Устройство передачи и приема информации по двупроводной линии связи

)5608 С ОПИСА К ПАТЕНТУ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ве информационной линии связи, Цель изобретения - повышение информативности устройства, Устройство содержит двухпроводнуто линию связи, источник питания, датчик напряжения, передающую часть и определенное число приемных узлов, Блоки, образующие передающую часть, вкл ючены в нагрузку генератора тока, включенного между проводами линии связи, аналогично. блоки, образующие каждый из приемных узлов, включены в нагрузку других генераторов тока, В каждый из приемных узлов включены второй элемент коммутации и накопительный элемент, который заряжается через второй элемент коммутации, а через первый - с последовательно выключенным источником питания подключается к импульсному электропотребителю. За счет этого увеличивается мощность импульсного сигнала, передаваемого по линии связи от передающей части каждому из приемных узлов при обеспечении работоспособности устройства. 3 ил,Поставленная цель достигаетсл тем, что в двухпроводное устройство передачи и приема информации, содержащее двухпроводную линию связи, между проводами которой включены последовательно соединенные источник питания и датчик напряжения, передающую часть и определенное число приемных узлов, передающая часть содержит стабилизатор напряжения и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь синхроимпульсов, делитель напряжения, преобразователь напряжения в сигналь, поОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Головное конструкторское бюро Науно-производственного объединения "ЭнерГИЯ(73) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия".(54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМАИНФОРМАЦИИ ПО ДВУПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ(57) Устройство передачи и приема информации по двухпроводной линии связи относитсяк области информационно-измерительнойтехники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающихэлектропотребителлх, рассредоточенных посети постоянного напряжения, в которыхпроводники питания используются в качестИзобретение относится к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребителях, рассредоточенных по сети постоянного напряжения, в которых проводники питания используются в качестве информационной линии связи.Целью изобретения являетсл обеспечение работоспособности устройства при увеличении мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи, преимущественно от системы управления динамическим объектом. 1836711 АЗС 1 ОЯННОгО тОКЭ, ОДНИ ВЫВОДЫ ПИтаНИЯ КОТО- рых и пеовый вывод питания стабилизатора напряжения подключены к первому проводу линии связи, э другие выводы питания и второй вывод стабилизатора напряжения объединены и через генератор тока соединены с вторым проводом линии сВязи, к которому подключен вывод преобразователя напряжения в сигналы постоянного тока, каждый из приемных узлов содержит стабилизатор напряжения, усилитель напряжения, селектор синхроимпульсов, преобразователь последовательного кода в параллельный, формирователь адресов, элемент сравнения, даш 1 лфратор комзнд, усилитель тока, одни В.воды питания которых соединены с перВым проводом линии связи, а другие выводы питания Обьединены и через генератор тока подключены к второму проводу линии связи, который через фильтр соединен с входом усилителя напряжения, выход которого соединен с входом селектора синхроимпульсов и первым входом преобразователя последовательного кода в параллельный, второй вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, выходы преобразователя последовательного кода в параллельный соединены с первой группой Входов элемента сравнения, входы второй руппы которого подключены к выходам формирователя адресов. выходы элемента сравнения соединены с входами дешифратора команд, который через элемент оптической развязки соединен с усилителем тока, который через первый трансформатор соединен с первым элементом коммутации, первый вывод питания которого подключен к второму проВоду линии сВязи, в отличие От прототипа, В каждый из приемных узлов введены накопительйый элемент, второй аналогичныйпервому элемент коммутации, второй трансформатор, вход которого подклочен к выходу усилителя тока, а выход- к входу Второго элемента коммутации, первые и вторые выводы питания которого подключены к первому и