Кодоимпульсное передающее устройство с сокращением избыточности информации

 

Изобретение относится к цифровым системам передачи телеизмерительной информации. Техническим результатом является сокращение избыточности передаваемых данных. Устройство предназначено для сжатия данных, представляющих собой нормальные и аварийные значения от датчиков, полученные в результате их контроля. Устройство позволяет передать весь массив данных по диагностическому вызову за счет исключения из информационного сообщения отсчетов сигналов от датчиков, от которых получен аварийный сигнал. В передаваемом сообщении содержатся данные, позволяющие определить временные сдвиги между "выбегами" сигналов для различных датчиков. "Выбег" фиксируется по предельно допустимой величине нарастания сигнала между двумя смежными отсчетами. 4 ил.

Изобретение относится к цифровым системам передачи телеизмерительной информации и предназначено для сжатия данных, контролирующих нормальные и аварийные значения сигналов от датчиков.

Известно кодоимпульсное передающее устройство с сокращением избыточности информации (авторское свидетельство №636657, G 08 C 19/29, бюллетень №45, 1976, автор Портнов М.Л.), содержащее генератор тактовых импульсов, АЦП, компаратор текущих и ранее переданных значений измеряемых параметров, усилитель-формирователь выходных данных, триггеры, элементы И, ИЛИ. В нем сжатие передаваемых данных достигается за счет выделения и передачи только кодов значений измеряемых параметров, которые отличаются от ранее переданных на величину, не меньшую установленной зоны нечувствительности.

Недостатком известного устройства является невозможность регистрировать протекание аварийного процесса и передавать зарегистрированные данные на удаленный пункт для их анализа.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является кодоимпульсное передающее устройство (патент России №2132573 от 27.06.99, бюл. №18, авторы Портнов Е.М. и др.), содержащее узел сопряжения с датчиками, распределитель, АЦП, первый коммутатор аналоговых сигналов, первый и второй коммутаторы, компаратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый ... девятый элементы И, первый, второй, третий и четвертый счетчики, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый формирователь импульсов, первое, второе и третье ОЗУ, первый генератор тактовых импульсов, у которого прямой выход соединен с первым, счетным входом распределителя, у аналого-цифрового преобразователя информационный вход подключен к выходу коммутатора аналоговых сигналов, соединенного информационными входами с соответствующими выходами узла сопряжения с датчиками, а группой адресных входов - с основными выходами первого счетчика, дополнительный выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, группа выходов АЦП соединена со второй группой информационных входов компаратора, первая группа информационных входов которого соединена с выходами третьего ОЗУ, а выход - со вторым Д-входом третьего триггера, а также с первой группой информационных входов второго коммутатора, соединенного второй группой информационных входов с выходами третьего счетчика, а группой выходов - с информационными входами третьего коммутатора, выходы которого соединены с группой информационных входов-выходов второго ОЗУ, у которого две группы адресных сигналов подключены, соответственно, к основным выходам первого счетчика и группе выходов первого коммутатора, соединенного также с группой информационных входов первого ОЗУ, соединенного группой адресных входов с основными выходами первого счетчика, основными выходами - с информационными входами второго счетчика, а дополнительным выходом - ко второму, Д-входу первого триггера, причем основные выходы второго счетчика и выход первого триггера являются первой группой информационных входов первого коммутатора, у распределителя первый выход соединен с первым входом восьмого элемента И, третий выход - с первым входом первого элемента И, выход четвертого триггера является выходом “запрос” устройства.

В известном устройстве в одно ОЗУ вносятся значения сигналов от датчиков, зафиксированные в течение оговоренного отрезка времени, причем запись новых данных в память прекращается после фиксации превышения текущим значением сигнала от датчика установленного аварийного предела. После фиксации “выбега” сигнала от датчика за аварийный предел текущие данные всех датчиков заносятся в другое ОЗУ. Зафиксированные доаварийные и аварийные значения поступают в ПЭВМ или другой локальный анализатор полученной информации. Таким образом, известное устройство выполняет функции регистратора измеряемых параметров.

Недостатком указанного устройства является невозможность передачи всего объема зафиксированных данных на удаленный пункт по узкополосному каналу связи, т.е. с относительно малой скоростью. В связи с этим становится невозможным анализ в пункте управления системы телемеханики аварийного процесса, зафиксированного на контролируемом пункте.

Целью предлагаемого устройства является расширение функциональных возможностей за счет сокращения избыточности информации, идентифицирующей протекание аварийного процесса, что позволяет оперативно передать зафиксированные данные на удаленный пункт для их анализа.

