RU2710301C1 - Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation - Google Patents

Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2710301C1
RU2710301C1 RU2019116583A RU2019116583A RU2710301C1 RU 2710301 C1 RU2710301 C1 RU 2710301C1 RU 2019116583 A RU2019116583 A RU 2019116583A RU 2019116583 A RU2019116583 A RU 2019116583A RU 2710301 C1 RU2710301 C1 RU 2710301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
air gap
comparator
code
Prior art date
Application number
RU2019116583A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Карасев
Мария Сергеевна Кузнецова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority to RU2019116583A priority Critical patent/RU2710301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710301C1 publication Critical patent/RU2710301C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/16Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to telemetry, in particular, to transmission and reception of pulse signals through an air gap, and can be used in systems for transmitting and receiving data from working members of rotating assemblies and mechanisms. On rotary part of device pulses of bits of information code are used to excite primary circuit of inductively coupled circuits, secondary circuit of which is separated from it by an air gap and is located on fixed part of device, characterized by that short of excitation pulses are formed from bits of code, as compared to their duration, positive and negative half-waves of reaction to them in fixed part of device are integrated by first and second integrators, which zero at the end of each digit of data code, obtained integrals are compared on two comparators with identical in absolute value, but different sign by threshold, value of which is selected proceeding from the shape of short pulses and operating mode of connected loops, signals from outputs of comparators are supplied to inputs of the AND element, at the output of which recovered values of bits of the data code transmitted through the air gap are obtained.
EFFECT: technical result consists in improvement of noise immunity of transmitted data.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области телеизмерений, в частности к передаче импульсных сигналов через воздушный зазор и может быть использовано в системах для передачи и приема телеметрической информации от рабочих органов вращающихся узлов и механизмов.The invention relates to the field of television measurements, in particular to the transmission of pulsed signals through an air gap and can be used in systems for transmitting and receiving telemetric information from working bodies of rotating units and mechanisms.

Применяемые в настоящее время способы и устройства передачи и приема данных через воздушный зазор базируются либо на использовании радиоканала, либо на передаче импульсными сигналами. В последнем случае упрощается тракт бесконтактной передачи за счет исключения из него компонент радиоканала (модулятора, демодулятора, фильтра и др.) и в целом повышается его надежность [1].Currently used methods and devices for transmitting and receiving data through the air gap are based either on the use of a radio channel or on the transmission of pulsed signals. In the latter case, the contactless transmission path is simplified by eliminating the components of the radio channel (modulator, demodulator, filter, etc.) from it and, on the whole, its reliability increases [1].

В свою очередь, передача данных в импульсной форме имеет несколько реализаций. Среди них следует выделить способы, использующие передачу данных короткими импульсными посылками через индуктивно связанные контуры (ИСК) [2, 3]. Эти способы нацелены на повышение скорости передачи данных. Короткие по длительности сигналы возбуждения вращающегося контура ИСК, соответствующие единице в разряде кода данных, могут иметь прямоугольную форму [1, с. 20], экспоненциальную [2], остроугольную [3] или другую форму. Реакция на них неподвижного контура ИСК в общем случае состоит из нескольких полуволн. Первая полуволна реакции, имеющая большую по сравнению с последующими полуволнами амплитуду, позволяет в стационарной части аппаратуры установить факт передачи единицы или нуля в разряде кода.In turn, data transmission in pulsed form has several realizations. Among them, it should be distinguished methods that use the transmission of data by short pulse packets through inductively coupled circuits (ICC) [2, 3]. These methods are aimed at increasing the data transfer rate. Short-duration excitation signals of the rotating circuit of the ISK, corresponding to a unit in the discharge of the data code, can have a rectangular shape [1, p. 20], exponential [2], acute-angled [3] or other shape. The reaction of the stationary circuit of the ISK to them in the general case consists of several half-waves. The first half-wave of the reaction, which has a large amplitude compared to subsequent half-waves, allows us to establish the fact of the transmission of unity or zero in the discharge of the code in the stationary part of the equipment.

