Устройство для передачи и приема сигналов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,з С 08 С 19/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(7 ) Заявитель 154) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛОВИзобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано ь устройствах обмена дискретной информации между приборами автоматизированных систем управления.Известно устройство для передачи и приема,.искретной информации, содержащее усилители в приемной и передающей частях, связанных линией связи 111. Недостатком его является невысокое быстродействие.Наиболее близким является уст ройство для передачи и приема сигналов, содержащее на передающей стороне элемент ИЛИ, входы которого являются входами управляющих сигналов устройства, два усилителя, выходы 20 которых соединены через линию связи со входми усилителей на приемной стороне, выходы которых подключены к двум входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого подключен к стробирующему входу дешифратора, выходы которого подключены к выходам уст 1;ойства, устройство также содержит на обеих сторонах 30 блоки управления, шифраторы и дешифраторы Я .Недостатком его является низкая скорость передачи сигналов. Из-за того, что один из информационных сигналов передается по линии связи двумя импульсами: положительным и отрицательным.Цель изобретения - увеличить быстродействие устройства.Это достигается тем, что в устройство, содержащее на передающей стороне элемент ИЛИ, входы которого соединены со вхбдами управляющих сигналов устройства, усилители, выходы которых соединены через линию связи со входами усилителей на приемной стороне, выходы которых подключены к двум входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого подключен к стробирующему входу дешифратора, выходы которого подключены к выходам устройства, введены на передающей стороне элемент И, счетчик, триггер, блок памяти, регистр сдвига и генератор импульсов, который соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу триггера, второй выходтриггера соединен со своим первым входом , выход элемента И подключен к первому входу регистра сдвига и ко входу счетчика, выход которого соединен со вторым входом триггера, третий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены со входами блока памяти, выходы которого подключены к установочным входам регистра сдвига выходы которого соединены с первыми входами усилителей, вторые входы которых соединены со входами информационных сигналов устройства, на приемной стороне введены два элемента И, элемент задержки, регистр сдвига и частотный коммутатор, выход первого усилителя соединен со входом элемента задержки н первым входом первого элемента И, выход второго усилителя соединен с первым входом второго элемента И, выход элемента задержки подключен к первому входу регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом элементаИЛИ н первым входом частотного коммутатора, первый выход которого подключен к третьему входу регистра сдвига и входу установки нуля счетчика, выходы регистра сдвига соединены со входами дешифратора, один из выходов которого подключен ко,второму входу частотного коммутатора, второй выход которого соединен со вторыми входами элементов И, выходы дешифратора и элементов И соединены с выходами устройства.Кроме того, частотный коммутатор содержит триггер, ключи, элемент задержки, пороговый элемент и общую шину источника питания, первый вход триггера и вход первого ключа подключены соответственно к первым и вторым входам частотного коммутатора первый выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы ключей соединены с первым входом элемента задержки, выход которого подключен ко входу элемента, выход которого соединен со вторым входом триггера, вторые выходы ключей и второй вход элемента задержки подключены к общей шине источника питания, первый и второй выходы триггера соединены с выходами частотного коммутатора.На фиг. 1 приведена функциональн 1 я схема устройства; на фиг. 2функциональная схема частотного коммутатора.