система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов

Формула изобретения

1. Система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов, содержащая датчики, связанные с объектами, станцию, включающую блок подключения датчиков, выходом связанный с входом блока обработки данных, по меньшей мере один пульт оператора, подключенный через приемник и передатчик стыкового сигнала к блоку обработки данных станции, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит N 1 станции, из которых по крайней мере N 2 станции соединены с двумя станциями, а каждая из оставшихся станций связана с одной станцией двухпроводными линиями, где N>1, при этом каждая станция дополнительно содержит передатчик и приемник основного сигнала и передатчик и приемник дополнительного сигнала, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, первое и второе развязывающие устройства, причем соответствующие выходы блока обработки данных подключены к соответствующим входам передатчиков основного и дополнительного сигналов и приемников основного и дополнительного сигнала, а соответствующие входы блока обработки данных подключены к соответствующим выходам приемников основного и дополнительно сигналов, первый, второй, третий и четвертый выходы управления блока обработки данных подключены к входам управления первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, выход передатчика дополнительно сигнала подключен к входам второго направления первого и второго коммутаторов, выходы которых подключены к входам первого и второго развязывающих устройств соответственно, выход первого развязывающего устройства соединен с входами первого направления третьего и четвертого коммутаторов, а выход второго развязывающего устройства с входами второго направления третьего и четвертого коммутаторов, выходы которых соединены соответственно с входами принимаемого сигнала приемников основного и дополнительного сигналов, а линейные входы-выходы развязывающих устройств являются входами-выходами для подключения двухпроводных линий.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере одна из станций содержит дополнительный коммутатор, управляющий вход которого соединен с дополнительным управляющим выходом блока обработки данных, вход первого направления дополнительного коммутатора соединен с выходом передатчика стыкового сигнала, а вход второго направления дополнительного коммутатора является дополнительным входом стыкового сигнала станции, а выход дополнительного коммутатора является выходом стыкового сигнала станции, при этом дополнительный вход стыкового сигнала данной станции является выходом для подключения сигнала одной из станций аналогичной системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам для передачи и обработки сигналов, служащих для контроля состояния объектов, распределенных в пространстве, и может быть использовано в качестве системы охранно-пожарной сигнализации, а также в других системах контроля.

Известны системы передачи и обработки сигналов, построенные по централизованному принципу, и содержащие датчики о состоянии объектов, информация о которых передается на центральную станцию, включающую блок обработки данных, на вход которого через блок подключения датчиков, (выполненный тем или иным способом) поступают сигналы с датчиков. Поступившие сигналы контролируются с выхода блока обработки данных подаются на дополнительные станции представляющие собой по сути пульты оператора, в которых осуществляется их дешифрация и преобразование в форму, обеспечивающую возможность индикации состояния объектов [1,2,3]

По такому же принципу работает система передачи данных для беспроизводной установки аварийной сигнализации, где в качестве датчиков используются инфракрасные излучатели, а передача происходит в режиме временного уплотнения в селективно выбираемых каналах при обработке в соответствующем процессоре, куда сигналы поступают по сети световодов [4]

Однако при большом количестве объектов и больших расстояниях между ними длины линии, через которые датчики о состоянии объектов подключаются к центральной станции, возрастают, что приводит к снижению достоверности и надежности системы из-за ее низкой помехозащищенности. Кроме того при выходе из строя оборудования центральной станции система полностью теряет работоспособность. Известна система передачи и обработки сигналов в системе пожарной сигнализации, также построенная по централизованному принципу, в которой сигналы с датчиков о состоянии объектов также поступают на центральную станцию, но предусмотрена возможность передачи по сигнализационным линиям большого числа датчиков путем подведения сигнализационных линий от последнего из датчиков в виде кольцевой линии обратно к центральной станции. Причем при отсутствии сигналов на сигнализационной линии направление опроса изменяется. Поэтому при повреждении линии или при выходе из строя сигнализатора используется ее оставшаяся часть [5]

Однако возможности такой системы ограничиваются необходимостью использования линий малой длины для пропускания большего тока. При этом как и в предыдущих аналогах при выходе оборудования центральной станции их строя система теряет работоспособность.

За прототип выбрана система передачи и обработки сигналов [1]

Задачей изобретения является обеспечение возможности подключения большего числа датчиков путем повышения достоверности передачи информации в системе при одновременном повышении ее надежности.

Решение данной задачи обеспечивается тем, что система передачи и обработки сигналов о состоянии объектов, содержащая датчики, связанные с объектами, и станцию, включающую блок подключения датчиков, выходом связанным со входом блока обработки данных, по меньшей мере один пульт оператора, подключенный через приемник и передатчик стыкового сигнала к блоку обработки данных станции, дополнительно содержит N 1 станций, из которых, по крайней мере, N 2 станции соединены с двумя другими станциями, а каждая из оставшихся станций связана с одной другой станцией двухпроводными линиями, где N >1, при этом каждая станция дополнительно содержит передатчик и приемник основного сигнала и передатчик и приемник дополнительного сигнала, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы, первую и вторую дифференциальные системы, причем соответствующие выходы блока обработки подключены к соответствующим входам передатчиков основного и дополнительного сигналов и приемников основного и дополнительного сигналов, а соответствующие входы блока обработки данных подключены к соответствующим выходам приемников основного и дополнительного сигналов, первый, второй, третий и четвертый выходы управления блока обработки данных подключены ко входам управления первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов соответственно, выход передатчика основного сигнала подключен ко входам первого направления первого и второго коммутаторов, выход передатчика дополнительного сигнала подключен ко входам второго направления первого и второго коммутаторов, выходы которых подключены ко входам первой и второй дифференциальных систем соответственно, выход первой дифференциальной системы соединен со входами первого направления третьего и четвертого коммутаторов, а выход второй дифференциальной системы со входами второго направления третьего и четвертого коммутаторов, выходы которых соединены соответственно со входами принимаемого сигнала приемников основного и дополнительного сигналов, а линейные входы-выходы дифференциальных систем являются входами-выходами для подключения двухпроводных линий.

При этом в системе могут использоваться два пульта оператора с возможностью подключения одного из них к двум разным станциям. Кроме того возможен вариант подключения к данной системе аналогичной системы, для чего, по крайней мере, одна из станций содержит дополнительный коммутатор, управляющий вход которого соединен с дополнительным управляющими выходом блока обработки данных, вход первого направления дополнительного коммутатора соединен с выходом передатчика стыкового сигнала, а вход второго направления дополнительного коммутатора является дополнительным входом стыкового сигнала станции, а выход дополнительного коммутатора является выходом стыкового сигнала станции, при этом дополнительный вход стыкового сигнала данной станции является выходом для подключения стыкового сигнала одной из станций аналогичной системы.

Построение системы с N распределенными в пространстве станциями позволяет уменьшить длину соединительных линий и вести передачу между станциями информации со всех датчиков о состоянии контролируемых объектов. Это дает возможность иметь эту информацию на любой станции системы. При этом в системе обеспечивается передача дополнительного сигнала в направлении, обратном основному, путем введения в станцию передатчиков и приемников как основного, так и дополнительного сигналов и соответствующего их подключения к блоку обработки данных, что уменьшает потерю информации при выходе из строя отдельных участков системы и повышает достоверность передаваемой информации. А наличие в каждой станции первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов позволяет переключать направление передачи основного и дополнительного сигналов, что также повышает надежность системы за счет резервирования пульта оператора другой станции системы.

Наличие одной и той же полной информации в различных точках системы обеспечивает возможность подключения двух (и более) пультов оператора к двум (и более) разным станциям системы, что повышает надежность системы.

В системе также предусмотрена возможность обслуживания с одного пульта оператора дополнительной системы, аналогичной данной, для чего в станцию включается дополнительный пятый коммутатор, посредством которого стыковые сигналы могут передаваться из одной системы в другую.

На фиг. 1а, б, в представлены варианты построения системы, соответствующие: а) соединению 4-х станций M M в кольцо с подключением к одной из них пульта оператора (ПО), б) системе с двумя пультами оператора, в) возможности подключения к ней дополнительной аналогичной системы; на фиг.2 представлена функциональная схема станции; на фиг.3 функциональная схема варианта реализации пульта оператора; на фиг.4 схема интерфейса ПО; на фиг.5 схема блока подключения датчиков станции; на фиг.6 функциональная схема блока обработки данных станции; на фиг. 7 структура цикла группового сигнала; на фиг.8 функциональная схема процессорного устройства блока обработки данных; на фиг. 9 схема синхронного интерфейса блока обработки данных; на фиг.10 схема формирователя тактовых сигналов блока обработки данных; на фиг.11 схема передатчика основного сигнала станции; на фиг.12 схема приемника основного сигнала; на фиг. 13 схема передатчика дополнительного сигнала; на фиг. 14 схема приемника дополнительного сигнала; на фиг. 15 - схема развязывающего устройства станции.

