Устройство для передачи телеизмерений в число-импульсном коде

. (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В:ЕСОЮЩЩп,%. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71).Волгоградский эавод буровой техники(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 477443, кл С 08 .С 19/16,. 1974.2. Натент СИй В 3833901, кл. 340/347 Р, опублик. 1975 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕИЗИЕРЕНИЙ В ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОМ КОДЕ, содержащее первичный преобразователь, первый вход которого является входом устройства, генератор синхроимпульсов,. о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, С целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок управления, делители, счетчик, блок сравнения, элементы И,.элемент ИЛИ, формирователь импульсов и шина постоянного потенциала, первый выход первИчного преобразователя соединен с первыми входами перпервого счетчика и первого делителя, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и .первым входом блока управления, второй выход первичного преобразователя соединен с первым входом второго делителя, выход. которого соединен с первья входом первого элемента И и вторымф входом блока управления, выход которого соединен с.вторьи входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с Входом формирователя импульсов, выход которого является выходом устройства, выход генератора синхроимпульсов соединен свторыми входами первичного преобразователя, делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответствунхцйми входами блока сравнения кодов, выход блока сравнения кодов соединен с вторьею входом второго щ элемента И, третий вход блока управления подключен к шине постоянного потенциала.2. Устройство по и. 1, о т. л ич а ю щ е е с я тем, что блок управ ления выполнен на П-триггерах, выси ход первого 0-триггера соединен с информационным входом второго 0-триг гера, выход которого соединен с выходом блока управления, асинхронный вход первого П-триггера и объединенные синхрониэирующие входы первого и второго Р-триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, информационный вход первого 0-триггера соединен с третьим входом бло,ка управления, 1020848Изобретение относится к телемеханике и может использоваться для передачи информации об измеряемой величине в число-импульсном коде, например, в мультиплексной системе управления элементами подводного устьевого оборудования при бурении нефтяных и газовых скважин с плавучих буровых установок и судов.Известно устройство для телеизерения и телесигнализации, содеращее формирователь число-импульсного кода, в котором измеряемая величина преобразуется в число периодов переменного тока, пропущенных в линию связи (13.Наиболее близким к предлагаемому устройству является цифровой компас, содержащий генератор синхроимпульсов и схему формирования число- импульсного кода с генератором импульсов, Принцип действия этогоустройства состоит в следующем. Уголотклонения магнитной стрелки преобразуется в серию прямоугольных импульсов, передаваемую в линию связи, причем число импульсов.в серии пропорционально измеряемой величине отклонения Г 2 3.Недостатками известных устройствявляется относительно низкое быстродействие. Повышение быстродействия связано.с увеличением частотыследования импульсов в серии Импульсов, что приводит к расширению полосы пропускания линии связи изатрудняет использование устро 1 ства в многоканальных системах телеизмерения.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем уменьшения частоты следования импульсов в серии импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи . телеизмерений в число-импульсном коде, содержащее первичный преобразователь, первый вход которого яв-.ляется входом устройства, генератор синхроимпульсов, введены блок управления, делители, счетчики, блок сравнения, элементы И, элемент ИЛИ формирователь импульсов и шина постоянного потенциала, первый выход первичного преобразователя .соединен с первыми входами первого счетчика и первого делителя, выход которого соединей с первым входом элемента ИЛИ и первым входом блока управления, второй выход первичного преобразователя соединен с первым входомвторого делителя, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и вторым входом блока управления, выход которого соединен свторым входом первого элемента И,выход первого элемента И соединен .с первыми входами второго счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен.с входом .