Устройство для передачи телеизмерений в число-импульсном коде

 

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, элемейт ИЛИ, формирователь импульсов и шина постоянного потенциала, первый выход первичного преобразователя сЬедииен с первыкш входами парпервого счетчика и первого делителя, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и первым входом блока управления, 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. 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 формирователя импульсов, выход которого является выходом устройства, выход генеоатрра синхроимпульсов соединен с вторыми входами первичного преобр зователя , делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответст вукадими входаьм блока сравнения кодов,выход блока сравнения кодов соединен с вторьа«1 входом второго элемента И, третий вход блока управ (/) ления подключен к шине постоянного потенциала. 2. Устройство по п. 1, о т. л ичаюадееся тем, что блок управ ления выполнен на D-триггерах, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триг гера, выход которого соединен с выходом блока управления, асинхронный вход первого D-триггера и объединенные синхронизируюиб е входы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, информационный вход первого D-тригirepa соединен с третьим входом бло;ка управления.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

KЕСОВайщу

:-3,, в.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3393232/18-24 (22) 10.02 ° 82 (46) 30.05.83. Бюл. Р 20 (72) A.Â. Коновалов (71).Волгоградский завод буровой техники (53) 621.398(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 477443, кл.. G 08 .С 19/16,. 1974.

2. Натент США 9 3833901, .кл. 340/347Р, опублик. 1975 (прототип). (54)(57) i. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ УЕЛЕИЗИЕРЕНИИ В ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОМ

КОДЕ, содержащее первичный преобразователь, первый вход которого является входом устройства, генератор синхроимпульсов,. о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, С целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок управления, делители, счетчик, блок сравнения, элементы

И,.элемейт 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 первым. входом первого элемента И и вторым м входом блока управления, выход которого соединен с.вторьи 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 c вторыми входами первичного преобразователя, делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответствунхцйми входами блока сравнения кодов, выход блока сравнения кодов соединен с вторьм входом второго элемента И, третий вход блока управления подключен к шине постоянного потенциала.

2. Устройство по и. 1, о т. л ич а ю щ е е с я тем, что блок управ ления выполнен на П-триггерах, -выем ход первого D-триггера соединен с информационным входом второго 0-триг гера, выход которого соединен с

-выходом блока управления, асинхронный вход первого D-триггера и объединенные синхрониэирующие входы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, информационный вход первого D-триг;гера соединен с третьим входом бло;ка управления.

1020848

Изобретение относится к телемеханике и может использоваться для передачи информации об измеряемой величине в число-импульсном коде, например, в мультиплексной системе управления элементами подводного устьевого оборудования при бурении нефтяных и газовых скважин с плавучих буровых установок и судов.

Известно устройство для телеизерения и телесигнализации, содеращее формирователь число-импульсного кода, в котором измеряемая величина преобразуется в число периодов переменного тока, пропущенных в линию связи Г1 j.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является цифровой компас, содержащий генератор синхроимпульсов и схему формирования числоимпульсного кода с генераторов импульсов. Принцип действия этого устройства состоит в следующем. Угол

oTKJIDHeHHH магнитной стрелки преобразуется в серию прямоугольных импульсов, передаваемую в линию связи, причем число импульсов.в серии пропорционально измеряемой величине отклонения Г2 2.

Недостатками известных устройств является относительно низкое быстродействие. Повышение быстродействия связано.с увеличением частоты следования импульсов в серии Импульсов, что приводит к расширению полосы пропускания линии связи и затрудняет использование устройства в многоканальных системах телеиз1 мерен ия.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства путем уменьшения частоты следования импульсов в серии импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для передачи . телеизмерений в число-импульсном коде, содержащее первичный преобразователь, первый вход которого яв-. ляется входом устройства, генератор синхроимпульсов, введены блок управления,. делители, счетчики, блок сравнения, элементы И, элемент ИЛИ,, формирователь импульсов и шина постоянного потенциала, первый выход первичного преобразователя .соединен с первыми входами первого счетчика и первого делителя, выход которого соединей с первым входом элемента

ИЛИ и первым входом блока управления, второй выход первичного преобразователя соединен с первым входом второго делителя, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и вторым входом блока управления, 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 .формирователя импульсов, выход которого является выходом устройства, выход генератора синхроимпульсов соединен с вторыми входами первичного преобразователя, делителей и счетчиков, выходы счетчиков соединены с соответствующими входа10 ми блока сравнения, кодов, выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход. блока управления подключен к шине постоянного потенциа15 ла.

