Принцип кодирования и передачи информации

Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова

Кафедра теоретических основ электротехники

Лабораторная работа № 10

Устройство передачи информации УТК-1

Методические указания

Курс: Технические средства

диспетчерского и технологического

управления в энергетике

Гр. ЭЭ-21-00 Никитин И. А.

г. Чебоксары, 2004г.

Устройство кодоимпульсное передачи информации

Для систем автоматического телерегулирования типа УТК-1.

Цель работы: Ознакомление с устройством УТК-1, изучение принципов работы устройства, оценка основной погрешности.

Подготовка к работе.

1. Ознакомиться с техническими данными устройства.

2. Ознакомиться с принципом работы УТК-1 передатчика и приёмника УТК-1.

3. Изучить порядок определения основной погрешности канала телеизмерения.

Рабочее задание.

1.Собрать схему для проверки основной погрешности канала телеизмерения.

2. Определить метрологические параметры передатчика.

3. Определить метрологические параметры приёмника.

4. Определить основную приведённую погрешность канала телеизмерения.

5. Произвести графическую оценку нелинейности преобразования измеряемой величины.

Общие сведения

Назначение устройства.

Устройство УТК-1 предназначено для передачи и воспроизведения информации и управляющих воздействий в системах автоматического регулирования противоаварийной автоматики. Устройство состоит из передатчика и приемника, территориально устанавливаемых в разных местах.

Передатчик предназначен для преобразования унифицированного входного сигнала или параллельного восьмиразрядного двоичного кода в последовательный времяимпульсный код с выдачей в канал связи и для передачи четырех сигналов двухпозиционных объектов, при скорости передачи 50-600 Бод. Передатчик устанавливается в панелях телемеханики или телерегулирования, оборудованных преобразователями, имеющими унифицированный выходной аналоговый сигнал, изменяющийся в пределах от 0 до 5 мА.

Приемник предназначен для приема времяимпульсного кода из канала связи, временной селекции кодовых посылок и их преобразования в выходной унифицированный сигнал.

Для отображения, обработки информации могут быть использованы электрические аналоговые показывающие приборы, а также ЭВМ.

В качестве каналов связи могут быть использованы проводные, уплотненные проводные линии связи или высокочастотные каналы связи, организованные по линиям электропередач.

Технические данные

Устройство состоит из передающего и приемного полукомплектов.

Емкость устройства:

a. Параметров ТИ – 1

b. Объектов телесигнализации – 4.

Телеизмеряемый параметр принимается от датчиков с уровнем выходного сигнала 0…5 мА или ±5 мА на сопротивлении нагрузки от 500 до 1000 Ом, допустимый уровень пульсации переменного тока 0.2 %.

Для передачи сообщения телесигнализации необходим один замыкающий контакт телесигнализации объекта.

Сообщения передаются и принимаются непрерывно.

Скорость передачи информации 50, 100, 200, 600 Бод.

Продолжительность передачи одного сообщения зависит от ТИ, ТС скорости передачи указана в таблице 1.

Таблица 1.

Скорость передачи, бод	Продолжительность передачи сообщений ТИ – ТС, мс
Максимальное значение параметров ТС – ТИ	Минимальное значение параметров ТС – ТИ	Значения параметров ТС – ТИ

Элементы кодоимпульсной посылки имеют длительность:

Кодовый сигнал «1» - 3t

Кодовый сигнал «0» - 1t

Кодовый сигнал «маркер» - 5t

гдеt зависит от скорости передачи.

Амплитуда выходного сигнала двух гальванически несвязанных выходов, передающего полукомплектов регулируется в пределах от 1,5 В до 4,5 В на сопротивлении нагрузки 1 кОм.

Вход приемного полукомплекта рассчитан на прием сигнала амплитудой 3±1,5 В на входном сопротивлении приемника 1 кОм.

Телеизмеряемый параметр воспроизводится в виде постоянного тока величины 0…5 мА или ±5 мА на сопротивлении нагрузки до 2,5 кОм.

Время передачи и приема одного сообщения не превышает 1 с.

Выходные элементы телеблокировки коммутируют нагрузку 5 Вт.

Основная приведенная погрешность устройства ±1 % при аналоговом воспроизведении ТИТ и ±0.6 % при цифровом воспроизведении.

Устройство принимает от ЭВМ и выводит на ЭВМ информацию в кодовой форме, по сигналу «готовность ЭВМ» соответствующей длительности.