В соответствии с фиг. 2 станция содержит блок 1 подключения датчиков, на вход которого подаются по двухпроводным шлейфам сигналы от соответствующих датчиков, подключаемых к данной станции, и вторая входная управляющая шина блока подключения датчиков соединены с первой входной и второй выходной управляющей шиной выбора датчиков блока обработки данных 2, второй и шестой выходы которого подключены к первым входам передатчиков основного 3 и дополнительного 4 сигналов соответственно, третий и седьмой выходы ко вторым входам передатчиков основного 3 и дополнительного 4 сигналов соответственно, десятый выход подключен к третьему входу передатчика 4 основного сигнала, второй и третий входы к первому и второму выходам приемника 5 основного сигнала соответственно, девятый выход к первому входу приемника 5 основного сигнала, четвертый и пятый входы к первому и второму выходам приемника 6 дополнительного сигнала соответственно, а одиннадцатый выход к первому входу приемника 6 дополнительного сигнала, тринадцатый выход ко входу передатчика 7 стыкового сигнала, а шестой вход к выходу приемника 8 стыкового сигнала, вход которого является входом стыкового сигнала с пульта оператора станции, пятый управляющий выход блока 2 обработки данных подключен к управляющему входу первого коммутатора 9, вход первого A направления которого соединен с выходом передатчика 3 основного сигнала и входом первого A направления второго коммутатора 10, а вход второго B направления первого коммутатора 9 соединен с выходом передатчика 4 дополнительного сигнала и входом второго B направления второго коммутатора 10, управляющий вход V которого соединен с восьмым выходом блока 2 обработки данных, десятый выход которого подключен к управляющему входу V третьего коммутатора 11, вход первого A направления которого соединен со входом первого A направления четвертого коммутатора 12 и выходом первого развязывающего устройства 13, вход которой соединен с выходом первого коммутатора 9, вход второго B направления третьего коммутатора 11 соединен с выходом второго развязывающего устройства 14 и входом второго B направления четвертого коммутатора 12, управляющий вход V которого соединен с двенадцатым выходом блока 2 обработки данных, а выходы третьего 11 и четвертого 12 коммутаторов подключены к вторым входам приемников основного 5 и дополнительного 6 сигналов соответственно. При этом для подключения к данной системе аналогичной системы передачи и обработки сигналов о состоянии объектов в станции имеется дополнительный пятый коммутатор 15, вход первого A направления которого соединен с выходом передатчика 7 стыкового сигнала, вход второго B направления дополнительного пятого коммутатора 15 является дополнительным входом стыкового сигнала, управляющий вход V соединен с четырнадцатым входом блока 2 обработки данных, а выход дополнительного пятого коммутатора 15 является выходом стыкового сигнала с пульта оператора.

Пульт оператора может быть реализован как на основе персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением, так и на основе жесткой логики с использованием светодиодных индикаторов.

Для того, чтобы пояснить осуществление связи между станциями и пультом оператора, рассмотрим функциональную схему варианта реализации пульта оператора на основе жесткой логики, приведенную на фиг. 3. Пульт оператора (ПО) содержит интерфейс 16 ПО, формирователь тактовых сигналов 17, передатчик стыкового сигнала 19, приемник стыкового сигнала 18, параллельные регистры 20 22, двоичный счетчик 23, первый четвертый D-триггеры 24 27, первый 28 и второй 29 элементы ЛИ, первый 30, второй 31 и третий 32 элементы И, первый 33, второй 34 элементы И-НЕ, буферные элементы индикации 35, индикаторные световоды 36, дешифратор 37, буфер 38 с тремя состояниями на входах и кнопки команд 39 42. Данный вариант реализации пульта оператора обеспечивает индикацию состояния датчика системы на светодиодных индикаторах 37 и ввод команд перекоммутации от кнопок 39 42.

