Устройство для сопряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

<в1005021 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0221.81 (21) 3354099/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

311М Ка з

G 06 F 3/04

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (ЗЗ) УДК 681,327..11(088.8) Опубликовано 150383.Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 150383

1 и, В.A Кромпляс ц .,„:,—,, / г

ll

Львовский ордена Ленина политехнический и титу"з "-: им. Ленинского комсомОла (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вычисли-. тельной технике и автоматике, предназначено для сбора и первичной обработки информации от технологических датчиков и ввода ее в ЭВМ и может применяться в АСУ с террирориально разнесенными объектами и ограниченным числом линий связи.

Известно устройство сопряжения, содержащее широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) соединенные с усилителями,, выходы которых объединены общей линией связи, а также генератор счетных импульсов, распределитель импульсов, выходами соединенный с регистром, нагрузкой которого являются ключи и в котором используется широтно-импульсная модуляция сигналов датчиков, при этом начала модуляционных интервалов для всех . датчиков совпадают, импульсы суммируются с определенным коэффициентом передачи по каждому каналу и полученный ступенчатый групповой сигнал, в котором длительность ступеньки несет информацию датчика, амплитуда.номер датчика, расшифровывается в приемной части устройства P1g .

Недостатком данного устройства является то, что для дешифрации группового сигнала s приемной части производится его дифференцирование, вследствие чего устройство чувствительно. к различным помехам, особенно к импульсным, что снижает надежность его работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения, содержащее генератор импульсов, соединенный со счетчиком и делителеяи частоты, выход которого соединен с-входамй первой группы-блока аналоговых преобразователей, первый регистр, вхо оМ подключенный ic выходам счетчика и выход которого является пер- . вым выходом устройства, сумматор, входом соединенный с линией связи и с выход м блока аналоговых преобразователей, а другими входами - с выходами ключей, первые -входы которых являются йервыми входами устройства, а вторые вхсщы связаны с выходами третьего регистра, входы которого, а также входы второго регистра и элемента ИЛИ связаны с выходами. распределителя импульсов, входом подключенного к выходу суииатора, куда подключен также вход первого формирователя импульсов, выход

1005021 которого связан с вторым входом первого регистра, шифратор, входами соединенный с выходами второго регистра, а выходы которого являются вторыми выходами устройства, элемент

ИЛИ выходом связан с входом второго формирователя импульсов, выход которого связан с вторым входом второго регистра и является третьим выходом устройства. Блок аналоговых преобразователей устройства содержит ШИМ, первые входы которых являются первой группой входов блока, вторые входы являются второй группой входов устройства, усилители, выходы которых объединены и являются выходом блока аналоговых преобразователей, инверторы и элементы И, выходы которых соединены с входами усилителей, выходы ШИМ через инверторы соединены с входами элементов И, вторые входы которых соединены с первыми .. входами ШИМ (2 j.

Данное устройство имеет ограниченную помехозащищенность из-за помех, амплитуда которых совпадает с кодированными значениями амплитуд отдельных каналов и плоская часть которых соизмерима по длительности с временем реакции распределителя импульсов устройства.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входами делителя частоты и счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра, выход которого является первым выходом устройства, ШИМ, первые входы которых соединены с выходом делителя частоты, вторые вхоцы ШИМ являются входами первой группы устройства, выходы ШИМ через соответствующие инверторы соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с первыми входами соответствующих ШИМ, а выходы через соответствующие усйлители соединены с первым входом сумматора, другие входы которого подключены к выходам соответствующих ключей, первые входы которых являются входами устройства второй группы, выход сумматора соединен через первый формирователь импульсas с другим входом первого регистра и непосредственно - с первым входом распредели теля импульсов, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, выход которого является вторым выходом устройст. ва, вторые входы ключей соединены с соответствующими выходами третьего

