Устройство для передачи и приема дискретной информации

., За 6 08 С 19/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.К ;"ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 15.09.83. Бюл. 11 34 ,управляющих импульсов, выход которого (72) Ю.С, Минченко . соединен непосредственно с первым (71) Научно-исследовательский и .опцт-входом второго элемента И,и через но"конструкторский институт автомати"- элемент задержки с входом сброса счетзации черной металлургии ,: . чика, выход которого соединен с вто- (53) 621.398(088.8) рым входом второго элемента И, о т- (56) 1. Авторское свидетельство СССР ": л и ч а ющ е е с я тем, что, с 11 574743, кл. 6 08 С 19/12, 1977. . целью повышения быстродействия уст 2. Авторское свидетельство СССРройства, в него введены триггер, уп" по заявке 11 3360619/18-24. -, равляемый одновибратор, второй селеккл. 6 08 С 19/12, 1981 (прототип) . тор импульсов, третий, четвертый ипятый элементы И и элемент ИЛИ, вы" (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ход которого соединен с входом фор- И ПРИЕМА ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ, со-мирователя управляющих импульсов и держащее первый ключ, информационный" информационным входом счетчика, вывход которого подключен к линии связи,: ход первого ключа соединен с входом выход первого ключа через модулятор" второго селектора импульсов, выходы соединен с информационным входом пере- которого соединены с входами треть- датчика, выход которого соединен с . его элемента И, выход третьего эле" информационным входом второго ключа,.: мента И соединен с первым входом элевыход второго ключа подключен к ра- ": мента ИЛИ и входом установки в ноль диоканалу. связи и информационному -. триггера, второй вход элемента ИЛИ входу третьего ключа, выход которого:.: и вход установки в единицу триггера соединен с информационным входом при- подключены к выходу. первого элемен"емника, выход приемника через детек- " та И, прямой и инверсный выходы тригтор соединен с входом первого селек": гера соединены с управляющими входаМи тора импульсов и информационным вхо-соответственно четвертого и пятого дом четвертого ключа, выход которогоэлементов И, информационные входы коподключен к линии связи, управляющие торых подключены к выходу второго элевходы приемника третьего и четвертого мента И, выходы четвертого и пятого ключей соединены с входом инвертора,элементов И соединены соответственно выход которого подключен к управляю"с входомзапуска и входом останова . ф щим входам передатчика, первого и управляемого одновибратора, выход ковторого ключей, выходы первого селек:, торого соединен с входом инвертора.ключа, выход которого подключен к линии. связи; первый формирователь упщими входами передатчика и первого соединен с входами первого элементаИ, выход которого соединен с информационным входом счетчика и входом второго формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен суправляющим входом второго элемента И и через элемент задержки " с входом сброса счетчика, выход счетчи" ка соединен с информационным входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого форМирователя управляющих импульсов 2 .Быстродействие этого устройства в процессе переключения из режима приема сообщений от подвижных объек" тов в режим передачи ответных сообщений для этих объектов зависит,от средней длительности сообщений подвижных объектов, а не от максимальновозможного значения этой случайнойвеличины. Однако быстродействие иэтого устройства также мало, так какдлительность пребывания его в режиме передачи информации подвижным объектом определяется максимально возможтельностей процессов подготовки и передачи сообщений для подвижных объектов.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи и при-: ема дискретной информации, содержащее первый ключ, информационный вход ко" торого подключен к линии связи, выход первого ключа через модулятор соединен с информационным входом передатчика, выход которого соединен с информационным входом второго ключа, выход второго ключа подключен к радиоканалу связи и информационному входу третьего ключа, выход которого соединен с информационным входом приемника, выход приемника через детектор соединен с входом первого селектора импульсов и информацион 1 ЬИ входом четвертого ключа, выход которого подключен к линии связи, управляющие входы приемника третьего и четвертого 1 1042060 2Изобретение относится к системамконтроля и управления, в которых со"общения передаются по .