Для реализации поставленной цели в устройство дополнительно включены пятый... одиннадцатый триггеры, пятый счетчик, первый и второй регистры памяти, четвертый коммутатор, второй и третий формирователи импульсов, усилитель-формирователь выходных сигналов, первый, второй и третий элементы задержки, первый, второй и третий мультиплексоры, демультиплексор, десятый и одиннадцатый элементы И, пятый... тринадцатый элементы ИЛИ, дешифратор, а также второй генератор тактовых импульсов, прямой выход которого является выходом “такты” устройства и подключен ко второму, С-входу одиннадцатого триггера, второму информационному входу первого мультиплексора, а инверсный выход подключен к первому входу шестого элемента И, R-входу первого регистра памяти и третьему, R-входу распределителя, у которого, кроме того, соединены: первый выход - со вторым входом восьмого элемента ИЛИ и управляющим входом АЦП, второй выход - с первыми входами вторых элементов И, ИЛИ, четвертый выход - с первым входом одиннадцатого элемента И, управляющим входом четвертого коммутатора и вторым входом второго элемента ИЛИ, пятый выход - со вторым входом третьего элемента ИЛИ, шестой выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ, вторым входом четвертого элемента ИЛИ, седьмой выход - с третьим, С-входом третьего триггера, подключенного четвертым, R-входом к выходу десятого элемента ИЛИ, управляющим входом первого ОЗУ и первым входом седьмого элемента И, восьмой выход - с третьим, R-входом второго триггера, подключенного вторым, С-входом к выходу сигнала готовности АЦП, и с первыми входами десятого и первого элементов ИЛИ, причем у последнего выход соединен со вторым, управляющим входом распределителя, а у десятого элемента ИЛИ второй вход соединен со вторым, R-входом седьмого триггера, выходом “запрос” устройства - первым, Д-входом восьмого триггера, вторыми входами шестого и двенадцатого элементов ИЛИ, первым входом девятого элемента ИЛИ, четвертым, R-входом первого триггера и выходом четвертого триггера, у которого, кроме того, соединены: первый, Д-вход - с первым, ненулевым выводом источника питания, соединенного вторым, нулевым выводом со второй группой информационных входов первого коммутатора, а также с первыми, Д-входами второго, девятого и пятого триггеров и вторым информационным входом второго мультиплексора, второй, С-вход - с инверсным выходом шестого триггера, а третий, R-вход - с выходом первого элемента задержки и третьим, R-входом одиннадцатого триггера, у которого также соединены: выход - со входом первого элемента задержки и управляющим входом демультиплексора, а первый, Д-вход - с выходом “считывание” устройства, управляющим входом первого коммутатора, первым входом двенадцатого элемента ИЛИ и прямым выходом восьмого триггера, у которого также соединены: второй, инверсный выход - с первым входом десятого и со вторыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И и первым входом тринадцатого элемента ИЛИ, второй, С-вход - с входом “управление” устройства, а третий, R-вход - с выходом первого формирователя импульсов, первым входом шестого элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму, R-входу первого счетчика, первому, С-входу третьего счетчика, вторым, С-входом шестого и десятого триггеров и третьему, R-входу пятого триггера, у которого, кроме того, соединены: выход - через второй элемент задержки с первым, Д-входом шестого триггера, подключенного третьим, R-входом к выходу двенадцатого элемента ИЛИ, второй, С-вход - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым, S-входом седьмого триггера, соединенного инверсным выходом со вторым, R-входом третьего счетчика, у десятого триггера соединены: выход с третьим, R-входом девятого триггера и первым, S-входом третьего триггера, первый, Д-вход - с выходом девятого триггера, соединенного вторым, С-входом со входом “вызов” устройства, у которого выход “данные” соединен с выходом усилителя - формирователя выходных сигналов, подключенного входом к выходу второго мультиплексора, у которого, кроме того, соединены: первый информационный вход - с первым информационным входом первого мультиплексора, со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом девятого элемента И и вторым выходом первого регистра, третий информационный вход - с выходом третьего мультиплексора, а группа адресных входов - с выходами четвертого счетчика, с группой адресных входов первого мультиплексора и демультиплексора, у которого, кроме того, соединены: четвертый выход - со вторым входом тринадцатого элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму, R-входу четвертого счетчика, второй выход - через третий элемент задержки со вторым входом одиннадцатого элемента ИЛИ, первый выход - с третьим входом девятого элемента ИЛИ, со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому, С-входу первого счетчика, причем первый вход седьмого элемента ИЛИ соединен с выходом шестого элемента И, третий выход - с первым, С-входом пятого счетчика, у которого также соединены: второй, R-вход - с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ, дополнительный выход - со входом второго формирователя импульсов, подключенного выходом к первому входу одиннадцатого и второму входу пятого элементов ИЛИ, а группа основных выходов - с группой адресных входов третьего мультиплексора, соединенного группой информационных входов с группой адресных входов третьего ОЗУ, подключенного синхронизирующим входом к инверсному выходу второго триггера, и группой выходов второго регистра, подключенного управляющим входом к выходу одиннадцатого элемента И, а группой информационных входов - к выходам четвертого коммутатора, соединенного информационными входами с группой информационных входов-выходов второго ОЗУ, у которого, кроме того, соединены: синхронизирующий вход - со вторым инвертирующим входом одиннадцатого элемента И и с инверсным выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а вторым входом - к первому входу распределителя, а управляющий вход - с управляющим входом третьего коммутатора и выходом пятого элемента И, соединенного первым входом с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу второго элемента И, у которого второй вход соединен с выходом дешифратора, подключенного входами к выходам первого коммутатора, управляющим входом второго коммутатора и вторым входом первого элемента И, соединенного выходом с первым входом третьего элемента ИЛИ, у которого выход соединен с первым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второго счетчика, у которого соединены: дополнительный выход - с третьим информационным входом первого мультиплексора, подключенного выходом через формирователь импульсов с первым, С-входом четвертого счетчика, а R-вход - с выходом девятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу третьего триггера и первому, S-входу первого триггера, соединенного третьим, С-входом с управляющим входом второго счетчика и выходом десятого элемента И, у которого второй вход соединен с инверсным выходом восьмого элемента И, подключенного вторым входом ко второму входу седьмого элемента И и инверсному выходу первого генератора тактовых импульсов, а также с управляющим входом первого регистра памяти, у которого, кроме того, соединены: первый выход - с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ и девятого элемента И, подключенного выходом ко второму входу первого элемента ИЛИ, а первый и второй входы, соответственно, со старшим по весу основным и дополнительным выходами первого ОЗУ, у которого синхронизирующий вход соединен с инверсным выходом восьмого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу седьмого элемента И.

Введение новых элементов и связей между ними позволяет использовать в предложенном устройстве новый способ формирования информационных сообщений, который характеризуется следующим:

- для записи кодов-отображений текущих значений сигналов от каждого датчика выделяются по две зоны памяти в первом ОЗУ;

- по предшествующему значению сигнала определяется предельное значение последующего отсчета, которое идентифицируется как начало аварийного процесса;

- каждое вновь полученное значение сигнала от датчика сравнивается с предельным значением, считанным из второго ОЗУ;

- при обнаружении “выбега” оговоренное число последующих отсчетов сигналов от датчика заносится во вторую зону первого ОЗУ, выделенную для данного датчика;

- номера датчиков, для которых зафиксирован “выбег”, записываются в третье ОЗУ;

- после фиксации первого “выбега” деблокируется таймер, которым определяются относительные сдвиги во времени между первым и всеми последующими “выбегами”;

- при завершении регистрации данных реализуется процесс считывания и передачи информационного сообщения, в которое включаются только данные для датчиков, номера которых записаны в третье ОЗУ;

- по вызову от внешнего устройства формируется информационное сообщение, содержащее данные, полученные от всех датчиков независимо от информации, хранящейся в третьем ОЗУ.

Таким образом, в предложенном устройстве сокращается объем информации, которая оперативно передается на удаленный пункт для ее анализа.

Следует подчеркнуть, что, в отличие от известного, в предложенном устройстве фиксируется не только превышение абсолютным значением сигнала от датчика установленного предела, но и превышение скоростью нарастания сигнала допустимых значений, что позволяет расширить функциональные возможности устройства.

На фиг.1 и 2 показаны схемы блоков ввода и передачи, а также блока обработки, а на фиг.3 - схема связи между блоками устройства. На фиг.4 приведен пример временной диаграммы информационного сообщения, сформированного устройством для передачи на удаленный пункт (не показанный на чертежах).

Устройство состоит из блока 1 ввода и обработки информации и блока 2 передачи.

Входящий в состав блока 1 узел 3 сопряжения с датчиками (не показанными на фиг.1) нормализует выходные сигналы от “n” датчика. Выходы 1... n узла 3 соединены с информационными входами коммутатора-мультиплексора 4. Прошедший на выход 4 сигнал воспринимается АЦП 5. Номер датчика, сигнал от которого поступает в АЦП, определяется кодом основных разрядов 1... m первого 6 счетчика, а номер отсчета данных от выбранного датчика - кодом от второго 7 счетчика и первого 8 триггера. Выход сигнала “готовность” (Г) АЦП фиксируется вторым 9 триггером. Для управления счетчиком 7 и триггером 8 используется первые коммутатор 10, ОЗУ 11, регистр памяти 12 и дешифратор 13. Для синхронизации работы элементов используется первый 14 и второй 15 генераторы тактовых импульсов, соединенные выходами со входами распределителя 16. Сигналы от генераторов 14 и 15 и первого... восьмого выходов 16 управляют работой первого 17, второго 18, третьего 19, четвертого 20, пятого 21, шестого 22, седьмого 23, восьмого 24 и девятого 25 элементов ИЛИ, а также первого 26, второго 27, третьего 28, четвертого 29, пятого 30, шестого 31, седьмого 32, восьмого 33, девятого 34 и десятого 35 элементов И. Дополнительный “m+1” выход счетчика 6 подключен ко входу первого 36 формирователя импульсных сигналов.

