TM_Work_Plan

11.Какой вид манипуляции является наиболее помехоустойчивым?

12.Укажите методы борьбы с помехами.

Тема 6. Принципы построения систем и устройств телемеханики

6.1.Классификация устройств ТУ-ТС. Кодовые, аналоговые и кодоаналоговые системы ТМ. Методы управления. Виды и методы сигнализации. Классификация объектов управления. Оборудование, располагаемое на ПУ, КП. Основные технические требования к устройствам ТУ-ТС.

6.2.Обобщенные структурные схемы частотных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначение отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

6.3.Обобщенные структурные схемы временных устройств ТУ-ТС. Структуры сигналов. Назначение отдельных узлов и требования, предъявляемые к их характеристикам.

6.4.Обобщенные структурные схемы кодовых устройств ТУ-ТС. Современные тенденции к построению кодовых систем ТМ. Прямой и обратный информационные потоки между ПУ и КП.

6.5.Классификация систем ТИ и их характеристики. Особенности систем ТИ, погрешности, быстродействие и динамические характеристики. Суммирование значений измеряемых величин. Примеры использования ТИ в промышленности, в научных исследованиях.

6.6.Принципы построения аналоговых систем ТИ. Многоканальные системы ТИ с ЧРК. Структурная схема. Переходные и перекрестные искажения. Выбор амплитуд и частот поднесущих. Сравнение аналоговых систем с различными видами модуляции.

6.7.Многоканальные системы ТИ с ВРК. Структурная схема. Временные диаграммы. Искажения в системах: междуканальные и при восстановлении сигналов. Влияние способа восстановления сигналов. Влияние способа синхронизации па помехоустойчивость. Сравнительная оценка устройств ТИ с различными видами модуляции.

6.8.Телемеханические системы с частотно-временные разделением каналов. Структурная схема. Спектр сигналов и полоса частот. Энергетические показатели. Искажения сигналов. Выбор поднесущих частот.

6.9.Принципы построения цифровых систем ТИ. Алгоритм функционирования устройств. Структурная схема. Временные диаграммы. Цикловая и тактовая синхронизации. Погрешности устройств с КИМ.

Масштабирование. Использование ЭВМ для автоматической обработки информации. Сопряжение ЭВМ с системами ТМ.

6.10.Принципы построения адаптивных систем ТИ. Общие сведения об адаптивных системах ТИ. Классификация адаптивных систем ТИ. Структурные схемы передающих устройств с адаптивной коммутацией, дискретизацией, автоматически регулируемой частотой опроса датчиков, с рациональным построением телеметрического кадра. Основные характеристики различных

11

адаптивных систем. Использование сжатия данных для улучшения характеристик систем.

6.11.Телерегулирование. Структурная схема ПУ и КП.

6.12.Обобщенные структурные схемы многофункциональных устройств ТМ. Особенности выполнения каждой функции. Приоритеты и интерфейсы. Сравнение кодовых и аналоговых ТМ систем. Применение ЭВМ и микропроцессоров. Программная реализация ТМ функций. Принципы распределения задач между аппаратными и программными средствами системы ТМ при выполнении каждой из телемеханических функций.

6.13.Синхронизация и синфазирование в устройствах ТМ. Принципы организации движения передающего и приемного устройств в системах ТМ с временным разделением сигналов. Способы тактовой синхронизации. Способы синфазирования распределителей.

6.14.Бортовая информационно-телеметрическая система. Характеристики источников информации. Магистрально-модульный, иерархический принципы построения систем. Методы уменьшения избыточности. Уплотнение каналов. Структурная схема. Устройства сопряжения. Введение временной и программной избыточности.

[4], c. 4-103; c. 125-152.

