SU407376A1 - Адаптивный коммутатор системы тел еизмерен ии - Google Patents

Description

Изобретение от оситс  к облает телемеха И и и может с ользоваио В качестве электронно 0 коммутатора в цифровых с стема .х теле1 змеренн с кoдoв J змереиием , частота 1ерекл очеии  оторого от С орост 1 измер ем 5 х нроцесСОВ ри И. В з СОКО; 1 и ер1 ОД111 ес и носто  1ое значение ф актив ости из.мср емы.х прО дессов. Извест Ы адаптнви з е ол1мутаторы системы теле 1змереии1, содержащ е оМеНТОВ ПОЯВЛе ИЯ Требова И , ерВ)е ВХОД) vOTOpO ) К анализатор  активности 1змер емых араметров, а выход) через нос; едователь о соединенные детектор .ма симал 5НО о сигнала, ло -ическую схему B Jбора , стат1 ческоГ и динамичеcKoii ам ти адресов каналов нодкл очены о входа Л матрицы, выходы которой :1рдкл Очеиы ко входам ключей, схем) «ИЛИ, ц заторов измер ем х параи ко вторым входам схемы нам т ло вленн  требований. Другие в. и анализаторов акт вностн измес ,о Хметров подкл очены к . вестных устройств в том, что -ности измер емых процес ц  на обслуж ван е , ie обеспечива ь измер емы. ,eccoB. В результате сн жаетс  иадеж 1ость систе.чы теле1 змерени и точност) результатов контрол  3.)х ироцессов ир их акт 1вио;--ти (в уста овившемс  режиме ). зобретенн   вл етс  повыгнение эффектнв остн обслуживани  тзмер емы.х процессов в случае нх активност. Поставлен а  цель дост1 гаетс  тем, что в федложен ое устро ство введена схема р уд тельного онроса, вход которой нодкл очеи к ВЫХОД}- схемы «ИЛИ, а выход - к трет) .М входам схемы пам т моментов но влен   требований, а также тем, что схема г рннудитель ого опроса содерж Т счетч ж трсбован й на обслужнван е, счетч к кал броБа ых отрезков времен, задержки, пример управлени , каскад ант совпаден  . Выход счетч ка требований через триггер у равлени  1одключен к одному ВХОДУ каскада а 1тпсовиадени , другой вход которо 0 НОДКЛ ОЧеН к другому входу СЧеТЧ Ка требований на обслуж ванпе, через задержк - к другому входу тр ггера у ра8лен Я и к выходу счетчика калиброванных отрез ов времени. Пеобходимость принудительного оиредел етс  по величине объединенного потока требований на обслуж вание . Если количество требований на

обслуживание за определенное врем  (например , за цикл опроса всех датчиков) ниже заданной величины (, где л - интенсивность потока требований), то производитс  принудительный опрос каналов, начина  с канала с наименьшим номером. При повышении активности измер емых процессов условие не соблюдаетс , и схема принудительного опроса не работает. Така  логика работы схемы позволила повысить эффектиВНость обслуживани  информационных каналов адаптивным коммутатором при низкой активности измер емых процессов.

На чертеже приведена функциональна  схема предложенного устройства.

Адаптивный коммутатор состоит из анализаторов / активности из.мер емых параметров, схемы 2 пам ти моментов по влени  требований на опрос каналов, котора  содержит генераторы 3 пилообразного напр жени , детектора 4 максимального сигнала, логической схемы 5 выбора каналов, котора  содержит схемы совпадени  6, схемы «ИЛИ 7 н каскады антисовпадени  8, схемы 9 статической пам ти адресов каналов, схемы 10 динамической 1 ам ти адресов каналов; диодной матрицы //, ключей .12, схемы «ИЛИ J3 и схемы 14 принудительного опроса каналов, котора  соержит счетчик 75 числа требований на обслуживание , триггер управлени  .16, каскад антисовпадеии  17, счетчик 18 .калиброванных отрезков времени и линию задержки 19.

Устройство работает следующим образом.

