RU2719557C1 - Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said - Google Patents

Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said Download PDF

Info

Publication number
RU2719557C1
RU2719557C1 RU2019130788A RU2019130788A RU2719557C1 RU 2719557 C1 RU2719557 C1 RU 2719557C1 RU 2019130788 A RU2019130788 A RU 2019130788A RU 2019130788 A RU2019130788 A RU 2019130788A RU 2719557 C1 RU2719557 C1 RU 2719557C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
signal
trigger
air gap
Prior art date
Application number
RU2019130788A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Карасев
Дарья Игоревна Матюшова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина"
Priority to RU2019130788A priority Critical patent/RU2719557C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2719557C1 publication Critical patent/RU2719557C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/16—Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.SUBSTANCE: invention relates to telemetry, in particular to a method of transmitting and receiving data from working members of rotating assemblies and mechanisms. Method is characterized by that two short heteropolar rectangular-shaped pulses are used to excite a rotating contour of inductively coupled loops, and for reconstruction, a combination of threshold processing with memory elements on triggers is used. Differential excitation pulses cause on the secondary circuit a signal close to bipolar signal, which is processed by two comparators with heteropolar thresholds, which are equal in absolute value. To eliminate crushing due to interference of the device output signal, triggers are used.EFFECT: disclosed method increases noise immunity of transmitted data.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области телеизмерений, в частности к передаче импульсных сигналов через воздушный зазор, и может быть использовано в системах для передачи и приема телеметрической информации от рабочих органов вращающихся узлов и механизмов.The invention relates to the field of television measurements, in particular to the transmission of pulsed signals through an air gap, and can be used in systems for transmitting and receiving telemetric information from working bodies of rotating units and mechanisms.

Для передачи информации от датчиков, расположенных на вращающихся узлах и механизмах, используются разные способы связи между вращающейся и неподвижной частями измерительной аппаратуры [1].To transmit information from sensors located on rotating nodes and mechanisms, different communication methods are used between the rotating and stationary parts of the measuring equipment [1].

Современные бесконтактные способы связи с вращающимся оборудованием можно разбить на две большие группы. К одной группе относятся способы, предполагающие передачу данных по радиоканалу за счет модуляции того или иного параметра несущего высокочастотного сигнала. К другой группе относятся методы, позволяющие передавать через воздушный зазор сигналы в импульсной форме.Modern non-contact methods of communication with rotating equipment can be divided into two large groups. One group includes methods involving the transmission of data over a radio channel by modulating a parameter of a carrier high-frequency signal. Another group includes methods that allow pulsed signals to be transmitted through the air gap.

Способы первой группы представлены устройствами, которые обычно называют радиотелеметрическими системами (РТС). РТС могут отличаться друг от друга способом организации радиосвязи между вращающейся и неподвижной частями системы.The methods of the first group are represented by devices that are usually called radio telemetry systems (RTS). RTS can differ from each other in the way of organizing radio communications between the rotating and stationary parts of the system.

В способах первой группы для передачи данных через воздушный зазор широко используется индуктивная связь между передающим и приемным элементами системы, посредством которой, например, несущее колебание с частотой 13,56 МГц, модулированное оцифрованными сигналами от датчиков на вращающейся части, принимается и демодулируется в стационарной части измерительной аппаратуры [2]. Недостатком этого способа является использование в тракте передачи информации элементов радиоканала: модулятора, демодулятора и фильтра, которые усложняют устройство, вносят дополнительные погрешности, замедляют скорость передачи одного разряда кода данных и при другом способе передачи сигнала - в импульсной форме - могут быть исключены. Кроме того, как это отмечают сами разработчики РТС [2] (с. 24), радиоканал небезупречен в плане помехозащищенности. Воздействие помех на маломощный радиосигнал будет приводить к искажению кодовых комбинаций, что будет обнаруживаться на стационарной части системы известными методами циклического контроля. В результате искаженная кодовая комбинация будет исключаться из рассмотрения, но вместо нее потребуется получить новое значение данных, а это приводит к снижению скорости передачи системы и к увеличению погрешности восстановления сигнала по его отсчетам.In the methods of the first group, inductive coupling between the transmitting and receiving elements of the system is widely used for transmitting data through the air gap, through which, for example, a carrier wave with a frequency of 13.56 MHz, modulated by digitized signals from sensors on the rotating part, is received and demodulated in the stationary part measuring equipment [2]. The disadvantage of this method is the use of radio channel elements in the information transmission path: modulator, demodulator and filter, which complicate the device, introduce additional errors, slow down the transmission rate of one bit of the data code, and with another method of signal transmission - in pulsed form - can be excluded. In addition, as noted by the developers of the RTS [2] (p. 24), the radio channel is not perfect in terms of noise immunity. The effect of interference on a low-power radio signal will lead to a distortion of code combinations, which will be detected on the stationary part of the system by well-known cyclic control methods. As a result, the distorted code combination will be excluded from consideration, but instead, it will be necessary to obtain a new data value, and this will lead to a decrease in the system transmission rate and to an increase in the error of signal recovery from its samples.