Методические указания

Данная тема является одной из основных. После изучения данной темы студенты приступают к выполнению курсового проекта. Прежде всего, следует особое внимание уделить принципам построения систем ТУ-ТС с циркулярными и комбинационными методами избирания. Научиться рассчитывать частотные и временные параметры устройств ТУ-ТС. Особое внимание следует уделить функционированию многофункциональных устройств телемеханики, особенностям выполнения каждой функции, распределению задач между аппаратными и программными средствами. Изучить методы и технические средства синхронизации и синфазирования во временных и кодовых устройствах ТУ-ТС. При создании систем ТИ с заданными качествами требуется четко уяснить, с помощью каких средств и способов можно увеличить точность измерений и обеспечить требуемую помехоустойчивость. Необходимо научиться рассчитывать частотные и временные параметры систем ТИ. Особое внимание следует уделить многоканальным системам ТИ с различными методами разделения каналов (сигналов). Изучить методику расчёта переходных и перекрестных искажений.

Знать классификацию адаптивных систем ТИ. Изучить структурные схемы передающих устройств с адаптивной коммутацией, дискретизацией, автоматически регулируемой частотой опроса датчиков и рациональным построением телеметрического кадра.

12

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные виды и методы управления и сигнализации. 2.Приведите структурные схемы устройств ТУ-ТС с циркулярными мето-

дами избирания объектов.

3.Приведите и поясните принцип работы устройств ТУ-ТС с комбинационными методами избирания объектов.

4.Назовите методы синхронизации и синфазирования передающего и приемного распределителей устройств ТУ, ТС, ТИ.

5.Поясните по структурным схемам принцип работы устройств ТИ с частотным, временным и кодовым разделением сигналов.

6.Приведите выражения для расчёта переходных и перекрестных искажений в системах ТИ с частотным разделением сигналов.

7.Поясните принцип работы передающих устройств систем ТИ с адаптивной коммутацией, дискретизацией, автоматически регулируемой частотой опроса датчиков и рациональным построением телеметрического кадра.

8.Приведите функциональные электрические схемы устройств синхронизации и синфазирования временных систем ТУ, ТС, ТИ.

Тема 7. Передача дискретных сообщений

7.1.Области применения систем передачи дискретной информации. Передача данных. Космическая связь. Цифровая телеметрия. Системы дальней цифровой связи и управления. Обобщенная структурная схема передачи цифровой информации.

7.2.Системы передачи цифровой информации с обратной связью. Классификация систем. Системы с решающей обратной связью и ожиданием решающего сигнала (РОС-ОЖ). Схема алгоритма. Скорость передачи. Системы передачи дискретной информации с информационной обратной связью (ИОС-ОЖ). Схема алгоритма. Временные диаграммы. Структурная схема.

Сравнение систем с РОС-ОЖ и ИОС-ОЖ.

7.3.Каналы передачи данных. Классификация каналов. Витая пара. Коаксиальный кабель. Волновод. Волоконно-оптические системы. Открытые среды передачи. Радиоканалы наземной и спутниковой связи. Инфракрасное излучение.

Сети передачи дискретных сообщений.

7.4.Виды связи и режимы передачи данных: симплексный, полудуплексный, дуплексный, асинхронный и синхронный. Соотношения между скоростью передачи и шириной полосы.

7.5.Формирование требуемого энергетического спектра данных. Линей-

ные коды: NRZ, RZ, AMI, ISDN, PE, CDP, PMI, CMI, NEW, M M2, 4B/5B.

Скремблирование. Самосинхронизирующие и аддитивные скремблеры и дескремблеры.

13

7.6.Методы повышения качества работы систем передачи дискретной информации. Общие сведения. Методы перемежения: блоковое, межблоковое, сверточное.

Автоматический запрос повторной передачи: с остановом и ожиданием, с возвращением на N блоков, с селективным повторением.

7.7.Сжатие сообщения. Кодирование повторов. Вероятностные методы сжатия. Арифметические методы. Метод словарей.

[4], c. 103-125; [5], c. 97-136.

Методические указания

Необходимо изучить области применения систем передачи дискретной информации. Следует разобраться с сетями передачи данных и способами разделения информации. Ознакомиться со структурными схемами передачи цифровой информации, назначением отдельных устройств, входящих в состав аппаратуры. Изучить методы формирования требуемого энергетического спектра. Освоить методы сжатия сообщений.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение термину данные.

2.Приведите структурную схему передачи данных.

3.Поясните назначение устройств преобразования сигналов, защиты от ошибок и первичного кодирования.

4.Назовите режимы передачи данных.

5.Поясните принцип кодирования повторов, вероятностные методы сжатия и метод словарей.

6.Зачем применяются перемежения?

7.Поясните принцип работы самосинхронизирующегося скремблера.

8.Поясните принцип работы аддитивного дескремблера.

9.Приведите схему алгоритмы работы системы с РОС-ОЖ.

10.Приведите временные диаграммы работы системы с ИОС-ОЖ.

11.Поясните по структурной схеме принцип работы системы с РОС-ОЖ.

12.Поясните по структурной схеме принцип работы системы с ИОС-ОЖ.

Тема 8. Функциональные блоки и узлы систем и устройств телемеханики

8.1.Устройство защиты от ошибок (УЗО). Основные типы. Алгоритм функционирования. Структурная схема передающей части. Структурная схема приемной части.

8.2.Модемы. Область применения. Интеллектуальные возможности. Конструктивное исполнение. Поддержка международных и фирменных протоко-

14

лов. Структурная схема современного модема. Схема синхронного модема для телефонной сети общего пользования (ТфОП). Схема передатчика синхронного модема. Схема приемника синхронного модема.

8.3.Устройства синхронизации и синфазирования. Требования к устройствам синхронизации и их характеристики. Классификация устройств синхронизации. Устройство синхронизации с непосредственным и косвенным воздействием на параметры генератора. Динамические устройства. Устройства тактовой синхронизации с инерционным управлением. Временная диаграмма работы устройства синхронизации. Схема алгоритма функционирования.

Статическое устройство синхронизации. Временная диаграмма работы. Требования к устройствам фазирования и их классификация. Временные

диаграммы работы. Безмаркерное циклическое устройство фазирования. Временная диаграмма работы безмаркерного циклического устройства фазирования.

8.4.Устройства сопряжения с линиями и каналами. Схема выходного устройства. Схема входного устройства. Схема входного устройства, работающего в двухполюсном режиме.

8.5.Функциональные узлы частотных устройств ТУ-ТС. Шифраторы и дешифраторы параллельных и последовательных частотных кодов. Генераторы. Частотные избиратели. Применение интегральных схем для построения основных узлов.

8.6.Функциональные узлы временных и кодовых устройств ТУ-ТС. Шифраторы и дешифраторы. Распределители и регистры сдвига. Преобразователи первичных кодов. Блоки сравнения кодовых комбинаций. Схемы подключения выходных исполнительных элементов.

8.7.Функциональные узлы телеметрических систем с частотным и временным разделением каналов. Фильтры нижних частот. Полосовые фильтры. Аналоговые коммутаторы. Модуляторы и демодуляторы. Линейные блоки.

8.8.Узлы кодовых (цифровых) устройств ТИ. Аналоговые и цифровые устройства сопряжения. Интегральные АЦП и ЦАП. Кодирующие и декодирующие устройства.

8.9.Устройства сопряжения с ВОЛС.

[5], c. 136-179.

Методические указания

На основании изучения предыдущих тем научиться строить шифраторы и дешифраторы частотных и временных устройств ТУ, ТС, ТИ. При этом особое внимание уделить построению этих устройств на интегральных микросхемах средней и большой степени интеграции.

Изучить принцип работы микроэлектронных ЦFП и АЦП. Рассмотреть вопросы построения высокочастотных генераторов тактовых импульсов на ИМС. Особое внимание уделить построению выходных исполнительных элементов для управления объектами и сигнализации. Изучить вопросы построе-

15

ния устройств ввода-вывода телемеханической информации. Изучение данной темы позволит составить принципиальную электрическую схему устройства, заданного на курсовое проектирование.

Вопросы для самопроверки

1.Приведите принципиальную электрическую схему генератора тактовых импульсов и поясните принцип его работы,

2.Поясните принцип работы АЦП с поразрядным кодированием.

3.Приведите схему и поясните принцип работы ЦЛП на матрице R-2R.

4.Поясните по принципиальной схеме принцип работы цифрового частотного избирателя.

5.Приведите принципиальные электрические схемы выходных исполнительных элементов.

6.Поясните работу преобразователя двоичного кода в двоичнодесятичный.