ПО (фиг. 3) подключается к станции (фиг. 2) системы через последовательный асинхронный стык. От станции к ПО через стык передаются сообщения о состоянии групп датчиков, а от ПО к станции сообщения о нажатии кнопок управления 39 42. Сообщения о состоянии датчиков состоят из двух байтовых посылок в последовательном асинхронном формате. Первая посылка содержит двоичный код номера группы из восьми датчиков, сигналы состояния которых (i включен 0 выключен) передается во второй посылке сообщения. Первая посылка в сообщении идентифицируется по паузам, которые разделяют последовательно передаваемые через стык сообщения. Кнопки 39 и 40 вырабатывают команды, управляющие коммутаторами 9 12 станции, а кнопки 41 42 коммутатором 15.

Байтовые посылки сообщений от станции поступают через стыковой вход i ПО и приемник 18 стыкового сигнала на интерфейс 16 ПО (фиг. 8), где преобразуются в параллельный формат. По окончании ввода очередной посылки вырабатывается сигнал готовности приемника на выходе 10 интерфейса 16 ПО. По этому сигналу интерфейс 16 ПО разрешает одновременное формирование сигнала чтения на его входе 4 и строба записи в параллельные регистры 21 и 22 ПО. Первый байт сообщения записывается в регистр 21, вход которого через дешифратор 37 определяет в какой из регистров 22₁ 22_N будет записываться второй байт данного сообщения, текущий номер байта отсчитывает триггер 26, включенный в счетном режиме. Двоичный счетчик 23, который сбрасывается в нуль сигналом готовности приемника, отсчитывает паузу между двумя последовательными посылками входного стыкового сигнала. По окончании счета, когда пауза превышает условленную величину (может быть принята 3 мс, что соответствует коэффициенту счета равному 4), вырабатывается сигнал сброса триггера 26, подготавливающий к приему первого байта следующего сообщения. Передача управляющих байтовых посылок от пульта к станции происходит через интерфейс 16 и передатчик 19 со стыкового выхода 2. Байтовые посылки для передачи формируются на выходах регистра 20 при нажатии одной из кнопок 39 42 (старшие 4 бита посылки не используются). Нажатие кнопок устанавливает триггер 24, выход которого при действии активного уровня сигнала на выходе 11 готовности передатчика интерфейса 16 разрешает формирование строба записи на входе 6 интерфейса 16 и сигнала включения выхода буферного элемента 38, в результате чего байтовая посылка с выхода регистра 20 переписывается в передатчик. Схема, составленная D-триггером 27 и элементами 31, 32 исключает возможности конфликта при операциях чтения и записи через двунаправленную шину.

Буферные элементы 35 обеспечивают согласование выходов регистров 22 со светодиодными индикаторами 36. Формирователь тактовых сигналов представлен на фиг. 10. Интерфейс 16 ПО (фиг. 4), обеспечивает прием и передачу байтовых посылок в последовательном асинхронном формате.

Приемная часть интерфейса содержит регистр сдвига 43, параллельный регистр 44, двоичный счетчик 45, двоично десятичный счетчик 46, D-триггеры 47 и 48 и логические элементы 49 50.

Принятые данные считываются в двунаправленную шину 8 через мультиплексор 51 с тремя состояниями выхода при действии активных логических уровней сигналов на входах выборки 5 и чтения 4 интерфейса и при нулевом уровне на адресном входе 3. При единице на входе 3 в младшие разряды шины 6 считываются сигналы готовности приемной и передающей частей интерфейса.

Передающая часть интерфейса содержит параллельный регистр 52, 10-разрядный параллельно-последовательный регистр 53, D-триггеры 54 55, логический элемент 56, двоично-десятичный счетчик 57.

