Устройство передачи и приема информации по двупроводной линии связи

 

Устройство передачи и приема информации по двухпроводной линии связи относится к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребителях, рассредоточенных по сети постоянного напряжения, в которых проводники питания используются в качестее информационной линии связи. Цель изобретения - повышение информативности устройства. Устройство содержит двухпроводную линию связи, источник питания, датчик напряжения, передающую часть и определенное число приемных узлов. Блоки , образующие передающую часть, включены в нагрузку генератора тока, включенного между проводами линии связи, аналогично. блоки, образующие каждый из приемных узлов , включены в нагрузку других генераторов тока. В каждый из приемных узлов включены второй элемент коммутации и накопительный элемент, который заряжается через второй элементкоммутации, а через первый - с последовательно выключенным источником питания подключается к импульсному электропотребителю. За счет этого увеличивается мощность импульсного сигнала, передаваемого по линии связи от передающей части каждому из приемных узлов при обеспечении работоспособности устройства.3 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

nt)s 6 08 С 19/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВедомстВО сссР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ОО

Ы О ( (21) 4919125/24 (22) 13.03.91 (46) 23.08.93. Бюл, М 31 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "ЭнерГИЯ (72) С.В,Балакин и А.С,Сичовый (73) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия". (56) Заявка СССР К. 4815413/24, кл. G 08 С 19/02, 27.06,91, (54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА

ИНФОРМАЦИИ ПО ДВУПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ (57) Устройство передачи и приема информации по двухпроводной линии связи относится к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребителях, рассредоточенных по сети постоянного напряжения. в которых проводники питания используются в качестИзобретение относится к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребителях, рассредоточенных по сети постоянного напряжения, в которых проводники питания используются в качестве информационной линии связи.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности устройства при увеличении мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи, преимущественно от системы управления динамическим объектом...БЦ 1836711 АЗ ве информационной линии связи, Цель изобретения — повышение информативности устройства, Устройство содержит двухпроводнуто линию связи, источник питания, датчик напряжения, передающую часть и определенное число приемных узлов, Блоки, образующие передающую часть, вкл ючены в нагрузку генератора тока, включенного между проводами линии связи, аналогично. блоки, образующие каждый из приемных узлов, включены в нагрузку других генераторов тока, В каждый из приемных узлов включены второй элемент коммутации и накопительный элемент, который заряжается через второй элемент коммутации, а через первый — с последовательно выключенным источником питания подключается к импульсному электропотребителю. За счет этого увеличивается мощность импульсного сигнала, передаваемого по линии связи от передающей части каждому из приемных узлов при обеспечении работоспособности устройства. 3 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в двухпроводное устройство передачи и приема информации, содержащее двухпроводную линию связи, между проводами которой включены последовательно соединенные источник питания и датчик напряжения, передающую часть и определенное число приемных узлов, передающая часть содержит стабилизатор напряжения и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь параллельного када в последовательный, формирователь синхроимпульсов, делитель напряжения, преобразователь напряжения в сигналь. по1а367»

".tîÿ -

40 подключен к выводам 1 и 2, являющимся выводами каждого приемного узла. Накопительный 25 элемент и электрапотребитель

26 подключаются к элементам 23, 24 комму45 тации следующим образом между вторыми выходами элементов 23 и 24 коммутации включается накопительный 15 элемент, причем выход 1 элемента 23 коммутации и выход 2 элемента 24 коммутации соединены, а

50 между выходом 2 элемента 23 коммутации и выходом 1 элемента 24 коммутации включен злектропотребитель 26, при ем выводы 1 и

2 приемного узла являются выходами 2 элемента 23 коммутации и 1 элемента 24 ком55 мутации соответственно. Далее выводы 1 и

2 приемного узла для упрощения описания будут опущены.

