Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
621396А23621396А23Основана в 1959 г.
621396А23
621396А23
Выпуск 596
С. С. АГАФОНОВ
ПЕРЕДАЧА ТЕЛЕСИГНАЛОВ
В УКВ
РАДИОСЕТЯХ
ББК 32.840
А 23
62A39G
УДК 621.3
. №8.284
Рецензент В. X. Ишкин
Редакционная коллегия:
В. Н. Андриевский, С. А. Бажанов,. Л. Б. Годгельф^. В. X. Ишкин, Д. Т. Комаров, В. П. Ларионов, Э. С. Мусаэлян, С. П. Розанов, В. А. Семенов, А. Д. Смирнов, А. Н. Трифонов, А. А. Филатов
Агафонов С. С.
А 23 Передача телесигналов в УКВ радиосетях. — М.: Энергоатомиздат, 1987.— 120 с., ил.— (Б-каг электромонтера; Вып. 596)
Рассмотрены вопросы автоматической передачи сигналов, инфор--- мирующих о состоянии высоковольтного оборудования, с подстанций' без постоянного дежурного персонала на диспетчерский пункт. При-' ведеиы характеристики используемых радиостанций, состав и построение радиосетей с телесигнализацией. Рассмотрены принципы построения системы сигнализации и работа блоков телесигнализации в различных режимах.
Для электромонтеров служб СДТУ, персонала оперативно-выездных и ремонтно-восстановительных бригад, дежурных на энерго- объектах.
178-87178-87ББК 32.84»ББК 32.84»2302040000-325
178-87
178-87
ББК 32.84»
ББК 32.84»
051(01)-87
© Энергоатомиздат, 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ
Радиосвязь в энергетике начала использоваться со времени появления отечественной аппаратуры радиосвязи для народного хозяйства, однако ее использование ограничивалось недостаточным количеством радиостанций, их невысоким качеством, трудностью получения разрешений на эксплуатацию и пр. Использование радиосредств носило эпизодический характер и определялось чаще всего личной инициативой сотрудников энергосистем.
Систематическое и планомерное оснащение энергосистем радиосредствами в относительно широком масштабе началось только с 1966 г., после получения Минэнерго СССР разрешения на закупку в Венгерской Народной Республике современной по тому времени радиотелефонной аппаратуры.
В соответствии с технической политикой министерства в области радиосвязи — комплексного использования радиоканалов — уже к концу 1967 г. радиостанции поставлялись в комплекте с разработанными по нашим техническим условиям дополнительными блоками телесигнализации ТЖА-3 и ТЖК-3, позволяющими передавать с электрических подстанций без постоянного дежурного персонала на диспетчерский пункт три обобщенных сигнала о состоянии оборудования высокого напряжения. Эти же блоки обеспечили перевод абонентских радиостанций в режим автоматической ретрансляции, что дало возможность увеличить дальность связи с мобильными радиостанциями в 2—3 раза. Таким образом, основным звеном организации радиосвязи в энергосистемах стала комплексная сеть, в которой один и тот же радиоканал используется для передачи телефонных сообщений, аварийно-предупредительной сигнализации и для управления режимом работы промежуточных радиостанций.
В последующие годы аппаратура комплексных сетей постоянно совершенствовалась и модернизировалась. Через несколько лет начался выпуск полупроводниковых ра
з
диостанций типа ФМ-10/164, а с 1983 г. — аппаратуры серии ФМ-300 на интегральных схемах. С учетом пожеланий диспетчерских служб для радиостанций ФМ-300 разработаны новые десятисигнальные блоки телесигнализации ТЖА-5 и ТЖК-5.
Для создания условий, способствующих широкому внедрению радиосвязи в повседневную практику работы энергосистем, за эти годы был выполнен ряд организационно-технических мероприятий, в том числе:
составлены и согласованы технические условия на аппаратуру комплексных радиосетей, выполнена ее разработка и организован серийный выпуск;
согласованы цены на аппаратуру и условия ее поставки; получено разрешение на использование постоянных, закрепленных за Минэнерго СССР рабочих частот радиостанций и выполнено централизованное распределение их по территории всех энергосистем;
проведены заводские и полевые испытания всей аппаратуры — поблочно и в составе опытной сети в течение длительного времени;
разработаны нормативно-технические материалы по проектированию и организации радиосетей, по расчету устойчивости и качества радиосвязи;
организован выпуск информационных материалов о новой аппаратуре, проведено широкое ознакомление с ней работников^ проектных организаций, служб СДТУ и эксплуатационного персонала энергосистем на всесоюзных и зональных семинарах, на курсах повышения квалификации, а также посредством издания массовым тиражом соответствующих брошюр и справочников.
В результате этой работы были созданы все предпосылки для массового оснащения энергосистем столь необходимой им аппаратурой радиосвязи; однако это оснащение протекает значительно медленнее, чем это необходимо для достаточно полного удовлетворения потребностей служб эксплуатации. Успешное выполнение вышеупомянутых мероприятий обеспечила плодотворная и заинтересованная работа многих организаций, предприятий и их сотрудников,, в частности бывшего Отдела связи и телемеханики (Ф. И. Симонов), ИДУ ЕЭС СССР (А. Г. Лютиков), ин* ститута «Энергосетьпроект» (К. Е. Михайлов, С. С. Агафонов), ВНИИЭ (В. В. Таранчев), Союзтехэнерго (В. П. Плотников), Будапештского радиотехнического завода (Шандор Богнар, Вилламош Купец, Александр Хамор), работников
служб СДТУ прибалтийских и белорусских энергосистем, Ростовэнерго, Донбассэнерго, Целинэнерго и др.
Настоящая книга призвана способствовать общему ознакомлению персонала служб СДТУ и эксплуатации с новой и пока сравнително малоизвестной десятисигнальной системой телесигнализации. В книге описаны построение системы, принцип действия аппаратуры, работа и взаимодействие входящих в нее блоков и функциональных элементов в разных режимах. Изложение ведется на уровне функциональных схем и предполагает у читателя знания основ электро- и радиотехники. Кроме того, дано краткое описание радиостанций ФМ-300 и приведены некоторые сведения о принципах организации радиосетей в энергосистемах.
Автор выражает благодарность рецензенту В. X. Ишки- ну и редактору Б. А. Жучкову за ряд полезных замечаний при работе над рукописью и просит читателей также сообщать свои замечания и пожелания по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат.
Автор
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОСВЯЗИ В ЭНЕРГЕТИКЕ
ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ РАДИОСВЯЗИ
Радиосвязь в энергетике может выполнять функции диспетчерской, технологической, линейно-эксплуатационной и административно-хозяйственной связи, а также некоторые специальные функции: передачу сигналов о состоянии высоковольтного оборудования необслуживаемых электрических подстанций, передачу дистанционных команд, сигналов релейной защиты, телеизмерений и др. Благодаря такому разнообразию выполняемых функций радиосвязь находит применение во всех звеньях диспетчерского управления, хотя ее роль и значение в каждом звене неодинаковы.
Наибольшей эффективностью радиосредства обладают при использовании их на низших ступенях диспетчеризации — в участках (УЭС) и в районах (РЭС) электросетей; на более высоких уровнях они играют подчиненную, второстепенную или вспомогательную, роль. Возможность и целесообразность использования радиосвязи в каждом конкретном случае зависят от размеров и конфигурации обслуживаемой территории, рельефа местности, объемов и видов передаваемой информации, структуры эксплуатационного обслуживания энергообъектов и некоторых специфических особенностей организации радиосетей, определяемых технологической необходимостью, с одной стороны, и установленными Министерством связи СССР условиями использования ведомственной радиосвязи — с другой.
Широкое распространение радиосвязи в энергетике объясняется рядом ее преимуществ перед другими видами связи, среди которых можно отметить: отсутствие линейных сооружений, позволяющее осуществить связь с подвижными объектами; независимость от изменения конфигурации электрических сетей, состояния и коммутации оборудования высокого напряжения подстанций; оперативность, надежность и экономичность; удобство и простоту пользования. Наряду с этим радиосвязи в диапазоне ультракоротких волн (УКВ) присущи довольно серьезные недостатки, ограничивающие область ее применения. Среди них наибо-
лее существенными являются два: небольшая дальность действия аппаратуры (40—50 км на среднепересеченной местности), зависящая от физических условий распространения волн УКВ диапазона, и наличие в аппаратуре только одного канала тональной частоты 300—3400 Гц, что во многих случаях недостаточно для передачи требуемого объема информации с нужной скоростью.
От указанных недостатков можно избавиться путем создания комбинированной системы радиосвязи, представляющей собой несколько автономных радиосетей, расположенных в необходимых для технологических нужд пунктах, и малоканальной радиорелейной линии, проходящей через те же пункты и работающей совместно с этими радиосетями. Таким образом, создается единая система радиосвязи с достаточно большой пропускной способностью, которая может обслуживать значительную по площади территорию [например, предприятия электросетей (ПЭС)] либо протяженную линию электропередачи (до нескольких сотен километров).
Для увеличения дальности радиосвязи внутри автономных радиосетей в настоящее время довольно широко используется так называемая дальняя радиосвязь (ДРС) — разработанный для радиостанций ФМ-300 способ связи при помощи 1—2 ретрансляционных станций, нормально работающих как оконечные, а при необходимости автоматически переключаемых в режим ретрансляции специальными сигналами, передаваемыми по тому же радиоканалу, по которому ведется радиосвязь.
К сказанному следует добавить еще один существенный аспект использования радиосвязи, которому обычно не уделяется должного внимания. Дело в том, что преимущества радиосвязи в полной мере проявляются в экстремальных условиях (ураганы, наводнения, землетрясения и другие стихийные бедствия), когда она часто оказывается единственным средством связи, обеспечивающим непрерывность снабжения электроэнергией пострадавших районов, оперативность и быстроту восстановления электроснабжения. В ряде случаев радиосредства энергосистем могут оказать существенную помощь другим ведомствам при организации спасательных работ, эвакуационных мероприятий и т. д. Однако нагрузка на сеть при этом возрастает в несколько раз по сравнению с рассчитанной для- нормальных условий, что приводит к потере оперативности и задержке восстановительных работ именно тогда, когда это нежела
тельно.
Таким образом, общепринятый подход к организации радиосетей, к их загрузке и области применения, базирующийся лишь на требовании нормального обмена информацией, без учета особой роли радиосвязи при авариях и других чрезвычайных обстоятельствах, с самого начала предопределяет возможность нарушения графика и потому нуждается в серьезной корректировке. Ряд стран практически решает эту проблему, создавая новые методы расчета обмена в перегруженных сетях, увеличивая количество радиоканалов,, разрабатывая общенациональные системы УКВ радиосвязи с большим количеством каналов, широко используя систему автоматического опознавания мобильных станций, сигнализацию о наличии или отсутствии людей в автомашине при вызове и т. д.
Выполнение этих и подобных работ требует значительных затрат времени и средств, которые не всегда могут быть выделены для этой цели в достаточном объеме и в желаемое время. По этой причине при организации радиосетей необходимо уже сейчас предусматривать максимум возможных мероприятий по предупреждению их перегрузки, в частности: ограничение доступа к радиоканалам лиц, не имеющих непосредственного отношения к обслуживанию энергообъектов; соблюдение строжайшей радиодисциплины при переговорах; широкое использование резервирования каналов хотя бы на основных направлениях; полный контроль за работой сети со стороны диспетчера и др. Эти требования означают, что на современном этапе радиосвязь в энергетике должна использоваться только в качестве служебной связи для ограниченного круга лиц и не допускать возможности беспрепятственного выхода любого абонента радиосети на сеть местной телефонной связи объекта.
От всех других практически используемых средств электросвязи радио принципиально отличается отсутствием непосредственного гальванического соединения между абонентами. Использование в качестве тракта распространения радиосигналов окружающего пространства позволяет сравнительно легко осуществить перехват сообщений третьими лицами или же создать преднамеренные или случайные помехи радиокорреспондентам. Эта специфическая особенность радиосвязи требует особого внимания при эксплуатации радиосредств, строжайшей дисциплины ведения переговоров и подчеркивает обоснованность упомянутых выше ограничений.
При организации радиосетей необходимо учитывать тех-
нологические особенности производства и распределения электроэнергии, а также упомянутые выше условия Министерства связи СССР. Наиболее существенными из них являются следующие:
возможность использования только определенных типов аппаратуры;
строго регламентированное количество фиксированных частот, на которых разрешена работа УКВ радиостанций;
расположение многих энергообъектов в низких точках местности (в низинах, поселках, на берегах рек, озер и других водоемов), что с точки зрения условий распростра» нения радиоволн УКВ диапазона является наиболее неблагоприятным случаем;
размещение радиостанций на энергетических объектах в условиях повышенных уровней радиопомех от высоковольтных устройств;
значительный удельный вес централизованного ремонтно-эксплуатационного обслуживания энергообъектов и значительная территориальная удаленность их от центров обслуживания. -
Указанные особенности приводят к необходимости усложнения радиосетей за счет выполнения ряда мероприятий по увеличению дальности связи, что, в свою очередь, усложняет и удорожает эксплуатацию и снижает надежность работы сетей. *
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАДИОСЕТЕЙ
Организация радиосетей, определение их состава, конфигурации, выполняемых функций в каждом конкретном случае определяются местными условиями — принятой схемой организации эксплуатации энергообъектов, насыщенностью энергосистемы действующими радиосредствами, характером местности, особыми требованиями диспетчерской и эксплуатационной служб и т. п. Основной задачей при этом является нахождение наилучшего компромиссного решения, удовлетворяющего ремонтно-эксплуатационный персонал, с одной стороны, и учитывающего изложенные выше особенности и ограничения — с другой. Исходя из этих соображений ниже приведены принятые в настоящее время основные положения, позволяющие строить радиосети наиболее целесообразным и экономичным образом.
Радиосвязь в энергетике используется для выполнения следующих функций (в порядке их важности):
линейно-эксплуатационной связи между диспетчером РЭС, ПЭС или дежурным по ремонтно-производственной
базе (подстанции) и оперативно-выездными и ремонтновосстановительными бригадами (ОВБ и РВБ);
передачи с подстанций централизованного обслуживания на диспетчерский пункт РЭС (ПЭС) аварийно-предупредительных сигналов о состоянии высоковольтного оборудования и возникающих неисправностях; *
резервного (а в некоторых случаях и основного) диспетчерского канала;
технологической и административно-хозяйственной связи.
Кроме того, радиосвязь используется при строительстве энергообъектов, а также для внутриобъектной связи на атомных электростанциях.
В экстремальных (стихийные бедствия, крупные аварии) и других особых условиях радиосвязь помимо своего прямого назначения используется для связи при эвакуационных, восстановительных, спасательных, разведывательных и других специальных мероприятиях. Порядок использования радиосредств в этих случаях регламентируется специальными служебными документами. -.
Радиосвязь применяется во всех звеньях диспетчерского управления. Наиболее целесообразно с технической и экономической точек зрения использование радиосвязи в участках и районах электросетей, где ее роль, значение и удельный вес среди других видов связи особенно велики. В предприятиях электросетей УКВ радиосвязь занимает второстепенное положение, а на более высоких ступенях диспетчеризации ее роль, как правило, ограничивается использованием для связи с подвижными объектами в отдельных районах.
Организация производственной радиосвязи базируется на использовании четырех типов функциональных радиосетей:
диспетчерской радиосети — для телефонной связи диспетчеров ПЭС, РЭС и УЭС между собой и с подчиненными им объектами;
радиосети телесигнализации — для передачи на диспетчерский пункт сигналов о состоянии или неисправности высоковольтного оборудования на подстанциях централизованного обслуживания;
радиосети обслуживания — для телефонной связи с персоналом ОВБ и РВБ, осуществляющим централизованное обслуживание линий электропередачи и подстанций при нахождении персонала на объекте или передвижении его к месту производства работ; -
монтерской радиосети — для телефонной связи отдельных монтеров, обходчиков и ремонтных автомашин с диспетчером (руководителем работ) и между собой на сравнительно небольшой территории.
Основным принципом организации радиосвязи является создание комплексных радиосетей, в которых одна и та же аппаратура, работающая на одних и тех же частотах, используется для выполнения различных функций или для передачи разных видов информации. Комплексная радиосеть заменяет собой несколько отдельных функциональных сетей, позволяет наиболее эффективно использовать как радиоаппаратуру, так и выделенные энергосистеме рабочие частоты и обладает наиболее высокими технико-экономическими показателями.
В участке электросетей обычно можно ограничиться организацией одной монтерской радиосети, являющейся разновидностью радиосети обслуживания. Монтерская радиосеть, как и радиосеть обслуживания, по своему характеру является временной и создается только на период проведения профилактических и ремонтно-восстановительных работ.
В районе электросетей, как правило, создается одна комплексная радиосеть, выполняющая функции всех сетей, указанных в п. 4, с использованием в необходимых случаях системы автоматической ретрансляции ДРС-3.
В предприятии электросетей целесообразна организация двух радиосетей: комплексной, выполняющей функции сетей «а» и «б», и радиосети обслуживания. Радиосети предприятия организуются с использованием всех возможных мероприятий по увеличению дальности действия радиосвязи (ретрансляция, радиопроводная связь и др.)
При организации комплексной радиосети необходимо соблюдать все требования, предъявляемые к диспетчерским каналам, в частности постоянную готовность канала к использованию его по своему прямому назначению. Все переговоры в комплексной радиосети должны производиться с ведома и разрешения диспетчера и находиться под его полным и непосредственным контролем в любой момент времени.
При включении радиоканалов в АТС энергообъекта или при организации смешанных систем связи предусматриваются необходимые технические и организационные мероприятия, ограничивающие круг лиц, имеющих право пользования радиосвязью или выхода на комбинированные
каналы.
Оптимальный режим работы радиосети определяется ее назначением, структурой и схемой организации эксплуатации. Наиболее целесообразными режимами работы являются: для диспетчерской радиосети — полудуплекс; для сети телесигнализации — двухчастотный симплекс; для радиосетей обслуживания и монтерской — одно- или двухчастотный симплекс.
Режим работы комплексной радиосети определяется •тем режимом, который является оптимальным для наиболее важной из входящих в нее отдельных функциональных сетей.
Для организации радиосетей используются УКВ -радиостанции серии ФМ-300, изготовляемые Будапештским радиотехническим заводом (БРГ). Работа производственных радиосетей (см. п. 4) на всей территории СССР осуществляется на выделенных для Минэнерго СССР 28 частотах в трех участках диапазона (рис. 1).
Выбор рабочих частот для конкретных радиосетей производится на основании выполненного институтом «Энер- госетьпроект» централизованного распределения выделенных частот по территории каждой энергосистемы. Для распределения все частоты скомпонованы в девять групп по три частоты с таким расчетом, чтобы в каждой группе было по одной частоте из каждого участка диапазона.
Оценка качества и устойчивости радиосвязи производится на основании результатов поверочных расчетов трасс радиосвязи. Расчету подлежат: в стационарных сетях—все участки между соседними радиостанциями каждого направления связи; в мобильных сетях — участки между центральной, промежуточной или оконечной радиостанцией, с которой должны иметь связь автомашины РВБ и ОВБ, и характерными точками территории, обслуживаемой этими автомашинами.
Б6
1019 2028
|111|111|1Ьрг1|11!|Ш.11
^МГц
Рис. 1. Сетка частот радиостанций серии ФМ-300 12
СОСТАВ И СТРУКТУРА РАДИОСЕТЕЙ
" Состав конкретной радиосети, количество и тип используемой аппаратуры определяются назначением сети, видом передаваемой информации, конфигурацией и режимом работы сети, условиями эксплуатации, характером обслуживания энергообъектов, размером обслуживаемой территории и т. д. В общем случае любая радиосеть состоит из одной центральной (базовой) радиостанции с устройством телесигнализации (ФМ-301/160ЦТ) или без него (ФМ-301/160Ц) и некоторого числа абонентских радиостанций следующих разновидностей:
оконечных с телесигнализацией (ФМ-301 / 160Т);
оконечных без телесигнализации (ФМ-301/160К); промежуточных ретрансляционных (ФМ-301 /160Р); промежуточных ретрансляционных с телесигнализацией (ФМ-301/160РТ);
промежуточных переприемных (ФМ-301/160П);
мобильных (ФМ-301 / 160М);
мобильных широкополосных (ФМ-302/160Ш); портативных или других подвижных радиостанций.
В зависимости от назначения и функций радиосети в нее могут входить не все разновидности радиостанций, з лишь некоторые из них в сочетании, определяемом производственной необходимостью, техническими характеристиками и функциональными возможностями используемой аппаратуры. Максимально возможное количество абонентских радиостанций в одной сети определяется емкостью системы избирательного вызова используемого пульта управления. Для радиостанций серии ФМ-300 это ко; личество составляет 53 при организации чисто радиотелефонных сетей и 42 в сетях с телесигнализацией (в последних 11 двухчастотных комбинациях используются в качестве служебных сигналов и не могут служить сигналами вызова). .
Для нормального функционирования радиосети необходимо выдержать определенное соотношение между количеством абонентских радиостанций всех перечисленных выше разновидностей и правильно распределить сигналы, управляющие режимом работы промежуточных станций. К числу таких сигналов в системе ДРС-3 относятся десять сигналов вызова (адреса) радиостанций с телесигнализацией, три команды .переключения на ретрансляцию И три сигнала циркулярного вызова. Значения этих сигналов и выполняемые ими функции одинаковы для всех
сетей, они устанавливаются на заводе и в процессе эксплуатации не могут использоваться для выполнения других, не .предусмотренных данным сигналом функций. Таким образом, общее количество оконечных и промежуточных радиостанций, снабженных блоками сигнализации ТЖА-5 (ФМ-301/160Т и ФМ-301/160РТ), не должно превышать десяти, а количество групп радиостанций с циркулярным вызовом — трех. В числе десяти станций с телесигнализацией может быть несколько промежуточных (ФМ-301/160РТ), количество которых зависит от числа направлений с ретрансляцией и числа радиостанций в каждом из них. При одной промежуточной станции в направлении максимальное число станций равно пяти (пять направлений ретрансляции), при двух станциях — шести (три направления). Перевод в режим ретрансляции осуществляется в этих случаях сигналами адреса.
При связи с остальными радиостанциями сети (бея устройств телесигнализации) через промежуточные станции типов ФМ-301/160РТ и ФМ-301/160Р, перевод последних в режим ретрансляции осуществляется не сигналом адреса, а специальными сигналами — <37, 47 и 57, позволяющими избирательно включать только те промежуточные станции, которые необходимы в данный момент для образования желаемого направления связи. Используя имеющиеся в системе ДРС-3 два типа промежуточных радиостанций— с одним или двумя приемопередатчиками (в дальнейшем называемые соответственно станциями первого и второго типа), можно организовать пять вариантов схем ретрансляции, отличающихся друг от друга количеством, видом и взаимным расположением промежуточных станций (рис. 2). Выбор нужного варианта зависит от .режима работы сети.
В радиолинии с промежуточной радиостанцией первого типа (рис. 2,а) эта станция работает с инверсией частот и излучаемый ею сигнал будет приниматься обеими соседними станциями, если они работают в дуплексном режиме. Сигнал, переданный центральной станцией, попадает не только на приемник оконечной станции, но и на приемник своей же центральной радиостанции. В результате образуется обратная связь по радиотракту между передатчиком и приемником центральной радиостанции, которая может привести к самовозбуждению канала' и появлению паразитных тонов и свистов (при передаче в обратном направлении аналогичное явление возникает на оконечной станции).
Рис. 2. Схемы ретрансляции в дуплексных (б, г) и симплексных (а, в, 5) радиосетях:
2 — центральная радиостанция; 2 — промежуточная; 3 — оконечная. Арабские цифры — номера рабочих частот; римские — тип промежуточной радиостанции
Устранить обратную связь можно путем использования промежуточной станции второго типа (рис. 2,6). В этом случае соседние участки радиолинии работают на разных частотах, выбор которых сделан из условия отсутствия взаимного влияния между ними, и образуют, по существу, две самостоятельные, независимо работающие радиолинии. При их совместной работе в режиме ретрансляции промежуточная радиостанция излучает принятый от центральной станции сигнал на частоте 3, который принимается только оконечной станцией. Центральная радиостанция не может принять этот сигнал, поскольку ее приемник настроен на другую частоту. При передаче в обратном направлении промежуточная станция
излучает на частоте 2, которая, в свою очередь, не может приниматься оконечной станцией.
Из сказанного следует, что в дуплексных радиосетях для ретрансляции можно использовать только промежуточные станции второго типа, работающие со сдвигом частот (рис. 2,б,а). В симплексных сетях с одной промежуточной станцией самовозбуждение никогда не возникает, так как у соседних с промежуточной радиостанции во время их работы на передачу приемники отключены от антенны и не могут принимать возвращенный сигнал. Обратная связь может образоваться лишь в линии с двумя ретрансляциями при использовании промежуточных станций первого типа. Чтобы этого не произошло, одна из двух промежуточных станций должна содержать два приемопередатчика, работающих со сдвигом частот и на разные антенны. В этом случае обеспечивается достаточная развязка между приемником и передатчиком каждой радиостанции, исключающая опасность самовозбуждения канала. Взаимное расположение промежуточных радиостанций первого и второго типов при этом безразлично (рис. 2,в,6).
Таким образом, для симплексных сетей пригодны все варианты ретрансляции, но применение схем рис. 2,6 и г нецелесообразно, поскольку они требуют большего количества аппаратуры и рабочих частот, не имея при этом никаких преимуществ по сравнению с более простыми и дешевыми 'вариантами рис. 2,а,вД
Структура радиосети зависит от количества и географического положения производственных объектов, между которыми необходимо организовать радиосвязь. При связи с мобильными или стационарными объектами, расположенными вдоль некоторой технологической магистрали (линии электропередачи; газо- и нефтепроводы; железные и шоссейные дороги), радиосеть имеет линейную структуру (рис. 3,а). В таких сетях для увеличения длины обслуживаемого участка целесообразно использовать направленные антенны, центральные радиостанции располагать по возможности в середине участка, а на автомашинах устанавливать выдвижные (телескопические) антенны.
Радиальные сети (рис. 3,6) создаются при необходимости охватить радиосвязью некоторую территорию вокруг определенного пункта, связь с которым должны иметь стационарные и мобильные объекты, расположенные или могущие находиться в произвольных точках данной тер- 16
Рис. 3. Варианты структуры радиосетей:а — линейная; б — радиальная; s — линейно-радиальнаяРис. 3. Варианты структуры радиосетей:а — линейная; б — радиальная; s — линейно-радиальная
Рис. 3. Варианты структуры радиосетей:
а — линейная; б — радиальная; s — линейно-радиальная
Рис. 3. Варианты структуры радиосетей:
а — линейная; б — радиальная; s — линейно-радиальная
ритории, различным образом ориентированных относительно центрального 'пункта. Для обеспечения связи в разных направлениях на центральной радиостанции ставится антенна с 'круговой направленностью; абонентские станции могут иметь направленные антенны. С целью более полного охвата некоторые направления радиальной сети могут содержать промежуточные радиостанции.
Линейно-радиальные сети (рис. 3,в) 'представляют собой комбинацию двух предыдущих вариантов и применяются в тех случаях, когда необходимо одновременно обеспечить как связь вдоль магистрали, так и охват ра- * диосвязью территорий вокруг пунктов расположения цен- тральных и промежуточных станций. На практике этот Vs. вариант используется редко, поскольку обеспечить связь диспетчера с любым абонентом линейно-радиальной сети при помощи только двух промежуточных радиостанций, как предписывается техническими условиями, невозможно, а увеличение их числа снижает качество и надежность связи. При отсутствии же прямой связи с диспетчером сеть распадается на несколько самостоятельно работающих радиальных сетей, связь между которыми осуществляется передачей сообщений через дежурных промежуточных станций, что неудобно, а в большинстве случаев просто недопустимо.
