RU1836711C - Устройство передачи и приема информации по двупроводной линии св зи - Google Patents

Abstract

Устройство передачи и приема информации по двухпроводной линии св зи относитс  к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребител х, рассредоточенных по сети посто нного напр жени , в которых проводники питани  используютс  в качестее информационной линии св зи. Цель изобретени  - повышение информативности устройства. Устройство содержит двухпроводную линию св зи, источник питани , датчик напр жени , передающую часть и определенное число приемных узлов. Блоки , образующие передающую часть, включены в нагрузку генератора тока, включенного между проводами линии св зи, 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 зар жаетс  через второй элемент- коммутации, а через первый - с последовательно выключенным источником питани  подключаетс  к импульсному электропотребителю. За счет этого увеличиваетс  мощность импульсного сигнала, передаваемого по линии св зи от передающей части каждому из приемных узлов при обеспечении работоспособности устройства.3 ил. С

Description

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной техники и может служить основой при построении систем сбора информации о работающих электропотребител х, рассредоточенных по сети посто нного напр жени , в которых проводники питани  используютс  в качестве информационной линии св зи.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение работоспособности устройства при увеличении мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии св зи, преимущественно от системы управлени  динамическим объектом.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в двухпроводное устройство передачи и приема информации, содержащее двухпроводную линию св зи, между проводами которой включены последовательно соединенные источник питани  и датчик напр жени , передающую часть и определенное число приемных узлов, передающа  часть содержит стабилизатор напр жени  и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь синхроимпульсов, делитель напр жени , преобразователь напр жени  в сигналы

сто нного тока, одни выводы питани  которых и первый вывод питани  стабилизатора напр жени  подключены к первому проводу линии св зи, а другие выводы питани  и второй эывод стабилизатора напр жени  объединены и через генератор тока соединены с вторым проводом линии св зи, к которому подключен вывод преобразовател  напр жени  в сигналы посто нного тока, каждый из приемных узлов содержит стабилизатор напр жени , усилитель напр жени , селектор синхроимпульсов, преобразователь последовательного кода в параллельный, формирователь адресов, элемент сравнени , дешифратор команд, усилитель тока, одни выводы питани  которых соединены с первым проводом линии св зи, а другие выводы питаний объединены и через генератор тока подключены к второму проводу линии св зи , который через фильтр соединен с входом усилител  напр жени , выход которого соединен с входом селектора синхроимпульсов и первым входом преобразовател  последовательного кода в параллельный, второй вход которого подключен к выходу селектора синхроимпульсов, выходы преобразовател  последовательного кода в параллельный соединены с первой группой входов элемента сравнени , входы второй группы которого подключены к выходам формировател  адресов, выходы элемента сравнени  соединены с входами дешифратора команд, который через элемент оптической разв зки соединен с усилителем тока, который через первый трансформатор соединен с первым элементом коммутации, первый оывод питани  которого подключен к второму проводу линии св зи, в отличие от прототипа, в каждый из приемных узлов заедены накопительный элемент, второй аналогичный первому элемент коммутации, второй трансформатор, вход которого подключен к выходу усилител  тока, а выход- к входу второго элемента коммутации, первые и вторые выводы питани  которого подключены к первому и второму проводу линии св зи, причем второй вывод питани  первого элемента коммутации подключен к первому проводу линии св зи, второй и первый выходы первого и второго элементов коммутации  вл ютс  первым и вторым выводами соответственно каждого из приемных узлов, а вторые выходы первого и второго элементов коммутации через накопительный элемент соединены между собой , причем первый выход первого элемента коммутации соединен с вторым выходом второго элемента коммутации.

