MD1011Z - Procedeu de transmitere a trei semnale prin linia de comunicaţie cu patru conductoare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la procedee de transmitere a trei semnale şi poate fi utilizată în interfeţe de comunicaţie la transmiterea informaţiei, la măsurarea valorilor a trei termo- sau tenzorezistoare.Esenţa invenţiei constă în faptul că valorile curenţilor la intrarea şi la ieşirea liniei de comunicaţie, care corespund valorilor caracteristice ale conductanţelor, formează două sisteme de coordonate proiective. În acest scop sunt utilizaţi curenţii de deplasare cu valori necesare. Coordonatele proiective ale punctelor faţă de sistemul lor de coordonate sunt egale între ele. Măsurând curenţii la intrare, se restabilesc coordonatele proiective ale punctului şi se calculează valorile conductanţelor informaţionale sau ale semnalelor.

Description

Invenţia se referă la procedee de transmitere a trei semnale şi poate fi utilizată în interfeţe de comunicaţie la transmiterea informaţiei, la măsurarea valorilor a trei termo- sau tenzorezistoare. La linia de comunicaţie cu patru conductoare pot fi conectate şi alte dispozitive.

Este cunoscut un procedeu de transmitere a semnalelor de la un emiţător la un receptor, conectate la linia de comunicaţie cu două conductoare cu conductanţe egale şi cu o sursă de tensiune din partea receptorului, care include transmiterea semnalului de către emiţător prin variaţia conductanţei sale, citirea de către receptor a valorilor curentului în fiecare conductor şi calculul semnalului transmis prin integrarea curenţilor măsuraţi [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în domeniul limitat de utilizare ca urmare a consumului crescut de materiale şi a costului dispozitivului corespunzător. Acest dezavantaj este legat de faptul că linia de comunicaţie cu două conductoare trebuie sa fie o linie de comunicaţie separată. De aceea, pentru transmiterea a trei semnale trebuie utilizate trei linii de comunicaţie separate sau şase conductoare. Valoarea finală a conductanţei (rezistenţei) de scurgere între conductoarele liniei de comunicaţie duce la interacţiunea semnalelor şi nu permite utilizarea conductorului comun pentru trecerea de la linia de comutaţie cu şase conductoare la linia cu patru conductoare, care este mai economă.

Cea mai apropiată soluţie este un procedeu de transmitere a două semnale de la un emiţător la un receptor, amplasate pe linia de comunicaţie cu trei conductoare, care include transmiterea semnalului de la emiţător prin variaţia conductanţei lui în două conductoare ale liniei de comunicaţie în raport cu al treilea conductor, ultimul fiind un conductor comun, conectând consecutiv conductanţele din două seturi, formate fiecare din patru conductanţe, citirea de către receptor a valorilor curenţilor corespunzători la intrare şi calculul semnalelor transmise. În fiecare set două conductanţe se stabilesc cu valoare maximă şi valoare minimă, a treia conductanţă este de referinţă şi asigură valoarea nulă a curentului şi a tensiunii pentru a patra conductanţă informaţională a celuilalt set.

Particularitatea procedeului constă în faptul că valorile curenţilor la intrarea şi ieşirea liniei de comunicaţie, care corespund seturilor de conductanţe, formează două sisteme de coordonate proiective. Din geometria proiectivă se cunoaşte că coordonatele punctelor sunt egale între ele faţă de sistemele lor de coordonate. Măsurând curenţii de intrare a liniei de comunicaţie, pot fi restabilite coordonatele proiective ale punctului la ieşire.