второму проводу линии связи, причем второй вывод питания первого элемента коммутации подключен к первому проводу линии связи, второй и первый выходы первого и второго элементов коммутации явлеотся первым и вторым выводами соответственно каждого из приемных узлов, а вторые выходы первого и второго элементов коммутации через накопительный элемент соединены между собой, причем первый выход первого элемента коммутации соединен с вторым выходом второго элемента коммутации,На фиг.1 представлена структурная схема двухпроводного устройства передачи и40 подключен к выводам 1 и 2, являющимсявыводами каждого приемного узла. Накопительный 25 элемент и электропотребитель26 подключаются к элементам 23, 24 комму 45 тации следующим образом между вторымивыходами элементов 23 и 24 коммутациивключается накопительный 15 элемент, при.чем выход 1 элемента 23 коммутации и выход 2 элемента 24 коммутации соединены, а50 между выходом 2 элемента 23 коммутации ивыходом 1 элемента 24 коммутации включензлектропотребитель 26, при гем выводы 1 и2 приемного узла являются выходами 2 элемента 23 коммутации и 1 элемента 24 ком 55 мутации соответственно, Далее выводы 1 и2 приемного узла для упрощения описаниябудут опущены,Представленный на фиг,2 элемент коммутации содержит последовательно соединенные диодный мост ЧО 1.ЧО 4, фильтр,5 10 15 20 25 30 35 приема информации: на фиг.2 - электрическая принципиальная схема элемента коммутации устройства согласно фиг.1 с изображением подключения электропотребителя, в качестве которого использованз обмотка импульсного электроклапэна. и накопительного элемента, в качестве которого использован конденсатор С 1; нз фиг.З - характеристика изменения тока, коммутируемого устройством согласно фиг.1, для управления импульсным электроклапзном.Представленную на фиг,1 структурную схему двухпроводного устройства обеспечивают два провода 1, 2 линии связи, источник 3 питания, датчик 4 напряжения, передающая часть и определенное число приемных узлов, Пеоедающая чэсгь содержит генератор 5 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 6 напряжения и последовательно включенные шифратор 7 команд, преобразователь 8 параллельного кода в госледовательный. формирователь 9 . синхроимпульсов, делитель 10 напряжения, преобразователь 11 напряжения в сигналы постоянного тока, выход которого подключен к проводу 2 линии связи, Приемный узел содержит генератор 12 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 13 напряжения и последовательно включенные фильтр 14. усилитель 15 напряжения, селектор 16 синхроимпульсов, преобразователь 17 последовательного кода в параллельный, формирователь 18 адресов, элемент 19 сравнения, дешифратор 20 команд, элемент 12 оптической развязки, усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы подключен к элементам 23 и 24 коммутзции соответственно, между которыми включен накопительный 25 элемент и электропотребитель 26. Электропотребитель 2620 30 50 выполненный на резисторе В 1 и конденсаторе С 2 и транзистор ЧТ 1 коллектор которого является выходом 1 элемента коммутации и через последовательно соединенные резисторы й 2 и ИЗ соединен с эмиттером транзистора ЧТ 2, коллектор которого является выходом 2 элемента коммутации. База транзистора ЧТ 2 включена между резисторами й 2 и К 3. Эмиттеры транзисторов ЧТ 1 и ЧТ 2 являются первым и вторым соответственно выводами питания элемента коммутации,На фиг.2 для наглядности представлены элементы 23 и 24 коммутации с подключенным накопителем, в качестве которого использован конденсатор С 1, и электропотребителем, в качестве которого исгюльзована обмотка импульсного электроклапана (с индуктивностыо Ь и активным сопротивлением обмотки йэ), и обозначена полярность источника 3 питания,Устройство работает следующим образом.