Предлагаемое устройство содержитгенератор 1 импульсов, элемент И 2,триггер 3, разрешающий прохождениеимпульсов с генератора 1 на элементИ 2, устанавливающий триггер 3 всостояние "0"после прохождения импулсов, счетчик 4, регистр 5 сдвига,предназначенный для формирования кодовой группы, соответствующей одному из управляющих сигналов, поступаю;их на вход устройства, элементИЛИ 6 с выхода которого задний фронтуправляющего сигнала, поступившегона его вход, устанав,н:вает триггер3 в состояние "1", блок памяти 7,устанавливающий кодовую группу в регистре 5 сдвига, соответствующуюодному иэ поступивших на ее входуправляющих сигналов, усилитель 8положительных импульсов, предназначенный для Ьормирования положительных импульсов напряжения в линиисвязи; усилитель 9 отрицательныхимпульсов, предназначенный для формирования в линии связи отрицательных15 импульсов напряжения; линию связи 10,усилитель 11 положительных импульсов,для формирования поступивших с линии.связи положительных сигналов; усилитель 12 отрицательных импульсов, для2 О формирования поступивших с линиисвязи отрицательных импульсов; линиюзадержки 13, элемент ИЛИ 14, элементыИ 15 и 16; счетчик 17, предназначенный для выработки "троба, подаваемо=го на дешиФратор после прохождениякодовой группы; регистр 18 сдвигадля приема и хранения кодов.й группы,поступившей с линии связи; дешифратор19 для расшифровки кода управляющегосигнала, хранимого на регистре 18,частотный коммутатор 20 для выработкисигнала, разрешающего выдачу черезэлементы И 15 и 16 информационных сигналов, поступивших с линии связи 10,на выходы устройства. цепи 21, 22входы устройства, на которые подаются управляющие сигналы, подлежащиепередаче .по линии связи; на цепи23 и 24 подаются информационные сигналы"единица"и"нуль" соответственно,4 О которые необходимо передать по ли,ции связи; к цепям 25 и 26 подключены прйнятые информационные сигналы "единица" и "нуль", к цепям27 и 28 - подключены принятые управляющие сигналы.Работа устройства в режиме передачи,Перед началом работы счетчики4 и 17, регистры сдвига 5 и 18и триггер 3 устанавливаются в состояние "0" (цепь установки на фиг.1не показана), После этого можноначать передачу управляющих сигналов. Пусть управляющий сигнал приходит на вход 21. Он вызывает навыходах блока памяти 7 определеннуюкомбинацию установочных импульсов,соответствующую управляющему сигналу, Число выходных шин и блока памяти 7 выбирается равным числу раз 60 рядов регистров сдвига 5 и 18,При этом количество входов устройь ства не должно превышать числа 2пДалее блок памяти 7 устанавливаетв регистре сдвига 5 двоичный поэи 65 ционный код, где единица" этого35 кода соответствует положительномуимпульсу в линии связи 10, а "нуль"отрицательному, После окончанияимпульса на цепи 21 он своим заднимфронтом через элемент ИЛИ 6 устанавливает триггер 3 в сосТояние"единицы", разрешая тем самым прохождение импульсов с генератора импульсов 1 на выход элемента И 2.Поступление импульсов на сдвиговой вход регистра сдвига 5 выдвигает записанный в него код на усилители положительных и отрицательныхимпульсов 8, 9, и таким образомкаждый импульс сдвига вызывает формирование в линии связи 10 положительного или отрицательного импульса напряжения. После поступленияи-го импульса счетчик 4 устанавливает себя к триггер 3 в "нуль",. темсамым запрещая прохождение импульсов на выход элемента И 2, Аналогично 20работает устройство и при передачеуправляющих сигналов, поступающихна другие входы. Отличие заключается только в коде, устанавливаемомв регистре сдвига 5. Например, 25если число управляющих сигналов,подлежащих передаче, равно 8, то регистры сдвига 5, 18 должны бытьтрехразрядными, а счетчик 4 после3-го импульса должен установить себя и триггер 3 в состояние "нуль".При этом коды, соответствующие уп-равляющим сигналами и устанавливаемые в регистре сдвига 5, могутпринимать следующие значения;000, 001, 010, 011, 100, 101, 110,111. Если, например, в регистр сдвига был записан код 111, то послепоступления сдвигающих импульсов полинии связи 10 пройдет кодовая группа из трех положительных импульсов 40напряжения. В отличие от управляющих сигналов информационные сигналы "единица" и "нуль", поступающие соответственно на входы 23 и24 устройства, а затем на передающие усилители 8 и 9, не преобразуются в кодовые группы и передаютсяпо линии связи с максимально возможной для нее частотой.ОРабота устройства в режиме приемауправляющих сигналов.До начала приема счетчик 17,регистр сдвига 18 установлены в"нуль", а на шине 29 - запрещающийсигнал, который не дает возможностиимпульсам с усилителей 11 и 12 попасть на информационные выходы 25 и26 устройства. Поступающие с линиисвязи 10 импульсы напряжения формируются усилителями 11 и 12 и поступают на сдвигающий вход регистра 60сдвига 18 и счетный вход счетчика17 через элемент ИЛИ 14 Сдвиг кодав регистре 18 производится по заднему фронту приходящего импульса.