Pentru aceasta, raportul complex al celor patru conductanţe, ca o coordonată proiectivă neomogenă în fiecare set, se admite ca fiecare semnal transmis, iar conductanţa informaţională se calculează din acest raport complex. Coordonatele proiective omogene se calculează conform celor două seturi de curenţi de intrare corespunzători, după care se calculează coordonatele proiective neomogene menţionate sau semnalele transmise. În acest procedeu se utilizează manipulări sau comutări doar la ieşirea liniei, adică din partea emiţătorului, ceea ce este comod în practică [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în domeniul limitat de utilizare ca urmare a consumului crescut de materiale şi a costului dispozitivului corespunzător. Acest dezavantaj este legat de faptul că în cazul transmiterii a trei semnale prin linia de comunicaţie cu patru conductoare trebuie sa fie utilizate trei seturi a câte patru conductanţe. În cazul general al unei astfel de linii de comunicaţie, conductanţa de referinţă a unui set nu asigură valoarea nulă a curentului şi a tensiunii concomitent pentru conductanţele informaţionale din alte seturi de conductanţe. De aceea, nu este posibilă introducerea a două sisteme de coordonate proiective, calculul coordonatelor proiective omogene conform curenţilor la intrare şi restabilirea semnalelor transmise, iar majorarea numărului de conductoare ale liniei de comunicaţie duce la majorarea preţului dispozitivului corespunzător.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în extinderea domeniului de utilizare, micşorarea consumului de materiale şi a costului dispozitivului corespunzător.

Procedeul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include calculul valorilor curenţilor de deplasare a două surse de curent de deplasare, conectate la două conductoare la ieşirea liniei de comunicaţie, şi a valorilor conductanţelor de referinţă a trei seturi, formate fiecare din patru conductanţe: două dintre care au valorile minimă şi maximă, a treia conductanţă fiind de referinţă, iar a patra - informaţională, totodată fiecare din conductanţele de referinţă din fiecare set asigură valoarea nulă a curentului şi a tensiunii concomitent pentru conductanţele informaţionale din celelalte seturi, transmiterea semnalului de la un emiţător la un receptor, amplasate respectiv la intrarea şi ieşirea liniei de comunicaţie, prin variaţia conductanţei emiţătorului în fiecare din cele trei conductoare ale liniei de comunicaţie în raport cu al patrulea conductor comun cu conectarea consecutivă a conductanţelor din seturi, în fiecare set raportul complex al celor patru conductanţe, ca o coordonată proiectivă neomogenă, reprezintă fiecare semnal transmis, iar conductanţa informaţională este calculată din acest raport complex, citirea de către receptor a valorilor curenţilor corespunzători la intrare şi calculul coordonatelor proiective omogene şi a coordonatelor proiective neomogene menţionate sau a valorilor semnalelor transmise, conform seturilor respective de curenţi la intrarea liniei de comunicaţie.

Esenţa procedeului constă în faptul că sursele de curenţi de deplasare de valoare necesară, împreună cu conductanţele de referinţă permit utilizarea sistemelor de coordonate proiective pentru curenţii la intrarea şi la ieşirea liniei de comunicaţie şi calculul semnalelor transmise, conform curenţilor la intrarea liniei de comunicaţie iniţiale cu patru conductoare.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-4, care reprezentă:

- fig. 1, schema funcţională a dispozitivului cu care se realizează procedeul;

- fig. 2, schema echivalentă a liniei de comunicaţie la ieşire;

- fig. 3, schema echivalentă a liniei de comunicaţie cu sursele de curenţi de deplasare;

- fig. 4, schema echivalentă a liniei de comunicaţie cu conductanţa de referinţă a sarcinii a doua;

- fig. 5, sistemele de coordonate proiective la intrarea şi ieşirea liniei de comunicaţie.

Dispozitivul din fig.1 conţine receptorul 1 al semnalelor transmise la intrarea liniei de comunicaţie 2 cu patru conductoare, cu conductanţe de pierderi şi emiţătorul 3 al semnalelor transmise, amplasat la ieşirea acestei linii de comunicaţie 2.

La rândul său, receptorul 1 conţine o sursă de tensiune 4, care prin traductoarele 5 de curenţii de intrare este conectată la intrarea liniei de comunicaţie 2.

