Устройство для передачи и приема телесигналов

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СоюЭ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2511.81 (21) 3359844/18-24 с присоединением заявки М(23) ПриоритетС 08 С 19/12 Государственный комитет СССР ио делан изобретений и открытийОпубликовано 150383. Бюллетень Но,10 3 УДК 621. 3981 088.8) Дата опубликования описания 150383(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМАТЕЛЕСИГНАЛОВ Изобретение относится к системам передачи электрическкх сигналов, в частности к телемеханическим системам с временным разделением каналов и передачей сигналов с помощью время-импульсной модуляции.Известна многоканальная теле- механическая система с временным разделением каналов, которая содержит передатчик и приемник. Приемник этой системы имеет несколько каналов с преобразователями и: распределитель(коммутатор). Передатчик этой системы имеет несколько каналов с; датчиками и преобразователями (пре-, образовательными устройствами) и рас пределитель (коммутатор) с тактовым генератором, который служит для переключения распределителя 1.Недостатком этой системы является наличие в передатчике распределителя 1 коммутатора) с тактовым генера" тором, что усложняет устройство пе- редатчика и всей системы, а также уменьшает надежность.Наиболее близким по технической сущности к. предложенному является устройство для передачи и приема теле- сигналов, содержащее на передающей стороне генератор, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональных преобразователей первогои второго передатчиков, выполненныхна дифференцирующем элементе, формирователе импульсов и датчике, выходкоторого подключен ко второму входуфункционального преобразователя сигналов, выход которого через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов подключен к линии связи, на при емной стороне - входные селекторы поллярности сигналов, первые входы которых подключены к лидии связи, а вы- .ходы через функциональные преобразователи сигналов соединены с соответотвукхцими выходами устройства (2.Недостатком известного устройстваявляется низкая. информативность, таккак оно может обеспечить передачулишь двух сигналов.Целью изобретения является повышение информативности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для передачи .игналов, содержащее на передающей стороне генератор, выход которого подклю 1005138чен к первичной обмотке трансформатора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональных преобразователей сигналов первого и второго передатчиков, выполненных на дифференцирующем элементе, формирователе импульсов и датчике, выход которого подключен ко второму входу функционального преобразователя сигналов, выход которого подклю О чен через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов к линии связи, на приемной стороне - входные селекторы полярности сигналов, первые вхо ды которых подключены к линии связи, а выходы через Функциональные преобразователи сигналов соединены с соответствующими выходами ус;ройства, введены на передающей стороне третий и четвертый передатчики,выпол ненные на датчике, выпрямителе, функциональном преобразователе сигналов и последовательно соединенных дифференцирующ:.м элементе и формирователе импульсов, выходы которых под 25 ключены в линии связи, в третьем передатчике выход датчика через выпрямитель соединен со входом функционального преобразователя сигналов, выход которого подключен ко входу диффе- ЗО ренцирующего элемента, в четвертом передатчике выход выпрямителя через датчик соединен со входом функционального преобразователя сигналов, выход которого подключен ко входу 35 дифференцирующего элемента, четвертого передатчика, третья, четвертая, пятая и шестая вторичные обмотки . трансформатора подключены соответст- . венно ко входу датчика и функциональО ного преобразователя сигналов третьего передатчика и ко входам выпрямителя и функционального преобразователя сигналов четвертого передатчика, первая и вторая обмотки трансформатора намотаны встречно по отношению к чет вертой и шестой обмоткам, на приемной стороне введены формирователи синхросигналов и инверторы полярности сигналов, входы формирователя синхросигналов через линию связи соединены со вторым выходом генератора, выходы Формирователей синхросигналов подключены ко вторым входам первого и четвертого входных селекторов полярности сигналов и через соответст вующие инверторы полярности сигналов соединены со вторыми входами соответственно второго и третьего входных селекторов полярности сигналов.