7.Изобразите принципиальную электрическую схему блока сравнения двух 8-разрядных кодовых комбинаций.

8.Поясните принцип работы формирователей импульсов управления, позволяющих устранить дребезг механических ключей.

9.Приведите схему кодера циклического кода и поясните принцип работы.

10.Приведите схему мажоритарного декодирующего устройства и поясните принцип работы.

11.Поясните принцип работы узла тактовой синхронизации.

12.Поясните принцип работы модема для ТфОП.

Тема 9. Заключение

Направления и перспективы развития телемеханики как научной, так и технической дисциплины. Совершенствование и унификация математического обеспечения для программируемых устройств телемеханики. Дальнейший поиск совершенных методов защиты от помех.

2.2. Практические занятия, их содержание и объем в часах

2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах

17

Примечание: В данной таблице указаны четыре резервные лабораторные работы.

2.4. Курсовой проект, его характеристика (общие требования)

Курсовой проект выполняется студентами дневной формы обучения в 8 семестре и имеет своей целью закрепление теоретических навыков на практике.

Курсовое проектирование студентами осуществляется по индивидуальным заданиям следующего содержания:

1.Многоканальные телеизмерительные системы.

2.Системы телеуправления и телесигнализации.

3.Многофункциональные телемеханические системы.

4.Системы передачи данных.

В курсовом проекте по техническому заданию необходимо:

1.Составить алгоритм функционирования устройства.

2.Составить структурную схему системы.

3.Произвести выбор элементной базы.

4.Составить принципиальную схему системы.

5.Произвести расчет частотных и временных параметров системы.

6.Рассчитать помехоустойчивость системы.

7.Построить временные диаграммы работы системы и отдельных устройств.

8.Рассчитать и построить спектры сигналов, циркулирующих в линии

связи.

9.Рассчитать информационные характеристики системы. Ориентировочное время выполнения 60-75 часов.

18

3.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1.Основная и дополнительная литература

ОСНОВНАЯ:

1.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Конспект лекций по курсу «Телемеханика», для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 1: Сообщения и сигналы. – Мн.: БГУИР, 2000.

2.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Конспект лекций по курсу «Телемеханика», для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». Ч. 2: Коды и кодирование. – Мн.: БГУИР, 2000.

3.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Телемеханика: Конспект лекций для студ. спец. I-53 01 03 «Автоматическое управление в технических системах» и I-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения. Ч. 3: Линии связи и помехоустойчивость информа-

ции. – Мн.: БГУИР, 2005. – 132 с.

4.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Телемеханика: Конспект лекций для студ.спец. I-53 01 03 «Автоматическое управление в технических системах» и I-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения. Ч. 4: Системы телемеханики. – Мн.: БГУИР, 2005. – 160 с.

5.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Телемеханика: Конспект лекций для студ. спец. I-53 01 03 «Автоматическое управление в технических системах» и I-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах» всех форм обучения. Ч. 5: Технологии передачи дискретной информа-

ции. – Мн.: БГУИР, 2005. – 180 с.

6.Убайдуллаев Р. Волоконно-оптические сети. – М.: Эко-Трендз, 1998.–

267 с.

7.Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001. – 336 с.

8.Галкин В.А., Григорьев Ю.А. Телекоммуникации и сети. – М.: МГТУ им. Баумана, 2003.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

9.Пшеничников А.М., Портнов М.Л. Телемеханические системы на интегральных микросхемах. – М.: Энергия, 1977.

10.Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации

/Под ред. А.Г.Зюко. – М.: Радио и связь, 1985.

11.Шастова Г.А. Кодирование и помехоустойчивость передачи телемеханической информации. – М.: Энергия, 1966.

12.Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Системы телеуправления-телесигна-

лизации, ч. 1. – Мн.: БГУИР, 1982, с. 61.

13.ЛагутенкоО.И. Современные модемы. – М.: Эко-Трендз, 2002. – 344 с.

14.Тутевич В.Н. Телемеханика. – М.: Высш. шк., 1985.

15.Авдеев Б.Я. и др. Адаптивные телеизмерительные системы. – Л.: Энергия, 1981.

19