Представленный на фиг.2 элемент коммутации содержит последовательно соединенные диодный мост VD1... VO4, фильтр, 5

35 приема информации: нэ фиг.2 — электрическая принципиальная схема элемента коммутации устройства согласно фиг.1 с иэображением подключения электропотребителя, в качестве которого использована обмотка импульсного электроклапана. и накопительного элемента, в качестве которого использован конденсатор С1; нэ фиг.3 — характеристика изменения тока, коммутируемого устройством согласно фиг.1, для управления импульсным электроклапаном.

Представленную на фиг.1 структурную схему двухпроводного устройства обеспечивают два провода 1, 2 линии связи, источник 3 питания, датчик 4 напряжения, передающая часть и определенное число приемных узлов. Передающая часгь содержит генератор 5 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 6 напряжения и последовательно включенные шифратор 7 команд, преобразователь 8 параллельного кода в г|оследовательный, формирователь 9 . синхроимпульсов, делитель 10 напряжения, преобразователь 11 напряжения в сигналы постоянного тока, выход которого подключен к проводу 2 линии связи, Приемный узел содержит генератор 12 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 13 напряжения и последовательно включенные фильтр

14. усилитель 15 напряжения, селектор 16 синхроимпульсов, преобразователь 17 последовательного кода в параллельный, формирователь 18 адресов, элемент 19 сравнения, дешифратор 20 команд, элемент

12 оптической развязки, усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы подключен к элементам 23 и 24 коммутации соответственно, между которыми включен накопительный 25 элемент и электропотребитель 26. Электропотребитель 26

18367 ) 1

30

50 выполненный нз резисторе R1 и конденсаторе С2 и транзистор ЧТ1коллектор которого является выходом 1 элемента коммутации и через последовательно соединенные резисторы R2 и R3 соединен с эмиттером транзистора VT2, коллектор которого является выходом 2 элемента коммутаци«. База транзистора VT2 включена между резисторами

R2 и 83. Эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 являются первым и вторым соответственно выводами питания элемента коммутации, На фиг.2 для наглядности представлены элементы 23 и 24 коммутации с подключенным накопителем, в качестве которого использован конденсатор С1, и электропотребителем, в качестве которого исгюльзованз обмотка импульсного электроклапана (с индуктивностыо Ьк и активным сопротивлением обмотки

R K), и обозначена полярность источника 3 питания, Устройство работает следующим образом.

Источник 3 питания через датчик 4 напряжения обеспечивает запитку пеоедающей части и определенное число приемных узлов. Генератор 5 тока, в качестве нагрузки которого включены блоки с 6 по 11, образующие передающую часть, обеспечивает ей стабильный ток питания, стабилизатор 6 напряжения обеспечивает стабильное напряжение в нагрузке генератора 5 тока.

Аналогичное структурное исполнение приемных узлов в плзне включения генератора

12 тока и стабилизатора 13 напряжения обьясняется вышеописанным. Шифратор 7 выдает команду на управление импульсным электроклапэном в виде параллельного кода, которая поступает в преобразователь 8 параллельного кода в последовательный, Последовательный код поступает в формирователь 9 синхроимпульсов для наполнения кода синхроимпульсами. Синхронизированный последовательный код через делитель 10 напряжения поступает в преобразователь 11 напряжения в сигналы постоянного тока, где осуществляется преобразование напряжения в сигналы постоянного тока. которые формируются в контуре, образованном источником 3 питания, датчиком 4 напряжения, проводником 1, преобразователем 11 и проводником 2. Сигналы постоянного тока на датчике 4 напряжения преобразуются в сигналы напряжения на уровне постоянного напряжения питания. Преобразованный таким образом код в виде переменной составляющей напряжения на уровне постоянного напряжения питания передается по проводам линии связи к приемным узлам.

Передаваемый код принимают все приемные узлы y" Гройг Гвз к:roti:-ii. че, . Р < «л1 т<

14 подают его в усилитель 1.> нзппяжен«я

Усиленный код поступаеT в с.лектор 16 синхроим пульсов для рыд .лен :.я с«нхропсследовзтельности, г осле че<о выделен зя с«нхропоследовзтельност ь и ус«ленный последовательный код поступают в преобразователь Г1 последовэтелчюго кода в параллельный. Юормировзгель 18 адресов обеспечивает реализацию «зб«рэте:ii .о. о способа приема команд управления, основанного на выдаче адресных кодов. соответствующих конкретному приемному узлу.