I регистра вход первой группы кото рого соединены с выходами первой группы распределителя импульсов, входы второй группы — с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго формирователя импульсов, введены . . третий и четвертый формирователи импульсов, элемент И, триггер, элемент ИЛИ-НЕ, причем вход третьего формирователя импульсов соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов — с вторым входом распределителя импульсов и с входом четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с первыми входами элемента И и триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу второго регистра и являетсятретьим выходом устройства, выходы второй группы распределителя импульсов подключены к входам вторых групп второго и третьего регистров, выходы второго регистра соединены с входами группы распределителя импульсов, входы распределителя второй и третьей групп являются входами устройства второй и третьей групп соответственно, Кроме того, распределитель импуль35 сов содержит нуль-органы группы, элементы И второй группй и сумматоры первой и второй групп, выходы которых соединены с входами нульорганов группы, первые входы элеменЩ тов И второй группы соединены с выходами нуль-органов группы, вторые входы .элементов И второй группы являются входами первой группы распределителя импульсов, а третьи . входы являются вторым входом распределителя, выходы элементов И являются выходами первой группы распределителя, выходы нуль-органов группы являются выходами второй группы распределителя, первые входы сумматоров первой и второй групп являются первым входом распределителя, вторые входы сумматоров пер.вой и второй. групп подключены к входам распределителя второй и третьей групп соответственно.

На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы

его работы.

60 Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3, первый регистр 4, линию 5 связи, ШИМ .61-6>, инверторы 71-7„, элементы И 8 -8 первой группы, 65 усилители 9 -9п, линию 10 связи, 10

65 сумматор 11, ключи 12; — 12, входы

13 -13п устройства первой группы, входы 14 -14 устройства второй группы, первый формирователь 15 импульсов, выход 16 регистра 4, сумматоры первой 11 -17 и второй 18; -18 групп, распределитель 19 импульсов, входы 20 -20 устройства третьей группы, нуль-органы 21 -21д и 22 -22„ первой и второй групп, второй 23 и третий 24 регистры, первый элемент

ИЛИ 25, элемент ИЛИ-ЙЕ 26, элементы И. 27 -27> второй группы, шифратор 28, выход 29 шифратора 28, второй, третий и четвертый формирователй 30, 31 и 32 импульсов, элемент

И 33, триггер 34, выход 35 элемента 33.

На временных диаграммах работы устройства (фиг, 2) обозначены сигна, лы йа выходах делителя частоты 2а, ШИМ 6 б, в, г, усилителей д, е, ж, суммарного сигнала в линии 10 3, сумматора 11 и, формирователей 30, 31. и 32 импульсов к, амплитуда ступени группового сигнала V5, амплитуда импульсной помехи V< длительность заднего и переднего фронтов импульса формирователя 31, Т2, длительность импульса формирователя 32.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы счетной частоты генератора 1 поступают на входы счетчика

3 и делителя 2, который формирует импульс возбуждения (фиг. 2а), длительность которого несколько больше возможного измерительного интервала ШИМ 6 -б и который по линии 5 связи поступает на первые входы ШИМ

6 -6> формирующих импульсы, передние фронты которых совпадают с передним фронтом импульса возбуждения, а длительности зависят от величины сигналов датчиков, поступающих на вторые входы 14 -14П ШИМ б -бД (фиг. 2б, в, г). По окончании этих импульсов на выходах элементов

И 8 -8д формируются импульсы, переднимй фронтами совпадающие с задними фронтами импульсов ШИМ 6.1-6 . Каждому иэ них соответствующим усилителем 9 -9п придается определенная амплитуда Ч- V, являющаяся признаком номера данного датчика. (фиг. 2д, е, ж) . В общей информационной шине

10 формируется суммарный ступенчатый групповой сигнал (фиг. 2з), в котором величина каждой ступеньки характеризует номер датчика, а длительность является. дополнением дли.— тельности импульса ШИМ данного дат— чика к. длительности импульса возбуждения. Групповой сигнал поступает на вход сумматора 11, на других входах которого. имеются нулевые потен.циалы в данный момент. Этот сигнал расшифровывается следующим образом: по фронту поЛожительного перепада первой ступеньки на выходе сумматора 11, являющегося признаком оконча ния превращения информации К-го датчика с наименьшим по величине сигналом во временной интервал, срабатывает формирователь 15, по переднему фронту импульса которого пронзводится запись кода иэ счетчика 3 в регистр 4, причем данный код является превращенной в цифровую форму информацией данного К-го датчика. Расшифрование номера датчика производится следующим образом: сигнал с выхода сумматора 11.поступает на первые входы сумматоров 171 17> и 18 -18> распределителя 19 импульсов. На вторые входы 13 -13> сумматоров 17 -17р поступают напряжения (- Ч )- - V ), соответственно равные установлейным амплитудам ступенек для соответствующих датчиков, но обратной полярности. На вторые входы 20 -20д сумматоров 18 -18 и поступают найряжения (+Ч1)- (Чп) одинаковой полярности с амплитудами ступенек. На выходе всех сумматоров образуются суммы входных потенциалов, и только на выходе того сумматора 17, на втором входе которо-. го напряжение равно по величине амплитуде первой ступеньки, появляется нулевой потенциал. При этом срабатывает .соответствующий нуль-орган

21, передний фронт импульса кото35 рого устанавливает соответствующие

К-е разряды регистров 23 и 24 в единицы.

Нагрузкой регистра 24 являются управляющие входы ключей 12. -12 „, 40 на первых входах которых 13 -13д напряжения (- V )- (- Чд) . Установление второго разряда регистра 24 в единицу ведет к .замыканию соответствующего ключа 12<, коммутирующего.

45 на соответствующий вход сумматора

11 напряжение (- Ч ), которое, суммируясь с амплитудой V ступеньки, устанавливает на выходе сумматора нулевой потенциал (фиг. 2з), что позволяет данным способом расшифровывать следующую ступеньку. Импульс нуль-органа через элемент ИЛИ 25 запускает цепочку формирователей . 30, 31 и 32 импульсов, каждый из последующих запускается задним фронтом импульса предыдущего, и если срабатывание распределителя 19 импульсов произошло не в результате воздействия на групповой сигнал импульсной помехи с амплитудой, рав60 ной по величине значению V+,, тогда импульс фоуэ ирователя 32 проходит через открытый элемент И 33 (триггер 34 находится в нуле), с выхода

35 последнего дается сигнал ЭВМ на выборку с выхода 16 регистра 4 инфор1005021 мации К-го датчика, а с выходов 29 шифратора 28, представляющего собой коМбинационную схему, преобразующую унитарный код на ее входах, соединенных с выходами регистра 23, в двоичйый или двоично-десятичный код, вЂ,5 ,кода адреса датчика. Импульс формирователя 32, длительность которого V выбирается достаточной для

3 выборки информации ЭВМ, поступает также на общий вход сброса регист- )Q ра 23 и задним фронтом сбрасывает его. Обработка следующих ступенек ведется аналогично.

Таким образом, устройство реагирует только на строго фиксированные значения амплитуд входных потенциалов или импульсов, поэтому помехи, амплитуды которых не соаиа- дают со значениями амплитуд ступенек группового сигнала, не приводят к сбою работы, искажению или потере информации (если даже от помехи срабатывает формирователь 15 и записывается код в регистр 4 со счетчика 3, сигнал на выборку информации с устройства ЭВМ не поступает).

При совпадении амплитуды импульсов помехи с величиной -одной иэ ступенек ЧЗ (фиг. 2з) происходят срабатывание распределителя 19, установка Я-ых разрядов регистров 23 и 24 в единицы, подключение через ключ 12> на вход сумматора 11 напряжения (- ЧЭ) и запуск формнрбвателя

30, но после, окончания действия помехи на выходе сумматора 11 уста- 35 навливается.напряжение - Ч (фиг.2и), при этом на выходе сумматора 18Э, на втором входе которого напряжение V, устанавливается нуль, что приводит к срабатыванию нуль-органа 225 Задним фронтом импульса формирователя 30, длительность которого С выбрана немногим больше ожидае1 мой длительности помех (фиг. 2к), запускается формирователь 31, его импульс поступает на входы элементов И 27 -27, проходит только через готовый к открытию элемент И 27, поступает на вторые входи Я»ых разрядов регистров 23 и 24, сбрасывает их, при этом отключается напряжение

- V с входа сумматора 11, на выходе которого устанавливается нуль.

Передний фронт импульса формирователя 31, длительность ig которого выбрана достаточной для срабатывания всех элементов, на которые îí поступает,.образует отрицательный перепад на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26, устанавливающий триггер 34 в единицу, который нулем на своем инверс- 60 ном выходе закрывает элемент И 33, что препятствует прохождению импульса формирователя 32, который запускается задним фронтом формирователя 31, на выход 35 элемента И 33 5 и тем самым подачи сигнала ЭВМ на выборку информации с устройства.

Задний фронт импульса формирователя

32 сбрасывает триггер 34.

По окончании импульса возбуждения производится сброс счетчика 3, регистров 4, 23 и 24 до следующего цикла работы.

Устройство по сравнению с известным обладает повышенной помехозащищенностью. Сбой в работе известного устройства происходит при наведении в линии связи, соединяющей выход блока аналоговых преобразователей с входом сумматора, помехи с амплитудой, близкой к одному иэ кодированных значений амплитуд ступенек группового сигнала.