Напр жени  с датчиков поступают на соответствующие входы адаптивного коммутатора. Этн напр жени  непрерывно анализируютс  анализаторами 1 активности. Анализаторы ктивности выиоли ют неравноотсто щую дискретизацию непрерывных сообщений по выбранному алгоритму. В момент, когда разность между измер емым нанр жением, выдаваемым датчиком, 1 напр жением, вырабатываемым анализатором активности, достигает допустимой погрешности приближени , анаЛизатор 1 активности вырабатывает импульс (требование) на опрос данного канала. Фроном импульса запускаетс  геиератор 3 иилообразного напр жени  схемы 2 пам ти моментов , по влени  требовани  на опрос каналов. Если требовани  от нескольких анализаторов / поступают одиовременно, то генераторы 3 запускаютс  тоже в один и тот же момент времени. Каждый геиератор 3 вырабатывает линейно-нарастающее (или линейно-иодающее ) напр жение с одинаковым наклоном. лительность пилообразного напр жени , вырабатываемого генератором 3, зависит от количества требований, поступивших за врем  обслуживани  ирибора. Длительность обслуживани  каждого требовани  выбрана постоултой и равной длительности слова в двоичном коде, состо щего из информационной и адресной частей, телеметрического кадра. Необходимость посто нного обслуживани  каждоГО требовани  базируетс  на известном положении о том, что врем  ожидани  требований очереди, в среднем будет тем мeньщei чем более стандартизованы длительности обслуживани  этих требований. Тогда наименьща  длительность пилообразного напр жени  генератора 3 будет равна у, а наибольша  - N , где Л -число каналов адаптивного .коммутатора . Напр жение с генераторов 3 поступает на детектор 4 максимального сигнала.

Детектор 4 максимального сигнала представл ет собой схему сравнени  на N входов и состоит из Л транзисторов, имеющих общее эмиттерное сопротивление. В момент сравнени , который соответствует началу слова в телеметрическом кадре, с общего синхронизатора передающей аппаратуры системы телеизмерений поступает импульс. В этот момент на выходах детектора 4 по вл етс  сигнал на той выходной шине, на входе которой действовало наибольщее напр жение. Наибольшее напр жение будет поступать от того генератора 3 пилообразного напр жени , запуск которого произошел раньше. Если в момент сравнени  на входах детектора 4 два н более одинаковых напр жени , что соответствует групповому поступлению требований, то на соответствующих выходах в это же врем  по в тс  напр жени . Отсюда видно, что детектор 4 выполн ет роль диспетчера, организующего дисциплину обслуживани  «привел первым первым обслужен.

С выходов детектора 4 сигиалы поступают на входы логической схемы 5 выбора каналов.

Логическа  схема 5 выбора каналов состоит из Л шин, равное числу каналов. Схемы совпадени  6 включены между каждыми соседними шинами, через одну шину, через две и так далее. Общее число схем совпадени  6 равно числу сочетаний из N по два. К -V-ой шнне подключены () схем совпадени  6, вторые входы этих схем подключены соответственно к первой, второй и т. д. шинам. Со схем совпадени  сигналы через схемы «ИЛИ 7 поступают на каскады аитисовпадени  8, которые расположены во всех шинах, кроме первой, соответствующей первому каналу. В случае, если с выхода детектора 4 напр жение ноступило только на один вход логической схемы 5, то каскады логической схемы 5 пропускают это напр жение на выход, не оказыва  на него никакого воздействи . Если же 1 .момент сравнени  напр жение по вл етс  сразу на иескольких выходах детектора 4, то на выход логической схемы 5 выбора капало проходит напр жение с того входа, котог соответствует наименьшему номеру ка Например, пусть напр жение с детект иостуиило только на входы а и б, что ствует первЬму и второму каналу, е ние, действующее на входе а, .. ход схемы 5. а наир жение, дей входе б, через каскад анти ироходиг, так как срабатыв

дени  6, и образовавшийс  импульс закрывает каскад антисовпадени  8. В результате при поступлении требований группами (по два, по три и т. д.) логическа  схема 5 выбора каналов организует ди-сцинлину обслуживани  в пор дке нумерациИ каналов.