Источник 3 питания через датчик 4 напряжения обеспечивает запитку пеоедающей части и определенное число приемных узлов. Генератор 5 тока, в качестве нагрузки которого включены блоки с 6 по 11, образующие передающую часть, обеспечивает ей стабильный ток питания, стабилизатор б напряжения обеспечивает стабильное напряжение в нагрузке генератора 5 тока. Аналогичное структурное исполнение приемных узлов в плане включения генератора 12 тока и стабилизатора 13 напряжения обьясняетсл вышеописанным. Шифратор 7 выдает команду на управление импульснцм электроклапаном в виде параллельного кода, которая поступает в преобразователь 8 параллельного кода в последовательный, Последовательный код поступает в формирователь 9 синхроимпульсов для наполненил кода синхроимпульсами. Синхронизированный последовательный код через делитель 10 напряжения поступает в преобразователь 11 напряжения в сигналы постоянного тока, где осуществляется преобразование напряжения в сигналы постоянного тока, которые формируются в контуре, образованном источником 3 питания, датчиком 4 напряжения, проводником 1, преобразователем 11 и проводником 2, Сигналы постоянного тока на датчике 4 напряжения преобразуются в сигналы напряжения на уровне постоянного напряжения питания. Преобразованный таким образом код в виде переменной составляющей напряжения на уровне постоянного напряжения питания передается по проводам линии связи к приемным узлам. Передаваемый код принимают все приемные узлы у Гройс гза, которые через фильтр 14 подают его в усилитель 15 напряжения Усиленный код по тупеет в селетор 16 син х оо им пульсов для выделения синхрапсследовательности, гюсле чего выделенная синхропоследовательность и усиленный последовательный код поступают в преобразователь 17 последовзтелчюго кода в параллельный, Формирователь 18 адресов обеспечивает реализацию избиратель ".о 1 о способа приема команд управления, основан. ного на выдаче адресных кодов, соответствующих конкретному приемному узлу. Таким образом. команда управления в виде параллельного кода поступает на входы первой группы элемента 19 сравнения, а с выхода формирователя 18 адресов поступает код на входы второй группы элемента сравнения, Формирователь 18 адресов генерирует периодические коды на управление электроклапаном. Сравнение кодов в элементе 18 сравнения является условием формирования последним команды в дешифратор 20 команд, которые связаны между собой двумя входами-выходами, один на открытие электроклапана, другой - на закрытие. Дешифратор 20 команд через элемент 21 оптической развязки подает сигнал в усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы формирует управляющие сигналы на элементы 23 и 24 коммутации соответственно. Практика управления автоматикой двигательной установки летательного аппарата показывает, что длл надежного ее функционирования необходима гальваническая развязка кодо- преобразующих узлов от элементов коммутации. С этой целью в устройство введен усилитель 22 тока, который обеспечивает через элемент 21 оптической развязки и трансформаторные свлзи гальваническую развязку кодо-преобразующим узлом и элементами коммутации, Элементы 23 и 24 коммутации, выводы питания которых подключены к проводам линии связи, обеспечивают заряд накопительного элемента, затем его разояд через обмотку электроклапана и источник 3 питания, Управление элементами 23 и 24 коммутации, а через них накопительным 25 элементом и электропотребителем 26, осуществляется следующим образом:- в исходном состоянии устройство через усилитель 22 тока, трансФорматор 2 включает элемент 24 коммутации, через который идет заряд накопительного 25 элемента;- при получении команды управления приемным узлом усилитель 22 тока пере ключает управление с трансформатооа 2 наСЦ 2а2 10 15 20 СО + Я С 2 2 30 45 50 1 ср 1 =1 тр 1+ тдв 1 ср 1 = ттр 2 + 1 дв 2 трансформатор 1 соответственно выключд ется злетмент 24 коммутации и включается элемент 23 коммутации, и формирует на электрппотребитель 26 управляющий импульс, могцносгь которого складывается иэ мощности источника 3 питания и мощности накопительного 25 элемента. Наиг,2 представлены элементы 23, 24 коммутации, накопительный элемент (С 1) и обмотка импульсного электроклапана (Ьк, Вэк) Каждьй элемент коммутации включает в себя диодный мост Ч 01,Ч 04, транзисторы ЧТ 1, ЧТ 2, резисторы В 1, В 2, ВЗ, конденсатор С 2 и выходы 1 и 2, Элемент коммутации работает следующим образом: с выходных цепей трансформатора, подлоченных к дипдному мосту ЧО 1 ЧО 4, подается переменный ток, который на последнем выпрямляется и через Фильтр В 1 С 2 поступает на базу транзистора ЧТ 1, Транзистор ЧТ 1 открываетсяи между проводами 1 и 2 линии связи протекает ток по цепи; провод 1 линии связи - резистор В 2 -резистор ВЗ - коллектор - эмиттер транзистара ЧТ 1 - провод 2 линии связи, При этом падение напряжения на резисторе В 2 создает смещение для транзистора ЧТ 2, которь,й открывается и по цепи: плюс источника 3 питания - . провод 1 линии