Принцип действия системы телеуправления с временным разделением элементов сложных сигналов

 

Одна из возможных схем системы телеуправления с временным разделением элементов сигналов приведена на рис. 2.20

 

Рисунок 2.20 Временное разделение элементов сложных сигналов

 

В системах ТУ, использующих указанный принцип, передача кодов команд осуществляется поэлементно, поразрядно – последовательно во времени. Каждый разряд кодовой комбинации передается в течение определенного времени в виде импульса переменного тока. Пусть, в качестве импульсного признака для построения сигнала используется частотный (см. п.2.7, рис.2.16). Очевидно, что работа таких систем возможна при наличии как на передающей, так и на приемной стороне устройств точного отсчета времени. Эту задачу выполняют распределители совместно с генераторами тактовых импульсов (ГТИ). Для корректной работы системы ТУ распределители должны переключаться из позиции в позицию синхронно (одновременно) и синфазно (согласованно по позициям: в один и тот же момент времени распределитель пункта управления и распределитель контролируемого пункта должны находиться в одноименных позициях). Синхронизация работы распределителей – задача довольно сложная. Боле подробно с методами ее решения познакомимся в последующих разделах. Отметим только, что в приведенной на рис. 2.20 схеме в синхронизации распределителей ПУ и КП участвуют: в пункте управления - ГТИ, логический элемент И (&.к – ключ), логический элемент ИЛИ; в контролируемом пункте - ГТИ, логический элемент И (&.к), логический элемент ИЛИ.

После передачи команды схема канала ТУ переходит в исходное состояние: кнопки К1 – КN не нажаты, на выходах шифратора 1- n низкие напряжения, соответствующие «0», ячейки памяти регистра кода команды 1-n - обнулены. (на их выходах также сигналы с уровнем «0»). К выходам регистра кода команды параллельно подключены входы элементов И (&.1-&.n), предназначенных для преобразования параллельного кода команды в последовательность частотных импульсов, и элемент ИЛИ схемы управления распределителем. Поскольку на всех выходах регистра - «0», в соответствии с логикой работы элемента ИЛИ сигнал с уровнем «0» присутствует и на его выходе, закрывая ключ &.к (в результате тактовые импульсы с выхода ГТИ на вход распределителя не поступают) и формируя сигнал «стоп» для выключения генератора частот, находящегося в модуляторе.

Как видно из схемы, модулятор имеет два входа управления: старт/стоп, по которому осуществляется его включение или выключение; вход «М», по которому при включенном генераторе модулятора («1» на входе «старт/стоп») осуществляется выбор рабочей частоты. При наличии на входе «М» «нуля» модулятор передает в линию связи переменный ток с частотой, соответствующей логическому 0 (назовем ее f0), если же на входе «М» сигнал с уровнем «1» (опять же при включенном генераторе) - в линию связи передается частота, присвоенная логической 1 (f1).

Таким образом, в исходном состоянии модулятор выключен, в линии связи сигнал с частотами f0 и f1 отсутствует, распределитель заблокирован. На выходах распределителя 1-n логические 0.

Демодулятор, установленный на приемной стороне, работает следующим образом. При приеме из линии связи сигнала с частотой f0 логическая 1 появляется на выходе «0»; при приеме из линии связи сигнала с частотой f1 логическая 1 появляется на выходе «1»; при отсутствии сигнала в линии связи с указанными частотами низкое напряжение, соответствующее 0 присутствует на обоих выходах (исходное состояние). Нули на выходах «1» и «0» демодулятора (входах элемента ИЛИ) формируют на выходе ИЛИ логический 0, что приводит к закрытию по верхнему входу ключа &.к и блокированию распределителя КП в нулевой позиции. На выходах 1-n распределителя - логические нули, триггеры приемного регистра обнулены. ГТИ работает непрерывно (так же, как и ГТИ ПУ), однако тактовые импульсы на вход распределителя не поступают.

При вводе оператором какой-либо команды (например, нажата кнопка К3) шифратор формирует ее двоичный код (0…011 – всего n разрядов), который поступает на входы ячеек памяти регистра кодов команд и запоминается: в шинах 2º, 2¹ появляются сигналы с уровнем 1, в остальных – 0. Благодаря наличию этого регистра оператору для ввода команды достаточно кратковременно нажать требуемую кнопку, а не удерживать ее до окончания передачи. Команда хранится в регистре до окончания передачи сигнала.

