Устройство для передачи измерительной информации

аю ои СООЗ СОВЕТСНИХОЙВФьНПЮЕСКИКРЕСПУВЛИ 9 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У АВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 646366, кл. О 08 С 19/28, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3364173/18-24,кл. 0 08 С 19/28, 1981 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащеесинхронизатор, первый выход которогоподключен к первому входу коммутато-ра каналов, вторые входы которогоявляются информационными входамиустройства, выход коммутатора каналовчерез блок кодирования измерительной информации подключен к первому входу блока выделения существенных отсчетов, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, третий выход синхронизатора подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходпервого элемента И через элементзадержки соединен с первым входомпервого элемента ИЛИ и непосредственно с первыми входами третьегои четвертого элементов И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входомустановки нуля триггера, вход установки единицы которого соединен свыходом. второго элемента И, выходтретьего элемента И соединен с первым входом блока кодирования адреса каналов, выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти, второй вход - с четвертым выходом синхронизатора, пятый выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и через формирователь кода маркера - к второму входу буферного блока памяти, шестой выход синхронизатора соединен с третьим входом буферного блока памяти, первый выход блока выделения существенных отсчетов соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор с вторым входом второго элемента И, второй выход блока выделения существенных Е отсчетов соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход кото-/ф рого соединен с четвертым входом буферного блока памяти, выход кото- %авва рого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,Я с целью расширения области примене- ния устройства, в него введены блок оперативной памяти, второй инвертор, второй элемент ИЛИ и шина управления, первый и второй входы блока оперативной памяти подключены соответственно к шине управления и к первому выходу синхронизатора, выход блока оперативной памяти соединен с третьим входом второго элемента И и через второй инвертор с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, второй входк единичному выходу триггера.Изобретение относится к измерительным информационным системам и может быть использовано в системах использующих кваэиобратимое сокращение избыточности.Известно устройство для передачи 5 измерительной информации, содержащее синхронизатор, коьыутатор каналов, блок кодирования измерительной инФормации, блок кодирования адреса каналов, буферный блок памяти, блок 1 О кодирования времени, элементы И, ИЛИ, и инвертор. Указанное устройство обеспечивает сокращение избыточной, бесполезной, повторяющейся информации и выделяет из исходных данных только существенные отсчеты, по которым на приемной стороне можно с заданной точностью восстановить, измеряемые сигналы в виде функции време. ни. Существенные отсчеты в сопровождении необходимой служебной информации поступают в буферный блок памяти, откуда все накопленные данныесчитываются с постоянной частотой, обеспечивающей согласование с ка налом связи. К служебной информации относится маркер кадра и номера датчиков, причем, если существенные отсчеты оказались в сигналах датчиков, опрос которых осуществляется последовательно, адресом (но мером датчика) снабжается только первый из существенных отсчетов в группе. При этом, раумеется, адресные части и маркер кодируются так, чтобы на приемной стороне всегда 35 можно было бы различить код существенного отсчета, адресную частьили маркер кадра Ц .Однако в таком устройстве передается излишняя служебная информа ция о номере датчика, опрос которого производится первым после формирования маркера (если, конечно, данный датчик выдал существенный отсчет . Кроме того, область нримене ния устройства не является достаточно широкой. Это объясняется тем, что эффективное применение указанного устройства возможно лищь в тех измерительных информационных системах, в которых программа измерений предусматривает возможность изменения порядка опроса датчиков с тем, чтобы подряд опрашивались датчики, обеспечивающие наибольшие вероятности появления существенных отсчетовиначе маловероятно появление существенных отсчетов у датчиков с последовательно возрастающими номерами) .Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащее син хронизатор, первый выход которого подключен к первому входу коммутатора каналов, вторые входы которого, являются входами устройства, авыход соединен с входоМ блока коди- "65 рования измерительной информации, выход которого подключен к первому входу блока выделения существенных отсчетов, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, третий выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, а выход - к вхо; ду установки нуля триггера, вход установки единицы которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом блока кодирования адреса каналов, выход которого соединен с первым входом буферного блока памяти, а второй вход - с пятым выходом синхронизатора, четвертый выход которого подключен к входу блока кодирования времени, выход которого соединен с вторым входом буферного запоминающего блока, выход которого является выходом устройства, третий вход соединен с шестым выходом синхронизатора, а четвертый вход - с выходом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй входк первому выходу блока выделения существенных отсчетов, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через первый инвертор - с вторым входом вТорого элемента И 21 .Недостатком известного устройства является узкая область использования. Применение этого устройства для передачи измерительной информа" ции может обеспечить практически приемлемое сокращение служебной информации только в тех измерительных информационных системах, в которых программой измерений допускается изменение порядка подключения каналов к блоку кодирования измерительной информации (хотя бы перед подключением системы). В этом случае в . группу следующих друг за другом датчиков объединяются те, которые имеют наибольшую интенсивность выдачи существенных отсчетов или же те, для которых заранее можно предположить такую высокую активность),Целью изобретения является расширение области применения устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи измерительной информации, содержащее синхронизатор, первый выход которого ,подключен к первому входу коммутатора каналов, вторые входы которого 14 кодирования адреса каналов, буявляются информационными входами Ферный блок 15 памяти, четвертыйустройства, выход коммутатора каналов элемент И 16, элемент ИЛИ 17, Форми"через блок кодирования измеритель- , рователь 18 кода маркера,ной информации подключен к первому Синхронизатор 1 представляет совходу блока выделения существенныхбой генератор стабильной частотыотсчетов, второй вход которого сое" с выходными счетными и распределидинен с вторым выходом синхрониза- тельными каскадами, блок 3 оперативтора, третий выход синхронизатора ной памяти -матрицу пассивной памя=подключен к первым входам первого ти на один разряд с числом ячеек,и второго элементов И, выход первого 10 равным числу датчиков. Если активэлемента И через элемент задержки сое- ность или малая активность каналадинен с первым входом первого эле- определяется по внешним командам,мента ИЛИ и непосредственно с первы- блок 3 представляет собой матрицуми входами третьего и четвертого эле- оперативной памяти. С приходом коман.ментов И, выход первого элемента ИЛИ 5 ды из внешней цепи содержимое соотсоединен со входом установки нуля ветствующей ячейки инвертируется.триггера, вход установки единицы. Блок 4 кодирования измерительнойкоторого соединен с выходом второго информации представляет собой анаэлемента И, выход третьего элемента лого-цифровой преобразователь, блокИ соединен с первым входом блока О 14 кодирования адреса каналов -кодирования адреса каналов, выход регистровую схему, снабженную форкоторого соединен с первым входом мующими каскадами, Формирователь 18буферного блока памяти, второй кода маркера кадра - Формирующуювход - с четвертым выходом синхрони- схему,затора, пятый выход которого под-Блок 5 выделения существенныхключен к второму входу первого эле- отсчетов предназначен для выделениямента ИЛИ и через формирователь тех выборок, по которым можно восстакода маркера - к второму входу бу- новить все процессы, измеряемыеФерного блока памяти, шестой выход датчиками, в виде функций времени.синхронизатора соединен с третьим В случае выделения существенныхвходом буферного блока памяти, отсчетов (неизбыточных выборок) попервый выход блока выделения сущест- методу линейного предсказания этотвенных отсчетов соединен с вторым блок выполняется в виде комбинациивходом первого элемента И и через анализатора сигналов являющегосяпервый инвертор с вторым входом комбинационным вычислителем), много.второго элемента И, второй выход бло. З канального блока памяти полных кока выделения существенных отсчетов дов сигналов (представляющего сосоединен с вторым входом четвертого бой накопитель памяти с выходнымэлемента И, выход которого соединенрегистром Д-триггеров), многоканальс четвертым входом буферного блока ,.ного блока памяти приращений (такжепамяти, выход которого является вы представляющего собой накопительходом устройства, введены блок опе- памяти с выходным регистром Д-тригративйой памяти, второй инвертор, геров, блока сравнения кодов привторой элемент ИЛИ и шина управления, ращений (представляющего собой компервый и второй входы блока опера- бинационную схему выделения несовпативной памяти подключены соответствен.4, дающих кодов) . Многоканальные блокино к шине управления и первому выхо- памяти полных кодов сигналов иду синхронизатора, выход блока опе- ,кодов приращений управляются однимиративной памяти соединен с третьим ;и теми же сигналами синхронизаторавходом второго элемента И и через 1; определяющими номера ячеек в нако.второй инвертор с первым входомпителе памяти, время считываниявторого элемента ИЛИ, выход которого и записи.подключек к второму входу третьего Работа устройства для передачиэлемента И, второй вход - к едкнкч- измерительной информации происходитному выходу триггера. следующим образом.На чертеже представлена структур- Синхронизатор 1 последовательноная схема устройства для передачи через строго постоянные промежуткиизмерительной информации. времени, называемые периодами ком-,Устройство содержит синхронизатор мутации, формирует какую-либо кз М1, коммутатор 2 каналов, блок 3 опе- кодовых комбинаций, подаваемую наративной памяти, блок 4 кодирования ,вход управления коммутатора канаизмерительной информации, блок 5 40 .лов 2. К другим (информационным) вховыделения существенных отсчетов, пер- дам коммутатора каналов 2 подключевый инвертор 6, второй инвертор 7, ны выходные потенциалы И датчиковпервый 8 и второй 9 элементыИ, тркг- информации. После поступления нагер 10, третий элемент И 11, элемент вход управления коммутатора 2 кана 12,задержки, элемент,ИЛИ 13, блок у лов любой например-ой) кодовойкомбинации на. выходе коммутатора каналов 2 формируется уровень напря. жения, равный уровню, приложенному к определенному (в данном случае-У входу коммутатора 2. Если датчики информации занумеровать соответственно входам коммутатора 2 каналов, к которым подключены их выходы, можно сказать, что после, Формирования синхронизатором 1-ой кодовой комбинации на выходе комму О татара 2 каналов формируется выходной потенциал, -го датчика инФормации.Кодовые комбинации, формируемые синхронизатором 1, поступают также 15 на вход блока 3. После поступления каждой-ой кодовой комбинации на выходе блока 3 формируется определенный сигнал: единичный (разрешающий), если-ый датчик является активным; нулевой (запрещающий), если параметры-го датчика мало актив- . ны. Программу выдачи нулевых или единичных сигналов навыходе блока 3 необходимо задавать или перед включе чением измерительной системы по априорным данным о параметрах сигналов, регистрируемых соответствующими датчиками, или во время эксплуатации системы по внешней команде, поступающей по шине управления.Таким образом, после формирования каждой-ой кодлой комбинации на выходе коммутатоРа 2 каналов появляется выходной потенциал 1 -го датчика информации, а выходной сигнал блока 3 указывает на то, является-ый датчик активным или нет.