Таким образом. команда управления в виде параллельного кода поступает на входы первой группы элемента 19 сравнения, а с выхода формирователя 18 адресов поступзет код на входы второй группы элемента сравнения, <формирователь 18 адресов генерирует периодические коды на управление электроклапаном. Сравнение кодов в элементе 18 сравнения является условием формирования последним команды в дешифратор 20 команд, которые связаны между собой двумя входами-выходами, один на открытие электроклэпана, другой— на закрытие. Дешифратор 20 команд через элемент 21 оптической развязки подает сигнал в усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы формирует управляющие сигналы на элементы 23 и 24 коммутации соответственно. Практика управления автоматикой двигательной установки летательного аппарата показывает, что для надежного ее функционирования необходима гальваническая развязка кодопреобразующих узлов от элементов коммутации. С этой целью в устройство введен усилитель 22 тока, который обеспечивзет через элемент 21 оптической развязки и трансформаторные связи гальваническую развязку кодо-преобразующим узлом и злементами коммутации. Элементы 23 и 24 коммутации, выводы питания которых подключены к проводам л«нии связи, обеспечивают заряд накопительного элемента, затем его разряд через обмотку электроклапзна и источник 3 питания, Управление элементами 23 и 24 коммутации, а через них накопительным 25 элементом и электропотребителем 26, осуществляется следующим образом: — в исходном состоянии устройство через усилитель 22 тока, трансформатор 2 включает элемент 24 коммутации, через который идет заряд накопительного 25 элемента; — при получении команды управления приемным узлом усилитель 22 тока переключает управление с трансформатора 2 на

1836711

CU2 е

C(U + Щ 2С112

1ср1 = 1тр1 + тдв, 1ср1 = 1тр2 + 1дв2 трансформатор 1 соответственно выключа ется зле, мент 24 коммутации и включается элемент 23 коммутации. и формирует на электрппотребитель 26 управляющий имf1 :, bc, могцносTb которого cKладывается из мощног:ти источника 3 питания и мощности накопительного 25 элемента.

На < и г,,2 2представлены элементы 23, 24 коммутации, накопительный элемент (С1) и обмотка импульсного электроклапана (Ьк, R><}. Каждый элемент коммутации включает в себя диодный мост V01... VD4, транзисторы ЧТ1, VT2, резисторы R1, R2, R3, конденсатор "2 и выходы 1 и 2. Элемент коммутации работает следующим образом: с выходных цепей трансформатора, под люченных к диадному мосту Ч01... VD4, подается переменный ток, который HB no следнем выпрямляется и через фильтр R1

С2 поступает на базу транзистора VT1..

Транзистор ЧТ1 открывается и между проводами 1 и 2 линии связи протекает ток по цепи; провод 1 линии связи — резистор R2— резистор 63 -- коллектор — эмиттер транзистара VT1 — провод 2 линии связи. При зтам падение напряжения на резисторе R2 создает смещение для транзистора VT2, которь,й открывается и по цепи: плюс источника

" питания -- провод 1 линии связи — эмиттер — коллектор транзистора VT2 — выход 2 элемента 24 коммутации — конденсатор С1—

oûõoä 1 элемента 24 коммутации — коллек--;ор — эмиттер транзистора ЧТ1 — провод 2 линии связи — датчик 4 напряжения — минус источника 3 питания, конденсатор С1 заряжается, Далее при сравнении кода вэлементе 19 сравнения импульс сравнения через дешифратор 20 команд, элемент 21 оптической развязки переключает усилитель 22 тока в другое состояние и управляющее воздействие через первый трансформатор подается к элементу 23 сравнения, а с элемента 24 сравнения снимается.

В этом случае происходит последовательное включение конденсатора С1 с обмоткой злектроклапана и происходиf разряд конденсатора С1 через элемент 23 коммутации по цепи: плюс источника 3 питания — провод

1 линии связи — эмиттер — коллектор транзистора VT2 — вывод 2 элемента 23 коммутации — конденсатор С вЂ” обмотка зпектроклапана — вывод 1 элемента 23 коммутации — коллектор — эмиттер транзистора

ЧТ1 — провод 2 линии связи — датчик 4 напряжения -- минус источника 3. Итак, конденсатор через элемент 24 коммутации заряжается до величины напряжения Ц (с учетом потерь на элементах электрической схемы} M запасает электрическую энергию где U — напряжение источника 3 питания.

Затем происходит переключение конденсатора с элемента 24 коммутации на элемент 23 коммутации и конденсатор, последовательно BKfllp÷åíèûé с источником 3 питания, начинает разряжаться через обмотку электроклапана, При такой коммутации к электроклапану прикладывается уже учетверенная энергия тем самым повыгцается мощность импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи. При этом напряжение питания приемо-передающих узлов устройства остается неизменным, что существенно для обеспечения работоспособности устройства, Увеличение мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии связи, уменьшит время срабатывания электроклапана на величину, которую можно оценить по характеристике согласно фиг.3.

На фиг.3 представлена характеристика изменения тока, коммутируемого устройством согласно фиг,1, для управления импульсным электроклапаном. Характеристика 1 отображает изменение тока без использования конденсатора С1, характеризующая прототип, характеристика 2 отображает изменение тока с использованием конденсатора С1. Время срабатывания каждого импульсного электроклапана (1 р) включает время трогания якоря (t p) и время движения якоря (сд ) в другое положение, т,е. для характеристик 1 и 2 будет соответствовать время срабатывания: где l>p -- ток обмотки, при котором начинается движение якоря;

ly1 — установившееся значение тока для характеристики 1;

lyly — установившееся значение тока для характеристики 2.

Срабатывание импульсного электроклапана будет рассмотрено по характеристике

2, характеристика 1 дана для сравнения, и соответствует прототипу.

1836711

t

i =l„ (1 -.е Т) 10

4р2

I,тр „— =— -I),2 (1-Е Г ) Откуда:

L 1

)тр2 = — 1пfff)

30

50

При подаче напряжения величиной 20 через элемент 23 коммутации к обмот) е электроклапана в ней формируется ток где Т вЂ” постоянная времени цепи, Этот ток соответствует нэ характеристике 2 участку Оа2

Ток трогания:

Время трогания пропорционально постоянной времени Т и зависит от отношения

iTp/Ip. При увеличении I))2 время трогэния уменьшается, Это наглядно видно и"» последней формулы и характеристики согласно фиг,З при сравнении времени трогания

1тр1 и ттр2 по характеристика)4 1 и 2, Как только начинает движение якоря (точка а2 согласно фиг.З) 3830р уменьш88TGA и индуктивность увеличивается. Зависимость тока

От вг)емени соответствуст j )30TKY Э2б2 согласно характеристике 2, В точке 62, соответствующей крайнему положению якоря, уменьшение тока прекращается, Время срабатывания t!;р2 заканчивается. Далее ток меняется по закону

t l

48 т)+ I2(1-е т1), Где Т1 постоя нна я вре)4ени Цепи с M3f48ненной индуктивностью;

I0 — ток обмотки при крайнем положении AK0pR импульсного электроклапана, Зависимость тока от времени со сработанным электромагнитом соответствует участку б2в2, За точкой в2 ток экспоненциально уменьшается до нуля по мере разряда конденсатора С1.

Итак, при увеличении мощности управляющего сигнала время трогания якоря импульсного электроклапана уменьшается, Использование предлагаемог0 двухпроводного устройства передачи и приема информации способствует достижению следующего технико-экономического эффекта: — уменьшение времени срабатывания импульсного электроклапана со 150 мс до

80 мс.

2Г

B BPд8м f)L)HA f LI8 0f)0I)Llj8)Il<Г)! f) PО8f I .н,л реакции ди)) амичес Kоf О 0I; ьt".Kта в ко с f)пi M может f) i)M0vT!.,1 вовать дп 300) f) f»4 )тик. ) ) э управля)ощее воздействие, В ремя для п рот оти па, Т1

Время длЯ заявлеинОГГ) ycI I)o)38T ва:

Т2 )в)в — 300 в)т х BO мс =- 24 с

Разница времени реакции дина)4ического объекта для прототиг)3 и заявленного уст ройства составит 21 сек, То есть эффективность использования заявленниГО устройства по отнои)ани)о к прототипу в части реакции динамического объекта на управляющее воздействи". Выше примерно в 2 раза; — сохранение напряжения пи1ания для устрой(тва на т; )l 8 пп .0,,3., у прототипа, при увеличении мощности имг ульсного сигнала, передаваемого по проводам линии свЯзи к Обмотке импульснОГО электро)(лапа" на. Это соответствует Обаспе )ению работоспособности устройства при увеличении

МОщности импульснОГО СНГнала, За счет коТ0р0с0 дости) ается уменыll8)IM8 времень1 срабаты ва) if)q зл акт рокf)Pi f ll!3, а 3) )ачит повышение эффективности управления динамическим обьектом.

Формула изобратения

Устройство передачи и прие)4а информации по двупроводной линии связи, содержащее включенные между проводами линии связи и пОследовательно соединенные источник питания и даTHèê напряжения, переда)ощу)о часть и К приамных узлов, переда о)цэя часть содержит стабилизатор напряжения и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь параллельного кода в последовательный, формировате))ь синхроимпульсов, делитель напряжения и преобразог)атель напряжения в сиг) алы постоянного тока, первые выводы питания которых и первый вывод стабилизатора напряжения подключены к первому проводу линии связи, Вторые выводы питания и второй вывод стабилизатора напряжения объединены и через генератор тока соединены с вторь)м проводом линии связи, к которому подкл)очан выход преобразователя напряжения в сигналы постоянного тока, каждый из приемных узлов содержит согласующий фильтр, зламент оптической развязки, стабилизатор напряжения, усилитель напряжения, селектор синхроимпульсов, и реобразовачал ь после1836711

12 довэтельного кода в параллельный, формирователь адресов. усилитель тока, элемент сравнения, дешифратор команд, элемент коммутации и трансформатор, первые выводы питания элемента коммутации, стабилизатора напряжения, усилителя напряжения, селектора синхроимпульсов, преобразователя последовательного кода в параллельный, элемента сравнения, формирователя адреса, дешифрэтора команд и усилителя тока соединены с первым проводом линии связи, вторые выводы питания объединены и через генератор тока подключены к второму проводу линии связи, который через согласующий фильтр соединен с входом усилителя напряжения, выход которого соединен с входом селектора синхроимпульсов и с первым входом преобразователя последовательного кода в параллельный, второй вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, выходы преобразователя последовательного кода в параллельный соединены с nepaoh группой входов элемента сравнения, входы второй группы которого подключены к выходам формирователя адресов. выходы элемента сравнения соединены с входами дешифратора команд, выходы которого через элемент оптической развязки соединены с соответствующими входами усилителя тока, первые выхОды которого через трансформа5 тор подключены к соответствующим входам элемента коммутации, второй вывод элемента коммутации соединен с вторым проводомлиниисвязи,отличающееся тем, что, с целью повышения информатив10 ности устройства, в каждый из приемных узлов введены накопительный элемент, второй элемент коммутации и второй трансформатор, вторые выходы усилителя тока через второй трансформатор подключены к

15 соответствующим входам второго элемента коммутации, первые и вторые выводы питания которого подключены соответственно к первому и второму проводам линии связи, первый и второй выходы первого и второго

20 элементов коммутации являются первым и вторыми выводами соответственно каждого из приемных узлов. вторые выходы первого и второго элементов коммутации объединены через накопительный элемент, первый вы25 ход первого элемента коммутации объединен с вторым выходом второго элемента коммутации.

Составитель С. Балакин

Редактор Н. Козлова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3022 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101