2—53762—5376Поскольку подробное рассмотрение различных вариантов построения радиосетей в задачу настоящей книги не входит, ограничимся лишь примером организации не-
2—5376
2—5376
Г ТЕХ- БИБЛИОТЕКА
I У У iltjm^iWfHV
ттРис. 4. Варианты организации связи в симплексных радиосетяхРис. 4. Варианты организации связи в симплексных радиосетях— устройство телесигнализации— устройство телесигнализации
т
т
Рис. 4. Варианты организации связи в симплексных радиосетях
Рис. 4. Варианты организации связи в симплексных радиосетях
— устройство телесигнализации
— устройство телесигнализации
6
скольких типичных схем. На рис. 4 представлены наиболее характерные по составу и структуре направления, которые могут быть организованы в симплексных радиосетях с телесигнализацией. Организуемая на практике конкретная радиосеть может состоять из направлений какого-то одного вида или из направлений нескольких различных видов (в том числе и таких, которые не показаны на рисунке). Для каждой радиостанции на схеме указаны: внутри ее обозначения — тип приемопередатчика и режим его работы (С — симплексный, Д— дуплексный); снаружи— вид радиостанции и номер ее комплектовочного чертежа (см. §2).
Если радиосеть состоит целиком из направлений вида /, то в качестве мобильных радиостанций используются обычные одноканальные станции ФМ-301/160М, так как в этом случае радиосеть работает в режиме двухчастотного симплекса с произвольным разносом частот, который всегда может быть выбран так, чтобы частоты приема и передачи не отстояли друг от друга более чем на 800 кГц, как определено техническими параметрами аппаратуры.
При наличии в сети направлений с ретрансляцией сетБ. должна работать с дуплексным разносом частот (4,5— 6 МГц), а это требует (применения автомобильных радиостанций с широкополосными приемопередатчиками (направление V на рис. 4). Такая радиостанция имеет два-три частотных канала и при движении вдоль линии переключается на канал той стационарной радиостанции, в зоне действия которой находится в данный момент автомашина.
Дуплексный разнос частот в сети с телесигнализацией дает возможность вместо симплексной центральной радиостанции применить дуплексную. Такая замена расширяет функции радиосети, (позволяя оператору центральной радиостанции в необходимых случаях организовать непосредственную связь между абонентами радиосети и або1- нентами местной АТС. Разговор с телефонным абонентом происходит при этом в симплексном режиме.
Из всех упомянутых выше структур радиосетей линейно-радиальная структура в принципе является наиболее эффективной и удобной формой организации связи обслуживания энергообъектов при условии обеспечения возможности непосредственной связи с любым абонентом, находящимся на достаточно большом удалении. Выполнить это условие средствами только УКВ радиосвязи невозможно, и на практике задача решается путем создания радиопроводных или комбинированных систем связи.
Принцип организации радиопроводной связи заключается в том, что центральные радиостанции отдельных функциональных радиосетей, расположенных в необходимых для технологических нужд пунктах на трассе линии электропередачи или на других энергетических объектах, связываются с пунктом управления по каналам, образованным другими средствами связи — проводными или кабельными линиями, высокочастотными каналами по проводам ВЛ и др. В результате образуется единая: сеть связи, протяженность которой определяется параметрами используемых каналов и может достигать нескольких сотен километров.
Наиболее удобна в качестве соединительной линии между радиосетями использовать малогабаритную радиорелейную линию емкостью четыре — шесть каналов, работающую в диапазоне 160 МГц. Такая комбинированная система радиосвязи обладает большой гибкостью, не зависит от исправности линии электропередачи, пригодна для любой структуры ремонтно-эксплуатационного обслу- 2* 19»
живания энергообъектов, легко транспортабельна и не требует специально оборудованных помещений. Можно ожидать, что в будущем после разработки автоматизированных комбинированных систем связи, дополненных системой телемеханики с достаточно большим объемом и разнообразием передаваемой информации, они найдут широкое применение в энергетике, позволяя сравнительно простым и недорогим способом обеспечить большинство эксплуатационных нужд районов и предприятий электросетей в каналах связи.
АППАРАТУРА РАДИОСЕТЕЙ
ОСНОВНАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ РАДИОСТАНЦИЙ
Состав аппаратуры. Используемая для организации радиосетей аппаратура серии ФМ-300 конструктивно выполнена в виде отдельных функциональных блоков, определенное сочетание которых и образует собственно радиостанцию, функции и характеристики которой определяются количеством и типами образующих ее блоков. Из этих блоков можно скомплектовать несколько десятков различных вариантов исполнения радиостанций, которых достаточно для того, чтобы всегда можно было подобрать оптимальную схему радиосвязи для самых различных условий эксплуатации. .
Каждый функциональный блок имеет обозначение, состоящее из нескольких букв и цифр, которые указывают назначение данного блока и его основные параметры или порядковый номер разработки. Радиостанция в целом как совокупность блоков специального названия не имеет и обозначается номером заводского комплектовочного чертежа, на котором указаны все блоки, детали и кабели, входящие в состав данного варианта исполнения радиостанции и поставляемые заводом комплектно. По существу, этот номер и является обозначением типа- радиостанции, характеризующим ее состав и функции. На практике часто пользуются более удобным и нагляд- -ным обзначением радиостанции, состоящем из обозначе- -ния типа приемопередатчика с добавлением после него ■одной или двух букв, указывающих либо на режим ра-боты, если это необходимо (С — симплекс, Д — дуплекс), либо на функции, выполняемые ею в радиосети (Ц — центральная; К—оконечная телефонная; Р — ретрансляцион-
пая; П — переприемная; М — мобильная; Т — оконечная с телесигнализацией; Ш — широкополосная). Например, -ФМ-303/160Ц означает центральную радиостанцию для телефонной связи (без устройства сигнализации); ФМ-301/160РТ— ретрансляционную с телесигнализацией и т. д.
Радиостанции серии ФМ-300 комплектуются из следующих функциональных блоков и элементов: -
приемопередатчика обычного типа мощностью 10 (ФМ-301/160) или 20 Вт (ФМ-303/160);
широкополосного приемопередатчика мощностью 10 (ФМ-302/160) или 20 Вт (ФМ-304/160);
дуплексного фильтра;
стационарного пульта управления с избирательным вызовом ФК-402 в симплексном, дуплексном или универсальном исполнении;
автомобильного пульта управления с избирательным вызовом ГК-302;
выходных устройств к пультам управления: микро- телефонной трубки с тангентой КВ-401, настольного микрофона М-401, дополнительного динамика НЕ-301 и обратимого микрофона-динамика МН-4;
блока телесигнализации, совмещенного с пультом управления,— передающего ТЖА-5 и приемного ТЖК-5;
блока избирательной ретрансляции АДК-5;
блоков дистанционного управления: передающего ТК-403К и приемных для управления одним или двумя приемопередатчиками (ТК-403/АВ-1 и ТК-403/АВ-2 соот-- ветственно) из одного пункта' и для управления одним ^приемопередатчиком из двух разных пунктов (ТК-404/АВ);
антенн и антенных систем разных типов;
И) сетевого блока питания НТ-220/12Т;
соединительных проводов и кабелей с разъемами и фишками, крепежных и установочных деталей.
Из перечисленных функциональных блоков и элементов можно образовать 26 основных вариантов исполнения радиостанций, используемых в энергетике. В табл. 1 приведен состав оборудования каждого варианта, номер •его комплектовочного чертежа и возможный вариант использования радиостанции в сети.
Наличие большого - числа вариантов исполнения радиостанций позволяет строить достаточно сложные сети, что, в свою очередь, требует от проектировщиков и эксплуатационников особой внимательности, правильного выбора всех параметров радиосети и четкого представ-
Таблица 1. Основные варианты радиостанций типа ФМ-300
Номер комплекте- вечного чертежа
Использование радиостанции в сети
я
cd Л
§
86 ф
См
Рид управления радиостанцией
Приемопередатчик
о ж
К ю
о
к о о к я ч я о gs"
О B«s
«ИС
О о
о со 1
5 со
СО
S
6
S
1
4В50-634
Центральная с
с
х
1
4В50-636
сигнализацией
с
1
4В50-638
(ФМ-301/160ЦТ)
с
1
4В50-640
д
1
4В50-642
д
х
1
4В50-644
д
zx
1
4В50-648
Оконечнаяс
с
1
4В50-649
4В50-650
сигнализацией (ФМ-301/160Т)
с
X
1
Ретрансляционная
д
2
4В50-651
с сигнализацией
д
2
4В50-652
(ФМ-301/160РТ)
д
1
4В50-653
д
1
4В50-635
Ретрасляционная
д
X
1
4В50-641
(ФМ-301/160Р)
д
2
4В50-566
Центральная
с
1
4В50-637
или оконечная
с
1
4В50-639
(ФМ-301/160Ц или
с
1
4В50-569
ФМ-301/160К)
д
1
4В50-643
д
X
1
4В50-645
д
1
4В50-571
Пери приемная
д
2
4В50-647
(ФМ-301/160П)
д
2
4В50-573
Мобильная
с
1
4В50-575
(ФМ-301/160М или
д
1
4В50-538
ФМ-301/160Ш)
с
1
4В50-685
Переносная
с
X
1
ления о ее работе. В связи с этим далее приведены краткие описания принципов работы всех перечисленных выше функциональных блоков и их основные технические и эксплуатационные характеристики, а в приложении 1 даны примеры построения комплексных и комбинированных: радиосетей. Особое внимание уделено вновь разработанным блокам телесигнализации с расширенными функциями, описание которых выделено в отдельные параграфы.
Приемопередатчики. Все приемопередатчики имеют одинаковую механическую конструкцию, однотипные схем-
Узлы радиостанции, их тип и количество
ные решения на базе унифицированных блоков, элементов и деталей и собраны полностью на полупроводниковых приборах с широким использованием интегральных схем. Технические характеристики приемопередатчиков ФМ-300 в основном не отличаются от ФМ-10/164. Однако благодаря ряду новых схемных решений удалось улучшить некоторые параметры аппаратуры, в частности повысить линейность входного тракта приемника, увеличить подавление продуктов интермодуляции, примерно вдвое повысить КПД цепей питания и др. Главными осо-
бенностями новой серии приемопередатчиков являются! питание их цепей постоянным напряжением 12 В с заземленным отрицательным полюсом и отказ в связи с* этим от использования промежуточного преобразователя1 12-24/12; отсутствие в приемнике каскада УВЧ и использование в схеме смесителя полевого транзистора с двумя изолированными затворами. Помимо этого в аппаратуре отсутствуют механические реле — переключение с приема на передачу, переход на другой канал и переключение антенны осуществляются электронными схемами. Это значительно увеличивает надежность и безотказность аппаратуры, особенно при установке на транспортных средствах.
Все приемопередатчики работают в диапазоне частот 146—174 МГц с использованием узкополосной фазовой модуляции, могут иметь выходную мощность 10 или 20 Вт (по желанию) и эксплуатироваться при температуре окружающей среды от —25 до 4-60 °C. Радиостанция может иметь от 1 до 12 частотных каналов (фиксированных частот), разнесенных друг от друга на 20 или 25 кГц при расстоянии между крайними каналами не более 1 МГц. Широкополосные приемопередатчики выпускаются только на симплексный режим работы, остальные — как на симплексный, так и на дуплексный. Основные параметры приемопередатчиков всех типов следующие: Чувствительность приемника при отношении сигнал/шум
12 дБ, измеренная методом СИНАД (с учетом иска
жений, возникающих в приемнике при прохождении ча- стотно-модулированногосигнала), мкВ 0,4
Стабильность частоты±1*10“*
Разнос частот дуплекса, МГц4,5—6
Девиация частоты, кГц: номинальная2,5—3
максимальная4—5
Избирательность приемника по соседнему и зеркальному каналам, дБ 80
Коэффициент нелинейных искажений, %.... Не более 4
ПитаниеАккумулятор13,6 В или сеть 220 В
Потребление А:■
передача при мощности 10 (20) Вт2,5 (4,5)
прием 0,12
дежурныйприем . 0,095
Габариты, мм 73X171X237
Масса, кг 3,4
Фиксированные частоты (каналы) широкополосного приемопередатчика в отличие от обычного располагаются в двух полосах частот шириной 0,8 МГц каждая и отстоящих друг от друга на величину обычного дуплекс-
него разноса 4,5—6 МГц. Рабочие частоты передачи и приема могут выбираться в любой из этих полос произ* •вольно, и, следовательно, такая радиостанция может работать на каналах, имеющих взаимообратные частоты .передачи и приема. Таким образом, радиостанция с широкополосным приемопередатчиком эквивалентна двум ’совместно работающим обычным радиостанциям, у одной из которых частоты передачи (приема) расположены в труппе Д (см. рис. 1), а у другой — в группе В. Благо- .даря этому радиостанции ФМ-302(304)/160 могут работать в сетях с ретрансляцией (для чего обычные приемопередатчики непригодны) или служить резервом для любой стационарной радиостанции сети.
Внешний вид, конструкция и расположение узлов приемопередатчика на каркасе показаны на рис. 5 и 6.
Дуплексный фильтр. С аппаратурой ФМ-300 используется дуплексный фильтр,, собранный на объемных резонаторах специальной конструкции. Резонатор представляет собой спиральный проводник, определенным образом расположенный и жестко закрепленный внутри металлической полости, снабженной настроечной пластиной. Такой резонатор аналогичен длинной линии, которая как бы сжата или скручена в компактную конструкцию небольшого объема. Помещенные в общем кожухе два полосовых фильтра на объемных резонаторах обеспечивают затухание между передатчиком и приемником не менее 50 дБ
Рис. 5. Приемопередатчик ФМ-300:
а — общий вид в сборе; б — частично выдвинутый из корпуса; / — корпус приемопередатчика; 2— концевая плита; 3 — разъем к пульту управления; 4— ка- 4$ели питания; 5 — задняя стенка с радиатором охлаждения; 6— антенный разъем
Рис. 6. Расположение узлов на каркасе передатчика (а) и приемника (б): '
1—6 — см. рис. 5; 7 — фильтр питания; 8 — блок НЧ; 9 — модулятор и умножитель частоты; 10— блок генераторов; 11— оконечный каскад; 12— фильтр соединительного кабеля; 13 — фильтр гармоник передатчика; 14 — блок НЧ; 15 — фильтр ВЧ; 16 — каскады ВЧ и ПЧ; /7 —- блок генераторов; 18— шлицы настройки ВЧ фильтра; 19 — место для антенного переключателя
на частоте приема и 70 дБ на частоте передачи при вносимом затухании 1,3 и 1 дБ соответственно. Коэффициент стоячей волны фильтра не более 1,3; ширина полосы пропускания около 1 МГц; минимальный разнос частот передачи и приема 3,5 МГц. Габариты фильтра 38Х XIПХ203 мм, масса составляет 1,3 кг.
Стационарные пульты управления. Симплексный пульт управления ФК-402С осуществляет следующие операции: включение и выключение радиостанции; посылку избирательного вызова любой радиостанции сети; прием индивидуального или циркулярного сигнала вызова и воспроизведение его в виде оптической и акустической сигнализации при помощи встроенного динамика и сигнальных ла-мпочек; перевод радиостанции из дежурного режима в режим приема после получения сигнала -вызова; перевод радиостанции в режим передачи; ведение переговоров с вызванным абонентом; перевод радиостанции в режим дежурного приема после окончания переговоров; регулировку громкости приема; выключение схемы блокировки шумов; переключение радиостанции на один из 12 каналов; посылку специальных служебных сигналов, управляющих работой системы телесигнализации.
Дуплексный пульт ФК-402Д кроме перечисленных операций позволяет переключить радиостанцию в режим ретрансляции для непосредственной связи двух абонентских радиостанций сети между собой и осуществить соединение абонента радиосети с абонентом местной телефонной •сети энергообъекта. В обоих случаях пульт обеспечивает контроль (подслушивание) ведущихся переговоров и принудительное разъединение (если это необходимо).
Универсальный пульт ФК-402У предназначен для управления двумя приемопередатчиками, работающими совместно (при ретрансляции) либо независимо друг от друга (в разных сетях или при взаимном резервировании), осуществляя при этом все функции пультов ФК-402С и ФК-402Д.
Все стационарные пульты управления конструктивно выполнены однотипно с использованием одинаковых блоков, узлов и деталей, вследствие чего их электрические параметры одинаковы. Эти параметры и функциональные возможности практически такие же, как и у прежних пультов ФК-51, хотя новые пульты отличаются от них не только конструктивным исполнением и внешним видом, но и рядом схемных решений, в частности оригинальной схемой генератора и приемника вызова и способом настройки резонансных цепей (см. § 3).
В случае непосредственного управления радиостанцией расстояние между пультом управления и приемопередатчиком не должно превышать 10 м, а при дистанционном управлении оно определяется параметрами соединительной линии.
В пультах типа ФК-402 предусмотрена возможность приема индивидуального (присвоенного данной станции) и циркулярного (присвоенного группе станций) сигналов -вызова. Поскольку номера индивидуального и циркулярного вызовов различны, а время их передачи неопределенно, приемник вызова должен иметь возможность приема любого из них в каждый момент времени. Это обеспечивается периодическим изменением настройки селекторов вызова с номера индивидуального вызова на циркулярный и обратно. Перестройка осуществляется автоматически при помощи самовозбуждающегося мультивибратора, изменяющего свое состояние с частотой около 12 Гц. Мультивибратор управляет коммутационными транзисторами, которые с той же частотой поочередно подключают к селекторным цепям приемника вызова настроечные элементы, соответствующие выбранным номе-
рам вызовов. При поступлении любого из двух сигналов вызова мультивибратор останавливается в том состоянии, в котором произошел прием вызова, и остается в нем до окончания разговора и перевода станции в дежурный режим.
Основные характеристики стационарных пультов управления:
Номинальное входное напряжение со стороны приемника, В 2
Номинальное выходное напряжение, подаваемое на модулятор передатчика, мВ 120’
Точность установки частоты генератора вызова и настройки селекторов, ,% 1
Ширина полосы частот генераторов и приемников вызова, % от их номинальной частоты минимальная 1,5
максимальная 7,5
Частота акустического сигнала вызова, Гц..450
Минимальная длительность сигнала вызова, мс ..400
Выходная мощность усилителя динамика, Вт..1
Коэффициент искажений, %, не более ....5
Потребление, А, неболее 1
Рабочий диапазон температурОт—25 до 4-55 °C
Габариты, мм 110X240X340
Масса, кг 4
Мобильный пульт управления ГК-302 устанавливается на подвижных объектах для управления мобильными приемопередатчиками, работающими в симплексном или дуплексном режиме. По существу, мобильный пульт управления представляет собой максимально упрощенный вариант симплексного стационарного пульта ФК-402С и обладает практически такими же техническими характеристиками и функциональными возможностями, той же системой вызова, одинаковыми вызывными номерами и их количеством, однотипными схемными решениями и т. д.
Конструкция пульта приспособлена для крепления в автомашине при помощи специального хомута, обеспечивающего фиксацию и необходимый удобный наклон пульта. Динамик вынесен из кожуха пульта и выполнен в виде отдельного блока, укрепляемого в любом удобном месте. Установка вызывных частот производится не кнопками, а более компактными роторными переключателями на девять положений каждый. Благодаря этим конструктивным изменениям габариты самого пульта уменьшились до 68X135X140 мм, а масса снизилась приблизительно до 1 кг. Для улучшения • слышимости.' во время движения 28
автотранспорта несколько повышена выходная мощность* усилителя динамика, составляющая около 2 Вт.
Выходные устройства пультов управления служат для преобразования звуковых частот в электрические сигналы И обратно. В радиостанциях серии ФМ-300 используются четыре типа выходных устройств: микротелефонная трубка, настольный микрофон, динамический громкоговоритель (встроенный в пульт или выполненный в виде отдельной конструкции) и обратимый микрофон-динамик, конструктивно совмещенный с ручным манипулятором.
Используемая с радиостанциями ФМ-300 микротелефонная трубка отличается от обычной наличием тангеиты в ручке трубки и микрофонного усилителя, расположенного в корпусе рядом с микрофонным капсулем. Чтобы не расходовать без надобности энергию источников питания при приеме сообщений, трубкой с тангентон снабжаются не только симплексные, но и дуплексные радиостанции.
Автомобильный пульт ГК-302 комплектуется микроте- лефонной трубкой или обратимым микрофоном-динамиком; в обоих случаях к пульту обычно придается выносной динамик. Обратимый микрофон-динамик представляет собой малогабаритный чувствительный громкоговоритель, который при работе с усилителем способен одновременно выполнять функции динамического микрофона. Это устройство вместе с микрофонным усилителем, кнопкой посылки вызова и кнопкой «Прием-передача» -монтируется в- пластмассовом корпусе, образуя небольшой ручной манипулятор, соединенный с пультом гибким шлангом. Выходная мощность громкоговорителя около 200 мВт.
Антенны и антенные системы. В заводской комплектации с радиостанциями ФМ-300 используются одиночные и комбинированные антенны вибраторного типа. Они обладают достаточно хорошими характеристиками в широком диапазоне частот при сравнительно небольших размерах и массе, несложны в изготовлении, имеют высокую механическую прочность и позволяют легко обеспечить хорошее согласование с фидером. В качестве последнего применяется придаваемый к радиостанциям высокочастотный кабель типа RKB с волновым сопротивлением 50 Ом и затуханием 0,12 дБ/м.
Основные параметры и характеристики поставляемых антенн указаны в табл. 2, а краткие описания и некоторые их особенности приведены ниже.
Таблица 2. Характеристики антенн радиостанций серии ФМ-300
Тип антенны
Вид поляризации
Коэффициент усиления
Масса,. кг
Ветровая нагрузка, кг
Ширина диаграммы Направленности, град
и ч
“е gg
S ь У g
g
О га
О Q
m с
™ Ч
Е о
У ЕС У
Л R и
Штыревая стационар-
0
0
0
2,8
6,7
360
на я
^Коллинеарная
——
4,3
1.64
2,7
13
52
(в горизонтальной плоскости)
.Двухвибраторная (диаграмма-восьме рка)
г
3,8
1,55
2,4
14
1.4
60
•
.Двухвибраторнаия(диаграмма — кардиоида)
г
3
1.41
2
12,5
11
180
Волновой канал, пяти-
Г; В
6
2
4
4,6
22
60
100
элементная
Двухэтажная
Г
9
2,8
8
11
24
60
50
В
9
2,8
8
И
44
30
100
Двухрядная
г
9
2,8
8
27
24
30
100
в
9
2,8
8
27
44
60
100
.Двухсторонняя
Г; В
3
1,41
2
11
44
60
100
Автомобильная чет-
—
0
0
0
0,3
—
360
вертьволновая
.Автомобильная с усилением
2
1,26
1,58
0,15
—
(в горизон
тальной плоскости)
Примечание. Вид поляризации: Г — горизонтальная; В — вертикальная.
Наиболее широко применяемая автомобильная антенна представляет собой металлический штырь длиной в четверть волны, работающий в широком диапазоне частот (136—174 МГц). Диаграмма направленности этой ;антенны, как и у всех одиночных штыревых антенн, в
в связи с чем входное сопротивление антенны имеет емкостную составляющую. Для компенсации ее у основания штыря включена катушка индуктивности из трех витков^ выполненная из той же проволоки, что и нижняя часть- антенны. В вертикальной плоскости диаграмма направленности данной антенны также имеет форму лежащей; восьмерки, но только несколько сплющенной и вытянутой вдоль горизонтальной оси по сравнению с предыдущим случаем. В результате часть энергии, излучавшаяся четвертьволновым штырем вверх под большими углами к горизонту, этой антенной излучается под меньшим углом, ближе к земной поверхности. В результате напряженность поля в данной точке вблизи земли оказывается в 1,2—1,25 раза больше, чем от обычной штыревой антенны, что эквивалентно усилению в 1,6—2 дБ.
Штыревая стационарная антенна работает в том же диапазоне частот, что и четвертьволновая автомобильная^ имеет приблизительно такие же электрические характеристики, но конструктивно выполнена иначе. Излучателем антенны .служит оксидированная труба из сплава алюминия, кремния и магния диаметром 40 мм и длиной около половины длины волны, внутри которой вдоль оси? расположен металлический стержень, согласующий сопротивление излучателя и антенного кабеля. Излучатель» заключен в защитный пластмассовый корпус, предохраняющий антенну от атмосферных воздействий.
Коллинеарная антенна состоит из двух синфазно питаемых диполей длиной X, расположенных друг над другом вдоль общей оси и заключенных в общий защитный: кожух из диэлектрика. Фактически она представляет собой антенную систему и поэтому обладает направленным* действием. В горизонтальной плоскости диаграмма направленности коллинеарной антенны имеет форму круга,, а в вертикальной — сильно сплющенной восьмерки с углом раствора главного лепестка около 26°. Используются коллинеарные антенны в тех же случаях, что и штыревые, если последние не обеспечивают надежной связи, из-за слишком большого расстояния между радиостанциями.
Антенна Уда-Яги, или, как ее чаще называют, «волновой канал», относится к классу направленных антенн, способных концентрировать излучаемую энергию в более или менее ограниченной части пространства, благодаря чему в одном-двух направлениях они создают напряженность поля, значительно превышающую поле полуволно-
вого вибратора, а в других — намного меньшую или даже близкую к нулю.
С аппаратурой серии ФМ-300 используется пятиэлементная антенна типа «волновой канал», состоящая из вибратора, рефлектора и трех директоров, расположенных в одной плоскости параллельно друг другу; направление максимального излучения при этом будет в сторону директоров. Все элементы антенны укреплены на несущей металлической стреле в точках нулевого потенциала, благодаря чему при установке на металлических опорах антенна гальванически соединяется с телом опоры и не требует специальных мер по защите от ударов молнии.
Антенна типа «волновой канал» обладает свойством линейной поляризации, которое проявляется в том, что она создает в одной плоскости пространства (которую называют плоскостью поляризации) колебания электрического поля с более высокой амплитудой, чем в перпендикулярной плоскости, т. е. обладает в этих плоскостях различным усилением. Коэффициент усиления антенны, приводимый в технических характеристиках, обычно относится к плоскости поляризации, совпадающей для антенны «волновой канал» с плоскостью, в которой расположены все ее элементы. Если эта плоскость расположена параллельно земной поверхности, то антенна имеет горизонтальную поляризацию; при повороте антенны на 90° вокруг своей оси поляризация будет вертикальной.
Две или несколько антенн, расположенных определенным образом относительно друг друга, образуют антенную систему, имеющую в плоскости поляризации более узкую диаграмму на.правленности по сравнению с одиночной антенной такого же типа. С радиостанциями серии ФМ-300 могут использоваться двухэтажные, двухрядные и двухсторонние антенные системы, образованные двумя антеннами типа «волновой канал». В двухэтажных системах антенны располагаются друг над другом на расстоянии около 0,75 длины волны; в двухрядных — на таком же расстоянии, параллельно друг другу, но рядом на одной высоте. Соединение с приемопередатчиком осуществляется через специальное согласующее устройство, обеспечивающее синфазное питание обеих антенн. Поляризация антенных систем, так же как и одиночных антенн, определяется положением плоскостей, в которых расположены вибраторы по отношению к земной поверхности.
Последний вариант — двухсторонняя система, строго говоря, не является антенной системой, а представляет 32
собой просто две параллельно подключенные к приемопередатчику антенны, работающие в противоположных направлениях. Форма диаграммы направленности у двухсторонней системы такая же, как у одиночной антенны, но в каждом направлении она излучает только половинную мощность передатчика, что эквивалентно уменьшению ее коэффициента усиления в 2 раза.
Антенные системы могут быть образованы также из ненаправленных антенн, например из двух штыревых стационарных антенн. Особенностью такой двухвибраторной системы является то, что подбором расстояния между антеннами и способа их. питания можно получить одно- или двухстороннюю диаграмму направленности и различным образом ориентированное направление максимального излучения. Так, при расстоянии между антеннами, равном половине длины волны, и синфазном питании диаграмма направленности в горизонтальной плоскости имеет форму сравнительно узкой восьмерки (угол раствора 60°), а направление максимального излучения перпендикулярно плоскости, в которой расположены вибраторы. Если же антенны расположить на расстоянии 0,25 длины волны и питать со сдвигом фазы, то диаграмма направленности будет иметь форму кардиоиды с углом раствора 180° и максимальным излучением в сторону антенны, подключенной к более длинному питающему кабелю.
Направленные антенны и антенные системы применяются для увеличения дальности связи между двумя или несколькими радиостанциями в тех случаях, - когда^ антенны кругового излучения не обеспечивают уверенной связи. Нужная система и вид поляризации подбираются по значению усиления и форме диаграммы направленности. При этом на выбор типа антенны могут влиять структура радиосети, условия эксплуатации радиостанции, экономические соображения и др. Например, двухвибраторную систему с кардиоидной диаграммой полезно применять при расположении радиостанций вблизи границ зон обслуживания, когда необходимо обеспечить равномерное излучение по одну сторону от границы и возможно полнее подавить его на противоположной территории; двухсторонняя антенна в ряде случаев может успешно использоваться на промежуточных станциях первого типа (с одним приемопередатчиком) вместо дорогой коллинеарной и т. д. „
Устройство питания. Питание цепей радиостанции ФМ-300 осуществляется постоянным напряжением 13,6 В
с допустимыми пределами отклонения +15 и —20 %* (10,8—15,6 В), Мобильные радиостанции питаются от стартерного аккумулятора автомашины, отрицательный полюс которого соединен с корпусом; в стационарном варианте радиостанции питаются от сети переменного тока через придаваемое к ним устройство питания типа НТ-220 /12Т. К устройству питания может быть подключен аккумулятор резервного питания 12 В. В нормальном режиме питание осуществляется по буферной схеме; при исчезновении напряжения сети переход на питание от резервного аккумулятора происходит автоматически без перерыва питания.
Блок НТ-220/12Т может работать в одном из следующих режимов.
Сетевой режим. При гарантированном энергоснабжении аккумулятор резервного питания не ставится и работа устройства НТ-220/12Т заключается лишь в преобразовании переменного напряжения сети в постоянное стабилизированное напряжение 13,8 В и ограничении тока нагрузки до величины, определенной техническими характеристиками устройства. Для других режимов, предполагающих негарантированное энергоснабжейие, наличие резервного аккумулятора обязательно.
Аварийный режим. При отсутствии сетевого напряжения питание аппаратуры осуществляется непосредственно от аккумулятора резервного питания. Автоматика блока предотвращает полный разряд аккумулятора, отключая его от потребителя при снижении напряжения до 10,8 В. С этого момента радиостанция полностью обесточивается.
Аварийный режим заканчивается в момент восстановления напряжения сети и в зависимости" от степени разряда аккумулятора устройство питания переходит либо в режим заряда, либо в буферный.
Режим заряда. Если в момент восстановления напряжения сети напряжение аккумулятора было 10,8 В, то он остается отключенным от радиостанции. В этом случае устройство НТ-220/12Т обеспечивает питание радиостанции нормальным стабилизированным напряжением, как при сетевом режиме, и одновременно заряжает отключенный от нагрузки аккумулятор через последовательно включенные кремниевый диод и лампу накаливания 12 В, 18 Вт. Диод включен навстречу напряжению аккумулятора, не пропуская его на выходные зажимы устройства питания и отделяя, таким образом, цепь на-
грузки от цепи заряда. Этот режим продолжается до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 11,8 В.
Нормальный (буферный) режим. Если по окончании аварийного режима напряжение аккумулятора было не ниже 11,8 В или достигло этого значения в течение режима заряда, автоматика устройства питания вновь подключает его к потребителю параллельно с генератором стабильного тока, обеспечивая питание радиостанции по буферной схеме. В этом режиме последовательная цепь из диода с лампой накаливания закорочена, а аккумулятор подзаряжается током, значение которого равно разности между максимально допустимым током и током нагрузки. Подзаряд идет до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет номинального значения выходного напряжения стабилизатора 13,8 В.
Устройство питания рассчитано на работу от сети 220 В (+Ю; —15%) и частотой 50±5 Гц. В этих пределах изменение номинального напряжения питания не превышает ±0,2 В. При номинальном напряжении сети изменение нагрузки от 0 до 4 А уменьшает выходное напряжение не более чем на 0,5 В. Допустимый ток нагрузки составляет 4,2±0,2 А; зарядный ток (при напряжении аккумулятора 11,4 В) в зависимости от нагрузки имеет значение от 0,6 до 1,2 А. Наибольшая потребляемая мощность при напряжении сети 242 В составляет 220 В-А. " ■
Габариты устройства питания-—385X240X125 мм, масса составляет 11 кг.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РАДИОСТАНЦИЙ
Блок ретрансляции. Блок селективной ретрансляции АДК-5 предназначен для обеспечения непосредственной связи между центральной и абонентской радиостанциями при их взаимном удалении на расстояние, превышающее гарантированную дальность действия аппаратуры. Установленный на промежуточной станции блок АДК-5 переключает ее по специальной команде в режим ретрансляции; переключение при этом происходит избирательно: в режим ретрансляции автоматически переводятся только те промежуточные станции сети, которые необходимы в данный момент для установления связи с нужной оконечной радиостанцией.
Блок АДК-5 может работать как самостоятельно, обеспечивая при этом только ретрансляцию сигналов, так и 3*
совместно с передающим блоком телесигнализации ТЖА-5. В последнем случае промежуточная радиостанция кроме функции ретранслятора обеспечивает также возможность передачи телесигнализации и выполнения всех других функций блока ТЖА-5.
Основные параметры блока АДК-5:
Входное напряжение (от приемника), В’ .2
Выходное напряжение (к передатчику), мВ ..120
Ширина полосы селектора по отношению к номи
нальной частоте, %: минимальная 1,5
максимальная 7,5
Время задержки сигнала, мс 400
Напряжение питания, В 10,8—15,6
Потребляемый ток, мА 300
Рабочий диапазон температурОт—25 до -]-55°С
Принцип работы блока АДК-5 заключается в том, что прием некоторого, заранее заданного двухчастотйого сигнала вызывает появление на выходах соответствующих селекторов постоянных напряжений, суммарное воздействие которых заставляет сработать исполнительные реле и выполнить необходимые для осуществления режима ретрансляции переключения. В качестве таких сигналов для каждого блока АДК-5 могут быть выбраны любые пять из следующих 16 двухчастотных комбинаций: десяти сигналов адреса промежуточных радиостанций, трех команд переключения на ретрансляцию и трех сигналов циркулярного вызова (см. табл. 7).
Возможность приема в данный момент времени любого из пяти выбранных сигналов обеспечивается специальной схемой поиска, состоящей из тактового генератора и счетчика импульсов. Схема поиска последовательно и циклически настраивает селекторы блока АДК-5 на каждую из пяти двухчастотных комбинаций. Настройка на каждый сигнал сохраняется в течение 60 мс.' Появление в это время на входе селекторов соответствующих этому сигналу тональных частот приводит к включению схемы задержки и остановке схемы поиска в положении, соответствующем принимаемому сигналу.
Упомянутые выше элементы блока АДК-5 (цепь задержки, пятисигнальный селектор, устройство поиска) по схеме и принципу работы аналогичны соответствующим устройствам в блоках телесигнализации ТЖА-ТЖК и потому здесь не рассматриваются; описание их работы можно найти в соответствующих параграфах книги.
Если принятый двухтональный сигнал был достаточно продолжительным, то через 400 мс он появится на выходе схемы задержки в виде импульса постоянного тока. Этот импульс опрокидывает триггер приема, который са- моблокируется до момента отбоя. При опрокидывании триггер приема вызывает срабатывание двух реле, переводящих радиостанцию в режим ретрансляции, подключение к резонансным контурам селекторов элементов настройки на сигнал отбоя (1560 4-2080 Гц) и шунтирование управляющих выходов счетчика.
Таким образом, через 400 мс после начала приема одной из пяти присвоенных данному блоку двухчастотных комбинаций промежуточная радиостанция начинает работать в режиме ретрансляции, а блок АДК-5 прекращает прием поступающего сигнала и переходит в режим ожидания приема сигнала отбоя. В этом состоянии блока никакие другие сигналы им не могут быть приняты, так как выходы счетчика зашунтированы.
Сигнал отбоя поступает непосредственно на селектор (без участия счетчика), но в отличие.от остальных сигналов в течение всего времени его приема состояние блока АДК-5 не изменяется. В момент окончания сигнала отбоя на выходе схемы задержки высокий уровень скачком изменяется на низкий. Этот скачок является управляющим сигналом, который возвращает триггер приема в исходное состояние. При этом обесточиваются исполнительные реле, прекращается режим ретрансляции, отключаются настроечные элементы сигнала отбоя, снимается шунт с выходов счетчика и вновь запускается тактовый генератор. Блок АДК-5 переходит в режим поиска до приема очередной команды.
Аналогичный скачок напряжения, возникающий в момент окончания приема предыдущего сигнала, не может вернуть триггер приема в исходное состояние благодаря специальной схеме, блокирующей этот импульс. Блокирующая схема включается в момент опрокидывания триггера и спустя некоторое время автоматически выключается. Поскольку же в момент окончания приема сигнала отбоя триггер не опрокидывается, то блокирующая цепь остается выключенной.
Блок АДК-5 может работать в режиме постоянной ретрансляции, который осуществляется установкой перемычки в триггере приема. В этом случае на вход триггера постоянно подается потенциал земли, удерживающий его
в опрокинутом состоянии независимо от воздействия любых внешних сигналов.
Блоки дистанционного управления. Система дистанционного управления состоит из передающего блока ТК-403/К, устанавливаемого вместе с пультом управления ФК-402 или передающим блоком телесигнализации ТЖА-5 в удобном для оператора месте, и приемных блоков трех типов ТК-403/АВ-1, ТК-403/АВ-2 и ТК-404/АВ, размещаемых рядом с приемопередатчиком. Передающий и приемный блоки соединяются между собой двух- или четырехпроводной соединительной линией, длина которой зависит от ее параметров и может достигать нескольких километров.
Упомянутые блоки позволяют организовать три варианта схем дистанционного управления:
ТК-403/К+ТК-403/АВ-1 для управления оконечной, центральной или промежуточной радиостанцией, если в состав последней входит один приемопередатчик;
ТК-403/К+ТК-403/АВ-2 для управления промежуточной радиостанцией, состоящей из двух приемопередатчиков, или двумя независимо работающими приемопередатчиками оконечной или центральной радиостанции (например, основным и резервным);
ТК-403/К+ТК-404/АВ для управления одним приемопередатчиком из двух различных пунктов.
При дистанционном управлении предусмотрено выполнение следующих операций: включение и выключение приемопередатчика; перевод радиостанции из режима дежурного приема в режим передачи и обратно; переключение промежуточных радиостанций в режим ретрансляции; передача всех низкочастотных сигналов (разговор, вызов и т. д.) между пультом управления и приемопередатчиком; сигнализация о питании приемопередатчика от резервного источника питания (для вариантов «а» и «б») или о занятости одного из двух пультов управления (для варианта «в»); обеспечение приоритета одному из блоков (для варианта «в»); подключение пульта управления к одному или другому приемопередатчику (для варианта «б»).
Основные параметры системы дистанционного управления (одинаковые для всех блоков):
Входное сопротивление соединительной линии, Ом 600 Уровень, подаваемый в линию, дБ .... '. От —6 до 0
Входное напряжение приемного блока, В2
Неравномерность частотной характеристики, дБ +2
Коэффициент искажений, % 2
Наибольший уровень шума, дБ —50
Максимальное затухание соединительной линии, дБ10
Допустимое сопротивление линии, Ом . . . .1000
Минимальное сопротивление изоляции соединитель
ной линии, кОм: жила — земля 20
/ жила—жила ...40
Номинальное линейное напряжение, В .55
Допустимое напряжение при обрыве линии, В .70
Напряжение питания, В -4-12
Температура окружающей средыОт —25 до -|-55оС
Параметры, зависящие от типа блока:
Тип блока .... ТК-403/К ТК-403/АВ-1ТК-403/АВ-2 ТК-404/АД
Потребление, мА .250200200500
Габариты, мм. . . 73X185X287 75X170X330 75X170X280 75X170X385
Масса, кг ... .2,52,533,5
Передача команд в системе дистанционного управления осуществляется путем установки в соединительной линии заранее определенного для каждой команды значения постоянного линейного тока.
Линейный ток создается находящимся в передающем блоке мультивибратором, вырабатывающим колебания с частотой около 30 кГц. После соответствующей трансформации, выпрямления и фильтрации получается постоянное напряжение 55—60 В, которое подается в соединительную линию через цепочку из шести последовательно соединенных регулировочных резисторов. Значение линейного тока, приписанное данной команде, устанавливается закорачиванием части регулировочных резисторов' при помощи двух реле, которые срабатывают при нажатии соответствующей кнопки на пульте управления.
В задачу приемных блоков дистанционного управления входит расшифровка поступающих от передающего блока команд и выполнение переключений в приемопередатчике, соответствующих этим командам. Линейный ток, протекая в блоке через цепочку нагрузочных сопротивлений, создает на каждом звене этой цепочки падение напряжения. Если какое-то из этих напряжений превышает опорное, которое вырабатывается местные генератором, отпирается соответствующая переключающая цепочка на транзисторах, что приводит к срабатыванию одного из исполнительных реле. Каждому значению линейного тока соответствует свое значение падения- напряжения, а значит, и совершенно определенная комбинация включенных и выключенных исполнительных реле, которые своими
контактами производят необходимые для выполнения команды переключения.
, Вследствие наличия в цепях дистанционного управления значительных емкостей и индуктивностей выполнение команд происходит с некоторой задержкой. Время выполнения команды зависит от ее характера и от параметров соединительной линии, составляя в среднем 200— 500 мс.
При управлении радиостанцией из двух пунктов блок ТК-404/АВ обеспечивает оператору одного из пультов управления (№ 1) преимущественное право пользования радиоканалом. Он может вступить в связь независимо от того, ведется в этот момент работа с пульта № 2 или нет. Команда на включение приемопередатчика, поданная с пульта № 1, кроме своего прямого назначения выполняет в блоке ТК-404/АВ две дополнительные функции: включает в линию пульта № 2 сопротивление 2,2 кОм, что зажигает на втором пульте сигнальный светодиод, означающий занятость пульта № 1, и блокирует возможность переключения радиостанции в режим передачи и ретрансляции с пульта № 2.
Если команда на включение подается с пульта № 2, то сигнализация занятости в сторону пульта № 1 осуществляется аналогичным образом, но блокировки первой линии не происходит и оператор пульта № 2 не может прервать связь, ведущуюся с главного пульта (№ 1).
СИСТЕМА ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИИ
Разработанная для радиостанций серии ФМ-300 система телесигнализации обеспечивает диспетчеру возмож- ность непрерывного контроля за исправностью, состоянием и коммутацией оборудования высокого напряжения электрических подстанций централизованного обслуживания (без постоянного дежурного персонала). К системе сигнализации подключаются датчики схемы вторичных цепей подстанции, следящие за состоянием и параметрами тех или иных цепей, фидеров, трансформаторов и т. д. При достижении каким-либо параметром некоторой установленной критической величины, при изменении состояния или возникновении неисправности любого оборудования, включенного в системы сигнализации, последняя
автоматически запускается от соответствующего реле схемы вторичной цепи и передает об этом на диспетчерский пункт заранее условленный сигнал. Передача сигнала периодически повторяется до получения от центральной радиостанции специального сигнала, подтверждающего прием передаваемой информации.
Последующее включение системы сигнализации произойдет при очередном изменении в состоянии высоковольтного оборудования подстанции. В промежутках система сигнализации не работает, абонентская радиостанция находится в режиме дежурного приема и не занимает эфир передачей контрольной частоты или пилот-сигнала с целью постоянной проверки исправности канала телесигнализации. При необходимости такая проверка может быть осуществлена диспетчером в любое время путем передачи специально предусмотренной для этого команды и получения от абонентской радиостанции через несколько секунд обратного сигнала, свидетельствующего об исправности тракта.
Система сигнализации выполнена в виде двух самостоятельных функциональных блоков, работающих совместно с любым приемопередатчиком серии ФМ-300 и выполняющих одновременно функции пульта управления радиостанцией. Один из -блоков (приемный) располагается на диспетчерском пункте предприятия или района электросетей, второй (передающий) на объекте, с которого необходимо получать информацию о состоянии или неисправности оборудования. Количество объектов, контролируемых одним приемным блоком, не превышает десяти, при этом с каждого из них может быть передано от одного до десяти независимых1 сигналов состояния. В этом случае диспетчер получает отдельную информацию о состоянии или характере повреждения данного конкретного элемента подстанции (выключателя, фидера, ограждения и др.). Однако система допускает возможность группировки сигналов, т. е. подключения к любому из десяти входов передающего блока не одного, а двух и более реле вторичной цепи, так же, как это было сделано в прежней трехсигнальной системе сигнализации. Количество оборудования, охваченного системой сигнализации, может быть, таким образом, значительно увеличено, но получаемый диспетчером сигнал при этом означает лишь, что в данной группе оборудования произошло какое-то изменение (без расшифровки, что именно и с каким оборудованием).
Принятые на диспетчерском пункте сигналы воспроизводятся в виде свечения светодиодов, расположенных на передней панели приемного блока телесигнализации, которое сопровождается акустическим сигналом. Такой способ индикации не очень удобен для диспетчера, поэтому. в систему телесигнализации входит специальное переходное устройство, позволяющее использовать эти сигналы для включения индикаторных лампочек или изменения положения символов на мнемосхеме диспетчерского щита аналогично тому, как это выполнено в других системах телемеханики.
Передающий блок телесигнализации ТЖА-5 (русское обозначение венгерской аббревиатуры Г/А-5, дословно означающей «абонентский блок дистанционной сигнализации») осуществляет следующие функции:
включение передатчика абонентской радиостанции при возникновении на необслуживаемой подстанции какого- либо повреждения, изменения состояния оборудования, аварийной ситуации, а также при получении от центральной радиостанции одной из команд «Запрос» или «Контроль»;
периодическую передачу кодированного сигнала адреса (опознавания), присвоенного подстанции, с которой ведется передача, и означающего ее номер или название;
периодическую передачу кодированного сигнала о характере неисправности или изменении состояния оборудования и одновременную передачу остальных девяти сигналов, характеризующих состояние оборудования в момент передачи;
передачу сигнала о любом изменении в состоянии высоковольтного оборудования, происшедшем уже в процессе сигнализации (также вместе с остальными девятью -сигналами);
прекращение сигнализации, выключение передатчика и перевод радиостанции в режим дежурного приема при получении от центральной радиостанции сигнала, подтверждающего прием диспетчером передаваемой информации («Отбой»);
возобновление периодической сигнализации о состоянии оборудования подстанции в данный момент при получении от центральной радиостанции команды «Запрос»;
проверку исправности тракта передачи аварийного сигнала по команде «Контроль», полученной от центральной радиостанции;
42
прием присвоенного данной подстанции сигнала адреса и четырех общих для всех радиостанций с телесигнализацией команд: «Запрос», «Контроль», «Отбой» и «Вызов»;
вызов центральной радиостанции и ведение с ней телефонного обмена при нахождении на подстанции обслуживающего персонала, прибывшего для проведения ремонтных или профилактических работ.
Из приведенного перечня видно, что блок ТЖА-5 помимо своего прямого назначения выполняет также некоторые функции пульта управления радиостанцией. В качестве последнего блок обеспечивает возможность вызова только центральной радиостанции и выполнения операций по ведению телефонных переговоров с ней. Необходимые для этого органы управления и сигнальные светодиоды расположены на передней панели блока ТЖА-5; манипуляции с ними практически не отличаются от аналогичных операций при работе со стационарными пультами управления типа ФК-402.
Приемный блок телесигнализации ТЖК-5 (центральный блок дистанционной сигнализации) также выполняет функции как собственно устройства сигнализации, так и стационарного пульта управления центральной радиостанцией. Как пульт управления он полностью аналогичен пультам типа ФК-402 и так же, как они, имеет два варианта исполнения — симплексное ТЖК-5С и дуплексное ТЖК-5Д. - В качестве, же устройства телесигнализации блок ТЖК-5 обеспечивает выполнение функций: прием от абонентских радиостанций с телесигнализацией . кодированных сигналов адреса подстанции и сигналов о состоянии (неисправности) высоковольтного оборудования;
расшифровку принятых сигналов адреса и состояния и воспроизведение их в виде оптической и акустической сигнализаций;
запрет приема сигналов адреса, поступающих одновременно от двух и более абонентских радиостанций;
передачу десяти сигналов адреса, присвоенных абонентским радиостанциям с телесигнализацией, и четырех команд, управляющих работой системы сигнализации («Запрос», «Контроль», «Отбой» и «Вызов»).
АППАРАТУРА ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
Блоки телесигнализации ТЖА-5 и ТЖК-5 выполнены в виде настольной конструкции, устанавливаемой в лю-
бом удобном месте без крепления. Для удобства и лучшего обзора лицевые панели блоков наклонены в сторону оператора. На передней панели расположены: органы управления радиостанцией; сигнальные и индикаторные светодиоды; кнопки вызова, ретрансляции, передачи дистанционных команд и др.; встроенный динамик и разъем для микротелефонной трубки. Остальные элементы размещены на задней стенке блока.
Схемы обоих блоков собраны из унифицированных узлов с широким использованием интегральных схем, полупроводниковых элементов и однотипных схемных решений. На интегральных схемах, в частности, собраны все цепи логики и автоматики, цепи кодирования и дешифровки сигналов, элементы памяти, счетчики тактовой частоты, генераторы и др.; транзисторы использованы главным образом в коммутационных цепях.
Вследствие однотипности построения аппаратуры приведенные далее технические характеристики в равной степени относятся к приемному и передающему блокам (кроме их габаритов и массы). Аппаратура телесигнализации рассчитана на установку в помещениях, хотя и допускает размещение в шкафах наружной установки всех типов или в других неотапливаемых помещениях. Завод гарантирует нормальную работоспособность аппаратуры при температуре окружающей среды от —25 до +55 °C. В этих пределах аппаратура сохраняет следующие оговоренные техническими условиями характеристики:
Время одного цикла сигнализации, с 8
В том числе: .передачасигналов адреса 2
передачасигналов состояния 0,3
пауза 5,7
Номинальное входное напряжение, поступающее от приемника(на частоте 1000Гц), В2
Номинальное выходное напряжение, подаваемое на .передатчик (на частоте 1000 Гц), мВ ....120
'Величина предыскажений, дБ/октаву ±6
Стабильность частоты генераторов, % .....+1
Полоса пропускания селекторов (по отношению к номинальной частоте), ,%: минимальная ±1,5
максимальная ±7,5
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в полосе 300—3400 Гц, дБ, менее ....3
Мощность усилителя динамика, Вт 1
Коэффициент нелинейных искажений,%, не менее5
Напряжение питания, В: от аккумулятора10,8—15,6
от сети переменного тока (50±5 Гц)•187—242
Потребляемый ток, А, менее 1
Габариты блока ТЖА-5 (ТЖК-5), мм ... . 240X340X120
<240x340x160)
Масса блока ТЖА-5 (ТЖК-5), кг 4(4,7)
В блоках ТЖА-ТЖК предусмотрена защита от возможности получения ложной сигнализации вследствие воздействия внешних импульсных помех или компонентов разговорного сигнала, частоты которых совпадают с частотами вызова, адреса или дистанционных команд. Этой цели служат специальные цепи задержки, включенные на выходах селекторов. Поскольку длительность импульсных помех обычно не превышает 400—500 мс, параметры цепи задержки выбраны так, что сигнал на ее выходе появляется только в том случае, если он непрерывно присутствует на входе не менее 400 мс, а исчезает одновременно с исчезновением сигнала на входе. В свя- ви с этим длительность всех двухчастотных сигналов в системах сигнализации и ретрансляции принята равной 2 с.
Прием одночастотных сигналов задержкой не сопровождается, так как время, отведенное для их передачи, составляет всего 300 мс. В пределах этого интервала по принятому в аппаратуре способу кодирования для передачи каждой из следующей друг за другом кодирующих частот отведено строго определенное время — 30 мс. Любое нарушение порядка следования или времени приема однотональных частот приводит . к блокировке приема сигнала. Таким образом, случайные помехи, попадающие на одночастотный приемник вне интервала времени 300 мс, не смогут вызвать ложной сигнализации состояния, а вероятность их появления на частоте сигнала в течение какого-либо промежутка в 30 мс, да еще в каждом цикле сигнализации, весьма невелика. В результате аппаратура обладает высокой помехозащищенностью.
Помимо этого в блоке ТЖК-5 имеется так называемая схема запрета, предотвращающая возможность приема сигналов от двух или нескольких одновременно работающих абонентских '"радиостанций с телесигнализацией. Может случиться, что во время передачи сигнализации с одной из станций сети начнет работать еще одна, и сигналы этой, в данном случае «мешающей» станции будут приняты на диспетчерском пункте во время 5,7-секундной паузы. В этом случае схема запрета блокирует прием и включает на пульте блока ТЖА-5 сигнал «Ошибка».
ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Основной монтаж блоков телесигнализации выполнен на основе интегральных схем, содержащих в себе различные элементы электронных устройств и выполненных по специальной технологии. Техника эта сравнительно новая и не всем достаточно хорошо известная, в связи с чем ниже приводятся краткие сведения об интегральных схемах и их элементах, использующихся в аппаратуре ТЖА-ТЖК.
Современная технология производства электронных устройств во многих случаях позволяет отказаться от использования традиционных радиотехнических деталей, выполненных в виде отдельных самостоятельных изделий (конденсаторов, резисторов и др.), которые затем крепятся на шасси и в определенной последовательности соединяются между собой проводниками при помощи пайки. По новой технологии оказалось возможным создавать полупроводниковые кристаллы, объединяющие в себе целый ряд свойств отдельных традиционных деталей и образующие, таким образом, самостоятельный функциональный элемент или узел электронного устройства.
Свойства полупроводникового кристалла сильно зависят от наличия в нем примесей, поэтому в электронной промышленности используется сырье очень высокой степени чистоты. Вводя в различные области такого сверхчистого кристалла специально подобранные и точно дозированные примеси, можно получить в нем области с различными электрическими свойствами. Так, например, можно сформировать в кристалле зоны концентрации отрицательных или положительных зарядов — так называемые зоны п или р (от лат. negativus— отрицательный и positives — положительный). Две такие зоны, расположенные на расстоянии, не превышающем нескольких десятков микрометров (1 мкм = 0,001 мм) друг от друга, образуют р-п переход с односторонней проводимостью, т. е. область, которая ведет себя как полупроводниковый диод. При образовании рядом еще одной зоны п или, р получается область со свойствами полупроводникового триода (транзистора) с прямой (р-п-р) или обратной ^п-р-п^ проводимостью. В других случаях формируются области, обладающие свойствами конденсаторов и резисторов с заданными номиналами емкости и сопротивления, а также проводящие области внутри /кристалла,, соединяющие между собой сформированные элементы.