Потенциалы с выхода коммутатора 2 каналов поступают на блок 4 кодирования информации, который осущест вляет. аналого-цифровое преобразование и формирует на своем выходе параллельный -двоичный кад входного сигнала соответствующего датчика. Параллельные коды подаются на блок 45 5 выделения существенных отсчетов, который, спустя промежуток времени, необходимый для вычислений, выделяет из подключенных кодов коды неизбыточных выборок (существенных отсчетов), по которым на приемной стороне можно с требуемой точностью восстановить выходные сигналы каждого датчика в виде функции времени. Коды неизбыточных выборок формируются на первом выходе блока 5 выделения существенных отсчетов и сохраняются вплоть до конца периода коммутации. В случае выделения в данном периоде коммутации существенного отсчета на втором выходе блока 5 выделения 60 существенных отсчетов формируется высокий (разрешающий) сигнал, который сохраняется до конца периода коммутацииЕсли в данном периоде коммутации неизбыточная выборка не 65 выделяется, то с момента определениянеизбыточности выборки до конца периода коммутации на втором выходеблока 5 выделения существенных отсчетов сохраняется низкий запрещающий) сигнал. С момента началапериода коммутации до определенияизбыточности или неизбыточности выборки на втором выходе блока 5 выделения существенных отсчетов можетприсутствовать как низкий, так ивысокий сигнал,Сигналы с второго выхода блока 5.вйделения существенных отсчетов Ис выхода блока 3 инвертируются первым б и вторым 7 инверторами. Времяформирования выходного сигналаблоком 3 активности должно быть существенно меньше, чем суммарноевремя срабатывания коммутатора 2каналов, блока 4 кодирования измерительной информации и блока 5 выделеНия существенных отсчетов.Поэтому после определения су-,щественности или избыточности отсчета возникает одна из четырех ситуаций:- избыточный отсчет по активномуканалу (с момента определения избыточности отсчета до конца периодакоммутации на втором выходе блока 5и на выходе второго инвертора 7 присутствуют нулевые потенциалы, а навыходах блока 3 и первого инвертора б - высокие потенциалы)- избыточный отсчет по мало активному каналу (на втором выходеблока 5 и на выходе блока 3 присутствуют нулевые потенциалы, а на выходах инверторов б и 7 - единичные).;- существенный отсчет по мало ак"тивному каналу на выходах блока 3и первого инвертора б присутствуютнизкие потенциалы, а на выходе блока 5 и выходе второго инвертора 7высокие);существенный отсчет по активному каналу на входах инверторов би 7 присутствуют низкие потенциалы,а на выходе блока 3 и втором выходеблока 5 - высокие) .Рассмотрим первую ситуацию - наличие в рассматриваемом периоде коммутации избыточного отсчета по активному каналу. После окончанияпереходных процессов синхронизатор 1выдает стробирующий.импульс, поступающий на входы первого 8 и второго9 элементов И. Этот импульс не мо-.жет пройти через первый элементИ 8 (так как к его входу приложеннизкий потенциал со второго выходаблока 5 выделения существенныхотсчетов), однако стробирующий им"пульс синхронизатора 1 проходитвторой элемент И 9 к другим еговходам приложены разрешающие потенциалы с выходов блока 3 и первогоинвертора 61 . После прохождения второго элемента И 9 импульс устанавливает единичное содержимое в триггере 10, на его прямом выходе появляется разрешающий сигнал. Других воздействий стробирующий импульс в данном периоде коммутации не вызывает.Во второй ситуации - избыточный отсчет по мало активному каналу. Стробирующий импульс не,может пройти ни через первый 8: ни через второй 9 элемент И, так как указанный стробирующий импульс выделяется после окончания переходных процессов. это означает, что в течение времени 15 импульса на одном из входов первого элемента И 8 присутствует низкий потенциал с второго выхода блока 5 выделения существенных отсчетов, а на одном из входов второго элемен та И 9 - низкий сигнал с выхода блока 3. Таким образом, во второй ситуации стробирующий импульс, выданный синхронизатором 1 в данном периоде коммутации, не вызывает воз- р 5 действия на блоки устройства для передачи измерительной информации.