Устройство позволяет контролировать состояние объектов ТС и значение телеизмеряемого параметра с помощью ламп индикации, расположенных на передней панели.

При повреждении одного из каналов связи приемник автоматически переключается на резервный канал

Устройство имеет сигнализацию об искажении информации, переданной по каналу связи.

Устройство сохраняет работоспособность при воздействии помех с отношением амплитуды сигнала к эффективному значению напряжения помехи на входе приемника, равном 7.

Принцип кодирования и передачи информации.

Сообщения, содержащие информацию ТИ-ТС, передаются непрерывно (циклически). Для кодирования двухпозиционных сигналов телесигнализации (телеблокировки) применен одноэлементный распределительный код: каждый элемент (разряд) кода несет информацию о наличии или отсутствии соответствующего сигнала ТС (ТБ).

Для кодирования и передачи параметра телеизмерения ТИ применен кодоимпульсный метод измерения. Аналоговый сигнал, соответствующий параметру ТИ, в виде постоянного тока поступает на вход передатчика, где он квантуется на дискретные уровни. Значение соответствующего уровня кодируется восьмиразрядным двоичным кодом. При этом число уровней квантования равно 2⁸ = 256.

Сообщения передаются в виде кодированных сигналов, представляющих собой серию импульсных посылок. Элементы импульсной серии передаются последовательно, без разделительных интервалов. Импульсная серия состоит из 14 элементов. Одна из возможных импульсных серий показана на рисунке 1.

- Элементы посылки

Рисунок 1. Временная диаграмма формирования кодовой комбинации.

Для передачи сигналов ТС (ТБ) отведены первые 4 элемента импульсной серии (1..4). Последующие 8 элементов (5..12) содержат информацию о значении параметра ТИ, затем передается контрольный (защитный) элемент ''четность''. Импульсная серия заканчивается передачей сигнала ''маркер'', являющегося синфазирующим элементом.

Импульсный (кодирующий) признак элементов импульсной серии временной. Кодовый элемент ''нуль'' передается импульсной посылкой длительностью 1t, кодовый элемент ''единица'' – импульсной посылкой длительностью 3t, ''маркер'' передается посылкой длительностью 5t, где t зависит от скорости передачи информации.

В основу алгоритма работы УТК-1 положен принцип промежуточного преобразования сообщений методом кодирования, при этом текущие значения параметра измеряемой величины преобразуются в передатчике посредством аналого-цифрового преобразования (АЦП) в восьмиразрядный параллельный двоичный код, с последующим преобразованием его в последовательный четырнадцатиэлементный двоичный код с проверкой на чётность и разделительным элементом между кодовыми комбинациями.

Разделительный четырнадцатый элемент (маркер) представляет собой паузу пятикратной длительности и служит для фазирования приемника перед началом приема каждой кодовой комбинации.

Тринадцатый элемент кодовых комбинаций является дополнительным элементом, который выполняет задачу проверочного знака на четность числа переданных единиц в, и передается импульсом утроенной (единичной) длительности, если число единиц в кодовой комбинации четно (нечетно). Введение дополнительного элемента обеспечивает помехозащищенность используемого кода и увеличивает достоверность передачи информации.

Формирование информационных элементов двоичного кода осуществляется последовательно по принципу изменения длительности и полярности элементов двоичного нормального кода в зависимости от номера элемента кодовой комбинации и принимаемого им логического значения нуля или единицы.

Принцип формирования кодовой комбинации состоит в следующем. Элементы преобразуемой кодоимпульсной посылки двоичного кода, если они принимают значения, соответствующие логическому нулю, преобразуются в паузы единичной длительности. Если элементы преобразуемой кодоимпульсной посылки двоичного кода принимают значения соответствующие логической единицы, то они преобразуются в паузы утроенной длительности (утроенный период тактовой частоты F ведущего генератора передатчика). Например, значение параметра измеряемой величины, выраженное в восьмиразрядном двоичном нормальном коде 10010100 будет передано в виде комбинации 5…14, показанной на рисунке 1, включая разделительный и проверочный элементы.

Устройство УТК-1 предназначено для передачи сообщений по каналам связи для телемеханики, содержащим аппаратуру вторичного уплотнения. Для работы устройства необходим симплексный канал связи.

Описанный способ кодирования обладает широтно-импульсным (временным) признаком, который универсален в отношении использования каналов связи как проводных, так и частотных.