Кроме того, блок управления выполнен íà D-.òðèããåðàõ, выход первого 0-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера, выход которого соединен с выходом блока управления, а синхронный вход первого D-триггера и объединенные синхронизирующие входы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и.вторым входа-. ми .блока управления, информационный .вход первого D-триггера соединен с третьим входом блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 — вариант исполнения блока управления; на фиг. 4— временная диаграмма работы блока управления.

Устройство содержит первичный преобразователь 1 с генератором импульсов (не показан), шину 2 постоянного потенциала (логической единицы), генератор 3 синхроимпуль40 сов, перввй 4 и второй 5 делители, первый б и второй 7 счетчики, первый 8 и второй 9 элементы И, блок

10 сравнения (кодов), блок 11 уп-. равления, элемент HJIH 12, формиро45 ватель 13 импульсов. . Блок 11 управления (фиг. 3) может быть построен íà D-триггерах и содержит первый D-триггер 14 с прямым динамическим входом 15 синхронизации и асинхронным R-входом

1б и второй D-триггер 17 с инверсным динамическим входом 18 синхронизации. На фиг. 3 показаны также информационные вход 19 второго

D-триггера и 20 первого 0-триггеУстройство работает следующим образом.

Синхронизирующий импульс генератора 3 синхроимпульсов запускает

ОО преобразователь 1 и устанавливает в ."0" первый 4 и второй 5 делители и первый б и второй 7 счетчики. Преобразователь 1 вырабатывает серию импульсов, следующих с частотой, 65 определяемой частотой работы гене1020848

Формирование. паузы и задержка второй серик импульсов осуществляется блоком 11 управления. Ва входы блока 11 управления поступают .импульсы с преобразователя 1 через делители 4 и 5 соответственно. Так как преобразователь 1 вырабатывает на csoeM выходе серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора. импульсов,. то иа входы делителей 4 и. 5 соотЗо ветственяо -поступает ограниченная по количеству импульсов серия и непрерывная последовательность синхпульсов иа выходах делителей 4 к 5.

По окончании серии импульсов на вы» ходе делителя 4 при поступлении очередного импульса с делителя 5, блок

11 управления зафиксирует отсутствие импульса на выходе делителя 4 . и выдаст на своем выходе разрешающий сигнал.

Во избежание состязания фронтов импульсов с делителей 4 и. 5 при их сравнении блоком 11 управления и

60 для формирования разделительной паузы разрешающий си4.кал. устанавливается иа выходе блока 11 управления по спаду того импульса с дели.теля 5, прк поступлении которого у блок 11 управления зафиксировал от3 ратора импульсов. Причем число импульсов в серии пропорционально измеряемой величине, поступающей на вход устройства. Эта серия импульсов поступает на входы первого делителя 4 и первого счетчика б.

Первый делитель 4, имеющий коэффициент деления и, пропускает на вход элемента ИЛИ 12 и блока 11 управле- ния каждый и-й импульс, и количество импульсов на выходе первого де лителя 4 равно частному от деления числа импульсов в серии на и, причем эти импульсы следуют с частотой в и раз меньшей частоты генератора импульсов. Первый счетчик б имеет коэффициент пересчета и к по окончании серии импульсов, выработанной преобразователем,1, íà его выходах устанавливается двоичный эквивалент остатка от деления количества импульсов в серии иа и.

Второй делитель 5, аналогичный пер-. вому делителю 4, пропускает на блок

11 управлеиия каждый и-й импульс из непрерывной периодической после» довательностк импульсов, поступающей с преобразователя:1. Блок 11 управления фиксирует одновременное поступление импульсов с выходов nep-.

sore 4 к второго 5 делителей.

Второй счетчик 7, аналогичный первому счетчику 6, имеет коэффициент пересчета и .-Счетчик.7 устанав-. ливается в "0". синхронизирующим импульсом с генератора 3 синхрокм-.

-пулъсов. По .окончании серии импуль-.. З-» сов с преобразователя 1 блок 11 . управления после разделяющей паузы разрешает прохождение импульсов с делителя 5 через первый элемент И-8 на второй счетчик 7. Если первый 40 счетчик б находится в состоянии, отличном от нуля"(т е. если число импульсов- в исходной серии импульсов делится на и . с остатком); то блок 10 сравнения кодов разрешает прохождение импульсов с выхода пер«: вого элемента И .8 через второй элемент И 9 на. вход .элемента ИЛИ 12.