Emiţătorul 3 conţine traductoare 6 de curenţi de ieşire , care sunt conectate la intrările de măsurare ale blocului 7 de calcul al parametrilor liniei de comunicaţie 2, totodată intrările de măsurare ale blocului 7 sunt conectate la ieşirea liniei de comunicaţie 2. Ieşirile blocului 7 sunt conectate la intrările a două surse 8-1, 8-2 de curenţi de deplasare şi a trei formatori 9-1, 9-2, 9-3 ai conductanţelor de referinţă pentru fiecare set. Ieşirile generatorului 10 de impulsuri de comandă cu mai multe canale sunt conectate la intrarea de comandă a blocului 7 şi la intrările de comandă ale comutatoarelor 11,12, 13 de semnale. Intrările unite ale contactelor de comutare ale comutatoarelor 11, 12, 13 prin traductoarele de curenţi 6 sunt conectate la ieşirile corespunzătoare ale liniei de comunicaţie 2, ieşirile contactelor de comutare 11-2, 12-2, 13-2 ale comutatoarelor 11, 12, 13 sunt conectate la conductanţele cu valoare maximă (regimul de scurtcircuit ), iar ieşirile contactelor de comutare 11-6, 12-6, 13-6 sunt conectate la conductanţele cu valoare minimă (regimul de mers în gol ).

Ieşirile contactelor de comutare 11-1, 11-3, 11-4 sunt conectate la ieşirea formatorului 14 al conductanţei informaţionale , ieşirile contactelor de comutare 12-1, 12-3, 12-5 sunt conectate la ieşirea formatorului 15 al conductanţei informaţionale , iar ieşirile contactelor de comutare 13-1, 13-4, 13-5 sunt conectate la ieşirea formatorului 16 al conductanţei informaţionale .

Ieşirile contactelor de comutare 11-5, 12-4, 13-3 sunt conectate la formatorii corespunzători 9-1, 9-2, 9-3 ai conductanţelor de referinţă , , .

Formatorii 14, 15, 16, în cazul transmiterii informaţiei, reprezintă ieşirile convertizoarelor „tensiune-rezistenţă”, unele dintre intrările cărora sunt conectate la sursele 17, 18, 19 ale semnalelor transmise , iar alte intrări sunt conectate la formatorii respectivi 9-1, 9-2, 9-3 ai conductanţelor de referinţă. Formatorii 14, 15, 16 pot reprezenta termo- sau tensorezistoare.

Ieşirile traductoarelor 5 de curenţi de intrare sunt conectate cu blocul 20 de calcul al semnalelor transmise .

Procedeul se efectuează în felul următor.

La prima etapă se determină parametrii - ai liniei de comunicaţie 2 şi se calculează valorile curenţilor de deplasare şi conductanţele de referinţă , , .

Pentru calculul parametrilor - , din partea receptorului 1, de la sursa de tensiune 4 prin traductoarele 5 de curenţi de intrare se aplică tensiunea la linia de comunicaţie 2. În stare iniţială formatorii 8-1, 8-2 generează curenţii de deplasare , egali cu zero. Linia de comunicaţie 2, din partea ieşirii, se reprezintă ca un multipol activ (vezi fig. 2) şi este descris în parametrii - de următorul sistem de ecuaţii:

,\tab(1)

unde , , sunt curenţii de scurtcircuit în toate sarcinile simultan. În acest caz, contactele de comutare 11-2, 12-2, 13-2 se închid prin aplicarea impulsurilor de comandă de la generatorul 10 la intrările de comandă ale comutatoarelor 11, 12, 13.

În continuare se determină parametrii - prin metoda cunoscută din teoria circuitelor electrice - metoda regimului de mers în gol şi regimului de scurtcircuit . În acest scop, prin impulsurile de comandă ale generatorului 10 se efectuează comutarea necesară. De exemplu, pentru regimul al primului conductor al liniei 2 şi pentru conductoarele doi şi trei se obţine:

, ;

, , .

Aceste mărimi (valori) se aplică la intrările de măsurare ale blocului 7 de calcul al parametrilor. De aceea, din sistemul de ecuaţii (1) obţinem următoarele ecuaţii:

,

,

.