В третьей ситуации - существенный отсчет по мало активному каналу, Стробирующий импульс синхронизатора 1 не может пройти через второй эле-, мент И 9, поскольку к входу этого элемента приложен низкий сигнал с выхода блока 3 активности. Однако стробирующий импульс проходит первый элемент И 8 сигнал на его другом входе - с второго выхода блока 5 выделения существенных отсчетов - разрешающий и поступает на третий элемент И 11 и элемент задержки 12. К другому входу элемента И 11 прило жен разрешающий потенциал с выхода элемента ИЛИ 13. Указанный разрешающий потенциал обусловлен наличием на еходе элемента ИЛИ 13 разрешающего потенциала с выхода второго ин вертора 7. Таким образом, импульс с выхода первого элемента И 8 проходит через третий элемент И 11 и поступает на вход блока 14 кодирования адреса каналов. 50В этот блок, содержащий регистр в формирующие каскады, с выхода синхронизатора 1 подается код номера датчика. В блоке 14 данный двоичный код дополняется дополнительными раз рядами таким образом, чтобы полученный в результате код нельзя было бы идентифицировать на приемной стороне как код информации датчиков или как маркер кадра. В блоке 14 импульс с выхода элемента И 11 пре образуется к виду, удобному для эа" писи в буферный блок 15 памяти. Таким образом, в укаэанный блок 15 заносится код номера малого активного датчика. 65 Импульс с выхода первого элементаИ 8 поступает на четвертый элемент И 16, к другому входу которого подключен код существенной выборки из блока 5 зыделения существенных отсчетов.Таким образом, вслед за номером датчика в буферный запоминающий блок 15 заносится код величины существенного отсчета для некоторых типов запоминающих блоков необходимости в специальном элементе И 16 для подключения кода существенного отсчета нет) . Импульс с выхода первого элемента И 8 проходит элемент задержки 12, элемент ИЛИ 17 и сбрасывает в ноль триггер 10. После этого на единичном выходе триггера 10 .устанавливается низкий запрещающий потенциал.Таким образом, в третьей ситуациистробирующий импульс, выданный синхронизатором 1, производит запись существенного отсчета, снабженного номером датчика, в блок 15, а также после задержки устанавливает в нулевое состояние триггер 10.В четвертой ситуации - существен- ный отсчет по активному каналу стробирующий импульс синхронизатоа 1 не может пройти через второй элемент И 9, поскольку к.входу этого элемента приложен низкий сигнал с выхода первого инвертора б, Однакотак же, как и в третьей ситуации, импульс проходит первый элемент И 8 и поступает на входы элементов И 11 и 16, а также на вход элемента задержки 12.К входу элемента И 11 приложен выходной сигнал элемента ИЛИ 13. Поскольку сигнал с выхода второго инвертора 7 - низкий, выходной потенциал элемента ИЛИ 13 определяется состоянием триггера 10. Таким образом, если триггер 10 в нулевом состоянии - импульс с выхода элемента И 8 не проходит через элемент И 11. В противном случае, если триггер 10 в единичном состоянии, через элемен И 11 проходит импульс с выхода эле" мента И 8 или часть импульса, длительность которой определяется временем задержки сигналов в элементе задержки 12) . После прохождения элемента И 11 импульс попадает в блок 14 кодирования адреса, что как и в третьей ситуации, приводит к записи в буферный запоминающий блок 15кода номера датчика.Импульс с выхода элемента И 8 поступает на четвертый элемент И 16, что, как и в рассмотренной вьаае третьей ситуации, приводит к записи в блок 15 кода существенного отсчетаИмпульс с выхода первого элемен- . та И 8 после прохождения элемента задержки 12 проходит элемент ИЛИ 17и так же, как в третьей ситуации,устанавливает нулевое содержимое втриггере 10.Таким образом, в четвертой ситуации стробирующий импульс, выданныйсинхронизатором 1, производит записькода существенного отсчета в буферный запоминающий блок 15. При этомкод существенного отсчета снабжается кодом номера датчика в том случае,если в начале рассматриваемого пе Ориода коммутации в триггере 10 присутствовало единичное содержимое.Кроме того, триггер 10 устанавливается задержанным стробирующим импульсом в нулевое состояние, 15Один раз в течение полного периода опроса всех датчиков, в началепериода коммутации параметров определенного датчика (например, первого), синхронизатор 1 выдает импульс 2 Оформирования маркера. Этот импульсподается в момент отсутствия стробирующего импульса. Он проходитэлемент ИЛИ 17 и устанавливает втриггере 10 нулевое содержимое. Кро,ме того, импульс формирования маркера поступает на формирователь 18,после чего он вырабатывает маркеркадра, передаваемый для записи вблок 15, Запись через строго фиксированный промежуток времени, равныйпериоду между двумя опросами одногодатчика, кода маркера кадра, отличного от кодов существенных отсчетовили номеров датчиков, позволяетпроводить восстановление времени из-мерения существенных отсчетов.