На фиг. 1 представлена структурна  схема двухпроводного устройства передачи и

приема информации; на фиг.2 - электрическа  принципиальна  схема элемента коммутации устройства согласно фиг.1 с изображением подключени  электропотребител . в качестве которого использована обмотка импульсного электроклапана, и накопительного элемента, в качестве которого использован конденсатор С1; на фиг.З -характеристика изменени  тока, коммутируе0 мого устройством согласно фиг.1, дл  управлени  импульсным электроклапаном. Представленную на фиг.1 структурную схему двухпроводного устройства обеспечивают два провода 1, 2 линии св зи, источ5 ник 3 питани , датчик 4 напр жени , передающа  часть и определенное число приемных узлов. Передающа  часть содержит генератор 5 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 6 напр жени  и по0 следовательно включенные шифратор 7 команд , преобразователь 8 параллельного кода в последовательный, формирователь 9 синхроимпульсов, делитель 10 напр жени , преобразователь 11 напр жени  в сигналы

5 посто нного тока, выход которого подключен к проводу 2 линии св зи. Приемный узел содержит генератор 12 тока, в нагрузку которого включены стабилизатор 13 напр жени  и последовательно включенные фильтр

0 14, усилитель 15 напр жени , селектор 16 синхроимпульсов, преобразователь 17 последовательного кода в параллельный, формирователь 18 адресов, элемент 19 сравнени , дешифратор 20 команд, элемент

5 12 оптической разв зки, усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы подключен к элементам 23 и 24 коммутации соответственно, между которыми включен накопительный 25 элемент и элек0 тропотребитель 26. Электропотребитель 26 подключен к выводам 1 и 2,  вл ющимс  выводами каждого приемного узла. Накопительный 25 элемент и электропотребитель 26 подключаютс  к элементам 23, 24 комму5 тации следующим образом между вторыми выходами элементов 23 и 24 коммутации включаетс  накопительный 15 элемент, при чем выход 1 элемента 23 коммутации и выход 2 элемента 24 коммутации соединены, а

0 между выходом 2 элемента 23 коммутации и выходом 1 элемента 24 коммутации включен электропотребитель 26, причем выводы 1 и 2 приемного узла  вл ютс  выходами 2 элемента 23 коммутации и 1 элемента 24 ком5 мутации соответственно. Далее выводы 1 и 2 приемного узла дл  упрощени  описани  будут опущены.

Представленный на фиг.2 элемент коммутации содержит последовательно соеди- ненные диодный мост VD1...VD4, фильтр.

выполненный на резисторе R1 и конденсаторе С2 и транзистор VT/коллектор которого  вл етс  выходом 1 элемента коммутации и через последовательно соединенные резисторы R2 и R3 соединен с эмиттером тран- эистора VT2, коллектор которого  вл етс  выходом 2 элемента коммутации. База транзистора VT2 включена между резисторами R2 и R3, Эмиттеры транзисторов VT1 и VT2  вл ютс  первым и вторым соответственно выводами питани  элемента коммутации.

На фиг.2 дл  нагл дности представлены элементы 23 и 24 коммутации с подключенным накопителем, в качестве которого использован конденсатор С1, и электропотребителем, в качестве которого использована обмотка импульсного электроклапана (с индуктивностью Нэк и активным сопротивлением обмотки RSK), и обозначена пол рность источника 3 питани .

Устройство работает следук 1цим образом .

Источник 3 питани  через датчик 4 напр жени  обеспечивает запитку пеоедаю- щей части и определенное число приемных узлов. Генератор 5 тока, в качестве нагрузки которого включены блоки с б по 11, образующие передающую часть, обеспечивает ей стабильный ток питани , стабилизатор 6 на- пр жени  обеспечивает стабильное напр жение в нагрузке генератора 5 тока. Аналогичное структурное исполнение приемных узлов в плане включени  генератора 12 тока и стабилизатора 13 напр жени  объ-  сн етс  вышеописанным. Шифратор 7 выдает команду на управление импульсным электроклапэном в виде параллельного кода , котора  поступает в преобразователь 8 параллельного кода в последовательный, По- следовательный код поступает в формирователь 9 синхроимпульсов дл  наполнени  кода синхроимпульсами. Синхронизированный последовательный код через делитель 10 напр жени  поступает в преобразователь 11 напр жени  в сигналы посто нного тока, где осуществл етс  преобразование напр жени  в сигналы посто нного тока, которые формируютс  в контуре, образованном источником 3 питани , датчиком 4 напр же- ни . проводником 1, преобразователем 11 и проводником 2. Сигналы посто нного тока на датчике 4 напр жени  преобразуютс  в сигналы напр жени  на уровне посто нного напр жени  питани . Преобразованный таким образом код в виде переменной составл ющей напр жени  на уровне посто нного напр жени  питани  передаетс  по проводам линии св зи к приемным узлам. Передаваемый код принимают есетфиемные