На фиг. 1 показана схема устройст О ва для передачи и приема телесигналов; на Фиг. 2 - схема функционального преобразователя сигналов; на фиг. 3 - 7 - временные диаграммы работы устройства, 65 Устройство для передачи и приемателесигналов ( фиг. 1) содержит генератор 1 синусоидального напряжения,первый, второй, третий и четвертыйпередатчики 2 - 5, в каждом передатчике-датчик б, функциональный преобразоватЕль сигнаЛов 7, дифференцирующий элемент 8, выходной формирователь импульсов 9, каждый функциональный преобразователь сигналовсодержит диоды 10 и 11, резистор 12,клеммы 13 - 18, на передающей стороне устройства установлен трансформатор 19, в третьем передатчикевыпрямитель 20,в четвертом передатчике - выпрямитель 21, на приемнойстороне - формирователи синхросигналов 221 и 22 с разной полярностью,инверторы полярности сигналов 23, и23, входные селекторы полярностисигналов 241 - 244функциональныепреобразователи сигналов 25 - 254, вы .полненные в виде фильтров.Устройство работает следующимобразом.При работе предлагаемой системысинусоидальное напряжение от генератора 1 подается к трансформатору 19,На первые входы функциональных преобразователей 7, соответственно, поступают синусоидальные напряжения1(от вторичных обмоток трансформатора19), На второй вход функциональногопреобразователя 7 каждого преобразовательного устройства подается полезный сигнал постоянного напряжения(или инфранизкочастотный сигнал) отсоответствующего датчика б. Все функциональные преобразователи 7 работают как двусторонние диодные ограничители с переменным верхним уровнемограничения, который определяетсяполезным сигналом соответствующегодатчика б с большим выходным сопротивлением.Преобразовательные устройства передатчика предлагаемой системы работают следующим образом,1В частности, работа первого передатчика 2 (фиг. 1, 3) заключается в;том, что на первый вход ( клеммы13, 14) функционального преобразователя 7 первого передатчика 2 (соответствующего первому каналу) поступает синусоидальное напряжение 2 б,оттрансформатора 19. На второй вход(клеммы 15, 16) преобразователя 7поступает напряжение (фиг. 3) отдатчика б первого преобразовательного устройства 2, это напряжение (сигнал датчика) по сути определяет верхний уровень ограничения преобразователя 7-диодного ограничителя. Нижнийуровень ограничения фиксирован (неизменяется ). Получаемое после двустороннего диодного ограничителяфункционального преобразователя 7первого преобразовательного устройст1005138 инусоидальное напряжение 34. Синуоидальное напряжечие 34 сдвинутона 180 по отношению к напряжению26 и напряжению 30 в первых двухпередатчиках, это,достигается тем,что вторичная обмотка трансформатора19, подключаемая к первому входуфункционального преобразователя .7третьего передатчика 4, намотанавстречно по отношению к обмоткам,соединенными с Функциональными преобразователями 7 первых двух передатчиков, Синусоидальное напряжение 34получается, естественно, тоже спомощью генератора 1 синусоидального напряжения.В третьем передатчике 4.полезныйсигнал поступает на измерительныйвход датчика б, в цепь же питаниянли возбуждения датчика 6 этого преобразовательного устройства,4 поступает переменное (синусоидальное)напряжение или ток от,трансформатора 19. Датчик б третьего передаФчика4 поэтому может быть параметрическимдатчиком переменного тока или напря-.жения или жеможет быть генераторныйдатчиком переменного тока или напря-жения с цепью-обмоткой возбуждения(например, асинхронйым тахогенератором), В датчике б переменное на пряжение модулируется на полезный .сигнал ) и на выходе датчика б третьего передатчика 4 возникает переменное напряжение (или ток), амплитудакоторого пропорциональна полезномусигналу входному сигналу) посту.пающему на измерительный вход датчика 6, это переменое напряжение, несущее полезныйсигнал, выпрямляетсязатем в выпрямителе 20 (или демодуляторе), и с выхода выпрямителя 20 полезный сигнал в виде уже постоянного напряжения поступает на входвторой вход) функцион".льного преобразователя 7 третьего передатчика 4,Напряжение Оз поступает на второйвход Функционального преобразователя7 третьего передатчика (фиг. 5),для этого Функционального преобразователя-диодного ограничителя это напряжение по сути определяет верхнийуровень ограничения, Получаемое пос-ле Функционального преобразователя7 третьего передатчика 4.