Напр жение с одного из V выходов логической схемы 5 поступает на схему 9 статической пам ти адресов, котора  представл ет собой запоминающее устройство номеров каналов адаптивного коммутатора в двоичном коде. Разр дность двоичного кода олредел тс  из выражени  (Л/+l). Отсюда следует, что канальность адаптивного коммутатора должна быть , причем адрес номера канала, содержащий одни нули,  вл етс  запрещенным (занись номера канала в двоичном коде производитс  перед работой). Если необходимо сменить адреса в процессе работы, то в составе передающей аппаратуры должно быть программное устройство с записанными адресами номеров каналов, которое включаетс  по соответствующей команде. Дл  этого схема 9 статической пам ти должна нметь каскады ввода адресов. Кроме того, схема статической пам ти адресов 9 должна иметь устройство считывани , а элементы пам ти должны быть выбраны такими, что при считывании записанна  информаци  должна сохран тьс  (элементы пам ти с неразрушаемым считыванием информации). Устройство считывани  схемы статической нам ти должно состо ть из обмоток считывани  и набора схем «ИЛИ. Общее число схем «ИЛИ равно числу разр дов в двоичиом коде, а число входов в каждой схеме «ИЛИ равно числу каналов.

Выходы логической схемы 5  вл ютс  обмотками считывани  схемы статической нам ти адресов 9. Напр жение, поступающее по одному из выходов логической схемы 5,  вл етс  сигнало.м считывани  номера соответствующего канала в двоичном коде. Двоичное число в парал;1ельном коде поступает на схему JO динамической нам ти адресов, представл ющую собой отдельные триггерные  чейки ;ам ти (св зи между триггерами отсутствуют ). В начале каждого слова триггеры схемы W динамической иам ти устаиавливаютс  в исходное (нулевое) состо ние и.миульсами сброса, поступающими с синхронизатора передаюп 1 ,ей аппаратуры. Частота следовани  импульсов сброса равна частоте следовани  слов в телеметрическом кадре (запуск триггеров - раздельный). С нрпходом сигнала на обмотку считывани  схемы 9 двоичное число из  чеек статической нам ти переписываетс  в  чейки схемы 10 динамической пам ти адресов .

В соответствии с заиисапным числом в схеме 10 возбуждаетс  соответствующа  выходпа  шина диодной матрицы 11 и ключ 12 даипого канала открываетс . Диодна  матрица 11 обычна , но запрещенной  вл етс  комбинаци , состо п1,а  из одних пулей. Если триггеры динамической нам ти соединить но схеме счетчика, то совместно с диодной матрицей И и ключами 12 будут представл ть собой электронный коммутатор. Напр жение с датчика, нрощедщее через ключ 12, поступает на аналого-цифровой преобразователь, в котором к измерительной информации нриписываетс  адрес канала, поступающий со схемы 10 статической пам ти адресов. Одновременно с открытием ключа 12 данного капала нанр жением , снимаемым с выходной щины диодной матрицы 11, возвращаютс  в исходное состо ние анализатор 1 активности и генератор 3 пилообразного напр жени  схемы 2 иам ти моментов по влени  требований на онрос данного канала. На этом заканчиваетс  цикл обслуживани  одного требовани . Носкольку длительность обслуживани  каждого требовани  выбрана посто нной и равной длительности слова в двоично.м коде, то с поступлением очередпого импульса синхроиизации, совпадающего с началом следующего слова, на вход детектора 4 максимального сигнала начинаетс  обслуживание очередного требовани , если оно имеетс .

При таком методе передачи результатов измерений в структуре телеметрического сигнала возможны как холостые слова, так и холостые кадры, когда требовани  на онрос каналов поступают редко. В этих услови х обычно используют сочетание времеиного и кодового разделени  каналов, т. е. используют циклический и адаптивный -коммутаторы. Схема «ИЛИ 13 предназначена дл  того, чтобы в случае зан тости адаптивного коммутатора поступал сигпал запрета на передачу информации циклическим коммутатором.

Кроме того, импульсы запрета с выхода схемы «ИЛИ 13 поступают иа вход счетчика числа требований на обслуживание 15 схемы 14. Счетчик 15 (двоичный, дес тичный и т. д.) имеет ограниченный объем Ммип, Ммпн - минимальное количество требоваиий на обслуживание , ноступивщее на адаптивный коммутатор за заданное врем  ta и работает на иереполпение .

При высокой активиости измер емых процессов , когда требова ни  на опрос капалов поступают достаточно часто (больше, чем Л/М1П1 за врем  t), то счетчик /5 за врем  / переполн етс  (допускаетс  многократное переполнение) и выдает импульс, которыГ устанавливает в рабочее ноложеипе триггер управлени  16. Напр жением, снимаемым с выхода триггера управлени  16, закрываетс  и каскад аптисовпадени  /7, и схема ирииуд тельпого опроса не работает.