радио и провод- равляющих импульсов, выход которогоным каналам связи комплектными кода- соединен через инвертор с управляюми с активной паузой, причем длинакодов и длительность активной паузы и второго ключей и непосредственнодля обеих разновидностей каналов свя- с управляющими входами приемника иУчзи одинаковы, Изобретение может бытьтретьего и четвертого клюцеи, выход, использовано для связи с подвижными детектора через селектор импульсовобъектами, в частности, в горнодобывающем карьере, если центр управления .объектами должен быть вынесен за пределы сейсмоопасной зоны карьера, вкоторой производятся взрывы,Известно устройство для передачии приема дискретных сигналов, содер"жащее ключи, приемник радиосигналов,частотный дискриминатор, усилительнизкой частоты, пиковый детектор,одновибраторы, генератор несущей час Ототы, модулятор, антенну, линию связи и инверторы 1 .Недостатком этого устройствв явля".. ется малое быстродействие, Так, переключение этого устройства из режима 25приема информации из радиоканала врежим передачи по радиоканалу осу-ществляется после приема первого импульса сообщения через время, равноемаксимально возможной длительностисообщения от подвижных объекто. Апребывание устройств в.режиме передачи в радиоканал всвою очередь определяется максимально возможной длительностью процесса подготовки и передачи ным (а .не средними) значениями дли"ответного сообщения подвижным объек"35там. Так как длительности сообщений идлительность интервала времени для ихподготовки. являются случайными величинами, то понятно, цто средние зна"чения этих величин меньше их максимально возможных значений которыеопределяют быстродействие устройства.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройст"45во для передачи и приема дискретнойинформации, содержащее первый ключ,информационный вход которого подклю"чен к линии связи, выход первого ключа через модулятор соединен с информационным входом передатчика, выход50которого соединен с информационнымвходом второго ключа, выход второгоключа подключен к радиоканалу связии информационному входу третьегоключа, выход которого соединен с информационным входом приемника, вы"ход приемника через детектор соединенс информационным входом четвертого1,0420 3ключей соединены с входом инвертора, выход которого подключен к управляющим входам передатчика, первогои второго ключей, выходы первого селектора импульсов соединены с входа" ми. первого элемента И, формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен непосредственно с первым входом второго элемента И и через элемент задержки с входом сброса счетчи ка, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, введены триггер, управляемый одновибратор, второй селектор импульсов, третий, чет.вертый и пятый. элементы И и эле" мент ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя управляющих импульсов и информационным входом счетчика, выход первого ключа соединен с входом второго селектора импульсов, 20 выходы которого соединены с входами третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом установки в ноль триггера, второй вход элемента ИЛИ и вход установки в единицу триггера подключены к выходу первого элемента И, прямой и инверсный. выходы триггера соединены с управляющими входами соответственно четвертого и пятого элементов.И, информационные входы которых подключены к выходу вто-. рого элемента И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с входом запуска и входом останова управляемого одновибратора, выход которого соединен с вхрдом инвертора.Повышение быстродействия устройства.достигается за счет .того, что с помощью введенных блоков определяется40 момент окончания каждого сообщения, и переключение устройства из режима передачи в радиоканал в режим приема из радиоканала осуществляется немедленно после передачи сообщения, а не 45 по истечении времени, равного макси". мально возможной длительности процес" са подготовки и передачи сообщения подвижным объектам.