Построение принципиальной схемы передающего устройства системы ТУ с импульсным признаком – амплитуда.

Для построения принципиальной электрической схемы предающего устройства необходимо выбрать элементную базу. В качестве элементной базы можно выбрать выпускаемые промышленностью стандартные интегральные микросхемы Сирии К-120, К-121, К-155, К-217, К-218 и др.

В процессе построения передающего устройства с целью уменьшения общего количества различных типов элементов в окончательной схеме целесообразно использовать набор элементов только одной серии.

При реализации схемы передающего устройства на интегральных микросхемах для улучшения процесса построения иногда приходится использовать элементы не из одной, а из нескольких серий.

В ходе построения принципиальной электрической схемы передающего устройства сначала строится схема отдельных блоков на выбранных типовых элементах, а затем производится их соединение между собой. Построение принципиальной электрической схемы устройства является сложной технической задачей, при решении которой учитывается ряд энергетических и временных характеристик отдельных элементов и всей схемы в целом (например, быстродействие, нагрузочные способности отдельных элементов, амплитуды и формы входных и выходных сигналов и т.д.)

При этом для усиления мощность сигналов часто в схему включаются дополнительные усилители, а для улучшения формы и амплитуды сигналов включаются различные формирователи.

Если на данном участке схемы подлежащий реализации логический элемент И имеет меньшее число входов, чем выбранный стандартный элемент И, то при реализации или к свободным входам стандартного элемента И подключаются сигналы, эквивалентные логической операции «постоянная единица», или свободные входы просто подключаются к другим занятым входам в произвольном порядке.

Рассмотрим построение принципиальных электрических схем отдельных блоков передающего устройства.

а) Распределитель

Распределитель является важной частью передающего устройства системы ТУ с временным разделением сигналов.

Распределитель поочередно распределяет поступающие на его входы импульсы по отдельным выходным цепям.

В телемеханике применяются различные типы контактных и бесконтактных распределителей. Мы ограничимся рассмотрением только некоторых наиболее важных типов бесконтактных распределителей.

При относительно небольшом числе выходных цепей (до восьми-десяти) целесообразно применять распределитель по схеме кольцевого счетчика и регистра сдвига, собранные на интегральных микросхемах. На рис.5 показана схема четырехразрядного регистра сдвига К155ИР1, выполненного на интегральных микросхемах.

Рис.5

На рис.5,б показано условное обозначение регистра. Регистр состоит из четырех триггеров, последовательно включенных между собою с помощью элементов И-ИЛИ. Входные импульсы в виде 1 или 0 поступают на V₁ вход поочередно. Импульсы, приходящие на тактовый вход С₂, осуществляют сдвиг входных импульсов 1 или 0 вправо. После приема четырех входных импульсов (1 или 0) на четырех триггерах Т₁ – Т₄ записывается четырехразрядная комбинация входного кода (сигнала). Для использования регистра сдвига в режиме разделителя на вход V₁ подается комбинация 0001. После приема первого разряда (импульса 1) комбинации 0001 на выходе Q₁ триггера Т₁ (на первой выходной шине распределителя устанавливается единичный рабочий сигнал, а на выходах R₂,R₃,R₄ – нулевые сигналы). Далее тактовый импульс, приходящий на вход С₂, осуществляет сдвиг сигнала 1 с триггера Т₁ в триггер Т₂. При этом на выходе (на второй выходной шине распределителя) устанавливается единичный сигнал, а на выходах Q₁, Q₃ и Q₄ остальных триггеров Т₁, Т₃ и Т₄ – нулевые сигналы. В следующих (третьих и четвертых) тактах поочередно появляются единичные (рабочие) сигналы на выходах Q₃ и Q₄ триггеров Т₃ и Т₄.

Часто в системах телемеханики в качестве распределителя используются кольцевые счетчики. Схема кольцевого счетчика, построенного на регистре сдвига К155ИР1, показаны на рис.5,а,в. Здесь выход Q₄ последнего триггера соединен (пунктирная линия) со входом регистра V₁, благодаря чему и образуется кольцевое соединение триггеров.

Начальное (исходное) состояние счетчика устанавливается при V₁ = 1 подачей импульса на вход С₁. Так как на вход D₁ подан потенциал 1, а на выходы D₂ – D₄ – потенциал 0, то при этом триггер Т₁ устанавливается в 1, а остальные в 0. Режим работы счетчика в качестве распределителя реализуется при V₂ = 0 и последовательность подачи тактовых импульсов на вход С₂. При этом триггеры Т₁ – Т₄ последовательно устанавливаются в состояния 1000,0100,0010,0001 и далее цикл повторяется. Для увеличения числа выходов (коэффициента пересчета) увеличивается число разрядов в кольце или соединяются счетчики последовательно.

Часто с целью уменьшения числа используемых триггеров распределители с большим числом выходов (больше десяти) выполняются по счетно-дешифраторной схеме (рис.6,а,б). В этих схемах для получения 2ⁿ выходов используется двоичный счетчик (СТ) с триггерами и дешифратор (ДС) с 2ⁿ логическими элементами И-НЕ или ИЛИ-НЕ.

Рис.6

б) Мультиплексор.

Мультиплексор – это коммутирующее устройство, которое осуществляет подключение последовательно во времени нескольких его входных цепей на одну общую выходную цепь. На рис.7,а показана логическая схема мультиплексора К155КП7. Она состоит из восьми элементов И, одного элемента ИЛИ и восьми элементов НЕ. Нижние три входа х₈, х₉, х₁₀ являются управляющими. Различные комбинации сигналов х₈, х₉, х₁₀ образуются специальным управляющим счетчиком. Верхний вход х₁₁ является стробирующим, который разрешает или запрещает работу мультиплексора. Средние восемь входов х₀, х₁, …, х₇ являются информационными. Сигналы на этих входах последовательно во времени передаются на прямой (у₁) или инверсный (у₂) выход мультиплексора. На рис.7,б показано условное обозначение мультиплексора.

Рис.7

в) Шифратор (кодирующее устройство – СД)

В передающем устройстве системы ТУ с помощью шифратора образуются командные сигналы в виде кодовых комбинаций определенного кода.

На рис.8 показана схема шифратора для образования 10 командных сигналов ТУ в виде кодовых комбинаций кода на одно сочетание.

Рис.8

Число элементов каждой кодовой комбинации определяется из выражения .

Примем n = 5. Тогда .

Составим все N = 10 комбинаций кода на одно сочетание n = 5 и i = 2 (табл.11)

Таблица 11

По табл.11 можно составить логические выражения (булевые функции) для выходов у₁, у₂, у₃, у₄, у₅.

На основании полученных выражений построена схема шифратора на интегральных элементах ИЛИ-НЕ и НЕ (рис.8,а). В каждый момент времени сигнал подается только на один из входов x_i. Сигнал на вход x_i подается через соответствующий ключ К_i. Например, при подаче сигнала на вход x₇ на выходных шинах у₁, у₂, …, у₅ образуется кодовая комбинация 10001. На рис.8,б показана принципиальная электрическая схема шифратора кода на одно сочетание на полупроводниковых диодных элементах ИЛИ. В качестве ключей К₁, К₂, …, К₁₀ используются контактные тумблеры. На рис.8,в показано условное обозначение шифратора. Как видно, сигнал ТУ в виде комбинации импульсов на выходах у₁, у₂, …, у₅ шифратора появляется одновременно, т.е. создается комбинация параллельного кода. В системах ТУ с временным разделением сигналов с выходов шифратора импульсы (элементы) комбинации параллельного кода подаются в линию связи поочередно (последовательно во времени), т.е. преобразуется параллельный код в последовательный.

При большом числе команд с целью упрощения структуры шифратора (кодера – СД) можно использовать другие существующие методы построения кодирующих устройств корректирующих кодов.

Схемы шифраторов можно реализовать также на мультиплексоре (М5) и счетчиках (СТ) (рис.9).

Рис.9

Схема работает следующим образом. Нажимается один из ключей выбора команды К_i и затем ключ пуска Кп. При этом запускаются генераторы а₁ и а₂ и счетчики СТ₁ и СТ₂. В момент включения входной информационной шины мультиплексора i к замкнутому ключу К_i на выходе MS появляется единичный сигнал, который закрывает элемент И и прекращается доступ импульсов в счетчик СТ₂. Одновременно единичный сигнал устанавливает триггер ТУ в нулевое состояние и затормаживаются генераторы а₁ и а₂ и счетчики СТ₁. В счетчике СТ₂ образуется кодовая комбинация, соответствующая команде i.

На рис.10 показана схема шифратора (кодера), где с помощью трех групп ключей (единичных, десятичных и сотых), каждая из которых состоит из десяти ключей, можно образовать 999 различных команд. Преобразователь 2 преобразует десятичное число (номер команды) в набор замкнутых ключей в соответствующих комбинациях двоично-десятичного кода. Затем эта комбинация с помощью постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) преобразуется в комбинацию двоичного кода (команда).

Рис.10

С использованием мультиплексора (MS) можно упростить схему передающего устройства ТУ (рис.3). Например, в показанной на рис.11 упрощенной схеме передающего устройства ТУ вместо распределителя Р, схем совпадения И₁,И₂,…,И_j и ИЛИ рис.3 использованы мультиплексор MS с 1,2,…,j информационными входами и счетчик СТ с 1,2,…,n выходами.

Рис.11

г) Генератор тактовых импульсов.

Генераторы тактовых импульсов G служат для образования серии импульсов, с помощью которых управляют распределителями и другими устройствами систем телемеханики.

В качестве генератора импульсов часто применяют мультивибраторы, выполненные на основе интегральных схем (1,2,3,7,14). На рис.12,а приведена схема мультивибратора, построенная на базе двух инверторов 1 и 2, соединенных конденсаторами в кольцо. Здесь для устранения явления «засыпания» резисторы смещения инверторов 1 и 2 присоединены не к источнику питания, а к выходам обоих инверторов 1 и 2 (выходам мультивибратора) через элементы 3 и 4. В мультивибраторе (рис.12,б) явление «засыпания» устраняется тем, что напряжение смещения на входы инверторов 1 и 2 подается через резисторы непосредственно с выходов этих же инверторов 1 и 2.

На рис.12,в приведена схема мультивибратора, также собранная на инверторах, где изменение управляющего напряжения Uвх от 0 до 7В изменяет выходную частоту от 20 до 200 кГц. Схемы мультивибраторов на интегральных элементах можно построить также с одной времязадающей емкостью (рис.12,г,д). На рис. 12,е приведена схема мультивибратора на интегральных элементах серии К-218.

Рис.12

Управление пуском и остановом мультивибратора на интегральных микросхемах осуществляется подачей единичного сигнала (положительного потенциала на вход одного из инверторов мультивибратора) рис.13,а.

д) Пусковой блок

Часто управление пуском и остановом устройств осуществляется одиночными импульсами от электромеханических переключателей, например, от кнопок.

Однако, при переключении кнопки происходит дребезг его контактов, т.е. многократный переход подвижного контакта от замкнутого состояния к разомкнутому и обратно в течение короткого времени. В результате этого могут возникать вместо одиночного импульса пачки импульсов.

Для исключения влияния дребезга контактов применяются различные схемы формирования одиночных импульсов с электромеханическими переключателями (рис.13,в,г,д,е,ж).

Рис.13

На рис.14 показана принципиальная схема ПБ, собранная на интегральных элементах.

Рис.14

е)Триггер синфазирующих импульсов.

При построении схемы передающего устройства на интегральных микросхемах в качестве триггера синфазирующих импульсов можно использовать схемы RS – триггеров любой серии.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: