RU2114458C1

RU2114458C1 - Device for user remote control

Info

Publication number: RU2114458C1
Application number: RU97113128/09A
Authority: RU
Inventors: И.В. Молчанов; В.А. Гришкевич; В.М. Фельдман; П.Д. Софронов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Центр совместных технологических разработок "Технор"
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: automation equipment. SUBSTANCE: device has control unit, input unit, indication unit, interface unit and N detectors. Goal of invention is achieved by introduced memory and time-reference unit, additional interface unit, external analysis unit, unidirectional conduction indicator. EFFECT: increased efficiency and reliability of remote control. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике, а более конкретно к устройствам контроля и сигнализации о состоянии объектов, оснащенных контролирующими датчиками. The invention relates to automation, and more particularly to devices for monitoring and signaling the status of objects equipped with monitoring sensors.

Известно устройство телеконтроля абонентов, содержащее контроллер на основе микропроцессора, связанный с дополнительной памятью, через соответствующие интерфейсы - с принтером, консолью и через устройство приема-передачи сигналов - с оконечным оборудованием и датчиками (см. патент США 4668939, кл. G 08 B 19/00, 1987). A subscriber telecontrol device is known that contains a microprocessor-based controller connected to additional memory via appropriate interfaces with a printer, a console, and through a signal receiving and transmitting device with terminal equipment and sensors (see US Pat. No. 4,668,939, class G 08 B 19 / 00, 1987).

Однако известное устройство, с одной стороны, не отличается высокой эффективностью контроля удаленных абонентов, так как использованный принцип связи с оконечным оборудованием и датчиками не обеспечивает надежного обмена информацией в условиях очень длинных линий передачи и помех, а также контроля самой линии связи, а с другой стороны, не предусмотрены индикация режима работы со стороны датчиков, самоконтроль устройства и возможность анализа всех событий, включая, помимо просто отчета о состоянии датчиков, отчет о действиях оператора, неисправностях, непрерывности работы устройства, содержащий точное время всех происшествий. However, the known device, on the one hand, does not differ in the high efficiency of monitoring remote subscribers, since the used principle of communication with terminal equipment and sensors does not provide reliable information exchange in conditions of very long transmission lines and interference, as well as monitoring the communication line itself, and on the other hand, there is no indication of the operating mode on the part of the sensors, self-monitoring of the device and the ability to analyze all events, including, in addition to just a report on the status of the sensors, a report on the actions of the operator eispravnostyah, continuity of operation of the device containing the exact time of incident.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является устройство телеконтроля абонентов, содержащее блок управления, блок контроля, блок ввода, блок сигнализации, блок сопряжения и N (где N - целое число) датчиков, блок управления соединен двусторонней шиной контроля и управления с блоком контроля, двусторонней шиной ввода с блоком ввода, шиной ввода-вывода - с блоком сопряжения, каждый из N выходов которого соединен с первым выводом соответствующего датчика, первый управляющий выход блока управления подключен к первому входу блока сигнализации, к второму входу которого подключен первый выход блока контроля (см. авт. св. СССР N 1030821, кл. G 08 B 23/00, 1982). By technical nature, the closest to the proposed device is a subscriber telecontrol device containing a control unit, a control unit, an input unit, an alarm unit, a pairing unit and N (where N is an integer) sensors, the control unit is connected by a two-way control and control bus to the control unit, double-sided input bus with input unit, input-output bus - with a pairing unit, each of N outputs of which is connected to the first output of the corresponding sensor, the first control output of the control unit is connected to the first input eye signaling to the second input of which is connected a first output control unit (see. auth. binding. USSR N 1030821, cl. G 08 B 23/00, 1982).

Недостатком прототипа является неэффективность контроля удаленных абонентов, отсутствие наблюдения за состоянием линий связи и индикации режима работы со стороны датчиков, а также отсутствие возможности последующего анализа поступающей информации о состоянии абонентов, работе устройства и действиях оператора. The disadvantage of the prototype is the inefficiency of monitoring remote subscribers, the lack of monitoring the status of communication lines and indication of the operating mode from the sensors, as well as the lack of the possibility of subsequent analysis of incoming information about the status of subscribers, the operation of the device and operator actions.

Техническим результатом является повышение эффективности и надежности телеконтроля путем измерения параметров линии с датчиками и нелинейным оконечным элементом при приложении напряжения разной полярности, а также путем введения дополнительной индикации режима работы со стороны датчиков и возможности последующего анализа поступающей информации о состоянии абонентов, работе устройства и действиях оператора. The technical result is to increase the efficiency and reliability of telecontrol by measuring the parameters of the line with sensors and a nonlinear terminal element when voltage of different polarity is applied, as well as by introducing additional indication of the operating mode by the sensors and the possibility of further analysis of incoming information about the status of subscribers, device operation and operator actions .