При поступлении на второй счетчик

7 последовательности импульсов, число которых равно. остатку от деления. исходной серии импульсов на и, на выходах второго счетчика 7 установится та же кольцевая комбинация, что и иа выходах первого счетчика б, блок 10 сравнения кодов запретит . прохождение импульсов с выхода nepsoro элемента И 8 через второй элемент И 9 на вход элемента ИЛИ 12.

Таким образом, число импульсов на выходе элемента ИЛИ 12 во второй серии ива»улъсов равно остатку от деления исходной серии импульсов на и, B результате на выход элемента

ИЛИ 12 проходят последовательно две серия импульсов, разделенных паузой. количество импульсов s первой серии равно частному, а во второй — остатку от делении- исходной серии импульсов, выработанной преобразователем 1, иа и. Причем частота следования импульсов в них в и раз меньше исходной частоты, равной частоте работы генератора импульсов..Импульсы- с выхода элемента ИЛИ 12 проходят на выход устройства через формирователь 13, уменьшающий скважность выходцых импульсов. Прк поступлении следующеге синхронизирующего импульса,с генератора 3 синхроимпульсов вновь запускается преобразователь 1. Нервый 4 и второй 5-делители, первый

6 и второй 7 счетчики устанавлива.ются в "0" и цикл повторяется. ронных и синфазных импульсов (т.е. следующих с одинаковой частотой к совпадающих по фазе). На выходы делителй 4 и 5 проходит каждый и-й импульс.

Таким образом, на выходе делителя 4 появляется серия импульсов, число которых равно частному от деления исходной серии импульсов иа и„ а йа выходе делителя 5 — непрерывная последовательность импульсов.

Причем импульсы на.выходах делителей 4 и 5 также синхронны к синфазны, а их частота в и раз меньше частоты генератора импульсов преобразователя 1. Блок 11 управления осуществляет проверку совпадения им1020848 сутствие очередного импульса с де-. лителя 4. Поэтому этот импульс с делителя. 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 делителя

4 уже прекратились, а импульсы с делителя 5 еще не пропускаются блоком

11 управления через первый элемент

И 8. Прохождение импульсов с делителя 5 разрешается блоком 11 управления, начиная со следующего после того импульса, по которому блок 11 управления фиксирует отсутствие импульса с делителя 4. Таким образом, задержка блоком 11 управления прохожденйя.импульсов с .делителя 5 через первый элемент И 8 на один период следования этих импульсов определяет паузу между первой и второй сериями импульсов на выходе элемента ИЛИ 12.

Принцип работы число-импульсноro устройства телеи змерени я иллюстрируется временной диаграммой, представленной на фиг. 2.

Цикл работы устройства начинается при поступлении синхронизирующего импульса с генератора 3 синхроимпульсов (фиг. 2а). Этим импульсом устанавливаются в "0" делители

4 и 5 и счетчики б и 7, а также запускается преобразователь 1, который вырабатывает серию импульсов, число которых пропорционально измеряемой величине (фиг. 2в) Временная диаграмма устройства для наглядности построена для конкретного значения числового эквивалента измеряемой величины N = 10. Так как преобразователь 1 вырабатывает серию импульсов из непрерывной последовательности импульсов с генератора импульсов (фиг. 26), то эти импульсы следуют с одинаковой частотой и совпадают по фазе (фиг. 26, и в). Делители 4 и 5 пропускают каждый и-й импульс из последовательности импульсов, поступающей на их вход. При построении диаграммы выбрано n = 4. Таким образом, делители

4 и 5 пропускают каждый четвертый импульс из поступивших на их вход (фиг. 2г и д), причем на выходе делителя 4 появится только два импульса, что соотвегствует частному от деления исходной серии из десяти импульсов на четыре (фиг. 2д). При этом на выходах счетчика 6 установится кодовая комбинация, соответст- вующая числу 2, т.е. остатку от деления исходной серии на четыре.

Блок 11 управления по окончании серии импульсов с преобразователя 1 фиксирует, что на его входы поступил импульс .только с делителя 5

5Î

60 (фиг. 2г и д), и по спаду этого импульса выдает разрешающий сиГнал (фиг. 2е) на прохождение импульсов с делителя 5 через элемент И 8 на счетчик 7. Прохождение импульсов на счетчик 7 разрешается блоком 11 уп- 1 равления,.начиная со следующего после того, во время которого зафиксировано отсутствие импульса с делителя 4 (фиг. 2ж)., Блок 10 сравнения кодов запрещает прохождение импульсов через второй элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 пбсле поступления на вход счетчика 7 двух импульсов с делителя 5 (фиг. 2ж и з), так как при этом на выходах счетчика 7 устанавливается та же кодовая комбинация, что и на выходах счетчика 6.