напряжениеимеет вид кривой 35Напряжение 35за времяС изменяется по синусоидемежду нулем и значением О напряжения,Напряжение 35 с выхода Функционального преобразователя 7 передается надифференцирующий элемент 8 третьегопередатчика. После дифференцирующего элемента 8 напряжение имеетвид импульсов 36, длительность которых зависит от полезного еигиала.Двухполярные .импульсы 36 поступаютна вход выходного Формирователя 9 ва 2 напряжение имеет вид кривой с 27. Напряжение 27 изменяется за с по синусоиде между нулем и значением 0 напряжения.Напряжение 27 с выхода функционального преобразователя 7 первого 5 передатчика 2 передается на дифференцирующий элемент 8. После диффереицирующего элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 28, их длительность зависит от уровня ограничения О, 10 Двухполярные импульсы 28 подаются на вход выходного формирователя 9 первого передатчика.2, реагирующего только на положительные импульсы 28, С выхода выходного формирователя 9 например, в виде ключа) первого передатчика 2 прямоугольные импульсы 29 той же длительности поступают по линии связи в приемник. Длительность их не может быть больше значения четверти периода синусоидального напряжения. Таким образом, временной канал в линии связи на выходе передатчика равен по длительности четверти нериода синусоидального напряжения генератора.Работа второго передатчика 3 (фиг. 1, 4 ) заключается в следующем,На первый вход Функционального преобразователя 7 второго передатчика 3 1,соответствуюшего второму ка - 30 налу) поступает синусоидальное напряжение 30 с амплитудой.Офиг. 4), На второй вход этого Функционального преобразователя 7 поступает сигнал- напряжение О от соответствующего 35 датчика б, напряжение О определяет верхний уровень ограничения. Получаемое после диоднрго ограничите"ля-функционального преобразователя 7 второго передатчика напряжение имеет 40 вид кривой 31, Напряжение 31 за время б изменяется по синусоиде.Напряжейие 31 с выхода 4 ункционального преобразователя 7 передается на дифференцирующий .элемент 8 второго 45 преобразовательного устройства 3, после этого элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 32, длительность .которых зависит от уровня ограничения. Двуполярные импульс 32 подаются на вход выходного формирова,теля 9 второго передатчика, который:реагирует только на отрицательные ;импульсы 32. С выхода. выходного Формирователя 9 например, в виде ключа или реле) второго передатчика прямо угольные импульсы 33 той же длительности поступают по линии связи в приемник. Длительность не.может быть ;больше четверти периода синусоидального напряжения генератора 1. 60Работа третьего передатчика 4 фиг. 1 и 5) заключается в следующем,На первый вход Функционального преобразователя 7 третьего преобразовательного устройства 4 поступаеттретьего передатчика 4, которыйреагирует только на положительныеимпульсы 36, С выхода выходного Фор"мирователя 9 третьего передатчика 4прямоугольные импульсы 37 той жедлительности т. поступают по линии 5связи в Приемнйк. Длительность Гзне может быть больше четверти периода синусоидального напряжения генератора 1.Работа четвертого передатчика 5 10(фиг. 1 и б заключается к следующем.На первый вход Функциональногопреббразователя 7 четвертого передатчика 5 поступает синусоидальноенапряжение 38. Как видно из фигур,синусоидальное напряжение 38 (с амплитудой Ц)по фазе совпадает с синусоидальным напряжением 34 г, третьемпередатчике и сдвинуто на 180 ф поотношению к напряжению 26 и напряжению 30 в первых двух передатчиках,это достигается тем, что вторичнаяобмотка трансформатора 19, подключаемая к первому входу функциональ"ного преобразователя 7 четвертогопередатчика 5 намотана согласно поотношению к обмотке, соединяемой сФункциональным преобразователем 7третьего передатчика 4. Синусоидальное напряжение 38 получается с помощью генератора 1.В четвертом передатчике 5 полезныйсигнал поступает на измерительныйвход датчика б (показано стрелкойсверху датчика 6 на фиг. 1), в цепь З 5же питания или возбуждения датчикаб поступает постоянное напряжение(или токот выпрямителя 21 (или демодулятора ), вход которого соединенчерез трансформатор 19 с генератором 1. Датчик 6 в этом случае мо 40жет быть параметрическим датчикомпостоянного тока или напряжения,или же может быть генераторным датчиком постоянного тока или напряжения45Таким образом здесь длительность.не зависит от амплитуды 0 напряжения, т: е, не зависит от нестабиль"ности амплитуды напряжения генератора 1 с гзусоидального напряжения. 