Кроме этого, на информационный вход 45 сдвигового регистра 18 подается задержанный импульс с выхода усилителя,11 положительных импульсов через линию задержки 13, Величина линиизадержки выбирается такой, чтобыпроизошло надежное совпадение импуль"са на информационном входе и задне- .го фронта импульса на сдвигающемвходе регистра сдвига 18. Таким образом обеспечивается запись импульсов, поступающих с линии связи 10в регистр сдвига 18, После приходаи-го импульса счетчик 17 устанавливает себя в. "нуль" и вырабатывает стро.бирующий сигнал, который разрешаетрасшифровку дешифратором 19 кода,установленного на регистре сдвига18, При этом на одной из выходныхшин дешифратора, соответствующийпринятому управляющему сигналу,возникает импульс, который поступает на выход устройства,Работа устройства в режиме приемаинформации.До этого с линии связи долженпоступить управляющий сигнал, который означает, что после него будут поступать информационные сигналыЭтот управляющий сигнал с выхода27 дешифратора 19 поступает на установочный вход частотного коммутатора 20 и включает его. Рассмотрим более подробно работу частотного коммутатора, В состав частотного коммутатора входит триггер 29, управляемые ключи 30 и 31, времязадающаяцепочка 32, состоящая из конденсатора 33 и резистора 34, пороговыйэлемент 35. Кроме этого, цепь 36частотный вход; цепь 37 - установочный вход; цепь 38 - выход триггера29, (подключается к элементам И15 и 16); цепь 39 - инверсныйвыход триггера 29 (на Фиг, 1 подключен ко входам установки в "нуль"регистра сдвига 18 и счетчика 17)В исходном состоянии триггер 29 находится в состоянии "нуль" (запрещающий.сигнал на цепи 38 и разрешающий - на цепи 39) . Выход управляемого ключа 30 разомкнут, а выходуправляемого ключа 31 замкнут.Конденсатор 34 разряжен, а на выходе порогового элемента 35 разре-шающий сигнал.Работает частотный коммутаторследующим образрм. При поступленииимпульса на установочный вход 37триггер 29 устанавливается в "единицу", па выходе 38 появляется разрешающий сигнал, на выходе 39-запрещающий, а выход управляемого ключа31 размыкается. Конденсатор 33 начинает заряжаться до +Е через резистор 34. При достижении напряжения на конденсаторе 38 уровня срабатывания порогового элемента 35на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 29 в "нуль".5 10 5 20 25 30 40 45 50 55 б 0 И Однако это происходит только в том случае, если за время заряда конденсатора 38 до уровня срабатывания порогового элемента 35 на частотный вход 36 не поступил импульс Если же он поступил, то он открывает управляемый ключ 30, который разряжает конденсатор 33 до нуля. После прохождения импульса на входе 36 управляемый ключ 30 размыкается и конденсатор 33 снова начинает заряжаться. Этот. процесс в частотном коммутаторе продолжается до тех пор, пока на частотном входе 36 не появится временной интервал между импульсами, чем время заряда конденсатора 33 до напряж:ния срабатывания порогового, элемента 35. В этом случае, пороговый элемент 35 устанавливает триггер 29 в "нуль" управляемый ключ 31 замыкается и разряжает конденсатор 33, после чего на выходе порогового элемента 35 в цепи 39 устанавливается разрешающий сигнал, а в цепи 38 запрещающий. В предлагаемом устройстве время заряда конденсатора до порога срабатывания элемента 35 выбирается менее длительности двух периодов следования импульсов в линии связи, но более одной длительности периода следования импульсов в линии связи. Следовательно, для нормальной работы устройства после завершения передачи информационных сигналов требуется пауза длительностью более одного периода следования импульсов в линии связи. Таким образом, после появления управляющего импульса на выходе 27.дешифратора 19, означающего, что следом за ним будут поступать информационные сигналы, частотный коммутатор одним своим выходом разрешает прохождение информационных сигналов "единица" и "нуль" на соответствующие выходы 25 и 26 устройства,а другим удерживает счетчик 17 и регистр сдвига в состоянии "нуль". После завершения передачи информационных сигналов частотный коммутатор переключится, на цепи 29 устанавливается запрещающий сигнал, сигнал установки в "нуль" регистра сдвига 18 и счетчика 17 снимается и устройство вновь может принимать управляющие сигналы.