Достигается это тем, что в устройство телеконтроля абонентов, содержащее блок управления, блок контроля, блок ввода, блок сигнализации, блок сопряжения и N (где N - целое число) датчиков, блок управления соединен двусторонней шиной контроля и управления с блоком контроля, двусторонней шиной ввода с блоком ввода, двусторонней шиной ввода-вывода - с блоком сопряжения, выход каждого из N каналов которого соединен с первым выводом соответствующего датчика, первый управляющий выход блока управления подключен к первому входу блока сигнализации, к второму входу которого подключен первый выход блока контроля, введены блок памяти и отсчета времени, дополнительный блок сопряжения, блок внешнего анализа и индикатор с односторонней проводимостью, причем второй управляющий выход блока управления соединен с первым входом блока памяти и отсчета времени, второй вход которого подключен к второму выходу блока контроля, блок управления соединен двусторонней шиной данных с блоком памяти и отсчета времени и двусторонней шиной приема и передачи с дополнительным блоком сопряжения, который соединен двусторонней шиной связи с блоком внешнего анализа, а второй вывод каждого датчика соединен с соответствующим входом индикатора с односторонней проводимостью, выходы которого подключены к соответствующим входам блока сопряжения, а также тем, что блок сопряжения содержит два общих для всех N каналов транзисторных ключа, а каждый канал выполнен по мостовой схеме, в диагональ которой через диодную развязку последовательно включены соответствующие датчик и индикатор с односторонней проводимостью, нижние плечи образованы парой оптоэлектронных ключей, нагруженных на общий токоизмерительный элемент, а верхние плечи - вышеназванными транзисторными ключами. This is achieved in that in the subscriber telecontrol device comprising a control unit, a control unit, an input unit, an alarm unit, an interface unit and N (where N is an integer) sensors, the control unit is connected to a two-way control and control bus with a control unit, a two-way bus input with an input unit, a double-sided I / O bus - with an interface unit, the output of each of the N channels of which is connected to the first output of the corresponding sensor, the first control output of the control unit is connected to the first input of the alarm unit, to to the second input of which the first output of the control unit is connected, a memory and time unit, an additional interface unit, an external analysis unit and an indicator with one-sided conductivity are introduced, the second control output of the control unit being connected to the first input of the memory and time unit, the second input of which is connected to the second output of the control unit, the control unit is connected by a two-way data bus with a memory and time unit and a two-way receive and transmit bus with an additional interface unit, which is connected inen is a two-way communication bus with an external analysis unit, and the second output of each sensor is connected to the corresponding input of the indicator with one-sided conductivity, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the interface unit, as well as the fact that the interface unit contains two transistor switches common to all N channels, and each channel is made according to a bridge circuit, in the diagonal of which through a diode isolation the corresponding sensor and indicator with one-sided conductivity are sequentially connected, the lower shoulders are formed by a pair of optoelectrics electronic keys, loaded on a common current-measuring element, and the upper shoulders - the above transistor keys.

Сущность изобретения заключается в том, что введение нелинейного оконечного элемента (индикатора с односторонней проводимостью), позволило обеспечить высокую помехозащищенность при работе по плохим линиям связи, дополнительный контроль линий связи и индикацию режима работы со стороны датчиков, а введение блока памяти и отсчета времени, дополнительного блока сопряжения и блока внешнего анализа - возможность последующего анализа накопленной информации о состоянии абонентов, работе устройства и действиях оператора. The essence of the invention lies in the fact that the introduction of a nonlinear terminal element (indicator with one-sided conductivity) made it possible to provide high noise immunity when working on poor communication lines, additional control of communication lines and indication of the operating mode from the side of the sensors, and the introduction of a memory unit and a countdown, additional the interface unit and the external analysis unit - the possibility of subsequent analysis of the accumulated information about the status of subscribers, device operation and operator actions.

Сравнение предлагаемого устройства с прототипом позволяет утверждать о выполнении критерия "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков - говорить о выполнении критерия "изобретательский уровень". Comparison of the proposed device with the prototype allows us to claim the fulfillment of the criterion of "novelty", and the absence of distinctive features in analogues - to talk about the fulfillment of the criterion of "inventive step".

Предварительные испытания позволяют утверждать о возможности широкого промышленного использования. Preliminary tests suggest the possibility of wide industrial use.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства телеконтроля абонентов; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг.3 - схема блока контроля; на фиг.4 - схема блока сопряжения; на фиг.5 - диаграмма его работы. In FIG. 1 shows a block diagram of a subscriber telecontrol device; in FIG. 2 is a diagram of a control unit; figure 3 - diagram of the control unit; figure 4 - diagram of the pairing unit; figure 5 is a diagram of his work.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 управления, блок 2 контроля, блок 3 памяти и отсчета времени, блок 4 питания, блок 5 ввода, блок 6 сопряжения, блок 7 сигнализации, дополнительный блок 8 сопряжения, N датчиков 9-1...9-i. . . 9-N (где i-целое число, 0 < 1 < N+1, далее по тексту суффикс "-i" будет обозначать принадлежность к i-му каналу блока 6 сопряжения), индикатор 10 с односторонней проводимостью и блок 11 внешнего анализа. Блок 1 управления связан двусторонней шиной 12-1 контроля и управления с блоком 2 контроля, двусторонней шиной 12-2 ввода с блоком 5 ввода, двусторонней шиной 12-3 ввода-вывода с блоком 6 сопряжения, двусторонней шиной 12-4 данных с блоком 3 памяти и отсчета времени и двусторонней шиной 12-5 приема и передачи с дополнительным блоком 8 сопряжения. Первый управляющий выход 13-1 блока 1 управления подключен к первому входу блока 7 сигнализации, второй управляющий выход 13-2 - к первому входу блока 3 памяти и отсчета времени. Первый выход 14-1 блока 2 контроля подключен к второму входу блока 7 сигнализации, а второй выход 14-2 - к второму входу блока 3 памяти и отсчета времени. Каждый из выходов 15-1...15-i... 15-N блока 6 сопряжения соединен с первым выводом соответствующего датчика 9-1...9-i...9-N, второй вывод которого соединен с соответствующим входом 16-1...16-i...6-N индикатора 10 с односторонней проводимостью, выходы 17-1. ..17-i...17-N которого подключены к соответствующим входам 18-1...18-i...18-N блока 6 сопряжения. Дополнительный блок 8 сопряжения через двустороннюю шину 19 связи подключен к блоку 11 внешнего анализа. The device (Fig. 1) contains a control unit 1, a control unit 2, a memory and time unit 3, a power unit 4, an input unit 5, an interface unit 6, an alarm unit 7, an additional interface unit 8, N sensors 9-1 .. .9-i. . . 9-N (where i is an integer, 0 <1 <N + 1, hereinafter the suffix "-i" will denote the connection to block 6 of the interface), indicator 10 with one-sided conductivity and block 11 for external analysis. The control unit 1 is connected by a two-way control bus 12-1 with a control unit 2, a two-way input bus 12-2 with an input unit 5, a two-way input / output bus 12-3 with a pairing unit 6, a two-way data bus 12-4 with a unit 3 memory and timing and two-way bus 12-5 receive and transmit with an additional block 8 pairing. The first control output 13-1 of the control unit 1 is connected to the first input of the signaling unit 7, the second control output 13-2 is connected to the first input of the memory unit 3 and the time reference. The first output 14-1 of the control unit 2 is connected to the second input of the signaling unit 7, and the second output 14-2 is connected to the second input of the memory unit 3 and the time reference. Each of the outputs 15-1 ... 15-i ... 15-N of the interface unit 6 is connected to the first output of the corresponding sensor 9-1 ... 9-i ... 9-N, the second output of which is connected to the corresponding input 16-1 ... 16-i ... 6-N of indicator 10 with one-sided conductivity, outputs 17-1. ..17-i ... 17-N which are connected to the corresponding inputs 18-1 ... 18-i ... 18-N of the block 6 interface. An additional block 8 pairing through a two-way bus 19 communication is connected to the block 11 of the external analysis.