Поскольку единица записываетсяв триггер 10 только в первой ситуации - избыточный отсчет по активному каналу, а установка в ноль проис Оходит после любой записи (маркернойили существенного отсчета), существенный отсчет по активному каналуснабжается кодом номера датчикатолько в том случае, если по предыду щему активному каналу был избыточныйотсчет, и после этого ни одной записи в буферный блок 15 памяти не производилосв.Считывание кодов, записанных вблок 15, осуществляетсяв канал связис приемной стороной. Частота считывания постоянна и определяется частотой импульсов считывания, поступающих в буферный блок 15 памятисинхронизатора 1.Порядок считыванияотсчетов совпадает с порядком записи,Пропущенные номера датчиков активных каналов легко можно восстановить на приемной стороне. Если 6 Ообозначить номера датчиков активныхканалов в порядке их возрастания)как 0, О ,И, если на приемной стороне непосредственно послемаркера кадра принят отсчет, не 65 снабженный номером датчика, этототсчет относится к датчику с номером,01, Если непосредственно передотсчетом, не снабженным номеромдатчика, принят отсчет, для которогономер датчика равен Ми ,достаточноопределить число, для которогосправедливо выражениеа,=щ а( выбор числа 1 всегда очевиден), и опущенный номер датчика (6) будет восстановлен.В работе устройства необходимо отметить два частных случая. Первый- применение устройства в системах, для которых возможно изменять порядок опроса датчиков, объединяя, например, датчики с наибольшей активностью в группу последовательного опроса. Т.е., первый частный случай охватывает область применения известного устройства. В данном слу. чае аналогично известному можно применять схему изобретения. Для этого достаточно отрегулировать блок 3, чтобы при любом адресе он выдавал на выходе логическую едини-: цу (высокий разрешающий сигнал),. В этом случае в работе предлагаемого устройства возможны только первая и четвертая ситуации, в которых ра бота предлагаемого устройства полностью совпадает с функционированием известного.Второй частный случай - применение предлагаемого устройства в системах, для которых невозможно выделить наиболее активные датчики, например активность параметров большинства датчиков является переменной. В этом случае вероятность того, что отсчеты будут переданы на приемную сторону беэ кода адреса мала. Поэтому кодировать код адреса канала (номера датчика) так, чтобы указанные коды не совпадали с кодами существенного отсчета и маркера, невыгодно. Такое кодирование требует введения дополнительных разрядов, количество которых в рассматриваемом втором частном случае превышает тот выигрыш, который образуется вследствие передачи некоторых существенных отсчетов без ко" да номера датчика. В этом случае наиболее разумно снабжать каждый существенный отсчет кодом номера датчика без каких-либо дополнительных разрядов. Однако в этом случае предлагаемое устройство может при" меняться, для чего достаточно так отрегулировать блок 3, чтобы при любом адресе он выдавал на выходе логический ноль низкий, запрещающий сигнал), В этом случае в работе устройства возможны только вторая и третья ситуация, в которых все1062753 Составитель Н.БочароваРедактор Н.Джуган Техред К,Тепер Корректор,А. Зимокос Тираж 618 ПодписНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,каз 10224 П "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Филиал передаваемые в буферный блок 15 памяти существенные отсчеты снабжаютсякодами номера датчика. В этом случаепосле считывания данных из блока 15можно очевидным образом исключитьиз передачи в канал связи с приемной стороной дополнительные разряды. Таким образом, предлагаемое устройство для приема измерительной ин формации может быть с максимально возможным эффектом применено в любых типах адаптивных измерительных информационных систем с кваэиобратимым сокращением избыточности.