Как только состояние выходов регистра кодов команд стало ненулевым, на выходе логического элемента ИЛИ появляется «1», открывающая ключ &.к по верхнему входу и запускающая генератор в модуляторе («старт»). Первый же тактовый импульс с выхода ГТИ переключает распределитель ПУ в первую позицию, в результате чего по нижнему входу открывается логический элемент &.1. Поскольку на верхнем входе этого элемента также 1 (шина 2º), сигнал с уровнем «1» появляется на входе М модулятора, заставляя его работать на частоте f1 – в линию связи передается активный импульс.

Прием активной частоты в КП приводит к тому, что на выходе «1» демодулятора появляется 1. Это в свою очередь приводит к появлению 1 на выходе элемента ИЛИ, открытию ключа &.к и запуску распределителя. Распределитель КП переключается в первую позицию (на его первом выходе – «1»), создавая условия для записи информации в первую ячейку памяти приемного регистра. Поскольку из линии связи поступает частота f1, по двум входам оказывается открыт элемент &.1: триггер Т1 устанавливается в «1», в шине 2º появляется сигнал с уровнем «1». Таким образом, младший разряд кодовой комбинации команды передан и зарегистрирован.

Генераторы тактовых импульсов ПУ и КП - это своего рода таймеры, отсчитывающие временные интервалы, отведенные на передачу/прием отдельных импульсов сигнала. Поскольку и ГТИ, и распределители однотипные, их переключение по позициям происходит синхронно.

При формировании очередного тактового импульса со стороны ГТИ распределители ПУ и КП переключаются во вторую позицию. В пункте управления опрашивается второй элемент памяти регистра кода команды (шина 2¹). Поскольку в рассматриваемом примере в этой шине также «1», состояние входа М модулятора не меняется: в линию связи будет передаваться частота f1. В это же время на приемной стороне распределителем и логическими элементами &.3, &.4 выбирается триггер Т2 для записи поступающей информации. Поскольку принимается активная частота, «1» присутствует на верхнем (по схеме) выходе демодулятора и через открытый по нижнему входу ключ &.3 записывается в триггер.

Следующий тактовый импульс ГТИ ПУ переключает распределитель в третью позицию. Теперь третья ячейка памяти регистра кода команды определяет режим работы модулятора. Поскольку на этапе формирования кода в эту ячейку был записан 0, на входе М модулятора напряжение меняется с высокого на низкое (в предыдущем такте передавалась информация о «1»). Модулятор меняет рабочую частоту с f1 на f0. Прием пассивной частоты в КП приводит к появлению «1» на нулевом выходе демодулятора. Элемент ИЛИ КП удерживает ключ &.к в открытом состоянии, обеспечивая переключение распределителя в очередную позицию (третью). В триггер Т3 (на схеме не показан) записывается 0.

Схема управления распределителем КП построена таким образом, что распределитель переключается по позициям с 1 по n до тех пор, пока из линии связи принимается переменный ток с f1 или f0, то есть в течение всего времени передачи сигнала.

Таким образом, по мере формирования ГТИ тактовых импульсов распределитель ПУ выбирает и подключает ко входу М модулятора выходы ячеек памяти регистра кодов команд, обеспечивая передачу в линию связи информации о значениях разрядов кода, а распределитель КП выбирает и подключает к выходам демодулятора соответствующую ячейку памяти приемного регистра для записи.

После передачи (и регистрации в КП) информации о n-ом разряде кода команды с очередным тактовым импульсом распределитель ПУ формирует сигнал с уровнем «1» на выходе «сброс» (n+1 служебная позиция распределителя). По этой команде обнуляются ячейки памяти регистра кода команды, закрывается по всем входам логический элемент ИЛИ, формируя 0 на своем выходе и закрывая ключ управления распределителем &.к. Этим же сигналом выключается генератор модулятора («стоп»). Устройства пункта управления перешли в исходное состояние, ожидая ввода очередной команды.

Распределитель контролируемого пункта, переключившись в n+1 позицию, формирует сигнал «разрешение дешифрации», по которому ДШ определяет смысловое содержание команды и включает/выключает соответствующий объект управления. Этот служебный сигнал нужен для того, чтобы исключить преждевременное формирование управляющего воздействие со стороны дешифратора на какой-либо объект управления, пока команда из линии связи не принята полностью.

После выключения модулятора в ПУ в линии связи сигналы с частотами f0 и f1 отсутствуют. Демодулятор КП устанавливает на выходах «1» и «0» сигналы с уровнем логического нуля, что приводит к закрытию по обоим входам элемента ИЛИ, закрытию ключа &.к, принудительной установке в нулевую позицию и блокировке распределителя. Аппаратура контролируемого пункта также переходит в исходное состояние.