- •А.А. Абросимов
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Предмет телемеханики
- •1.1. Определение, особенности и основные проблемы телемеханики
- •1.2. Краткая история развития телемеханики
- •1.3. Применение систем телемеханики в самарской области
- •Ключевые термины и понятия
- •2.2. Телемеханические функции
- •2.3. Основные структуры систем телемеханики
- •Ключевые термины и понятия
- •3. Организация многоканальной телемеханической связи
- •3.1. Временное разделение сигналов
- •3.2. Частотное разделение сигналов
- •3.3. Частотно-временное разделение сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Частотное разделение сигналов – разделение сигналов, при котором каждый сигнал занимает свой частотный интервал, не занятый другими сигналами.
- •Контрольные вопросы
- •4. Коды в телемеханике
- •4.1. Код и его характеристики
- •4.2. Классификация кодов
- •4.3. Общие способы представления кодов
- •4.4. Первичные коды
- •4.4.1. Единичный (унитарный, числоимпульсный) код
- •4.4.2. Единичный позиционный код
- •4.4.3. Единично-десятичный код
- •Примеры единично-десятичного кода
- •4.4.4. Двоичный нормальный (натуральный) код
- •4.4.5. Двоично-десятичные коды
- •Примеры двоично-десятичного кода с весовыми коэффициентами 8-4-2-1
- •4.4.6. Код Грея
- •4.5. Корректирующие коды. Принципы обнаружения и исправления ошибок
- •4.6. Коды с обнаружением ошибок
- •4.6.1. Коды, построенные путём уменьшения числа используемых комбинаций
- •4.6.1.1. Код с постоянным весом
- •Пятиразрядный код с двумя единицами и пример семиразрядного кода с тремя единицами
- •4.6.1.2. Распределительный код
- •4.6.2. Коды, построенные добавлением контрольных разрядов
- •4.6.2.1. Код с проверкой на чётность
- •Примеры построения кода с проверкой на чётность
- •4.6.2.2. Код с числом единиц, кратным трём
- •Примеры кода с числом единиц, кратным трём
- •4.6.2.3. Код с удвоением элементов (корреляционный код)
- •4.6.2.4. Инверсный код
- •Примеры инверсного кода
- •4.7. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •4.7.1. Коды Хэмминга
- •Число контрольных символов в зависимости от числа информационных разрядов для исправления одной ошибки
- •Пример предварительной таблицы кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга, заполненная информационными символами
- •Проверочная таблица принятой кодовой комбинации примера 4.2
- •Примеры кодов Хэмминга, обнаруживающих две ошибки и исправляющих одну ошибку
- •4.7.2. Циклические коды
- •Математические основы циклических кодов.
- •Принципы построения циклических кодов.
- •Единичная и единичная транспонированная матрицы четырёхразрядного двоичного кода
- •Получение остатков для строк единичной транспонированной матрицы
- •Дополнительная матрица контрольных элементов
- •Получение частных остатков для единичной матрицы
- •Определяющая матрица четырёхразрядного циклического кода
- •Образующий многочлен.
- •Неприводимые многочлены
- •Образующие многочлены для обнаружения единичных и двойных ошибок
- •Декодирование циклических кодов.
- •Укороченные циклические коды.
- •Образующая матрица укороченного (12, 4) псевдоциклического кода
- •4.7.3. Итеративные коды
- •Ключевые термины и понятия
- •5. Сигналы в телемеханике
- •5.1. Модуляция сигналов
- •5.2. Амплитудная модуляция
- •Амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.
- •Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
- •Амплитудная манипуляция.
- •5.3. Частотная модуляция
- •Частотная манипуляция.
- •Реализация частотной модуляции.
- •5.4. Двукратная непрерывная модуляция
- •5.5. Импульсные методы модуляции
- •5.5.1. Амплитудно-импульсная модуляция
- •5.5.2. Широтно-импульсная модуляция
- •5.5.3. Фазоимпульсная модуляция
- •5.5.4. Частотно-импульсная модуляция (чим)
- •5.5.5. Кодоимпульсная модуляция (ким)
- •5.5.6. Дельта-модуляция
- •5.5.7. Разностно-дискретная модуляция (рдм)
- •5.5.8. Лямбда-дельта-модуляция
- •5.5.9. Многократные методы модуляции
- •5.6. Спектры импульсных сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.
- •Контрольные вопросы
- •6. Линии и каналы связи в телемеханике
- •6.1. Линии связи и их классификация
- •Типы и виды линии связи
- •6.2. Проводные линии связи
- •Первичные параметры проводных линий связи
- •6.3. Каналы связи по линиям электропередач
- •6.4. Каналы связи по радио
- •Частотные диапазоны для передачи информации
- •Ключевые термины и понятия
- •Канал связи – совокупность технических средств для независимой передачи информации от источника к получателю.
