Адаптивный коммутатор системы тел еизмерен ии

 

«бя

<

40737б

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”,Ч,Кл. С) 08с 19, 28

Заявлено 02.I I I.1971 (№ 1629141, 18-24) ; присоединением заявки № -—

Государственны комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

П р(1 ор и тст—

Опубликовано 21.XI.1973. Бк>л le(CO!> № 46

УДК 621.398 (088.8) Дятя опубликования описания 24Л .)974

Авторы изобретеии я

3, С. Карамов и 10. Б. Русанов

Заявитель

АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР СИСТЕМЫ ТЕДЕИЗМЕРЕНИЙ

11зобрстснис относится к oo;lac ãè тслемсхяИИКИ И МОЖСТ ()I>ITÜ H(I!O, f!>BOBdHO В КЯЧЕСТВЕ электронного коммутатора в цифровых системах тслеизмерсиии с кодовым измерением ка-!!а:!ОВ, частота Hcpc(<л(очеии>1 KoTopo(зяВисит от скорости изменения измеряемых процс((ов ири Нх высокой активности и периодически ирииимаст постоянное значение ири низКОИ ((КТИВИО(TH ((3!((CPHCXI(>IX 1!РОЦС(. (ОВ.

Известны ядяптивиыс коммутаторы системы тслеизмсрсний, содсря<ы(цис схему памяти моментов появления трсоований, исрвыс входl>1

КОТOPOH ИОДКЛIОЧСИЫ К В!>(ХОД>> ЯНЯ.1 ИЗ(!ТОРЯ активности измеряемых параметров, я выходы через последовательно соединенные детектор максимального сигнала, логическую схему выбора каналов, схемы статичсскои и дииамиче(кой памяти адресов каналов подключены ко

Входам диодной матрицы, выходы которо(! одключены ко входам ключей, схемы «ИЛИ», лпзаторов актHBHocти измеряемых паряи ко вторым входам схемы памяти появления требований. Другие в. он анализаторов активности измссОВ, МЕТРОВ ПОДК.ИОЧЕНЫ и ДатЧИКаМ. с< о" вестных устройств в том, что (от @ ности измеряемых процесчя на обслуживание по д<ко, они не обеспечив:.) ь измеряемых про! (ессов. Б результате снижается надежность системы тслсизмсрений и точность результатов контроля измеряемых процессов ири их

НИЗКой ЯКТИВИО" ТИ (В УСТB HOB HB((1CMCII PC&KHмс).

Целью изобретения является повыи(ение эффективности обслуживания измеряемых гроцессов в случае их низкой активности.

Поставленная цель достигается тем, что в

lO) предложенное устройство введена схема НрНиудитсльного опроса, вход которой подключен

1< выходу схемы «ИЛИ», а выход - — и треть1!м входам схемы памяти моментов появления требований, а также тем, что с.,ема иринуд!I1.-, тельного опроса содержит счетчик числа требований на обслуживание, счетчик ка IHopoьяииых Отрсзков времсни, лиииlО задержки, пример управления, каскад антисовпадения. выход счстчгп<а числа требований через триг2О гер управления подключен к одному входу каскада антисовиадения, другой вход котороIo подключен к другому входу счетчика ч(гсла треоований на обслуживание, через л:(н!ио задержки — к другому входу триггера уиран25 лс(гия H к выходу счетчика калиброванных огрсзков времени.

Необходимо Tb принудительного опроса и;1палов определяется по величине интенсивности объединенного потока требований на oci30 служивание. Если количество требований ня

407376 обслуживание за определенное время (например, за цикл опроса всех датчиков) ниже заданной величины (Х(Х. ii«, Где л ННТеНсНВность потока требований), то производится принудительный опрос каналов, начиная с ка- 5 нала с наименьшим номером. При повышении активности измеряемых процессов условие не соблюдается, и схема принудительного опроса не работает. Такая логика работы схемы позволила повысить эффективность обслужива- О ния информационных каналов адаптивным коммутатором при низкой активности измеряемых процессов.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Адаптивный коммутатор состоит из анализаторов 1 активности измеряемых параметров, схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос каналов, которая содержит генераторы 3 пилообразного напряжения, детектора 4 максимального сигнала, логической схемы 5 выбора каналов, которая содержит схемы совпадения б, схемы «ИЛИ» 7 и каскады антисовпадения 8, схемы 9 статической памятп адресов каналов, схемы 10 динамической памяти адресов каналов; диодной матрицы