Это достигается путем генерирова ния в устройстве сигнала, переключающему управляемый одновибратор из активного состояния в устойчивое, ра" нее, чем это определено его собственной постоянной времени, выбираемой 55 исходя из максимально возможной длительности процесса подготовки и передачи сообщения. Упомянутый сигнал 604вырабатывается в момент окончания сообщения, поступающего в устройствоизлинии связи,Момент.окончания сообщения, .поступившего из любого канала связи,определяется формирователем управляю"щих сигналов, элементом задержки,счетчикЬм и вторым элементом И посинхронизирующим последовательностямимпульсов, поступающим на укаэанные блоки с элемента ИЛИ, на один вход которого приходит синхронизирующаяпоследовательность, порождаемая сообщениями, принимаемыми из радиоканала, а на другой - сообщениями из линии связи, Синхронизирующая последовательность сигналов, поступающих из линии связи, генерируется вновь введенными блоками: вторым селектором импульсов и третьим элементом И.Вновь введенные .блоки: триггер, четвертый и пятый элементы И управляют подачей сигналов окончания радиосообщений и окончания сообщений, приходящих из линии связи соответственно на входы запуска и останова управляемого одновибратора.На фиг. 1 представлена структурная блок-схема устройства; на фиг. 2 - осциллограммы работы устрой" ства.Устройство для передачи и приема дискретной информации содержит (фиг. 1) первый ключ 1, линию 2 связи, модулятор 3 передатчик 4, второй ключ 5, радиоканал 6 связи, третий ключ 7, приемник 8, детектор 9, четвертый ключ 10, первый селектор 11 импульсов, первый элемент 12 И, инвертор 13, формирователь 14 управляющих импуль" сов, счетчик 15, второй элемент 16 И, элемент 17 задержки, второй селектор 18 импульсов, третий элемент 19 И, триггер 20, элемент 21 ИЛИ, четвертый элемент 22 И, пятый элемент 23 И, управляемый одновибратор 24.На фиг, 2 приведены осциллограммы работы устройства в некоторых точках ,устройства: о - сигналы логических единиц на первом выходе первого селектора 11 импульсов; б - сигналы логических нулей на втором выходе первого селектора 11 импульсов; В - сигналы на выходе элемента 21 ИЛИ; сигнал на управляющем входе четвертого элемента 22 И; д - сигнал на управляющем входе пятого элемента 23 И; Е - сигнал на выходе формирователя 14 управляющих импульсовк - сигнал1042060 5на входе сброса счетчика 15; 3 - сигнал на выходе счетчика 15; и - сигнал. на входе запуска управляемого одновибратора 21; к - сигнал на выходе управляемого одновибратора 24; л сигнал логических единиц на первом выходе второго селектора 18 импульсов; и - сигнал логических нулей навтором выходе второго селектора 18 импульсов; н - сигнал на выходе пято" го.элемента 23 И. Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии управляемыйодновибратор 24 находится в устойчивом положении, в силу чего устройствопребывает .в режиме приема радиосообщений. Радиосигналы от проезжающихв зоне радиообмена подвижных о(3 ъек"тов через радиоканал 6 связи, открытый ключ 7 поступают на вход приемника 8 и детектируются детектором 9.Продетектированные сигналы представляют собой импульсную последовательность, состоящую в случае неискажен"ного приема из заданного числа эле"ментарных информационных импульсов,составляющих сообщение. Продетектиро"ванные импульсы через открытый ключ10 поступают в линию 2 связи,так"же на первый селектор 11 импульсов.Количество выходов первого селекто"ра 11 импульсов равно основанию ис- .,пользуемого для радиообмена кода.На фиг. 1 и 2 иллюстрируется работаустройства при использовании двоичных кодов. В этом случае первый селектор 11 импульсов имеет два выхо"да, на первом выделяются сигналы ло"гических единиц (фиг.,2 ц), а навтором - логических нулей (фиг.2 о).С помощью первого элемента И 12, ко"личество входов которого равно количеству выходов первого селектора 11импульсов, информационные импульсыобъединяются в общую синхронизирующую последовательность импульсов(фиг. 2 В) и поступают на вход уста-.