BG65075B1

BG65075B1 - Метод и устройство за двустранен обмен на данни по токов кръг на двупроводна линия

Info

Publication number: BG65075B1
Application number: BG104664A
Authority: BG
Inventors: Ангел ПАЧАМАНОВ; Радостин ПАЧАМАНОВ; Николай МАТАНОВ
Original assignee: Ангел ПАЧАМАНОВ; Радостин ПАЧАМАНОВ; Николай МАТАНОВ
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2007-01-31
Also published as: BG104664A

Abstract

Изобретението се отнася до метод и устройство, с които се повишава скоростта на двустранния обмен на информация в рамките на един период на захранващото напрежение. Устройството е опростено и надеждно. При него вторичната намотка на мрежов трансформатор (5) е свързана с единия си край към логическиблок (2), с формировател на изходящи токови импулси (3) и с преобразувател на входящи токови импулси (4) в напреженови. Блоковете (2, 3 и 4) имат стандартни връзки със серийния интерфейс (1) на главната станция (I), а вторият край на вторичната намотка на мрежовия трансформатор (5), вторите изводи на формирователя (3) и преобразувателя (4) са свързани по двупроводна линия (6) с подчинена станция (II).

Description

(54) МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЗА ДВУСТРАНЕН ОБМЕН НА ДАННИ ПО ТОКОВ КРЪГ НА ДВУПРОВОДНА ЛИНИЯ

Област на приложение

Изобретението се отнася до метод и устройство за двустранен обмен на данни по токов кръг на двупроводна линия между отдалечени цифрови устройства и може да намери приложение за обмен на информация между информационни, измервателни и управляващи устройства (компютри, микропроцесорни измервателни системи, контролери за управление на обекти и ДР·)·

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за осъществяване на двустранен обмен на данни между главна и подчинена станция по двупроводна линия с променливо синусоидално напрежение, при който използвайки полярния признак за разпознаване на сигнали, предаването на информация от главната станция към подчинената се извършва чрез единични положителни импулси с продължителност, близка до продължителността на полупериода на захранващото напрежение, а приемането на изпращаната от подчинената станция информация - чрез комбинация от единични отрицателни импулси със същата продължителност. Всеки положителен импулс се формира в рамките на един положителен полупериод на захранващото напрежение, а всеки отрицателен - в рамките на отрицателния полупериод (гледано от страната на главната станция). Предаването се извършва по специален протокол, а за анализ на приеманата информация се използват специални алгоритми за разпознаване на приеманата информация [ 1].

Известно е устройство за осъществяване на този метод, състоящо се от главна станция с генератор на синусоидално напрежение, специален интерфейс с изход към предавател с кодиращо устройство и вход от приемник с декодиращо устройство. Главната станция е свързана по двупроводна линия с подчинена станция, включваща специален интерфейс, с изход към предавател с кодиращо устройство и вход от приемник с декодиращо устройство [ 1].

Известно е устройство за многоточково свързване на повече от една подчинена станция към главната станция чрез специален мултиплексор за трите линии на стандартния сериен интерфейс [2].

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създаде метод за двустранен обмен на данни по токов кръг на двупроводна линия, при който като захранващо синусоидално напрежение се използва мрежово напрежение с честота 50 Hz. В рамките на един период на захранващото напрежение, чрез управление на тока през линията, се предават и получават от 1 байт (8 информационни бита и 2 служебни на разстояние до 4 km) до 4 байта (32 информационни бита и 8 служебни на разстояние до 1 km), при стандартни скорости на обмен от 2400 до 9600 Kbits/s. През положителният полупериод на захранващото напрежение обменът на данни е от главната към подчинената станция, а през отрицателния - обратно. По време на предаване се осигурява контрол на захранващото синусоидално напрежение с цел предаването да се извърши при достатъчно ниво на положителното захранващо напрежение, а приемането - при достатъчно ниво на отрицателното захранващо напрежение (в рамките на един период от 20 милисекунди). Предаването от главната и подчинената станция се осъществява чрез постоянна стойност на тока от 10 до 30 mA при предаване на едното логическо ниво (напр. “0”) и 0 mA при предаване на второто логическо ниво (напр. “ 1 ”). Протоколът за предаване и приемане на данните позволява директно използване на стандартните серийни интерфейси на съвременните компютри и микроконтролери.

Предимствата на предлагания метод са неговата простота, повишената скорост на двустранен обмен на информация в рамките на един период на захранващото напрежение, прилагането на стандартен протокол за обмен на данни.

Устройството, осъществяващо метода, съгласно изобретението, съдържа главна станция със захранване от вторична намотка на мрежов трансформатор, стандартен сериен интерфейс с два комплекта сигнали изход/вход. Едната двойка сигнали са свързани към логически блок за контрол на захранващото напрежение, а другата - съответно към формировател на изходящи токови импулси и към изхода на преобразувател на входящи токови импулси в напрежение. Главната станция е свързана по двупроводна линия с подчинена станция, включваща също стандартен сериен интерфейс с два комплекта сигнали изход/вход. Едната двойка сигнали също е свързана към логически блок за контрол на захранващото напрежение, а другата - съответно към формировател на изходящи токови импулси и към изхода на преобразувател на входящи токови импулси в напрежение.

Предимства на устройството са неговата простота и надеждност - използва се обикновен мрежов трансформатор вместо автономен синусоидален генератор за повишена честота, отпада необходимостта от сложен логически блок за преобразуване на предаваните и получаваните данни. Използва се елементарен логически блок за контрол на мрежовото напрежение и формиране на сигналите, изисквани от протокола на стандартния сериен интерфейс.