Интерфейс содержит также логические элементы 58 59 через которые производится передача сигнала с шин 4, 5, 6, к мультиплексору 51 и в передающую часть интерфейса. Схема приемной части работает следующим образом. Принимаемая посылка со входа 1 поступает на регистр сдвига 43 и преобразуется в параллельный формат перед записью в параллельный регистр 44. Тактовая частота приема (4800 гц) задается делением на 16 частоты тактового сигнала действующего на входе 2, счетчиком 45. Счетчик 46 отсчитывает биты посылки. При поступлении последнего десятого бита посылки информационные биты переписываются в регистр 44. Одновременно устанавливается триггер 48, выход которого сигнализирует готовность приемной схемы выдать принятый байт в шину данных 8. Триггер 47 устанавливается спадом стартового бита посылки и обеспечивает синхронизацию относительно начала посылки. В передающей части байт данных на передачу загружается в регистр 52 с шины данных 8 при активных уровнях сигналов на входах выборки 5 и записи 6 интерфейса. При записи устанавливается триггер 54, инверсный выходной сигнал которого сигнализирует готовность передающей схемы к загрузке с шины данных очередного байта. Загруженный байт преобразуется в последовательный формат с добавлением битов старта (0) и стопа (i) в регистре 53. Параллельная загрузка регистра 53 сопровождается установкой в единицу триггера 55 и сбросом триггера 54. Сброс триггера 55 происходит по окончании выдачи на последовательный выход 9 интерфейса последнего 10-го бита посылки, отсчитанного счетчиком 57. При этом сбрасывается в нуль счетчик 57 и разрешается загрузка очередного байта в регистр 53. При отсутствии нового байта на передачу регистр 53 выдает на выход 9 постоянный единичный уровень. Тактовая частота передачи (4800 Гц) задается тактовыми импульсами на входе 7 интерфейса.

Формирователь 17 тактовых сигналов пульта оператора выполнен в соответствии с фиг. 10.

Рассмотрим теперь функциональные схемы основных блоков станции.

Согласно фиг. 5 блок подключения датчиков содержит индивидуальные схемы подключения датчиков 60 и мультиплексора 61. Схемы 60 обеспечивают подключение датчиков по двухпроводным шлейфам и регистрируют срабатывание датчиков по изменению тока, протекающего по шлейфу. Оптопара схемы формирует выходной сигнал стандартных логических уровней. Сигналы срабатывания датчиков через мультиплексор 61 выдаются в шину 1. Мультиплексор управляется сигналами со входов выбора датчиков 60. Число входов 2 определяется разрядность шины 1 (три сигнала для восьмиразрядной шины). Блок обработки данных (фиг. 6) содержит процессорное устройство 62, оперативное запоминающее устройство 63, формирователь тактовых сигналов 64, интерфейс пульта оператора 65, первый 66 и второй 67 синхронные интерфейсы и формирователь кода номера станции 68.

Устройства блока связаны между собой двунаправленной шиной данных. Процессорное устройство 62 вырабатывает последовательности сигналов, управляющих операциями чтения и записи по этой шине, формирует сигналы управления оперативной памятью, считывает информацию с датчиков и вырабатывает на выходах 16 19 блока обработки данных потенциальные сигналы управления коммутаторами 9 12 и 15 станции.

Синхронные интерфейсы 66 67 обеспечивают формирование и обработку основного и дополнительного групповых сигналов соответственно. Групповой сигнал на передачу формируется по байтным выводом информации из процессорного устройства 62 в соответствующий интерфейс 66 или 67. Сформированный сигнал в последовательном коде передается с выходов 3 или 4 блока. Принятый групповой сигнал со входа 5 или 6 поступает в синхронный интерфейс 66 или 67 и побайтно считывается в устройство 62. Через интерфейс 65 на пульт оператора в последовательном формате передаются логические сигналы состояния датчиков и считываются команды реконфигурации системы, введенные оператором. Формирователь кода номера станции 68 представляет собой буфер с тремя состояниями выхода, на входах которого тумблерами или перемычками устанавливается комбинация логических сигналов, задающая двоичный код порядкового номера данной станции в системе. ОЗУ 63 представляет собой устройство статической памяти, имеющее адресные входы 1 и входы сигналов чтения 2, записи 3 и выборки 4. Формирователь тактовых сигналов 64 вырабатывает последовательности тактовых сигналов, синхронизирующих работу устройств станции.