формирователя импульсов,выход которого является выходом устройства, выход генератора синхроимпульсов соединен с вторыми входамипервичного преобразователя, делителей и счетчиков, выходы счетчиковсоединены с соответствующими входа ми блока сравнения, кодов, выходблока сравнения кодов соединен свторым входом второго элемента И,третий вход. блока управления подключен к шине постоянного потенциа ла.Кроме того, блок управления выполнен на Р-.триггерах, выход первого Р-триггера соединен с информационным входом второго Р-триггера,выход которого соединен свыходомблока управления, а синхронный входпервого Р-триггера и объединенныесинхронизирующие входы первого ивторого Р-триггеров соединены соответственно с первым и,вторым входа-.ми .блока управления, информационный.вход первого Р-триггера соединенс третьим входом блока управления.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - вариант исполнения блока управления; на фиг. 4 -временная диаграмма работы блокауправления.35устройство содержит первичныйпреобразователь 1 с генератором импульсов (не показан), шину 2 постоянного потенциала (логическойединицы), генератор 3 синхроимпуль сов, перввй 4 и второй 5 делители,первый б и второй 7 счетчики, первый 8 и второй 9 элементы И, блок10 сравнения (кодов), блок 11 уп-.равления, элемент ИЛЙ 12, формиро ватель 13 импульсов.. Блок 11 управления (фиг. 3) может быть построен на Р-триггерахи содержит первый Р-триггер 14 спрямым динамическим входом 15 синхронизации и асинхронным й-входом1 б и второй Р-триггер 17 с инверсным динамическим входом 18 синхронизации. На фиг. 3 показаны такжеинформационные вход 19 второго 55Р-триггера и 20 первого Р-триггеУстройство работает следующимобразом.Синхронизирующий импульс генератора 3 синхроимпульсов запускает Ж преобразователь 1 и устанавливает в."0" первый 4 и второй 5 делители ипервый б и второй 7 счетчики. Преобразователь 1 вырабатывает сериюимпульсов, следующих с частотой, 65 определяемой частотой работы гене1020848 5 0 Формирование. паузы и задержкавторой серик импульсов осуществляется блоком 11 управления. На входы блока 11 управления поступают .импульсы с преобразователя 1 через делители 4 и 5 соответственно. Так как преобразователь 1 вырабатывает на своем выходе серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора. импульсов,.то на входы делителей 4 и. 5 соот- ЗО ветственяо .поступает ограниченнаяпо количеству импульсов серия и непрерывная последовательность синхпульсов на выходах делителей 4 и 5.По окончании серии импульсов на вы.ходе делителя 4 при поступлении очередного импульса с делителя 5 блок.11 управления зафиксирует отсутствие импульса на выходе делителя 4, и выдаст на своем выходе разрешающий сигнал.Во избежание состязания Фронтовимпульсов с делителей 4 и. 5 при их сравнении блоком 11 управления и 60 для Формирования разделительнойпаузы разрешающий сизнал. устанавли вается на выходе блока 11 управления по спаду того импульса с дели.теля 5, при поступлении которого у блок 11 управления зафиксировал от 3ратора импульсов. Причем число импульсов в серии пропорционально измеряемой величине,поступающей на вход устройства. Эта серия импульсов поступает на входы первого делителя 4 и первого счетчика б. Первый делитель 4, имеющий коэффициент деления и, пропускает на вход элемента ИЛИ 12 и блока 11 управления каждый и-й импульс, и количество импульсов на выходе первого де-. лителя 4 равно частному от деления числа импульсов в серии на и, причем эти импульсы следуют с частотой в и раз меньшей частоты генератора импульсов. Первый счетчик б имеет коэффициент пересчета и н по окончании серии импульсов, выработанной преобразователем,1, на его выходах устанавливается двоичный эквивалент остатка от деления количества импульсов в серии иа И. Второй делитель 5, аналогичный пер-. вому делителю 4, пропускает на блок 11 управления каждый и-й импульс из непрерывной периодической после довательностиимпульсов, поступающей с преобразователя:1. Блок 11 управления Фиксирует одновременное поступление импульсов с выходов пер-, вого 4 и второго 5 делителей.Второй счетчик 7, аналогичный первому счетчику б, имеет коэффициент пересчета и.-Счетчик.7 устанав-. ливается в "0". сиихронизирующим импульсом с генератора 3 синхроим-. -пульсов. По .