Пояснение на приложената фигура

Приложената фигура 1 представлява блокова схема на устройството за осъществяване на метода.

Примери за изпълнение на изобретението

Съгласно фиг. 1, към единия край на вторична намотка на мрежов трансформатор 5 са свързани логически блок 2, формировател на изходящи токови импулси 3 и преобразувател на входящи токови импулси 4. Блокове 2,3 и 4 имат стандартни връзки, изисквани от серийния интерфейс 1 на главното цифрово устройство. Вторият край на вторичната намотка на мрежовия трансформатор 5, както и вторите изводи на формирователя 3 и преобразувателя 4, са свързани по двупроводна линия 6 с адаптера на подчинената станция, която е със същата схема.

Действието на устройството е следното. Ако от серийния интерфейс 1 на главната станция I постъпи сигнал-заявка за предаване (RTS), логическият блок 2 изчаква настъпването на положителния период на мрежовото напрежение, след което подава сигнал CTS (разрешение за предаване) към серийния интерфейс

1. Последният предава по стандартен протокол до 4 байта по шината TxD, които се преобразуват във формирователя 3 в токови импулси (напр. логическо ниво “0” в 10-30 mA, логическо ниво “1” в 0 mA) и се подават по двупроводната линия 6 към преобразувателя 4 на адаптера на подчинената станция. Преобразувателят 4 преобразува токовите импулси в напрежение и по стандартен протокол същите постъпват по шината RxD към серийния интерфейс 1 на подчинената станция II. Обикновено предаването от главната станция I се извършва между втората и осмата милисекунда на периода на мрежовото напрежение, когато то е положително и със стойност над 0,6 от максималната стойност. Отрицателният полупериод за главната станция I е положителен за адаптера на подчинената станция. След получаване на информацията, серийния интерфейс 1 на подчинената станция II подава сигнал-заявка за предаване (RTS), логическият блок 2 изчаква настъпването на положителния период на мрежовото напрежение (отрицателен, ако се гледа откъм страната на главната станция), след което подава сигнал CTS (разрешение за предаване) към серийния интерфейс 1 на подчинената станция. Последният предава по стандартен протокол до 4 байта по шината TxD, които се преобразуват във формирователя 3 в токови импулси и се връщат по двупроводната линия 6 към преобразувателя 4 на адаптера на главната станция I. Преобразувателят 4 преобразува токовите импулси в напрежение и по стандартен протокол същите постъпват по шината RxD към серийния интерфейс 1 на главната станция.

При достатъчна бързина на обработка на данните в цифровите устройства, е възможно през всеки период на мрежовото напрежение да се обменят двустранно от един (при дължина на двупроводната линия до 4 km) до четири байта (при дължина на двупроводната линия до 1 km).

За така осъществения обмен на информация водеща се явява главната станция. В повечето случаи се налага многоточково свързване на множество подчинени станции към една главна станция чрез мултиплексиране на линиите към подчинените станции, но това не променя принципно нещата.

На фиг. 2а е показан начинът и видът на формираните импулси по описания метод в [1].

За сравнение на фиг. 26 е показан начинът и видът на формиране на импулси при предлагания метод. В рамките на един период на захранващото напрежение (напр. 50 Hz) при [ 1] се предават и получават по 50 bits/s. При предлагания метод, за стандартна скорост на обмен 9600 bits/s между серийните интерфейси на главната и подчинената станция, в рамките на един период на мрежовото напрежение по токов кръг могат да се предадат и получат по 40 bit, т.е по 2000 bits/s.

Claims

Патентни претенции

1. Шевкопляс Б. В. Микропроцесорнме структури - инженернме решения. Москва, “Радио и связь” - 1993 (стр. 18: Патент 2.212.954 А, Великобритания, МКИ G 06 F 1/ 00).

1. Метод за двустранен обмен на данни по токов кръг на двупроводна линия между главна и подчинена станция, при който се използва полярният признак за разпознаване на сигнали, характеризиращ се с това, че от главната станция се предават от 1 до 4 байта информация, по време на положителния полупериод на захранващото напрежение, което е мрежово напрежение с честота 50 Hz, и се получават от подчинената станция от 1 до 4 байта информация по време на отрицателния полупериод на захранващото напрежение, като обменът се осъществява синхронизирано с определено минимално ниво на мрежовото напрежение.

2. Устройство за двустранен обмен на данни по токов кръг на двупроводна линия, предназначено за осъществяване на метода съгласно пре тенция 1, включващо главна станция (I), свързана по двупроводна линия с подчинена станция (II), характеризиращо се е това, че вторичната намотка на мрежов трансформатор (5), захранващ главната станция (I), е свързана с единия си край към логически блок (2), с формировател на изходящи токови импулси (3) и с преобразувател на входящи токови импулси в напреженови (4), като блокове (2, 3 и 4) имат стандартни връзки, изисквани от сериен интерфейс (I) на главната станция (I), а другият край на вторичната намотка на мрежовия трансформатор (5), както и вторите изводи на формирователя (3) и преобразувателя (4), са свързани по двупроводната линия (6) с подчинената станция (II) , която е със същата схема.

Приложение: 2 фигури

Литература

2. Шевкопляс Б. В. Микропроцесорнме структури - инженернме решения. Москва, “Радио и связь” -1993 (стр. 11: Европейски патент ЕР 0.359.064.А2. МКИ G 06 F 13/00).