Способы второй группы представлены устройствами, в которых отсутствует высокочастотный переносчик кодовых посылок данных, передаваемых с вращающейся части системы в ее стационарную часть [1], и, как следствие, в них отсутствуют указанные выше недостатки РТС. В частности, один из способов этой группы [1] (с. 17-21) предполагает, что передача данных через воздушный зазор осуществляется посредством возбуждения короткими импульсами прямоугольной формы требуемой амплитуды первичного вращающегося контура индуктивно связанных контуров (ИСК). На вторичном неподвижном контуре, отделенном от вращающегося контура воздушным зазором, формируются сигналы, пригодные для принятия решения о том, что было передано в данном разряде кода - ноль или единица. Способ прост и надежен, но получаемый при его реализации сигнал на выходе ИСК представляет собой суперпозицию двух откликов ИСК на разнополярные скачки тока возбуждения (соответственно - на передний и задний фронты прямоугольного импульса), а потому имеет большую длительность, которая может быть сокращена при другом способе импульсного возбуждения ИСК - с помощью экспоненциальных импульсов.The methods of the second group are represented by devices in which there is no high-frequency carrier of code data packets transmitted from the rotating part of the system to its stationary part [1], and, as a result, they lack the above-mentioned disadvantages of the RTS. In particular, one of the methods of this group [1] (p. 17-21) assumes that data is transmitted through the air gap by exciting, with rectangular short pulses, the required amplitude of the primary rotating loop of inductively coupled circuits (ICC). On the secondary fixed circuit, separated from the rotating circuit by an air gap, signals are formed that are suitable for deciding what was transmitted in this category of the code - zero or one. The method is simple and reliable, but the signal received at its implementation at the ICS output is a superposition of two ICS responses to different-polarity jumps in the excitation current (respectively, to the leading and trailing edges of a rectangular pulse), and therefore has a longer duration, which can be shortened with another method pulsed excitation ISK - using exponential pulses.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ передачи данных через воздушный зазор [3], заключающийся в том, что получаемые на вращающейся части измерительной системы информационные кодовые посылки прямоугольной формы подают через повторитель (усилитель посылок по мощности) на дифференцирующую цепь, отсекают ограничителем из двух разнополярных импульсов экспоненциальной формы импульс одной полярности, например отрицательной, а импульс другой полярности, например положительной, подают на формирователь импульсного сигнала возбуждения первичного контура индуктивно связанных контуров. В результате такого возбуждения контуров сигналом экспоненциальной формы на выходе неподвижного контура, отделенного воздушным зазором от вращающегося, формируют короткий сигнал, имеющий положительную полуволну и заметно уступающую ей по амплитуде отрицательную полуволну, который пригоден для принятия решения относительно переданного значения разряда кода.Closest to the proposed method (prototype) is a method of transmitting data through an air gap [3], which consists in the fact that the informational code parcels received on the rotating part of the measuring system are fed through a repeater (amplifier parcels in power) to a differentiating circuit, cut off by a limiter of two bipolar pulses of an exponential shape, a pulse of one polarity, for example negative, and a pulse of another polarity, for example positive, is fed to the driver Nogo excitation signal of the primary circuit is inductively coupled circuits. As a result of such excitation of the circuits by a signal of an exponential shape, a short signal is generated at the output of the stationary circuit separated by an air gap from the rotating one, having a positive half wave and noticeably inferior negative amplitude half wave to it, which is suitable for deciding on the transmitted code discharge value.

Недостатком известного способа (прототипа) является низкая помехозащищенность, обусловленная тем, что амплитуда сигналов на выходе связанных контуров, формируемых под воздействием возбуждающих первичный контур ИСК импульсов экспоненциальной формы, получается небольшой. При этом известный способ негласно предполагает, что восстановление принятого на неподвижном контуре сигнала основано на его пороговой обработке и использование с этой целью второй его полуволны не предлагается. Можно существенно увеличить амплитуду второй полуволны сигналов, передаваемых через воздушный зазор, сделав ее практически равной амплитуде их первой полуволны, и учитывать ее при восстановлении кодовых посылок наравне с первой полуволной, если использовать другой способ возбуждения связанных контуров, дополнив его адекватным способом восстановления, практически сохранив при этом достоинство прототипа - его высокое быстродействие.The disadvantage of this method (prototype) is the low noise immunity due to the fact that the amplitude of the signals at the output of the coupled circuits formed under the influence of pulses of exponential form exciting the primary circuit of the ICD turns out to be small. Moreover, the known method behind the scenes assumes that the restoration of a signal received on a fixed circuit is based on its threshold processing and the use of its second half-wave for this purpose is not proposed. You can significantly increase the amplitude of the second half-wave of signals transmitted through the air gap, making it practically equal to the amplitude of their first half-wave, and take it into account when restoring code parcels on a par with the first half-wave, if you use a different method of exciting coupled circuits, supplementing it with an adequate recovery method, practically preserving while the advantage of the prototype is its high performance.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