Блок 1 управления (фиг.2) содержит однокристальный микроконтроллер 20, кварцевый резонатор 21, регистр 22 формирования младших разрядов адреса АО-А7, ПЗУ 23 с программой, буфер 24 шины данных, адресный дешифратор 25, входной буфер 26 и регистры 27-30 ввода-вывода. The control unit 1 (FIG. 2) contains a single-chip microcontroller 20, a quartz resonator 21, a low-order address register AO-A7, a ROM 23 with a program, a data bus buffer 24, an address decoder 25, an address decoder 25, an input buffer 26 and input registers 27-30 -output.

Микроконтроллер 20 содержит вход 31 начальной установки, выходы 32-1 старших разрядов адреса А15-А8, инверсные выходы 32-2 и 32-3 стробов записи и чтения соответственно, выход 32-4 строба младших разрядов адреса, инверсный выход 32-5 строба обращения к программному сегменту, выходы 32-6 дополнительных разрядов адреса А16-А17 для адресации энергонезависимой КМОП памяти, выход 32-7 выдачи звукового сигнала, входы/выходы 33-1 совмещенной шины данных/младших разрядов адреса А7-АО, соединенные с шиной 12-4 данных, а также порты 33-2. ..33-4 ввода/вывода, соединенные с шинами 12-2, 12-5, 12-1 соответственно. The microcontroller 20 contains the input 31 of the initial installation, the outputs 32-1 of the upper bits of the address A15-A8, the inverse outputs 32-2 and 32-3 of the write and read gates, respectively, the output of the 32-4 strobe of the lower bits of the address, the inverse output of the 32-5 address strobe to the software segment, outputs 32-6 additional bits of address A16-A17 for addressing non-volatile CMOS memory, output 32-7 of sound signal output, inputs / outputs 33-1 of the combined data bus / low order bits of address A7-AO connected to bus 12- 4 data, as well as ports 33-2. ..33-4 I / O connected to the buses 12-2, 12-5, 12-1, respectively.

Регистр 22 формирования младших разрядов адреса содержит вход 34-1 данных, соединенный с шиной 12-4, вход 34-2 строба записи и выходы 35 младших разрядов адреса АО-А7. Register 22 of the formation of the least significant bits of the address contains the input 34-1 data connected to the bus 12-4, the input 34-2 of the write strobe and the outputs 35 of the least significant bits of the address AO-A7.

ПЗУ 23 имеет входы 36-1 и 36-2 адресов АО-А12, входы 36-3 и 36-4 сигналов выборки и разрешения выходов соответственно, и выходы 37 считанных данных, подключенные к шине 12-4. The ROM 23 has inputs 36-1 and 36-2 of the addresses AO-A12, inputs 36-3 and 36-4 of the sample signals and enable outputs, respectively, and outputs 37 of the read data connected to the bus 12-4.

Буфер 24 шины данных содержит входы/выходы 38-1 и 38-2 данных, вход 39 направления передачи данных. The buffer 24 data bus contains the inputs / outputs 38-1 and 38-2 of the data, the input 39 of the direction of data transfer.

Адресный дешифратор 25 имеет входы, соединенные с выходами 32-1... 32-5 микроконтроллера, а его выходы используются как сигналы обращения ко всем устройствам ввода/вывода и содержит два двоичных дешифратора. The address decoder 25 has inputs connected to the outputs 32-1 ... 32-5 of the microcontroller, and its outputs are used as signals for accessing all input / output devices and contains two binary decoders.

Входной буфер 26 содержит вход 40-1 данных, вход 40-2 разрешения и выход 41 данных. Input buffer 26 contains data input 40-1, permission input 40-2, and data output 41.

Регистр 27 содержит вход 42-1 данных, вход 42-2 записи и выходы 43-1... 43-4 данных. Register 27 contains data input 42-1, data input 42-2 and data outputs 43-1 ... 43-4.

Регистр 28 содержит вход 44-1 данных, вход 44-2 записи и выход 45 данных. Register 28 contains data input 44-1, data entry 44-2 and data output 45.

Регистр 29 содержит вход 46-1 данных, вход 46-2 записи и выход 47 данных. Register 29 contains a data input 46-1, a record input 46-2 and a data output 47.

Регистр 30 содержит вход 48-1 данных, вход 48-2 записи и выход 49 данных. The register 30 comprises an input 48-1 of data, an input 48-2 of a record, and an output of 49 data.