окончании серии импуль сов спреобразователя 1 блок 11 . управления после разделяющей паузы разрешает прохождение импульсов с делителя 5 через первый элемент И 8 на второй счетчик 7. Если первый 46 счетчик б находится в состоянии, отличномот нуля"(т,е, если число импульсов в исходной серии импуль-. сов делится на и . с остатком); то блок 10 сравнения кодов разрешает прохождение импульсов с выхода пер: вого элемента И,8 через второй элемент И 9 на. вход элемента ИЛИ 12. При поступлении на. второй счетчик 7 последовательности импульсов, число которых равно. остатку от деления, исходной серии импульсов на и, на выходах второго счетчика 7 устано- . вится та же кольцевая комбинация, что и на выходах первого счетчика б, блок 10 сравнения кодов запретит прохождение импульсов с выхода первого элемента И 8 через второй эле-. мент И 9 на вход элемента ИЛИ 12. Таким образом, число импульсов навыходе элемента ИЛИ 12 во второй серии иьаулъсов равно остатку от деления исходной серии импульсов на и.В результате на выход элемента ИЛИ 12 проходят последовательно две серия импульсов, разделенных паузой. Количество импульсов впервой серии равно частному, а во второй - остатку от делении исходной серии импульсов, выработаннойпреобразователем 1, на и, Причемчастота следования импульсов в них в и раз меньше исходной частоты,равной частоте работы генератораимпульсовИмпульсы с выхода элемента ИЛИ 12 проходят на выход устройства через формирователь 13,уменьшающий скважность выходцых импульсов. При поступлении следующего синхронизирующего импульса,с генератора 3 синхроимпульсов вновьзапускается преобразователь 1. Нервый 4 и второй 5 делители, первыйб и второй 7 счетчики устанавлива.ются в "0" и цикл повторяется,ронных и синфазных импульсов (т.е.следующих с одинаковой частотой исовпадающих по Фазе). На выходы делителй 4 и 5 проходит каждый и-й импульс.Таким образом, на выходе делителя 4 появляется серия импульсов,число которых равно частному от деления исходаой серии импульсов на иа йа выходе делителя 5 - непрерывная последовательностьимпульсов. Причем импульсы на.выходах делителей 4 и 5 также синхронны и синфазны, а их частота в п раз .меньше частоты генератора импульсов преобразователя 1. Блок 11 управления осуществляет проверку совпадения им1020848 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 паузу между двумя сериями импульсов, Импульсы с выхода элемента ИЛИ 12 проходят на выход устройства через Формирователь 13, который уменьшает их скважность (Фиг. 2 л).Работа блока 11 управления поясняется временной диаграммой, представленной на фиг. 4. На входы 15 и 18 синхронизации триггеров 14 и 17 поступают импульсы со второго делителя 5 (Фиг. 4 а), по переднему фронту которых пройсходит запуск первого триггера 14. Так как на его информационный вход 20 подается постоянный потенциал логической единицы, триггер устанавливается в единичное состояние (фиг. 4 в).Если при этом на к-вход 16 первого триггера 14 приходит импульс с первого делителя 4 (фиг. 46), то триггер 14 возвращается в нулевое состояние, По окончании серии импульсов с первого делителя 4 (фиг. 4 б) очередной импульс со второго делителя 5 (фиг. 4 а) запускает первый триггер 14,и поскольку на к-вход 16 импульсы уже не поступают, первый триггер 14 устанавливается в единичное состояние до окончания .цикла (Фиг. 4 в). сутствие очередного импульса с де-,лителя 4. Поэтому этот импульс с де.лителя. 5 через первый элемент И 8не проходит на второй счетчик 7 ичерез второй элемент И 9 на элемент ИЛИ 12. На выходе элемента ИЛИ 12в этот момент времени импульс отсутСтвует, так как импульсы с делителя4 уже прекратились, а импульсы с делителя 5 еще не пропускаются блоком 11 управления через первый элемент И 8. Прохождение импульсов с делителя 5 разрешается блоком 11 управления, начиная со следующего после того импульса, по которому блок 11 управления фиксирует отсутствие импульса с делителя 4. Таким образом, задержка блоком 11 управления прохождения. импульсов с .делителя 5 через первый элемент И 8 на один период следования этих импульсов определяет паузу между первой и второй сериями импульсов на выходе элемента ИЛИ 12.Принцип работы число-импульсного устройства телеизмерения иллюстрируется временной диаграммой, представленной на фиг. 2.Цикл работы устройства начинается при поступлении синхронизирующего импульса с генератора 3 синхроимпульсов (фиг. 2 а). Этим импульсом устанавливаются в "0" делители 4 и 5 и счетчики б и 7, а также запускается преобразователь 1, который вырабатывает серию импульсов, число которых пропорционально измеряемой величине (фиг. 2 в) Временная диаграмма устройства для наглядности построена для конкретного значения числового эквивалента измеряемой величины Ж = 10, Так как преобразователь 1 вырабатывает серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора импульсов (фиг, 2 б), то эти импульсы следуют с одинаковой частотой и совпадают по Фазе (Фиг, 2 б, и в), Делители 4 и 5 пропускают каждый и-й импульс из последовательности импульсов, поступающей на ихвход. При построении диаграммы выбрано и = 4. Таким образом, делители4 и 5 пропускают каждый четвертыйимпульс из поступивших на их вход(фиг. 2 г и д), причем на выходе делителя 4 появится только два импульса, что соотвегствует частному отделения исходной серии из десятиимпульсов на четыре (Фиг. 2 д). Приэтом на выходах счетчика 6 установится кодовая комбинация, соответствующая числу 2, т.е. остатку от деления исходной серии на четыре.Блок 11 управления по окончании серии импульсов с преобразователя 1 фиксирует, что на его входы поступил импульс .только с делителя 5(Фиг. 2 г и д), и по спаду этого импульса выдает разрешающий сиГнал(фиг. 2 е) на прохождение импульсовс делителя 5 через элемент И 8 на счетчик 7. Прохождение импульсов на счетчик 7 разрешается блоком 11 управления, начиная со следующего после того, во время которого зафиксировано отсутствие импульса с делителя 4 (фиг. 2 ж)Блок 10 сравнения кодов запрещает прохождение импульсов через второй элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 после поступления на вход счетчика 7 двух импульсов с делителя 5 (фиг. 2 ж и з), так как при этом на выходах счетчика 7 устанавливается та же кодовая комбинация, что и на выходах счетчика 6.Следовательно, через элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 поступает два импульса с делителя 5 (фиг, 2 и), что соответствует остатку от деления исходной серии импульсов на четыре. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 12 образуется две серии импульсов (фиг. 2 к), причем число импульсов в первой серии равно частному от деления исходной серии на четы-ре, а число импульсов во второй серии - остатку от деления, Пунктиромизображен отсутствующий на выходеэлемента ИЛИ 12 импульс с делителя5, который определяет разделяющую На информационный вход 19 второго триггера 17 подается сигнал с выхода первого триггера 14. Записьинформации во втором триггере 17происходит по спаду импульсов со второго делителя 5, поступающих на его вход 18 синхронизации. Так как при условии поступления импульсов с первого делителя 4 на К-вход 16 первого триггера 14 последний устанавливается в нулевое состояние до начала спада импульса со второго делителя 5, покоторому во втором триггере 17 происходит запись информации, второй триггер, 17 сохраняет нулевое состояние. При поступлении импульса со второго делителя . :5 и отсутствии при этом импульса с . первого делителя 4 (фиг. 4 а и б) к моменту записи информации во вто ром триггере 17 первый триггер 14 находится в единичном состоянии, и по спаду импульса ао второго делителя 5 триггер 17 устанавливается в единичное состояние и сохраняет его до окончания цикла (фиг. 4 г). При этом блок 11 управления разрешает прохождение импульсов со второго делителя 5 через первый элемент И 8 на второй счетчик 7.Первый 14 и второй 17 триггеры блока 11 управления могут устанавливаться в нулевое состояние в начале цикла синхронизирующим импульсом с генератора 3 синхроимпульсов. С целью облегчения понимания работы схемы фиг. 3) цепи обнуления триггеров синхроимпульсов не пока. заны.Таким образом, предлагаемое устройство в сравнейии с базовым объектом - цифровым компасом Г 2 3; имеетследующие технико-экономические преимущества: повышается быстродействие устройства при той же частотеследования импульсов и ширине полосы пропускания связи; уменьшаетсячастота следования импульсов в передаваемой серии импульсов, уменьша. ется полоса пропускания линии связи; сокращается время на телеиэме рение и обеспечивается воэможностьпроизводить телеизмерение дополнительных объектов в многоканальнойсистеме телеизмерения.15 Так, если число импульсов в серии, соответствующей максимальнойвеличине измеряемого параметра, равно Х, а коэффициент деления выбран.равным и, то коэффициент уменьшения р) частоты следования импульсов К можно приближенно определить по Форму-,.леЬйк:М+пКоэффициент уменьшения частотыследования импульсов имеет максимальное значение, если коэффициент деления выбран равным30При этом он равен К щ -п2Так, если М = 100, то максимально возможный выигрыш в частоте при коэффициенте деления и = 10 будет равен пяти.4/ Щ ш нц ив авлиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектна аказ, 3901/42 ВНИИПИ Государст по делам иэоб 113035, москва, ж