Однако названные способы ориентированы в большей степени на передачу данных через воздушный зазор и негласно предполагают использование порогового способа восстановления кодовых посылок, как более простого. Но известно, что более эффективными при оценивании значения принятого сигнала являются способы, использующие интегральную оценку на всем интервале наблюдения сигнала (например [4], с. 109). Следовательно, соединив достоинства способов передачи короткими импульсами с интегральной оценкой реакции ИСК на них в неподвижной аппаратуре, можно добиться повышения помехозащищенности способа передачи и приема данных через воздушный зазор.However, the aforementioned methods are more focused on data transmission through the air gap and behind the scenes suggest the use of a threshold method for recovering code messages, as simpler. But it is known that methods that use an integrated estimate over the entire observation interval of a signal (for example, [4], p. 109) are more effective in evaluating the value of a received signal. Therefore, by combining the advantages of transmission methods with short pulses with an integrated assessment of the response of ISK to them in stationary equipment, it is possible to increase the noise immunity of the method of transmitting and receiving data through the air gap.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ, представленный в устройстве передачи и приема информации с вращающихся объектов [5]. Известный способ предполагает, что на вращающейся части информационно-измерительной системы из информационных посылок формируют достаточно короткие импульсы возбуждения первичного контура ИСК, образованных обмотками воздушного трансформатора и пассивными RC-элементами. Под из воздействием на неподвижном контуре, отделенном от вращающегося контура воздушным зазором, формируются адекватные реакции. Восстановление посылок осуществляют с помощью порогово-регенеративного элемента (компаратора), на первый вход которого подают переданный через зазор сигнал, а на второй - пороговый сигнал, получаемый с выхода фильтра. Способ ориентирован на передачу сигналов с времяимпульсной модуляцией, но его можно использовать и для передачи сигналов с кодоимпульсной модуляцией.Closest to the proposed method (prototype) is the method presented in the device for transmitting and receiving information from rotating objects [5]. The known method assumes that on the rotating part of the information-measuring system of information packages form sufficiently short excitation pulses of the primary circuit of the ISK formed by the windings of the air transformer and passive RC elements. Under the influence on an immovable circuit, separated from the rotating circuit by an air gap, adequate reactions are formed. The restoration of the packages is carried out using a threshold-regenerative element (comparator), the first input of which serves the signal transmitted through the gap, and the second signal is the threshold signal received from the filter output. The method is oriented to transmitting signals with time-pulse modulation, but it can also be used to transmit signals with code-pulse modulation.

Недостатком известного способа является низкая помехозащищенность, обусловленная пороговым методом обработки принятых посылок. Можно повысить помехозащищенность этого простого способа, реализовав в нем дополнительно интегральный метод оценивания принятых разрядов информационного кода.The disadvantage of this method is the low noise immunity due to the threshold method of processing received parcels. It is possible to increase the noise immunity of this simple method by implementing in it an additional integral method for evaluating the received bits of the information code.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

На вращающейся части измерительной системы для каждого единичного разряда информационного кода формируют короткий по сравнению с длительностью разряда кода импульс возбуждения первичного контура индуктивно связанных контуров. Короткий импульс может иметь прямоугольную, экспоненциальную или другую форму. Этот импульс вызывает соответствующую реакцию вторичного контура ИСК, находящегося в стационарной части системы и отделенного от вращающегося контура воздушным зазором. Характерной особенностью реакции является то, что она состоит из нескольких полуволн положительной и отрицательной полярности. Количество полуволн зависит от режима работы ИСК. В режиме, граничном между апериодическим и колебательным таких полуволн две. В слабоколебательных режимах появляется третья полуволна. Исследования показали, что интегралы от положительной и отрицательной полуволн в граничном режиме совпадают по абсолютной величине. Это хорошо согласуется с известным законом сохранения энергии. То же самое справедливо и для других режимов и, соответственно, для другого количества полуволн. Следовательно, вычисляют значения интегралов для положительных и отрицательных полуволн реакции ИСК. Так как в отсутствие полуволн при передаче нуля в коде интегралы от присутствующего в канале сигнала помехи будут тоже одинаковыми по абсолютной величине, то следует учесть и пороговый признак, но уже после интегрирования. С этой целью значения интегралов сравнивают со значением порога Р. Для этого положительный интеграл подают на первый вход одного компаратора, на второй вход которого - уровень +Р. Отрицательный интеграл подают на второй вход другого компаратора, на первый вход которого - уровень -Р. Первый компаратор зафиксирует на своем выходе уровень логической единицы, когда положительный интеграл станет больше порога Р. Другой компаратор выработает единичный сигнал, если отрицательный интеграл опустится ниже порога -Р. С помощью логического элемента И, на входы которого подают сигналы с выходов названных компараторов, формируют сигнал, который соответствует принятому значению разряда кода данных. Интеграторы обнуляют в конце каждого интервала, соответствующего длительности одного разряда кода. Выбор значения порога Р осуществляют, исходя из формы возбуждающего сигнал (от него зависит величина интеграла), режима работы ИСК (определяет количество полуволн в реакции) и уровня помех в канале.For each unit bit of the information code, a short pulse of inductance of the primary circuit of inductively coupled circuits is generated on the rotating part of the measuring system for each unit discharge of the information code. A short pulse can have a rectangular, exponential or other shape. This impulse causes a corresponding reaction of the secondary circuit of the ISK located in the stationary part of the system and separated from the rotating circuit by an air gap. A characteristic feature of the reaction is that it consists of several half-waves of positive and negative polarity. The number of half-waves depends on the operating mode of the ISK. In the regime boundary between the aperiodic and the oscillatory, there are two such half-waves. In weakly oscillating modes, a third half-wave appears. Studies have shown that the integrals of the positive and negative half-waves in the boundary mode coincide in absolute value. This is in good agreement with the well-known energy conservation law. The same is true for other modes and, accordingly, for a different number of half-waves. Therefore, the values of the integrals for the positive and negative half-waves of the ISK reaction are calculated. Since in the absence of half-waves when transmitting zero in the code, the integrals from the interference signal present in the channel will also be the same in absolute value, then a threshold symptom should be taken into account, but after integration. For this purpose, the values of the integrals are compared with the value of the threshold R. For this, the positive integral is fed to the first input of one comparator, the second input of which is the level + P. The negative integral is fed to the second input of another comparator, the first input of which is the level -P. The first comparator will fix the level of the logical unit at its output when the positive integral becomes greater than threshold R. The other comparator will produce a single signal if the negative integral falls below the threshold -P. Using a logical element And, to the inputs of which signals from the outputs of the named comparators are supplied, a signal is generated that corresponds to the accepted value of the discharge of the data code. Integrators zero at the end of each interval corresponding to the duration of one bit of code. The choice of the threshold value P is carried out based on the shape of the exciting signal (the integral value depends on it), the operating mode of the detector (determines the number of half waves in the reaction), and the level of interference in the channel.