В состав блока 2 включается второе 37 ОЗУ, соединенное первой (А1) и второй (А2) группами адресных сигналов с выходами счетчиков 7 и 6, и третье 38 ОЗУ. Для обработки данных от АЦП используются второй 39, третий 40 и четвертый 41 коммутаторы, компаратор 42 и второй 43 регистр памяти. В узлы формирования информационного сообщения включены первый 44, второй 45 и третий 46 мультиплексоры и демультиплексор 47, а также третий 48, четвертый 49 и пятый 50 счетчики. Для хранения результатов обработки данных от датчиков и задания режима работы устройства используются третий 51 и четвертый 52 триггеры. Выход триггера 52 является выходом “запрос” устройства. Пятый 53 и шестой 54 триггеры соединены с элементами, которые определяют переход в режим регистрации аварийной информации. Седьмой 55 триггер управляет счетчиком 48, используемым как таймер. Восьмой 56 триггер формирует выходной сигнал “считывание” устройства при поступлении на его вход сигнала “управление”, если к этому моменту сформирован сигнал “запрос”. Девятый 57 и десятый 58 триггеры используются для реализации режима вызова информации при поступлении на вход устройства сигнала “вызов”. Одиннадцатый 59 триггер формирует сигнал, определяющий переход устройства в режим передачи данных. Второй 60 и третий 61 формирователи импульсных сигналов определяют завершение отдельных этапов работы устройства. Для предотвращения воздействия на работу устройства переходных процессов в блок 2 установлены первый 62, второй 63 и третий 64 элементы задержки. Выход “данные” устройства соединен с выходом усилителя-формирователя выходных сигналов 65, подключенного входом к выходу мультиплексора 45. Выдаваемые данные синхронизируются сигналами от генератора 15, выход которого является выходом “такты” устройства. Для формирования сигналов управления используются элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 66, одиннадцатый 67 элемент И, а также десятый 68, одиннадцатый 69, двенадцатый 70 и тринадцатый 71 элементы ИЛИ.

В узел сопряжения 3 включаются индивидуальные для каждого датчика нормирующие резисторы и стабилитроны аналогично тому, как это показано в устройстве-прототипе.

Коммутатор-мультиплексор 4, мультиплексоры 44, 45, 46 и демультиплексор 47 могут быть реализованы, например, на элементах К561 КП2, причем число элементов, используемых для построения 4 и 46, определяется числом “n” датчиков и числом “р” разрядов выходного кода АЦП.

В качестве АЦП 5 может, например, использоваться микросхема АД7880 (фирмы Analog Devices), преобразующая входной аналоговый сигнал в двенадцатиразрядный (р=12) двоичный код.

Счетчики 6, 48, 49 и 50 могут быть реализованы, например, на элементах К561 ИЕ10. Счетчики переводятся в очередную кодовую позицию сигналом по С-входу, а возвращаются в начальное состояние сигналом по R-входу. Счетчик 7 может быть реализован, например, на элементе К561 ИЕ11. Группа информационных (И) входов воспринимает код, который параллельно заносится в счетчик по сигналу управления (У). При переходе сигнала по счетному (С) входу из “0” в “1” счетчик переводится в следующую кодовую позицию, а при поступлении сигнала “1” на R-вход - в начальное состояние.

Все используемые в устройстве триггеры и регистр 12 могут быть реализованы, например, на элементах К561 ТМ2. Каждый триггер имеет вход S - для асинхронного перевода в состояние “1”, вход R - для асинхронного перевода в состояние “0”, а также вход данных (Д) и синхронизации (С) - для синхронного перевода триггера в состояние, определяемое сигналом на Д-входе.

Формирователь 36, 60 и 61 может быть реализован, например, на триггере, у которого прямой выход через интегрирующую времязадающую RC-цепочку соединен с R-входом. Запуск формирователя в работу производится по сигналу “1” на его С-входе.

Так как в устройстве у разных триггеров используется не весь набор входных сигналов, в описании предлагаемого изобретения приводятся номера и функциональные назначения используемых входов триггеров.

Первый и второй генераторы импульсов могут быть реализованы на цепочке из нескольких последовательно включенных инверторов, в цепи обратных связей которых включены кварцевый резонатор (для генератора 15) или RC-задающая цепочка (для генератора 14).

Распределитель 16 может быть реализован, например, на элементе К561 ИЕ9. По каждому фронту сигнала на первом входе распределителя сигнала “1” формируется на очередном выходе; при поступлении сигнала “1” на второй вход распределитель теряет чувствительность к сигналам на первом входе и остается в принятом до этого состоянии, а при поступлении сигнала “1” на третий (R) вход - возвращается в начальное состояние, когда сигнал “1” формируется на первом выходе.

Коммутаторы 10 и 39 могут быть реализованы, например, на элементах К561 ЛС2, причем число элементов определяется числом разрядов входных кодов.

Коммутаторы 40 и 41 могут быть реализованы, например, на элементах КР1834 ВА86, которые обеспечивают перевод выходов в “третье” состояние при отсутствии рабочего сигнала на управляющем входе.

Регистр 43 может быть реализован, например, на элементах К561 ИР6, причем число элементов определяется числом “р” разрядов кода от АЦП.

Компаратор 42 может быть реализован, например, на элементах К561 ИП2, причем число элементов определяется числом разрядов кода от АЦП.

В качестве ОЗУ 11, 37 и 38 могут использоваться, например, элементы КР537 РУ8А со структурой 2Кх8, причем число элементов в ОЗУ 37 и 38 определяется числом разрядов кода от АЦП. Так как процесс записи данных в ОЗУ 38 выходит за рамки предложенного устройства, на фиг.2 показаны только элементы, применяемые для считывания данных из ОЗУ 38. Если предельные значения последующего отсчета зависят только от данных предшествующего отсчета и одинаковы для всех датчиков, в адресное поле ОЗУ 38 достаточно ввести только код от регистра 43, если же необходимо учитывать и номера датчиков, в адресное поле вводятся также сигналы от счетчика 6, а в ячейки ОЗУ записываются индивидуальные для каждого датчика информационные коды.

Элементы 62, 63, 64 задержки могут быть реализованы, например, на RC-интегрирующих цепочках, причем требуемое время задержки примерно равно половине произведения R на С.

Следует отметить, что использование для реализации части устройства однокристальной микро-ЭВМ, например типа АТ89С52 (фирмы ATMEL), некоторые из указанных на фиг.1 и 2 элементов являются внутренними элементами ЭВМ.

Для некоторых из используемых элементов И, ИЛИ и триггеров используются инвертирующие входы и выходы. Такие входы и выходы обозначены на чертежах окружностями. Например, для управления ОЗУ 37 по синхронизирующему (С) входу используется рабочий сигнал “нулевого” уровня. Поэтому С-вход 37 обозначен окружностью, в элементе И 28 используется инверсный выход, в элементе И 67 - инвертирующий вход.

Частота генератора 14 выбирается максимальной с учетом быстродействия используемых элементов и возможных задержек распространения сигналов, а частота генератора 15 - исходя из требуемого числа отсчетов сигналов одного и того же датчика за время регистрации аварийного процесса.

Устройство работает следующим образом.

Нормализованные узлом сопряжения 3 сигналы от датчиков 1... n (не показанных на фиг.1) поочередно проходят на выход коммутатора-мультиплексора 4. Номер выбранного датчика определяется кодом на выходах 1... m счетчика 6, который поступает на группу адресных (А) входов 4. Для “n” датчиков число “m” разрядов выбирается равным Σ log n (Σ - знак округления числа до ближайшего большего целого).

Выходной аналоговый сигнал от 4 поступает на измерительный (И) вход АЦП 5. На управляющий вход (У) АЦП подается сигнал “1” с первого выхода распределителя 16. По указанному сигналу начинается очередное аналого-цифровое преобразование. После завершения преобразования сигнал “1” формируется на выходе “готовность” (Г) АЦП, который переводит триггер 9 в состояние “1” сигналом по второму, С-входу, т.к. первый, Д-вход триггера подключен к ненулевому (U) выводу источника питания (не показанного на фиг.1). Триггер 9 удерживается в состоянии “1” до поступления на его третий, R-вход сигнала с восьмого выхода распределителя 16. Ясно, что сдвиг во времени между формированием сигнала на первом и восьмом выходах 16 должен быть большим времени преобразования АЦП, т.е. время преобразования АЦП должно быть меньше восьми периодов сигнала от генератора 14.