Посредством последовательных технологических операций в кристалле может быть сформировано большое количество областей как с одинаковыми, так и с различными свойствами. В результате такой кристалл эквивалентен некоторой электронной схеме, выполняющей самостоятельные функции (усилитель, генератор, счетчик, коммутатор и т. д.) или являющейся составной частью общей схемы аппаратуры. Следует при этом особо отметить, что технология изготовления, равно как и последующие операции измерений и отбраковки, полностью поддаются автоматизации, благодаря чему показатели производительности и себестоимости изделий у новой технологии значительно лучше, чем у традиционной.
Полупроводниковый кристалл (обычно кремниевый), в котором описанным выше способом созданы и соединены друг с другом в определенной последовательности различные невидимые области, эквивалентные по свойствам тем или иным радиотехническим элементам, и который после такой обработки представляет собой, по существу, целый многоэлементный электронный блок, называется интегральной (т. е. совмещенной, скомпонованной в одно целое) схемой. Внешне интегральная схема выглядит как тонкая (0,5 мм) кремниевая пластинка небольшого размера (несколько квадратных миллиметров или сантиметров) с напыленными на ее поверхности узкими металлическими соединительными дорожками. Пластинка заключена в пластмассовый корпус, снабженный контактами для подключения к другим элементам аппаратуры.
Современные интегральные схемы имеют высокую степень интеграции (плотность заполнения), доходящую до 1000 и более элементов на 1 мм2 поверхности пластинки. Несмотря на это, их надежность значительно выше обычных схем, так как технология изготовления интегральных схем позволяет создать практически неповреждаемые внутренние и внешние межэлементные соединения, являющиеся основным источником отказов в работе аппаратуры. Миниатюрные размеры и незначительная масса интегральных схем дают возможность конструировать весьма сложную по схеме, но в то же время легкую и экономичную аппаратуру небольшого размера.
В блоках телесигнализации ТЖА-ТЖК на основе интегральных схем выполнены все логические элементы, мультивибраторы и триггеры, счетчики и коммутаторы, генераторы и усилители, компараторы, регистры, блоки
памяти и т. д. Назначение и функции некоторых из этих устройств приведены ниже.
Логические элементы. Логические элементы, представляющие собой интегральную схему с одним выходом и несколькими входами, широко применяются в схемах автоматики для управления работой тех или иных функциональных узлов аппаратуры. Управление осуществляется подачей с выхода логического элемента в нужную точку схемы одного из двух управляющих уровней — высокого или низкого *. В свою очередь, выходной уровень определенным образом зависит от соотношения уровней на входах логического элемента. Следовательно, логический элемент, как показывает само название,, способен выполнять простейшую логическую операцию:' если соблюдены некоторые определенные условия (в виде соотношения уровней на входе), выдавать какой-то один, заранее обусловленный управляющий уровень, а при нарушении этих условий — изменять его на противоположный. Более сложные логические операции выполняются посредством соединения нескольких логических элементов в одну многозвенную управляющую цепочку.
По характеру выполняемых операций различают четыре типа логических элементов, названия которых, обозначения и соотношения входных и выходных уровней приведены в табл. 3.
Элемент типа И выполняет операцию логического умножения, которая описывается уравнением m—abc, где т означает сигнал на выходе элемента; а, Ь, с— сигналы на соответствующих входах. (Для примера взят элемент с тремя входами; на практике их может быть и больше.) Из этого уравнения следует, что высокий уровень на выходе элемента И (/и=1) будет только тогда, когда на всех его входах одновременно присутствует уровень 1 (а=6=с—1). Если же хотя бы на одном из входов (любом) появится уровень 0, то произведение abc обращается в О и, следовательно, на выходе появляется низкий уровень (щ=0). Таким образом, элемент И с тремя вхо-
1 Под высоким управляющим уровнем, который обозначается цифрой 1 или буквой Н (от англ. High — высокий), понимается наличие в данной точке сигнала достаточно большой для последующего воздействия величины. Низкому уровню, обозначаемому цифрой 0 или буквой L (англ. Low — низкий), соответствует отсутствие сигнала (состояние покоя) или же недостаточное его значение. В рассматриваемой аппаратуре эти уровни имеют значения приблизительно +10 и 0 В соответственно. : 48
Таблица 3. Виды,логических элементов
Обозначение
Наз- ванне
Уровень на входах
я к
л о
О X
0
Уравнение
на всех
на всех или хотя бы на одном из них
дами обеспечивает выполнение логического положения типа: «Данное событие (действие) может состояться, если одновременно будут выполнены и первое, и второе, и третье условия». Так, например, включение электродвигателя лифта происходит только в том случае, если закрыты и дверка кабины, и дверь шахты, и нажата кнопка нужного этажа.
Другое логическое положение «Данное событие произойдет, если будет выполнено хотя бы одно из нескольких условий» реализуется элементом ИЛИ, выполняющим операцию логического сложения. Низкий уровень на выходе элемента ИЛИ возникает только при наличии уровня 0 на всех входах; в любом другом случае, когда на одном или нескольких входах присутствует высокий
уровень, на выходе элемента существует также высокий уровень. В примере е лифтом это означает, что электродвигатель будет включен при нажатии кнопки или второго, или третьего, или любого другого этажа.
При рассматривании уравнения для элемента ИЛИ может создаться впечатление, что в зависимости от числа входов с высоким уровнем выходной уровень может лринимать любое целое значение^ На самом деле это не так, поскольку это уравнение выражает функцию логического сложения, законы которого отличны от других видов сложения (арифметического, алгебраического, векторного и др.). Не затрагивая здесь этих законов, укажем лишь, что данное уравнение, по сути дела, отражает не сумму некоторых величин, а результат, воздействия на логический элемент нескольких различных уровней. Как -было отмечено выше, сами эти уровни могут иметь только два значения — 0 или 1 и никаких других значений лринимать не могут. Таким образом, уравнение m'=a-V +6+с следует понимать как выраженную на 'языке математической логики закономерность: «Результатом воздействия уровнем 1 на вход а или на вход b или на вход с или одновременного воздействия уровнями I на несколько входов, взятых в любой' комбинации, является возникновение на выходе логического элемента ИЛИ уровня 1». Иными словами, воздействия не суммируются и для получения данного результата необходимо и достаточно одного из них, остальные при этом никак не проявляются. В лифте, например, при нажатии двух кнопок, скажем, третьего и пятого этажей, кабина поднимется не до восьмого, а лишь до третьего этажа (ближайшего из заказанных).
К логическим элементам относится также инвертор, выполняющий, как показывает его название, инверсию (преобразование) уровней. Уровень на выходе инвертора всегда противоположен уровню на его входе: если на входе 0, то на выходе 1, и наоборот. Это условие записывается в виде уравнения т=а, где черточка над символом означает инвертированный уровень (т. е. если л—0, то 6=1). Инверторы могут применяться в схемах автоматики в качестве самостоятельного элемента или в сочетании с другими логическими элементами. Если сформировать, например, в виде единой интегральной схемы логический элемент типа И и включенный на его выходе инвертор, то получится новый логический элемент НЕ-И, названный так потому, что результат его 50
работы противоположен результату элемента И. В тех случаях, когда элемент И выдает сигнал в виде уровня 1, на выходе элемента НЕ-И возникает уровень 0, и наоборот. Иными словами, элемент типа НЕ-И реализует логическое положение вида: «Данное событие может произойти, если не выполнены все (или хотя бы одно из них) заранее определенные условия». Точно так же, логический элемент HE-ИЛИ представляет собой комбинацию элемента ИЛИ и инвертора, а действие его противоположно действию элемента ИЛИ: он не разрешает выполнение операции, если хотя бы одно из условий (или все) будет выполнено.
Мультивибратор. Этот элемент по схеме представляет собой два транзистора, входы и выходы которых через делители напряжения и конденсаторы соединены крест- накрест (выход первого со входом' второго, а выход второго со входом первого). При таком соединении каждый транзистор управляет работой другого таким образом, что, когда один из них открыт, другой закрыт, и наоборот. Вследствие наличия в цепи емкостей ток открытого транзистора нарастает постепенно и достигает максимума лишь через некоторое время, определяемое емкостью включенных конденсаторов. В этот момент открывается второй транзистор и закрывает первый подачей на его базу запирающего напряжения. Ток во втором транзисторе через такое же время достигнет максимума и вновь откроет первый транзистор. Процесс повторяется периодически; в результате на выходе мультивибратора возникает серия импульсов, длительность и частота которых устанавливаются соответствующим подбором элементов RC-схемы.
Мультивибраторы являются основным элементом схем тактовых генераторов, вырабатывающих импульсы, управляющие работой счетчиков, логических элементов и других узлов электронных схем.
Триггер. Этот элемент представляет собой разновидность мультивибратора, входы и выходы транзисторов в котором соединены между собой непосредственно (или через резисторы), без участия конденсаторов. В такой схеме взаимосвязанное состояние транзисторов (один открыт, другой закрыт) сохраняется неопределенно долго и самопроизвольно измениться не может. Перевод триггера в другое состояние осуществляется внешним импульсом соответствующего значения и полярности, поданным на базу одного из транзисторов.
Триггерные схемы и их разновидности широко используются в современной аппаратуре; они входят в состав многих электронных устройств и коммутационных цепей, С их помощью построены различные регистры, блоки памяти, компараторы, схемы деления частоты, быстродействующие коммутаторы и т. д.
Счетчик. В блоках ТЖА-ТЖК применяются десятиразрядные счетчики тактовых импульсов, выполненные в виде интегральных схем. Счетчик имеет два входа и. несколько выходов. На один из входов (счетный) подаются импульсы от тактового генератора; второй (вход сброса) служит для возврата счетчика в исходное состояние. Задачей счетчика является выделение из непрерывной серии тех - импульсов, которые необходимы в данный момент для целей управления. При выключенном тактовом генераторе управляющий уровень Н находится на -выходе Q0 счетчика,-а при работе генератора .под воздействием каждого импульса уровень перемещается на один разряд вправо, последовательно появляясь, таким образом, на всех выходах счетчика. С последнего выхода уровень Н подается на вход сброса, счетчик возвращается в начальное положение и счет начинается сначала.
Время нахождения управляющего уровня на каждом выходе счетчика определяется длительностью тактового им пульса. В зависимости от необходимости для управления могут использоваться уровни со всех выходов или лишь с некоторых из них, осуществляя при помощи счетчика самые разнообразные функции — изменение состояния отдельных узлов и элементов аппаратуры в нужный момент времени, периодическое изменение состояния какого- либо узла, распределение управляющих сигналов по разным цепям и т. д.
Регистр. Этот элемент представляет собой интегральную схему, состоящую из двух логических элементов, соединенных по схеме триггера. Как и последний, регистр обладает двумя устойчивыми состояниями, изменение которых осуществляется внешним управляющим импульсом. В отличие от триггера регистр имеет несколько входов, а изменение его состояния (опрокидывание) происходит в соответствии с условиями, определяющими работу использованных в схеме логических элементов. В системе телесигнализации применены регистры на логических элементах типа HE-ИЛИ. Построение регистра и уровни на выходах при различных его состояниях показаны в табл. 4.
Таблица 4. Рабочие уровни регистра
Схема
Уровень на входах
Уровень на выходах
R
S
Q
0
Примечание. Знак ~ (тильда) означает, что регистр не изменяет своего предыдущего состояния.
Исходное состояние регистра при включении аппаратуры обеспечивается подачей на один из входов R уровня L, который сохраняется до выключения блока.
Коммутатор. Представляет собой многополюсное электронное устройство на интегральной схеме, предназначенное для автоматического соединения различных цепей аппаратуры в определенных 'сочетаниях и последовательности. Переключение подведенных к выходам и , входам коммутатора цепей осуществляется по определенной программе в результате воздействия некоторой комбинации импульсов, поданной на специальные управляющие входы. В свою очередь, эти комбинации (управляющий код) определяются режимом работы аппаратуры. Использованные в блоках ТЖА-ТЖК коммутаторы предназначены для подключения к модулятору передатчика сигналов тональной частоты в различных режимах работы — при разговоре, передаче' сигналов, ретрансляции, вызове и соединении с АТС. Управляющие коды и соответствующие им соединения приведены в табл. 5, где символами YO, Y1, ..., Y7 обозначены сигнальные входы; АО, А1, А2— управляющие входы и Z— выход коммутатора.
Операционный усилитель. Многофункциональная интегральная схема, которая в зависимости от исполнения и режима работы может использоваться как собственно усилитель или как основной составной элемент самых разнообразных электронных схем— компараторов, ком- юрессоров, генераторов, цепей регулировки уровня и т. д.
Таблцца 5. Коммутация низкочастотных сигналов
Кроме того, в радиостанциях ФМ-300 операционные усилители использованы в оригинальной схеме комбинированного приемника-генератора телесигналов и сигналов вызова. Такой приемник-генератор состоит из двух совместно работающих операционных усилителей, которые в зависимости от режима их работы эквивалентны либо генератору, либо резонансному контуру, выполняя функции как передатчика, так и приемника сигналов.
Принцип работы схемы поясняется рис. 7. В активном режиме самовозбуждающийся усилитель 2, обладающий коэффициентом усиления ^>1, вместе с последовательным резонансным контуром Lo—СА представляет собой генератор тональных сигналов. Эффективная величина индуктивности, определяющая резонансную частоту контура, зависит от Lq и от затухания делителя R1—R2—Rx> в связи с чем настройка контура в реальных схемах часто осуществляется изменением Rx (или одновременным изменением Lo и Rx). Режим генерации при закрытом транзисторе Т1 обеспечивается цепочкой отрицательной 54
Рис. 7. Принцип работы приемника-генератора сигналов
обратной связи Rti. После резонансного контура сигнал тональной частоты проходит через усилитель / (буферный каскад по схеме трансформатора сопротивлений) и лоступает на модулятор передатчика. Переключатели К1 и К2 находятся при этом в положении 2.
Для перевода схемы в пассивный режим необходимо оба переключателя поставить в -положение 1, а на базу II подать отрицательное напряжение, в результате чего он откроется и замкнет накоротко резистор обратной связи Ro. Генерация прекращается, и усилитель 2 переходит в режим обычного усиления. Вся схема при этом представляет собой некоторый селектор, настройка которого, как и прежде, определяется элементами Lo и Rx. В результате из низкочастотного сигнала, поступающего с выхода приемника, выделяется тональная частота, соответствующая настройке селектора, которая через переключатель К1 подается в нужные цепи аппаратуры для последующей обработки и использования по назначению.
КОДИРОВАНИЕ И ДЕШИФРОВКА СИГНАЛОВ
В новой системе телесигнализации примерно два способа кодирования: информация о состоянии (неисправности) высоковольтного оборудования передается при помощи серии из пяти последовательных тональных частот, а сигналы вызова и постоянные служебные сигналы — одновременной посылкой двух тональных частот. При этом
Таблица 6. Номера вызова и их тональные частоты
Вызванный номер
Частота, ГЦ
Возможные номера вызова
Служебные сингалы
Первая цифра
Вторая цифра
1
750
11,12,13,14,15,
32,33,34,35,36,37,43,
2
870
16,17,18,19,20,
44,45,46,47,54,55,56,
3
1
1000
21,22,23,24,25,
57,65,66,67,76,77,87
4
2
1160
26,27,28,29,38,
5
3
1350
39,48,49,58,59,
6
4
1560
68,69,78,79.88,
7
■ 5
1800
89,98,99
8
6
2080
9
7
2400
8
2760
—
9
3200
двухчастотный
способ
с точки зрения функциональных
возможностей и
выполняемых операции не отличается от
использованного
в прежней трехсигнальной системе (хотя
ряд узлов выполнен на основе оригинальных и принципиально новых схемных решений). Сделано это'для того, чтобы обеспечить возможность совместной работы радиостанций серии ФМ-300 в одной сети с имеющимися в энергосистемах радиостанциями ФМ-10/164 (см. приложение 2). ■
Для двухчастотного кодирования использовано 11 тональных частот, из которых составлены 53 комбинации, отличающиеся друг от друга хотя бы одной частотой. Каждая из этих комбинаций образует двузначный номер вызова, цифрам которого соответствуют определенные тональные частоты (табл. 6). Вызов осуществляется одновременной передачей обеих тональных частот, образующих вызывной номер.
Часть вызывных номеров закреплена для использования в качестве 'постоянных служебных сигналов (табл. 7), одинаковых для всех радиосетей. К этим сигналам отнесены также и вызывные номера (адреса) радиостанций с телесигнализацией, поскольку они помимо своего прямого назначения выполняют операцию переключения промежуточной радиостанции в режим ретрансляции.
Таблица 7. Номера и частоты служебных сигналов
Частота, Гц, соответствующая
Номер
.цифрам сигнала
Значение сигнала
сигнала
первой
второй
Вызов центральной станции
36
юоо
2080
Акустический сигнал вызова
46
1160
2080
Запрос
56
1350
2080
Отбой
66
1560
2080
Контроль
Переключение на ретранс-
76
1800
2080
ляцию:
2400
направление 1
37
1000
направление 2
47
1169
2400
направление 3
57
. 1350
2400
Циркулярный вызов:
1560
2400
группа 1
67
группа 2
77
1800
2400
группа 3
87
2080
2400
Адрес радиостанции
с телесигнализацией:
1000
1000 юоо
1000
1160
1160
1350
1560
1800
1350
первой второй третьей четвертой пятой
32
33
34
35
43
шестой
44
1160
1560
седьмой
45
1160
1800
восьмой
54
1350
1560
девятой
55
1350
1800
десятой
65
1560
1800
Информация о состоянии высоковольтного оборудования подстанции осуществляется при помощи пяти тональных частот, передаваемых друг за другом в определенной последовательности. Кодирование выполняется следующим образом: блок ТЖА-5 имеет 10 информационных входов, на которые подаются выбранные для передачи по радиоканалу сигналы от системы вторичных цепей подстанции, следящей за состоянием оборудования (фидеров, трансформаторов и т. д.). Каждому входу соответствует свой сигнал, означающий определенное состояние оборудования или определенный характер < неисправности. Поступивший на какой-либо вход сигнал вызывает срабатывание подключенного к данному входу реле, управляющего запуском и настройкой генератора тональных сигналов. Реле работают независимо друг от "друга и- каждое может иметь два различных состояния:
О — реле обесточено, рабочие контакты разомкнуты; 1 — реле под током, рабочие контакты замкнуты. Таким образом, общий объем информации, передаваемой блоком ТЖА-5, составляет 10 бит.
Информационные входы блока объединены попарно в пять групп (разрядов) в соответствии с табл. 8.
Таблица 8. Распределение информационных входов по группам
Группы (разряды) I II III IV V
Порядковые номера информационных входов • . 1—2 3—4 5—6 7—8 9—10
Два реле, входящие в состав каждой группы, могут иметь в совокупности четыре различных состояния, каждое из которых однозначно определяется наличием' или отсутствием сигналов на входах, образующих группу. Контакты реле подключают к передатчику сигнализации элементы настройки (индуктивности и резисторы), задавая этим частоту генерируемых тональных сигналов. В результате каждому состоянию пары . реле соответствует передача одной из четырех выбранных для этой цели тональных частот (табл. 9).
Поскольку эти состояния реле и соответствующие им тональные частоты одинаковы во всех группах, а значения сигналов неисправности в каждой группе разные, то сам по себе тональный сигнал не несет информации о характере неисправности — он лишь означает, что в одной из групп (или в нескольких группах одновременно) реле находятся в данном состоянии. Значит, для определения конкретной неисправности необходимо дополнительно указать, какой именно группе принадлежит это состояние. Таким указанием служит промежуток времени в пределах каждого цикла сигнализации, отведенный для передачи тональных частот каждой группы.
На рис. 8,о показана структура полного сигнала состояния, сформированного из четырех указанных выше
Таблица 9. Номиналы информационных частот
Состояние реле на входах
Частота, соответствующая- данному состоянию реле, Гц
нечетных
1четных
.0
0
1160
1
0
1350
0
1
1560
1
1
1800
Примечание. О—рабочие контакты реле разомкнуты; 1—Замкнуты.
Рис. 8. Структура сигнала состояния (а) и ее место в полном цикле сигнализации (б):
1 — сигнал адреса; 2 —сигналы состояния. Прямоугольниками обозначено время, отведенное для передачи разделительной (заштрихованы) и информационных частот каждого разряда (I—V)
информационных частот (белые прямоугольники) и дополнительной, так называемой разделительной частоты 2080 Гц (заштрихована). Время передачи полного сигнала состояния равно 300 мс, в течение которого последовательно передаются десять импульсов длительностью по 30 мс: вначале разделительная частота; затем информационная частота, соответствующая состоянию реле первой группы (/); снова разделительная частота; за ней информационная частота, соответствующая состоянию реле второй группы (//) и так до пятой группы включительно. В следующем цикле сигнализации передача этих частот повторяется в те же отрезки времени и в той же последовательности. Такйм образом, каждый из десяти сигналов о состоянии высоковольтного оборудования однозначно кодируется значением (номиналом) тональной частоты в соответствии с табл. 9 и временем ее передачи в течение каждого цикла сигнализации. Одна и та же тональная частота, но переданная в разные отрезки времени (например, после первого и второго импульсов разделительной частоты) означает разные виды неисправности. Сама разделительная частота никакой информации не несет; ее назначением является управление процессом декодирования сигналов на приемном конце.
Полный цикл' сигнализации (рис. 8,6) составляет 8 с. В течение этого времени абонентская радиостанция последовательно передает присвоенный ей двухтональный сигнал вызова, служащий в данном случае сигналом опо-
знавания (адреса), и все десять сигналов о состоянии оборудования. После этого следует пауза продолжительностью 5,7 с, в течение которой аппаратура находится в режиме приема, а затем весь цикл периодически повторяется до получения от центральной радиостанции команды «Отбой», прекращающей сигнализацию. Таким образом, в системе ДРС-3 диспетчер сразу получает полную информацию о состоянии всего оборудования, включенного в систему сигнализации. При этом любое изменение состояния и 'возникновение новых неисправностей (даже в процессе сигнализации) немедленно приведут к соответствующему изменению структуры передаваемого сигнала (рис. 8,а) и, следовательно, в очередном цикле сигнализации информация об этом новом состоянии будет передана на диспетчерский 'пункт. Так как в данной системе все сигналы состояния передаются практически одновременно (в течение 300 мс), необходимости в установлении какой-либо иерархии сигналов и обеспечении преимущественного права передачи рдного из них, как это было сделано в системе ДРС-2, нет.
Несмотря на сказанное, система сигнализации ТЖА-ТЖК .выполнена так, что вход / предназначен для передачи наиболее важной (аварийной) информации, так как характер 'воспроизведения в приемном блоке поступающего с этого входа сигнала резко отличается от всех остальных. Для привлечения внимания диспетчера этот сигнал сопровождается частой акустической сигнализацией, тогда как для остальных период звучания зуммера составляет 8 с. В остальном распределение сигналов неисправности по информационным входам блока ТЖА-5 произвольное, за исключением случая передачи сигнала о переходе абонентской радиостанции на резервное питание от аккумуляторной батареи. При необходимости такого сигнала он может быть передан только со входа 10; передача его с других информационных входов без переделки схемы невозможна.
Прием и выделение в блоке. ТЖА-5 двухчастотных сигналов осуществляется двумя селективными цепочками, в качестве которых используются операционные усилители комбинированного приемопередатчика сигнализации, работающие в пассивном режиме. Если принятый сигнал содержит обе тональные частоты, на которые настроены селекторы, имеет достаточную амплитуду и длительность, то совместное воздействие возникающих при этом на их выходах напряжений через логическую схему И приводит
в действие схему автоматики, обеспечивающую выполнение блоком принятой команды. .
В дежурном, режиме (нет приема сигналов) селекторы настроены на частоты присвоенного данной радиостанции сигнала вызова, и никакой другой информации блок ТЖА-5 в этом состоянии принять не может (отметим попутно, что именно этим обстоятельством обеспечивается возможность избирательного управления радиостанциями сети при помощи одинаковых командных сигналов). Принятый сигнал вызова включает схему поиска, которая последовательно и циклически настраивает -селекторы приемника сигнализации на частоты' четырех телекоманд: «Запрос», «Акустический вызов», «Отбой» и «Контроль». Частота перестройки задается тактовым генератором и составляет примерно 15 Гц. Поступившая команда останавливает поиск и опрокидывает принадлежащий ей регистр, после чего автоматика блока выполняет соответствующую данной 'команде операцию.
Процесс приема двухчастотных сигналов в блоке ТЖК-5 аналогичен вышеописанному. В отличие от блока ТЖА-5 выделение** сигналов адреса осуществляется шестичастотным селектором, каждый контур которого постоянно настроен ■ на одну из шести тональных частот, входящих в состав адресов радиостанций с сигнализацией. Другим отличием является то, что дешифровка сигнала происходит не сразу после его приема, а спустя некоторое время, необходимое для приема следующих за адресом сигналов о состоянии оборудования. Для запоминания сигнала адреса на это время он предварительно преобразуется в четырехразрядный двоичный код, представляющий собой определенную комбинацию высоких и низких уровней, и в таком виде хранится в памяти. Дешифровка сигналов адреса выполняется интегральной коммутаторной схемой с десятью выходами, каждому из которых приписан порядковый номер радиостанции с телесигнализацией (см. табл. 7). Сигнал адреса, поступающий на вход дешифратора в виде двоичного кода, подключает к выходу, соответствующему этому коду, уровень Н, зажигающий сигнальный светодиод с номером или названием подстанции, передавшей данный сигнал адреса.
• Дешифровка одночастотных сигналов состояния осуществляется путем последовательной (в порядке поступления) записи их в память, состоящую из десяти триггеров, объединенных попарно в такие же пять групп, как у входных реле, блока ТЖА-5. Триггеры памяти управ-
61
Таблица 10. Состояние триггеров памяти
Информационная частота, Гц
Код, управляющий записью
Состояние триггеров в каждом разряде
А!
АО
нечетных
четных
1160
0
0
0
0
1350
1
0
1
• 0
1560
0
1
0
I
1800
1
1
1
1
Прмечание. О—исходное состояние триггера; 1—опрокинут, ляются совместным воздействием на их входы разделительной и информационной частот. Разделительная частота определяет разряд, т. е. ту пару триггеров, в которую в данный момент может быть произведена запись, а информационная — состояние каждого триггера в паре (табл. 10).
Сравнивая поразрядно состояния триггеров -памяти и состояния входных реле блока ТЖА-5 (табл. 9), нетрудно заметить, что каждому информационному йходу передающего блока соответствует свой триггер сигнала состояния (входу 1 —триггер 1 и т. д.), а состояния реле и триггеров однозначно и тождественно взаимозависимы: замкнутому состоянию контактов нечетных номеров реле соответствует опрокинутое состояние нечетных триггеров состояния, а замкнутым контактам четных реле — опрокинутые четные триггеры.
По окончании приема всех одночастотных сигналов специальная схема дает разрешение на одновременную ин- Таблица 11. Включение светодиодов состояния.
Рязряд информации
Номер светодиода
Принимаемая частота, Гц
1160
1350
1560
1800
I
1
X
—
2
—- —'
II
3
—
—
4
—1-11 ■
—
III
5
■•
—
6
—
X
IV
7
*
8
—
V
9
—
10
—
—
Примечание. Состояние светодиода: X—горит;погашен.
дикацию1 как сигнала адреса, так и сигналов состояния, после чего коммутационные триггеры зажигают принадлежащие им' сигнальные светодиоды в соответствии с табл. 11.
Приведенное выще описание принципов кодирования и дешифровки сигналов носит общий характер; оно будет детализировано в последующем изложении при рассмотрении функциональных схем аппаратуры телесигнализации.
ПЕРЕДАЮЩИЙ БЛОК ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ НЕИСПРАВНОСТИ х
Общие замечания. Материал этого и следующего параграфов рассчитан на то, чтобы помочь младшему эксплуатационному персоналу энергосистем и объединений составить достаточно полное представление о принципах работы новой аппаратуры телесигнализации и общем взаимодействии между основными ее элементами. Учитывая это, а также сложность рассматриваемой аппаратуры и ограниченный объем книги, представляется целесообразным дать описания блоков телесигнализации на уровне функциональных схем, а принципиальные привлекать лишь в отдельных случаях для более подробного пояснения работы отдельных узлов. Работникам более высокой квалификации, желающим детально изучить новую аппаратуру, предлагаемое общее ознакомление может существенно облегчить работу с заводскими схемами и описаниями.
Приводимые далее функциональные схемы-передающего и приемного блоков телесигнализации составлены по Принципу максимальной наглядности. На схемах показаны только основные связи между элементами и узлами, безусловно необходимые для пояснения работы аппаратуры. Второстепенные и вспомогательные цепи на схемах либо вообще не показаны, либо условно изображены в виде заштрихованных квадратиков. Не показаны также некоторые логические элементы, транзисторные коммутационные цепи и такие несущественные узлы, как усилитель динамика, генератор акустического сигнала вызова и т. п. В результате при достаточной полноте информации схемы получились легкочитаемыми и сравнительно компактными. Но, с другой стороны, упрощение привело к определенным издержкам: на схемах не всегда прослеживаются
преобразования сигнала при прохождении его от одного узла к другому (за счет исключения тех элементов, которые имеются между этими узлами в реальной аппарату- .ре). Этот недостаток функциональных схем следует всегда иметь в виду и при необходимости подробного рассмотрения пути сигнала обращаться к принципиальным схемам.
Узлы функциональных схем в основном соответствуют аналогичным узлам заводских принципиальных схем, однако в некоторых случаях несколько простых узлов объединены на функциональной схеме в один и, наоборот, сложные узлы изображены в виде нескольких отдельных. Таким узлам присвоены новые названия; в остальном же названия, цифровые и буквенные обозначения, индексы и т. п., как правило, совпадают с заводской документацией, что позволяет устранить разнобой при Пользовании ею совместно с данной книгой.
В состав функциональной схемы передающего блока телесигнализации ТЖА-5 входят следующие основные узлы:
корректирующий входной фильтр (КФ), обеспечивающий совместно с компрессором-регулятором уровня (КРУ) подъем высоких частот по закону 6 дБ на октаву и постоянство уровня сигнала на входе селектора;
два приемника-генератора сигнализации (ПГС) с переключателями настройки (ПН);
блок суммирования и регулировки уровня сигналов, поступающих от приемников-генераторов сигнализации (БСР);.
схема задержки (СЗ), защищающая блок ТЖА-5 от воздействия кратковременных индустриальных помех и мешающих тональных сигналов;
схема формирования импульсов (СФИ), управляющая работой регистров;
регистр приема телесигнализации (ПрТС);
7) регистр передачи телесигнализации (ПдТС);
8) регистр -вызова центральной радиостанции (ВЦС);
регистр приема вызова (РПВ);
регистр контроля (РК);.
блок реле (БР), обеспечивающий совместно со схемой кодирования (СК) настройку ПГС на информационную частоту, соответствующую характеру возникшей неисправности;
переключатель адресов (ПА);
генератор тактовых импульсов (ТГ) и счетчик импульсов (СИ), образующие схему поиска при приеме дистанционных команд;
переключатель модулятора (ПМ);
логические элементы разных типов, образующие схему автоматики блока. Буквенного обозначения эти элементы не имеют; на схеме они просто пронумерованы в порядке упоминания в тексте.
При описании работы аппаратуры для краткости будем пользоваться следующей системой обозначений:
входные и выходные точки отдельных узлов функциональной схемы (регистры, СФИ и т. п.) обозначены так же, как и на заводских принципиальных схемах,— прописными латинскими буквами и цифрами;
принадлежность точки к определенному узлу обозначается сокращенным названием узла и обозначением дайной точки, разделенных дробной чертой (например, CH/Q4 означает четвертый выход счетчика импульсов);
выводы логических элементов обозначены строчными латинскими буквами и порядковым номером элемента; при этом буква т всегда означает выход. Чтобы не загромождать чертеж, эти буквы на функциональной схеме не проставлены, а нужный вход находится из условия, что входы обозначаются буквами в порядке алфавита сверху вниз, если подключение к элементу на схеме выполнено горизонтальными линиями (как изображено в табл. 3) или слева направо, если подключение показано вертикальными линиями;
величина уровня в данной точке указывается буквами L или Н после обозначения этой точки. Например, СФИ/М9Ь означает наличие низкого уровня на выходе М9 схемы формирования импульсов; dllH— высокий уровень на входе d (четвертом слева или сверху) логического элемента № 11 и т. д.
Пользуясь этими обозначениями и сведениями об элементах логических схем (см. § 3), рассмотрим работу блока ТЖА-5 в основных режимах по его функциональной схеме, приведенной на рис. 9.
Исходное состояние. После включения блока специальная схема (на рис. 9 не показана) устанавливает регистры в исходное состояние, при котором на выходах всех регистров (точки М5, Мб, М7, М10 и Ml 2) присутствует уровень L. Инвертированные выходы 5 имеют в этот момент уровень Н.
В дежурном режиме абонентской радиостанции приема сигналов нет, и напряжение на выходе БСР отсутствует. Оба входа элемента / имеют уровень L, следовательно, такой же уровень будет на входе a3(mlL—m2L—аЗЦ. На второй вход элемента 3 подается высокий уровень, значит, такой же уровень будет и на его выходе (тЗН). Этим уровнем в схеме ТГ отпирается транзистор, закорачивая при этом контур генератора. Генератор не работает, так-
Рис. 9. Функциональная схема передающего блока телесигнализацйи ТЖА-5
товые импульсы на вход СИ не поступают, поэтому счетчик также не работает и находится в состоянии, при котором на выходе Q0 находится уровень Н, а на остальных выходах — уровень/..
Заметим, что цепь подачи уровня Н на элемент 3 является примером тех издержек, о которых шла речь в начале параграфа. В самом деле, на всех входах элемента 4 в рассматриваемый момент находится уровень Н (регистры 5* 67
ПрТС, ПдТС и ВЦС в исходном состоянии), а значит на выходе его — уровень L. Судя по схеме, этот уровень и подается на элемент 3. Однако в реальной аппаратуре между точками т4 и ЬЗ включен инвертор (не показанный на схеме), который преобразует низкий уровень на выходе элемента 4 в высокий и уже в таком виде подает его на вход ЬЗ. В дальнейшем изложении всюду будут указываться уровни, фактически имеющиеся в данной точке, а отсутствие промежуточных элементов на функциональной схеме каждый раз оговариваться не будет. Запись рассмотренной цепи при этом условии будет выглядеть так: npTC/QH—a4H—m4L—b3H.
Указанные выше состояния регистров и счетчика импульсов определяют режим работы и настройку обоих приемников-генераторов сигнализации. Настройка осуществляется Подачей низкого уровня на вход переключателя адресов ПА (точка К) по цепи: ПрТС/М6Ь—т5Н—абН (на втором входе — уровень Н с выхода Q0 СИ)—тбН— —m7L—ПА/К. В исходном состоянии оба ПГС настроены на прием сигнала адреса, присвоенного данному блоку. Сигнал адреса, являющийся одновременно и сигналом вызова данной станции, выбирается в соответствии с табл. 7 и фиксируется путем установки соответствующих перемычек в ПА.
Настройка генератора. От ПА цепь настроечного уровня разветвляется. Через группу контактов В—D и схему кодирования СК этот уровень попадает на переключатель настройки генератора ПГС «а», а через контакты Е—Н— непосредственно на такой же переключатель второго генератора «б». Оба переключателя подключают к своим операционным усилителям соответствующие отводы катушки индуктивности и резисторы, настраивая таким образом их контуры на пару тональных частот, образующих в совокупности сигнал адреса. Одновременно оба ПГС переводятся в пассивный режим, в котором они работают как обычный селектор (см. § 3). Установка режима осуществляется регистрами ПдТС, ВЦС и логическими элементами 8—9. В исходном состоянии ПдТС(М7 и ВЦС/М.5 имеют уровни L, следовательно, на выходе элемента 9 — высокий уровень ЦЩС1М5Ь—a9L; ПдТС/М7Г—a8L— —m8L—b9L—m9H). Этим уровнем в ПГС запираются транзисторы, включенные в цепь обратной связи генераторов, и разрывают ее. В результате ПГС находятся в пассивном режиме.
Более подробно процесс настройки рассмотрим на кон-
кретном примере. Пусть, например, абонентская радиостанция имеет адрес «54», первой цифре которого соответствует частота 1350, а второй 1560 Гц. В ПА при этом замкнуты перемычки К—С и К—F (на схеме показаны пунктиром) и через точку С низкий уровень поступает в схему кодирования СК.
Изображенная в нижней части рис. 10 схема кодирования состоит из четырех элементов НЕ-И с инверторами. В состоянии покоя на все входы каждого элемента подается положительный потенциал от источника стабилизированного напряжения блока через резисторы R1—R20, R24—R26 и с выходов Q0—Q3 СИ, кроме входа g элемента, обозначенного /—0. Этот вход, соединенный с точкой С переключателя адресов (рис. 9), в данный момент имеет уровень L, что для элемента НЕ-И означает наличие высокого уровня на выходе. Полученный после инвертора низкий уровень по цепи с тем же обозначением 1—0 через резисторы R47—R48 попадает на базы транзисторов Т7 и Т12 (рис. 11), которые отпираются и подключают к операционным усилителям соответствующие элементы настройки. Последовательный резонансный контур образован конденсатором С1 и катушкой индуктивности с отводами; номинальная частота настройки для каждого отвода указана на схеме. Остальные транзисторы в ПН заперты положительным напряжением на базах, поданным от остальных трех элементов НЕ-И схемы СК и от элемента 10 (последний служит для настройки ПГС на частоту 1000 Гц, входящую в состав некоторых сигналов адреса).
Цепь обратной связи, создаваемой конденсатором СЗ, резистором R35 и подключаемыми параллельно последнему резисторами R37, R40, R43, R46 и R49, как было показано выше, выключена высоким уровнем с т9, запирающим транзистор ТЗ. Таким образом, в исходном состоянии ПГС «а» оказывается настроенным на прием "частоты 1350 Гц — первой цифры сигнала адреса. Второй ПГС настраивается на частоту 1560 Гц низким уровнем, подаваемым с точки F переключателя адресов непосредственно на исполнительный транзистор, минуя СК. Поскольку схема генератора совершенно аналогична ПГС «а» (за исключением номиналов настроечных элементов), процесс его настройки здесь не разбирается.
Из состояния покоя блок ТЖА-5 может перейти в один из рабочих режимов в трех случаях: при изменении состояния какого-либо реле в блоке БР, при передаче вызова в сторону центральной радиостанции и при получении от 69
Рис. 10. Принципиальная схема блока реле и устройства кодирования сигналов состояния
Рис. II. Принципиальная схема комбинированного приемника-генератора телесигналов
нее одной из дистанционных команд: «Запрос», «Акустический вызов», «Отбой» и «Контроль». Разберем эти варианты, и в первую очередь работу блока в режиме передачи телесигнализации.
Изменение состояния реле. Включенные на информационных входах 1—10 блока ТЖА-5 реле Л—ЛО (см. рис. 10) могут изменять свое состояние независимо друг от друга под воздействием сигнала о неисправности, поступающего в произвольное время на любой из входов от схемы вторичных цепей подстанции в виде потенциала земли. Согласно принятому в аппаратуре способу кодирования (§ 3) этот сигнал должен быть преобразован в одну из четырех информационных частот, одинаковую для всех групп /—V входных реле. Для определенности рассмотрим работу реле группы /, имея в виду при этом, что все сказанное о ней в равной степени относится ко всем другим группам, поскольку схемы их совершенно одинаковы.
В исходном состоянии оба реле обесточены (состояние 0), их рабочие контакты (правые на схеме) разомкнуты, а контакты покоя (левые) замкнуты. При этом якорь реле Л соединен со входом левого логического элемента, обозначенного 0—0. В дальнейшем при появлении на выходе
Q1 счетчика импульсов уровня Н на якорь реле Л будет подан уровень L, который вызовет появление высокого уровня на выходе элемента 0—0 и, следовательно, низкого на выходе инвертора. Этим низким уровнем по цепи с обозначением 0—0 открываются транзисторы Т8 и Т13 (см. рис. И), настраивая таким образом ПГС «а» на частоту 1160 Гц, означающую обесточенное состояние обеих реле в группе (см. табл. 9).
При появлении на информационном входе 1 сигнала о неисправности замыкается цепь питания реле И (+ЮВ— обмотка И—вход 1—земля), последнее срабатывает и его якорь через замкнутый рабочий контакт и разомкнутый контакт покоя реле 12 подключается ко входу b элемента 1—0. В результате последующий настроечный импульс откроет транзисторы Т7 и Т12 и настроит ПГС на частоту 1350 Гц, соответствующую сработавшим реле с нечетными номерами и обесточенным реле с четными номерами. Нетрудно убедиться, что таким же образом при появлении сигнала- неисправности на входе 2 образуется путь настройки ПГС на частоту 1560 Гц (сработавшие — четные реле, обесточенные—нечетные), а при сигнале на обоих входах—на частоту 1800 Гц.
Передача сигнала адреса. Высокий уровень, имеющийся на контактах реле, одновременно присутствует и на всех входах логического элемента И (рис. 9), соединенньу с якорями нечетных реле соответствующих групп; на выходе элемента в это время уровень L. При срабатывании любого информационного реле с одного из входов 11 высокий уровень снимается на время переброса якоря реле от контакта покоя к рабочему, а на его выходе появляется положительное напряжение. Этот уровень подается на а12, что приводит к появлению на т.12 также высокого уровня, опрокидывающего регистр передачи сигнализации ПдТС. В опрокинутом состоянии ПдТС на его выходе М7 появляется уровень Н, который выполняет следующие операции:
переключает оба ПГС в режим генерации подачей на исполнительные транзисторы уровня L от элемента 9 (см. п. «Настройка генератора») по цепи П0ТС/М7Н— а8Н — т8Н (так как второй вход 8 в это время также находится на высоком уровне от CM/Q6L и не показанного на схеме инвертора) — Ь9Н—m9L;
запускает тактовый генератор ТГ и устанавливает длительность тактовых импульсов равной 2 с. Установка длительности выполняется подключением к контуру ТГ 72
конденсаторов нужной емкости • посредством отпирания имеющихся в схеме ТГ транзисторов уровнем Н по цепи ПдТС1М7Н—а13Н—т13Н—Ы4Н—т14Н (так как а14Н от СИЮОН—а15Н—т15Н). Первым импульсом ТГ включает счетчик импульсов, состояние которого при этом не изменяется, т. е. в течение 2 с, до появления следующего- импульса, на выходе Q0 сохраняется уровень Н;
включает передатчик радиостанции и сигнальный светодиод «Режим передачи» по цепи ПдТС/М7Н—т8Н— m9L—ml6L и далее через инвертор и переключающие транзисторы, подающие при отпирании потенциал земли на передатчик;
, включает сигнальный светодиод «Передача сигнализации» путем отпирания соответствующего транзистора уровнем Н с выхода элемента 13 (ПдТС}М7Н—ml3HY
В результате оба ПГС начинают работать, а генерируемые ими тональные частоты, образующие сигнал адреса (в нашем случае 1350 и 1560 Гц), на который были настроены генераторы в исходном состоянии, поступают на блок суммирования БСР. Транзистор Т32 (рис. 12) отпирается уровнем L, поданным на его базу с выхода элемента 15 (СИ/QpH—а15Н—т15Н) через инвертор, и сигналы генераторов после выравнивания их уровней при помощи потенциометра Р2 подводятся к эмиттерному повторителю Т31 через резисторы R90 и R9L Суммарный сигнал через РЗ, регулирующий его амплитуду, С20 и R92 подается на
Рис. 12. Принципиальная схема блока суммирования и регулировки двухтональных сигналов
вход Y2 переключателя модулятора ПМ. На управляющие входы АО и А1 в это время соответственно поданы уровни L с выхода т9 и Н с выхода элемента 17 по цепи: «+*— —Ы7Н—ml7L—инвертор — ПМ/А1Н. Согласно условию работы ПМ (см. табл. 5) это означает, что точка Y2 соединена с выходом Z, а двухтональный сигнал адреса, следовательно, подводится к модулятору передатчика и в течение 2 с излучается в эфир.
Сигналы адреса, попадающие на компаратор, образованный двумя операционными усилителями У1 и У2, не смогут изменить состояние блока ТЖА-5 и вызвать сбой передачи, поскольку на одном входе элемента 2 (см. рис. 9) присутствует низкий уровень от m9L, не пропускающий сигнал с выхода БСР в схему автоматики блока.
Передача сигналов состояния. Через 2 с на счетном входе СР счетчика импульсов появится второй импульс от ТГ, который передвинет высокий уровень на выход Q1 счетчика. Появление уровня L на выходе Q0 и имеющийся уровень L на выходе Q6 приводят к появлению таких же уровней на т!5 и т!4. Последний уровень подключает к контуру ТГ другую емкость, устанавливая период тактовых импульсов равным 60 мс. Смена уровней на выходе элемента 15 вызывает также запирание транзистора Т32 в БСР, в результате чего сигнал от ПГС «б» в цепь суммирования не попадает и к модулятору передатчика не подводится. Блок переходит в режим передачи однотональных сигналов.
В соответствии со структурой цикла сигнализации (см. рис. 8) сразу после сигнала адреса передается разделительная частота. Поскольку ТЖА-5 находится в режиме передачи сигнализации, для этого нужно только перестроить ПГС «а» на частоту 2080 Гц. Настройка осуществляется при помощи логических элементов 15, 18 и 19. На входы элемента 19 подаются уровни Н; один с выхода т.15 (через инвертор), второй — с выхода т13 (так как ПдТС}М7Н, ВЦС/М5Г и, следовательно, т!ЗН). Таким образом, на входе b элемента 18 будет уровень Н. Вход а этого элемента в течение первой половины периода тактовых импульсов также имеет уровень Н, следовательно, т18Н. Включенным после элемента 18 инвертором он преобразуется в низкий и отпирает транзисторы Т4 и T9 (рис. 11). В результате ПГС «а» оказывается настроенным на частоту 2080 Гц, которая в течение 30 мс излучается в эфир.
По истечении 30 мс напряжение на выходе ТГ становится отрицательным, на выходе 18 появляется уровень L, а транзисторы Т4 и T9 запираются. Передача разделительной частоты прекращается, и ПГС «а» сразу же перестраивается на одну из информационных частот, которая и передается в течение следующих 30 мс, составляющих вторую половину периода тактовой частоты.
Как было показано выше, настройка производится подачей уровня L на якорь какого-либо реле с нечетным номером. Этот уровень формируется одной из пяти вспомогательных цепей, обозначенных на схеме рис. 9 заштрихованными квадратиками. Цепь построена так, что при наличии на выходе элемента 18 низкого, а на соответствующем выходе счетчика высокого уровней в блок БР и в схему кодирования СК подаются низкие уровни (по двум самостоятельным цепям), а при других соотношениях — высокие. Уровень, поступающий непосредственно на СК, используется в режиме приема дистанционных команд, о чем будет сказано несколько позже, а уровень, проходящий через блок реле, настраивает ПГС «а» описанным выше способом на ту информационную частоту, которая приписана данному положению контактов входных реле.
Каждой группе реле соответствует свой выход счетчика СИ: первой группе — выход Q1, второй — выход Q2 и т. д. Таким образом, информационная частота группы / передается только в течение тех 30 мс, когда на CHIQ1 находится высокий уровень. Во все остальное время цикла на реле группы I подан запирающий уровень и они в формировании сигналов состояния не участвуют. На приемном конце совместное действие двух факторов — номинального значения тональной частоты и времени ее передачи— однозначно определяет порядок включения принадлежащих данной группе сигнальных светодиодов.
Итак, в течение первого периода тактовой частоты последовательно передаются разделительная и одна из информационных частот. Появление на входе СИ следующего импульса от ТГ сдвигает уровень Н на выход Q2, передача информационной частоты прекращается и схема возвращается в то состояние, которое существовало сразу же после окончания передачи сигнала адреса. Так же, как и раньше, в течение положительного полупериода тактовой частоты ПГС будет вновь настроен на разделительную частоту, а через 30 мс — снова на информационную. Разница лишь в том, что настроечный уровень L теперь подан на реле группы //, т. е. тональная частота в этом случае
несет информацию о характере неисправностей на входах 3 и 4 блока ТЖА-5.
Далее описанный процесс повторяется, а настроечный уровень поочередно подается на остальные группы информационных реле вплоть до пятой включительно. Таким образом, под воздействием высокого уровня, появляющегося на выходах Q1—Q5 счетчика СИ, последовательно считывается информация о состоянии реле всех пяти групп, в результате чего формируется и передается полный сигнал состояния (см. рис. 8).
Режим ожидания. Очередной импульс тактовой частоты, появляющийся после окончания передачи последней информационной частоты, передвигает уровень Н на выход Q6 счетчика СИ, Этот уровень подается в схему ТГ и вместе с высоким уровнем, образующимся на выходе элемента 14 (по цепи CH/Q6H—ml5H—ml4H), отпирает транзисторы, включающие в контур ТГ максимальную емкость. В результате длительность тактовых импульсов увеличивается до 5,7 с. Одновременно по цепи CH/Q6H— инвертор— Ь8Ь— m8L — m9L (так как a9L от ВЦС/МбЦ выключаются цепи обратной связи обоих ПГС, и они переходят в пассивный режим работы.
Низкий уровень с выхода элемента 20 (поскольку СИ/06Н—Ь20Н и BUCjQH—а20Н) попадает в СК на элемент 0—1 (см. рис. 10), обеспечивая настройку ПГС «а» на частоту 1560 Гц отпиранием транзисторов Тб и Т11 (см. рис. П). Высокий уровень, имеющийся в данный момент на выходе элемента 21, преобразуется инвертором в низкий и в таком виде подается на ту пару транзисторов в ПН<<6», которая подключает к контуру ПГС «6» элементы настройки на частоту 2080 Гц.
В результате оба генератора находятся в режиме приема, а контуры их настроены на частоты 1560 и 2080 Гц, т. е. на сигнал отбоя. В течение тех 5,7 с, когда на CHIQ6 присутствует уровень Н, блок ТЖА-5 находится в режиме ожидания приема сигнала подтверждения от центральной радиостанции. Если такой сигнал не поступает, то через 5,7 с счетчик переходит в состояние Q7H, высокий уровень поступает на вход сброса MR и возвращает СИ в исходное состояние (на выходе Q0 высокий уровень), а это согласно сказанному ранее в пп. «Исходное состояние» и «Настройка генератора» означает, что оба ПГС будут переведены в режим генерации и настроены на сигнал адреса. Поскольку в этот момент ПдТС остается в опрокинутом состоянии, а передатчик радиостанции включен, блок в це- 76
лом находится в состоянии передачи сигнала адреса. В результате описанный выше процесс сигнализации повторяется.
ПРИЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ КОМАНД
Элементы приемного тракта. Помимо уже упоминавшихся элементов КФ, КРУ и ПГС к приемному тракту относятся также компаратор в БСР, схема задержки (СЗ) и схема формирования импульсов (СФИ). Выделенные селекторами ПГС из низкочастотного сигнала приемника две тональные частоты, составляющие адрес или команду, подводятся к сигнальным входам операционных усилителей У/ и У2 (см. рис. 12). На другие входы усилителей подано опорное напряжение с делителя Р4—R93, значение которого может регулироваться потенциометром Р4. Если амплитуда принимаемого сигнала превышает значение опорного напряжения, то операционные усилители опрокидываются и на их выходах появляется серия импульсов с высоким уровнем вместо постоянного низкого уровня в от- еутствие приема. Интеграторно-выпрямительные цепочки Д18—С22—R94 и Д19—С23—R95 на выходе усилителей преобразуют эту серию в постоянное напряжение, которое присутствует на выходе приемной цепи Б СР (точки «а» и «б») в течение всего времени приема сигнала.
Рис. 13. Принципиальная схема цепи задержкиРис. 13. Принципиальная схема цепи задержкиПоложительное напряжение с выхода БСР попадает на элемент /, на выходе которого появляется при этом высокий уровень, поступающий далее на вход а элемента 2. Вход b этого элемента находится также на высоком уровне, так как в селекторном режиме ПГС на выходе элемента 9 присутствует высокий уровень, необходимый для выключения цепи обратной связи. Таким образом, т2Н и принятый двухтональный сигнал в виде уровня Н попадает на вход схемы задержки. Этим уровнем через резистор R23 (рис. 13) запирается транзистор 75 и конденсатор С12 начинает заряжаться через потенциометр Р2, регулирующий продолжительность заряда. По истечении установленного времени заряда (примерно 400 —
Рис. 13. Принципиальная схема цепи задержки
Рис. 13. Принципиальная схема цепи задержки
500 мс) напряжение на сигнальном входе операционного усилителя превысит опорное и в точке Ml появится уровень Н. При исчезновении сигнала в точке m2 конденсатор мгновенно разряжается через открытый транзистор Т5. В результате напряжение сигнала на выходе схемы задержки появляется спустя 0,4—0,5 с после начала приема, а любые сигналы меньшей длительности через эту цепь вообще не проходят.
Далее сигнал поступает на СФИ, назначением которой является выработка кратковременных импульсов для управления работой регистров приема и передачи телесигнализации. Пока нет приема телесигналов на всех выходах СФИ присутствует низкий уровень. Появившийся в точке Ml через 400 мс после начала приема сигнала уровень Н не изменяет выходных уровней (в схеме лишь заряжаются два конденсатора, последующий разряд которых и формирует управляющие импульсы). В момент окончания приема двухтонального сигнала уровень Н в точке Ml скачком изменяется на L, что служит пусковым сигналом для СФИ. Результатом работы последней является последовательное появление на ее выходах управляющих импульсов длительностью 1 мс в соответствии с диаграммой рис. 14.
Здесь заканчивается общая для всех двухчастотных сигналов часть приемного тракта. После СФИ автомати-
Уробень
6 точках:
Рис. 14. Диаграмма уровней схемы формирования импульсов
ка блока для каждой конкретной команды создает свой путь к соответствующим исполнительным цепям, переключающим узлы блока в предписанный данной командой режим работы.
Прием сигнала адреса. Сигнал адреса (вызова), прошедший ПГС и БСР, включает схему задержки и подает уровень Н на аЗ. Состояние элемента 3 при этом не изменяется, так как на его выходе уже до этого был высокий уровень (m4L—инвертор—ЬЗН—тЗН). Вследствие этого в течение всего времени приема сигнала адреса (2 с) тактовый генератор и счетчик импульсов остаются в исходном состоянии (выключены). Не изменяют своего состояния регистры и другие узлы схемы, поскольку на всех выходах СФИ сохраняются низкие уровни. В это время автоматика блока не работает; включение ее происходит после окончания передачи адреса. Это необходимо для того, чтобы работа автоматики полностью определялась предусмотренной программой и не могла быть нарушена внешним воздействием.