Conform acestor ecuaţii, în blocul 7 se calculează valorile . La fel se calculează ceilalţi parametri - .

Pentru calculul valorilor curenţilor de deplasare ale surselor 8-1, 8-2 şi ale conductanţelor de referinţă , , analizăm schema echivalentă din fig. 3. Luând în consideraţie direcţiile curenţilor, obţinem:

, , .

În acest caz, sistemul (1) va avea următoarea formă:

.\tab(2)

Fie că conductanţa sarcinii a doua este egală cu valoarea de referinţă, deci . Atunci curentul şi tensiunea acestei sarcini corespund , . Conform cerinţelor de aplicare a sistemului de coordonate proiective, considerăm că ; .

Corelaţiile obţinute determină schema din fig. 4. De aceea, din sistemul de ecuaţii (2) obţinem următoarele ecuaţii:

(3)

Fie că conductanţa primei sarcini este egală cu valoarea de referinţă, adică . Atunci curentul şi tensiunea acestei sarcini corespund , . Conform cerinţelor de aplicare a sistemului de coordonate proiective, considerăm că ; .

În acest caz, din sistemul de ecuaţii (2) obţinem următoarele ecuaţii:

(4)

De aici obţinem:

,\tab(5)

.\tab(6)

Substituim (6) în (3). Atunci:

,\tab(7)

,

,\tab(8)

.\tab(9)

Substituim (9) şi (5) în (4). Atunci:

,

.\tab(10)

Fie că conductanţa sarcinii a treia este egală cu conductanţa de referinţă, adică . Atunci curentului şi tensiunii acestei sarcini îi vor corespunde , . Conform cerinţelor de aplicare a sistemului de coordonate proiective, considerăm că , .

De aceea, din sistemul de ecuaţii (2) obţinem următoarele ecuaţii:

(11)

De aici obţinem:

.\tab(12)

Substituim (12) şi (6) în (11). Atunci:

,

.\tab(13)

Utilizând corelaţiile (6) şi (9) şi corelaţiile (8), (10) şi (13), blocul de comandă 7 generează semnalele necesare pentru formatorii 8-1, 8-2 de curenţi de deplasare şi pentru formatorii 9-1, 9-2, 9-3 ai conductanţelor de referinţă .

La etapa a doua se efectuează transmiterea nemijlocită a semnalelor.

Impulsurile de comandă de la generatorul 10 se aplică la intrările de comandă ale comutatoarelor 11, 12, 13 ale emiţătorului 3. Contactele de comutare ale tuturor comutatoarelor 11, 12, 13 conectează sincron şi consecutiv conductanţele respective din trei seturi la linia de comunicaţie 2. În aşa mod, se obţine un set din şase triplete de conductanţe la ieşirea liniei de comunicaţie 2. Acestor conductanţe 2 le corespunde un set din şase triplete de curenţi la intrarea şi la ieşirea liniei de comunicaţie 2.

Marcarea curenţilor şi corespunderea lor conductanţelor sunt prezentate în tabelul 1. Pentru simplificarea celor scrise, considerăm că , , .

Tabelul 1

Contacte Seturi de conductanţe Curenţii la ieşire Curenţii la intrare 1 2 3 4 5 6

În fig. 5 pentru claritate este prezentată interpretarea geometrică a seturilor obţinute de conductanţe şi curenţi. Punctului în spaţiu cu coordonatele îi corespunde punctul cu coordonatele . Valorile caracteristice ale curenţilor la intrarea şi la ieşirea liniei de comunicaţie 2, care corespund conductanţelor de referinţă, valorilor minime şi maxime ale conductanţelor, formează două sisteme de coordonate proiective în formă de tetraedre de coordonate (vezi fig. 5). Tetraedrului de coordonate , punctului unitate (de scară) îi corespunde tetraedrul , punctul . Pentru comoditate, corespunderea valorilor caracteristice ale curenţilor este prezentată în tabelul 2.