На фиг. 7 показан вариант структуры групповых сигналов системы. Групповой сигнал имеет циклическую структуру. Цикл содержит 128 тактовых интервалов, объединенных в 16 байтовых посылок. В первом байте цикла передается сигнал цикловой синхронизации (синхрогруппа), в качестве которого, в частности, может использоваться двоичная комбинация 11101011. Второй байт отводится для передачи двоичного кода номера станции. Информация о состоянии датчиков, подключенных к этой станции, передается в байтах 5 16 данного цикла. В байте 4 передается код последней команды реконфигурации системы (смена направлений передачи основного и дополнительного сигналов), введенный оператором. Байт цикла 4 не используется. Каждый из байтов 5 16 цикла содержит информацию о состоянии восьми датчиков, таким образом число датчиков подключенных к каждой из станции системы может достигать 96. Процессорное устройство 62 (фиг. 8) по принципу работы представляет собой микропрограммный автомат и содержит арифметическо-логическое устройство (АЛУ) 69, блок регистров общего назначения (РОН) 70, программный двоичный счетчик 71, программное ПЗУ 72, мультиплексор 73 на 4 направления, дешифратор 74, параллельные регистры 75 77, D-триггеры 78, 79, 80, буфер с тремя состояниями выхода 81, логические элементы 82 84 и схему 85 начальной установки программного счетчика 71.

Арифметическо-логическое устройство 69 выполняет логические и арифметические операции над 8-ми разрядными операндами, поступающими на входы A и B. Операнд по входу A выбирается мультиплексорами 73 на 4 направления, операнд по входу B считывается с одного из регистров РОН 70. РОН 70 содержит 16 восьмиразрядных регистров и имеет 2 независимых канала считывания A и B и канал записи D. На выходах регистра 75 формируется двоичный код сигналов выбора датчиков, регистра 76 адрес ячейки ОЗУ блока обработки данных, а регистра 77 сигналы управления коммутаторами станции. Информация с выходов АЛУ считывается в двунаправленную шину 5 через буфер 81 с тремя состояниями на выходе. 35-ти разрядные микрокоманды считываются с выходов ПЗУ 72. Двоичный код микрокоманды разделяется на 11 полей:

1. восьми разрядное поле констант,

2. двух разрядное поле управления мультиплексором 5

3, 4, 5 четырех разрядные поля адресов считывания по каналам A и B и адресов записи РОН соответственно,

6. Пяти разрядное поле кода операции АЛУ,

7. одноразрядное поле, формирующее сигнал адреса для интерфейсов блока обработки данных;

8. одноразрядное поле, формирующее сигнал записи в РОН,

9, 10 одноразрядное поле, формирующие сигналы записи и чтения по магистрали данных блока обработки данных соответственно,

11 четырех разрядное поле, дешифрацией которого в дешифраторе 74 формируются:

сигналы записи в регистры 75 77 процессорного устройства,

сигнал выборки ОЗУ 63 и сигналы выборки интерфейсов 63 67 и схемы 68 формирования кода номера станции блока обработки данных,

сигнал загрузки программного счетчика 71,

сигнал сброса триггера 78 процессорного устройства.

Микрокоманды из программного ПЗУ 72 выбираются программным счетчиком 71. При включении питания счетчик 71 устанавливается в нуль схемой 85. Тактовая частота счетчика 71 (153,6 кГц) поступает от формирователя тактовых сигналов и задает время выполнения микрокоманды. По окончании выполнения цикла программы сбросом триггера 78 запрещается поступление тактовых импульсов на счетчик 71 и программа останавливается на следующем шаге. Повторный запуск цикла программы происходит по фронту тактового сигнала (1,2 кГц), поступающего со входа 4. Параллельной загрузкой счетчика 71 константой из поля 1 микрокоманды обеспечиваются безусловные и условные ветвления программы. Условные ветвления осуществляются по признаку нуля (все выходы у АЛУ 0), в предшествующей операции АЛУ 69. Задержка признака операции на такт осуществляется триггером 79.

В табл. 1 представлена таблица кодов микрокоманд программы процессорного устройства.

На фиг. 9 представлена функциональная схема синхронного интерфейса (66, 67) блока обработки данных. Схема содержит регистр сдвига 86, параллельно-последовательный регистр 87, первый 88 и второй 89 параллельные регистры, мультиплексор 90 с тремя состояниями выхода, первый 91 четвертый 94 двоичные счетчики, дешифратор 95 синхрогруппы, первый 96 и второй 97 D-триггеры со входами установки, RS-триггер 98, JK-триггер 99 со входом сброса, первый 100 и второй 101 элементы И-НЕ, первый 102 седьмой 108 элементы И, первый 109 и второй 110 элементы ИЛИ, элемент 111 НЕ.