Итак, в момент окончания приема сигнала адреса высокий уровень в точке Ml сменяется низким и этим переходом включается СФИ. Первый импульс с выхода М8 попадает на вход элемента 12 (через элементы, не показанные на схеме) в виде низкого уровня и, поскольку в этот момент на втором его входе также уровень £, регистр ПдТС остается в исходном состоянии. Следующий импульс с выхода М.9 опрокидывает регистр приема ПрТС, на выходе Q которого возникает низкий уровень. Последний через a4L—m4H—инвертор—b3L—m3L (так как аЗ также L) подключает в ТГ колебательный контур к усилителю, генератор начинает работать и тактовые импульсы поступают на вход СИ. Период импульсов уровнем L с выхода элемента 14 устанавливается 60 мс (проследим: СИ/QOH—а!5Н\ CH/Q6L—bl5L\ следовательно, т15Н и а!4Н; с другой стороны UdTCjMlL—al3L; ВЦС$М5Ь— —M3L; таким образом, ml3L—b!4L и ml4L). В результате приема сигнала адреса блок ТЖА-5 переходит из исходного состояния в режим поиска.
Режим поиска. Как известно, в системе телесигнализации используются четыре дистанционные команды, образованные из пяти тональных частот (табл. 7). После сигнала адреса может быть передана любая из этих команд независимо друг от друга, в любое время и в любой последовательности. Возможность приема четырех различных пар частот обеспечивается в блоке ТЖА-5 схемой поиска.
состоящей из тактового генератора, счетчика импульсов и схемы, кодирования.
Использованный в аппаратуре принцип поиска заключается в том, что входные селекторы в течение некоторого интервала времени последовательно настраиваются на частоты всех четырех дистанционных команд, а затем этот цикл настройки периодически повторяется до тех пор, пока на входе блока не появится сигнал какой-либо команды, останавливающий поиск. В состав команд входят те же самые частоты, которые использованы и для передачи сигналов состояния —1160, 1350, 1560, 1800 и 2080 Гц, поэтому настройка селекторов выполняется описанным ранее способом с той лишь разницей, что настроечные уровни от СИ подаются в СК непосредственно, минуя блок реле.
Самовозбуждающийся генератор ТГ первым импульсом включает счетчик, а последующими перемещает уровень Н поочередно на выходы Q1—Q3. Последние через вспомогательные цепи соединены со входами h соответствующих логических элементов в схеме кодирования (проводники с обозначением Q1—Q3 СИ в правой нижней части схемы рис. 10), образуя цепи настройки селекторов. Каждому выходу счетчика соответствует своя цепь и своя частота настройки, а следовательно, и вполне определенная команда: выходу Q0—команда «Запрос»; выходу Q1— «Вызов»; Q2— «Отбой» и Q3— «Контроль».
Таким образом, появляющийся поочередно на выходах Q0—Q3 уровень Н настраивает контур селектора ПГС«а» на частоту, соответствующую первой цифре дистанционной команды. Вторая цифра у всех команд одинакова; настройка ПГС«б» на соответствующую частоту (2080 Гц) осуществляется подачей низкого уровня на один из входов элемента 21, в результате чего к контуру ПГС«(у» подключаются элементы настройки нужных номиналов. Появление высокого уровня на выходе Q4 через схему сброса (заштрихована) возвращает СИ в исходное состояние (СИ/QOH) и, поскольку ТГ продолжает работать, процесс последовательной настройки селекторов повторяется. Частота перестройки задана тактовым генератором и составляет примерно 16 Гц (на каждую дистанционную команду селекторы настроены по 4 раза в течение каждой секунды).
Упомянутая только что цепь сброса предотвращает возврат счетчика в начальное положение импульсом с выхода Q4 при работе блока в режиме передачи одночястот- ных сигналов. Цепь управляется напряжениями, возника-
ющими на выходах логических элементов 4 и 5, которые, в свою очередь, зависят от состояния регистров приема и передачи телесигнализации. В режиме передачи управляющие уровни приводят цепь сброса в состояние, при котором она блокирует положительный импульс с CH)Q4 и не препятствует прохождению такого же импульса с выхода Q7.
Из всего сказанного следует, что принятый абонентской радиостанцией сигнал адреса внешне никак не проявляется— он лишь запускает схему поиска, подготавливая блок ТЖА-5 к приему последующих команд. Дальнейшая работа блока зависит от характера поступившей команды.
Прекращение поиска. После приема сигнала адреса на входы селекторов ПГС в течение 2 с поступает какая-либо дистанционная команда. В тот момент, когда вследствие работы схемы поиска селекторы будут настроены на частоты принимаемой'команды, на их выходах появятся высокие уровни, которые через БСР будут поданы на элемент 1. Совместное их воздействие приведет к появлению уровня Н на выходе элементов 1 и 2 (так как в данный момент Ь2Ну В результате на входе аЗ низкий уровень сменится высоким, то же произойдет и с выходным уровнем. Последний закорачивает контур ТГ, генерация прекращается, а счетчик выключается и останавливается в положении, соответствующем принимаемой команде. В этом состоянии схема находится в течение всего времени приема дистанционной команды. Одновременно ‘ высокий уровень с m2 включает схему задержки и подготавливает к работе СФИ, как было описано выше.
Прием сигнала «Запрос». В начале приема этой команды высокий уровень с m3 останавливает схему поиска в состоянии, при котором СИ/QOH (исходное состояние). При этом, как было установлено в соответствующем пункте, приемники-генераторы сигналов настроены на сигнал адреса. В момент окончания сигнала «Запрос» запускается СФИ, на выходе М8 которой появляется высокий уровень, опрокидывающий регистр передачи телесигнализации ПдТС через логический элемент 12 (al2L, Ы2Н и т12Щ. Вследствие этого включается передатчик радиостанции, начинает работать автоматика и происходит циклическая передача сигналов адреса и состояния. Сигнал запроса, следовательно, переводит блок ТЖА-5 из дежурного режима в режим передачи телесигнализации точно так же, как это происходит при изменении состояния информационных реле. Подробное описание работы блока в этом режи-
ме приведено в соответствующих пунктах («Передача сигнала адреса» и последующих).
Прием сигнала «Контроль». Аналогично прежнему начало приема останавливает счетчик в положении CH/Q3H, t а конец сигнала включает СФИ. Уровень Н с выхода М8 опрокидывает ПдТС, переводя тем самым блок ТЖА-5 в ' режим передачи телесигнализации, и одновременно через логический элемент 22 (а22Н, Ь22Н и т22Н) опрокидыва- .ет регистр контроля. Уровень Н с выхода М12 РК через резистор R41 (см. рис. 10) отпирает транзистор Т.П, подключая тем самым потенциал земли к обмотке реле И. Реле срабатывает, и блок ТЖА-5 описанным ранее образом переходит в режим передачи телесигнализации. На диспетчерский пункт передается искусственно вызванный аварийный сигнал, прием которого свидетельствует об исправности тракта радиотелесигнализдцин.
Прекращение передачи. Возвращение абонентской радиостанции в дежурный режим происходит при получении от диспетчера специального сигнала («Отбой»). Этот сигнал может быть принят как в режиме поиска (в моменты, когда CH]Q2Hy так и в течение специально предусмотренной для этого паузы в каждом цикле сигнализации; действие сигнала в обоих случаях одинаково. В первом случае возникающий после окончания сигнала отбоя уровень Н на выходе AfS СФИ совместно с уровнями на выходах Q2 и Q6 СИ и при помощи вспомогательной цепи (заштрихована) формирует импульс сброса, возвращающий регистр контроля в исходное состояние. Элемент 22 этому не препятствует, 'так как хотя на а22 также подается высокий уровень с М8, второй вход имеет уровень L (CH/Q3L} и m22L.
Третий импульс с выхода МП СФИ возвращает в исходное состояние регистры ПдТС и ПрТС, а в промежутке между этими импульсами, вследствие возвращения в исходное состояние РК, обесточивается реле И и его контакты принимают первоначальное положение покоя. Блок ТЖА-5 переходит в режим дежурного приема. Аналогично t происходит отбой и в том случае, когда сигнал принимается во время паузы. Схема поиска при этом не работает, а ПГС настроены на частоты сигнала отбоя уровнем Н с выхода Q6 счетчика импульсов. В остальном процесс приема сигнала отбоя не отличается от описанного.
Режим радиосвязи. Для установления телефонной радиосвязи с абонентской радиостанцией типа ФМ-300/160РТ диспетчер посылает два сигнала: сигнал адреса, присвоен-
ный данной станции, и команду «Акустический вызов». Сигнал адреса переводит блок ТЖА-5 в режим поиска, а последующая команда включает цепи сигнализации и воспроизведения вызывного сигнала.
Прием команды «Вызов» останавливает счетчик в положении CHjQlH, а после прохождения схемы задержки создает уровень Н в точке ML В результате высокий уровень с выхода элемента 23 {a23Ht Ь23Н и т23Н) опрокидывает регистр приема вызова и включает генератор акустической сигнализации (не показан), вырабатывающий тональную частоту 1000 Гц. Появляющийся на , выходе М10 опрокинутого регистра уровень Н через переключающие цепи на диодах и транзисторах включает усилитель динамика и сигнальные светодиоды «Вызов» и «Динамик» на передней панели пульта. В динамике блока ТЖА-5 слышен вызывной тон, и после нажатия кнопки «Радиосвязь» абонентская радиостанция может вести разговор.
Вызов центральной радиостанции осуществляется кратковременным нажатием кнопки «Вызов», подключающей к регистру вызова ВДС+10 В от стабилизатора. Регистр опрокидывается, и высокий уровень на его выходе М5 по цепи ВЦС/М5Н—а9Н—m9L переключает ПГС в режим генерации и посредством ml6L включает передатчик радиостанции. Одновременно уровень L по цепи ВЦС/QL— —cl5L—т15Н—т6Н—m7L подается на ПА и настраивает ПГС «а» и «б» на частоты присвоенного станции сигнала адреса.
По цепи ВЦС1М5Н~ЫЗН~т13Н—Ы4Н-т14Н длительность тактовых импульсов ТГ устанавливается равной 2 с, но в этот момент тактовый генератор не работает, так как, хотя на выходе элемента 3 находится низкий уровень, включающий генератор (ВЦС/QL—c4L—т4Н—инвертор—b3L—m3LL но уровень этот зашунтирован не показанной на схеме диодной цепью. Запуск ТГ осуществляется снятием шунта в момент отпускания кнопки вызова.
В результате всех этих операций блок ТЖА-5 переходит в режим передачи телесигнализации и последовательно передает в эфир свой сигнал адреса и все 10 сигналов состояния (см. соответствующие пункты). Однако с момента появления уровня Н на CH/Q6 (по окончании передачи последней информационной частоты) работа блока происходит иначе. Во-первых, ПГС остаются в режиме генерации, поскольку опрокинутый регистр ВЦС от М5 подает высокий уровень на а9, благодаря чему т9Н. Во-вторых, блокируется цепь настройки ПГС «а» на частоту пер-
вой цифры сигнала отбоя (1560 Гц), так как низкий уровень с BUGIQ вызывает появление уровня Н на т20.
В то же время создается новая цепь настройки ПГС«а» через элементы 24 и 10. На входы 24 подаются высокие уровни от CH/Q6H и ВЦС/М5Н, вследствие чего m24L—MOL—mlOL. Таким образом, низкий уровень с выхода тЮ через сопротивление R52 отпирает транзистор Т14 (см. рис. 11), настраивая тем самым генератор на частоту 1000 Гц. Второй генератор остается настроенным на частоту 2080 Гц, как и в случае режима ожидания, поскольку уровни в его цепи настройки не изменились. Итак, генераторы настроены на номер вызова центральной радиостанции (36), который и излучается в эфир вместо паузы. По желанию длительность вызова может быть уменьшена до 2 с путем отключения части конденсаторов в контуре ТГ при помощи установки предусмотренной для этого перемычки.
После окончания сигнала вызова уровень Н переходит на выход Q7 счетчика и через цепь сброса возвращает его в исходное состояние. Одновременно этим же уровнем в исходное состояние возвращается и регистр ВЦС, следовательно, сигнал вызова является одноразовым и циклически не повторяется.
Местный отбой. Режим радиосвязи и передача вызова имеют приоритет перед всеми остальными режимами блока ТЖА-5, которые они не выключают, а только прерывают на время вызова и разговора. По окончании последних блок возвращается к предыдущему режиму работы; возврат же его в исходное состояние осуществляется сигналом отбоя. Однако в ТЖА-5 предусмотрена возможность местного отбоя установкой дополнительной перемыч* ки в цепи сброса регистров ПдТС и РПВ. В этом случае при нажатии кнопки «Радиосвязь» на них подается положительное напряжение от стабилизатора и независимо от основных цепей сброса регистры возвращаются в исходное состояние, сохраняя его и после освобождения кнопки. Цепь местного отбоя на функциональной .схеме не показана.
5. ПРИЕМНЫЙ БЛОК ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
ПРИЕМ ДВУХЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ
Входные цепи. Приемный блок ТЖК-5 представляет собой, по существу, два самостоятельных, но совместно рабо- 84
тающих приемника телесигналов, один из которых осуществляет прием, обработку, дешифровку и воспроизведение двухчастотных сигналов адреса, а второй выполняет те же операции для одночастотных сигналов состояния. На функциональной схеме блока ТЖК-5 (рис. 15) двухчастотный приемник расположен в верхней ее части; одноч^астотный—' в нижней. Между ними, в средней части схемы, располагаются цепи, связывающие оба приемника: входные устройства, цепи отсчета времени, схема разрешения индикации и схема отбоя.
Низкочастотный сигнал с выхода усилителя низкой частоты УНЧ приемника поступает на входные цепи блока ТЖК-5 — корректирующий фильтр КФ и компрессор-регулятор уровня КРУ, которые осуществляют выравнивание частотной характеристики с крутизной 6 дБ на октаву и обеспечивают постоянство уровня сигнала на входе селектора независимо .от его величины на выходе УНЧ. Включенный после КРУ селектор выделяет из низкочастотного сигнала тональные частоты, из которых составлены все сигналы адреса и состояния. Таких частот, как известно, шесть и соответственно этому селектор тональных частот СТЧ состоит из шести одинаковых избирательных цепочек, каждая из которых постоянно настроена на одну из используемых частот (частоты настройки в герцах указаны на рис. 15).
eg—Сeg—СПринципиальная схема одной такой цепочки (Для примера на 2080 Гц) приведена на рис. 16. Кроме собственно селектора, представляющего собой резонансный контур С49—L9, в состав СТЧ входят компаратор на операционном усилителе У10 и интегратор, собранный из элементов Д29, R102, С55. Сигнал на резонансной частоте через один из двух выходов СТЧ (обозначен синусоидой) попадает не-: посредственно на одночастотный приемник. Одновременно этот сигнал подается на вход компаратора У10 и, если амплитуда сигнала превышает опорное напряжение компаратора, последний опрокидывается и на его выходе появляется серия импульсов высокого уровня (вместо уровня покоя Ц. Выпрямительно-интеграторная схема преобразует, эти импульсы в постоянное напряжение и через второй вы* ход подает его в схему логики адресов двухчастотного при* емника ЛА. -
eg—С
eg—С
Прием вызова. Тональные частоты 1000 и 2080 Гц, об* разующие вызывной номер центральной радиостанции (36), с соответствующих селекторных цепочек попадают на отдельную схему логики вызова ЛВ, представляющую собой
Радио
к
д1ггу1Я|
БК
СКА
пм
А2 Y6
СЗА
—м
СТч
КФ
КР
С38
лв
СИ
wwym
ич
НФС
ТРЧ
18
. 2А1А0
2
в -
21
at 52
ВО 81 82 83
АО А1
А2 АЗ
СР MR L>
ODQOODOnD | оаооооооа ,
^»е^лятору_W приемника
АО Y3»*- А1 W*-i
еле-'СН
Микро-фон
a* 6“
ЛА -
БЛА
ао
-Акоп
DO D1 D2 D3
62
63
MRCI т
20
сич
■ тг
ВО 01
G2 03 6* 05 МО СР
Рис. 15. Функциональная схема приемного блока телесигнализации
08 09
сс
логический элемент типа НЕ-И. Наличие на ЛВ двух уровней Н вызывает появление на ее выходе низкого уровня, которым включается схема задержки вызова СЗВ. Схема й работа СЗВ» а также упоминаемой ниже схемы задержки адреса СЗА аналогичны рассмотренным ранее подобным устройствам в блоке ТЖА-5. ■
- По истечении времени задержки (400 мс) положительный импульс, появляющийся на выходе СЗВ, опрокиды- 86
ДА ИСА
.,„eoai62«i*6s MR
СР
сгр
так-Б
вает триггер вызова ТВ и включает не показанный на схеме генератор акустической сигнализации вызова. Триггер вызова, в свою очередь, включает усилитель динамика и сигнальный светодиод «Вызов». .
Кодирование сигналов адреса. Блок ЛА (рис. 17 вверху) содержит 10 точно таких же элементов НЕ-И, что и в блоке ЛВ. Каждому из них приписан порядковый номер радиостанции с телесигнализацией (на рис. 17 обозначен
Рис. 16. Принципиальная схема селекторной цепочки 2080 Гц
цифрой в квадратике рядом с элементом), а входы их подключены к тем селекторам, частоты настройки которых соответствуют сигналам адреса по табл. 7. Как и при вызове, информацией о приеме адреса является появление на выходе одного из логических элементов уровня L, однако дальнейшая обработка этих сигналов происходит более сложным образом.
Прежде всего, порядковый десятичный номер радиостанции преобразуется в четырехразрядный двоичный код, означающий тот же порядковый номер, но записанный в двоичной системе счисления:
Рис. 17. Схема кодирования сигналов адреса 88
1 — 0001 6 — 0110 2 — 0010 7 — 0111 3 — 0011 8—1000 4 — 0100 9—1001 5 — 0101 10—1010
Преобразование осуществляется схемой кодирования адресов СКА (рис. 17 внизу), состоящей из четырех элементов НЕ-И. В состоянии покоя (нет приема) на выходах СКА АО—АЗ находится уровень L, так как все входы этих элементов имеют уровень Н с выходов /—10. Принятый сигнал адреса вызывает появление на одном из. элементов ЛА низкого выходного уровня, а он, в свою очередь, изменяет низкий исходный уровень соединенных с ним элементов СКА на высокий. В результате на выходах АО—АЗ появляется определенная комбинация высоких и низких уровней, которой закодирован принятый сигнал адреса.
Пусть, например, приняты частоты 1160 и 1350 Гц. Тогда на выходе элемента 5 ЛА появится низкий уровень, который создаст уровень Н на выходах А2 и AD схемы СКА. На остальных двух выходах уровень остается низким. Принимая во внимание, что выходы СКА на схеме пронумерованы слева направо от высшего разряда восьмерок (АЗ) к низшему разряду единиц (ДУ), полученная комбинация уровней L—Н—L—H в двоичной системе изображает цифру пять (ноль восьмерок, одна четверка, ноль двоек и одна единица), т. е. означает.абонентскую радиостанцию, сигнал адреса которой образован принятыми частотами (43). Закодированный таким образом сигнал адреса поступает на компаратор К и блок памяти адресов БПА для дальнейшей обработки.
Запрет одновременного приема. В случае приема сигналов адреса от двух и более одновременно работающих абонентских радиостанций блок ТЖК-5 идентифицировать их не может, а следовательно, в память подается неправильный код. Так, если в предыдущем случае вместе со станцией 5 работает, скажем, станция 3, то, как нетрудно убедиться из рис. 17, код на выходе СКА не соответствует ни одной из них (0111 — станция 7). Во избежание подобных ошибок в ТЖА-5 предусмотрена специальная цепь контроля КОП, запрещающая одновременный прием более одного сигнала адреса. . *
От каждого элемента ЛА путь сигнала адреса разветвляется на три направления: к схеме кодирования СКА, к логическому элементу 1 и к схеме контроля КОП (для
89897—5376
89
89
наглядности на схеме показана цепь только для одного элемента). Последние два пути ведут к схеме задержки СЗА, попасть на которую сигнал адреса может только при наличии на обоих входах элемента 2 высоких уровней* Один из этих уровней возникает на выходе ml во время приема сигналов адреса, а второй подается из схемы контроля КОП при условии, что в данный момент работает лишь один из 10 элементов ЛА.
Цепь контроля состоит из компаратора и аналогового суммирующего делителя, подключенного к выходам схемы логики адресов. Сопротивление одного плеча делителя постоянно, а второго — зависит от числа одновременно работающих элементов. Образующееся на делителе падение напряжения компаратор сравнивает с опорным, причем параметры делителя выбраны так; что снимаемое с него напряжение ниже опорного, если работает только один элемент, и равно опорному (или превышает его) при работе двух и более элементов. Как только напряжение на сигнальном входе достигает опорного, компаратор переключается и появляющийся на выходе КОП низкий уровень не пропустит через элемент 2 сигнал адреса в СЗА и последующие цепи.
Таким образом, блок ТЖК-5 никак не реагирует на одновременную работу нескольких абонентских радиостанций. Это сделано во избежание излишнего усложнения схемы, поскольку точное совпадение сигналов во времени маловероятно, а уж если это случилось, то вследствие отсутствия синхронизации расхождение их во времени будетвсе время расти и через несколько циклов сигнализации прием станет раздельным. Этот случай рассмотрен ниже.
' Прием сигнала адреса. Одиночный сигнал адреса с выхода соответствующего элемента ЛА одновременно подается на блок памяти БПА (в виде двоичного кода) и на схему задержки СЗА (в виде уровня Н). После этого специальная схема контроля приема, состоящая из компаратора К и ряда логических элементов 3—11, проверяет соответствие принимаемого кода адреса (на входах D0—D3 БПА) коду, хранящемуся в памяти, т. е. на выходах Q0—■ Q3. Если эти коды одинаковы, схема контроля подает на вход а элемента 11 уровень Н, разрешающий запись в память; однако сама запись произойдет лишь после того, как истечет время задержки и с выхода СЗА на элемент 11 будет подан второй высокий уровень.
В результате появления на тактовом входе СР блока памяти уровня Н опрокинутся триггеры, подключенные 90
к тем входам DO—D3, на которых в соответствии с принятым кодом присутствует уровень Н. Таким образом, код адреса будет записан в БПА в виде определенной комбинации уровней Н и L на его выходах Q0—Q3, где он ц сохраняется до момента отбоя. После окончания приема адреса код на входах D исчезает и появляется вновь лишь в начале следующего цикла сигнализации. Вновь принятый код таким же образом сравнивается с ранее записанным, и если за это время не произошло никаких изменений (т. е. принимается тот же код, что и прежде), то триггеры в БПА не изменяют своего состояния, подтверждая тем самым правильность приема адреса. Такая проверка происходит периодически, в каждом цикле сигнализации.
Контроль приема. Из только что сказанного о контроле приема пока остается неясным,- как происходит самая первая запись в память. В самом деле, в исходном состоянии, когда нет приема сигналов, на входах DO—D3 и выходах Q0—Q3 блока памяти присутствует код 0000. В момент приема адреса на входах D появляется соответствующий ему код, но на выходах Q код остается прежним (0000), так как запись принимаемого кода может произойти лишь спустя 400 мс-после начала приема сигнала адреса. Получается, что к моменту записи коды на входе и выходе БПА разные и запись невозможна, но, с другой стороны, одинаковые коды будут только после записи и, следовательно, она должна быть сделана при разных кодах. Чтобы разобраться в этом противоречии, надо рассмотреть работу схемы контроля более подробно.
Возникшее противоречие свидетельствует прежде всего о том, что для правильного управления процессом записи недостаточно иметь только информацию об идентичности кодов — необходимы еще некоторые дополнительные условия. В качестве последних выбраны состояния триггеров блока памяти, информацию о которых выдает логический элемент 8, включенный на инвертированных выходах ^0— Q3 блока памяти. Триггеры будем называть пустыми, если все они находятся в исходном состоянии, и заполненными, .если хотя бы один из них опрокинут.
Два состояния триггеров (пустые или заполненные) и два состояния кодов (одинаковые или разные) дают в совокупности четыре различных варианта работы гТсхемы записи.
Одинаковые коды и пустые триггеры. Состояние соответствует начальному моменту, когда приема сигналов нет и блок находится в дежурном режиме.
Одинаковые коды и заполненные триггеры. Состояние приема адреса в течение второго и последующих циклов сигнализации.
Разные коды и пустые триггеры. Состояние приема адреса в течение первого цикла сигнализации.
Разные коды и заполненные триггеры. Случай приема сигнала адреса от другой (других) абонентской радиостанции, которая начала работу, в то время когда первая еще не получила команду «Отбой» и продолжает передачу сигнализации. Сигнал адреса другой радиостанции принимается во время паузы 5,7 с, когда первая находится в режиме ожидания (см. соответствующий пункт § 4), и в данном случае является мешающим.
Компаратор К (рис. 15) имеет две группы входов, на одну из которых (ЛО—ЛЗ) подается принимаемый код адреса, а на вторую (ВО—ВЗ) — код, записанный в памяти БПА. Результатом сравнения эти двух кодов является появление на выходе компаратора уровня Н, если оба кода одинаковы, или уровня L, если коды разные. Соответственно такие же уровни будут и на входе а логического элемента 9, реализующего условие идентичности кодов. Состояние триггеров памяти контролируется элементом 8, на выходе которого будет уровень L при густых триггерах (так как в этот момент все выходы Q0—Q3 имеют высокий уровень) и Н — при заполненных. Эта информация реализуется элементом 4, на входы которого уровни от компаратора и от элемента 8 подаются через инверторы 3 и 7, вследствие чего уровни на соответствующих входах элементов 4 и 9, так же как и на их выходах, противоположны.
Итак, в момент первого приема сигнала адреса (третий вариант) на обоих входах элемента 4 существуют высокие уровни (выход компаратора L — тЗН — а4Н и m8L — т7Н— Ь4Н), следовательно m4L) а т9Н. При этом на тб и all будут уровни Н. Через 400 мс на Ы1 появится второй уровень Н из схемы задержки и на тактовый вход СР блока памяти будет подан положительный потенциал, разрешающий запись. Таким образом, первый принятый сигнал записывается в память при несовпадающих кодах и в дальнейшем служит основой для сравнения с последующими адресами. Следующий сигнал адреса будет принят в состоянии, соответствующем второму варианту. В этом случае уровни на элементах 3, 4, 7—9 изменятся на противоположные, но на тб останется прежний уровень (высо-
кий), так как на его входах уровни Н и L просто поменяются местами. Схема остается в состоянии, разрешающем запись, но записи фактически не происходит, поскольку она уже была сделана раньше.
Сигнал ошибки. В случае последнего варианта на выходах элементов 4 и 9, в отличие от предыдущих, возникают одинаковые уровни — высокие. Проследим: выход компаратора L— тЗН— а4Н\ т8Н— m7L — b4L и, значит, т4Н\ выход компаратора L—a9L; т8Н—Ь9Н и, значит т9Н. Два уровня Н на входах элемента 6 изменяют его выходной уровень на низкий, в результате чего allL. Следовательно, на БПА подается уровень L, запрещающий запись, причем этот уровень не изменится от наличия на Ы1 высокого уровня, поступившего из схемы задержки. Записи постороннего сигнала адреса не произойдет, но диспетчеру будет подан так называемый сигнал ошибки, уведомляющий его об одновременной работе двух или более абонентских радиостанций.