новки в единицу триггера 20 и на второй вход элемента 21 ИЛИ (фиг, 2 в),Первым импульсом этой последовательности через элемент 21 ИЛИ триггер 20переключается в единицу, устанавливая разрешающий потенциал на управ"ляющем входе элемента 22 И (фиг. 2.), и запрещающий потенциал на управляющем входе пятого элемента 23 И о(фиг, 2 д),Через элемент 21 ИЛИ синхронизирующая последовательность импульсовпоступает на вход формирователя 11управляющих импульсов, представляющего собой ждущий мультивибратор сповторным запуском. Параметры формирователя 1 М управляющих импульсоввыбираются так, чтобы время пребывания его в активном состоянии после10 воздействия .на его вход одиночногоимпульса несколько (в 1,5-2 раза)превышало длительность паузы .междуинформационными импульсами сообщения.В этом случае при приеме сообщения15 формирователь 1 Ч управляющих импульсов находится в активном состояниив течение всего времени приема радиосигналов, при этом на его выходевозникает импульс .низкого потенциа 20 ла, длительность которого на величинуего .постоянной времени превышает длительность сообщения (фиг. 2 е), Черезэлемент 17 задержки (точнее элементзадержки заднего фронта импульсов)25 этот сигнал поступает на вход сбросасчетчика 15 и разрешает счет импуль"сов, приходящих на его информационныйвход с элемента 21 ИЛИ. После приемапоследнего импульса сообщенияЗ 0 .(Фиг, 2 В, момент времени 1 ) черезвремя, определяемое параметрами формирователя 11 управляющих импульсов,на его выходе появляется высокий по"тенциал (фиг. 2 е, момент времени й),воздействующий на управляющий вход35второго элемента 16 И и поступающииччерез элемент 17 задержки на входсброса счетчика 15 (фиг. 2 ж, моментвремени й ), в результате чего режимсчета запрещается и в счетчик 15 за 40чписывается нуль. На информационныивход. второго элемента 16 И воздействует сигнал с выхода счетчика 15.Высокий потенциал с выхода счетчика15 появляется только в случае записи45в счетчик числа, равного заданномуколичеству импульсов в сообщении(фиг, 2 м). При одновременном появлении высокого потенциала на обоих входах второго элемента 16 И на его выходе появляется положительный импульс,запускающий через четвертый элемент22 И управляемый одновибратор 21(фиг, 2 и),Постоянная времени элемеа 17 задержки выбирается исходя из требуемойдлительности запускающего импульсана входе управляемого одновибратора2 ч. После перехода управляемого од7 1042новибратора 24 в активное состояниена его выходе появляется высокий потенциал (фиг. 2 к), при этом приемник8 выключается, ключи 7 и 10 закрывает-ся, а включаются передатчики 4 и от- "крываются ключи 1 и 5, Устройствопереходит в режим приема сообщения излинии 2 связи и передачи его в радиоканал 6 связи,В течение некоторого интервала вре-:10мени, длительность которого в .общемслучае является случайной величиной,на противоположном устройству концелинии 2 связи ведется подготовка от-ветного сообщения Для подвижныхобъектов и в определенный момент вре-мени (момент й э на фиг, 2) начинается его передача в линию 2 связи, Сигналы из линйи 2 связи через открытыйпервый ключ 1 поступает.на модуляторпередатчика 3, а затем через пере",датчик 4, открытый второй ключ 5 в радиоканал 6 связи, Одновремейно свыхода первого ключа 1 сигналы посту-.пают на вход второго селектора 18импульсов, число выходов которогоравно основанию кода, используемого :для передачи ответных сообщений под"вижным объектам,На фиг, 1 и 2 иллюстрируется ра"бота устройства при использованиидвоичных кодов, В этом случае второйселектор 18 импульсов имеет два вы-,хода, на первом выходе выделяютсясигналы логических единиц (фиг. 2 Л),35а на втором " логических нулей(фиг, 2 м), С помощью третьего элемента 19 И, количество входов которого:равно количеству входов второго се"лектора 18 импульсов, информационныеимпульсы объединяются в общую синхра. низирующую последовательность и поступают на вход установки в. нольтриггера 20 и на первый вход элемента 21 ИЛИ. Первым импульсом этой по"следовательности через элемент 21,ИЛИтриггер 20 переключается, в ноль и.устанавливает на управляющем входечетвертого элемента 2 И (фиг. 2 й) .запрещающий потенциал, а на управляющем входе пятого элемента И 23 разре-50шающий,Через элемент 21 ИЛИ синхронизирующая последовательность также как:и в случае приема из радиоканала "6поступает на.вход формирователя 1 Вуправляющих .импульсов, Работа и вза"имодействие формирователя 14 управляющих.