SU1020848A1 - Устройство дл передачи телеизмерений в число-импульсном коде - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ В ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОМ КОДЕ, содержащее первичный преобразователь , первый вход которого  вл етс  входом устройства, генератор синхроимпульсов, отличающее с   тем, что, С целью повышени  быстродействи  устройства, в него введены блок управлени , делители, счетчик, блок сравнени , элементы И, элемейт ИЛИ, формирователь импульсов и шина посто нного потенциала, первый выход первичного преобразовател  сЬедииен с первыкш входами парпервого счетчика и первого делител , выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и первым входом блока управлени , выход первичного преобразовател  соединен с первым входом второго делител , выход которого соединен с первымвходом первого элемента И и вторым входом блока управлени , выход которого соединен с. вторьм входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго счетчика и второго-элемента И, выход которого соединение вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с Ьходом формировател  импульсов, выход которого  вл етс  выходом устройства, выход генеоатрра синхроимпульсов соединен с вторыми входами первичного преобр зовател , делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответст вукадими входаьм блока сравнени  кодов,выход блока сравнени  кодов соединен с вторьа«1 входом второго элемента И, третий вход блока управ (/) лени  подключен к шине посто нного потенциала. 2. Устройство по п. 1, о т. л ичаюадеес  тем, что блок управ лени  выполнен на D-триггерах, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триг гера, выход которого соединен с выходом блока управлени , асинхронный вход первого D-триггера и объединенные синхронизируюиб е входы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами блока управлени , информационный вход первого D-тригirepa соединен с третьим входом бло;ка управлени .

Description

Изобретение относитс  к телемеханике и может использоватьс  дл  передачи информации об измер емой величине в число-импульсном коде, например, в мультиплексной системе управлени -элементами подводного устьевого оборудовани  при бурении нефт ных и газовых скважин с плавучих буровых установок и судов.

ИзЬестно устройство дл  телеизмерени  и телесигнализации, содерркащее формирователь число-импульс-ного кода, в котором измер ема величина преобразуетс  в число периодов переменного тока, пропущенных в линию св зи ClЦ.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  цифровой компас , содержащий генератор синхроимпульсов и схему формировани  числоимпульсного кода с генератором, импульсов . Принцип действи  этого устройства состоит в следующем. Уго отклонени  магнитной стрелки преобразуетс  в серию пр моугольных импульсов, передаваемую в линию св зи , причем число импульсов.в серии пропорционально измер емой величине отклонени  Г2 3.

Недостатками известных устройств  вл етс  относительно низкое быстродействие . Повышение быстродействи  св зано с увеличением частоты следовани  импульсов в серии импульсов , что приводит к расширению полосы пропускани  лииии св зи и затрудн ет использование устро ства в многоканальных системах телеизмерени .

Цель изобретени  - повышение бысродействи  устройства путем уменьшени  частоты следовани  импульсов в серии импульсов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  передачи телеизмерений в число-импульсном коде, содержащее первичный преобразователь , первый вход которого  вл етс  входом устройства, генератор синхроимпульсов, введены блок управлени , делители, счетчики, блок сравнени , элементы И, элемент ИЛИ., формирователь импульсов и шина посто нного потенциала, первый выход первичного преобразовател  .соединен с первыми входами первого счетчика и первого делител , выход которого со1единен с первым входом элемента ИЛИ и первым входом блока управлени , второй выход первичного преоб разовател  соединей с первым входом второго делител , выход которого содинен с первым входом первого элемента И и вторым входом блока управлени , выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго счетчика

и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход, элемента ИЛИ соединен с входом .формировател  импульсов, выход которого  вл етс  выходом устройства , выход генератора синхроимпульсов соединен с вторыми входами первичного преобразовател , делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответствующими входами блока сравнени ,кодов, выход . блока сравнени  кодов соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход блока управлени  подключен к шине посто нного потенциала .

Кроме того, блок управлени  выполнен на D-триггерах, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера выход которого соединен с выходом блока управлени , а синхронный вход первого D-триггера и объединенные синхронизирующие входы первого и второго D-триггеров. соединены соответственно с первым и.вторым входами .блока управлени , информационный вход первого D-триггера соединен с третьим входом блока управлени .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства; на фиг . 2 временна  диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - вариант исполнени  блока управлени ; на фиг. 4 временна  диаграмма работы блока управлени .

Устройство содержит первичный преобразователь1 с генератором импульсов (не показан), шину 2 посто нного потенциала (логической единицы), генератор 3 синхроимпульсов , первай 4 и второй 5 делители, первый 6 и второй 7 счетчики, первый 8 и второй 9 элементы И, блок 10 сравнени  (кодов), блок 11 управлени , элемент ИЛИ 12, формирователь 13 импульсов.