50Напряжение 39 с выхода функционалвного преобразователя 7 поступает навход дифференцирующего элемента Вчетвертого передатчика 5. После этого дифференцирующего элемента 8 напряжение имеет вид импульсов 40,их длительность равна 4 и зависитот полезного сигнала датчика, Двухполярные импульсы 40 подаются на входвыходного формирователя 9 четвертогопередатчика, который реагирует только на отрицательные импульсы 40,С выхода этого выходного формирователя 9 прямоугольные импульсы 41 тойже длительности 4 поступают по линии связи в приемник. Плительность 65 С; не может быть больше четверти периода синусоидального напряжения генератора 1.Таким образом (как видно из фиг. 7, на выходе передающей стороны в линии связи получается четырехканальная передача информации с вре менным разделением каналов т, е, каждый временной канал равен четверти периода синусоидального напряжения генератора 1, причем в каждом канале сигнал переносится с помощью время-импульсной модуляции, т. е.на фиг. 7 импульс 29 с длительностьюВ - это сигнал по первому каналу(от первого передатчика 2), импульс33 с длительностью- зто сигнал повторому, каналу (от второго передатчика 3), импульс 37 с длительностью .это сигнал по третьему каналу (от третьего передатчика 4), импульс 41 с длительностью Г 4, в , этосигнал по четвертому каналу (от передатчика 5) . Хотя передатчик предлагаемой системы является четырехканальным, но распределителя в немнет (трансформатор 19 - это обычныймногообмоточный трансформатор длясинусоидального напряжения или тока, этот трансформатор 19 не обязателен здесь, для согласования генератора 1 синусоидального напряжения ипреобразовательных устройств передатчика вместо трансформатора можноиспольэовать обычные делители напряжения, например, выполненные на резисторах). Сигналы-импульсы с выходапреобразовательного устройства пере"датчика на другие преобразовательныеустройства передатчика не попадают,так как на выходе передатчика стоятвыходные формирователи 9 (в виде,например, ключей, реле, которые непропускают сигналы с выхода на свойвход, они пропускают сигналы тольков одном направлении (со своего входа на выход).Как видно из Фиг, 7 линия связипо времени занята полностью, т, е.в ней нет пустых интервалов времени,что увеличивает эффективность передачи информацииСигналы, идущие по четырем временным каналам, поступают по линии связи от передатчика на приемник. Синхронизация-и синфазирование передатчика и приемника предлагаемой системы осуществляется с помощью подключения входа управления, т. е, входовформирователей синхросигналов 22 (распределительного устройства к сети)к цепи генератора 1 синусоидальногонапряжения,При положительной полуволне нанряжения 26 (синусоидального напряжения)сигнал положительной полуволны появляется на первых входах входныхселекторов 24 и 24 ( конъюнкторонпервого сверху и второго канялоя, яяпервых входах других входных селекторов 24 и 24 сигнала при этомнет, так как он не пропускается вторым, правым формирователем 22 , реагирующим только на отрицательные полу"волны напряжения,При отрицательной полуволне напряжения 26 сигнал отрицательной полуволны появляется на первых входахвходных .селекторов 24 и 24(конъюкторов) третьего и четвертого каналов 10(на первых входах первого и второговходных селекторов 24 и 24 сигнала при этом нет, так как он не пропускается левым, первым формирователем 22, реагирующим только на положительные полуволны напряжения,При положительной .полуволне синусоидального напряжения 26 в линиисвязи .действуют только импульсы 29и 33 (импульсы первых двух каналов),При этом импульс 29 первого каналапропускает только входной селектор24( (конъюнктор первого канала(на фиг. 1 он самый верхний 1, который реагирует только на положительные импульсы на его входах (т. е.селектор 24 первого канала пропус"кает сигнал при действии полОкительного сигнала положительной полуволны на одном его входе и положительного инФормационного импульса 29. на ЗОдругом его входеИмпульс 33 второго канала пропускает только входной селектор 24второго канала (конъюнктор отрицательных импульсов, который реагирует только на отрицательные импульсы на его входах (т, е. второй селектор 242 пропускает сигнал только придействии отрицательного сигнала положительной полуволны на его первом 40входе и отрицательного информационного импульса 33 на втором его входесигнал положительной полуволны напервом входе этого второго селектора 24 отрицателен, так как сигналпостуйает к этому конъюнктору отпервого, левого дополнительного формирователя 221 через инвертор 23перемены полярности импульсов).