Билет 1 Введение. Общие понятия и определения.

Телемеханика – контроль и управление оперативными объектами на расстоянии посредством преобразования управляющих воздействий и контролируемых параметров в сигналы, передаваемые по каналам связи.

Средства телемеханики решают две основные задачи:

-передачу технологической, известительной и командной информации

-передачу производственно-статистической информации

Отличительной особенностью систем телемеханики от традиционных систем связи является:

-повышенная точность (порядка 0,05%);

-недопустимость запаздывания в получении информации;

-высокая надежность;

Кроме того, в системах телемеханики человек присутствует не более чем на одной из сторон, а в системах связи человек присутствует на обеих сторонах.

Характеристики, отличающие системы телемеханики от местных систем управления, следующие:

- использование каналов связи с ограниченной шириной полосы пропускания в условиях высокого уровня помех;

- требование оптимального соотношения между скоростью и надежностью передачи информации

Основные понятия в области телемеханики:

-Центральный телемеханический пункт управления (ЦПУ) – это телемеханический пункт управления, с которого осуществляется контроль и управление всеми объектами иерархической телемеханической сети.

-Телемеханический пункт управления (ПУ) – пункт, с которого осуществляется управление объектами контролируемых телемеханических пунктов и контроль их состояния.

-Контролируемый телемеханический пункт (КП) – место размещения объектов, контролируемых или управляемых средствами телемеханики.

-Телемеханическая система (ТСист)– совокупность устройств ПУ и КП, периферийного оборудования, необходимых линий и каналов связи, предназначенных для совместного выполнения телемеханических функций.

-Телемеханическая сеть (ТСеть)– совокупность устройств телемеханики и объединяющих их каналов связи.

Для передачи информации в канале данных определены три типа трафика: симплексный (передачи производятся только в одном направлении – от КП к ПУ); полудуплексный (передача от КП к ПУ и от ПУ к КП осуществляется поочередно); дуплексный (передачи по каждому направлению осуществляются по независимым каналам связи).

Взаимодействие оборудования ПУ и КП инициируется в СТМ одной из перечисляемых далее процедур запуска передачи телемеханических сообщений.

-По факту изменения состояния. Передачу инициирует КП

-Передача по запросу. Инициируется ПУ путем адресного обращения к КП с запросом информации о текущем состоянии объекта или с командой управляющего воздействия на объект адресуемого КП в той или иной форме.

-Периодическая (циклическая) передача. Инициируется КП для передачи информации на ПУ с заданным временным разделением (временная дискретизация контролируемых процессов).

В зависимости от выполняемых функций системы телемеханики подразделяются на системы телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС), телеизмерения (ТИ), телерегулирования (ТР) и передачи данных (ПД) по каналам (линиям) связи.

ТУ – управление положением или состоянием дискретных объектов и объектов с непрерывным множеством состояний методами и средствами телемеханики. В связи с этим ТУ подразделяется на двухпозиционное телеуправление - телеуправление объектами, имеющие более двух возможных состояний.

ТС – получение информации о состоянии контролируемых и управляемых объектов, имеющих ряд возможных дискретных состояний, методами и средствами телемеханики.

ТИ – получение информации о значениях измеряемых параметров контролируемых и управляемых объектов методами и средствами телемеханики.

ТР – телеуправление объектами с непрерывным множеством состояний.

ПД – получение информации, представленной в форме, воспринимаемой для формальной обработки автоматическим устройством или человеком.

При этом число объектов измерения, сигнализации, управления и регулирования, число источников данных, от (для) которых может передавать информацию устройство телемеханики принято называть информационной емкостью устройства телемеханики.

Следует различать следующие понятия каналов: канал связи, канал передачи данных и канал функций. Канал связи – совокупность технических средств и тракта (среда, кабель, проводная линия и т.д.) для передачи сообщений на расстояние. Канал передачи данных – совокупность канала связи и расположенных на его входе и выходе устройств передачи данных. Канал функции – часть устройства телемеханики, обеспечивающая прием или передачу одного параметра заданной функции (ТУ, ТС, ТИ, ПД и т.д.).

Существуют два типа процедур передачи сообщений: небалансная и балансная.

Небалансная процедура передачи используется в СТМ, в которых ПУ контролирует трафик данных последовательным опросом КП. В этом случае ПУ всегда является первичной станцией, инициирующей передачу всех сообщений, а КП – вторичной станцией, передающей сообщения только по вызову.