Вероятность сбоя при приеме группового сигнала в базовом объекте определяется как вероятность появления помехи с амплитудой входящей в интервал U = V<16 где Бк - кодированное значение ступеньки> Ь— величина эоны, в которой амплитуда воспринимается как кодированное значение амиплитуды сигнала

Р1 Р(Uk- и

Р(У + a) - F(U „- Ь ) ° где P - вероятность сбоя базового

1 объекта""

y }- функция распределения вероятностей амплитуд помех.

Функция распределения помех большинства видов близка к нормальному закону, поэтому выбором соответствующих соотношений между величинами Ук и действующим значением переменнйх составляющих помех вероятность сбоя базового ое еаха;р, доводится до величин 0,0046 4 Р„40,0098.

Устройство обладает способностью не реагировать на помехи, амплитудой Пк х,б и длительностью С и, меньшей предполагаемой максимальной длительности помехи, установленной длительностью импульса С„ формирователя 30. Таким образом, вероятность сбоя предлагаемого устройства

P.g Р Р, Р(й > Г.) = P1 f3- Р(В Ц; где Р - вероятность сбоя ба1 зового объекта)

Р(п Ъь )- вероятность возникновения помехи, длительностью большей, чем

Р - функция распределения п вероятностей длительности помех.

В зависимости от характера функции распределения вероятностей длительности помех и выбора величины 1., исходя из реальных условий работы устройства, вероятность Р(Т„> } оценивается, как 0,21 4 P(a )V<) < 0,52, что означает .снижение, возможного количества сбдев работы устройства не менее, чем на 50%, тем самым на

1005021

10 такую же величину снижается время непродуктивных простоев ЭВИ, если выполнение заданной программы невозможно без аатребованной от устройства информации.

Формула изобретения

1. Устройство для сопряжения, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входами делителя частоты и счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра, выход которого является первым выходом уст- 15 ройства, широтно-импульсные модуляторы, первые входы которых соединены с выходом делителя частоты, вторые входы широтно-импульсных модуляторов являются входами первой груп- уо пы устройства, выходы широтно-импульсных модуляторов через соответствующие инверторы соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены 25 с первыми входами, соответствующих широтно-импульсных модуляторов, а выходы через соответствующие усилители соединены с первым входом сумматора, другие. входы которого под. ключены к выходам соответствующих ключей, первые входы которых являются входами устройства второй группы, выход сумматора соединен через первый формирователь импульсов с

35 другим входом первого регистра и непосредственно — с первым входом распределителя импульсов, выходы первой группы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выходы которого подключены к соответствующим входам шифратора, выход которого является вторым выходом устройства,- вторые входы ключей соединены с соответствующими выходами третьего регистра, входы пер- 45 вой группы которого соединены с выходами первой группы распределителя импульсов, входы второй группы с соответствующими входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом,второго формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены третий и четвертый формирователи импульсов, 55 элемент И, триггер, элемент ИЛИ-НЕ, причем вход третьего формирователя импульсов соединен с выходом второго формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов, с вторым входом распределителя импульсов и с входом четвертого формирователя импульсов, выход .которого соединен с первыми входами элемента И и триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с входами первой группы второго регистра, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу второго регистра. и является третьим выходом устройства, выходы второй группы распределителя импульсов подключены к входам вторых. групп второго и третьего регистров, выходы второго регистра соединены с входами группы распреде.лителя импульсов, входы распределителя второй и третьей групп соответственно являются входами устройства второй и -третьей групп.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что распределитель импульсов содержит нуль-органы группы, элементы И второй группы и сумматоры первой и второй групп, выходы которых соединены с входами нуль-органов группы, первые входы элементов И второй группы .соединены с выхоДами нуль-органов группы, вторые входы элементов И второй группы являются входами первой группы распределителя импульсов, а третьи входы являются вторым входом распределителя, выходы элементов И являются выходами первой группы распределителя, выходы нуль-органов группы являются выходами второй груп пы распределителя, первые входы сумматоров первой и второй групп являются первыМ входом распределителя, вторые входы сумматоров первой и второй групп подключены к входам распределителя второй и третьей групп соответственно.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 294117, кл. G 06 F 3/04, 1965.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2998832, кл. G 06 F 3/02, 1980 {прототип).

1005021 из 3

ВНИИПИ Закаэ 1899/6 3

Тираж 704 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4