Таким образом, при положительнойполуволне напряжения,26 сигналы (информационные импульсы ) пропускаютсятолько входными селекторами 24 первого и второго каналов (что и нужно для правильного распределения импульсов),При действии же отрицательной полуволны синусоидального напряжения 26чогут пропускать сигналы только входные селекторы 24 третьего и четвертого каналов (,на фиг. 1 они внизу), бОКак видно из фиг, 7, при отрицательной полуволне напряжения 26(т. е. за промежуток времени отодо Т) из линии связи к распределительному устройству приемника могут б 5 приходить только импульсы 37 и 41третьего и четвертого каналов.Импульс 37 третьего канала пропускает только входной формировательтретьего канала ( конъюнктор), которыйреагирует только на положительныеимпульсы на его входах (т. е. третий селектор 24 э пропускает сигналтолько при действии положительногосигнала отрицательной полуволны напервом его входе и полаййтельногоинформационного импульса".37 на второйвходе, сигнал отрицательной полувол-,ны на первом входе этого третьегоселектора 24 э положителен, так каксигнал поступает к этому конъюнкторуот второго, правого дополнительногоформирователя 22 через второе,правое устройство 23 перемены полярности импульсов),Импульс 41 четвертого канала про-пускает только входной селектор 244.четвертого канала (на Фиг, 1 он самый нижний), который реагирует толь-.ко на отрицательные импульсы на еговходах (т е. четвертый селектор244 пропускает сигнал только придействии отрицательного импульса отрицательной полуволны на первом еговходе и отрицательного информационного импульса 41 на втором его входе).Таким образом, предложенное устройство для передачи и приема сигналовобеспечивает передачу четырех сигна"лов и обладает более высокой информативностью.Формула изобретенияУстройство для передачи и приема телесигналов, содержащее на передающей стороне генератор, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, первая и вторая вторичные обмотки которого соединены соответственно с первыми входами функциональных преобразователей сигналов первоГо и второго передатчиков, выполненных на дифференцирующем элементе, Формирователе импульсов и датчике, выход которого подключен ко второму входу функционального преобразователя сигналов, выход которого подключен через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь импульсов к линии связи, на приемной стороне - входные селекторы полярности сигналов, первые входы которых подключены к линии связи, а выходы через функциональные преобразователи сигналов соединены с соответствующими выходами устройства, о тличающееся тем,что, с целью повышения информативности устройства, в него введены на передающей стороне третий и четвертый пере 1005138 12датчики, выполненные на датчике, выпрямителе, функциональном преобразователе сигналов и последовательно соединенных дифференцирующем элементе и формирователе импульсов, выходы которых подключены к линии связи, втретьем передатчике выход датчика че;рез выпрямитель соединен со входом функционального преобразователя сиг- налов, выход которого подключен ко входу дифференцирующего элемента, в 10 четвертом передатчике выход выпряьятеля через датчик соединен со входоМ функционального преобразователя сигналов, выход которого подключен ко входу дифференцирующего элемента четвертого передатчика, третья, чет" вертая, пятая и шестая вторичные обмотки трансформатора подключены соответственно ко входу датчика и ко входам выпрямителя и Функционального преобразователя сигналов четвертого передатчика первая и вторая вторич ные обмотки трансформатора намотанывстречно по отношению к четвертойи шестой обмоткам, на приемной стороне введены формирователи синхросигналов и инверторы полярностисигналов, входы формирователя синхросигналов через линию связи соединенысо вторым. входом генератора, выходыформирователей синхросигналов подключены ко вторым входам первого ичетвертого входных формирователейсигналов и через соответствующие инверторы полярности сигналов соединены со вторыйи входами соответственновторого и третьего входных Формирователей сигналов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тутевич В.Н. Телемеханика,М., 1973, с. 245-247, 293-294.2. Авторское свидетельство СССРР .763941, кл. С 08 С 19/22, 19781005138 фк Г. оста ехре тель Е, Бакеев.Костик ор О, Би б/68 ВНИИ Подпис ка Филиал ПП Ужгород, ул. Проектная, 4 т Р Т Фтор С. Тимохи Госу ам и оскв раж 61 твенно етений -35, Р тета СССРытийнаб., д, 4/5