Схема работает следующим образом. Групповой сигнал с выхода приемника основного или дополнительного сигнала в последовательном формате поступает на вход 1. На вход 2 поступает сигнал тактовой частоты, сформированный приемником. Регистром сдвига 86 принятый сигнал преобразуется в параллельный байтовый формат. На каждом восьмом такте, когда на выходах регистра 86 присутствует очередной байт цикла группового сигнала, происходит перезапись этого байта в параллельный регистр 88, где он хранится в течение последующих восьми тактов. Одновременно с записью в регистр 88 устанавливается в единичное состояние триггер 96, выход которого сигнализирует о готовности приемной части интерфейса выдать очередной байт группового сигнала для обработки. Принятая информация считывается по восьми разрядной двунаправленной шине 8. Считывание происходит под действием на входе 5 сигнала выборки интерфейса и на входе 3 сигнала чтения. При активном логическом уровне этих сигналов, элементом 100 формируется сигнал, открывающий выходы мультиплексора 90. Логический сигнал на адресном входе 3 интерфейса переключает входы мультиплексора 91, выбирая тем самым информацию, считываемую на шину 8: при нуле на входе 3 считывается байт группового сигнала с регистра 88, при единице сигналы состояния интерфейса. Элементы 91 94, 95, 97, 98, 101 107, 109 111 составляют схему синхронизации приемной части интерфейса по циклам принятого группового сигнала. Семиразрядный двоичный счетчик 91 задает текущий номер такта в цикле сигнала, действующего на входе 1. При этом 3 младших разряда счетчика 91 задают номер такта в байте, а 4 старших номер байта в цикле сигнала.

Дешифратор 95 регистрирует появление синхрогруппы группового сигнала на выходах регистра 86. При единичном состоянии триггера 97 разрешения поиска синхронизма сигнал с выхода дешифратора 95 устанавливает счетчик 91 в начальное состояние 0001000 после чего триггер 97 сбрасывается в нуль. Двоичные счетчики 92, 93 выполняют функции, соответственно, счетчиков по входу в цикловой синхронизм и по выходу из него. Первый из них регистрирует синхрогруппы на позициях синхросигнала цикла. При регистрации синхрогрупп в заданном числе последовательных циклов (рекомендуемое значение два цикла) синхронизм считается установленным, что регистрируется установкой в единичное состояние триггера 98 синхронизма. Счетчик 94 считает ошибки цикловой синхронизации, т. е. отсутствие синхрогруппы на позициях синхросигнала цикла. При заданном числе ошибок (рекомендуется четыре ошибки) сбрасывается триггер 98 синхронизма и устанавливается триггер 97 разрешения поиска синхросигнала.

Передающая часть интерфейса составлена параллельно-последовательным регистром 87, параллельном регистром 87, трех разрядным двоичным счетчиком 94, триггером 99 и логическим элементом 108. Групповой сигнал на передачу вводится с шины данных 8 побайтно, записывается в параллельный регистр 89, переписывается с выходов последнего в регистр 87 и в последовательном формате выводится с выхода 9 интерфейса. Загрузка байта в регистр 87 производится сигналом со входа записи 6 при действии сигнала выборки на входе 5. Параллельной перезаписью байта в регистр 87 управляет схема из счетчика тактов байта 94 и элемента 108. При перезаписи устанавливается триггер 99, выход которого сигнализирует о готовности передающей части к вводу очередного байта с шины данных, во время которого триггер 99 сбрасывается.

При единице на адресном входе 3 сигналами чтения и выборки в шину данных считываются сигналы состояния интерфейса: четыре двоичных разряда текущего номера байта цикла принятого сигнала и сигналы с выходов триггеров готовности приемной и передающей схем и триггера синхронизма.

Формирователь тактовых сигналов (фиг. 10) содержит задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты 112 и делители частоты на двоичных счетчиках 113, 114. Указанные на фиг. 10 частота генератора 307.2 кГц и номера разрядов счетчиков соответствуют скоростям передачи основного и дополнительного сигналов 1200 бит/с 50 бит/с соответственно.

Передатчик основного сигнала (фиг. 11) станции содержит логический элемент И-НЕ 115, JK-триггер 116, аттенюатор 117 и фильтр нижних частот 118. Групповой сигнал поступает на вход 1 передатчика. На входах 2, 3 действуют тактовые импульсы удвоенной и учетверенной тактовой частоты входного группового сигнала (2400 и 4800 Гц соответственно). Логическая схема на элементах 115 и 116 осуществляет кодирование группового сигнала Манчестерским кодом на удвоенной частоте. Аттенюатор 117 обеспечивает требуемый уровень сигнала на передачу (рекомендуется-14-дБО). Фильтр 118 ограничивает полосу частот сигнала сверху для уменьшения уровня помех от линий связи системы.