Предложенный способ позволяет устранить недостаток известного способа, а именно, повысить помехозащищенность передачи и приема данных через воздушный зазор с помощью возбуждаемых короткими импульсами ИСК, выходной сигнал которых в неподвижной части измерительной системы с целью восстановления кодовых посылок подвергают интегральной и пороговой обработке.The proposed method allows to eliminate the disadvantage of the known method, namely, to increase the noise immunity of data transmission and reception through the air gap with the help of ICDs excited by short pulses, the output signal of which in the fixed part of the measuring system is subjected to integral and threshold processing in order to recover code messages.

Принцип достижения названного технического результата за счет выполнения предложенных выше действий с передаваемым через воздушный зазор сигналом поясняется фигурами 1 и 2.The principle of achieving the named technical result due to the implementation of the above actions with the signal transmitted through the air gap is illustrated by figures 1 and 2.

В известном устройстве (прототипе) информационные посылки подают на формирователь сигнала, который создает короткий импульс, местоположение которого определяется параметром посылки, например ее амплитудой. Так формируют сигнал с времяимпульсной модуляцией. На фиг. 1, а изображен подобный импульс pri прямоугольной формы. Его подают на первичный (вращающийся) контур ИСК, образованных обмотками воздушного трансформатора и RC-элементами. На фиг. 1, б представлен сигнал g, формируемый на выходе неподвижного контура ИСК в ответ на импульс формирователя. Сигнал имеет положительную и отрицательную полуволны. В стационарной аппаратуре выявляют переданный импульс с помощью порогово-регенеративной схемы (компаратора). Для повышения помехозащищенности в прототипе используют фильтр, с помощью которого отслеживают напряжение низкочастотной помехи и используют его в качестве порогового уровня в компараторе. Таким образом, в прототипе отрицательную волну реакции ИСК не используют (отсекают компаратором). Заметим, что способ, используемый в прототипе для передачи и приема импульсных сигналов с времяимпульсной модуляцией, сохранит работоспособность при использовании сигналов с кодоимпульсной модуляцией.In the known device (prototype), information packages are fed to a signal conditioner, which creates a short pulse, the location of which is determined by the parameter of the package, for example, its amplitude. So they form a signal with time-pulse modulation. In FIG. 1a, a similar pulse pri of a rectangular shape is shown. It is fed to the primary (rotating) circuit of the ISK formed by the windings of an air transformer and RC elements. In FIG. Figure 1b shows the signal g generated at the output of the stationary circuit of the ISK in response to the pulse of the driver. The signal has positive and negative half-waves. In stationary equipment, the transmitted impulse is detected using a threshold regenerative circuit (comparator). To increase the noise immunity in the prototype, a filter is used that monitors the voltage of low-frequency noise and uses it as a threshold level in the comparator. Thus, in the prototype, the negative wave of the ISK reaction is not used (cut off by the comparator). Note that the method used in the prototype for the transmission and reception of pulsed signals with time-pulse modulation, will remain operational when using signals with code-pulse modulation.

В предлагаемом способе на вращающейся части системы для каждого единичного разряда кода данных формируют короткий импульс, например прямоугольной формы, аналогичный импульсу pri, показанному на фиг. 1, а (импульс может быть гауссовым, синусоидальным, экспоненциальным, остроугольным и другим). Нулевому разряду кода соответствует пауза на выходе соответствующего формирователя. Такой сигнал используют для возбуждения первичного контура ИСК. Под его воздействием на неподвижной части системы на выходе вторичного контура ИСК, отделенного воздушным зазором от первичного контура, формируется сигнал g, показанный на фиг. 1, б. Если сигнал такого вида выявляется на вторичном контуре, то это означает, что в данном разряде кода была передана единица, при его отсутствии - ноль. Вид сигнала на выходе ИСК для всех вариантов сигнала возбуждения один - сигнал состоит как минимум из двух полуволн, положительной и отрицательной, причем интегралы от них равны по абсолютной величине. В качестве примера на фиг. 1, в показаны значения названных интегралов для реакции g ИСК на короткий прямоугольный импульс нормированной (к собственной частоте колебаний контуров в 1 Гц) длительности 0,4 с, возбуждающий ИСК с одинаковыми контурами и коэффициентом связи между ними, равном 0,5, в граничном режиме при нормированной амплитуде 1 В входного воздействия [1, с. 19]. Сигнал на выходе неподвижного контура может быть искажен помехами, например нормального вида, как показано на фиг. 2, а - сигнал smes. Положительные значения искаженного помехой сигнала интегрируют первым интегратором, сигнал int1 на выходе которого представлен на фиг. 2, б линией двойной толщины. Отрицательные значения сигнала smes интегрируют вторым интегратором, выходной сигнал int2 которого представлен на фиг. 2, б сплошной тонкой линией. Разделение положительных и отрицательных значений реализуют с помощью первого компаратора и двух ключей, один из которых пропускает на первый интегратор значения сигнала, когда на прямом выходе первого компаратора формируется единица, соответствующая положительным значениям в сигнале smes. Второй ключ, управляемый инверсным выходом первого компаратора, пропускает на второй интегратор отрицательные значения. При передаче единицы в разряде кода (фрагмент 1 на фиг. 2, б) интеграторы возвращают значения, равные по абсолютной величине. Очевидно, если передается ноль в разряде кода (фрагмент 0 на фиг. 2, б), то оба интегратора тоже дадут одинаковые по абсолютной величине значения. Поэтому при восстановлении посылок учитывают еще и величину интеграла. При выбранной форме короткого импульса возбуждения известна реакция на него, а значит и величина интеграла. Логично предположить, если оба интеграла превысят по абсолютной величине некоторый порог Р, то в данном разряде кода присутствует единица. Сигнал int1 с выхода первого интегратора подают на первый вход второго компаратора, на второй вход которого подают порог +Р. Сигнал int2 с выхода второго интегратора подключают на второй вход третьего компаратора, на первый вход которого подают порог -Р. Уровни порогов на фиг. 2, б показаны штриховыми линиями. Сигнал k2 с выхода второго компаратора (эпюра 2 на фиг. 2, в) и сигнал k3 с выхода третьего компаратора (эпюра 3 на фиг. 2, в) подают на входы логического элемента И. На выходе элемента И получают сигнал vp восстановленных посылок, представленный эпюрой 4 на фиг. 2, в. Порог Р выбирается, исходя из формы короткого импульса возбуждения ИСК, режима их работы и уровня помех в канале. Для обеспечения нормального функционирования в конце каждого интервала передачи разряда кода на управляющий вход "Сброс" интеграторов подают сигнал sbros, представленный эпюрой 1 на фиг. 2, в. Сигнал sbros обнуляет значения интеграторов, подготавливая их к интегрированию очередного разряда. Предлагаемый способ, благодаря сочетанию в нем возбуждения ИСК короткими импульсами, используемыми для передачи сигналов через воздушный зазор, и интегрально-пороговой оценки принятых сигналов, менее чувствителен к мгновенным искажениям в полезном сигнале из-за помех. Следовательно, предлагаемый способ передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами имеет по сравнению с прототипом более высокую помехозащищенность.In the proposed method, a short pulse, for example, a rectangular pulse, similar to the pulse pri shown in FIG. 1, is generated for each unit bit of the data code on the rotating part of the system. 1a (the impulse can be Gaussian, sinusoidal, exponential, acute-angled and others). The zero bit of the code corresponds to a pause at the output of the corresponding shaper. Such a signal is used to excite the primary circuit of the ISK. Under its influence on the stationary part of the system, at the output of the secondary circuit of the ISK, separated by an air gap from the primary circuit, a signal g is generated, shown in FIG. 1 b If a signal of this kind is detected on the secondary circuit, then this means that a unit was transmitted in this category of the code, and in its absence, zero. The type of signal at the output of the ISK for all variants of the excitation signal is the same - the signal consists of at least two half-waves, positive and negative, and the integrals from them are equal in absolute value. As an example in FIG. 1c shows the values of the above integrals for the reaction g of the ISK to a short rectangular pulse of normalized duration (to the natural frequency of the oscillations of the circuits in 1 Hz) of 0.4 s duration, exciting the ISK with the same contours and a coupling coefficient between them equal to 0.5, in the boundary mode with a normalized amplitude of 1 V input exposure [1, p. 19]. The signal at the output of the fixed circuit may be distorted by noise, for example a normal view, as shown in FIG. 2a - signal smes. The positive values of the signal distorted by the interference are integrated by the first integrator, the signal int1 at the output of which is shown in FIG. 2, b line double thickness. Negative values of the signal smes are integrated by a second integrator, the output signal int2 of which is shown in FIG. 2, b is a solid thin line. Separation of positive and negative values is realized using the first comparator and two keys, one of which passes the signal values to the first integrator when a unit corresponding to the positive values in the smes signal is formed at the direct output of the first comparator. The second key, controlled by the inverse output of the first comparator, passes negative values to the second integrator. When transmitting a unit in the code category (fragment 1 in Fig. 2, b), the integrators return values equal in absolute value. Obviously, if zero is transmitted in the discharge of the code (fragment 0 in Fig. 2, b), then both integrators will also give the same values in absolute value. Therefore, when restoring the premises, the integral value is also taken into account. With the selected form of a short excitation pulse, the reaction to it is known, and hence the value of the integral. It is logical to assume that if both integrals exceed some threshold P in absolute value, then one is present in this category of code. The signal int1 from the output of the first integrator is fed to the first input of the second comparator, to the second input of which a threshold + P is supplied. The signal int2 from the output of the second integrator is connected to the second input of the third comparator, the first input of which serves the threshold -P. The threshold levels in FIG. 2b are shown by dashed lines. The signal k2 from the output of the second comparator (plot 2 in Fig. 2, c) and the signal k3 from the output of the third comparator (plot 3 in Fig. 2, c) are fed to the inputs of the logic element I. At the output of the element And receive the signal vp of the restored packages, represented by diagram 4 in FIG. 2, c. The threshold P is selected based on the shape of the short pulse of excitation of the ISK, the mode of their operation and the level of interference in the channel. In order to ensure normal functioning, at the end of each interval of the code discharge transmission, the integrators signal sbros, represented by diagram 1 in FIG. 2, c. The sbros signal resets the integrators, preparing them for the integration of the next discharge. The proposed method, due to the combination of ICS excitation with short pulses used to transmit signals through the air gap and integrated threshold assessment of the received signals, is less sensitive to instantaneous distortions in the useful signal due to interference. Therefore, the proposed method of transmitting and receiving data through the air gap with short pulses has a higher noise immunity compared to the prototype.

На фиг. 3 приведена структурная схема устройства реализации предложенного способа передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами, а на фигурах 1 и 2 - эпюры, поясняющие его работу.In FIG. 3 shows a structural diagram of a device for implementing the proposed method of transmitting and receiving data through the air gap with short pulses, and in figures 1 and 2 are diagrams explaining its operation.

Для достижения технического результата, заключающегося в повышении помехозащищенности передачи и приема разрядов кода данных, в устройство, содержащее на его вращающейся части формирователь коротких импульсов, вход которого является входом устройства, а его выход соединен с первичным контуром индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых, расположенный на неподвижной части устройства и отделенный от первичного контура воздушным зазором, соединен с входом первого компаратора, введены на неподвижной части два ключа, два интегратора, второй и третий компараторы и элемент И. Первый компаратор использует нулевой порог, его вход соединен с входами первого и второго ключей, его прямой выход соединен с управляющим входом первого ключа, а инверсный выход подключен к управляющему входу второго ключа. Выход первого ключа соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, на второй вход которого подан порог +Р. Выход второго ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен со вторым входом третьего компаратора, на первый вход которого подан порог -Р. На управляющие входы обоих интеграторов подают сигнал "Сброс". Выходы второго и третьего компараторов соединены с входами элемента И, выход которого является выходом устройства.To achieve a technical result, which consists in increasing the noise immunity of transmitting and receiving bits of a data code, to a device containing a short pulse shaper on its rotating part, the input of which is the input of the device, and its output is connected to the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is located on the fixed part of the device and separated from the primary circuit by an air gap, connected to the input of the first comparator, two keys, two inter Gratora, second and third comparators, and element I. The first comparator uses a zero threshold, its input is connected to the inputs of the first and second keys, its direct output is connected to the control input of the first key, and the inverse output is connected to the control input of the second key. The output of the first key is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the first input of the second comparator, the threshold + P is applied to the second input of which. The output of the second key is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the second input of the third comparator, the first input of which has a threshold -P. The control inputs of both integrators give a signal "Reset". The outputs of the second and third comparators are connected to the inputs of the element And, the output of which is the output of the device.

Устройство для реализации предложенного способа передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами содержит вращающуюся часть 1, неподвижную часть 2 и воздушный зазор 3. Вращающаяся часть 1 содержит формирователь 4 коротких импульсов и первичный контур 5 индуктивно связанных контуров 7. Неподвижная часть 2 устройства, отделенная от вращающейся части 1 воздушным зазором 3, содержит вторичный контур 6 индуктивно связанных контуров 7, первый компаратор 8, первый 9 и второй 10 ключи, первый 11 и второй 12 интеграторы, второй компаратор 13, третий компаратор 14, элемент И 15.A device for implementing the proposed method for transmitting and receiving data through the air gap with short pulses contains a rotating part 1, a fixed part 2 and an air gap 3. The rotating part 1 contains a shaper 4 of short pulses and a primary circuit 5 of inductively coupled circuits 7. The fixed part 2 of the device, separated from the rotating part 1 by the air gap 3, contains a secondary circuit 6 of inductively coupled circuits 7, the first comparator 8, the first 9 and second 10 keys, the first 11 and second 12 integrators, the second comparator p 13, the third comparator 14, the element And 15.