- •Контрольные вопросы
- •7. Помехоустойчивость систем телемеханики
- •7.1. Помехи и их характеристики
- •7.2. Искажение сигналов под действием помех
- •7.3. Теория потенциальной помехоустойчивости в.А. Котельникова
- •7.4. Помехоустойчивость реальных приёмников телемеханических сигналов
- •Требования к достоверности контрольной и управляющей информации согласно гост 26.205-83
- •7.5. Помехоустойчивость передачи кодовых комбинаций при независимых ошибках
- •7.6. Методы повышения помехоустойчивости
- •7.6.1. Классификация методов повышения помехоустойчивости
- •7.6.2. Передача с повторением
- •7.6.3. Передача с обратной связью
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •8. Принципы построения телемеханических систем
- •8.1. Характеристики систем телеизмерения
- •8.2. Цифровые системы телеизмерений
- •8.3. Синхронизация в системах с временным разделением сигналов
- •8.4. Синфазирование в системах с временным разделением сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •9. Реализация систем телемеханики
- •9.1. Структурные схемы основных функциональных блоков
- •9.1.1. Коммутаторы
- •9.1.2. Устройство повышения достоверности
- •9.1.3. Устройство масштабирования
- •9.1.4. Генератор тактовых импульсов
- •9.2. Программно-техническая реализация функциональных блоков на программируемых логических контроллерах
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Телемеханика
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8
Ключевые термины и понятия
Кодирование – преобразование дискретного сообщения в дискретный сигнал, осуществляемое по определенному правилу.
Декодирование – восстановление дискретного сообщения по сигналу на выходе дискретного канала, осуществляемое с учетом правила кодирования.
Код – совокупность условных сигналов, обозначающих дискретные сообщения.
Кодовая последовательность (комбинация) – представление дискретного сигнала.
Числовые (цифровые) коды имеют кодовые комбинации, образующие ряд возрастающих по весу чисел, определяемый системой счисления.
Нечисловые коды не имеют систем счисления и не образуют ряда возрастающих по весу кодовых комбинаций.
Основание кода (q) – число отличающихся друг от друга символов.
Разрядность кода (n) – число символов (элементарных сигналов) в кодовой комбинации.
Число кодовых комбинаций (N) – N = qn.
Вес кода – число единиц в кодовой комбинации.
Кодовое расстояние – минимальное число элементов, в которых любая кодовая комбинация отличается от другой кодовой комбинации по всем парам кодовых слов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Дайте определение понятию «кодирование».
Дайте определение понятию «декодирование».
Введите понятие «код».
Что такое «числовые (цифровые) коды»?
Что такое «нечисловые коды»?
Что такое «основание кода»?
Что такое «разрядность кода»?
Что такое «число кодовых комбинаций» (N)?
Дайте определение первичных кодов.
Дайте характеристику единичным кодам.
Дайте характеристику двоичным кодам.
Дайте определение минимальному кодовому расстоянию.
Перечислите коды с обнаружением ошибок.
Перечислите коды с обнаружением и исправлением ошибок.
Дайте характеристику коду с постоянным весом.
Дайте характеристику распределительному коду.
Дайте характеристику коду с проверкой на чётность.
Дайте характеристику коду с числом единиц, кратным трём.
Дайте характеристику коду с удвоением элементов.
17. Дайте характеристику инверсному коду.
18. Изложите последовательность кодирования кодом Хемминга.
19. Изложите последовательность декодирования кода Хемминга.
20. Изложите порядок кодирования циклическим кодом.
21. Изложите порядок декодирования циклического кода.
5. Сигналы в телемеханике
5.1. Модуляция сигналов
Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.
Сообщение низкой частоты можно передавать и непосредственно, без использования переносчика высокой частоты, т.е. без модуляции. Однако модуляция расширяет возможности передачи сообщений по следующим причинам:
а) увеличивается число сообщений, которые могут передаваться по одной линии связи путем использования частотного разделения сигналов;
б) повышается достоверность передаваемых сигналов при использовании помехоустойчивых типов модуляции;
в) повышается эффективность излучения сигнала при передаче по радиоканалу и технико-экономические показатели радиоаппаратуры. Это объясняется тем, что габаритные размеры частотно-зависимых элементов уменьшаются с увеличением частоты. Например, размер антенны должен составлять не менее 1/10 длины волны излучаемого сигнала. Так, при передаче сообщения частотой 10 кГц, имеющего длину волны 30 км, потребовалась бы антенна длиной 3 км. Если это сообщение передать на несущей частоте 200 кГц, то это уменьшит длину антенны в 20 раз.
Аналогичным образом уменьшаются габариты катушек индуктивности, трансформаторов, ёмкостей.
Указанные преимущества модуляции привели к тому, что дискретные сигналы, циркулирующие внутри систем телемеханики, начали передавать по каналу связи на несущей частоте, модулируемой сигналами сообщений.
Методы модуляции разделяются на две большие группы: непрерывные и дискретные.
Непрерывные методы модуляции.В непрерывных методах модуляции в качестве переносчика используется синусоидальное колебание, называемое также несущей частотой. Поскольку синусоидальное колебание характеризуется такими параметрами, как амплитуда, частота и фаза, то существуют три основных типа модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Имеются разновидности этих модуляций, а также их сочетание, так называемые многократные типы модуляции.
Из непрерывных методов рассмотрены амплитудная и частотная модуляции.
Дискретные методы модуляции. В дискретных методах модуляции в качестве переносчика используется последовательность импульсов. Эти методы более многочисленны, часто сочетаются с непрерывными и находят широкое применение. Данные методы рассмотрены далее.