На вращающейся части измерительной системы для каждого единичного разряда кода данных формируют короткий импульс, длительность которого определяется параметрами исходной кодовой посылки и связанных контуров. Его подают на вход формирователя положительного импульса возбуждения первичного контура ИСК, а также через элемент задержки на время, равное длительности короткого импульса, - на вход формирователя отрицательного импульса возбуждения этого же контура. В результате описанных действий при наличии единице в коде данных на выходе неподвижного контура формируют сигнал, имеющий первую и вторую полуволны с близкими по амплитуде параметрами. Положительную полуволну принятого сигнала сравнивают с выбранным порогом (обычно это половина амплитуды полуволны) на первом компараторе, а отрицательную полуволну сравнивают с отрицательным значением названного ранее порога на втором компараторе. На выходах компараторов получают единичные сигналы в моменты времени, когда полуволны превышают по абсолютной величине пороговые значения. Поскольку сигнал на входах компараторов искажен помехами, вызывающими "дребезг" сигналов на их выходах, выходной сигнал первого компаратора подают на вход установки в единичное состояние первого триггера, а выходной сигнал второго компаратора через логический элемент И, на второй вход которого подан выход первого триггера, - на аналогичный вход второго триггера. Триггеры отсекают "дребезг", вызванный помехами. Сигналом "Сброс", формируемым в конце каждого разряда кода данных, триггеры устанавливают в нулевое состояние. В результате при наличии единицы в разряде кода на выходе второго триггера получают единичный сигнал. При нулевом входном сигнале триггер остается в нулевом состоянии. Вероятность искажения помехой обеих полуволн (предлагаемый способ) гораздо меньше вероятности искажения положительной полуволны (прототип). Следовательно, предлагаемый способ позволяет повысить помехозащищенность передачи данных.For each unit bit of the data code, a short pulse is formed on the rotating part of the measuring system, the duration of which is determined by the parameters of the original code message and associated loops. It is fed to the input of the driver of the positive excitation pulse of the primary circuit of the ISK, and also through the delay element for a time equal to the duration of the short pulse, to the input of the driver of the negative pulse of excitation of the same circuit. As a result of the described actions, if there is a unit in the data code, a signal is generated at the output of the fixed circuit, having a first and second half-wave with parameters close in amplitude. The positive half-wave of the received signal is compared with the selected threshold (usually half the half-wave amplitude) on the first comparator, and the negative half-wave is compared with the negative value of the previously mentioned threshold on the second comparator. At the outputs of the comparators, single signals are obtained at times when the half-waves exceed the threshold values in absolute value. Since the signal at the inputs of the comparators is distorted by interferences that cause a “bounce” of the signals at their outputs, the output signal of the first comparator is fed to the unit input to the first state of the first trigger, and the output signal of the second comparator through the logic element AND, to the second input of which the output of the first trigger is applied, - to the same input of the second trigger. Triggers cut off the "bounce" caused by interference. The "Reset" signal, formed at the end of each bit of the data code, triggers set to zero. As a result, if there is a unit in the code category, a single signal is obtained at the output of the second trigger. When the input signal is zero, the trigger remains in the zero state. The probability of distortion by interference of both half-waves (the proposed method) is much less than the probability of distortion of a positive half-wave (prototype). Therefore, the proposed method allows to increase the noise immunity of data transmission.

Принцип достижения названного технического результата за счет выполнения предложенных выше действий с импульсного сигналами, управляющими возбуждением первичного контура ИСК так, что получаемые на их вторичном контуре сигналы позволяют с большей достоверностью принять решение о значении переданного разряда кода поясняется фигурами 1 и 2.The principle of achieving the named technical result due to the implementation of the above actions with pulse signals that control the excitation of the primary circuit of the ISK so that the signals received on their secondary circuit allow a more reliable decision on the value of the transmitted discharge of the code is illustrated by figures 1 and 2.

На фиг. 1, а показан импульс kod прямоугольной формы, соответствующий единичному разряду кода данных. На его основе в прототипе для управления формирователем возбуждающего воздействия, подаваемого на первичный контур ИСК, создается импульс EXPI экспоненциальной формы (эпюра 1 на фиг. 1, б). Формирователь усиливает его по мощности, не изменяя формы. На фиг. 1, в представлен сигнал GE (эпюра 1), формируемый на выходе неподвижного контура ИСК в ответ на импульс возбуждения экспоненциальной формы. Сигнал имеет положительную и отрицательную полуволны, причем последняя практически в 2 раза меньше по амплитуде первой (реакция ИСК получена для коэффициента 0.5 связи между контурами, нормированной длительности 0.3 и единичной амплитуды экспоненциального сигнала). В стационарной аппаратуре решение о значении переданного разряда кода принимают например одним из методов пороговой обработки.In FIG. 1a, a rectangular kod pulse corresponding to a single bit of a data code is shown. Based on it, in the prototype for controlling the driver of the exciting effect supplied to the primary circuit of the ICD, an EXPI pulse of exponential shape is created (plot 1 in Fig. 1, b). The shaper amplifies it in power without changing its shape. In FIG. 1c, the GE signal (plot 1) is presented, which is generated at the output of the stationary circuit of the ISK in response to an excitation pulse of exponential shape. The signal has positive and negative half-waves, the latter being almost 2 times smaller in amplitude of the former (the ISK reaction was obtained for the coupling coefficient 0.5 between the loops, normalized duration 0.3 and unit amplitude of the exponential signal). In stationary equipment, the decision on the value of the transmitted code bit is taken, for example, by one of the threshold processing methods.

В предлагаемом способе на вращающейся части системы по переднему фронту импульса kod, соответствующего единичному разряду информационного кода, формируют короткий прямоугольный импульс положительной полярности - сигнал prp, представленный эпюрой 2 на фиг. 1, б. Его длительность в 2 раза меньше длительности экспоненциального импульса. Этот сигнал подают на формирователь положительного импульса возбуждения первичного контура ИСК, а также через элемент задержки на время, равное длительности короткого импульса, на формирователь отрицательного импульса возбуждения этого же контура - сигнал pro (эпюра 3 на фиг. 1, б). Под воздействием прямоугольных импульсов положительной и отрицательной полярности на неподвижной части системы на выходе вторичного контура ИСК, отделенного воздушным зазором от первичного контура, в идеале формируется сигнал RB, представленный эпюрой 2 на фиг. 1, в (режим работы ИСК и суммарная нормированная длительность возбуждающего сигнала такие же, как и при экспоненциальном возбуждении). Вид полученного сигнала свидетельствует о наличии у него двух разнополярных близких по амплитуде полуволн. При других значениях коэффициента k связи между контурами и нормированной длительности τ возбуждающего сигнала эта близость сохраняется. На фиг 1, г слева эпюра 1 характеризует зависимость отношения модуля |m2rb| амплитуды второй полуволны к амплитуде m1rb первой полуволны, а эпюра 2 - отношения m1rb к амплитуде mge реакции ИСК на экспоненциальное возбуждение от коэффициента связи k при выбранном τ=0.3. На фиг 1, г справа показаны соответствующие зависимости от длительности τ при фиксированном k=0.5: эпюра 3 - для отношения модуля |m2rb| амплитуды второй полуволны к амплитуде m1rb первой полуволны, а эпюра 4 - для отношения m1rb к амплитуде mge реакции ИСК на экспоненциальное возбуждение. Полученный на неподвижной части сигнал, искаженный помехой, имеет вид, представленный на фиг. 2, а - сигнал smes. Его подают на первый и второй компараторы, имеющие пороги +U0 и -U0 соответственно. Сигналы k1 и k2 на выходах этих компараторов представлены эпюрами 1 и 3 на фиг. 2, б. Выходной сигнал первого компаратора используют для установки в единичное состояние первого триггера Tg1, выходной сигнал которого представлен эпюрой 2 на фиг. 2, б. Сигнал с выхода второго компаратора подают на один вход элемента И, на другой вход которого подключают выход первого триггера. Выход элемента И (эпюра 4 на фиг. 2, б) используют для установки в единичное состояние второго триггера Tg2, с выхода которого (эпюра 5 фиг. 2, б) получают восстановленный разряд кода. Для восстановления нулевого состояния триггеров используют сигнал "Сброс", формируемый в конце каждого разряда кода данных и подаваемый на соответствующие входы триггеров - сигнал R (эпюра 6 на фиг. 2, б). Из рисунков видно, что дробление сигналов на выходах компараторов из-за воздействия помех не искажает восстановленный сигнал на приемной части. Следовательно, предлагаемый способ передачи данных через воздушный зазор имеет по сравнению с прототипом более высокую помехозащищенность, т.к. в прототипе восстановленный сигнал получают на выходе первого компаратора.In the proposed method, a short rectangular pulse of positive polarity is generated on the rotating part of the system along the leading edge of the pulse kod corresponding to a single bit of the information code — the signal pr p represented by diagram 2 in FIG. 1 b Its duration is 2 times less than the duration of the exponential pulse. This signal is fed to the driver of the positive excitation pulse of the primary circuit of the ISK, and also through the delay element for a time equal to the duration of the short pulse, to the driver of the negative excitation pulse of the same circuit - the signal pr o (plot 3 in Fig. 1, b). Under the influence of rectangular pulses of positive and negative polarity on the fixed part of the system at the output of the secondary circuit of the ICD, separated by the air gap from the primary circuit, ideally the signal RB is generated, which is represented by diagram 2 in FIG. 1c (the operating mode of the ISK and the total normalized duration of the exciting signal are the same as with exponential excitation). The appearance of the received signal indicates the presence of two half-waves of the same polar amplitude. For other values of the coupling coefficient k between the circuits and the normalized duration τ of the exciting signal, this proximity is preserved. In Fig. 1, d, on the left, diagram 1 characterizes the dependence of the ratio of the module | m2rb | the amplitudes of the second half-wave to the amplitude m1rb of the first half-wave, and plot 2 — the ratio of m1rb to the amplitude mge of the ICS reaction to exponential excitation from the coupling coefficient k for the chosen τ = 0.3. Figure 1, d on the right shows the corresponding dependences on the duration τ for a fixed k = 0.5: plot 3 - for the ratio of the module | m2rb | the amplitudes of the second half-wave to the amplitude m1rb of the first half-wave, and plot 4, for the ratio of m1rb to the amplitude mge of the ICR reaction to exponential excitation. The signal received on the fixed part, distorted by the interference, has the form shown in FIG. 2a - signal smes. It is fed to the first and second comparators having thresholds + U 0 and -U 0, respectively. The signals k1 and k2 at the outputs of these comparators are represented by diagrams 1 and 3 in FIG. 2, b. The output signal of the first comparator is used to set the first trigger Tg1, the output signal of which is represented by diagram 2 in FIG. 2, b. The signal from the output of the second comparator is fed to one input of the And element, to the other input of which the output of the first trigger is connected. The output of the element And (plot 4 in Fig. 2, b) is used to set the second trigger Tg2 to a single state, from the output of which (plot 5 of Fig. 2, b) a restored code bit is obtained. To restore the zero state of the triggers, the Reset signal is used, which is generated at the end of each bit of the data code and supplied to the corresponding inputs of the triggers — signal R (plot 6 in Fig. 2, b). From the figures it is seen that the fragmentation of the signals at the outputs of the comparators due to interference does not distort the restored signal at the receiving part. Therefore, the proposed method of transmitting data through the air gap has a higher noise immunity compared to the prototype, because in the prototype, the reconstructed signal is received at the output of the first comparator.

На фиг. 3 приведена структурная схема устройства реализации предложенного способа передачи данных через воздушный зазор с использованием индуктивно связанных контуров, возбуждаемых остроугольным импульсом, а на фиг. 1 и 2 - эпюры, поясняющие его работу.In FIG. 3 is a structural diagram of a device for implementing the proposed method of transmitting data through an air gap using inductively coupled circuits excited by an acute-angled pulse, and FIG. 1 and 2 are diagrams explaining his work.

Для достижения технического результата, заключающегося в повышении помехозащищенности передачи разрядов кода данных, в устройство, содержащее на его вращающейся части формирователь положительного импульса возбуждения, выход которого соединен с первичным контуром индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых расположен на неподвижной части устройства и отделен от первичного контура воздушным зазором, введены на вращающейся части формирователь короткого импульса, элемент задержки и формирователь отрицательного импульса возбуждения, а на неподвижной части - два компаратора, два триггера, элемент И. Вход формирователя короткого импульса является входом устройства, его выход соединен со входом формирователя положительного импульса возбуждения и со входом элемента задержки, выход которого соединен со входом формирователя отрицательного импульса возбуждения, выход которого соединен с первичным контуром. Вторичный контур соединен с первым входом первого компаратора, выход которого соединен со входом установки в единицу первого триггера, и вторым входом второго компаратора, выход которого через элемент И соединен с аналогичным входом второго триггера. На второй вход первого компаратора подано положительное пороговое напряжение, а на первый вход второго компаратора - такое же по абсолютной величине отрицательное пороговое напряжение. Выход первого триггера соединен со вторым входом элемента И. На входы установки в ноль обоих триггеров в конце каждого разряда кода данных подают сигнал "Сброс". Выход второго триггера является выходом устройства.To achieve a technical result, which consists in increasing the noise immunity of transmitting bits of a data code, to a device containing on its rotating part a driver of a positive excitation pulse, the output of which is connected to the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is located on the fixed part of the device and is separated from the primary circuit air gap, a short-pulse shaper, a delay element and a negative-pulse shaper are introduced on the rotating part excitation, and on the fixed part - two comparators, two triggers, element I. The input of the short-pulse driver is the input of the device, its output is connected to the input of the driver of the positive excitation pulse and to the input of the delay element, the output of which is connected to the input of the driver of the negative excitation pulse, output which is connected to the primary circuit. The secondary circuit is connected to the first input of the first comparator, the output of which is connected to the input of the unit in the unit of the first trigger, and the second input of the second comparator, the output of which through the element And is connected to the same input of the second trigger. A positive threshold voltage is applied to the second input of the first comparator, and a negative threshold voltage of the same absolute value is supplied to the first input of the second comparator. The output of the first trigger is connected to the second input of element I. The reset signal is sent to the inputs of the zero setting of both triggers at the end of each bit of the data code. The output of the second trigger is the output of the device.

Устройство для реализации предложенного способа передачи данных через воздушный зазор содержит вращающуюся часть 1, неподвижную часть 2 и воздушный зазор 3. Вращающаяся часть 1 содержит формирователь 4 короткого импульса, формирователь 5 положительного импульса возбуждения, первичный контур 6 индуктивно связанных контуров 8, элемент задержки 9, формирователь 10 отрицательного импульса возбуждения. Неподвижная часть 2 содержит первый 11 и второй 12 компараторы, элемент И 13, первый 14 и второй 15 триггеры.A device for implementing the proposed method of transmitting data through the air gap comprises a rotating part 1, a fixed part 2 and an air gap 3. The rotating part 1 contains a short pulse shaper 4, a positive excitation pulse shaper 5, a primary circuit 6 of inductively coupled circuits 8, a delay element 9, shaper 10 of the negative excitation pulse. The fixed part 2 contains the first 11 and second 12 comparators, the element And 13, the first 14 and second 15 triggers.

Входом устройства является вход формирователя 4 короткого импульса, расположенного на вращающейся части 1, на который поступают разряды кода данных. Его выход соединен со входом элемента задержки 9 и со входом формирователя 5 положительного импульса возбуждения, выход которого подключен к первичному контуру 6 индуктивно связанных контуров 8. Выход элемента задержки соединен со входом формирователя 10 отрицательного импульса возбуждения, выход которого подключен к первичному контуру. Вторичный контур 7, размещенный на неподвижной части 2, отделенной от вращающейся части 1 воздушным зазором 3, соединен с первым входом первого 11 компаратора и со вторым входом второго 12 компаратора. Выход первого компаратора соединен со входом установки в единицу первого 14 триггера, выход которого соединен с элементом И 13, на другой вход которого подключен выход второго 12 компаратора, а его выход соединен с входом установки в единицу второго 15 триггера, выход которого является выходом устройства. На второй вход первого компаратора подано положительное пороговое напряжение, а на первый вход второго компаратора - отрицательное, равное по модулю положительному. На входы установки в ноль триггеров в конце каждого разряда кода подают сигнал "Сброс".The input of the device is the input of the shaper 4 of the short pulse located on the rotating part 1, which receives the bits of the data code. Its output is connected to the input of the delay element 9 and to the input of the positive excitation pulse generator 5, the output of which is connected to the primary circuit 6 of inductively coupled circuits 8. The output of the delay element is connected to the input of the negative excitation pulse generator 10, the output of which is connected to the primary circuit. The secondary circuit 7, located on the fixed part 2, separated from the rotating part 1 by an air gap 3, is connected to the first input of the first 11 comparator and to the second input of the second 12 comparator. The output of the first comparator is connected to the installation input to the unit of the first 14 trigger, the output of which is connected to the And 13 element, to the other input of which the output of the second 12 comparator is connected, and its output is connected to the installation input to the unit of the second 15 trigger, the output of which is the device output. A positive threshold voltage is applied to the second input of the first comparator, and negative, equal in absolute value to the positive, to the first input of the second comparator. At the end of each digit of the code, the “Reset” signal is sent to the inputs of the zero trigger set.

Устройство работает следующим образом. На вращающейся части 1 на вход устройства поступают кодовые посылки данных прямоугольной формы. Если разряд информационного кода содержит единицу (фиг. 1, а), то по переднему фронту импульса кода в формирователе 4 генерируется короткий импульс, под воздействием которого формирователь 5 положительного импульса возбуждения вырабатывает прямоугольный импульс положительной полярности (эпюра 2 на фиг. 1, б), подаваемый на первичный контур 6 индуктивно связанных контуров 8. На него же подается прямоугольный импульс отрицательной полярности (эпюра 3 на фиг. 1, б), сформированный из короткого импульса, задержанного на его длительность элементом задержки 5, формирователем 10 отрицательного импульса возбуждения. В ответ на два разнополярных сигнала возбуждения на вторичном контуре 7, находящемся на неподвижной части 2, отделенной от вращающейся части 1 зазором 3, в идеале сформируется сигнал, представленный эпюрой 2 на фиг. 1, в. Этот же сигнал, искаженный помехами, представлен на фиг. 2, а. Его обрабатывают первым 11 и вторым 12 компараторами с порогами +U0 и -U0 соответственно (фиг. 2, а). Если смесь сигнала с помехой превышает порог +U0 или становится ниже порога -U0, то на выходе первого или второго компаратора соответственно формируется единичный сигнал (эпюры 1 и 3 на фиг. 2, б). Первый из них установит первый 14 триггер в единичное состояние (эпюра 2 на фиг. 2, б), а второй через элемент И 13 (эпюра 4 на фиг. 2, б), если в первом триггере зафиксирована единица, - второй 15 триггер (эпюра 5 на фиг. 2, б). Сигнал "Сброс", подаваемый на входы установки в ноль этих триггеров в конце каждого разряда кода, приводит триггеры в исходное состояние.The device operates as follows. On the rotating part 1 at the input of the device receives the code sending data of a rectangular shape. If the discharge of the information code contains one (Fig. 1, a), then a short pulse is generated along the leading edge of the code pulse in the shaper 4, under the influence of which the positive excitation pulse shaper 5 generates a rectangular pulse of positive polarity (plot 2 in Fig. 1, b) supplied to the primary circuit 6 of inductively coupled circuits 8. A rectangular pulse of negative polarity is applied to it (plot 3 in Fig. 1, b), formed from a short pulse delayed by its duration by an element aderzhki 5, generator excitation pulse 10 negative. In response to two bipolar excitation signals on the secondary circuit 7 located on the stationary part 2, separated from the rotating part 1 by the gap 3, ideally, the signal represented by plot 2 in FIG. 1, c. The same signal, distorted by interference, is shown in FIG. 2 a. It is processed by the first 11 and second 12 comparators with thresholds + U 0 and -U 0, respectively (Fig. 2, a). If the signal mixture with noise exceeds the threshold + U 0 or falls below the threshold -U 0 , then a single signal is generated at the output of the first or second comparator (diagrams 1 and 3 in Fig. 2, b). The first of them will set the first 14 trigger to a single state (plot 2 in Fig. 2, b), and the second through element I 13 (plot 4 in Fig. 2, b), if one is fixed in the first trigger, the second 15 trigger ( diagram 5 in Fig. 2, b). The "Reset" signal applied to the zero inputs of these triggers at the end of each bit of the code brings the triggers to their initial state.

Технический результат предложенного способа передачи и приема данных через воздушный зазор на основе индуктивно связанных контуров, возбуждаемых прямоугольными импульсами разной полярности, и устройства для его осуществления заключается в том, что достигается увеличение помехозащищенности передачи разрядов кода данных за счет приближения реакции контуров к биполярному сигналу, благодаря найденному способу их возбуждения, и применения элементов памяти при восстановлении посылок.The technical result of the proposed method for transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for its implementation, is achieved by increasing the noise immunity of the transmission of bits of the data code by approximating the response of the circuits to the bipolar signal, due to the found method of their excitation, and the use of memory elements in the restoration of premises.

ЛитератураLiterature

1. Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов / В.В. Карасев, А.А. Михеев, Г.И. Нечаев; Под ред. Г.И. Нечаева. - М.: Энер-гоатомиздат, 1996. - 176 с.1. Measuring systems for rotating units and mechanisms / V.V. Karasev, A.A. Mikheev, G.I. Nechaev; Ed. G.I. Nechaeva. - M .: Energoatomizdat, 1996 .-- 176 p.

2. Брошюра продукции Manner. URL: http://manner-sensortelemetrie.ru/-dokumentaciya/Brochure-production-MANNER(Rus).pdf (дата обращения: 10.08.2019).2. Manner Product Brochure. URL: http://manner-sensortelemetrie.ru/-dokumentaciya/Brochure-production-MANNER(Rus).pdf (accessed: 08/10/2019).

3. Зилотова М.А., Карасев В.В., Николаева А.В. Способ передачи данных через воздушный зазор и устройство для его осуществления. Патент РФ №2565527. Бюл. №29, 2015.3. Zilotova MA, Karasev VV, Nikolaev A.V. A method of transmitting data through an air gap and a device for its implementation. RF patent No. 2565527. Bull. No. 29, 2015.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДАННЫХ ЧЕРЕЗ ВОЗДУШНЫЙ ЗАЗОР НА ОСНОВЕ ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫХ КОНТУРОВ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ РАЗНОЙ ПОЛЯРНОСТИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯMETHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA THROUGH AIR GAP BASED ON INDUCTIVELY CONNECTED CIRCUITS EXCITED BY RECTANGULAR PULSES OF DIFFERENT POLARITY, AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Расшифровка обозначений к фиг. 3:The symbols for FIG. 3:

1 - вращающаяся часть;1 - rotating part;

2 - неподвижная часть;2 - fixed part;

3 - воздушный зазор;3 - air gap;

4 - формирователь короткого импульса;4 - shaper short pulse;

5 - формирователь положительного импульса возбуждения;5 - shaper of a positive pulse of excitation;

6 - первичный контур;6 - primary circuit;

7 - вторичный контур;7 - secondary circuit;

8 - индуктивно связанные контуры;8 - inductively coupled circuits;

9 - элемент задержки;9 - delay element;

10 - формирователь отрицательного импульса возбуждения;10 - driver of a negative excitation pulse;

11 - первый компаратор;11 - the first comparator;

12 - второй компаратор;12 - second comparator;

13 - элемент И;13 - the element And;

14 - первый триггер;14 - the first trigger;

15 - второй триггер.15 - second trigger.

Claims (2)

1. Способ передачи и приема данных через воздушный зазор на основе индуктивно связанных контуров, возбуждаемых прямоугольными импульсами разной полярности, заключающийся в том, что на вращающейся части импульсы единичных разрядов информационного кода используют для возбуждения первичного контура индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых отделен от него воздушным зазором и расположен на неподвижной части, отличающийся тем, что из разряда кода формируют короткий по сравнению с длительностью разряда импульс, из него получают возбуждающий импульс положительной полярности, а из задержанного на длительность короткого импульса сигнала получают возбуждающий импульс отрицательной полярности, сигнал от вторичного контура сравнивают на одном компараторе с положительным порогом, зависящим от параметров сигнала, а на другом компараторе с соответствующим отрицательным порогом, выходной сигнал первого компаратора используют для установки в единицу первого триггера, а выходной сигнал второго компаратора объединяют по схеме И с выходным сигналом первого триггера и используют для установки в единицу второго триггера, в конце каждого разряда кода триггеры сбрасывают в ноль, на выходе второго триггера получают восстановленные значения разрядов кода данных, переданных через воздушный зазор.1. The method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, which consists in the fact that on the rotating part pulses of single bits of the information code are used to excite the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is separated from it air gap and is located on the fixed part, characterized in that a pulse is formed from the code discharge short compared to the discharge duration, from which it is obtained a positive polarity excitation pulse is generated, and a negative polarity excitation pulse is obtained from a short pulse delayed for the duration of the signal, the signal from the secondary circuit is compared on one comparator with a positive threshold depending on the signal parameters, and on the other comparator with a corresponding negative threshold, the output signal of the first comparator used to set the first trigger to the unit, and the output signal of the second comparator is combined according to the And scheme with the output signal of the first trigger and they are used to set the second trigger to the unit, at the end of each bit of the code the triggers are reset to zero, the output of the second trigger receives the restored values of the bits of the data code transmitted through the air gap. 2. Устройство для реализации способа передачи и приема данных через воздушный зазор на основе индуктивно связанных контуров, возбуждаемых прямоугольными импульсами разной полярности, содержащее на вращающейся части формирователь положительного импульса возбуждения, соединенный с входом первичного контура индуктивно связанных контуров, вторичный контур которых расположен на неподвижной части, отделенной от вращающейся части воздушным зазором, отличающееся тем, что в него на вращающейся части введены формирователь короткого импульса, элемент задержки и формирователь отрицательного импульса возбуждения, а на вращающейся части - первый и второй компараторы, первый и второй триггеры и элемент И, входом устройства является вход формирователя короткого импульса, выход которого соединен со входом формирователя положительного импульса возбуждения и через элемент задержки подключен к входу формирователя отрицательного импульса возбуждения, выход которого соединен со входом первичного контура, выход вторичного контура соединен с первым входом первого и со вторым входом второго компаратора, на другие входы которых поданы соответственно пороговые напряжения +U0 и -U0, значение которых определяется параметрами сигнала, выход первого компаратора соединен со входом установки единичного состояния первого триггера, а выход второго через элемент И, управляемый выходом первого триггера, - со входом установки единичного состояния второго триггера, выход которого является выходом устройства, оба триггера сбрасывают в состояние ноль сигналом "Сброс", подаваемым на их вторые входы в конце каждого разряда кода данных.2. A device for implementing a method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, containing on the rotating part a driver of a positive excitation pulse connected to the input of the primary circuit of inductively coupled circuits, the secondary circuit of which is located on the fixed part separated from the rotating part by an air gap, characterized in that a short pulse former is introduced into it on the rotating part , the delay element and the driver of the negative excitation pulse, and on the rotating part - the first and second comparators, the first and second triggers and the I element, the input of the device is the input of the shaper of the short pulse, the output of which is connected to the input of the driver of the positive excitation pulse and is connected to the delay element the input of the driver of the negative excitation pulse, the output of which is connected to the input of the primary circuit, the output of the secondary circuit is connected to the first input of the first and second input the second comparator, to the other inputs of which threshold voltages + U 0 and -U 0 are applied, the value of which is determined by the signal parameters, the output of the first comparator is connected to the input of setting the single state of the first trigger, and the output of the second through the And element, controlled by the output of the first trigger, with the input of setting the single state of the second trigger, the output of which is the output of the device, both triggers are reset to zero by the "Reset" signal applied to their second inputs at the end of each bit of the data code s.
RU2019130788A 2019-09-27 2019-09-27 Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said RU2719557C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019130788A RU2719557C1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019130788A RU2719557C1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2719557C1 true RU2719557C1 (en) 2020-04-21