Каждым сигналом от 14 распределитель 16 переключается в следующую позицию. Для синхронизации всех узлов устройства используются сигналы с первого... восьмого выходов 16. Сигнал “1” с восьмого выхода 16 поступает через элемент ИЛИ 17 на управляющий, второй вход распределителя и блокирует его дальнейшую работу до поступления очередного сигнала “1” на третий, R-вход 16 с инверсного выхода генератора 15. В течение половины периода сигнала от 15 распределитель 16 удерживается в начальном состоянии. При появлении очередного сигнала “1” на прямом выходе 15 сигнал “1” исчезает на R-входе 16, и распределитель последовательно формирует сигналы “1” на первом... восьмом выходах. Таким образом, период сигналов от генератора 15 определяет длительность одного цикла работы распределителя. Видно, что частота сигналов от 14 должна быть не менее чем в 16 раз больше частоты сигнала генератора 15.

Одновременно с установкой 16 в начальное состояние, если устройство не переведено в режим считывания и передачи данных, на оба входа И 31 поступают сигналы “1”. Через элемент ИЛИ 23 сигнал “1” от И 31 поступает на первый, С-вход счетчика 6, переводя его в очередную кодовую позицию. При этом коммутатор 4 начинает передавать на выход аналоговый сигнал от очередного по номеру датчика. Время от выбора нового датчика до запуска очередного аналого-цифрового преобразования равно половине периода сигналов генератора 15. Ясно, что время установления рабочего сигнала на выходе 4 должно быть меньше половины периода сигнала 15. Во время проведения очередного аналого-цифрового преобразования из ОЗУ 37 считывается код, записанный ранее в ячейку, адрес которой определяется выходными кодами счетчиков 6, 7 и триггера 8. Коды от 7 и 8 поступают на входы 37 с выходов коммутатора 10, т.к. на его управляющий вход подается сигнал “0”, если устройство не переведено в режим передачи данных. Данные, которые занесены в счетчик 7, определяют номер предшествующего отсчета сигнала от датчика, номер которого определяется кодом от 6. Сигнал перевода ОЗУ 37 в рабочий режим подается на синхронизирующий (С) вход и формируется элементами ИЛИ 18 и И-НЕ 28. На один вход 18 поступает сигнал “1” с четвертого выхода 16. В первой половине периода сигнала от генератора 14 сигналы “1” подаются на оба входа И-НЕ 28. На управляющий (У) вход ОЗУ 37 в рассматриваемый отрезок времени подан сигнал “0” с выхода элемента И 30, поэтому ОЗУ 37 переведено в режим считывания. Выходные сигналы ОЗУ 37 проходят на выход коммутатора 41, т.к. на его управляющий вход подан сигнал “1” с четвертого выхода 16. Рабочий сигнал, поступающий на С вход ОЗУ 37, обеспечивает формирование сигнала “1” на выходе элемента И 67. Этот сигнал подается на управляющий (У) вход регистра 43, в который заносится информация с выходов ОЗУ 37. Код, занесенный в регистр 43, используется в качестве адреса при считывании информации из ОЗУ 38.

В ОЗУ 38 предварительно заносится информация - предельное значение кода, соответствующее установленному адресу ячейки памяти. По сути записанная в ОЗУ информация является таблицей, в которой каждому предшествующему значению сигнала от датчика ставится в соответствие значение текущего сигнала, превышение которого должно интерпретироваться как начало аварийного процесса. Данные в ОЗУ 38 могут заноситься оперативно или однократно. В последнем случае вместо ОЗУ 38 может использоваться ПЗУ. Методика записи данных в ОЗУ 38 не рассматривается при описании устройства.

Код, считанный из ОЗУ по сигналу от триггера 9, сравнивается в компараторе 42 с кодом от АЦП, который отображает текущее значение сигнала от датчика. Отметим, что код на выходе ОЗУ 38 появляется в интервале между моментами формирования сигнала готовности АЦП и сигнала “1” на восьмом выходе распределителя. Если полученный от АЦП код больше, сигнал “1” подается на второй, Д-вход триггера 51. При формировании сигнала “1” на седьмом выходе распределителя 16, т.е. во время, когда рабочие сигналы поданы на обе группы информационных входов компаратора, выходной сигнал 42 записывается в триггер 51. При фиксации начала аварийного процесса триггер 51 переводится в состояние “1”, в противном случае триггер 51 остается в состоянии “0”. Таким образом, до завершения начатого цикла работы распределителя 16 устройством определяется наличие или отсутствие “выбега” текущим значением сигнала от датчика аварийного значения.

В пределах начатого цикла работы 16, но до определения “выбега” полученный от АЦП код-отображение текущего значения сигнала от датчика, заносится в ОЗУ 37. При формировании сигнала “1” на пятом выходе распределителя 16 сигнал “1” проходит через элемент ИЛИ 19 на один вход И 29. На второй вход 29 подан сигнал “1”, если устройство не переведено в режим передачи. Таким образом, в рассматриваемом режиме выходной сигнал “1” от И 29 через элемент ИЛИ 21 поступает на счетный (С) вход счетчика 7 и переводит его в следующую кодовую позицию. Новое значение кода от 7 через коммутатор 10 подается на группу адресных входов (А1) ОЗУ 37. На группу информационных входов-выходов ОЗУ 37 через коммутаторы 39 и 40 поданы сигналы от АЦП. Сигналы от АЦП поступают на входы ОЗУ 37 при формировании сигнала “1” на шестом выходе 16. Как уже указывалось, к этому моменту установлена новая позиция счетчика 7. В это же время сигнал “1” подан на один вход ИЛИ 18 и, следовательно, на синхронизирующий вход ОЗУ 37; на управляющий вход ОЗУ 37 подан сигнал “1”, прошедший с шестого выхода 16 через ИЛИ 20 и И 30. Таким образом, в рассматриваемый момент времени в ячейку ОЗУ 37 записывается очередной отсчет сигнала от выбранного датчика.

Если в этом же цикле зафиксирован “выбег” сигнала от датчика, после завершения записи кода от АЦП в ОЗУ 37 сигналом от триггера 51 по первому, S-входу переводится в “1” триггер 8. Сигнал от триггера 8 через коммутатор 10 вместе с сигналами от счетчика 7 подается на группу информационных входов ОЗУ 11. При появлении сигнала “1” на седьмом выходе распределителя 16, т.е. после момента формирования сигнала управления триггером 8, сигнал “1” подается на управляющий вход ОЗУ 11; во второй половине этого же такта работы генератора 14 сигнал “1” поступает на оба входа элемента И 32; сигнал от И 32 через ИЛИ-НЕ 24 поступает на синхронизирующий вход ОЗУ 11. В результате, если не зафиксирован “выбег” сигнала от датчика, в ОЗУ 11 записывается код номера последующего отсчета сигнала от датчика.

Если же зафиксирован “выбег”, как указывалось выше, в состояние “1” переводится триггер 8, одновременно сигналом “1” от триггера 51, прошедшим через элемент ИЛИ 25, устанавливается в начальное состояние счетчик 7, а в ОЗУ 11 оказывается записанным начальный адрес второй зоны ячеек памяти ОЗУ 37, выделенный для записи отсчета сигналов от каждого датчика.

Итак, до фиксации “выбега” данные отсчетов сигналов от датчиков записываются в первую зону ячеек ОЗУ. Число ячеек памяти в этой зоне определяется числом основных разрядов счетчика 7. В приведенном на фиг.1 примере число основных разрядов в счетчике 7 равно 4, а число ячеек первой зоны памяти равно 16. Коды ячеек первой зоны памяти имеют адреса от 00000 до 11110 (без учета кода от счетчика 6, соответствующего номеру датчика). После записи шестнадцати отсчетов сигналов от датчиков самый “старый” из записанных кодов замещается “новым”, т.е. в ОЗУ 37 оказываются записанными шестнадцать последних отсчетов сигналов от датчиков. Значение кода от АЦП, превысившее аварийное значение, записывается в первую зону памяти, после чего, как описано выше, следующий отсчет сигнала от датчика будет записан в “нулевую” ячейку второй зоны памяти ОЗУ. Первый аварийный отсчет сигнала от датчика будет идентифицирован приемником информационного сообщения по анализу соотношения между смежными кодами первой зоны ОЗУ. Если предположить, что номер “аварийного” отсчета - “X”, номера отсчетов доаварийного процесса в приемнике должны быть перегруппированы следующим образом: х+1; х+2... 16; 1; 2; 3... х-1, т.е. отсчет, записанный в ячейку (х+1), является самым “ранним” из зафиксированных, а отсчет с номером (х-1) - непосредственно предшествующим аварийному. Последующие шестнадцать отсчетов сигналов от датчиков будут записываться в ячейки памяти ОЗУ 37, имеющие коды номеров 00001... 11111 (без учета кода номера датчика). Ясно, что число отсчетов в каждой из зон можно изменить, используя иное, чем приведенное, число разрядов в счетчике 7 без изменения существа предложенного устройства.

Чтобы избежать выхода за пределы выделенной второй зоны памяти ОЗУ 37 и не “затереть” аварийные значения сигналов от датчиков, с помощью регистра 12 контролируется считывание из ОЗУ 11 кода, в котором сигналы “1” зафиксированы в двух старших разрядах. Один из этих сигналов, поступающих на первый вход регистра, свидетельствует о переводе счетчика 7 в позицию “17”, т.е. о полном заполнении выделенной зоны ячеек памяти, а сигнал “1”, поступающий на второй вход регистра 12, - о работе во второй зоне ячеек памяти. Запись данных в регистр производится при считывании данных из ОЗУ 11, т.е. при формировании сигнала “1” на первом выходе распределителя 16, когда рабочий сигнал через элементы И 32 и ИЛИ-НЕ 24 подан на синхронизирующий вход 11, а сигнал “0” - на управляющий вход. Чтобы избежать влияния переходного процесса при записи данных в регистр 12, рабочий сигнал на управляющем (У) входе регистра формируется на спаде рабочего сигнала на синхронизирующем входе ОЗУ 11. Если запись во вторую зону ячеек памяти ОЗУ 37 завершена, сигналы “1” с выходов регистра 12 подаются на оба входа элемента И 34. Выходной сигнал “1” от 34 через ИЛИ 17 подается на управляющий вход распределителя 16, блокируя проведение всех последующих операций начатого цикла работы.

Устройство позволяет фиксировать аварийный процесс не по одному, а по нескольким входным каналам. Чтобы обеспечить возможность восстановления всего аварийного процесса, необходимо зафиксировать временные сдвиги между “выбегами” сигналов для разных датчиков. Для записи указанных сдвигов и последующей передачи соответствующих кодов выделяется нулевая ячейка первой зоны памяти. В указанные ячейки (по одной для каждого датчика) записывается не код, полученный от АЦП, а выходной код счетчика-таймера 48.

До фиксации первого “выбега” триггер 55 удерживался в состоянии “0”, а на второй, R-вход счетчика 48 подавался сигнал “1”, удерживающий счетчик в начальном состоянии. Сигналы с выходов счетчика 48 передаются на вход коммутатора 39 при поступлении сигнала “1” на его управляющий вход с выхода дешифратора 13. На выходе 13 образуется сигнал “1”, когда сигналы на основных выходах счетчика 7 и триггера 8 равны “0”. Таким образом, при установке адреса нулевой ячейки памяти первой зоны на выход коммутаторов 39 и 40, а следовательно, и на входы ОЗУ 37 поступают сигналы с выходов счетчика 48. Хотя в приведенном примере принято одинаковое, равное “р”, число разрядов кода от АЦП и от счетчика 48, соотношение числа разрядов может быть любым иным, а число информационных разрядов ОЗУ 37 при этом должно выбираться равным большему из них.

Сигнал “1” с выхода дешифратора 13 подается также на входы элементов И 26 и И 27. При формировании сигнала “1” на втором выходе распределителя сигнал “1” формируется на выходе И 27, который через ИЛИ 20 и И 30 поступает на управляющий вход ОЗУ 37, переводя его в режим записи данных. В это же время через ИЛИ 18 и И-НЕ 28 рабочий сигнал поступает на синхронизирующий вход ОЗУ 37. В результате в ОЗУ 37 записывается выходной код счетчика 48. Благодаря тому, что сигналом от И 26, который формируется на третьем такте работы 16, через ИЛИ 19, И 29 и ИЛИ 21 счетчик 7 переводится в очередную (первую) позицию, запись кода от АЦП в нулевую ячейку первой зоны памяти ОЗУ 37 не проводится.

После фиксации первого “выбега”, когда из ОЗУ 11 считывается код адреса ячеек второй зоны памяти, т.е., когда в первый разряд регистра 12 заносится сигнал “0”, а во второй - сигнал “1”, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 66 формируется сигнал “1”, которым триггер 55 переводится в состояние “1”, а работа счетчика-таймера 48 деблокируется. Начиная от этого момента счетчик подсчитывает число циклов опроса сигналов всех датчиков, т.е. число сигналов, сформированных формирователем 36, который подключен входом к выходу дополнительного разряда счетчика 6. Сигналом от 36 через ИЛИ 22 счетчик 36 переводится в начальное состояние.

Итак, до фиксации первого “выбега” во все нулевые ячейки первых зон памяти оказываются записанными “нулевые” коды. После обнаружения “выбега” “нулевой” код остается в ячейке, соответствующей зоне для датчика, от которого первым поступил аварийный сигнал. Запись в ячейки памяти ОЗУ 37 прекращается после заполнения отсчетами сигналов от датчиков второй зоны памяти при фиксации “выбегов” сигналов от соответствующих датчиков, поэтому в нулевые ячейки указанных первых зон оказываются записанными коды, соответствующие текущим кодам счетчика 48 и, следовательно, временным сдвигам между первым и последующими “выбегами”.

Как следует из описанного выше:

- в ячейки ОЗУ 11 записывается информация, идентифицирующая наличие “выбега” сигналов от датчиков, и сигнал о завершении записи аварийной информации;

- в первые зоны ячеек памяти ОЗУ 37 записывается оговоренное (равное шестнадцати в приведенном примере) число “последних” доаварийных отсчетов сигналов от датчиков;

- во вторые зоны ячеек памяти ОЗУ 37 не записывается информация, если не зафиксирован “выбег” сигнала от соответствующего датчика;

- во вторые зоны ячеек памяти 37 заносится оговоренное число кодов отсчетов сигналов от соответствующих датчиков после фиксации первого “выбега” этого сигнала за величину порога, занесенного в ОЗУ 38;

- в нулевые ячейки первых зон памяти ОЗУ 37 заносятся коды от счетчика-таймера, идентифицирующие временные сдвиги между первым и всеми последующими “выбегами” сигналов от датчиков.

Полученная на этапе опроса значений сигналов от датчиков информация используется при подготовке и реализации передачи зарегистрированной информации. Рассмотрим работу устройства на этих этапах.

Если в процессе опроса сигналов любого датчика зафиксировано наличие “выбега” при незаполнении второй зоны ячеек памяти ОЗУ 37, из ОЗУ 11 считываются сигналы, которые приводят к записи в первый разряд регистра 12 сигнала “0”, а во второй - сигнала “1”. При этом на выходе элемента 66 формируется сигнал “1”, которым триггер 53 переводится в состояние “1”. В установленном состоянии “1” триггер 53 удерживается до конца очередного цикла опроса сигналов от всех датчиков независимо от сигналов, записываемых в регистр 12. По сигналу от формирователя 36 сигнал, занесенный в триггер 53, записывается в триггер 54. Так как этим же сигналом триггер 53 (по третьему, R-входу) возвращается в начальное состояние, между выходом 53 и Д-входом 54 устанавливается элемент задержки 63, запоминающий состояние 53, установленное к моменту поступления сигнала от 36. Таким образом, если при опросе хотя бы одного из датчиков обнаружен “выбег” при незаполнении соответствующей ему второй зоны ячеек памяти ОЗУ 37, триггеры 53 и 54 удерживаются в состоянии “1”. До появления первого “выбега” указанные триггеры находились в состоянии “0”. Если после фиксации первого “выбега” в очередном цикле опроса сигналов от всех датчиков триггер 53 удерживается в состоянии “0”, это означает завершение записи аварийной информации от всех датчиков, для которых был зафиксирован “выбег”. Действительно, если для какого-либо датчика не был зафиксирован “выбег”, в регистр 12 при каждом опросе сигналов от этого датчика будут записываться сигналы “0”, если же после фиксации “выбега” в соответствующую вторую зону ячеек памяти ОЗУ 37 будет записано оговоренное число отсчетов, в обе ячейки регистра 12 заносятся сигналы “1”. В обоих указанных случаях сигналы на входах элемента 66 совпадают, а на его выходе формируется сигнал “0”. При подаче на второй, С-вход триггера 54 сигнала от формирователя 36 он переводится в состояние “0”, если до этого момента был зафиксирован хотя бы один “выбег”. На инверсном выходе 54 образуется перепад сигнала из “0” в “1”. В результате триггер 52 сигналом по второму, С-входу переводится в состояние “1”, т.к. на его первый, Д-вход подано напряжение U от источника питания, т.е. логический сигнал “1”. Выходной сигнал триггера 52 является сигналом “запрос” устройства. Сигнал от 52 блокирует работу счетчика-таймера 48 и чувствительность устройства к сигналам “выбег” (подачей сигнала от 52 на вход ИЛИ 68), блокирует (через ИЛИ 22) работу счетчика 6, чем приостанавливается опрос датчиков, удерживается в состоянии “0” триггер 8 и (через ИЛИ 25) счетчик 7. Устройство сохраняет зафиксированные данные и готово к их передаче внешнему устройству (не приведенному на чертежах).

Переход устройства в режим считывания зарегистрированных данных и передачи их во внешнее устройство происходит при поступлении сигнала “1” на вход “разрешение” устройства. По этому сигналу триггер 56 переводится в состояние “1” и формируется сигнал “считывание” устройства. Одновременно сигналом “0” со второго, инверсного выхода 56 снимается (через ИЛИ 71) блокировка чувствительности счетчика 49 к сигналам по первому, С-входу; блокируется работа И 31 и перевод счетчика 6 в очередную кодовую позицию в каждом периоде сигнала от генератора 15; блокируется работа И 35 и исчезает сигнал управления счетчиком 7 и триггером 8 (по входу “У”); блокируется работа элементов И 29 и 30 и запрещается запись данных в ОЗУ 37, а также перевод счетчика 7 в очередную кодовую позицию в каждом периоде сигнала от 15.

Так как счетчик 6 установлен в начальное состояние, из ОЗУ 11 на первом такте работы распределителя 16 считывается код, записанный в нулевую ячейку и отображающий наличие “выбега” для первого датчика. Если “выбег” был зафиксирован, сигнал “1” заносится во второй разряд регистра 12, в противном случае в регистр заносится сигнал “0”.

Сигнал от 12 поступает на первый вход мультиплексоров 44 и 45. Выход 45 через 65 подключен к выходу “данные” устройства. Прямой выход генератора 15 подключен к выходу “такты” устройства. Сигналы от 15 синхронизируют прием данных внешним устройством.

Рассмотрим работу устройства для случая записи в 12 сигнала “1”. Сигнал “1” проходит на выход 44, т.к. на его группу адресных входов поданы нулевые сигналы от счетчика 49. Выходной сигнал 44 переводит в рабочее состояние формирователь импульсов 61. Сигнал от 61 по первому, С-входу переводит счетчик 49 в следующую кодовую позицию. В результате выходы 44 и 45 объединяются с их вторыми входами: на выход “данные” устройства поступает сигнал “1”, а на выход 44 - сигнал от генератора 15. Очередной фронт сигнала от 15 будет сформирован через один период работы генератора, поэтому принятое счетчиком 49 состояние удерживается в течение одного периода сигналов генератора 15. Таким образом, если был зафиксирован “выбег” сигнала от первого датчика, на первом такте работы генератора 15 на шину “данные” поступает сигнал “1” - идентификатор регистрации аварийного процесса. Вслед за сигналом-идентификатором аварии от устройства передается последовательный код оговоренного числа отсчетов сигналов от первого датчика до и после фиксации аварии. Рассмотрим формирование выходного кода.

При поступлении очередного сигнала “1” от генератора 15 вновь запускается формирователь 61, импульсом от которого счетчик 49 переводится в очередную кодовую позицию: устанавливается связь между выходами 44, 45 и их третьими входами, а на третий выход 47 проходят сигналы с его входа, поступающие с выхода триггера 59. После перевода устройства в режим считывания и передачи данных на первый, Д-вход 59 подается сигнал “1” от триггера 56. На второй, С-вход поступают тактовые импульсы от генератора 15. Выход триггера через элемент задержки 62 соединен с его третьим, R-входом. В результате на выходе 59 образуются импульсные сигналы, синхронизированные по отношению к сигналам от генератора 15. Первым же сигналом от 59 возвращается в состояние “0” триггер 52 - формирователь сигнала “запрос”. А каждым импульсом, прошедшим с управляющего входа 47 через его третий выход на первый, С-вход счетчика 50, он переводится в очередную кодовую позицию. Число “q” разрядов счетчика равно Σ log p (Σ - знак округления до ближайшего большего целого). Выходные сигналы счетчика 50 соединены с группой адресных входов (А) мультиплексора 46, на информационные входы (И) которого подаются сигналы, считанные из ОЗУ 37 и записанные в регистр 43. Таким образом, на основе счетчика 50 и мультиплексора 46 создан преобразователь параллельного кода в последовательный. Выходные сигналы 46 через третий вход 45 и формирователь 65 подаются на выход “данные” устройства. После завершения преобразования данных одного отсчета значений сигналов появляется сигнал “1” на дополнительном “q+1” выходе 50. При этом запускается формирователь импульсов 60, сигналом от которого через ИЛИ 21 переводится в очередную позицию счетчик 7, а счетчик 50 (через ИЛИ 69) возвращается в начальное состояние.

Отметим, что в режиме считывания и передачи данных на информационные входы ОЗУ 11 проходят нулевые сигналы со второй группы входов коммутатора 10. В результате ячейка ОЗУ, соответствующая номеру выбранного датчика, обнуляется, т.е. одновременно с передачей зарегистрированной информации стирается память номеров датчиков, сигналы от которых вышли за пределы установленных предельных значений.

После перевода счетчика 7 в очередную позицию из ОЗУ 37 считывается значение очередного отсчета выбранного датчика и, как описано выше, производится его преобразование в последовательную форму и передача на выход “данные”. Когда завершается считывание и передача всех зарегистрированных доаварийных и аварийных отсчетов сигналов от выбранного датчика, сигнал “1” образуется на дополнительном (шестом в приведенном примере реализации устройства) выходе счетчика 7. Этот сигнал поступает через третий вход мультиплексора 44 на выход; вновь запускается формирователь 61, сигналом от которого счетчик 49 переводится в очередную позицию. На четвертом выходе мультиплексора 47 образуется импульс, возвращающий (через ИЛИ 71) счетчик 49 в начальное состояние. При этом сигнал “1” образуется на первом выходе 47, которым через ИЛИ 23 счетчик 6 переводится в очередную позицию, после чего устройство, аналогично описанному, производит считывание и передачу данных, относящихся к вновь выбранному датчику. Таким образом, если зафиксирован аварийный процесс, на шину “данные” на первом такте передачи информации от выбранного датчика передается сигнал “1”, а затем - последовательный код всех зарегистрированных доаварийных и аварийных отсчетов.

Если для выбранного датчика не зарегистрирован аварийный процесс, на первом такте передачи информации на шину “данные” выводится сигнал “0”. Счетчик 49 не переводится в очередную кодовую позицию, поэтому на первый выход 47 передается очередной тактовый импульс от генератора 15. Этим сигналом счетчик 6 переводится в очередную кодовую позицию, устройство переходит к считыванию данных для очередного датчика.

После считывания и передачи информации от всех датчиков сигнал “1” образуется на дополнительном “m+1” выходе счетчика 36, запускается формирователь 36, сигналом от которого по третьему, R-входу, возвращается в начальное состояние триггер 56. Устройство возвращается в режим опроса данных от датчиков.

На фиг.4 приведен пример временной диаграммы при считывании и передаче информации.

В строках 1-1, 1-2 и 1-3 показаны последовательные тактовые импульсы от генератора 15, а в строках 2-1, 2-1 и 2-3 соответствующие тактам сигналы на шине “данные” устройства.

Сигнал “1”, передаваемый на первом такте, свидетельствует о фиксации аварийного процесса при опросе сигналов от первого датчика (1Д=1). Вслед за сигналом-идентификатором аварийного процесса передаются сигналы разрядов 2^p-1... 2⁰ первого отсчета - значения кода от счетчика-таймера 48. От первого датчика получен первый “выбег”, поэтому код первого отсчета - нулевой. Затем передаются данные всех последующих отсчетов; в последнем 32 отсчете сигнал в разряде 2^p-1 равен “0”, а в разрядах 2^p-2 и 2⁰ - “1”. На двух тактах, следующих за 32· р тактами передачи данных всех отсчетов первого датчика, передаются сигналы “0”, свидетельствующие об отсутствии аварийных сигналов от второго (2Д) и третьего (3Д) датчиков. От четвертого датчика получены аварийные значения сигналов (4Д=1), в связи с чем вслед за идентификатором аварии передаются коды первого... тридцать второго отсчетов сигналов четвертого датчика. В первом отсчете данных от датчика 4 передаются сигналы “1” в разрядах 2^p-1 и 2 ^р-2, т.е. в двух старших разрядах кода, а в первом отсчете для “n” датчика - сигнал 2^p-2 равен “0”. Видно, что значение кода первого отсчета для “n” датчика меньше, следовательно, аварийный сигнал от него зафиксирован раньше, чем для датчика 4Д. Единица младшего разряда кода счетчика-таймера 48 соответствует времени между двумя смежными сигналами от формирователя 36, т.е. времени опроса “n” датчиков. Выше указывалось, что опрос и обработка сигналов от одного датчика соответствует одному периоду сигналов генератора 15, поэтому “временной вес” единицы младшего разряда счетчика 48 равен “n” периодам сигнала от 15. Если выбрать частоту сигналов от 15 равной 64 кГц, при числе n=64 “временной вес” будет равен 1 мс. При р=12 временной сдвиг между “выбегами” сигналов от первого и “n” датчика в приведенном примере будет равным 10^-3· 2¹¹=2,048 с, а между “выбегами” сигналов от первого и четвертого датчиков - 10^-3(2¹¹+2¹⁰)=3,072 с. От всех остальных датчиков, кроме последнего (nД), аварийные сигналы не зафиксированы. Вслед за сигналом nД=1 передаются данные доаварийных и аварийных отсчетов от “n” датчика, после чего устройство выходит из режима считывания и передачи.

При поступлении команды “вызов” от внешнего устройства триггер 57 сигналом по второму, С-входу переводится в “1”, после чего по завершении очередного цикла опроса данных от всех датчиков - при поступлении очередного сигнала “1” от формирователя 36, переводится в “1” триггер 58, а триггер 57 возвращается в состояние “0”. Триггер 58 удерживается в состоянии “1” в течение одного очередного цикла опроса сигналов от всех датчиков. В течение указанного цикла триггер 51 постоянно удерживается в состоянии “1” (сигналом “1” от триггера 58, поступающим на первый, S-вход). В результате искусственно создается ситуация наличия “выбега” при опросе сигналов от каждого датчика, а устройство после завершения опроса всех датчиков переходит в режим считывания и передачи всего массива данных. Следует отметить, что при реализации вызова данных автоматически диагностируется работа узлов устройства, реагирующих на “выбеги” и формирующих сигналы, отображающие сдвиги во времени между “выбегами”. В указанном режиме “выбег” формируется при каждом опросе сигналов, поэтому коды первых отсчетов для всех датчиков должны соответствовать кодам номеров датчиков.

Видно, что введение новых элементов и связей между ними обеспечивает сокращение избыточности передаваемых данных за счет исключения из информационного сообщения отсчетов сигналов от датчиков, от которых не получен аварийный сигнал. В передаваемом сообщении содержатся данные, позволяющие определить временные сдвиги между “выбегами” сигналов для разных датчиков. Важно, что “выбег” фиксируется не по превышению абсолютным значением сигнала от датчика установленного порога, а по предельно допустимой величине нарастания сигнала между двумя смежными отсчетами, что позволяет расширить функциональные возможности устройства, например, зафиксировать “выбег” при относительно малых значениях сигнала от датчика, когда процесс изменения сигнала не соответствует норме. Устройство позволяет передать весь массив данных по диагностическому вызову.

Устройство по патенту №2132573 - прототипу предлагаемого устройства, является одновременно и базовым образцом.