связи - змиттер- коллектор транзистора ЧТ 2 - выход 2 элемента 24 коммутации - конденсатор С 1 - выход 1 элемента 24 коммутации - коллектор - эмиттер транзистора ЧТ 1 - провод 2 линии связи - датчик 4 напряжения - минус источника 3 питания, конденсатор С 1 заряжается, Далее при сравнении кода вэлементе 19 сравнения импульс сравнения через дещифратор 20 команд, элемент 21 оптической развязки переключает усилитель 22 тока в даугое состояние и управляющее воздействие через первый трансформатор подается к элементу 23 сравнения, а с элемента 24 сравнения снимается. В этом случае происходит последовательное включение конденсатора С 1 с обмоткой злектроклапана и происходит разряд конденсатора С 1 через элемент 23 коммутации по цепи: плюс источника 3 питания - провод 1 линии связи - эмиттер - коллектор транзистора Ч 12 - вывод 2 элемента 23 коммутации - конденсатор С - обмотка зпектроклапана - вывод 1 элемента 23 коммутации - коллектор - эмиттер транзистора Я 1 - провод 2 линии связи - датчик 4 напряженияминус источника 3. Итак, конденсатор через элемент 24 коммутации заряжается до величины напряжения Ц (с учетом потерь на элементах электрической схемы) и запасает электрическую энергию где О - напряжение источника 3 питания. Затем происходит переключение конденсатора с элемента 24 коммутации на элемент 23 коммутации и конденсатор, последовательно включенный с источником 3 питания, начинает разряжаться через обмотку электроклапана, При такой коммутации к электроклапану прикладывается уже учетверенная энергия тем самым повыгцается мощность импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи. При этом напряжение питания приемо-передающих узлов устройства остается неизменным, что существенно для обеспечения работоспособности устройства,Увеличение мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи, уменьшит время срабатывания электроклапана на величину, которую можно оценить по характеристике согласно Фиг,З,На Фиг,З представлена характеристика изменения тока, коммутируемого устройством согласно фиг,1, для управления импульсным электроклапаном. Характеристика 1 отображает изменение тока без использования конденсатора С 1, характеризующая прототип, характеристика 2 отображает изменение тока с использованием конденсатора С 1. Время срабатывания каждого импульсного электроклапана (т,р) включает время трогания якоря 1 тр) и время движения якоря (тдв) в другое положение, т,е. для характеристик 1 и 2 будет соответствовать время срабатывания: где 1 тр - ток обмотки, при котором начинается движение якоря;1 У 1 - установившееся значение тока для характеристики 1;1 у 2 - УстановившеесЯ значение тока ДлЯ характеристики 2,Срабатывание импульсного злектроклапана будет рассмотрено по характеристике 2, характеристика 1 дана для сравнения, и соответствует прототипу.1836711 10 1=- ,(1 -.е ) 10 бр 21 тр = 1 у 2 (1 - Е Г ) откуда; 1 1 1 тр 2 = - 1 п -Ьр 182 301 о е т 1 4- 12 1 - е т 1),40 50 При Ггодаче напряжения величиной 2 Очерез элемент 23 коммутации к обмоп(еэлектроклэпана в ней формируется ток где Т - постоянная времени цепи,Этат тОК СООТВЕТСТВУЕТ НЭ ХаРЭКтЕРИстике 2 участку аэ 2Ток трогания: Время трогания пропорциональна постоянной Времени Т и зависит от отношения 1 тр/1 у 2. При увеличении 1 У 2 время трагания уменьшается, Это наглядно видно из последней формулы и характеристики согласно фиГ,З при сравнении Времени трогания Ттр 1 и ттр 2 па хэрэктеристикэтли 2, Как только начинает движение якоря (точка а 2 согласно фиг,З) заза 1 з уменьшается и индуктивность увеличивается, Зависимость тока От времени соатВетствуст участку 3262 согласно характеристике 2, В точке б 2, соответствующей крайнему положени 1 о якоря, уменьшение тока прекращается, Время сра- батываниЯ тср 2 зэканчиваетсЯ. Далее ток меняется па закону где Т 1 - постоянная времени цегги с измененной индуктивностью;1 О - ток обмотки при крайнем положении якоря импульсного электроклапана.Зависимость тока от времени со сработанным электромагнитом соответствует участку б 2 в 2, Зэ тачкой В 2 ток экспоненциально уменьшается до нуля по мере разряда конденсатора С 1.Итак, при увеличении мощности управляющего сигнала время трогания якоря импульсного электроклапэна уменьшается,Использование предлагаемого двухпроводного устройства передачи и приема информации способствует достижению следующего технико-экономического эффекта:- уменьшение времени срабатывания импульсного электроклапана са 150 мс до 80 мс. 15 20 2 Г Введем поня(ив Обабн 1 еннагп роем,ни РЕЭКЦИИ ДИНЭМИЧЕС КОС 0 ;.