узлы устройства, которые море. Фильтр 14 подают его в усилитель 1Г напр жени  Усиленный код поступает о селектор 16 синхроимпульсов дл  риделрнм  симхропес- ледовзтельности, после чего еыде/тннз  син- хропоследовательность и усиленный последовательный код поступают в преобразователь 17 последовательного кода в параллельный . Формирователь 18 адресов обеспечивает реализацию избирэт льчого способа приема команд управлени , основанного на выдаче адресных кодой, соответствующих конкретному приемному узлу. Таким образом, команда управлени  в виде параллельного кода поступает на входы первой группы элемента 19 сравнени , а с выхода формировател  18 адресов поступает код на входы второй группы элемента сравнени . Формирователь 18 адресов генерирует периодические коды на управление электроклапаном. Сравнение кодов в элементе 18 сравнени   вл етс  условием формировани  последним команды в дешифратор 20 команд, которые св заны между собой двум  входами-выходами, один на открытие электроклапана, другой - на закрытие. Дешифратор 20 команд через элемент 21 оптической разв зки подает сигнал в усилитель 22 тока, который через первый и второй трансформаторы формирует управл ющие сигналы на элементы 23 и 24 коммутации соответственно, Практика управлени  автоматикой двигательной установки летательного аппарата показывает, что дл  надежного ее функционировани  необходима гальваническа  разв зка кодо- преобразующих узлов от элементов коммутации. С этой целью в устройство введен усилитель 22 тока, который обеспечивает через элемент 21 оптической разв зки и трансформаторные св зи гальваническую разв зку кодо-преобразующим узлом и элементами коммутации. Элементы 23 и 24 ком- мутации, выводы питани  которых подключены к проводам линии св зи, обеспечивают зар д накопительного элемента, затем его разр д через обмотку электроклапана и источник 3 питани . Управление элементами 23 и 24 коммутации, а через них накопительным 25 элементом и электропотребителем 26, осуществл етс  следующим образом:

-в исходном состо нии устройство через усилитель 22 тока, трансформатор 2 включает элемент 24 коммутации, через который идет зар д накопительного 25 элемента;

-при получении команды управлени  приемным узлом усилитель 22 тока переключает управление с трансформатора 2 на

трансформатор 1 соответственно выключаетс  эле/мент 24 коммутации и включаетс  элемент 23 коммутации, и формирует на электрппо фебитель 26 управл ющий импульс , мощность которого складываетс  из мощности источника 3 питани  и мощности накопительного 25 элемента.

На фиг,2 представлены элементы 23, 24 коммутации, накопительный элемент (С1) и обмотка импульсного электроклапана (, R3K). Каждый элемент коммутации включает в себ  диодный мост VD1...VD4, транзисторы VT1, VT2, резисторы R1, R2, R3, конденсатор С2 и выходы 1 и 2. Элемент коммутации работает следующим образом: с выходных цепей трансформатора, подключенных к диодному мосту VD1...VD4, подаетс  переменный ток, который на последнем выпр мл етс  и через фильтр R1 С 2 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор VT1 открываетс  и между проводами Т и 2 линии св зи протекает ток по цепи: провод 1 линии св зи - резистор R2 - резистор R3 - коллектор - эмиттер транзистора V11 - провод 2 линии св зи. При этом падение напр жени  на резисторе R2 создает смещение дл  транзистора VT2, который открываетс  и по цепи: плюс источника 3 питани  - провод 1 линии св зи - эмиттер - коллектор транзистора VT2 - выход 2 элемента 24 коммутации - конденсатор С1 - выход 1 элемента 24 коммутации - коллектор - эмиттер транзистора VT1 - провод 2 линии св зи - датчик 4 напр жени  - минус источника 3 питани , конденсатор С1 зар жаетс , Далее при сравнении кода вэлемен- те 19 сравнени  импульс сравнени  через дешифратор 20 команд, элемент 21 оптической разв зки переключает усилитель 22 тока в другое состо ние и управл ющее воздействие через первый трансформатор подаетс  к элементу 23 сравнени , а с элемента 24 сравнени  снимаетс . В этом случае происходит последовательное включение конденсатора С1 с обмоткой электроклапана и происходит разр д конденсатора С1 через элемент 23 коммутации по цепи: плюс источника 3 питани  - провод 1 линии св зи - эмиттер - коллектор транзистора VT2 - вывод 2 элемента 23 комму- тзции -- конденсатор С., - обмотка эпектрокпзпана - вывод 1 элемента 23 коммутации - коллектор - эмиттер транзистора VT1 - провод 2 линии св зи - датчик 4 напр жени  - минус источника 3. Итак, конденсатор через элемент 24 коммутации зар жаетс  до величины напр жени  U (с учетом потерь на элементах электрической схемы) и запасает электрическую энергию