Входом устройства является вход формирователя 4 коротких импульсов, расположенного на вращающейся части 1, на который поступают разряды кода данных. Его выход соединен с первичным контуром 5 индуктивно связанных контуров 7. Выход находящегося на неподвижной части 2 вторичного контура 6 индуктивно связанных контуров 7, отделенного от первичного контура 5 воздушным зазором 3, соединен с входом первого компаратора 8, имеющего нулевой порог сравнения, а также со входами первого 9 и второго 10 ключей, выходы которых подключены соответственно к входам первого 11 и второго 12 интеграторов. Выход первого интегратора 11 соединен с первым входом второго компаратора 13, на второй вход которого подан порог +Р. Выход второго интегратора 12 соединен со вторым входом компаратора 14, на первый вход которого подан порог -Р. На управляющие входы обоих интеграторов подают сигнал "Сброс". Выходы второго 13 и третьего 14 компараторов соединены с входами элемента И 15, выход которого является выходом устройства.The input of the device is the input of the shaper 4 short pulses located on the rotating part 1, which receives the bits of the data code. Its output is connected to the primary circuit 5 of inductively coupled circuits 7. The output of the inductively connected circuit 2 of the secondary circuit 6 of the inductively coupled circuits 7, separated from the primary circuit 5 by an air gap 3, is connected to the input of the first comparator 8, having a zero comparison threshold, and also the inputs of the first 9 and second 10 keys, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first 11 and second 12 integrators. The output of the first integrator 11 is connected to the first input of the second comparator 13, to the second input of which a threshold + P is applied. The output of the second integrator 12 is connected to the second input of the comparator 14, the first input of which has a threshold -P. The control inputs of both integrators give a signal "Reset". The outputs of the second 13 and third 14 comparators are connected to the inputs of the element And 15, the output of which is the output of the device.

Устройство работает следующим образом. На вращающейся части 1 на вход устройства поступают кодовые посылки данных прямоугольной формы. Формирователь 4 формирует из них короткие импульсы возбуждения первичного контура 5 индуктивно связанных контуров 7, например такие, как показано на фиг. 1, а. Их действие вызовет реакцию на вторичном контуре 6 ИСК 7 (фиг. 1, б). Реакцию образуют положительные и отрицательные полуволны, количество которых зависит от режима работы ИСК. В граничном режиме, например, таких полуволн две - положительная и отрицательная. Интегралы от положительных и отрицательных полуволн оказываются равными по модулю (фиг.1, в). Следовательно, необходимо вычислить их. Прямой выход первого компаратора 8 управляет первым ключом 9 так, что на первый интегратор 11 поступают положительные значения из смеси smes (фиг. 2, а) полезного сигнала и шума. В результате на выходе первого интегратора формируется сигнал int1, представленный на фиг. 2, б утолщенной линией. Инверсный выход первого компаратора управляет прохождением отрицательных значений сигнала smes через второй ключ 10 на вход второго интегратора 12, выходной сигнал int2 которого представлен на фиг. 2, б сплошной тонкой линией. На этой же фигуре пунктирами представлены пороговые значения +Р и -Р, используемые вторым 13 и третьим 14 компараторами для получения своих выходных сигналов k2 и k3, представленных на фиг. 2, в эпюрами 2 и 3 соответственно. На выходе элемента И 15 формируются восстановленные кодовые посылки vp, представленные эпюрой 4 на фиг. 2, в, как результат совпадения двух событий - превышение положительным интегралом int1 порога +Р и - отрицательным интегралом int2 порога -Р по модулю. Для корректной работы интеграторов необходимо обнулять их значения в конце каждого разряда кода. Это производится с помощью сигнала sbros, представленного на фиг. 2, в эпюрой 1, подаваемого на вход "Сброс" устройства.The device operates as follows. On the rotating part 1 at the input of the device receives the code sending data of a rectangular shape. Shaper 4 generates from them short excitation pulses of the primary circuit 5 of inductively coupled circuits 7, for example, such as shown in FIG. 1 a. Their action will cause a reaction on the secondary circuit 6 of ISK 7 (Fig. 1, b). The reaction is formed by positive and negative half-waves, the number of which depends on the operating mode of the ISK. In the boundary regime, for example, there are two such half-waves - positive and negative. The integrals of the positive and negative half-waves are equal in absolute value (Fig. 1, c). Therefore, it is necessary to calculate them. The direct output of the first comparator 8 controls the first key 9 so that the first integrator 11 receives positive values from the mixture smes (Fig. 2, a) of the useful signal and noise. As a result, the signal int1, shown in FIG. 2, b thickened line. The inverse output of the first comparator controls the passage of negative values of the smes signal through the second key 10 to the input of the second integrator 12, the output signal int2 of which is shown in FIG. 2, b is a solid thin line. In the same figure, the dotted lines represent the threshold values + P and -P used by the second 13 and third 14 comparators to obtain their output signals k2 and k3 shown in FIG. 2, in diagrams 2 and 3, respectively. At the output of element And 15, the restored code packets vp are generated, which are represented by diagram 4 in FIG. 2c, as a result of the coincidence of two events, the positive integral int1 exceeds the threshold + P and the negative integral int2 exceeds the threshold -P modulo. For the integrators to work correctly, it is necessary to reset their values at the end of each bit of code. This is done using the sbros signal shown in FIG. 2, in diagram 1, supplied to the input "Reset" of the device.

Технический результат предложенного способа передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами и устройства для его реализации заключается в том, что достигается увеличение помехозащищенности передачи и приема разрядов кода данных за счет возбуждения вращающегося контура ИСК короткими импульсами и использования для обработки формируемых на неподвижном контуре сигналов интегрального и порогового методов восстановления.The technical result of the proposed method for transmitting and receiving data through the air gap with short pulses and a device for its implementation is that an increase in the noise immunity of the transmission and reception of bits of the data code is achieved due to the excitation of the rotating loop of the ISK with short pulses and the use of the integral signals generated on the fixed loop for processing and threshold recovery methods.

ЛитератураLiterature

1. Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов / В.В. Карасев, А.А. Михеев, Г.И. Нечаев; Под ред. Г.И. Нечаева. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - 176 с.1. Measuring systems for rotating units and mechanisms / V.V. Karasev, A.A. Mikheev, G.I. Nechaev; Ed. G.I. Nechaeva. - M .: Energoatomizdat, 1996 .-- 176 p.

2. Зилотова М.А., Карасев В.В., Николаева А.В. Способ передачи данных через воздушный зазор и устройство для его осуществления. Патент РФ №2565527. Бюл. №29, 2015.2. Zilotova MA, Karasev VV, Nikolaev A.V. A method of transmitting data through an air gap and a device for its implementation. RF patent No. 2565527. Bull. No. 29, 2015.

3. Карасев В.В., Кольцов Д.Б. Способ передачи данных через воздушный зазор с использованием индуктивно связанных контуров, возбуждаемых остроугольным импульсом, и устройство для его осуществления. Патент РФ №2674923. Бюл. №35, 2018.3. Karasev VV, Koltsov DB A method of transmitting data through an air gap using inductively coupled circuits excited by an acute-angled pulse, and a device for its implementation. RF patent No. 2674923. Bull. No. 35, 2018.

4. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. Учебное пособие для вузов. - М.: Сов. радио, 1976. - 368 с.4. Penin P.I. Digital information transmission systems. Textbook for universities. - M .: Owls. Radio, 1976 .-- 368 p.

5. Карасев В.В., Матвеев Л.Т., Нечаев Г.И. Устройство для передачи и приема информации с вращающихся объектов. А.с. СССР №802983.5. Karasev V.V., Matveev L.T., Nechaev G.I. Device for transmitting and receiving information from rotating objects. A.S. USSR No. 802983.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДАННЫХ ЧЕРЕЗ ВОЗДУШНЫЙ ЗАЗОР КОРОТКИМИ ИМПУЛЬСАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОMETHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA THROUGH THE AIR GAP BY SHORT PULSES AND A DEVICE FOR ITS

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯIMPLEMENTATION

Расшифровка обозначений к фиг. 3:The symbols for FIG. 3:

1 - вращающаяся часть;1 - rotating part;

2 - неподвижная часть;2 - fixed part;

3 - воздушный зазор;3 - air gap;

4 - формирователь коротких импульсов;4 - shaper of short pulses;

5 - первичный контур;5 - primary circuit;

6 - вторичный контур;6 - secondary circuit;

7 - индуктивно связанные контуры;7 - inductively coupled circuits;

8 - первый компаратор;8 - the first comparator;

9 - первый ключ;9 - the first key;

10 - второй ключ;10 - the second key;

11 - первый интегратор;11 - the first integrator;

12 - второй интегратор;12 - second integrator;

13 - второй компаратор;13 - the second comparator;

14 - третий компаратор;14 - the third comparator;

15 - элемент И.15 - element I.

Claims (2)

1. Способ передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами, заключающийся в том, что на вращающейся части устройства импульсы разрядов информационного кода используют для возбуждения первичного контура индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых отделен от него воздушным зазором и расположен на неподвижной части устройства, отличающийся тем, что из разрядов кода формируют короткие по сравнению с их длительностью импульсы возбуждения, положительные и отрицательные полуволны реакции на них в неподвижной части устройства интегрируют первым и вторым интеграторами, которые обнуляют в конце каждого разряда кода данных, полученные интегралы сравнивают на двух компараторах с одинаковыми по абсолютной величине, но разными по знаку порогами, величину которых выбирают, исходя из формы коротких импульсов и режима работы связанных контуров, сигналы с выходов компараторов подают на входы элемента И, на выходе которого получают восстановленные значения разрядов кода данных, переданных через воздушный зазор.1. The method of transmitting and receiving data through the air gap by short pulses, which consists in the fact that on the rotating part of the device pulses of bits of the information code are used to excite the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is separated from it by an air gap and is located on the fixed part of the device, characterized in that from the discharges of the code short excitation pulses are formed in comparison with their duration, positive and negative half-waves of reaction to them in a stationary Parts of the device are integrated by the first and second integrators, which zero at the end of each bit of the data code, the obtained integrals are compared on two comparators with thresholds identical in absolute value but different in sign, the value of which is selected based on the shape of short pulses and the operation mode of the coupled circuits, signals from the outputs of the comparators are fed to the inputs of the And element, the output of which receives the restored values of the bits of the data code transmitted through the air gap. 2. Устройство для реализации способа передачи и приема данных через воздушный зазор короткими импульсами, содержащее на вращающейся части формирователь импульсного сигнала возбуждения, вход которого является входом устройства, соединенный с входом первичного контура индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых, соединенный с входом первого компаратора, расположен на неподвижной части, отделенной от вращающейся части воздушным зазором, отличающееся тем, что в него на неподвижной части введены первый и второй ключи, первый и второй интеграторы, второй и третий компараторы и элемент И, формирователь генерирует под воздействием разрядов кода данных короткие по сравнению с длительностью разрядов импульсы, вход первого компаратора, использующего нулевой порог, соединен со входами ключей, прямой выход первого компаратора соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен со входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, на второй вход которого подан порог +Р, инверсный выход первого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен со входом второго интегратора, выход которого соединен со вторым входом третьего компаратора, на первый вход которого подан порог -Р, управляющие входы интеграторов соединены со входом "Сброс" устройства, сигнал которого обнуляет интеграторы в конце каждого разряда кода, выходы второго и третьего компараторов соединены со входами элемента И, выход которого является выходом устройства.2. A device for implementing a method of transmitting and receiving data through an air gap in short pulses, comprising, on a rotating part, a driver of a pulse excitation signal, the input of which is an input of the device connected to the input of the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is connected to the input of the first comparator, located on the fixed part, separated from the rotating part by an air gap, characterized in that the first and second keys, the first and the second integrator, the second and third comparators and the AND element, the driver generates pulses short compared to the duration of the bits under the influence of the data code bits, the input of the first comparator using the zero threshold is connected to the key inputs, the direct output of the first comparator is connected to the control input of the first key, the output of which is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the first input of the second comparator, to the second input of which a threshold + P is applied, the inverse output of the first comparator is connected connected to the control input of the second key, the output of which is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the second input of the third comparator, the first input of which has a threshold -P, the control inputs of integrators are connected to the input "Reset" of the device, the signal of which resets the integrators at the end each bit of the code, the outputs of the second and third comparators are connected to the inputs of the element And, the output of which is the output of the device.
RU2019116583A 2019-05-29 2019-05-29 Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation RU2710301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116583A RU2710301C1 (en) 2019-05-29 2019-05-29 Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116583A RU2710301C1 (en) 2019-05-29 2019-05-29 Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710301C1 true RU2710301C1 (en) 2019-12-25