Внедрение изобретения позволяет значительно сократить время обмена между приборами АСУ. Произведем ориентировочный расчет сокращения времени обмена по сравнению с аналогом на примере идеологии обмена. Для организации обмена ОСТ 5.8346-74 рекомендует испольэовать щесть управляющих сигналов. Обмен дискретной двоичной информацией между приборами производится 34 разрядными словами. Из управляющих сигналов только два: "Начало слова" и "Конец слова" выдаются в начале и конце каждого слова. Остальные управляющие сигналы могут использоваться только один раз за сеанс связи. Таким образом, подавляющее время сеанса связи используется на передачу информационных сигналов, и поэтому временем передачи управляющих сигналов можно пренебречь. Предположим, что за сеанс связи количество переданных информационных сигналов "1" и "О" одинаково и равно К. В рассматриваемом аналоге на передачу информационного сигнала "О" затрачивается период следования одного импульса Т в линии связи, а на передачу информационного сигнала "1" затрачивается .два периода следования импульсов в линии связи 2 Т.В предлагаемом устройстве на передачу информационного сигнала "1" или "О" затрачивается одинаковое время, равное Т.Таким образом, ориентировочное сокращение й времени обмена в процентах можно посчитать по формуле Н =оО, Цт 2 т)-гаетКТ К 2 Ггде Т- время, затрачиваемое на передачу К информационных сигналов "0" и К информационных сигналов "1" в аналоге;Т - время, затрачиваемое на передачу, 2 К информационных сигналов "1" и ."О" в предлагаемом устройстве.формула изобретения1. Устройство для передачи и приема сигналов, содержащее на передающей стороне элемент ИЛИ, входы которого соединены со входами управляющих сигналов устройства, усилители, выходы которых соединены через линию связи со входами усилителей на приемной стороне, выходы которых подключены к двум входам элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого подключен к стробирующему входу дешифратора, выходы которого подключены к выходам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены на передающей стороне элемент И, счетчик, триггер, блок памяти, регистр сдвига, и генератор импульсов, который соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу триггера второй выход триггера соединен со своим первым входом, выход элемента И подключен к первому входу регистра сдвига и .ко входу счетчика, выход которого соединен со вторым входом триггера, третий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены, 765855 10со входами блока памяти, выходыкоторого подключены к установочнымвходам регистра сдвига, выходы козорого соединены с первыми входамиусилителей, вторые входы которыхсоединены с входами информационных сигналов устройства, на приемной стороне введены два элемента И, элемент задержки, регистрсдвига и частотный коммутатор, выходпервого усилителя соединен со входом элемента задержки и,первым входом фпервого элемента И, выход второго усилителя соединен, с первым входом второго элемента И, выход элемента задержки подключен к первому входу регистра сдвига, второй вход которого 15соединен с выходом элемента ИЛИи первым входом частотного коммутатора, первый вйход которого подключенк третьему входу регистра сдвигаи входу установки нуля счетчика, 20выходы регистра сдвига соединенысо входами дешифратора, один из выходов которого подключен ко второмувходу частотного коммутатора, второй выход которого соединен со вторыми входами элементов И, выходыдешифратора и элементов Й соединены с выходами устройства. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я темг что частотный коммутатор содержит триггер,ключй; элемент задержки, пороговый элемент и общую шину источникапитания, первый вход триггера и входпервого ключа подключены соответственно к первым и вторым входам частотного коммутатора, первый выходтриггера подключен к управляющемувходу второго ключа, выходы ключейсоединены с первым входом элементазадержки, выход которого подключенко входу порогового элемента, выходкоторого соединен со вторым входомтриггера, вторые выходы ключей и второй вход элемента задержки подключены к обшей шине источника питания,первый и второй выходы триггера сое-динены с выходами частотного коммутатора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вилик Р.В. и др. Бесконтактныеэлементы и системы телемеханикис временным разделением сигналов.М., Наука, 1964, с. 340.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2549459/18-24,кл. С 08 С 19/28, 26.07.78,