Блок 2 управления (фиг.3) содержит микросхему-супервизор 50 типа MAX691 фирмы MAXIM (см. MAXIM 1995 New Releases data-book/volume 4/), батарею 51 резервного питания, резисторный делитель контроля напряжения батареи 51 на элементах 52,53, генератор на элементах 54-56, элемент И 57, элемент НЕ 58. Вход 59 микросхемы-супервизора 50 является входом контрольного сигнала, выход 60 является источником напряжения резервного питания для микросхем КМОП памяти и часов блока 3 памяти и отсчета времени, выходы 61 и 62 являются выходами инверсного и прямого сигналов сброса соответственно, выход 63 элемента НЕ 58 является выходом сигнала сбоя, выход 64 является выходом выборки микросхем КМОП памяти и часов, а выход 65 - выходом сигнала разрядки батареи 51. Вход 59 и выходы 63,65 соединены с портами 33-4 ввода/вывода, а выход 62 - с входом 31 сброса микроконтроллера 20. The control unit 2 (FIG. 3) contains a MAXIM type supervisor 50 chip MAXIM (see MAXIM 1995 New Releases data-book / volume 4 /), a backup power supply 51, a resistor divider for monitoring the voltage of the battery 51 on cells 52.53, a generator on elements 54-56, element I 57, element NOT 58. The input 59 of the supervisor 50 is the control signal input, the output 60 is the backup voltage source for the CMOS memory chips and the clock block 3 memory and timing, outputs 61 and 62 are outputs of inverse and direct reset signals, respectively, output 63 element NOT 58 is the output of the fault signal, output 64 is the output of the sample CMOS memory chips and hours, and output 65 is the output of the battery discharge signal 51. Input 59 and outputs 63.65 are connected to input / output ports 33-4, and output 62 is with input 31 reset microcontroller 20.

Блок 6 сопряжения (фиг.4) содержит два транзисторных ключа 66-1, 66-2 формирования напряжения и N идентичных блоков 67-1...67-i...67-N, каждый из которых содержит цепи развязки и ограничения на диодах 68,69 и резисторах 70,71, ограничительно-защитные цепи на элементах 72-81, оптоэлектронные ключи, реализованные на оптотранзисторах 82,83 и резисторах 84-87, токоизмерительный элемент 88 (резистор) и транзисторный ключ на элементах 89-91, а также выходы 15-1...15-i...15-N и входы 18-1...18-i...18-N для подключения линий, содержащих датчики 9-1...9-i...9-N и индикатор 10 с односторонней проводимостью, входы 92-1...92-i...92-N и 93-1...93-i...93-N напряжения, выходы 94-1...94-i...94-N величины тока и входы 95-1...95-i...95-N и 96-1...96-i... 96-N управления оптоэлектронными ключами. Входы 97-1, 97-2 блока 6 сопряжения служат для управления ключами 66-1 и 66-2 соответственно и подключены к выходам 43-1,43-2 регистра 27. Каждый из ключей 66-1 и 66-2 формирования напряжения содержит ключевой транзистор, диодную схему защиты и резисторы согласования уровней управления. The pairing unit 6 (Fig. 4) contains two transistor switches 66-1, 66-2 of generating voltage and N identical blocks 67-1 ... 67-i ... 67-N, each of which contains isolation circuits and restrictions on diodes 68.69 and resistors 70.71, restrictive protective circuits on elements 72-81, optoelectronic keys implemented on optotransistors 82.83 and resistors 84-87, current-measuring element 88 (resistor) and transistor switch on elements 89-91, as well as outputs 15-1 ... 15-i ... 15-N and inputs 18-1 ... 18-i ... 18-N for connecting lines containing sensors 9-1 ... 9-i ... 9-N and indicator 10 with single-sided conductivity b, inputs 92-1 ... 92-i ... 92-N and 93-1 ... 93-i ... 93-N, outputs 94-1 ... 94-i ... 94 -N current values and inputs 95-1 ... 95-i ... 95-N and 96-1 ... 96-i ... 96-N control the optoelectronic keys. The inputs 97-1, 97-2 of the interface unit 6 are used to control the keys 66-1 and 66-2, respectively, and are connected to the outputs 43-1,43-2 of the register 27. Each of the voltage generation keys 66-1 and 66-2 contains a key transistor, a diode protection circuit and resistors matching control levels.

Блок 3 памяти и отсчета времени содержит статическое ОЗУ и микросхему таймера типа 72421 фирмы EPSON. The memory and timing unit 3 contains static RAM and a timer chip type 72421 from EPSON.

Блок 4 питания содержит несколько номиналов напряжения для обеспечения работы схем устройства. The power supply unit 4 contains several voltage ratings to ensure the operation of the device circuits.

Блок 5 ввода содержит дешифратор линий сканирования, матрицу переключателей и кнопок управления, которые служат для постановки и снятия каналов с контроля, непосредственной выдачи сигнала тревоги оператором и отключения звукового сигнала. Block 5 input contains a descrambler of scan lines, a matrix of switches and control buttons, which are used to set and remove channels from control, the direct issuing of an alarm by the operator and turning off the sound signal.

Блок 7 сигнализации содержит светодиоды отображения состояния каналов, светодиоды состояния устройства, токоограничительные резисторы и усилитель с динамиком для формирования звуковых сигналов. The signaling unit 7 contains LEDs for displaying the status of the channels, LEDs for the status of the device, current limiting resistors, and an amplifier with a speaker for generating sound signals.

Блок 8 дополнительного сопряжения содержит преобразователь сигналов TTL-уровня в уровни стандартного стыка RS-232C и реализован на основе микросхемы MAX202 фирмы MAXIM в стандартном включении (см. MAXIM 1995 New releases data-book/volume 4/). Block 8 of the additional interface contains a signal converter of the TTL level to the levels of the standard RS-232C interface and is implemented on the basis of MAXIM microcircuit MAXIM in standard inclusion (see MAXIM 1995 New releases data-book / volume 4 /).

Датчики 9-1. . . 9-N могут содержать любое количество последовательно включенных датчиков с нормально-замкнутыми контактами. Sensors 9-1. . . 9-N may contain any number of series-connected sensors with normally-closed contacts.

Индикатор 10 с односторонней проводимостью для каждого канала содержит цепи из включенных последовательно (в одном направлении) диода и светодиода. The indicator 10 with one-sided conductivity for each channel contains a chain of diodes and LEDs connected in series (in one direction).