импульсов счетчика 15, второ 060 8го элемента 16 И, элемента 17 задерж-,ки протекает так же как и в случаеприема радиосообщения, но выходной,импульс, сформированныйвторым элементом 16 И, поступает через пятыйэлемент 23 И на вход останова управляемого одновибратора 24, послечего устройство возвращается в исходное состояние, т.е. в режим приемаиз радиоканала 6 (фиг, 2, моментвремени й),Если сообщение из линии 2 связине гюступит или в результате действияпомех в линии 2 связи не будет получен на выходе пятого элемента 23 Исигнал окончания приема сообщения,то устройство вернется из режима передачи в радиоканал 6 в режйме приема радиосообщений только через время,определяемое постоянной времени управляемого одновибратора 24 (фиг. 2,момент времени ).Постоянная времени управляемогоодновибратора 24 выбирается по максимальновозможной длительности интервала времени, необходимого для под".готовки ответа и его передачи гюдвижному объекту через линию 2 связив радиоканал 6, В автоматизированныхсистемах управления длительность этого интервала является случайной величиной, распределенной в большинствеслучаев по показательному закону.В этом случае вероятность того, чтовремя подготовки и передачи ответного сообщения не превысит величин Т,выражается формулойТР(т) =1-еСгде 1 - среднее значение времени под"готовки и передачи ответногосообщения подвижному объекту;е - основание натуральных лога"рифмов.Если. выбрать время пребывания уп":равляемого одновибратора 24 в актив"ном состоянии равном Ти допус.тить, что этого времени достаточнодля подготовки и передачи ответногосообщения подвижному объекту с вера"ятностью Р(Т ) = 0,99, то из Фор"мулы можно получить среднее значениевремени ответас 0,217 ТТаким образом, быстродействие пред"лагаемого устройства в сравнении спрототипом значительно повышается (9 1042подготовки и передачи сообщений под"вижным обьектам).Если интервал времени подготовкии передачи ответного сообщения является случайной величиной с распределением, отличным от показательного,то выигрыш в быстродействии будеттакого же порядка, как и при показа"тельном распределении,Таким образом, предложенное устройство возвращается в режим приемаиз радиоканала сразу же после передачи сообщения в радиоканал. Этимсамым ликвидируется избыточное времяпребывания устройства в режиме передачи в радиоканал после отправлениясообщений подвижным обьектам,Кроме того, при использовании предлагаемого устройства достигается ещеи побочная цель: улучшается электро-,магнитная обстановка в месте егоэксплуатации, так как время использования радиоканала статистически(за длительный промежуток времени,например смену) почти на порядокменьше, чем в устройстве-прототипе,При использовании предлагаемогсустройства в составе АСУ горнотранспортным комплексом карьера (АСУ ГТК)оно может быть установлено на бортукарьера в точке, обеспечивающей ра"диовидимость с техническим обб)удованием горнотранспортного комплекса1 060 10(экскаваторами, буровыми стенками,автосамосвалами и т.д,). С центромуправления АСУ, который расположенвне сейсмоопасной зоны карьера, гдеведутся взрывные работы (а значити вне зоны надежного радиообмена скарьером), устройство связано проводной линией связи,Зкономический эффект при использовании предлагаемого устройства всоставе АСУ ГТК карьера достигаетсяза счет достоверного, без запаздываний, обмена информацией между центром управления и технологическимоборудованием карьера. При внедрении АСУ ГТК снижение себестоимости на 1 т концентрата составляет 0,023 р, Коэффициент использования предлагаемого изобретения в составе АСУ ГТК комбината равен 0,8-0,6, так как через предлагаемое устройство проходит весь информационный поток из карьера .в центр управления и в обратном направлении. Следовательно, снижение себестоимости одной тонны концентрата при использовании предлагаемого изобретения составляет 0,0184"0,011 р/т, при годовом выпуске концентрата 18479000 т экономический эффект от использования устройства составляет 340,01- 203,27 тыс. руб,1042060 Дылын Редакт 132/51ВН к и к 4/5 130 я оектная, 4 атент", г,илиал ПП од,Составитель Н. БочароТехред И.Иетелевай Тираж 618ИПИ Государственногопо делам изобретений и5, Москва, Ж"35, Рауш рректор Л. Бокшан Подписноеета СССР.ытий