Следовательно, через элемент И 9 на элемент ИЛИ 12 поступает два импульса с делителя 5 (фиг. 2и), что соответствует остатку от деления. исходной серии импульсов на четыре.

Таким образом, на выходе элемента

ИЛИ 12 образуется две серии импульсов (фиг. 2к), причем число импульсов в первой серии равно частному от деления исходной серии на четы- ре, а число импульсов во второй серии — .остатку от деления. Пунктиром изображен отсутствующий на выходе элемента ИЛИ 12 импульс с делителя

5, который определяет разделяющую паузу между двумя сериями импульсов, Импульсы с выхода элемента ИЛИ 12 проходят на выход устройства через формирователь 13, который уменьшает их скважность (фиг. 2л).

Работа блока 11 управления поясняется временной диаграммой, представленной на фиг. 4. На входы 15 и 18 синхронизации триггеров 14 и

17 поступают импульсы со второго делителя 5 (фиг. 4a), по переднему фронту которых пройсходит запуск первого триггера 14. Так как на его информационный вход 20 подается постоянный потенциал логической единицы, триггер устанавливается в единичное состояние (фиг. 4в).

Если при этом на R-вход 16 первого триггера 14 приходит импульс с первого делителя 4 (фиг. 46), то триггер 14 возвращается в нулевое состояние. По окончании серии импульсов с первого делителя 4 (фиг. 46) очередной импульс со второго делителя 5 (фиг. 4а) запускает первый триггер 14,и поскольку íà R-вход

16 импульсы уже не поступают, первый триггер 14 устанавливается в единичное состояние до окончания .цикла (фиг. 4в).

На -информационный вход 19 второго триггера 17 подается сигнал с выхода первого триггера 14. Запись информации во втором триггере 17

1020848 происходит по спаду импульсов со второго делителя 5, поступающих на его вход 18 синхронизации. Так как при условии поступления импульсов с первого делителя 4 на R-вход

16 первого триггера 14 последний устанавливается в нулевое состояние до начала спада импульса со второ Ъ го делителя 5, по которому во. втором триггере 17 происходит запись информации, второй триггер, 17 сохраняет нулевое состояние. При поступлении импульса со второго делителя .

:5 и отсутствии при этом импульса с . первого делителя 4 (фиг. 4а и б) к моменту записи информации во вто ром триггере 17 первый триггер 14 находится в единичном состоянии, и по спаду импульса ао второго делителя 5 триггер 17 устанавливается в единичное состояние и сохраняет его до окончания цикла (фиг. 4r).

При этом блок 11 управления разрешает прохождение импульсов со второго делителя 5 через первый элемент И 8 на второй счетчик 7.

Первый 14 и второй 17 триггеры блока 11 управления могут устанавливаться в нулевое состояние в начале цикла синхронизирующим импульсом с генератора 3 синхроимпульсов.

С целью облегчения понимания работы схемы (фиг. 3) цепи обнуления триггеров синхроимпульсов не пока. заны.

Таким образом, предлагаемое устрбйство в сравнейии с базовым объектом — цифровым компасом (2 3 .— имеет следующие технико-экономические преимущества: повышается быстродействие устройства при той же частоте следования импульсов и ширине полосы пропускания связи; уменьшается частота следования импульсов в передаваемой серии импульсов, - уменьша. ется полоса пропускания линии связи; сокращается время на телеиэме10 рение и обеспечивается воэможность производить телеизмерение дополнительных объектов в многоканальной системе телеизмерения.

15 Так, если число импульсов в серии, соответствующей максимальной величине измеряемого параметра, равно N, а коэффициент деления выбран .равным и, то коэффициент уменьшения

2О частоты следования импульсов К можно приближенно определить по форму-,. ле hN к=

N+n

Коэффициент уменьшения частотыследования импульсов имеет максимальное значение, если коэффициент деления выбран равным

При этом он равен К = — °

tl

Так, если М = 100, то максимально возможный выигрыш в частоте при коэффициенте деления и = 10 будет равен пяти.

1020848

1020848

Составитель Н. Бочарова

Редактор С. Квятковская . ТехредЕ.Харитончик Корректор В.Бутяга

Заказ, 3901/42 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская-наб., д. 4/5

° и

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