Блок 11 внешнего анализа представляет собой любой IBM PC AT совместимый персональный компьютер. The external analysis unit 11 is any IBM PC AT compatible personal computer.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После включения устройства микросхема-супервизор 50 формирует сигналы сброса на выходах 61 и 62, которые поступают на вход 31 сброса микроконтроллера 20 и остальные схемы устройства и инициализируют их. Микроконтроллер 20 начинает выполнять программу, содержащуюся в ПЗУ 23. Адрес 36-1 для ПЗУ 23 формируется на выходе 35 регистра-защелки 22, запись в который осуществляется по сигналу на выходе 32-4, а старшие разряды на входе 36-2 формируются микроконтроллером 20. Стробы управления ПЗУ 23 формируются адресным дешифратором 25. After the device is turned on, the supervisor 50 generates reset signals at the outputs 61 and 62, which are fed to the reset input 31 of the microcontroller 20 and other device circuits and initialize them. The microcontroller 20 begins to execute the program contained in the ROM 23. The address 36-1 for the ROM 23 is formed at the output 35 of the register-latch 22, which is recorded by the signal at the output 32-4, and the senior bits at the input 36-2 are formed by the microcontroller 20 The control strobes of the ROM 23 are formed by the address decoder 25.

Частота работы микроконтроллера 20 задается кварцевым резонатором 21. The frequency of operation of the microcontroller 20 is set by a quartz resonator 21.

Все устройства ввода-вывода (регистры 27-30, буфер 26, статическая память и таймер) отображены в памяти микроконтроллера 20. All input-output devices (registers 27-30, buffer 26, static memory and timer) are displayed in the memory of microcontroller 20.

При необходимости обращения к одному из них микроконтроллер 20 формирует нужный адрес на выходе 32-1 и стробы записи или чтения на выходах 32-2,32-3 соответственно, которые преобразуются адресным дешифратором 25 в строб записи/чтения соответствующего устройства. If you need to access one of them, the microcontroller 20 generates the desired address at the output 32-1 and the write or read strobes at the outputs 32-2,32-3, respectively, which are converted by the address decoder 25 into the write / read strobe of the corresponding device.

Сигналы с выходов 47 и 49 регистров 29 и 30 поступают на входы 95-1... 95-N, 96-1. . .96-N блока 6 сопряжения и служат сигналами управления оптоэлектронными ключами. Выходы 45 регистра 28 и выходы 43-3, 43-4 регистра 27 служат для формирования сигналов управления светодиодами отображения состояния каналов и всего устройства в блоке 7 сигнализации. The signals from the outputs 47 and 49 of the registers 29 and 30 are fed to the inputs 95-1 ... 95-N, 96-1. . .96-N block 6 interface and serve as control signals optoelectronic keys. The outputs 45 of the register 28 and the outputs 43-3, 43-4 of the register 27 are used to generate control signals for the LEDs for displaying the status of the channels and the entire device in the signaling unit 7.

В начале работы осуществляется полное программное тестирование исправности всех блоков устройства. После успешного прохождения всех тестов начинается рабочий цикл программы: осуществляется контроль ввода команд оператора, отображение состояния каналов и всего устройства на светодиодном индикаторе блока 7 сигнализации, формируется напряжение, приложенное к линиям с датчиками 9-1. ..9-N и индикатором 10 с односторонней проводимостью, производится считывание значения и анализ протекающего по ним тока, сохранение информации о событиях в энергонезависимой памяти и ее выдача в блок 11 внешнего анализа (персональный компьютер), выдача звукового сигнала тревоги в случае срабатывания датчиков, а также непрерывный контроль всех блоков устройства. At the beginning of the work, full software testing of the health of all units of the device is carried out. After passing all the tests successfully, the program’s work cycle begins: the operator’s commands are monitored, the status of the channels and the entire device is displayed on the LED indicator of the alarm unit 7, voltage is applied to the lines with sensors 9-1. ..9-N and indicator 10 with one-sided conductivity, the value is read and analyzed, the current flowing through them, the information about events is stored in non-volatile memory and its output to the external analysis unit 11 (personal computer), an audible alarm is generated in case of sensors , as well as continuous monitoring of all units of the device.

Подпрограмма опроса состояний переключателей ввода команд последовательно формирует на выходной части порта 33-2 микроконтроллера 20 сигналы, которые по шине 12-2 поступают на вход дешифратора блока 5 ввода и преобразуются в сигнал на одной из линий матрицы сканирования; при наличии замкнутых переключателей сигнал поступает обратно по шине 12-2 на входы порта 33-2 микроконтроллера 20. После анализа выданного кода и полученного ответа определяются замкнутые переключатели. Окончательно, в целях подавления дребезга контактов, решение о состоянии матрицы переключателей принимается на основе двух циклов сканирования. The subprogram for interrogating the states of command input switches sequentially generates signals on the output part of port 33-2 of microcontroller 20, which are sent via bus 12-2 to the input of the decoder of input unit 5 and are converted into a signal on one of the lines of the scanning matrix; in the presence of closed switches, the signal is fed back through the bus 12-2 to the inputs of port 33-2 of the microcontroller 20. After analyzing the issued code and the received response, the closed switches are determined. Finally, in order to suppress the bounce of contacts, the decision on the state of the matrix of switches is made on the basis of two scanning cycles.

Подпрограмма формирования управления ключами и анализа считанного значения тока при разной полярности напряжения, приложенного к линиям с датчиками 9-1. ..9-N и индикатором 10 с односторонней проводимостью, определяет состояние датчиков стоящего на контроле канала, отсутствие короткого замыкания линии связи, осуществляет цифровое подавление помех, а также контроль исправности всех ключей блока 6 сопряжения. A subroutine for generating key management and analysis of the read current value at different voltage polarity applied to the lines with sensors 9-1. ..9-N and indicator 10 with one-sided conductivity, determines the state of the sensors on the monitoring channel, the absence of a short circuit in the communication line, digitally suppresses interference, and also checks the health of all keys of the pairing unit 6.

Блок 6 сопряжения (фиг.4) функционирует следующим образом. Block 6 interface (figure 4) operates as follows.