ЬФ" Кт Э В К(Ъ(а",цм может црисутств(5 нать дц 800 Г 1(1 чотпк. Нэ управляащее Воздействие,Время для прототипа,Т 1 ов(56 = 300 шт х 1 50 мс: 15 с ВремЯ длЯ зэявленнОГГ) устрайст Вэ:Т 2 ов(1 В - 300 шт х 80 мс . 24 с Разница времени реакции динамического Объекта для прататиг 1 э и заявленного уст. ройствэ составит 21 сек, То есть эффектив- нГ)сть исп Ол ьэавэния зая Влен на Г 0 устройства цо отнааециа к прототипу н части реакции динамического абьектэ на управляющее воздействие Выше примерна В 2 раза;- сохранение напряжения питэни 5 т для утолстра нп тюьл чф гццл :1 у П 1 лцтатипа, при увеличении мощности имг 1 ульсного сигнала, переданаемага цо Г 1 раводэм линии связи к Обмотке импульснаГО электраклапдна. Это соответствует обеспечению работоспособности устройства при увеличении МОЩНОСТИ ИМПУЛЬСОГО СИГНЭЛЭ, ЗЭ СЧЕТ КОторого достигаетсч уменьшение временисрабатывания злектроклацэцэ, э значит повышение эффективности управления динамическим Обьектом. Фармулэ изабротенияУстройство передачи и цриемла инфармации по двупронодной линии связи, содержащее включенные между проводами линии связи и последовательно соединенные источник питания и датчик напряжения, передаащую часть и К приемных узлов, цередэогцэ 5 часть содержит стабилизатор напряжения и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь парэллельного кода в последовательный, формирователь синхроимпульсон, делитель напряжения и преабразогзатель напряжения В сигнэлы пОстОяннОГО така, це 1)вые Выводы питания которых и первый вывод стабилизатора напряжения подключены к первому проводу линии связи, вторые Выводы питания и второй нынад стабилизатора напряжения обьединены и через генератор тока соединены с вторым проводом линии связи, к которому подклочан ныход преобразователя напряжения в сигналы постоянного тока, каждый из приемных узлов содержит согласующий фильтр, элемент оптической развязки, стабилизатор напряжения, усилитель напряжения, селекгор синхроимпульсов, преобразователь после 1836711довэтельного кода в параллельный, формирователь адресов. усилитель тока, элемент сравнения, дешифратор команд, элемент коммутации и трансформатор, первые выводы питания элемента коммутации, стабилизатора напряжения, усилителя напряжения, селектора синхроимпульсов, преобразователя последовательного кода в параллельный, элемента сравнения, формирователя адреса, дешифрэтора команд и усилителя тока соединены с первым проводом линии связи, вторые выводы питания объединены и через генератор тока подключены к второму проводу линии связи, который через согласующий фильтр соединен с входом усилителя напряжения, выход которого соединен с входом селектора синхроимпульсов и с первым входом преобразователя последовательного кода в параллельный, второй вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, выходы преобразователя последовательного кода в параллельный соединены с первой группой входов элемента сравнения, входы второй группы которого подключены к выходам формирователя адресов. выходы элемента сравнения соединены с входами дешифратора команд, вцходы которого через элемент оптической развязки соединены с соответствующими входами усилителя тока, первые выхОды которого через трансформа тор подключены к соответствующим входамэлемента коммутации, второй вывод элемента коммутации соединен с вторым проводомлиниисвязи,отличающееся тем, что, с целью повышения информатив ности устройства, в каждый из приемныхузлов введены накопительный элемент, второй элемент коммутации и второй трансформатор, вторые выходы усилителя тока через второй трансформатор подключены к 15 соответствующим входам второго элементакоммутации, первые и вторые выводы питания которого подключены соответственно к первому и второму проводам линки связи, первый и второй выходы первого и второго 20 элементов коммутации являются первым ивторыми выводами соответственно каждого из приемных узлов, вторые выходы первого и второго элементов коммутации объединены через накопительный элемент, первый вы ход первого элемента коммутации обьединен с вторым выходом второго элемента коммутации.-Я УаСоставитель С. БалакинТехред М.Моргентал рректор Л.Пилипенко Козлова Ред акаэ 3022 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужг