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемейта задержки, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выИзобретение относится к телеизмерениям, может Применяться в телемеханике, дальней связи, в системах автоматического контроля.По основному авт.св, Р 590798, 5 известен адаптивный коммутатор, содержащий в каждом канале датчик, выход которого подключен ко входам преобразователя погрешности аппроксимации и ключа, выход которого объеди- О нен с выходами ключей других каналов и соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход преобразователя погрешности аппроксимации к ждого канала соединен с соответс.твующим 5 входом детектора максимального сигнала, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к первым входамблока считывания, выход которого соединен с выходом устройства, выходы 20счетчика подключены к вторым входам блока считывания и входам дешифратора, выходы которого соединены суправляющим входом 3 цоча и первымвходом элемента И в каждом канале,выход которого подключен к управля 1 ощему входу преобразователя погрешности аппроксимации, вход дополнительного ключа в каждом канале соеди -нен с выходом преобразователя погрешности аппроксимации, выходы дополнительных ключей всех канапо 13 объединены и подкл 1 очецы к первому входублока,сравнения, второй вход которого соединен с выходом детектора максимального сигнала, а выход подключен кк единичному входу триггера, нулегой хоц котОРО 1 О со едино ц с пе 1) 13 ым 13 ходо иэ:1 с:1 ента 11.111, ьч 1 ход второго элемента И сое,11 ицсц с установочным ВхОдОмсчетчика и вторым входом элемента ИЛ 1,выход элемента И,1 И и ед 11 цичый выход триггера подключены соо 113 етствеццо к первому и 13 торому выходам узлаизменения режима передачи, объединенные синхроццзирующий вход триггера ивход элемента задержки и входыблока сравнения подключены соответственно к первому, второму итретьему входам узла Изменениярежима передачи,вход которого соединен с управляющим выхОдом блока считывания, единичный выход триггера соединен с вторыми входами элемента И всех каналов и управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, нулевой выход триггера 11 одключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов выход элемента И соединен с входом счетчика, вьгходь 1 дешифратора подключены к управляющим входам дополнительных ключей каждого кацапа,1, Б известном устройстве по окончании считывания предыдущего отсчета блок считывания выдает сигнал на нулевой вход триггера так, что ца его нулевомвыходе появляется сигны 1 "1", разрешающий прохождение импульсог ;. генератора тактовых импульсов на счетчик.С помощь 1 о дешифратора поочередноо.крь:ва 1 отся ключи и ца од:1 н из входов блока сравцекия поочередно подключа 1 отся напряжения с преобразователей погрешности аппроксимации, Надругой 13 ход блока сравнения приходит сигнал от детектора максимального сигнала,выбирающего максимальный из всех сигналов от преобразователей погре 1 оности аппроксимации. При совпадении величин напряжений на входах блока сравнения. т,е, при нахождении канала с максимальной погрешностью, блок сравнения выдает сигнал, возвраща 1 ощий триггер в исходное состояние и эапрешающий тем самым дальнейшее прохождение импульсов с генератора3 1092 на счс.тыык . Счс.тыык ы дешифратор ос " танавлываются на том каыатге, погрешность гы;роксымации сигнала которого наибольшая, Сигнал, появляющийся на. единичном выходе триггера, вызывает сброс преобразователя погрешности аппроксимации в ,выбранном канале и запускает аналого-цифровой преобразователь. Сигнал от выбранного датчика преобразуется в код, который вместе с кодом адреса выбр 1 нного канала (от дешифратора) поступает в блок считывания. Информация с блока считывания в виде последовательного кода поступает в канал связи. По окончании передачи блок считывания вновь выдает упомянутый выше сигнал на триггер, и цикл работы устройства повторяется .2 3.Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость передаваемых сообщений.Цель изобретения - повышение информативности и помехоустойчивостиадаптивного коммутатора.Указанная цель достигается за счет использования избыточности, остаю - щейся в передаваемой информации при адаптивной коммутации, Предлагаемый адаптивный коммутатор позволяет выделить промежутки времени работы с адаптивной коммутацией, когда из-за, медленного изменения сигналов с датчиков погрешность аппроксимацииэтих сигналов становится значительно меньше заданной и происходит передача в канал связи избыточных отсчетов. В эти промежутки времени целесообразно передавать в канал связи только частьизбыточных отсчетов, используя освободившийся канал для многократного40 повторения каждого передаваемого избыточного отсчета. В результате повышается достоверность приема информации и увеличивается информативность и устойчивость и помехоустойчивость адаптив.-."5ного коммутатора.В адаптивный коммутатор телеизмери тельной системы введен узел изменения режима передачи, первые вход и выход которого подключены соответственно между управляющим выходом блока считывания и нулевым входом триггера, второй и третий входы узла изменения режима передачи подключены соответственно к выходу детектора максималь-., Ы ного сигнала и задающему входу адантивного коммутатора, второй выход узла изменения режима передачи под 548 4ключеы к управляющему входу блока считыванияКроме того, узел изменения режима передачи выполнен на триггере, счетчике, блоке сравнения, элементе задержки, элементах И и элементе ИЛИ, выход блока сравнения соединен с инфор - мационным входом триггера, единичный и нулевой выходы которого соединеныс первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемента задержки, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединенс первым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с установочным входом счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ГИ и единичный выход триггера подключены соответственно к первому и второму выходам узла изменения режима передачи, объединенные синхронизирующий вход триггера и вход элемента задержки и входы блока сравненияподключены соответственно к первому,второму и третьему входам узла изменения режима передачи.На чертеже показана структурнаясхема адаптивного коммутатора телеизмерительной системы,Адаптивный коммутатор телеизмерытельной системы содержит датчики 1,преобразователи 2 погрешности аппроксимации (ППА),первые ключи 3, вторые ключи 4, первые элементы И 5,детектор 6 максимального сигнала,блок 7 сравнения, дешифратор 8, счетчик 9, второй элемент И О, генератор 11 тактовых импульсов, триггер 12блок 13 считывания аналого-цифровойпреобразователь 14 (АЦП), узел 15изменения режима передачи, которыйсодержит дополнительный триггер 16,элемент 7 задержки, первый элемент И 18, второй элемент И 19, счетчик 20. элемент ИЛИ 21 и блок 22сравнения.Датчики 1 предгазначены для преобразования, информации от объекта в электрический сигнал, например, напряжение постоянного тока. Преобразователи 2 предназначены для выра-. ботки сигнала (напряжения), пропорционального погрешности аппроксимации по выбранному алгоритму. Ключи 3 служат для передачи сигналов датчиков 1 на вход АЦП 14, ключи 4 для передачи сигналов датчиков 1 на5 10925 вход блока 7 сравнения, Элемент И 5 выдает сигнал сброса ППА 2 при совпадении приходящих на него сигналов от триггера 12 и дешифратора 8, Детектор 6 предназначен для выделения5 максимального сигнала иэ всех сигнал лов, поступающих на его входы отППА 2, Для реализации дс гектора 6 обычно используется диодная сборка(диодная схема ИЛИ ), Блок 7 срав Онения выдает сигнал "1" при совпаде-.нии величин напряжений на его входах, Дешифратор 8 предназначен для преобразования двоичного кода от счетчика 9 в единичный позиционный код. 15 Счетчик 9 формирует двоичный код чис.- ла импульсов, поступающих на еговход, емкость счетчика определеяется числом каналов адаптивного коммутатора. Элемент И 1 О передает импуль О сы с генератора 11 на вход счетчика 9 при наличии единичного сигнала на входе элемента И 10, соединенного с триггером 2. Генератор 11 вырабатывает периодическую последова- р 5 тельность тактовых импульсов. Триггер 12 - нетактуемый БВ.