Если i-й канал не стоит на контроле, то программа управления закрывает оптотранзисторы 82,83 этого канала. Таким образом, нижние плечи моста разомкнуты и ток через линию с датчиком 9-i и индикатором 10 с односторонней проводимостью не протекает. При постановке канала на контроль к линии, содержащей датчик 9-i и индикатор 10 с односторонней проводимостью и подключенной к выходу 15-i и входу 18-i соответственно с помощью транзисторных ключей 66-1/66-2 в верхних плечах и оптоэлектронных ключей на оптотранзисторах 82,83 в нижних плечах мостовой схемы, прикладывается напряжение разной полярности, а значение протекающего через нее тока измеряется и сравнивается с пороговым и, в зависимости от результата, формируется сигнал на выходе 94-i, который может быть считан микроконтроллером 20 через входной буфер 26. Диоды 68 и 69 служат для взаимной развязки линий разных каналов, элементы 72-81 служат для защиты схем блока 6 сопряжения от возможных выбросов и наводок в линиях. If the i-th channel is not under control, the control program closes the optical transistors 82.83 of this channel. Thus, the lower shoulders of the bridge are open and current through the line with the sensor 9-i and indicator 10 with one-sided conductivity does not flow. When setting the control channel to a line containing a 9-i sensor and an indicator 10 with one-sided conductivity and connected to the output 15-i and input 18-i, respectively, using transistor switches 66-1 / 66-2 in the upper arms and optoelectronic keys on optic transistors 82.83 in the lower shoulders of the bridge circuit, a voltage of different polarity is applied, and the value of the current flowing through it is measured and compared with a threshold and, depending on the result, a signal is generated at the output 94-i, which can be read by the microcontroller 20 through the input buffer 26. Diodes 68 and 69 are used for mutual decoupling of lines of different channels, elements 72-81 are used to protect circuits of block 6 from possible emissions and interference in the lines.

На фиг.5 приведена диаграмма, поясняющая работу устройства в режиме контроля линий. Точками, t1, t2 ... t6 отмечены моменты считывания данных с выходов 94-i. Предполагается, что диод в индикаторе 10 с односторонней проводимостью включен так, что пропускает ток при положительной разности потенциалов между входом 18-i и выходом 15-i. 5 is a diagram explaining the operation of the device in line monitoring mode. Points, t1, t2 ... t6 indicate the moments of reading data from outputs 94-i. It is assumed that the diode in the indicator 10 with one-sided conductivity is switched on so that it passes current with a positive potential difference between the input 18-i and the output 15-i.

В начале цикла замкнуты ключ 66-1 и оптотранзистор 82. К выходу 15-i приложен положительный потенциал относительно входа 18-i, диод в индикаторе 10 закрыт, ток пренебрежимо мал, падение напряжения на токоизмерительном элементе 88 меньше порогового напряжения транзистора и на выходе 94-i формируется сигнал логической "1", который фиксируется в моменты времени t1.1...t1. n. At the beginning of the cycle, the key 66-1 and the optotransistor 82 are closed. Positive potential is applied to the output 15-i relative to the input 18-i, the diode in the indicator 10 is closed, the current is negligible, the voltage drop across the current-sensing element 88 is less than the threshold voltage of the transistor and at the output 94 -i a logical “1” signal is generated, which is fixed at time instants t1.1 ... t1. n

В конце первой половины цикла оптотранзистор 82 закрывается, и в момент времени t2 с выхода 94-i считывается значение тока при обоих разомкнутых оптотранзисторах 82 и 83 нижних плеч моста. Если оптотранзисторы 82 и 83 исправны, то ток через них должен отсутствовать, то есть на выходе 94-i должен быть уровень логической "1". После этого открывается оптотранзистор 83, и в момент времени t3 считывается значение тока в цепи, состоящей из ключа 66-1, диода 68, резистора 70, элементов 73,76, оптотранзистора 82 и измерительного элемента 88. При исправных ключах по цепи протекает значительный ток, который создает на измерительном элементе 88 падение напряжения, которое открывает транзистор, и на выходе 94-i формируется сигнал логического "0", который считывается в момент времени t3. После этого ключ 66-1 закрывается, а ключ 66-2 открывается, к линии прикладывается напряжение противоположной полярности, и все повторяется снова: в моменты времени t4.1... t4.n происходит считывание тока через линию (при данной полярности приложенного напряжения диод в индикаторе 10 с односторонней проводимостью включен в прямом направлении, и ток в цепи больше порогового, поэтому на выходе 94-i формируется сигнал логического "0", в момент времени 15 считывается значение тока при обоих разомкнутых оптотранзисторах 82 и 83 (ток должен отсутствовать), а в момент времени t6 - ток в цепи, состоящей из ключа 66-2, диода 69, резистора 71, элементов 78,81, оптотранзистора 82 и измерительного элемента 88 (при исправных ключах по цепи будет протекать значительный ток). At the end of the first half of the cycle, the optotransistor 82 closes, and at time t2, the current value is read from the output 94-i for both open optotransistors 82 and 83 of the lower arms of the bridge. If the optotransistors 82 and 83 are operational, then there should be no current through them, that is, at the output 94-i there should be a logic level of "1". After that, the optotransistor 83 opens, and at time t3 the current value is read in the circuit consisting of a key 66-1, a diode 68, a resistor 70, elements 73.76, an optotransistor 82 and a measuring element 88. With good keys, a considerable current flows through the circuit , which creates a voltage drop on the measuring element 88, which opens the transistor, and a logical "0" signal is generated at the output 94-i, which is read at time t3. After that, the key 66-1 closes, and the key 66-2 opens, the voltage of the opposite polarity is applied to the line, and everything repeats again: at times t4.1 ... t4.n, the current is read through the line (for a given polarity of the applied voltage the diode in the indicator 10 with single-sided conductivity is turned on in the forward direction, and the current in the circuit is greater than the threshold, therefore, a logic “0” signal is generated at the output 94-i, at time 15, the current value is read with both open transistors 82 and 83 (there should be no current ), and in oment time t6 - current in a circuit consisting of a switch 66-2, a diode 69, resistor 71, elements 78.81, photon-coupled transistor 82 and measuring element 88 (at serviceable keys significant current will flow through the circuit).

Использование в качестве оконечного элемента (индикатора 10 с односторонней проводимостью) нелинейного элемента (диода) позволило резко повысить надежность устройства при работе с удаленными датчиками (при высоком сопротивлении линий связи) и в условиях помех. The use of a nonlinear element (diode) as a terminal element (indicator 10 with one-sided conductivity) made it possible to sharply increase the reliability of the device when working with remote sensors (with high resistance of communication lines) and in the presence of interference.

Наличие светодиода в индикаторе 10 с односторонней проводимостью позволило обеспечить визуальный контроль состояния канала со стороны места расположения датчиков 9-i. Отображаемые состояния:
(1) канал выключен - светодиод не светится;
(2) канал стоит на контроле - светодиод мигает;
(3) на канале зафиксировано срабатывание датчика - светодиод редко вспыхивает.The presence of the LED in the indicator 10 with one-sided conductivity made it possible to provide visual monitoring of the channel condition from the location of the sensors 9-i. Displayed states:
(1) the channel is off - the LED does not light;
(2) the channel is under control - the LED blinks;
(3) a sensor is triggered on the channel - the LED rarely flashes.

Третий режим достигается программно за счет изменения скважинности приложенного к линии разнополярного напряжения. The third mode is achieved programmatically due to a change in the duty cycle of a multipolar voltage applied to the line.

Во время измерения тока через линию (моменты времени t1.1...t1.n, t4.1.. .t4.n) возможны колебания значения этого тока из-за помех и наводок в длинных линиях связи. Алгоритм работы программы анализа надежно выделяет полезный сигнал на фоне даже больших помех. Наличие тока в моменты времени t1.1...t1. n означает короткое замыкание в линии связи, а отсутствие тока в моменты времени t4.1...t4.n - срабатывание датчиков (или обрыв линии связи). В обоих случаях формируются визуальный и звуковой сигналы тревоги. During the measurement of current through the line (time instants t1.1 ... t1.n, t4.1 .. .t4.n) fluctuations in the value of this current are possible due to interference and interference in long communication lines. The algorithm of the analysis program reliably selects a useful signal against the background of even large interference. The presence of current at times t1.1 ... t1. n means a short circuit in the communication line, and the absence of current at time t4.1 ... t4.n is the operation of the sensors (or a break in the communication line). In both cases, visual and audible alarms are generated.

Измерение тока через ключи 66-1, 66-2, оптотранзисторы 82, 83 в моменты времени t2, t3, t5, t6 позволяет непрерывно вести оперативный контроль исправности элементов каналов. В случае несоответствия считанного значения тока от ожидаемого формируются визуальный и звуковой сигналы неисправности канала. Current measurement through switches 66-1, 66-2, optotransistors 82, 83 at time t2, t3, t5, t6 allows for continuous operational monitoring of the health of channel elements. In case of discrepancy between the read current value and the expected one, visual and sound channel fault signals are generated.

При возникновении любых событий (это могут быть тревоги, неисправности, действия оператора, включение или выключение напряжения питания) они фиксируются в энергонезависимой КМОП памяти. Помимо кода события микроконтроллер 20 сохраняет в памяти считанное из таймера значение текущего времени. Определение времени включения/выключения питания происходит следующим образом: периодически микроконтроллер 20 записывает в энергонезависимую память текущее время, а затем считывает его и сравнивает со считанным из таймера, расхождение более одной единицы счета говорит о выключении питания, а значения из памяти и таймера соответствуют времени выключения и включения соответственно. In the event of any events (these can be alarms, malfunctions, operator actions, turning on or off the supply voltage), they are recorded in non-volatile CMOS memory. In addition to the event code, the microcontroller 20 stores in memory the value of the current time read from the timer. The power on / off time is determined as follows: periodically, the microcontroller 20 writes the current time to non-volatile memory, and then reads it and compares it with that read from the timer, a discrepancy of more than one unit of account indicates the power is turned off, and the values from the memory and timer correspond to the time off and inclusions respectively.

Используя блок 11 внешнего анализа (персональный компьютер), можно прочитать и проанализировать накопленную в устройстве информацию: время постановки на контроль и снятия каналов с контроля, время срабатывания датчиков, время отказов каналов, проконтролировать работу оператора и непрерывность работы устройства (отсутствие сбоев питания). Блок 11 внешнего анализа соединяется с устройством посредством стандартного стыка RS232C (шина 19 на фиг. 1). Внешние команды поступают через блок 8 дополнительного сопряжения, по шине 12-5 приема и передачи на входной порт 33-3 микроконтроллера 20 (вход RхD последовательных данных), принимаются внутренним приемопередатчиком и вызывают вызов подпрограммы обмена. Подпрограмма обмена считывает накопленные в памяти данные и выдает их через выходной порт 33-3 микроконтроллера 20 (выход TхD последовательных данных), а по цепи шина 12-5 приема/передачи, блок 8 дополнительного сопряжения, стык RS232C (шина 19 на фиг. 1) они поступают в блок 11 внешнего анализа. Для считывания и анализа накопленных данных была разработана специальная программа, которая осуществляет все обмены информацией с устройством телеконтроля абонентов, осуществляет преобразование данных в удобный формат, а также дает возможность отсортировать, выделить и напечатать нужные данные. Using block 11 of the external analysis (personal computer), you can read and analyze the information accumulated in the device: the time of setting up for monitoring and removal of channels from the control, the response time of the sensors, the time of channel failures, monitor the operator and the continuity of the device (no power failure). The external analysis unit 11 is connected to the device via a standard RS232C interface (bus 19 in Fig. 1). External commands are received through block 8 additional pairing, on the bus 12-5 receive and transmit to the input port 33-3 of the microcontroller 20 (input RxD serial data), are received by the internal transceiver and cause the call of the exchange routine. The exchange subroutine reads the data stored in the memory and outputs it through the output port 33-3 of the microcontroller 20 (TxD output of serial data), and the receive / transmit bus 12-5, the additional interface unit 8, the RS232C interface (bus 19 in Fig. 1) ) they enter block 11 of the external analysis. To read and analyze the accumulated data, a special program has been developed that carries out all information exchanges with the telecontrol subscriber’s device, converts the data into a convenient format, and also makes it possible to sort, select and print the necessary data.