Сигнал ошибки формируется элементами 5 и 10. При приеме постороннего адреса на входах элемента 10 возникают уровни Н (от тЗН и т8Н соответственно); такой же уровень на тЮ и Ь5. Второй уровень Н на элементе 5 создается сигналом адреса. В результате на т5 появляется низкий уровень, который через инвертор (не показанный на схеме) опрокидывает триггер ошибки ТО, включая тем самым сигнальный светодиод «Ошибка» и генератор акустической сигнализации, подающий прерывистый звуковой сигнал. Возврат ТО в исходное положение производится сигналом отбоя.
Дешифровка и индикация. Записанный в БПА код адреса с точек Q0—Q3 подается на входы а элементов 12 для последующего декодирования. В таком состоянии схема находится до момента окончания приема всех сигналов состояния, после чего на вторые входы 12 подается положительное напряжение от триггера индикации ТИ, и записанный код попадает на дешифратор адресов ДА. Работа последнего заключается в обратном преобразовании двоичного кода адреса в десятичный, в результате чего на одном из десяти выходов ДА, соответствующем принятому порядковому номеру абонентской радиостанции,..появляется уровень Н. Этим уровнем в схеме индикации сигналов адреса ИСА отпирается включенный на этом выходе транзистор, который подключает потенциал земли к сигнальному светодиоду с соответствующим номером.
ПРИЕМ ОДНОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ
Отсчет времени. Время работы приемника одночастотных сигналов, изображенного в нижней части рис. 15, определяется схемой отсчета времени приема ВП. В пределах этого времени аналогичная схема ПС приема сигнализации выделяет промежуток, в течение которого происходит прием разделительной и информационных частот.
Отсчет времени начинается с момента появления сигнала адреса на выходе СЗА (при условии, что схема контроля приема разрешает запись — высокий уровень на тб). Уровнем Н с mil опрокидывается триггер ВП, вследствие чего начинает работать цепь задержки (обозначена 3,5), схема и принцип действия которой аналогичны ранее упоминавшимся подобным схемам СЗА, СЗВ и др. Параметры цепи задержки выбраны так, что через 3,5 с ВП автоматически возвращается в исходное состояние уровнем £ с выхода элемента 13.
В опрокинутом положении ВП с выхода Q подается уровень Н на элемент 15. При появлении такого же уровня на выходе Q1 счетчика групп и разрядов СГР (как будет далее показано, это соответствует моменту приема первой разделительной частоты) на выходе т!5 будет уровень L, который вызовет опрокидывание триггера ПС. Через 350 мс цепь задержки (обозначена 0,35) через элемент 14 возвратит ПС в исходное состояние. Таким образом, по окончании приема всей серии сигналов состояния триггеры ВП и ПС находятся в исходном состоянии и в последующих циклах сигнализации описанный процесс отсчета времени повторяется.
Схема поиска. Задачей приемника одночастотных сигналов является обеспечение возможности приема пяти различных тональных частот, которые с равной вероятностью могут появиться на каком-либо выходе селектора СТЧ в данный момент времени. Эта задача решается использованием в схеме блока ТЖК-5 схемы поиска частот, принцип работы которой аналогичен подобной схеме в передающем блоке ТЖА-5.
Тональный сигнал с выхода соответствующей селекторной цепочки попадает на один из входов Y0—Y4 искателя частот ИЧ (см. рис. 15), Искатель представляет собой быстродействующий электронный коммутатор, управляемый счетчиком искателя частот СИЧ. Счетчик работает циклически. Под воздействием тактовых импульсов генератора ТГ высокий уровень с выхода. Q0 последовательно переме- 94
щается на выходы Q1—Q5, а с последнего через элемент 17 попадает на вход сброса MR. Счетчик возвращается в исходное положение (уровень Н на выходе Q0} и начинает счет сначала.
При помощи двух элементов 16 типа И десятичный номер выхода, на котором в данный момент присутствует уровень Н, преобразуется в трехразрядный двоичный код и в таком виде поступает на управляющие входы СИЧ (входы пронумерованы слева направо от высшего разряда А2 к низшему АО"}. В зависимости от значения кода к выходу Z искателя подключается один из входов УО—У4 (табл. 12), в результате чего на выходе искателя в определенной последовательности циклически появляются разделительная и все четыре информационные частоты.
Каждая тональная частота находится на своем входе в течение тех 30 мс, которые отведены для ее передачи в соответствии со структурой сигнала состояния (рис. 8). За это время тактовый генератор, работающий на частоте около 1 кГц, успевает 5—6 раз подключить каждый тональный сигнал к выходу ИЧ.
В положении покоя (нет приема сигналов) схема поиска не работает, при этом с выходом ИЧ соединен вход Y0, что соответствует состоянию приема разделительной частоты 2080 Гц. Включение поиска осуществляется приемом разделительной частоты, а прекращение его работы происходит при приеме любой информационной частоты. Таким образом, схема поиска в каждом цикле сигнализации включается 5 раз — перед началом приема информационных частот каждой группы и не работает в ожидании приема разделительной частоты.
Включенная на выходе искателя частот схема формирования сигналов, состоящая из операционного усилителя, работающего в качестве компаратора, и ряда логических
Таблица 12. Коммутация входов искателя частот
Еыход СИЧ, имеющий уровень Н
О»
Q1
Q2
Q3
Q4
Управляющий код (А2 — А1 — АО}
ООО
С01
010
ОН
100
Вход, соединенный с выходом Z
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Частота на выходе,
Гц
2080
1560
1350
1800
1160
элементов, преобразует тональную частоту в импульсы постоянного тока, контролирует их амплитуды и обеспечивает необходимую для работы последующих цепей крутизну импульсов.
Прием разделительной частоты. Принятая после сигнала адреса разделительная частота со своего селектора через точки Y0 и Z искателя частот поступает на схему формирования сигналов КФС (см. рис. 15). На выходах КФС она присутствует в виде серии биполярных импульсов. Первый отрицательный импульс, поступающий на управляющий вход MR, включает счетчик импульсов, который начинает считать возникающие в каждом периоде на входе СР переходы от высокого уровня к низкому. Поступающие впоследствии на вход MR положительные импульсы не выключают счетчик, так как в начале счета на выходе Q0 высокий уровень сменяется низким, а это приводит к самоблокировке счетчика через элемент 18 и КФС. В рабочем состоянии СИ остается до возврата его в исходное состояние специальным счетчиком сброса СС.
Назначением СИ является отыскание импульсов, соответствующих восьмому и девятому периодам тональной частоты, которые используются для формирования серии одночастотных сигналов. Последующие периоды для работы не используются и, следовательно, прием фактически происходит лишь в течение примерно 4—8 мс (в зависимости от номинального значения тональной частоты). В течение остальной части каждого отрезка времени 30 мс резонансные контуры соответствующих тональных частот закорочены и прием сигналов отсутствует. Это необходимо для того, чтобы обеспечить достаточное время для затухания переходных процессов, исключив тем самым их влияние на прием последующей частоты.
- Прием восьмого импульса вызывает появление на выходе Q8 СИ уровня И, являющегося одним из двух управляющих уровней для элемента 21, разрешающего запись принятого сигнала в триггеры памяти сигнализации ТС. Второй уровень через инвертор 20 подается с выхода Q0 СИЧ. Поскольку разделительная частота играет чисто служебную роль, записывать ее в память нет надобности. Запрет записи осуществляется благодаря тому, что во время ее приема на выходе Q0 СИЧ находится высокий уровень, который по цепи СИЧ(00Н — m20L — b21L создает уровень L на т21 и на входах а всех элементов 22. В результате информация о приеме разделительной частоты от CHIQ8H в память ТС не попадает.
Таблица 13. Состояния триггера ТРЧ
Принимаемая частота
Уровень на входах
Уровень на выходах
Состояние триггера
D
СР
Q
Q
Разделительная
Н
Н
н
L
Опрокинут
Н
L
L
Н
Исходное состояние
Информационная
L
И
L
Н
То же
L
L
Примечание- Знак —■ означает, чтЬ триггер не изменяет своего предыдущего состояния.
Следующий, девятый импульс уровнем Н с выхода Q9 СИ опрокидывает триггер разделительной частоты ТРЧ, соотношение входных и выходных уровней которого приведено в табл. 13.
В этом состоянии триггер разделительной частоты выполняет следующие операции:
уровнем Н с выхода Q вызывает срабатывание выключателя разделительной частоты ВРЧ, который закорачивает в СТЧ резонансный контур 2080 Гц. Поступление на вход СИ импульсов от ИЧ прекращается, и счетчик импульсов остается в состоянии СИМЕОН до момента сброса;
низким уровнем с ТРЧ/Q возвращает в первоначальное положение четыре синхронно работающих выключателя информационных частот ВИЧ, которые подключают к соответствующим селекторам СТЧ контуры информационных частот (последние до этого момента были замкнуты накоротко);
подает высокий уровень с выхода Q на счетный вход счетчика групп и разрядов, перемещая этим уровень Н с его выхода Q0 на следующий по порядку выход Q1. Этот уровень подается на вход b элемента 22 группы /, подготавливая путь записи последующей информационной частоты в группу триггеров состояния первого разряда. Одновременно этим же уровнем через элемент 15 опрокидывается триггер сигнализации ПС, блокирующий на время 350 мс сброс триггеров состояния ТС через элементы 23—25.
До этого момента счетчик искателя СИЧ находился в исходном состоянии, так как на вход b элемента 17 постоянно был подан высокий уровень от СГР/QO, в результате чего уровень Н на управляющем входе MR счетчика удер- живал последний в нерабочем состоянии. После смены на СГР/QO высокого уровня низким СИЧ получает разреша-
97
ющий уровень L с выхода элемента 17, однако схема поиска еще не работает, поскольку импульсы от ТГ на счетчик не попадают. В рассматриваемый момент СИ находится в положении, когда на выходе Q9 присутствует высокий уровень, а значит, на выходе Q0 — низкий. В результате ml8H—а19Н, и на выходе т19 будет постоянный уровень Н независимо от уровней на втором входе элемента 19, создаваемых работающим генератором ТГ. Постоянный же уровень на счетном входе СИЧ не изменяет уровни на его выходах, и счетчик остается в исходном состоянии в течение всего времени приема разделительной частоты.
г* Через некоторое время после опрокидывания триггера разделительной частоты счетчик импульсов возвратится в исходное состояние. Эту операцию выполняет счетчик сброса СС, включение которого происходит в момент начала работы счетчика импульсов (на управляющий вход счетчика СС подается разрешающий уровень L от CHlQOy Счетчик сброса отсчитывает тактовые импульсы генератора ТГ до тех пор, пока на выходе Q9 не появится уровень И, соответствующий девятому импульсу тактовой частоты. Этим уровнем через КФС и вход MR счетчик импульсов возвращается в исходное состояние, что, в свою очередь, возвращает в начальное положение и счетчик сброса (запрещающий уровень Н от CHjQOY Поскольку частота тактовых импульсов ниже любой из использованных в блоке ТЖК-5 тональных частот, сброс СИ произойдет позже девятого импульса принимаемой в данный момент тональной частоты (но раньше начала приема последующего сигнала).
Сброс счетчика импульсов вызывает появление уровня L на а19 (CHIQOH — m!8L— al9Ly Теперь во время отрицательных полупериодов тактовых импульсов на выходе т19 будет низкий уровень, а во время положительных — высокий. Тактовые импульсы проходят к счетчику искателя частот, который начинает счет, включая тем самым схему поиска.
Прием информационных частот. После окончания приема разделительной частоты приемник одночастотных сигналов подготовлен к приему любой из четырех информационных частот: включены искатель частот ИЧ и его счетчик СИЧ; работает схема поиска; счетчик импульсов СИ и счетчик сброса СС находятся в исходном состоянии; триггер разделительной частоты ТРЧ опрокинут; резонансные контуры информационных частот подключены к своим селекторам; контур разделительной частоты закорочен; счет-
чик групп и разрядов СГР находится в состоянии QlHt разрешая запись в первую пару триггеров состояния.
Процесс приема любой информационной частоты аналогичен описанному выше приему разделительной частоты. Появившаяся на одном из выходов Y1—Y4 искателя информационная частота в какой-то момент времени в результате работы схемы поиска попадет через точку Z ИЧ в схему формирования КФС и включит счетчики СИ и СС. С началом счета на выходе Q0 СИ вновь появляется низкий уровень, который по цепи CHIQOL— т18Н— а19Н—■ т!9Н подает постоянный уровень на вход СР СИЧ. Счетчик искателя прекращает работу и останавливается в том положении, в котором его застал прием данной информа.- ционной частоты, а на управляющих входах А2—АО искателя фиксируется соответствующий этой частоте код на все последующее время ее приема.
Как и ранее, при восьмом импульсе информационной частоты от CHIQ8 подается уровень Н на а21, но теперь такой же уровень будет и на Ь21, поскольку во время приема любой информационной частоты на выходе Q0CH4 присутствует уровень L и, следовательно, CH4{Q0L—i т20Н — Ь21Н. Таким образом,'на все входы а логических элементов 22 подается уровень Н, а на второй вход элемента группы / еще и второй уровень Н от выхода Q1 СГР. У элементов других групп (//—V) в это время вторые входы находятся на уровне L, вследствие чего запись возможна только в первую пару триггеров ТСЦУ В какой из этих двух триггеров будет записан принятый сигнал состояния* определяется значением соответствующей информационной частоты, точнее, ее кодом на входах А искателя ИЧ.
Для записи используются только два низших разряда двоичного кода: АО (разряд единиц) и А1 (разряд двоек). Разряд четверок А2 в данном случае не нужен, так как для однозначного кодирования четырех частот достаточно двухразрядного кода. Запись производится при подаче на ТС уровня Н с выходов кодирующих элементов 16; соответствующий триггер при этом опрокидывается, запоминая, таким образом, полученную информацию до получения разрешения на ее индикацию. Так, например, при приеме частоты 1350 Гц высокий уровень находится на выходе Q2 СИЧ (см. табл. 12), а значит, и на выходе нижнего элемента 16, т. е. А1 имеет уровень Н и этим уровнем опрокидывается триггер, подключенный к выходу № 1 схемы индикации сигналов состояния ИСС. Аналогично прием частоты 1560 Гц опрокидывает триггер, подключенный
к выходу № 2 ИСС, а частота 1800 Гц опрокидывает сразу оба триггера (№ 1 и 2).
Следующий, девятый, импульс информационной частоты приводит к появлению уровня Н на выходе Q9 счетчика СИ и, поскольку на СИЧЮР в это время сохраняется уровень L, то согласно табл. 13 ТРЧ возвращается в исходное состояние. При этом срабатывают выключатели ВИЧ и ВРЧ, которые соответственно закорачивают резонансные контуры информационных частот и подключают к селектору контур разделительной частоты. С этого момента прием информационной частоты прекращается и сигнал на входах У/—Y4 искателя ИЧ, а значит, и на выходах КФС, исчезает. Отсутствие сигнала возвращает счетчики СИ, СС и ИЧ в исходное состояние, при котором выход Z СИЧ соединен с входом Y0, а схема поиска не работает. Одночастотный приемник находится в состоянии готовности приема разделительной частоты.
ь Запись в память. Итак, первая принятая после сигнала адреса информационная частота записывается в первой паре триггеров ТС в виде определенной комбинации их состояний, соответствующей значению этой частоты. Процесс приема последующих тональных частот не отличается рт описанного выше, а результатом его является запись принятого сигнала в другие группы триггеров ТС.
В соответствии со структурой сигнала состояния (см. рис. 8,о) после- информационной передается разделительная частота. Ее прием вновь опрокидывает ТРЧ, который уровнем Н со своего выхода Q сдвигает счетчик СГР на один разряд вправо, переводя его из состояния СГРЮДН в состояние CPP1Q2H. Этот уровень через элемент 22(H) разрешает запись во вторую пару триггеров (№ 3 и 4), куда и будет записана принятая впоследствии информационная частота второго разряда. В дальнейшем уровень Н таким же образом последовательно перемещается на выходы СГР Q3—Q5 и запись происходит в остальные триггеры до тех пор, пока не будут заполнены все пять разрядов.
Из сказанного следует, что частота 1160 Гц, соответствующая разомкнутому состоянию контактов информационных реле в блоке ТЖА-5 (т. е. отсутствию неисправностей на подстанции), в память ТС не записывается (на входах А1 и АО ИЧ — уровни L) и, значит, впоследствии не отображается на панели приемного блока и вообще внешне никак не проявляется. Тем не менее обойтись без нее нельзя, поскольку сам факт присутствия ее в общей структуре Сигнала состояния означает, что погашенное состояние со-
ответствующего светодиода свидетельствует об исправности электрооборудования подстанции, а не вызвано какими-то случайными сбоями в работе телесигнализации. Отсутствие в составе серии одночастотных сигналов этой (или любой другой) частоты автоматически приводит к нарушению порядка записи в триггеры ТС и, как следствие, к ложной сигнализации.
Индикация сигналов. Оптическое и акустическое воспроизведение сигналов адреса и состояния происходит лишь в том случае, если в течение данного цикла сигнализации все тональные частоты, из которых сформирован полный сигнал, были приняты в правильной последовательности, без пропусков и в соответствующее время. Любое нарушение этих условий означает, что принятый сигнал не тождествен переданному, является ложным и во избежание дезориентации диспетчера не должен отображаться на пульте приемного блока. Выполнение этих условий обеспечивается триггером индикации ТИ, который разрешает включение индикаторных светодиодов только после окончания приема всех сигналов состояния.
В момент записи последней информационной частоты в пятую группу триггеров ТС уровень Н с выхода вентиля 22(V) одновременно подается на ТИ, который опрокидывается и подключает этот уровень с одной стороны на все элементы 12, а с другой — на коммутационные транзисторы в схеме индикации сигналов состояния ИСС. Эти уровни через схему ИСА (см. «Прием двухчастотных сигналов» в § 5) и аналогичную схему ИСС управляют включением сигнальных светодиодов. В результате на пульте ТЖК-5 одновременно загораются светодиоды, соответствующие номеру подстанции и состоянию высоковольтного оборудования на ней. Оптическая сигнализация сопровождается звуковым сигналом, характер которого зависит от вида неисправности.
Нарушение структуры сигнала состояния влечет за собой запрет включения сигнальных светодиодов. Если по какой-либо причине в составе сигнала отсутствует, например, вторая информационная частота (считая от сигнала адреса), то одночастотный приемник не сможет принять следующую за ней разделительную, ибо он не был переведен в это состояние отсутствующим в данном случае девятым импульсом предшествующей информационной частоты. В течение времени, отведенного для приема этой, третьей по порядку, разделительной частоты продолжает работать схема поиска и приемник остается в состоянии готов-
ности к приему информационных частот. Это означает, что очередная информационная (третья) и все последующие за ней частоты будут приняты обычным образом.
Поскольку третья разделительная частота не была принята, то счетчик СГР остался в том состоянии, в которое его перевел прием предыдущей разделительной частоты, т. е. в положении, когда высокий уровень находится на выходе Q2. В итоге третья информационная частота будет записана не в третью пару триггеров ТС, как ей положено, а во вторую. Соответственно сдвинется запись и остальных частот так, что последняя информационная частота окажется записанной в четвертой паре триггеров (при состоянии счетчика СГРЮ4Н). На этом прием заканчивается, так как время, отведенное для работы одночастотного приемника, истекло и триггеры ВП и ПС возвращают его в исходное состояние. Таким образом, за все время приема уровень Н не попадает на выход Q5 СГР, триггер ТИ остается в исходном состоянии и включения светодиодов не происходит.
Периодический сброс. Записанная в триггерах информация хранится до начала следующего цикла сигнализации. Принятый в следующем цикле сигнал адреса через 400 мс образует на выходе СЗЛ уровень Н, который по цепи Ы1Н — mllH— а25Н— т25Н вызывает сброс триггера ТИ и всех триггеров ТС. Все светодиоды гаснут и будут вновь включены в момент окончания приема сигналов состояния. Таким образом, светодиоды адреса и состояния периодически загораются на время около 6 с (пауза) и гаснут на 2 с (передача сигнализации), а информация о состоянии оборудования обновляется в каждом цикле сигнализации. Благодаря этому любое изменение состояния оборудования, происшедшее на протяжении даже нескольких секунд, будет немедленно передано на диспетчерский пункт.
Прекращение сигнализации. При нажатии кнопки «Отбой» к цепи отбоя ЦО подключается потенциал земли (см. рис. 15), под воздействием которого ЦО формирует игловидный положительный импульс, возвращающий в исходное состояние триггеры ТС и ТИ по пути ЦОЩ — а24Н—• т24Н—Ь25Н—т25Н. Одновременно инвертированное значение импульса сброса (уровень Л) подается на управляющий вход MR памяти БПА и на элементы 13 и 14, включенные в цепи сброса триггеров ВП и ПС. Этим уровнем возвращается в исходное состояние БПА, а возникающие на выходах т13 и т14 высокие уровни останавливают схемы от- 102
счета времени. При этом на выходе Q ВП появляется уровень Н, сбрасывающий счетчик СГР. Последний, в свою очередь, уровнем Н с выхода Q0 через элемент 17 выключает СИЧ и останавливает схему поиска. В результате оба приемника переходят в начальное положение, а весь блок ТЖК-5 — в дежурный режим.
Кнопка «Отбой» через блок кнопок БК связана с цепями блока ТЖК-5, осуществляющими управление приемопередатчиком. Благодаря этому ее нажатие помимо сказанного включает передатчик радиостанции, запускает генератор тональных частот ГТЧ и подключает к нему расположенные в блоке кнопок элементы настройки на сигнал отбоя (1560+2080 Гц). Поскольку в режиме телесигнализации ни одна из кнопок выбора режима ВР не нажата, на управляющих входах А переключателя модулятора ПМ присутствует код 111 и в соответствии с табл. 5 сигнал отбоя с выхода ГТЧ через точки У7 и Z поступает на передатчик. В течение 2 с центральная радиостанция передает сигнал подтверждения, прием которого абонентской радиостанцией переводит последнюю в режим дежурного приема, а блок ТЖА-5 — в исходное состояние. Передача сигналов прекращается.
Подробное описание работы блока ТЖК-5 при передаче сигнала отбоя и других дистанционных команд (порядок включения передатчика радиостанции, цепи настройки ГТЧ и т. п.) не приводится, как не имеющее прямого отношения к телесигнализации. Во всех этих случаях аппаратура работает точно так же, как и при передаче любого двухтонального сигнала вызова с пульта управления ФК-402, но функции последнего ”при этом выполняет блок ТЖК-5. Сам же принцип передачи двухчастотных сигналов, несмотря на ряд схемных и конструктивных отличий, оставлен таким же, как и в хорошо известной аппаратуре типа ФМ-10/164 или ФМ-10/160.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Примеры построения радиосетей
С целью более полного ознакомления с особенностями органи* зации и работой радиосетей в системе ДРС-3 ниже приведен один из возможных вариантов комплексной радиосети, на примере которого показано образование желательных направлений связи, работа системы ретрансляции и порядок передачи телесигналов в сети. На схеме радиосети (рис. П1,1) указаны: внутри обозначения радиостанции — условные номера частот передатчика Пд и приемника Пр в соответствии с рис. 1; снаружи—-вид радиостанции (см. § 2) и ее порядковый номер в сети; сигнал вызова (в кружке); номер канала (в квадрате) и сигналы переключения на ретрансляцию Pl—Р5. Частоты каналов указаны дробью (числитель — передача, знаменатель — прием): первого—2/21, второго — 22/3, третьего — 3/22 и четвертого — 21 /2.
Рассматриваемая радиосеть состоит из центральной радиостанции (№ 1) и 13 абонентских, в том числе трех промежуточных с автоматической ретрансляцией (№ 2, 3 и 6) и четырех широкополосных мобильных (№ 11—14). При данном распределении рабочих частот все стационарные абонентские радиостанции могут связываться только с центральной — либо непосредственно, либо через одну или две промежуточные станции. Непосредственной связи между собой абонентские радиостанции не имеют; при необходимости она осуществляется через станцию № 1. Автомобильные радиостанции имеют четыре частотных канала и могут связываться с центральной как непосредственно (№ 12), так и через любую промежуточную станцию (№ 11 и 13), а при необходимости — и с любой другой радиостанцией сети (№ 14) или между собой. Переключение на нужный канал осуществляется вручную в зависимости от местонахождения автомобильной станции и условий связи на интервале.
При связи через промежуточные радиостанции режимом их работы управляют специальные команды, посылаемые с центральной или с любой абонентской станции. В качестве таких команд на каждой промежуточной станции могут использоваться любые пять двухчастотных комбинаций, произвольным образом выбранных из десяти сигналов адреса (вызова) радиостанций с телесигнализацией (ФМ-301/160Т, ФМ-301/160Р и ФМ-301/160РТ), трех сигналов избирательного вызова и трех сигналов переключения на ретрансляцию
8—53768—5376
8—5376
8—5376
Рис. FILL Вариант организации комплексной радиосети ДРС-3; — устройство телесигнализации
(см. табл. 7). Распределение этих команд наряду с рабочими частотами радиостанций определяет схему связи в сети, т. е. возможные направления связи, порядок вызова и установления связи со станциями той или иной разновидности.
В исходном состоянии все абонентские радиостанции сети находятся в режиме дежурного приема, при которое оконечные и мобильные радиостанции могут принимать только присвоенный им сигнал вызова, а промежуточные станции — пять каких-либо из упомянутых выше команд. Прием любой из этих команд, обозначенных на схеме индексами Р1—Р5, переводит промежуточную радиостанцию в режим ретрансляции.
Порядок вызова любой телефонной радиостанции, расположенной яа расстоянии прямой связи с центральной, обычный: оператор центральной станции посылает сигнал вызова, присвоенный данной абонентской станции (например 16 при вызове радиостанции № 12), переводящий последнюю в режим приема и включающий на ней оптическую и акустическую индикацию вызова. Для вызова любой станции с телесигнализацией вслед за сигналом вызова необходимо передать дополнительный сигнал 46 (см. «Прием сигнала адреса» и «Режим радиосвязи» в § 4). Работа ретрансляционной радиостанции без теле- сигнализации (№ 6) в режиме телефонной радиосвязи не предусмотрена, она не имеет присвоенного сигнала вызова и не может быть вызвана ни одной из станций сети. Вызов удаленной телефонной радиостанции (№ 7, 8, 10 и др.) при работе ее через промежуточную осуществляется также двумя сигналами: сигналом переключения на ретрансляцию ближайшей к ней промежуточной станции, выбранным из трех предназначенных для этого специальных команд (3/, 47 или 57) и последующим сигналом вызова нужной станции (89 для станции № 7 и т. д.).
Вызов центральной радиостанции осуществляется аналогично: от радиотелефонных станций, имеющих с ней прямую связь, а также от станций с телесигнализацией независимо от их месторасположения — передачей одного сигнала вызова 36, а от удаленных радиотелефонных станций — передачей соответствующего сигнала переключения на ретрансляцию и последующего сигнала 36.
Рассмотрим более подробно работу радиосети в режиме ретрансляции. Принятые промежуточной станцией сигналы Р1—Р5 поступают в блок АДК-5 (см. § 2), где они в конечном счете вызывают срабатывание исполнительных реле, осуществляющих следующую коммутацию низкочастотных цепей: разговорные цепи (микрофон, телефон, тангеита, кнопка вызова) отключаются от приемопередатчика; на промежуточной станции первого типа (№ 3 и 6) выход приемника через делитель напряжения подключается ко входу своего передатчика; на промежуточной станции второго типа (№ 2) выход прием- 106
ника I также через делитель напряжения подключается ко входу передатчика II и наоборот.
Такая коммутация (на рис. П1.1 показана пунктиром) сохраняется до тех пор, пока на промежуточную станцию не поступит сигнал отбоя.
Передача сигналов в сети ДРС-З происходит следующие образом. Пусть, например, диспетчеру необходимо получить сведения о состоянии оборудования на подстанции, где установлена радиостанция № 9. Для этого он в соответствии с принципом работы аппаратуры должен передать два сигнала — сигнал вызова 43 радиостанции № 9 и сигнал запроса 56.
Сигнал вызова принимается приемником / промежуточной станции № 2 на частоте 21 и, поскольку на этой станции он входит в число сигналов Р1—Р5, переводит ее в режим ретрансляции. В результате сигнал вызова поступает на вход модулятора передатчика//. Одновременно наличие на входе приемника / полезного сигнала вызывает срабатывание находящегося в нем реле блокировки шумов, которое, кроме своего прямого назначения, через неиспользуемую для блокировки пару контактов подает питание на передатчик II (передатчик / при этом остается выключенным). Таким образом, сигнал вызова вновь излучается в эфир, но уже на частоте 3, после чего аналогично описанному переводит в режим ретрансляции радиостанцию № 3 (сигнал 43 входит в число ее сигналов Р1—PS), которая также излучает принятый сигнал вызова, но уже на частоте 22. Этот сигнал принимается станцией № 9 и подготавливает ее цепи к приему последующих команд. Таким же образом передается и сигнал запроса.
Отметим, что при работе промежуточной станции № 3 сигнал на частоте 22 излучается как в сторону оконечной, так и в сторону первой промежуточной радиостанции. Однако станция № 2 принять этот сигнал не может, поскольку в ее состав входят симплексные приемопередатчики и в момент работы передатчика // приемник II отключен от антенны. Таким образом, несмотря на наличие в сети радиостанций, работающих в, дуплексном режиме, информация в каждый данный момент передается только в одном направлении и опасность самовозбуждения канала отсутствует.
По окончании сигнала запроса полезный сигнал на входе приемника I радиостанции № 2 исчезает, реле блокировки шумов отпускает и выключает передатчик //. В свою очередь, это вызывает исчезновение принимаемого станцией № 3 сигнала и, следовательно, выключение ее передатчика. Обе промежуточные станции переходят в режим дежурного приема, сохраняя при этом вышеописанную коммутацию низкочастотных цепей, образующую тракт ретрансляции.
В ответ на сигнал запроса станция 9 начинает циклическую передачу сигналов состояния высоковольтного оборудования. Принятый 8* 107
радиостанцией № 3 на частоте 3, этот сигнал при помощи реле блокировки шумов включает передатчик и излучается в эфир на частоте 22. Будучи принятым на этой частоте приемником // радиостанции № 2, сигнал состояния включает передатчик I и, в конечном счете, на частоте 21 попадает на приемник центральной радиостанции, включая на блоке ТЖК-5 соответствующие сигнальные светодиоды. Получив нужную информацию, диспетчер передает сигнал отбоя, под воздействием которого нарушается коммутация низкочастотных цепей на промежуточных станциях, а их блоки телесигнализации ТЖА-5 переходят в исходное состояние. Абонентские станции вновь находятся в дежурном режиме.
Аналогично происходит передача сигналов и в том случае, когда включение абонентской радиостанции происходит не в результате приема сигнала запроса, а вследствие изменения состояния контактов информационных реле блока ТЖА-5 при возникновении на подстанции какой-либо неисправности. В соответствии со структурой полного цикла сигнализации (см. рис. 8,6) вначале передается сигнал адреса — в нашем случае 43. Этим сигналом, входящим в состав команд Р1—Р5 на станциях № 2 и 3, обе промежуточные радиостанции переводятся в режим ретрансляции, а дальнейшая передача сигналов состояния происходит так же, как это было описано выше.
Удаленные радиостанции телефонной связи, входящие в рассматриваемую комплексную сеть (№ 7, 8, 10 и др.), также имеют возможность работы с центральной через одну или две промежуточные станции. Работа в этом случае ничем не отличается от предыдущих, за исключением того, что для перевода промежуточных станций в режим ретрансляции используются не сигналы адреса, а специально выделенные для этой цели команды. На схеме показаны три направления ретрансляции: одно из них образуется для связи со станциями Ne 7 и 11 через промежуточную станцию № 6 (сигнал 57), второе — для связи со станцией № 8 через станцию № 2 (сигнал 47) и третье— для связи со станцией № 10 через две промежуточные (сигнал 37). Распределение команд Р1—Р5 на схеме выполнено с расчетом избирательного переключения промежуточных радиостанций в режим ретрансляции. В каждом отдельном случае работают только те из них, которые необходимы для связи с вызываемой станцией, в то время как другие промежуточные станции остаются в режиме дежурного приема. Так, при связи центральной радиостанции со станцией № 7 в режиме ретрансляции находится только станция № 6, при связи со станцией №8 — только станция № 2, при связи со станциями № 4, 9 и 10— станции № 2 и 3 и т. д.
Как упоминалось в начале книги (§ 1), отдельные автономные радиосети, работающие в разных пунктах района или предприятия электросетей, целесообразно объединять в единую систему связи путем организации между ними соединительных высокочастотных, про- 108
водных или радиорелейных линий. Для последнего случая рассмотрим в качестве примера построение и работу разработанной фирмой «Но- киа» (Финляндия) комбинированной системы радиосвязи, организованной на базе разрешенной для использования в энергосистемах аппаратуры типа FM4-160 и SVI300.
Представленная на рис. П1.2 комбинированная система радиосвязи состоит из радиорелейной аппаратуры FM4-160, аппаратуры уплотнения N4R, коммутапионно-у пр являющих устройств SV1420, базовых (центральных) и абонентских (мобильных и стационарных) радиостанций SV1300. Технические характеристики радиостанций серии SV1300, работающих в УКВ диапазоне (146—174 МГц), соответствуют международным требованиям, предъявляемым к аппаратуре этого класса, и практически не отличаются от аналогичных параметров других зарубежных радиостанций. Блоков телесигнализации и ретрансляции аппаратура не имеет, поэтому в системе могут быть организованы только радиотелефонные сети с ограниченной до 30—40 км дальностью действия (для простоты абонентские радиостанции на схеме не показаны).
В зависимости от заказа передатчики радиостанций могут иметь мощность 3 или 10, а центральные — еще и 25 Вт. Стационарные радиостанции могут быть оборудованы одним из следующих вариантов дистанционного управления.
Ближний вариант. Управление осуществляется из одного, двух или трех пунктов, каждый из которых удален от базовой станции на расстояние не более 500 м. Один из пультов при этом имеет приоритет вступления в связь с возможностью принудительного отключения двух других пультов. В зависимости от количества команд емкость соединительного кабеля между пультом управления и приемопередатчиком составляет от 10 до 20 пар.
Дальний вариант. Обеспечивает выполнение тех же функций, но при удалении пунктов управления на расстояние свыше 500 м. Управление осуществляется по двухпроводной соединительной линии, по каналу радиорелейной линии или по УКВ радиоканалам; дальность управления определяется параметрами используемой линии.
Смешанный вариант. Управление может осуществляться из пяти разных пунктов, из которых не более трех организовано по дальнему, а остальные — по ближнему варианту. Один из пунктов, как и ранее, имеет преимущественное право выхода на связь и принудительного отключения других операторов.
Четырехканальная малогабаритная радиорелейная линия на аппаратуре типа FM4-160 с фазовой модуляцией и частотным уплотнением работает в диапазоне частот 390—470 МГц, может иметь в своем составе до десяти промежуточных станций, дает возможность выделения любого канала на любой промежуточной станции (последовательно или параллельно) и обеспечивает дальность действия до 109
Рис. П1.2. Комбинированная система радиосвязи:
/ — радиорелейная аппаратура F7W4-160; 2—аппаратура уплотнения N4R; 3—устройство управления SV1420; 4— базовая радиостан* дня SV/300; ТФ— соединительная линия к АТС; КЛ— контрольная линия
400—500 км при соблюдении норм МККТТ на каналы тональной частоты.
Основные параметры аппаратуры:
Мощность передатчика, Вт1—3
Девиация частоты номинальная, рад1 '
Пороговая чувствительность приемника, дБ—109,5
Разнос частот соседних каналов, кГц 100
Стабильность частоты +10~а
Усиление антенны, дБ11
Избирательность по зеркальному каналу, дБ70
Коэффициент системы, дБ165
Полоса частот группового спектра, кГц0,3—16
Частота канала сигнализации, Гц 3825 +3
Входное сопротивление. Ом600
Питание: сеть 220 В или аккумулятор 12,6 В
Потребление, Вт: радиочастотный блок10
блок уплотнения"10
Указанные параметры гарантируются при температуре окружа- щей среды от —20 до -j-40°C в условиях длительной (до 6 мес) 20%-ной относительной влажности. В течение не более 30% времени допускается повышение влажности до 75—95, а кратковременно— до 100%.
Уплотнение радиочастотного ствола осуществляется специально разработанной для этой системы связи аппаратурой типа N4R. Выделение нужного канала на промежуточной станции выполняется простой установкой соответствующего канального блока в предусмотренные для этой цели отсеки аппаратуры РРЛ и базовых радиостанций.
Комбинируя определенным образом перечисленное выше оборудование, можно образовать четыре различающихся по своим функциональным возможностям типа станций:
оконечную (РРС01 и РРС11 на рнс. П1.2), состоящую из радиочастотного блока FM4-160 (передатчик, приемник, дуплексный фильтр), аппаратуры уплотнения N4R и устройства управления;
ретрансляционную (РРС02), состоящую из двух радиочастотных блоков, обеспечивающих только усиление принятых сигналов по промежуточной частоте;
промежуточную, содержащую, кроме того, аппаратуру уплотнения и позволяющую помимо усиления транзитных сигналов осуществить жесткое соединение одной (РРС03) или двух (РРС05) базовых радиостанций с каналами радиорелейной линии;
коммутационную (РРС04 и РРС10), дополненную, по сравнению с предыдущей, устройством управления, которое позволяет оператору этой станции вручную соединять базовые радиостанции с любым свободным в данный момент каналом РРЛ, осуществляя таким
образец связь любых абонентов радиосетей между собой или с або* нентами местной телефонной сети.
Управляющее устройство состоит из настольного пульта с телефонным аппаратом, расположенным на рабочем месте оператора (диспетчера) и электронного блока автоматики, размещенного вместе с блоком питания в отдельном настенном шкафу и установленного на расстоянии до 10 м от оператора. Соединительные линии между базовыми радиостанциями, устройством управления и аппаратурой РРЛ четырехпроводные; телефонные линии — двухпроводные.
Настольный пульт оператора (рис. П1.3) имеет две группы кнопок 1, служащих для установления связи (одна группа слева от сигнальных светодиодов, вторая — под ними). На кнопках нанесены символы коммутируемой аппаратуры: каналы радиорелейной линии (РРЛ 1—РРЛ 4), базовые радиостанции (№ 1 и 2), телефонные линии от местной АТС (№ 1 и 2), контрольная (измерительная) линия (КЛ) и телефонный аппарат оператора. Коммутация осуществляется последовательным нажатием кнопок с соответствующими символами: сначала левой, а затем нижней. При этом зажигаются сигнальные светодиоды: зеленый, находящийся на пересечении линий нажатых кнопок и означающий, что соединение установлено, и красный (над нижним рядом кнопок), указывающий занятость данной линии.
Разъединение абонентов происходит либо вручную (нажатием соответствующей кнопки 2), либо автоматически, если на входящей или исходящей линиях в течение 30 с нет сигнала, а также под воздействием сигнала отбоя, поступающего от местной АТС. Автоматическое разъединение можно предотвратить нажатием кнопки ночного режима 8, сохраняя, таким образом, в ночное время, при отсутствии оператора, необходимые для нормальной работы заранее установленные соединения.
В качестве примера рассмотрим случай, когда мобильный абонент базовой радиостанции с номером (кодом), например 042 (РРС04), желает установить связь с каким-либо абонентом местной телефонной сети. Для этого оператор мобильной радиостанции на короткое время (2—3 с) включает свой передатчик, в результате чего базовая радиостанция 042 переходит в режим приема. При этом на ней включается" генератор селективного вызова и автоматически запускается передатчик для посылки в сторону мобильной радиостанции сигнала, подтверждающего, что базовая станция приняла вызов. Одновременно в сторону устройства управления по соединительной линии передается код базовой радиостанции (042), который высвечивается на индикаторе 6, включает динамик и заставляет мигать красный светодиод над кнопкой с символом радиостанции № 2.
Приняв вызов, оператор пульта 040 подключается к радиостанции, передает в ее сторону сигнал подтверждения приема путем набора ее кода на тастатуре 5 и выясняет, с кем радиостанция желает
Рис. П1.3. Передняя панель устройства управления:
/ — две группы кнопок установления связи; 2— кнопки разъединения (отбоя); 3— сигнальные светодиоды зеленые; 4 — то же красные; 5— тастатура набора номера; 6 — индикатор номера; 7— динамик; 8— кнопка ночного режима
иметь связь. Затем оператор подключается к соответствующей телефонной линии и со своего аппарата набирает номер нужного абонента, а после ответа последнего соединяет его с базовой радиостанцией и отключает свой телефон от канала. Если оператор пульта не ответил на вызов в течение 15—30 с, то автоматика устройства управления возвращает всю схему в исходное состояние, и в этом случае вызов следует повторить спустя некоторое время.
При необходимости установления связи с абонентом другого управляющего устройства, например с 010, оператор пульта 040 подключается к свободному в данный момент каналу радиорелейной линии и набирает на тастатуре код этого устройства, а оператор последнего описанным выше образом подключает к каналу вызываемого абонента пульта 010. По окончании разговора операторы всех участвующих в работе пультов разъединяют абонентов посредством нажатия соответствующей кнопки 2.
Аналогично происходит установление связи с абонентами промежуточной радиорелейной станции (РРСОЗ, РРС05 и др.), но в этом случае все необходимые соединения выполняются оператором того пульта, с которым базовая станция жестко соединена по специально выделенному для этой цели каналу РРЛ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Совместная работа систем ДРС-2 и ДРС-3
Поскольку в энергосистемах находится в эксплуатации большое количество радиостанций семейства АМУР (ФМ-10/164), при разработке новой радиоаппаратуры серии ФМ-300 был принят ряд технических решений, обеспечивающих совместную работу и максимально возможную взаимозаменяемость старого и нового оборудования — как радиостанций в целом, так и отдельных функциональных блоков. Это позволяет с минимальными затратами расширять ныне действующие радиосети за счет включения в ннх радиостанций ФМ-300 или изменять функции отдельных радиостанций путем замены части старых блоков новыми. В связи с этим ниже приведены краткие сведения о некоторых возможных вариантах совместной работы систем ДРС-2 и ДРС-3 в одной сети, о порядке замены старых блоков новыми или использовании последних в качестве резервных.
Общие принципы образования высокочастотного сигнала и основные характеристики радиочастотного тракта радиостанций серии ФМ-300 практически не отличаются от соответствующих параметров ранее выпускавшейся аппаратуры типа ФМ-10/164. Новые радиостанции работают в том же диапазоне частот, используют одинаковую систему модуляции (фазовую) и избирательного вызова (одновременная передача двух тональных частот), имеют одинаковые вы- 114
зывные номера, один и тот же разнос частот между соседними и крайними каналами, работают с теми же типами антенн и т. д. Благодаря этому в сетях, предназначенных для ведения только телефонной радиосвязи (в частности — во всех мобильных радиосетях), радиостанции одинакового назначения ФМ-10/164 и ФМ-300 полностью взаимозаменяемы и могут использоваться в одной и той же сети в любой произвольной комбинации. При этом имеется в виду радиостанция в целом как совокупность принадлежащих ей функциональных блоков в соответствии с заводским комплектовочным чертежом (см. табл. I).
Кроме того, в сетях телефонной радиосвязи, организованных на аппаратуре ФМ-10/164, вместо переприемных радиостанций 4В50-571 и 4В50-647 (или наряду с ними) могут работать разработанные для системы ДРС-3 промежуточные радиостанции с автоматическим режимом ретрансляции — 4В50-635 и 4В50-641. При этом необходимо лишь учитывать, что в новой системе, по сравнению с ДРС-2, изменены значения некоторых служебных сигналов (табл. П2.1) и их следует подбирать так, чтобы в сети не было сигналов, выполняющих в старой и новой системах разные функции.
Таким образом, количественное расширение сетей телефонной радиосвязи, организованных по системе ДРС-2, осуществляется простым включением в их состав необходимых разновидностей радиостанций новой серии без каких-либо изменений заводских комплектов аппаратуры. Однако аналогичное количественное расширение сетей ДРС-2, содержащих радиостанции с устройствами телесигнализации, равно как и изменение функциональных возможностей системы ДРС-2 (введение циркулярного вызова, увеличение количества сигналов), выполнить таким же простым способом невозможно вследствие различия в системах питания и способах кодирования сигналов состояния в старой и новой системах ДРС.
Таблица П2.1. Значения команд в системах ДРС-2 и ДРС-3.
Номер команды
Значение команды в системе
ДРС-2
ДРС-3
36
Переключение на ретранс-
Вызов центральной радио-
ляцию, первое направление
станции
46
То же второе направление
Акустический вызов
47
Вызов центральной радио-
Переключение и а ретранс-
станции
ляцию, первое направление
57
Авария
То же второе направление
67
Неисправность
Циркулярный вызов первой группы радиостанций
77
Резервное питание
То же второй группы
87
Акустический вызов
То же третьей группы
Изменение функций какой-либо радиостанции семейства АМУР достигается заменой в ее комплекте соответствующего старого функционального блока новьцм— пульта управления ФК-51 пультом ФК-402, передающего и приемного блоков телесигнализации ТЖА-4 и ТЖК-4 соответственно блоками ТЖА-5 и ТЖК-5. При этом прямая, непосредственная замена одних блоков другими не может быть осуществлена вследствие различия систем питания радиостанций ФМ-10/164 и ФМ-300 (заземленный «-[-» в первом случае и заземленный «—» во втором), а также конструктивных отличий (в аппаратуре серии ФМ-300 использованы, в частности, кабельные фишки и разъемы меньшего размера, с другим количеством и расположением контактов). Стыковка старых и новых блоков осуществляется при помощи разработанных специально для этой цели переходных устройств типа АДК, основной задачей которых является разделение цепей питания с заземленными разноименными полюсами и образование нужной схемы питания для разных блоков при помощи искусственной внутренней «земли» в адаптере. Адаптеры АДК в комплект радиостанций не входят и при необходимости должны заказываться отдельно.
Для сопряжения старых и новых функциональных блоков разработано три типа переходящих устройств:
АДК-1—для совместной работы симплексных или дуплексных приемопередатчиков ФМ-10/164 непосредственного управления с пультами управления ФК-402 всех разновидностей или с новыми блоками телесигнализации ТЖА-5 и ТЖК-5;
АДК-2 — для работы тех же типов пультов управления и блоков телесигнализации с симплексными или дуплексными приемопередатчиками ФМ-10/164, управляемыми дистанционно из одного или двух пунктов при помощи старых блоков дистанционного управления типов ТК-53 и ТК-55; .
АДК-3 — для совместной работы новых приемопередатчиков ФМ-300, используемых в качестве центральных радиостанций всех разновидностей, с приемными блоками телесигнализации старого и нового типов (ТЖК-4 и ТЖК-5) одновременно.
Варианты использования переходных устройств типа АДК приведены на рис. П2.1, на котором для каждого варианта указаны типы совместно работающих функциональных блоков и исполнение радиостанций, соответствующие их месту в радиосети по табл. 1 (номер комплектовочного чертежа). Согласно этому рисунку предусматривается три варианта изменения функциональных возможностей сетей ДРС-2 и ДРС-3:
в любой действующей сети ДРС-2 можно организовать одну, две или три группы радиостанций с циркулярным вызовом для всех (или части) абонентских станций. Для этого на центральной радиостанции сети и на тех абонентских станциях, которые включаются
NB50-314
•-330
—332
-320
*■328
ФК-402 ТЖА-5 ТЖК-5
а)
4850 -316
—318
-322
—324
—329
-331
-333
4050-634
-640
4850—636
-638
—642
-644
Рис. П2.1. Возможные варианты совместной работы систем ДРС-2 и ДРС-3
в систему циркулярного вызова, достаточно заменить прежние пульты управления ФК-51 на новые ФК-402, подключив их к действующему приемопередатчику ФМ-1О(164 через адаптер АДК-1 (рис. П2.1а). при непосредственном управлении или через АДК-2 (рис. П2.1,б)— при дистанционном;
аналогичным образом, используя адаптеры АДК-1 и АДК-2 (рис. П2.1,а, б), к приемопередатчикам ФМ-10/164 ?догут быть подключены передающие и приемные блоки телесигнализации ТЖА-5 и ТЖК-5 (вместо работающих в системе ДРС-2 блоков ТЖА-4 и ТЖК-4), что дает возможность увеличить количество передаваемых в действующих сетях сигналов состояния высоковольтного оборудования с двух до десяти. В отличие от предыдущего случая, новые блоки ТЖА-5 должны устанавливаться сразу на всех абонентских станциях с телесигнализацией, так как приемный блок ТЖК-5 принимать сигналы от старых блоков ТЖА-4 не может. Это обстоятельство является существенным неудобством, так как требует неоправданных затрат на приобретение полного комплекта новых блоков даже в тех случаях, когда увеличение количества сигналов сразу со всех необслуживаемых подстанций не диктуется, в данный момент производственной необходимостью. Кроме того, одновременная замена часто может оказаться просто невозможной вследствие ограниченного количества выделяемой аппаратуры или недостатка средств на ее приобретение;
упомянутое выше неудобство устраняется при использовании адаптера АДК-3, который позволяет к любому приемопередатчику Центральной радиостанции сети ДРС-3 — симплексному или дуплексному, с непосредственным (рис. П2.1,в) или дистанционным (рис. П2.1,г) управлением — подключить помимо принадлежащего ему блока ТЖК-5 также и старый блок телесигнализации ТЖК-4 (в последнем при это£1 необходимо выполнить перепайку трех соединений схемы).
Таким образом, замена в действующей сети ДРС-2 центральной радиостанции типа Ф-101164 на ФМ-300 с адаптером АДК-3 позволяет в одной и той же радиосети иметь абонентские радиостанции как старой системы ДРС-2 (трехсигнальные), так и новой ДРС-3 (десятисигнальные). При этом управление всеми станциями сети (старыми ФМ-101164 и новыми ФМ-300) осуществляется блоком ТЖК-5, а пульт управления ФК-51 используется лишь для приема сигналов вызова и неисправности от абонентских радиостанций, работающих <с блоками телесигнализации ТЖА-4. Заметим, что правильная работа старой и новой систем в одной сети будет обеспечена только при выполнении вышеупомянутого требования о надлежащем выборе служебных сигналов.
В каждой радиосети соотношение абонентских радиостанций, работающих с блоками ТЖА-4 и ТЖА-5, произвольное при условии, что общее их количество не должно превышать десяти. Последнее требование определяется тем, что в системах ДРС-2 и ДРС-3 количество и значения сигналов вызова для радиостанций, входящих в систему телесигнализации, одинаковы. В принципе число радиостанций с телесигнализацией в одной сети можно увеличить вдвое, если для радиостанций системы ДРС-2 использовать номера вызова, отличные от указанных в табл. 7. Для этого потребуется заменить или перестроить соответствующие селекторы и генераторы в блоках ТЖА-4 и пультах ФК-51 (аналогичная операция в блоках ТЖА-5 в силу особенностей их схем практически не осуществима). В результате радиосеть с центральной радиостанцией типа ФМ-300 может содержать до десяти трехсигнальных и столько же десятисигнальных радиостанций с телесигнализацией плюс еще 22 мобильные или стационарные станции телефонной радиосвязи старого или нового типа.
Наиболее сложное по схеме переходное устройство АДК-2 конструктивно выполнено в виде отдельного функционального блока. Оно представляет собой алюминиевую коробочку размером 250Х80Х Х70 мм, из которой выведены два соединительных кабеля, снабженных по концам фишками для подключения к разъемам пульта управления или блока телесигнализации с одной стороны и к передающему блоку дистанционного управления — с другой. Длины этих кабелей составляют соответственно 10 и 1 м.
Адаптеры АДК-1 и АДК-3 имеют более простую схему и зна-
чительно меньшие размеры (приблизительно 70X55X37 мм). Алюминиевая коробочка, в которой смонтирован адаптер, укрепляется непосредственно на соединительном кабеле между приемопередатчиком и пультом управления (со стороны последнего) так, что составляет с кабелем единое механическое целое.
Описанные выше переходные устройства позволяют осуществить более гибкую эксплуатацию радиосетей благодаря увеличению маневренности аппаратуры, а также наиболее экономичным и целесообразным образом модернизировать действующие радиосети, постепенно переводя их на новую десятисигнальную систему дальней радиосвязи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Справочник по проектированию систем передачи информации в энергетике/ Под ред. В. X. Ишкина и С. С. Рокотяна. М.: Энергия, 1977.
Справочник по технике связи: Пер. с венг./ Под ред. Мороц Иштвана; Будапешт: Лапикиадо Валлалат, 1980.
Справочник по радиорелейной связи/ Под ред. С. В. Бородича. — 2е изд. М.: Радио и связь, 1981.
Радиостанции подвижной связи. Справочник/ И. И. Дежурный, В. М. Кузьмин, Ю. Н. Каниболоцкий, М. Г. Шапиро. М.: Связь, 1979.
Михайлов А. С. Измерение параметров ЭМС РЭС. М.: Связь, 1980.
Агафонов С. С., Ишкии В. X. Радиосвязь в энергосистемах. М.: Энергия, 1973.
Шишков Антас. Первые шаги в радиоэлектронике: Пер. с болг. София: Техника, 1983.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие..........3
Использование радиосвязи в энергетике 6
Аппаратура радиосетей20
Система телесигнализации .40
Передающий блок телесигнализации63
Приемный блок телесигнализации34
Приложения ...... .. .104
Список литературы .............119
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ АГАФОНОВ
ПЕРЕДАЧА ТЕЛЕСИГНАЛОВ В УКВ РАДИОСЕТЯХ
Редактор Б. А. Жучков
Редактор издательства А. В. Волковицкая
Художественные редакторы В. А. Гозак-Хозак, Ю. В. Созанская
Технический редактор Г. В. Преображенская
Корректор Р. К. Шилова
ИБ № 1032
Сдано в набор 23.12.85Подписано в печать 10.03.87 Т-05254
Формат 84 X 108*/аа Бумага типографская № 2 Гарнитура литературная Печать высокая Усл. печ. л. 6.3 Усл. кр.-отТ. 6,51 Уч.-изд. л. 7,07 Тираж 11 000 экз- Заказ 5376 Цена 35 к.
Энергоатомнздат. 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени МПО «Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова» Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 113054, Москва, Валовая, 28
Напечатано
Следует читать
Напечата но
Следует читать
He-мер комплектовочного чертежа
•
•
-
ФК-402Д
ФК-402У
4В50-566 4В50-637 4В50-639 4В50-569 4В50-643 4В50-645 4В50-571 4В50-647 4В50 573
4В50-575
1
1
2
I 1 2
1
1
1
1
31
меченные опечатки Стр. 22—23, табл. I
Страница
Строка
Напе'атано
Следует 'читать
44
4 снизу
... искажений, %, не
искажений, %, ме-
менее
нее
56
2 сверху
Вызванный
Вызывной
100
15 сверху
выход 7 СИ Ч ...
выход Z ИЧ ■••
ЪМ пл
w№Wjbitiem.'n<W)tlA«