Tabelul 2

Punctele caracteristice la ieşire Curenţii la ieşire Punctele caracteristice la intrare Curenţii la intrare

Din geometria proiectivă este cunoscut că coordonatele proiective ale punctelor , în raport cu coordonatele tetraedrelor proprii de coordonate sunt egale între ele. Atunci, valoarea curentă a conductanţei poate fi reprezentată ca un raport complex între patru valori, sau coordonata neomogenă:

.\tab(14)

Valorilor extreme sau valorilor de bază le corespund valoarea minimă a conductanţei şi valoarea de referinţă . Punctul cu valoarea maximă a conductanţei este punct unitate.

Pentru conductanţele , , în mod similar obţinem:

, .\tab(15)

Considerăm aceste coordonate (relaţii complexe) drept semnalele transmise, deci, , , . Atunci de formatorii 14, 15, 16 se calculează conductanţele informaţionale , , , utilizând semnalele transmise de la sursele 17, 18, 19 şi valorile conductanţelor de referinţă:

, , .\tab(16)

La rândul lor, coordonatele proiective omogene exprimă coordonatele neomogene în modul următor:

, , \tab(17)

unde este coeficientul de proporţionalitate.

Coordonatele omogene se determină prin raportul distanţelor ale punctului şi distanţelor ale punctului până la planurile respective ale tetraedrului de coordonate. Atunci, distanţele , corespund planului , prin urmare, , .

În mod similar, , corespund planului , , . De asemenea se obţine că , corespund planului , , , iar distanţele , corespund planului .

Deci, obţinem:

, , , .\tab(18)

În mod similar, aceleaşi coordonate omogene sunt determinate prin raportul distanţelor punctelor şi până la planurile tetraedrului de coordonate :

,

,\tab(19)

,

,

unde determinanţii matricelor valorilor caracteristice ale curenţilor au următoarea formă:

, , , ,

, , , ,

, , , ,

, , , .

Atunci coordonatele proiective omogene (19) prezintă coordonatele neomogene sau semnalele transmise în conformitate cu (17), după cum urmează:

,

,\tab(20)

.

În cazul dat pot fi calculate trei semnale doar după curenţii măsuraţi la intrarea liniei de comunicaţie. În acest scop, curenţii de intrare măsuraţi de traductoarele 5 sunt transmişi blocului 20 de calcul.

Avantajele suplimentare ale procedeului se determină prin aceea că erorile de măsurare a curenţilor de intrare în expresia (20) se reduc reciproc.

1. US 8446977 B2 2013.05.21

2. MD 543 Y 2012.08.31

Claims (1)

1. Procedeu de transmitere a trei semnale prin linia de comunicaţie cu patru conductoare, care include calculul valorilor curenţilor de deplasare a două surse de curent de deplasare, conectate la două conductoare la ieşirea liniei de comunicaţie, şi a valorilor conductanţelor de referinţă a trei seturi, formate fiecare din patru conductanţe: două dintre care au valorile minimă şi maximă, a treia conductanţă fiind de referinţă, iar a patra - informaţională, totodată fiecare din conductanţele de referinţă din fiecare set asigură valoarea nulă a curentului şi a tensiunii concomitent pentru conductanţele informaţionale din celelalte seturi; transmiterea semnalului de la un emiţător la un receptor, amplasate respectiv la intrarea şi ieşirea liniei de comunicaţie, prin variaţia conductanţei emiţătorului în fiecare din cele trei conductoare ale liniei de comunicaţie în raport cu al patrulea conductor comun cu conectarea consecutivă a conductanţelor din seturi, în fiecare set raportul complex al celor patru conductanţe, ca o coordonată proiectivă neomogenă, reprezintă fiecare semnal transmis, iar conductanţa informaţională este calculată din acest raport complex; citirea de către receptor a valorilor curenţilor corespunzători la intrare şi calculul coordonatelor proiective omogene şi a coordonatelor proiective neomogene menţionate sau a valorilor semnalelor transmise, conform seturilor respective de curenţi la intrarea liniei de comunicaţie.