11, ключей 12, схемы «ИЛИ» 13 и схемы 14 принудительного опроса каналов, которая содержит счетчик 15 числа требований на обслуживание, триггер управления 16, каскад антисовпадения 17, счетчик 18 калиорованных отрезков времени и линию задержки 19.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения с датчиков поступают на соогветствующие входы адаптивного коммутатора. Р5

Эти напряжения непрерывно анализируются анализаторами 1 активности. Анализаторы активности выполняют неравноотстоящую дискретизацшо непрерывных сообщений по выбранному алгоритму. В момент, когда раз- 10 ность между измеряемым напряжением, выдаваемым датчиком, и напряжением, вырабатываемым анализатором активности, достигает допустимой погрешности приближения, анализатор 1 активности вырабатывает импульс

1требование) на опрос данного канала. Фронтом импульса запускается генератор 3 пилос бразного напряжения схемы 2 памяти моментов, появления требования на опрос каналов.

Если требования от нескольких анализаторов 1 поступают одновременно, то генераторы 8 запускаются тоже в один и тот же момент времени. Каждый генератор 3 вырабатывает линейно-нарастающее (или линейно-подающее) напряжение с одинаковым наклоном.

Длительность пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 8, зависит от количества требований, поступивших за время обслуживания прибора. Длительность обслуживания каждого требования выбрана постоянной и равной длительности слова в двоичном коде, состоящего из информационной и адресной частей, телеметрпческого кадра. НеооходlDlocTb по; тоя нного 0oc, 1 жив ан11я каждо65 го требования базируется на известном положении о том, что время ожидания требований очереди в среднем будет тем меньше; чем более стандартизованы длительности обслуживания этих требований. Тогда наименьшая длительность пилообразного напряжения генератора 8 будет равна у, а наибольшая — N у, где N — число каналов адаптивного,коммутатора. Напряжение с генераторов 8 поступает на детектор 4 максимального сигнала.

Детектор 4 максимального сигнала представляет собой схему сравнения на N входов и состоит из N транзисторов, имеющих общее эмиттерное сопротивление. В момент сравнения, который соответствует началу слова в телеметрическом кадре, с общего синхронизатора передающей аппаратуры системы телеизмерений поступает импульс. В этот момент на выходах детектора 4 появляется сигнал на той выходной шине, на входе которой действовало наибольшее напряжение. Наибольшее напряжение будет поступать от того генератора 8 пилообразного напряжения, запуск которого произошел раньше. Если в момент сравнения на входах детектора 4 два и более одинаковых напряжения, что соответствует гру.1повому поступлению требований, то на соответствующих выходах в это же время появятся напряжения. Отсюда видно, что детектор 4 выполняет роль диспетчера, организующего дисциплину обслуживания «привел первым первым обслу>кен».

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

Логическая схема 5 выбора каналов состоит пз Л шин, равное числу каналов. Схемы совпадения б включены между каждыми соседними шинами, через одну шину, через две и так далее. Общее число схем совпадения б равно числу сочетаний из Л1 по два. К V-ой шине подключены (Л1 — 1) схем совпадения 6, вторые входы этих схем подключены соответственно к первой, второй и т. д. шинам. Со схем совпадения сигналы через схемы «ИЛИ»

7 поступают на каскады антисовпадения 8, которые расположены во всех шинах, кроме

1ервой, соответствующей первому каналу. В случае, если с выхода детектора 4 напряжение поступило только на один вход логической схемы 5, то каскады логической схемы 5 пропускают это напряжение на выход, не оказывая па него никакого воздействия. Если же в момент сравнения напряжение появляется сразу на нескольких выходах детектора 4, "î на выход логической схемы 5 выбора канало проходит напряжение с того входа, котог

< оответствует наименьшему номеру ка

Например, пусть напряжение с детект поступило только на входы а 11 б, что ствует первому и второму каналу. ние, действующее на входе а, про1;.1

;од схемы 5. а напря>кение, дей входе б, через каскад апти !

1роход11Г, T lK как сраоатыв

407376 дения б, и образовавшийся импульс закрывает каскад антисовпадения 8. В результате при поступлении требований группами (по два, по три и т. д.) логическая схема 5,выбора каналов организует дисциплину обслуживания в порядке нумерации каналов.

Напряжение с одного из У выходов логической схемы 5 поступает на схему 9 статической памяти адресов, которая представляет собой запоминающее устройство номеров каналов адаптивного коммутатора в двоичном коде. Разрядность двоичного кода определяется из выражения n=log (0+1). Отсей следует, что канальность адаптивного коммутатора должна быть (V=2" — 1, причем адрес номера канала, содержащий одни нули, является запрещенным (запись номера канала в двоичном коде производится перед работой).