Балансная процедура передачи используется в СТМ, в которых каждая станция может быть как первичной, инициирующей передачу сообщений, так и вторичной.

2

частотные коды.

Частотные коды относятся к нецифровым кодам.

Одночастотный код. Используется в системах телемеханики с небольшим числом команд. В таком коде каждое сообщение передается радиоимпульсом определенной частоты, число сообщений , где – число частот. Во время передачи данного сообщения остальные частоты не передаются.

Коды, образованные по закону перестановок. Перестановки из различных частот образуют кодовые комбинации, отличающиеся только порядком следования этих частот. Число элементов во всех комбинациях всегда одинаково. Длина сообщения равна числу частот, т.е. . Отличительной особенностью этого кода является отсутствие одинаковых частот в одном сообщении. Общее число комбинаций:

Данный код позволяет обнаруживать одиночные искажения, так как в сообщении каждый элемент встречается только один раз.

Коды, образованные по закону размещений. Размещения образуют комбинации, которые отличаются друг от друга либо частотами, либо порядком их следования. Количество кодовых комбинаций:

Если, например, , , то общее число комбинаций равно шести: Комбинации передаются последовательно. Этот код позволяет обнаруживать одиночные ошибки путем счета символов, содержащихся в сообщении.

Коды на определенное число сочетаний. С помощью сочетаний можно образовать комбинации, отличающиеся друг от друга только самими частотами. Общее число сообщений, которое можно передать из n частот по m частот:

.

Так, например если , , то можно организовать шесть сообщений: Данные коды имеют постоянное число радиоимпульсов (частот) и поэтому могут обнаруживать любые искажения за исключением искажений типа, смещение, когда радиоимпульс заменяется на радиоимпульс другой частоты, используемой при формировании всех комбинаций.

Сменно-качественные коды. Данные коды обладают свойствами самораспределения. В сменно-качественных кодах соседние символы не могут быть одинаковы, а поэтому дешифратор кода легко может различить различные разряды в сообщении. Пусть необходимо передать кодовую комбинацию G(x) = 10011101 сменно-качественным кодом. Для этой цели 1 передается частотой f₁, 0 – f₂, а повторение символа (0 или 1) – f₃. Тогда комбинация принимает вид f₁f₂f₃f₁f₃f₁f₂f₁. Нетрудно установить лишь те искажения, в результате которых соседние радиоимпульсы получают одинаковое значение частотного признака.

3

Амплитудные модуляторы. Затворная модуляция. вывод выражения для U_вых.

Процесс модуляции сопровождается изменением спектра несущего колебания.

Ток стока полевого транзистора является функцией напряжений на затворе и стоке, т.е.

Модулирующее напряжение U_(t) вводится в цепь затвора последовательно с источником постоянного смещения Е_СМ. Амплитуда высокочастотного напряжения U_H(t), поступающего от источника стабильного ВЧ-возбудителя, в процессе модуляции остается неизменной. Емкость С1 является блокировочной и обладает малым сопротивлением для тока несущей частоты ω₁ и большим – для тока частоты модулирующего сигнала . Так как частота  значительно меньше частоты ω₁, можно считать, что напряжение смещения составлено из постоянного напряжения источника смещения Е_СМ и медленно меняющегося напряжения низкой частоты, т.е. U_З=E_СМ+U_cost.Чтобы исключить вредные продукты преобразования, в качестве нагрузки полевого транзистора используется резонансный контур с высокой добротностью. На контуре создает заметное напряжение первая гармоника тока стока. Огибающая напряжения на контуре следовательно и выходное напряжение изменяются по закону модулирующего сигнала.

Проведем анализ работы затворного модулятора. К входу полевого транзистора приложено напряжение U_З=E_СМ+U_cost+Ucosω₁t .

Аппроксимируем сток-затворную характеристику полевого транзистора полиномом второй степени, а именно: .

Подставляя значения U_з в выражение для i_с находим

Определим напряжение на выходе затворного модулятора. Контур настроен на частоту ω₁ и представляет для колебаний этой частоты сопротивление R_k. Тогда

Введя обозначения

; , (5.6)

получим

,

где m – коэффициент амплитудной модуляции.

Таким образом, выходной сигнал является амплитудно-модулированным, а анализ выражения (5.6) показывает, что при работе на линейном участке вольт-амперной характеристики (а₂ = 0) осуществить амплитудную модуляцию невозможно.