. Блок 11 управлени  (фиг. 3) может быть построен на D-триггерах и содержит первый D-триггер 14 с пр мым .динамическим входом 15 синхронизации и асинхронным R-входом 16 и второй О-триггер 17с инверсным динамическим входом 18 синхронизадии . На фиг. 3 показаны также информационные вход 19 второго D-триггера и 20 первого 0-триггера- .

Устройство работает следующим образом.

Синхронизирующий импульс генератора 3 синхроимпульсов запускает преобразователь 1 и устанавливает в .О первый 4 и второй 5 делители и (Первый б и второй 7 счетчики. Преобразователь 1 вырабатывает серию импульсов, следующих с частотой, определ емой частотой работы генератора импульсов. Причем число импульсов в серии пропорционально измер емой величине, поступающей на входустройства. Эта сери  импульсов поступает на входы первого делител  4 и первого счетчика 6. Первый делитель 4, имеющий коэффициент делени  п, пропускает на вход элемента ИЛИ 12 и блока 11 управлени  кгиедый п-й импуль-с, и количест во импульсов на выходе первого де|лител  4 равно частному от делени  числа импульров в серии на п, причем эти импульсы след5«от с частотой в п раз ме(ньшей Частс ты генератора й мпульсов. Первый счетчик 6 имеет коэффициент пересчета п и по окончаний серии импульсов, вырабртанной пре.сгбраэователем 1, на его выходах устанавливаетс  двоичный &квива ент остатка от делени  количества импульсов в серии на п. Второй делитель 5, аналогичный первому делители 4, пропускает на бле 11 управлени  каждай п-й импульс из непрерывной п ериодической последовательности илотульсов, поступающей с преобразовател : 1. Блок 11 управлени  фиксиру« Т одновременное поступление иш1ул ьс6в с выходов пер вого 4 и второго 5 делителей.

Вторе счётчик 7, аналогичный первс у счетчику б и.меет коэффициент пересчета п.-Счётчик 7 устанавливаетс  в О синхронизирующим импульсом с rieHepatTopai 3 синхроимпульсов . Пб окончании серии нмпульсов с преоб эазовател  1 блок 11 управлени  после раздел ющей паузы разрешает прохождение импульсов с делител  5 через первый элемент И 8 на второй счетчик 7. Если первый счетчик 6 находитс  в состо нии, ртличнетл от нул  (т,е. если число импульсов в исходн эй: серии импульг сов делитс  на п. с остатком) j то блок 10 сравнени  кодов разрешает прохождение импульсов с выхода первого элемента И JB через второй элёмеит И 9 на вход элемента ИЛИ 12. При поступлении на второй счетчик 7 поелёдрвательности импульсов, число KOToptjx равно рстатку от делени  исходной серии импульсов на п, на выходах второзЕ о счетчика; 7 установитс  та же колшева  комбинаци , что и на выходах первого счетчика; 6, блок 10 сравнени  кодов запретит прохождение илшульсов с выхода первого элемента И 8 через второй элемент И 9 на вход элемента ИЛИ 12 Таким рбразс, число импульсов на выходе элемента ИЛИ 12 во второй серии икшульсов равно остатку от делени  исходной серии импульров на п.

В результате на выход элемента ИЛИ 12 проход т последовательно

две серии импульсов, разделенных паузой. Количество импульсов в первой серии равно частному, а во второй - остатку от делении-исходной серии импульсов, выработанной преобразователем 1, на п. Причем частрта следовани  илшульсов в них в п раз меньше исходной частоты, равной частоте работы, генератора импульсов . Импульсы с выхода элеo мента ИЛИ 12 прохрд т на выход устройства через фррмиррватель 13, уменьшающий скважность выходных импульсов . При поступлении следующего синхронизирующего импульса с генератора 3 синхроимпульсов внрвь

5 запускаетс  преобразователь 1. Первый 4 и втррой 5 делители, первый б и второй 7 счетчики устанавлива .Л)тс  в О и цикл повтор етс .

Формирование паузы и зад ержка

0 второй серии импульсов осуществл етс  блоком 11 управЛейи . На входы блока 11 управлени  поступают импульсы с преобразовател  1 через делители 4 и 5 соответственно. Так

5 как преобразователь 1 вырабатывает на своем выходе серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора импульсов, то на входы делителей 4 и 5 соот0 ветственно поступает ограниченна  по количеству импульсрв сери  и непрерывна  последовательность синхронных и синфазных импульсов (т.е. следуюи х с одинаковой частотой и

5 совпадающих по фазе). На выходы делители 4 и 5 проходит 1саждый п-й импульс.