Если необходимо сменить адреса в процессе работы, то в составе передающей аппаратуры должно быть программное устройство с записанными адресами номеров каналов, которое включается по соответствующей команде. Для этого схема 9 статической памяти должна иметь каскады ввода адресов. Кроме того, схема статической памяти адресов 9 должна иметь устройство считывания, а элементы памяти должны быть выбраны такими, что при считывании записанная информация должна сохраняться (элементы памяти с неразрушаемым считыванием информации). Устройство считывания схемы статической памяти должно состоять из обмоток считывания и набора схем «ИЛИ». Общее число схем «ИЛИ» равно числу разрядов в двоичном коде, а число входов в каждой схеме «ИЛИ» равно числу каналов.

Выходы логической схемы 5 явля1отся обмотками считывания схемы статической памяти адресов 9. Напряжение, поступающее по одному из выходов логической схемы 5, является сигналом считывания номера соответствующего канала в двоичном коде. Двоичное ч11сло в параллельном коде поступает на схему 10 динамической памяти адресов, представляющую собой отдельные триггерные ячейки

1;амяти (связи между триггерами отсутствуют). В начале каждого слова триггеры схемы 10 динамической памяти устанавлпва1отся в исходпос (нулевое) состояние импульсами сброса, поступающими с синхронизатора передающей аппаратуры. Частота следования импульсов сброса равна частоте следования слов в телемстрическом кадре (запуск триггеров — раздельный). С приходом сигнала на обмотку считывания схемы 9 двоичное число из ячеек статической IIBivIHTH переписывается в ячейки схемы 10 динамической памяти адресов.

В соответствии с записанным числом в схе»е 10 возбуждается соответствующая выходная шина диодной матрицы 11 и ключ 12 данного канала открывается. Д11одная матрица 11 обычная, но запрещенной является комбинацllB, состоящая из одHHx нулей. Если тригге5

3О

0Г

45 чо ч во

65 ры динамической памяти соединить по схеме счетчика, то совместно с диодной матрицей 11 и ключами 12 будут представлять собой электронный коммутатор. Напряжение с датчика, прошедшее через ключ 12, поступает на аналого-цифровой преобразователь, в котором к измерительной информации приписывается адрес канала, поступающий со схемы 10 статической памяти адресов. Одновременно с открытием ключа 12 данного канала напряжением, снимаемым с выходной шины диодной матрицы 11, возвращаются в исходное состояние анализатор 1 активности и генератор 3 пилообразного напряжения схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос данного канала. На этом заканчивается цикл обслуживания одного требования. Поскольку длительность обслуживания каждого требования выбрана постоянной и равной длительности слова в двоичном коде, то с поступление» очередного импульса синхронизации, совпадающего с началом следующего слова, на вход детектора 4 максимального сигнала начинается обслуживание очередного требования, если оно имеется.

При таком методе передачи результатов измерений в структуре телеметрпческого сипила возможны как холостые слова, так и холостые кадры, когда требования на опрос ка1галов поступают редко. В этих условиях обычно используют сочетание временного и кодового разделения, каналов, т. е. использу1от циклический н адаптивный -коммутаторы. Схема

«ИЛИ» 13 предназначена для того. чтобы в случае занятости адаптивного коммутатора поступал сигнал запрета на передачу информации циклическим коммутатором.

Кроме того, импульсы запрета с выхода схемы «ИЛИ» И поступают на вход счетчика числа требований на обслуживание 15 схемы

14. Счетчик 15 (двоичный, десятичный и т. д.) имеет ограниченный объем И;, 1141. — минимальное количество требований на обслуживание, поступившее на адаптивный коммутатор за заданное время tu и работает на переполнение.

Прп высокой активности измеряемых процессов, когда требования на опрос каналов поступают достаточно часто (больше, чем

Ц. за время to), то счетчик 15 за время t переполняется (допускается многократное

1среполнение) и выдаст пмпулы, который устанавливает в рабочее положенпе тр11ггср управления lб. Напряжением. снимаемым с ьыхода триггера управления lб, закрывается и каскад антисовпадения 17, 11 cêåìà принуди— тельного опроса пе работает.

Время работы счетчика 15 t задает я счсгчиком 18, который непрерывно считает импульсы, поступающие с выхода синхронизатора передающей аппаратуры. Объем счетчика 18 выбирается таким, что оп нач111гает счсч

l мпульсов одновременно с началом раооты счетчика 15 и переполняется через время t. Б момеllT псреполпе1шя на Io выходе 1юявляег407376 ся импульс переполнения, который, во-первых, поступает на вход каскада анти-овпаденпя 17. во-вторых, устанавливает в нулевое состоянке счетчик 15 (прерывает работу счетчика 15) в-третьих, через линию задержки 19 (время задержки определяется временем установления переходных процессов в триггере управления 16) поступает на триггер управления 16 и возвращает его в исходное состояние, прп котором каскад антисовпадения остается открытым. Поскольку при высокой активносгп измеряемых процессов каскад антисовпадения 17 остается закрытым, то импульс переполнения счетчика 18 никакого воздействия на режим работы адаптивного коммутатора не ока з ы ва ст.

При низкой активности измеряемых процессов (например, в установившемся режиме работы контролируемых систем), когда требования на опрос поступают весьма редко (меньше, чем Л1 ° за время to) или вообще не поступают за время (., требование на опрос каналов формируется с помощью схемы 14.

В этом случае счетчик 15 за время to, задаваемое счетчиком 18 не успевает переполниться, триггер управления 16 остается в исходном состоянии, и каскад антисовпадения 17 открыт. Поэтому импульс переполнения счетчика 18 проходит через открытый каскад антисовпадения 17 и поступает на генераторы 3 схемы 2 памяти моментов появления требований на опрос каналов и своим фронтом апускает генераторы 8.

Одновременно во всех каналах появляется требование а обслуживание. Лдаптпвный коммутатор приступает к выполнению требований на обслуживание, начиная с первого канала. Этим же ихгпульсом переполнения счетчика 18 счетчик 15 устанавливается в пулевое состояние. Снова счетчик 15 начинает счет поступгпощих требований на обслуживание, Поскольку принудительно обслуживаются все каналы и требований много, счетчик 15 за время tn переполняется, триггер управления

16 устанавливается в рабочее положение, и каскад антисовпадения 17 закрывается. Поэтому импульс переполпе1 ия счетчика 18, появляющийся через время to, на вход с емы 2 памяп; моментов появления требований на опро каналов не проходит, но устанавливает .четчпк 15 и григгер управления 16 и гп ходное со;тояние, подготавливая тем самым схему 14 к следующему. циклу опроса. Если сохраняется низкая активная активность нзмеряс IbIY. процессов, то цикл принудительного опроса повторяется через время Ь .

lO

Предмет пзооретепия

1. Адаптивный коммута" îð системы телеизмерений, содержащий схему памяти моментов появления требований, первые входы кото15 рой подключены к выходу анализатора активности измеряемых параметров, а выходы через последовательно соединенные детектор максимального сигнала, логическую схему выбора каналов, схемы статической и динамиче20 ской памяти адресов каналов подключены ко входам днодной матрицы, выходы которой подключены ко входам к;ночей, схемы «ИЛИ», анализаторов активности измеряемых параметров и ко вторым входам схемы памяти мо95 ментов появления требований, другие входы ключей и анализаторов активности измеряемых параметров подключены к датчикам, orëèòffèff(fféfcÿ тем, что, с целью повышения эффективности устройства в случае низкой активности измеряемых процессов, введена xGма принудительного опро à,,вход которой подключен к выходу схемы «ИЛИ», и ныход— к третьим входам схемы памяти моментов появления требований.

35 2. Коммутатор по пункту 1, ог.пгчfffol!(lftfcÿ тем, что схема принудительного опроса содержит счетчик числа требований па обслуживание, счетчик калиброванных отрезков времени, липшо задержки, триггер управления, каскад антисовпадения, причем выход счетчика числа требований через триггер управления подключен к одному входу каскада антисовпадения, другой вход которого подключен к другому входу счетчика числа требований на обслужи45 ванне, через линию задержки — к другому входу триггера управления и к выходу счетчика калиброванных отрезков времени.

407376

Составитель Г. Ставцева

Тскрсд А. Кагиышникова

Редактор Е. Семанова

Ко; ректор Е, Хмелевл

Обл. тяп, Костромского унравлення ll <да Iå»i »»». »i» i;"н:, i» кзн;к. ой Tëðãозли

Заказ 989 Изд. ¹ 1069 Тиран; И" Подписное

11!П111П11 Государственного кочигс » С»»; Чизн. ро» ССCP по делам изобретений н ог 1 »llll "i

Москва. Ж-35, 1заушская з»о.. l 4, й