Врем  работы счетчика /5 / задаетс  счсгчико .м 18, который непрерывно считает нмпульсы , поступающие с выхода синхронизатора иередающей аппаратуры. Объем счетчика 18 выбираетс  таким, что он начинает счет импульсов одиовременно с началом работы счетчика 15 и переполн етс  через врем  (. В момент переполнени  па его выходе но вл егс  импульс переполнени , который, во-первых, поступает на вход каскада антисовпадени  17. во-вторых, устанавливает в нулевое состо ние счетчнк 15 (прерывает работу счетчика 15) и, в-третьих, через линию задержки 19 (врем  задержки определ етс  временем установлени  переходных процессов в триггере управлени  16} поступает на триггер управлени  16 и возвращает его в исходное состо ние, при котором каскад антисовпадени  остаетс  открытым . Поскольку при высокой активности измер емых процессов каскад анрисовпадени  17 остаетс  закрытым, то импульс переполнени  счетчИКа М -никакого возде 1стБи  на режим работы адаптивного коммутатора не оказывает.

При низкой активности измер емых ироцессов (например, в установившемс  режиме работы контролируемых систем), когда требовани  на опрос поступают весьма редко (меиьше , чем уИмии за врем  /о) или вообще не поступают за врем  о, требование на опрос каналов формируетс  с помощью схемы 14. В этом случае счетчик 15 за врем  to, задаваемое счетчиком 18 ие успевает перепол:нитьс , триггер управлени  16 остаетс  в исходном состо нии, и каскад антисовпадени  17 открыт. Поэтому импульс переполнени  счетчика 18 проходит через открытый каскад аитисовпадени  17 и поступает на генераторы 3 схемы 2 пам ти моментов по влени  требовании на опрос каналов и своим фронтом -запускает генераторы 3. Одновременно во всех каналах по вл етс  требование на обслуживание. Адаптивный коммутатор приступает к выполнению требований иа обслуживание, начина  с первого канала. Этим же имиульсо.м переполпеип  счетчика 18 счетчик 15 устаиавливаетс  в пулевое состо ние. Снова счетчик 15 иачинает счет ностуиающих требований на обслуживание . Поскольку принудительно обслуживаютс  все каналы и требований много, счетчик 15 за врем  /о переполн етс , триггер управлени  16 устаиавливаетс  в рабочее положение, и каскад антисовпадени  17 закрываетс . Поэтому импульс иереиолпеии  счетчика 18, по вл ющийс  через врем  о, на вход схемы 2 плм п; моментов по влени  требований на опрос каналов не проходит, ио устанавливает счетчик /5 и триггер управлеии  16 в исходное состо ние, подготавлива  тем самым схему 14 к следующему ци-клу опроса. Если сохран етс  низка  активна  активность измер емых процессов, то цикл принудительного опроса повтор етс  через врем  2t.

Пред м е т и з о б р е т е и    

1.Адаптивный коммутатор системы телеизмерений , содержащий схему пам ти моментов ио влени  требований, первые входы которой подключены к выходу анализатора активности измер емых параметров, а выходы через последовательно соединен1Пз1е детектор максимального сигнала, логическую схему выбора каналов, схемьг статической п динамической иам т) адресов каналов подключены ко входам диодной матрицы, выходы )соторой подключены ко входам ключей, схемы «ИЛИ, анализаторов активности измер емых параметров и ко вторым входам схемы пам ти моментов по влени  требований, другие входы ключей и анализаторов активности измер емых параметров подключены к датчикам, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективное ги устройства в случае низко активности измер емых нроцессов, введена схема принудительного опроса, вход которой подключен к выходу схемы «ИЛИ, а выход - к третьим входам схемы нам ти моментов ио влени  требоваиий.

2.Коммутатор по иуикту 1, отличающийс  тем, что схема принудительного опроса содержит счетчик числа требований иа обслуживание , счетчик калиброваипых отрезков времени, линию задержки, триггер управлени , каскад антисовнадеии , причем выход счетчика чис.ш требоваиий через триггер управлени  подключен к одному входу каскада антисовпадени , другой вход которого подключен к другому входу счетчика числа требований на обслуживание , через линию задержки- к другому входу триггера управлени  и к выходу счетчика калиброваииых отрезков времени.