Телемеханика Кодоимпульсные системы. Основные понятия
Кодоимпульсные системы. Основные понятия

В кодоимпульсных системах (КИС) измеряемая величина передается в виде определенной комбинации импульсов (кода). Предварительно она квантуется по уровню и по времени. Далее осуществляется кодоимпульсная модуляция (КИМ).

Преимущества:

  1. большая помехоустойчивость, поэтому возможность передачи сигналов телемеханики на большие расстояния (космические объекты);

  2. большая точность измерений (< 0, 1%, в других 0, 5 - 1, 5 %);

  3. лучшее использование канала связи в случае применения специальных кодов, статистически согласованных с передаваемыми сообщениями;

  4. получение информации в цифровом виде (облегчается применение ЭВМ, цифровых индикаторов)

Однако устройства КИМ сложнее других устройств телемеханики, поэтому их целесообразно применять только в многоканальных системах.

Преобразование измеряемой величины в код (АЦП) т.е. аналоговой величины в цифровой эквивалент осуществляется с помощью АЦП. Преобразование в основном происходит через промежуточный параметр (временной интервал, частоту или фазу) в число импульсов, которое далее кодируется по следующим схемам.

1. Напряжение - временной интервал - число - код.

Для преобразования измеряемой величины Ux во временной интервал (длительность импульса) используется любой из рассмотренных ранее время - импульсных преобразователей (ВИП) [например, генератор пилообразного напряжения в сочетании с нуль - органом].

Элемент "И" открывается на время длительного импульса снимаемого с ВИП. За это время с генератора стабильной частоты ГИ пройдет на счетчик тем больше импульсов, чем больше длительность импульса с ВИП. Сосчитанное число импульсов в виде двойного кода снимается с выхода счетчика СТ2.

Точность преобразования зависит от совпадения фронтов импульса с ВИП длительностью Т с импульсами, поступающими от ГИ. На рис. а) на длительность Т пришло 4 импульса, а на рис. б) - 3 импульса: возникает погрешность.

Напряжение - фаза - временной интервал - число - код.

Измеряемое напряжение поступает на фазосдвигающее устройство (ФСУ), питаемое от источника переменного тока с частотой f . В зависимости от значения Ux изменятся фазовый угол между напряжениями е1 и е2 на выходе ФСУ. Этот угол соответствует временному интервалу t = ψ/2π - измерителя фазового угла (ИФ). ИФ - это RS - триггер с инверсными входами, меняющей состояние 0 на 1 в момент перехода напряжения е1 через нуль и 1 на 0 при переходе через нуль напряжения е2. Таким образом, на выходе возникает импульс длительностью t, который затем подается на ключ, и дальше все происходит, как в предыдущем преобразователе.

Напряжение - частота - число - код.

Измеряемая величина в частотно - импульсом преобразователе ЧИП, представляющем собой генератор импульсов, модулируемых по частоте, преобразуется в последовательность импульсов с частотой f = φ(u). Хронирующее устройство Т на ранее заданный интервал времени t открывает элемент u, и импульсы с ЧИП поступают на счетчик СТ2. Большее или меньше пройдет импульсов на счетчик, зависит от их частоты.

Непосредственное преобразование напряжения в код - здесь код, образуемый в кодирующем устройстве, преобразуется в напряжение, которое сравнивается с измеряемым напряжением; при равенстве напряжений образование кода прекращается и он подается на выход.

Преобразователь последовательного счета

Счетчик (СТ2) срабатывает на нуль. Показания СТ2 преобразуется с помощью ЦАП в напряжение поступающее на схему сравнения (СС). В начале преобразование, пока uк с ЦАП меньше преобразующего напряжения Uх, элемент U0 открыт и счетчик считает импульсы с генератора импульсов ГИ. Когда uкuх, схема сравнения СС закрывает элемент u0 и подает сигнал на элементы u1 - uн для считывания двоичного кода со счетчика. Количество импульсов, поступающих на счетчик, пропорционального преобразуемому напряжению Uх. На рис. показано, как от каждого импульса, поступающего с ГИ, увеличивается преобразованное в ЦАП напряжение: uк = u0 N. Чем больше число импульсов в данном интервале счетчика, тем меньше ошибка т.е. ζ u0 = uк - uх.