су

2

где U - напр жение источника 3 питани . Затем происходит переключение конденсатора с элемента 24 коммутации на элемент 23 коммутации и конденсатор, последовательно включенный с источником 3 питани , начинает разр жатьс  через обмотку электроклапана. При такой коммутации к электроклапану прикладываетс  уже учетверенна  энерги 

15

Е. с(у+и)2Си2

тем самым повышаетс  мощность импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии св зи. При этом напр жение питани  приемо-передающих узлов устройства остаетс  неизменным, что существенно дл  обеспечени  работоспособности устройства ,

Увеличение мощности импульсного сигнала , передаваемого по проводам линии св зи, уменьшит врем  срабатывани  электроклапана на величину, которую

можно оценить по характеристике согласно фиг.З.

На фиг.З представлена характеристика изменени  тока, коммутируемого устройством согласно фиг.1, дл  управлени  импульсным электроклапаном. Характеристика 1 отображает изменение тока без использовани  конденсатора С1, характеризующа  прототип, характеристика 2 отображает изменение тока с использованием к.онденсатора С.1. Врем  срабатывани  каждого импульсного электроклапана (tcp) включает врем  трогани   кор  (Ттр) и врем  движени   кор  (гдв) в другое положение, т.е. дл  характеристик 1 и 2 будет соответствовать

врем  срабатывани :

tcpl trpl + Т.дв,

tcpl tTp2 + ТдВ2

где 1тр - ток обмотки, при котором начинаетс  движение  кор :

1у1 - установившеес  значение тока дл  характеристики 1;

Iy2 - установившеес  значение тока дл  характеристики 2.

Срабатывание импульсного .электроклапана будет рассмотрено по характеристике 2, характеристика 1 дана дл  сравнени , и соответствует прототипу.

При подаче напр жени  величиной 2U через элемент 23 коммутации к обмотке электроклапана в ней формируетс  ток

t5

l-yi-.e T)

где Т -- посто нна  времени цепи.

Этот ток соответствует на характеристике 2 участку 0321Q

Ток трогани :

Введем пон тие обоГнценмого преионм реакции динамическою объект, н может присутствовать дп 300 пбмоток. н  управл ющее поздейг.твие.

Врем  дл  прототипа:

Ti обоб 300 ил х 150 мс - 15 с Врем  дл  за вленного устройств: Тг oBoR 300 шт х 80 мс ---- 24 с.

trЈ2

1тР lyz (1 - е г) откуда:

1тр2 д1п--;-т

Врем  трогани  пропорционально посто нной времени Т и зависит от отношени  ИрЛу2. При увеличении У2 врем  трогани  уменьшаетс . Это нагл дно видно из последней формулы и характеристики согласно фиг.З при сравнении времени трогани  trpi и tTp2 по характеристикам 1 и 2. Как только начинает движение  кор  {точка 32 согласно фиг.З) зазор уменьшаетс  и индуктивность увеличиваетс . Зависимость тока от времени соответствует участку Э2бг согласно характеристике 2, В точке ба. соответствующей крайнему положению  кор , уменьшение тока прекращаетс , Врем  срабатывани  tcp2 заканчиваетс . Далее ток мен етс  по закону

I0e т + lz(1 -e

т).

где TI посто нна  времени цепи с измененной индуктивностью;

10 ток обмотки при крайнем положении  кор  импульсного электроклапаиа.

Зависимость тока от времени со сработанным электромагнитом соответствует участку б2В2. За точкой В2 ток экспоненциально уменьшаетс  до нул  по мере разр да конденсатора С1.

Итак, при увеличении мощности управл ющего сигнала врем  трогани   кор  импульсного злектроклапэна уменьшаетс .

Использование предлагаемого двухпроводного устройства передачи и приема информации способствует достижению следующего технико-экономического эффекта:

- уменьшение времени срабатывани  импульсного эпектроклапана со 150 мс до 80 мс.

Разница еремени реакции динамического объекта дл  прототипа и за вленного устройства составит 21 сек. То есть эффективность использовани  .за вленного устройства по отношению к прототипу в части реакции динамического объекта на управл ющее воздействие выше примерно в 2

раза;

- сохранений напр жени  питани  дл  устройства на том же уровне, у прототипа , при увеличении мощности импульсного сигнала, передаваемого по проводам линии

св зи к обмотке импульсного электроклапа- на. Это соответствует обеспечению-работоспособности устройства при увеличении мощности импульсного сигнала, за счет которого достигаетс  уменьшение времени

срабатывани  злектроклапанз, а значит повышение эффективности управлени  динамическим объектом.

Формул а и з о б р е т е н к  

Устройство передачи и приема информации по двупроводной линии св зи, содержащее включенные между проводами линий св зи и последовательно соединенные источник питани  и датчик напр жени ,

передающую часть и N приемных узлов, передающа  часть содержит стабилизатор напр жени  и последовательно соединенные шифратор команд, преобразователь параллельного кода з последовательный, формироаатель синхроимпульсов, делитель напр жени  и преобразователь напр жени  в сигналы посто нного тока, первые выводы питани  которых и первый вывод стабилизатора напр жени  подключены к

первому проводу линии св зи, вторые выводы питани  и второй вывод стабилизатора напр жени  объединены и через генератор тока соединены с вторым проводом линии св зи, к которому подключен выход преобразовател  напр жени  в сигналы посто нного тока, каждый из приемных узлов содержит согласующий фильтр, элемент оптической разв зки, стабилизатор напр жени , -усилитель напр жени , селектор синхроимпульсов, преобразователь последовэтельного кода в параллельный, формирователь адресов, усилитель тока, элемент сравнени , дешифратор команд, элемент коммутации и трансформатор, первые выводы питани  элемента коммутации, стабили- затора напр жени , усилител  напр жени , селектора синхроимпульсов, преобразовател  последовательного кода в параллельный , элемента сравнени , формировател  адреса, дешифратора команд и усилител  тока соединены с первым проводом линии св зи, вторые выводы питани  объединены и через генератор тока подключены к второму проводу линии св зи, который через согласующий фильтр соединен с входом усилител  напр жени , выход которого соединен с входом селектора синхроимпульсов и с первым входом преобразовател  лосле- довательного кода и параллельный, второй вход которого подключен к выходу селекто- ра синхроимпульсов, выходы преобразовател  последовательного кода в параллельный соединены с первой группой входов элемента сравнени , входы второй группы которого подключены к выходам формировател  адресов, выходы элемента сравнени  соединены с входами дешифратора команд, выходы которого через элемент оптической разв зки соединены с соответствующими входами усилител  тока, первые выходы которого через трансформатор подключены к соответствующим входам элемента коммутации, второй вывод элемента коммутации соединен с вторым проводом линии св зи, отличающеес  тем, что, с целью повышени  информативности устройства, в каждый из приемных узлов введены накопительный элемент, второй элемент коммутации и второй трансформатор , вторые выходы усилител  тока через второй трансформатор подключены к соответствующим входам второго элемента коммутации, первые и вторые выводы питани  которого подключены соответственно к первому и второму проводам линии св зи, первый и второй выходы первого и второго элементов коммутации  вл ютс  первым и вторыми выводами соответственно каждого из приемных узлов, вторые выходы первого и второго элементов коммутации объединены через накопительный элемент, первый выход первого элемента коммутации объединен , с вторым выходом второго элемента коммутации.

.as

1 . i

1

F

Т .. /A 1 Л/ Т

Редактор Н. Козлова

Составитель С. Балакин

Техред М.МоргенталКорректор Л.Пилипенко

1ггт1г... .....;

1 . i

1

nHW- F

VM...

I

Яуг. З