Приемник основного сигнала (фиг. 12) станции обеспечивает регенерацию основного сигнала и его декодирование, а также формирование тактового синхросигнала приемника с частотой декодированного сигнала (1200 Гц). Приемник содержит приемный усилитель 119, фильтр нижних частот 120. Пороговое устройство 121, схему декодирования, составленную трехразрядным регистром сдвига 122, логическими элементами 123 125 и элементом задержки 126, D-триггером 127, счетчиком 128 и схему выделителя тактовой частоты на D-триггерах 129, 130 и логических элементах 131, 132, параллельном регистре 133, двоичном сумматоре 134. Усилитель 119 усиливает принятый сигнал, поступающий со входа 4, до уровня достаточного для работы порогового устройства, фильтр 120 ограничивает полосу частот приемника сверху для ограничения помех приемника. Пороговое устройство 121 восстанавливает стандартные логические уровни сигнала. Элемент задержки в системе декодера обеспечивает уверенное срабатывание триггера 127 при заданном разбросе задержек срабатывания элементов 122 125 и 128. Схема выделителя тактовой частоты работает по принципу регулируемого делителя частоты с номинальным коэффициентом деления 8 и с привязкой фазы формируемого тактового сигнала к фронтам принятого сигнала. Исходная тактовая частота, равная 32f (38,4 кГц) поступает со входа 3 приемника. Декодированный сигнал снимается с выхода 1, а соответствующая тактовая частота f (1200 Гц) с выхода 2.

Передатчик дополнительного сигнала (фиг. 13) содержит двоичные счетчики 135 137, D-триггер 138, аттенюатор 139, фильтр нижних частот 140, формирователь 141 импульсов из логического перепада и логические элементы 142 145. Логическая схема передатчика обеспечивает частотную двоичную манипуляцию дополнительного сигнала, поступающего на вход 1, при соотношении частот заполнения нуля и единицы равном 3 2. Так, при частоте исходного тактового сигнала, действующего на входе 2, равной 2400 Гц частота заполнения нуля 600 Гц и единицы 400 Гц. Подобный выбор частот обеспечивает развязку в частотной области с основным сигналом, основная часть энергетического спектра которого сосредоточена в области частот выше 1000 Гц, и тем самым уменьшает переходные помехи между основным и обратным каналами. Аттенюатор 139 уменьшает мощность манипулируемого сигнала до уровня передачи в линию связи (рекомендуемое значение 20 дБО), фильтр 140 ограничивает спектр передаваемого сигнала сверху для уменьшения переходных помех.

Приемник дополнительного сигнала (фиг. 14) содержит приемный усилитель 146, фильтр нижних частот 147, пороговое устройство 148, D-триггеры 149 151, двоичный счетчик 152, выделитель тактовой частоты 153, логические элементы 154 156 и делитель частоты на шесть 157. Приемник обеспечивает усиление, фильтрацию и демодуляцию частотно-модулированного сигнала и формирование тактовой последовательности частоты дополнительного сигнала, принятый сигнал поступает на вход 4. Фильтр 147 служит для ограничения помех приема. Пороговое устройство 148 восстанавливает стандартные логические уровни. Принцип демодуляции сигнала основан на подсчете числа импульсов опорной частоты, поступающих со входа 3 (2400 Гц), между последовательными фронтами сигнала, действующего на выходе порогового устройства 147. Для этого используется схема на элементах 149 152, 154 156. Выделитель тактовой частоты 153, формирующий на выходе 2 последовательность тактовых импульсов частоты дополнительного сигнала (50 Гц), может быть выполнен по схеме, аналогичной выделителю тактовой частоты приемника основного сигнала. Опорная частота для выделителя 153 формируется делением частоты на шесть схемой 157. Демодулированный дополнительный сигнал снимается с выхода 1 приемника.

На фиг. 15 представлен вариант реализации развязывающего устройства на основе операционного усилителя. Двухпроводная линия связи подключена ко входам/выходам 1, 2 схемы через трансформаторную развязку. Принятый сигнал снимается с выхода 4. Сигнал на передачу подается на вход 3. тч