Family

ID=69023051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019116583A RU2710301C1 (en) 2019-05-29 2019-05-29 Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710301C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004010140T2 (en) * 2003-08-08 2008-09-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. UNIDIRECTIONAL CURRENT AND BIDIRECTIONAL DATA TRANSMISSION OVER A SINGLE, INDUCTIVE COUPLING
RU2566949C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of formation of bipolar signals for data transmission through air gap and device for its implementation
US9633783B2 (en) * 2012-05-03 2017-04-25 Atlas Copco Industrial Technique Ab Transmission of signals through a non-contact interface
CN107671854A (en) * 2016-08-02 2018-02-09 先进科技新加坡有限公司 Transmission of wireless signals in pickup and place apparatus
RU2674923C1 (en) * 2017-12-26 2018-12-13 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method and device for transmitting data through the air gap with the use of inductive related circuits excited by an acute-angle pulse

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004010140T2 (en) * 2003-08-08 2008-09-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. UNIDIRECTIONAL CURRENT AND BIDIRECTIONAL DATA TRANSMISSION OVER A SINGLE, INDUCTIVE COUPLING
US9633783B2 (en) * 2012-05-03 2017-04-25 Atlas Copco Industrial Technique Ab Transmission of signals through a non-contact interface
RU2566949C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of formation of bipolar signals for data transmission through air gap and device for its implementation
CN107671854A (en) * 2016-08-02 2018-02-09 先进科技新加坡有限公司 Transmission of wireless signals in pickup and place apparatus
RU2674923C1 (en) * 2017-12-26 2018-12-13 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method and device for transmitting data through the air gap with the use of inductive related circuits excited by an acute-angle pulse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4019181A (en) Transponder system
US4479215A (en) Power-line carrier communications system with interference avoidance capability
JP2004528776A (en) Method and apparatus for signal detection in ultra wideband communication
JPS5875355A (en) Method and device for transmitting data using chirped frequency deviation keying modulation
JP4271039B2 (en) Ultra-wideband impulse generation and modulation circuit
US4241447A (en) Secure spread spectrum communication system
CN101688913A (en) Method for determining line-of-sight (los) distance between remote communications devices
US2529510A (en) Radio system for measuring distance by phase comparison
US3298024A (en) Method and device for distance measuring with the aid of electric waves
US3437937A (en) Digital squelch system
JP3336059B2 (en) Error detection device
RU2710301C1 (en) Method of transmitting and receiving data through an air gap with short pulses and a device for its implementation
Bell et al. Application of acoustic surface-wave technology to spread spectrum communications
US2415919A (en) Multiple pulse characteristic communication system
US5905761A (en) Amplitude shift keyed receiver
US3755741A (en) Self-monitoring of radio receivers
US4358857A (en) Communication system
RU2674923C1 (en) Method and device for transmitting data through the air gap with the use of inductive related circuits excited by an acute-angle pulse
RU2723088C1 (en) Method for transmitting and receiving data through an air gap by bipolar pulses and a device for realizing said data
US2415918A (en) Multiple pulse characteristic communication system
US5249186A (en) Apparatus for detecting the start of frame in bipolar transmission systems
US2466230A (en) Pulse time modulation system
RU2719557C1 (en) Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said
US2415920A (en) Multiple pulse characteristic communication system
US2537163A (en) Signal receiving system