Таким образом, на вкиеоде делител  4 по вл етс  сери  импульсов, число котЫЁжк равно частщаму от делени  исходной серии импульсов на 11, а на В ЕлХоде делител  5 - непрерывна  последовательность импульсов. ПЕЖчем импульсы на выходах делИтелей 4 и 5 синхронны и синфаз5

.ны, а их частота в п раз меньше частоты генератора импульсов преобразовател  1. Блок 11 управлени  осуществл ет проверку совпадени  импульсов на выходах делителей 4 и 5

0 По окончании серии И1«1уЛьсов на вы-, ходе делител  4 при поступлении очередного импульса с делител  5. блок 11 управлени  зафиксирует отсутствие импульса На выходе делител  4 .

5 и выдаст на своем выходе разрешающий сигнал.

Вр избежание сост зани  фронтов импульсов с делителей 4 и. 5 при их сравнении блоком 11 управлени  и

О

;дл  фор 4иррвани  разделительной паузы разрешающий сигнал устанавливаетс  на выходе блока 11 управлени  по спаду того И11шульса с дели .тел  5, при поступлении которого .б. 11 управлени  зафиксировал от5

сутствие очередного импульса с де-. лител  4, Поэтому этот импульс с делител  5 через первый элемент И 8 не проходит на второй счетчик 7 и через второй элемент И 9 на элемент ИЛИ 12. На.выходе элемента-ИЛИ 12 в этот момент времени импульс отсутствует , так как импульсы с делител  4 уже прекратились, а импульсы с делител  5 еще не пропускаютс  блоком 11 управлени  через первый элемент И 8. Прохождение импульсов с делител  5 разрешаетс  блоком 11 управлени , начина  со следующего после того импульса, по которому блок 11 управлени  фиксирует отсутствие импульса с делител  4, Таким образом, задержка блоком 11 управлени  прохождени - импульсов с .делител  5 через первый элемент И 8 на один период следовани  этих импульсов определ ет паузу между первой и второй сери ми импульсов на выходе элемента ИЛИ 12.

Принцип работы число-импул-ьсного устройства телеизмерени  иллюстрируетс  временной диаграммой, представленной на фиг. 2.

Цикл работы устройства начинаетс  при поступлении синхронизирующего импульса с генератора 3 синхроимпульсов (фиг. 2а). Этим импульсом устанавливаютс  в О делители 4 и 5 и счетчики 6 и 7, а также запускаетс  преобразователь 1, который вырабатывает серию импульсов, число которых пропорционально измер емой величине (фиг. 2в) Временна  диаграмма устройства дл  нагл дности построена дл  конкретного значени  числового эквивалента измер емой величины N 10. Так как преобразователь 1 вырабатывает серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора импульсов (фиг. 2б), то эти импульсы следуют с одинаковой частотой и совпадают по фазе (фиг. 26, ив). Делители 4 и 5 пропускают каждый п-й импульс из последовательности импульсов, поступающей на их вход. При построении диаграммы выбрано п 4. Таким образом, делители 4 и 5 пропускают каждый четвертый импульс из поступивших на их вход (фиг. 2г и д), причем на выходе делител  4 по витс  только два импульса , что соответствует частному от делени  исходной серии из де.с ти импульсов на четыре (фиг. 2д). При этом на выходах сче чика б установитс  кодова  комбинаци , соответствующа  числу 2, т.е. остатку от делени  исходной серии на четыре.

Блок 11 управлени  по окончании серии импульсов с преобразовател  1 фиксирует, что на его входфз поступил импульс .только с делител  5

(фиг. 2г и д), и по спаду этого импульса выдает разрешающий сигнал (фиг. 2е) на прохождение импульсов с делител  5 через элемент И 8 на счетчик 7. Прохождение импульсов на

счетчик 7 разрешаетс  блоком 11 уп . равлени ,.начина  со следующего

после того, во врем  которого зафиксировано отсутствие импульса с делител  4 (фиг. 2ж) .1 Блок 10 сравнени  кодов запрещает прохождение импульсов через второй элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 после поступлени  на вход счетчика 7 двух импульсов с делител  5 (фиг. 2ж и з), так как

5 при этом на выходах счётчика 7 ус танавливаетс  та же кодова  комбинаци , что и на выходах счетчика б. Следовательно, через элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 поступает два импульса с делител  5 (фиг. 2и). что соответствует остатку от делени  исходной серии импульсов на четыре. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 12 образуетс  две серии импульсов (фиг. 2к), причем число импульсов в первой серии равно частному от делени  исходной серии на четыре , а число импульсов во второй серии - остатку от делени . Пунктиром изображен отсутствующий на выходе i элемента ИЛИ 12 импульс с делител  . 5, который определ ет раздел ющую паузу между двум  сери ми импульсов. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 12 проход т на выход устройства через

5 формирователь 13, который уменьшает их скважность (фиг, 2л).

Работа блока 11 управлени  по сн етс  временной диаграммой, представленной на фиг. 4. На входы 15

0 и 18 синхронизации триггеров 14 и 17 поступают импульсы со второго делител  5 (фиг, 4а), по переднему фронту которых происходит запуск первого триггера 14. Так как на

5 его информационный вход 20 подаетс  посто нный потенциал логической е,циницы, триггер устанавливаетс  в единичное состо ние (.фиг, 4в). Если при этом на R-вход 16 первого

0 триггера 14 приходит импульс с первого делители 4 (фиг. 4б), то-триггер 14 возвращаетс  в нулевое состо ние . По окончании серии импульсов с первого делител  4 (фиг. 4б)

е очередной импульс со второго делител  5 (фиг, 4а) запускает первый триггер 14,и поскольку на R-вход 16 импульсы уже не поступают, первый триггер 14 устанавливаетс  в единичное состо йие до окончани 

цикла (фиг. 4в),

На информационный вход 19 второго триггера 17 подаетс  сигнал с выхода первого триггера 14. Запись 5 информации во втором триггере 17 происходит по спаду импульсов со второго делител  5, поступающих на его вход 18 синхронизации. Так как при условии поступлени  импульсов с первого делител  4 на R-вход 16 первого триггера 14 последний устанавливаетс  в нулевое состо ние до начала спада импульса со второго 5, покоторому во-втором триггере 17 происходит запись информации, второй триггер 17 сохра н ет нулевое состо ние. При поступ лении тлюгульса со второго делител  5 J отсутствии при этом импульса с Первого делител 4 (фиг. 4а и б) к моменту записи информации во втором триггере 17 первый триггер 14 находитс  в единичном состр нии, и по спаду импульса со второго делител  5 триггер 17 устанавливаетс  в единичное состо ние и сохран  ет его до окончани  цикла (фиг. 4г При этом блок 11 управлени  разрешает прохождение импульсов со второго делител  5 через первый элемент И 8 на второй счетчик 7. Первый 14 и второй 17 триггеры блока 11 управлени  могут устанавл ватьс  в нулевое состо ние в начале цикла синхронизирующим импульсом с генератора 3 синхроимпульсов С целью облегчени  понимани  работы схемл (фиг. 3) цепи обнулени  триггеров синх оимпульсов не показаны . Таким образом, предлагаемое уст ройСтво в сравнении с базовым объе том - цифровым компасом С2Эг имеет следующие технико-экономические преимущества: повышаетс  быстродействие устройства при той же частоте следовани  импульсов и ширине полосы пропускани  св зи; уменьшаетс  частота следовани  импульсов в передаваемой серии импульсов/ уменьшаетс  полоса пропускани  линии св зи; сокращаетс  врем  на. телеизмерение и обеспечиваетс  возможность производить телеизмерение дополнительных объектов в многоканальной системе телеизмерени . Так, если число импульсов в серии , соответствующей максимальной величине измер емого паранетра, равно N, а коэффициент делени  выбран .равным п, то коэффициент уменьшени  частоты следовани  импульсов К можно приближенно определить по формуле п N N+n2 Коэффициент уменьшени  частоты следовани  импульсов икеет максимальное значение, если коэффициент делени  выбран равным п УН. При этом он равен К -5- Так, если N 100, то максимально возможный выигрьв  в частоте при коэффициенте делени  п 10 будет равен п ти.

0uffi

1 2 5ti. 5 6 7 8 S /О

S

п п

п п

)К

гпгпт

V

о

л

Фие2

1

-

-f

О П п

1

f

 

/

-I

п п -i

1-bfu Вхр f6

w

og.f Iff

/s

i9

быуо

18

17

tpU8.3

tj9u . ч

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ В ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОМ КОДЕ, содержащее первичный преобразователь, первый вход которого является входом устройства, генератор синхроимпульсов, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок управления, делители, счетчик, блок сравнения, элементы

И, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и шина постоянного потенциала, первый выход первичного преобразователя соединен с первыми входами перпервого счетчика и первого делителя, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и первым входом блока управления, второй выход первичного преобразователя соединен с первым входом второго делителя, выход которого соединен с первымвходом первого элемента И и вторым входом блока управления, выход которого соединен с. вторь»* входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первыми входами второго счетчика и второго- элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с Входом формирователя импульсов, выход которого является выходом устройства, выход генератора синхроимпульсов соединен с вторыми входами первичного преобразователя, делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов,выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход блока управ-f ления подключен к шине постоянного • потенциала. ’

2. Устройство по π. 1, о т. л ичающееся тем, что блок управ ления выполнен на D-триггерах, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера, выход которого соединен с выходом блока управления, асинхронный вход первого D-триггера и объединенные синхронизирующие входы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, информационный вход первого D-триггера соединен с третьим входом бло[ка управления.

>