Family

ID=70415395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019130788A RU2719557C1 (en) 2019-09-27 2019-09-27 Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2719557C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786049C1 (en) * 2022-03-09 2022-12-16 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф.Уткина" Method for transmitting data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by a combination of rectangular pulses, and a device for its implementation

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1180949A1 (en) * 1983-10-14 1985-09-23 Рязанский Радиотехнический Институт Device for transmission and reception of information
RU2099884C1 (en) * 1991-08-22 1997-12-20 Центральное конструкторское бюро Министерства связи Российской Федерации Method of duplex transmission of digital information over two-wire circuit and device for its realization
US20060284622A1 (en) * 2004-06-23 2006-12-21 Jeffry Tola Capacitively coupled position encoder
EP1654813B1 (en) * 2003-08-08 2007-11-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Unidirectional power and bi-directional data transfer over a single inductive coupling
RU2565527C1 (en) * 2014-04-08 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of transmitting data through air gap and device therefor
RU2566949C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of formation of bipolar signals for data transmission through air gap and device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1180949A1 (en) * 1983-10-14 1985-09-23 Рязанский Радиотехнический Институт Device for transmission and reception of information
RU2099884C1 (en) * 1991-08-22 1997-12-20 Центральное конструкторское бюро Министерства связи Российской Федерации Method of duplex transmission of digital information over two-wire circuit and device for its realization
EP1654813B1 (en) * 2003-08-08 2007-11-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Unidirectional power and bi-directional data transfer over a single inductive coupling
US20060284622A1 (en) * 2004-06-23 2006-12-21 Jeffry Tola Capacitively coupled position encoder
RU2565527C1 (en) * 2014-04-08 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of transmitting data through air gap and device therefor
RU2566949C1 (en) * 2014-11-27 2015-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of formation of bipolar signals for data transmission through air gap and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786049C1 (en) * 2022-03-09 2022-12-16 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф.Уткина" Method for transmitting data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by a combination of rectangular pulses, and a device for its implementation
RU2811645C1 (en) * 2023-05-31 2024-01-15 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method for transmitting and receiving data through air gap based on inductively coupled circuits excited by short rectangular pulses, and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3493414B2 (en) Method for wireless information transmission
US2424274A (en) Pulse receiving system
US9088333B2 (en) Receiver
Zhipeng et al. Communication analysis of integrated waveform based on LFM and MSK
US3437937A (en) Digital squelch system
US2982852A (en) Anti-multipath communication system
Lerner et al. The study of features of functioning of channel with memory and APSK-N-signal. The possibilities of increasing its spectral efficiency
US2698896A (en) Pulse communication system
RU2719557C1 (en) Method of transmitting and receiving data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by rectangular pulses of different polarity, and a device for realizing said
RU2674923C1 (en) Method and device for transmitting data through the air gap with the use of inductive related circuits excited by an acute-angle pulse
RU2566949C1 (en) Method of formation of bipolar signals for data transmission through air gap and device for its implementation
US3983482A (en) Delayed pulse transmission systems
US9325557B2 (en) Radio communication apparatus and pulse signal transmission method in radio communication apparatus
CA1288482C (en) Enhanced automatic line build out
US2421025A (en) Demodulator system
US2401807A (en) Apparatus for and method of pulse keying
US20090154527A1 (en) Pulse generator, transmitter-receiver, and pulse generation method
RU2565527C1 (en) Method of transmitting data through air gap and device therefor
SE424392B (en) CONTROL GENERATOR FOR AN AUTOMATIC CHANNEL SELECTION DEVICE IN A RADIO RECEIVER
US2538040A (en) Interference reduction circuit for radio pulse receivers
US3183442A (en) Phaseproof pulse signal transmission system utilizing binary to quaternary conversion means
RU2730181C1 (en) Method for detecting a pulsed radio signal in fast fading conditions against a background of white noise
US2299388A (en) Radio communication system
RU2786049C1 (en) Method for transmitting data through an air gap based on inductively coupled circuits excited by a combination of rectangular pulses, and a device for its implementation
US2389432A (en) Communication system by pulses through the earth