Формула изобретения

Кодоимпульсное передающее устройство с сокращением избыточности информации, содержащее узел сопряжения с датчиками, распределитель, АЦП, первый коммутатор аналоговых сигналов, первый и второй коммутаторы, компаратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый - девятый элементы И, первый, второй, третий и четвертый счетчики, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый формирователь импульсов, первое, второе и третье ОЗУ, первый генератор тактовых импульсов, у которого прямой выход соединен с первым счетным входом распределителя, у аналого-цифрового преобразователя информационный вход подключен к выходу коммутатора аналоговых сигналов, соединенного информационными входами с соответствующими выходами узла сопряжения с датчиками, а группой адресных входов - с основными выходами первого счетчика, дополнительный выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, группа выходов АЦП соединена со второй группой информационных входов компаратора, первая группа информационных входов которого соединена с выходами третьего ОЗУ, а выход - со вторым Д-входом третьего триггера, а также с первой группой информационных входов второго коммутатора, соединенного второй группой информационных входов с выходами третьего счетчика, а группой выходов - с информационными входами третьего коммутатора, выходы которого соединены с группой информационных входов-выходов второго ОЗУ, у которого две группы адресных сигналов подключены соответственно к основным выходам первого счетчика и группе выходов первого коммутатора, соединенного также с группой информационных входов первого ОЗУ, соединенного группой адресных входов с основными выходами первого счетчика, основными выходами - с информационными входами второго счетчика, а дополнительным выходом - ко второму Д-входу первого триггера, причем основные выходы второго счетчика и выход первого триггера являются первой группой информационных входов первого коммутатора, у распределителя первый выход соединен с первым входом восьмого элемента И, третий выход - с первым входом первого элемента И, выход четвертого триггера является выходом "запрос" устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно включены пятый - одиннадцатый триггеры, пятый счетчик, первый и второй регистры памяти, четвертый коммутатор, второй и третий формирователи импульсов, усилитель-формирователь выходных сигналов, первый, второй и третий элементы задержки, первый, второй и третий мультиплексоры, демультиплексор, десятый и одиннадцатый элементы И, пятый - тринадцатый элементы ИЛИ, дешифратор, а также второй генератор тактовых импульсов, прямой выход которого является выходом "такты" устройства и подключен ко второму С-входу одиннадцатого триггера, второму информационному входу первого мультиплексора, а инверсный выход подключен к первому входу шестого элемента И, R-входу первого регистра памяти и третьему R-входу распределителя, у которого, кроме того, соединены: первый выход - со вторым входом восьмого элемента ИЛИ и управляющим входом АЦП, второй выход - с первыми входами вторых элементов И и ИЛИ, четвертый выход - с первым входом одиннадцатого элемента И, управляющим входом четвертого коммутатора и вторым входом второго элемента ИЛИ, пятый выход - со вторым входом третьего элемента ИЛИ, шестой выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ, вторым входом четвертого элемента ИЛИ, седьмой выход - с третьим С-входом третьего триггера, подключенного четвертым R-входом к выходу десятого элемента ИЛИ, управляющим входом первого ОЗУ и первым входом седьмого элемента И, восьмой выход - с третьим R-входом второго триггера, подключенного вторым С-входом к выходу сигнала готовности АЦП, и с первыми входами десятого и первого элементов ИЛИ, причем у последнего выход соединен со вторым, управляющим, входом распределителя, а у десятого элемента ИЛИ второй вход соединен со вторым R-входом седьмого триггера выходом "запрос" устройства, первым Д-входом восьмого триггера, вторыми входами шестого и двенадцатого элементов ИЛИ, первым входом девятого элемента ИЛИ, четвертым R-входом первого триггера и выходом четвертого триггера, у которого, кроме того, соединены: первый Д-вход - с первым, ненулевым, выводом источника питания, соединенного вторым, нулевым, выводом со второй группой информационных входов первого коммутатора, а также с первыми Д-входами второго, девятого и пятого триггеров и вторым информационным входом второго мультиплексора, второй С-вход - с инверсным выходом шестого триггера, а третий R-вход - с выходом первого элемента задержки и третьим R-входом одиннадцатого триггера, у которого также соединены: выход - со входом первого элемента задержки и управляющим входом демультиплексора, а первый Д-вход - с выходом “считывание” устройства, управляющим входом первого коммутатора, первым входом двенадцатого элемента ИЛИ и прямым выходом восьмого триггера, у которого также соединены: второй, инверсный, выход - с первым входом десятого и со вторыми входами четвертого, пятого и шестого элементов И и первым входом тринадцатого элемента ИЛИ, второй С-вход - с входом "управление" устройства, а третий R-вход - с выходом первого формирователя импульсов, первым входом шестого элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму R-входу первого счетчика, первому С-входу третьего счетчика, вторым С-входам шестого и десятого триггеров и третьему R-входу пятого триггера, у которого, кроме того, соединены: выход - через второй элемент задержки, с первым Д-входом шестого триггера, подключенного третьим R-входом к выходу двенадцатого элемента ИЛИ, второй С-вход - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым S-входом седьмого триггера, соединенного инверсным выходом со вторым R-входом третьего счетчика, у десятого триггера соединены: выход - с третьим R-входом девятого триггера и первым S-входом третьего триггера, первый Д-вход - с выходом девятого триггера, соединенного вторым С-входом со входом "вызов" устройства, у которого выход "данные" соединен с выходом усилителя - формирователя выходных сигналов, подключенного входом к выходу второго мультиплексора, у которого, кроме того, соединены: первый информационный вход - с первым информационным входом первого мультиплексора, со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом девятого элемента И и вторым выходом первого регистра, третий информационный вход - с выходом третьего мультиплексора, а группа адресных входов - с выходами четвертого счетчика, с группой адресных входов первого мультиплексора и демультиплексора, у которого, кроме того, соединены: четвертый выход - со вторым входом тринадцатого элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму R-входу четвертого счетчика, второй выход - через третий элемент задержки со вторым входом одиннадцатого элемента ИЛИ, первый выход - с третьим входом девятого элемента ИЛИ, со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому С-входу первого счетчика, причем первый вход седьмого элемента ИЛИ соединен с выходом шестого элемента И, третий выход - с первым С-входом пятого счетчика, у которого также соединены: второй R-вход с выходом одиннадцатого элемента ИЛИ, дополнительный выход - со входом второго формирователя импульсов, подключенного выходом к первому входу одиннадцатого и второму входу пятого элементов ИЛИ, а группа основных выходов - с группой адресных входов третьего мультиплексора, соединенного группой информационных входов с группой адресных входов третьего ОЗУ, подключенного синхронизирующим входом к инверсному выходу второго триггера, и группой выходов второго регистра, подключенного управляющим входом к выходу одиннадцатого элемента И, а группой информационных входов - к выходам четвертого коммутатора, соединенного информационными входами с группой информационных входов-выходов второго ОЗУ, у которого, кроме того, соединены: синхронизирующий вход - со вторым, инвертирующим, входом одиннадцатого элемента И и с инверсным выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а вторым входом - к первому входу распределителя, а управляющий вход - с управляющим входом третьего коммутатора и выходом пятого элемента И, соединенного первым входом с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу второго элемента И, у которого второй вход соединен с выходом дешифратора, подключенного входами к выходам первого коммутатора, управляющим входом второго коммутатора и вторым входом первого элемента И, соединенного выходом с первым входом третьего элемента ИЛИ, у которого выход соединен с первым входом четвертого элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второго счетчика, у которого соединены: дополнительный выход - с третьим информационным входом первого мультиплексора, подключенного выходом через формирователь импульсов с первым С-входом четвертого счетчика, а R-вход - с выходом девятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу третьего триггера и первому S-входу первого триггера, соединенного третьим С-входом с управляющим входом второго счетчика и выходом десятого элемента И, у которого второй вход соединен с инверсным выходом восьмого элемента И, подключенного вторым входом ко второму входу седьмого элемента И и инверсному выходу первого генератора тактовых импульсов, а также с управляющим входом первого регистра памяти, у которого, кроме того, соединены: первый выход - с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ и девятого элемента И, подключенного выходом ко второму входу первого элемента ИЛИ, а первый и второй входы соответственно со старшим по весу основным и дополнительным выходами первого ОЗУ, у которого синхронизирующий вход соединен с инверсным выходом восьмого элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу седьмого элемента И.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4