-триггер. Блок 13 преобразуег параллельный код, состоящий из кода параметра с выходов АЦП 14, кода адреса с выходов счетчика 9 и признака повтора с выхода триггера 16, в последовательный, передаваемый в канал связи, роме того, блок 3 вырабатывает сигнал начала цикла. коммутации (сигнал вырабатывается по окончании преобразо 35 вания кода) . АЦП 14 осуществляет аналого-цифровое преобразование сигна ла от одного из датчиков 1 по запускающему сигналу от триггера 12. Код информации в АЦП 14 сохраняется до прихода следующего сигнала запуска. Блок 22 служит для сравнения сигнала, пропорционального максимальнойпогрешности аппроксимации(Е 1 ),45 с некоторой уставкой Е и формирования логического сигнала результата сравнения . Если Е ,(Е , узел 15 формирует на выходе ", если ЕцЪ Е - 0 Выбор значения величины Е, пояснен ниже. Триггер 65 О (тактируемый фронтом В-триггер) служит для фиксации сигнала с узла 15 на каждом цикле работы предлагаемого адаптивного коммутатора. Элемент 17 задерживает сигнал начала цикла на55 время срабатывания триггера 16. Элемент И 18 служит для формирования сигналов, поступающих на установоч 48 ьный вход счетчика 20 и на вход элемента ИЛИ 21. Счетчик 20 (двоичныйсчетчик) считывает импульсы, поступающие на его счетный вход, Числосостояний счетчика 20 равно числуповторов (щ) при многократной передаче отсчетов. Сигнал на выходе счетчика 20 появляется при переходе изсостояния, соответствующего максимальному коду на его элементах в 0.Сигнал, поступающий на установочныйвход счетчика 20, вызывает его переход в состояние, соответствующее максимальному коду на его элементах.Посредством элемента ИЛИ 21 сигналыс выхода счетчика 20 и элемента И 19подаются на нулевой вход триггера 12,Предлагаемый адаптивный коммутатор телеизмерительной системы работает следующим образом.Сигналы датчиков 1 поступают напреобразователи 2 погрешности аппроксимации, каждый из которых формируетсигнал, пропорциональный текущемузначению погрешности аппроксимациисоответствующего сигнала датчикаопределенным полиномом. Сигналы свыходов преобразователей 2 поступаютв детектор 6 максимального сигнала,на выходе которого постоянно вырабатывается сигнал, соответствующиймаксимальному для всех преобразователей 2 значению погрешности (Ещс,),Этот сигнал в блоке 22 сравнения срав-нивается с некоторой уставкой (Ег ) .Величина Е может быть выбрана приаппроксимации сигнала полиномомЛагранжа степени и из соотношения."Е. = Е Егде Е - заданная погрешность апфпроксимации при адаптивнойкоммутации;йЕ - величина приращения погрешности в некотором канале засчет удлинения интервала аппроксимации на величинуравную щ периодам адаптивнойкоммутации. в ТИС (щ - числоповторений передаваемогоотсчета) - щТц.Значение йЕ,можно найти из формулы 1 т 4ВТц (л+4)Е Ма 61 где М- модуль максимум (п+1)-й производной входного сигнала,Так при п=ОЬЕ .= щТц М,11092548 При таком выборе Е ш-кратное пов -Яторение передаваемых отсчетов которое начинается, когца погрешностьаппроксимации сигнала во всех каналах становится меньше заданной5(см, ниже описание работы устройства), не приведет к увеличению погреш-.ности ТИС. При Е), Е. блок 22сравнения вьдает сигнал "0. Сигналыдатчиков 1 подвергаются адаптивной Окоммутации,По сигналу начала цикла с блока 13 считывания триггер 16 устанавливается в состояние "0", соответствующее сигналу пОн на выходе блока 22. Задержанный на элементе 17сигнал начала. цикла, воздействуя наустановочный вход счетчика 20, устанавливает его в состояние, соответствующее максимальному коду, и посту Опает через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12, На нулевомвыходе триггера 12 появляется сигнал "1", разрешающий прохождениеимпульсов с генератора 11 на счетчик 9. С помощью дешифратора 8 поочередно открываются ключи 3 и 4 ина один вход блока 7 сравнения поочередно подключаются выходные сигналы преобразователей 2. На другойвход блока 7 сравнения поочередноподключаются выходные сигналы преоЫразователей 2, На другой вход блока 7. сравнения поступает сигнал свыхода детектора 6. При совпадениисравниваемых величин, т.е. при нахож 35денни канала с максимальной погрешностью, блок 7 выдает сигнал "1" наединичный вход триггера 12 так, чтона нулевом выходе триггера появляет-.1140ся сигнал 0 , запрещающий дальнейшее прохождение импульсов с генератора 11 на счетчик 9. В результатесчетчик 9 и дешифратор 8 останавливаются на том канале, погрешность45аппроксимации которого наибольшая.Сигнал с единичного выхода триггера 12 запускает АЦП 14 и сбрасываетпреобразователь 2 , выбранном канале.Код сигнала датчика, адрес опрашиваемого канала, а также признак повтора (сигнал с единичного выхода триг-,гера 16, в данном случае равный "0")поступают в блок 13 считывания и последовательно передаются в канал свя-.зи.По окончании передачи блок 3 вновьвыдает сигнал начала цикла и,если попрежнему Е Е ,цикл работы устройства повторяется,как описано выше. Если соотношение между Е и ЕВал изменилось и теперьЕ (Е (1) то по очередному, первому с начала установления условиясигналу начала цикла триггер 16 устанавливается в состояние 1 и задержанный элементом 17 сигнал начала цикла поступает на счетный вход счетчика 20, вызвав его переход в нулевое состояние. В результате на выходе счетчика 20 появляется сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 21 на нулевой вход триггера 12, после чего работа адаптивного коммутатора продолжается, как описано выше, т.е. осуществляется цикл адаптивной коммутацьи и соответствующая информация передается в канал связи. Отличие состоит лишь в том, что признак повтора в переданном сообщении равен " (триггер 16 - в состоянии "1")Следующие сигналы начала цикла, поступающие при сохранении условия (1) на счетный вход счетчика 20, не вызовут циклов адаптивной коммутации до тех пор, пока с выхода ечетчика 20 не поступит сигнал на нулевой вход триггера 12. Счетчик 20 должен полностью зайолниться, послечего по следующему сигналу нача:та цикла; (тп+1)-му с начала установления условия , он вьдает сигнал па триггер 12. В результате в канале связи еще (ш- раз будет перс- дано предьдущсе сообщение, так как код на выходах АЦП 14 и счетчика 9 сохраняется после предьдущего цикла адаптивной коммутации и признак повтора (сигнал с выхода триггера 6) равен ", Затем, после нового цикла адаптивной коммутации, будет передано новое сообщение, котороа также будет повторено еще (ш) раз, и т,д т.е. при Е с,Е, с предлагаемого(ос кустройства в канал связи поступают серии из т одинаковых сообщений. Число ш определлется емкостью счетчика. Так как триггер 16 фиксирует выходной сиглал блока 22 сравнения только на один цикл работь устройства, изменение условия (1) приводит к остановке на любом шаге процесса повторной передачи информации и переходу устройства в режим работы, соответствующий условию Ерщх ЕТаким образом, предлагаемое устройство имеет два режима работы:1092548 1 О однократной передаче, например, если Рош,= 10 , топри ш =3 и Ч=2, Р,2,71"10 4, т.е. достоверность приема улучшаетсяпримерно в тридцать раз,ЩР, =Е С 1 (-Р ср, в ош ош Составитель Н,Бочарова Редактор К.Волощук Техред Л.Иартяшова Корректор О. БилакЗаказ 3259/35 Тираж 5 б 9 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4 Р 5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 первый Е ),Е - режим с одноМехкратной передачей адаптивных отсче- тов; второй Е с Е - режим с ш-кратной передачей адаптивных отсчетов (циклы адаптивной коммутации происходят в ш раз реже, чем при работе в первом режиме) .Повторение сообщений, которое происходит при работе устройства во втором режиме, является простейшим методом повышения достоверности их опознания на приемной стороне, При этом, на приемной стороне регистрируется то сообщение, которое было опознано большее число раз, чем все другие, Если условиться, что при повторении сообщения т раз регистрируется сообщение, которое опознается Ч и более раз, причемш+1 .если ш - нечетно, и Ч )+ 1, если ш - четно, то эффективность метода повторений оценивается следующей формулой: где Р - вероятность того, что сообщение будет стерто или зарегистрировано неверно;30Ро - вероятность неправильногоопознания сообщения при Изложенное показывает, что предлагаемый адаптивный коммутатор обеспечивает повышенную достоверность приема информации и, следовательно,повышенную информативность и помехоустойчивость по сравнению с прототипом. При этом повышение помехоустойчивости достигается за счетуменьшения числа передаваемых избыточных отсчетов и не требует увеличения полосы частот, занимаемой канамлом связи,Указанные преимущества достигаются благодаря использованию принципа адаптивной коммутации и многократного повторения части передаваемых отсчетов, которое производится за счет уменьшения числа избыточных отсчетов, поступающих в канал связи после адаптивной коммутации, Достижение указанных преимуществ не требует увеличения полосы частот, занимаемой каналом связи, или увеличения удельного расхода энергии полезного сигнала.