Помимо выполнения основных задач микроконтроллер 20 дополнительно осуществляет программную проверку основных элементов устройства: себя, ПЗУ (фиг. 2), памяти, таймера, ключей 66-1, 66-2, оптотранзисторов 82,83 блока 6 сопряжения (фиг. 4), исправность резервной батареи 51 (фиг.3). Через один из выходов порта 33-4 микроконтроллер 20 в контрольных точках выполнения программы выдает тестовый сигнал, который поступает на вход 59 микросхемы-супервизора 50 блока 2 контроля (фиг.3). При пропадании этого сигнала, например, в результате сбоя микроконтроллера 20 микросхема-супервизор 50 формирует сигналы прямого и инверсного сброса на выходах 62 и 61 для микроконтроллера 20 и других схем устройства, что приводит к их переинициализации. Если и это не привело к продолжению корректного выполнения программы (появлению тестового сигнала), то появившийся на выходе 63 элемента НЕ 58 постоянный уровень логической 1 разрешает прохождение сигнала с выхода генератора на элементах 54-56 на выход 14-1 (на вход блока 7 сигнализации), что приводит к выдаче звукового сигнала неисправности устройства и гашению светодиода индикатора состояния устройства в блоке 7 сигнализации. In addition to performing the basic tasks, the microcontroller 20 additionally performs a program check of the main elements of the device: itself, ROM (Fig. 2), memory, timer, keys 66-1, 66-2, optotransistors 82.83 of the conjugation unit 6 (Fig. 4), serviceability backup battery 51 (figure 3). Through one of the outputs of port 33-4, the microcontroller 20 at the control points of the program execution gives a test signal, which is fed to the input 59 of the supervisor chip 50 of the control unit 2 (Fig. 3). If this signal disappears, for example, as a result of the failure of the microcontroller 20, the supervisor 50 generates direct and inverse reset signals at the outputs 62 and 61 for the microcontroller 20 and other device circuits, which leads to their reinitialization. If this did not lead to the continuation of the correct execution of the program (the appearance of a test signal), then the constant logical level 1 appearing at the output of the 63 NOT 58 element allows the signal to pass from the generator output on the elements 54-56 to the output 14-1 (to the input of the signaling unit 7 ), which leads to the issuance of an audio signal of a malfunction of the device and the extinction of the LED indicator of the status of the device in block 7 of the alarm.

Микросхема-супервизор 50 формирует сигналы на выходах 62 и 61 прямого и инверсного сброса также при включении устройства или снижении внутреннего напряжения питания +5В ниже нормы (при этом предварительно формируется сигнал на выход 63 элемента НЕ 58, который поступает на один из входов порта 33-4 микроконтроллера 20 и служит для его заблаговременного оповещения о предстоящей инициализации, что гарантирует аккуратное завершение всех процессов). Дополнительно микросхема-супервизор 50 формирует сигнал на выходе 64 управления выборкой микросхем статической памяти и часов для блока 3 памяти и отсчета времени (фиг.1), формирует напряжение питания этих микросхем на выходе 60 (переключает их питание на резервную батарею 51 в случае пропадания или снижения напряжения питающей сети), а также выдает контрольный сигнал на выходе 65 о состоянии резервной батареи 51, который поступает на один из входов порта 33-4 микроконтроллера 20. При снижении напряжения резервной батареи 51 этот факт отображается на индикаторе состояния устройства блока 7 сигнализации. The supervisor chip 50 generates signals at the outputs 62 and 61 of the direct and inverse reset also when the device is turned on or the internal supply voltage is + 5V lower than normal (in this case, a signal is preliminarily generated to the output 63 of the HE 58 element, which is fed to one of the inputs of port 33- 4 of the microcontroller 20 and serves for its early notification of the upcoming initialization, which guarantees the neat completion of all processes). Additionally, the supervisor chip 50 generates a signal at the output 64 of the sampling control chips of static memory and hours for block 3 memory and timing (figure 1), generates the supply voltage of these chips at output 60 (switches their power to the backup battery 51 in case of failure or reducing the voltage of the supply network), and also gives a control signal at the output 65 about the state of the backup battery 51, which is fed to one of the inputs of the port 33-4 of the microcontroller 20. When the voltage of the backup battery 51 decreases, this fact is displayed on and a status indicator of the device of the signaling unit 7.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваются эффективный контроль за состоянием абонентов, высокая надежность и широкие функциональные возможности. Thus, in the proposed device provides effective monitoring of the status of subscribers, high reliability and wide functionality.

Claims

1. A subscriber telecontrol device comprising a control unit, a control unit, an input unit, an alarm unit, a pairing unit and N (where N is an integer) sensors, a control unit connected to a two-way control and control bus with a control unit, a two-way input bus with an input unit, double-sided I / O bus - with a pairing unit, the output of each of the N channels of which is connected to the first output of the corresponding sensor, the first control output of the control unit is connected to the first input of the signaling unit, to the second input of which the first output of the control unit is switched on, characterized in that a memory and time unit, an additional interface unit, an external analysis unit and a one-sided conductivity indicator are inserted, the second control output of the control unit being connected to the first input of the memory unit and the time unit, the second input of which is connected to the second output of the control unit, the control unit is connected by a two-way data bus with a memory and time unit and a two-way receive and transmit bus with an additional interface unit, which is connected duplex bus connection with an external analysis unit and the second output of each sensor is connected to a corresponding input of the indicator with unilateral conductivity, the outputs of which are connected to respective inputs of the block coupling.

2. The device according to claim 1, characterized in that the interface unit contains two transistor switches common to all N channels, and each channel is made according to a bridge circuit, in the diagonal of which, through a diode isolation, the corresponding sensor and indicator with one-sided conductivity are successively connected, lower shoulders they are formed by a pair of optoelectronic keys loaded on a common current-measuring element, and the upper shoulders are formed by the aforementioned transistor switches.