Демодулятор

Демодулятор линейной ДМ состоит из интегратора и полосового фильтра. Предполагая, что передача последовательности L(n) осуществляется без ошибок, в результате её восстановления на приёмной стороне получим аппроксимирующее напряжение y(t). Этот сигнал y(t) тождественен сигналу обратной связи в модуляторе. Поскольку сигнал y(t) отличается от исходного сигнала x(t) на относительно небольшое значение сигнала ошибки e(t), то можно заключить, что сигнал на выходе интегратора демодулятора является хорошим воспроизведением исходного аналогового сигнала. Ступенчатая форма сигнала y(t) сглаживается при прохождении этого сигнала через фильтр с полосой пропускания, равной полосе частот сигнала, то есть фильтры Фвх и Фвых можно считать идентичными. Дальнейшее упрощение в демодуляторе связано с заменой выходного полосового фильтра фильтром нижних частот. Это связано с тем, что шум ниже частоты fн в общем не очень существенен. Простота демодулятора линейной ДМ является одним из достоинств, особенно когда интегратор можно реализовать всего из одного резистора и одного конденсатора.

3. http://www.ie.tusur.ru/books/COI/page_42.htm

Синтез речи на основе методов цифрового моделирования голосового тракта.

В синтезаторах речи, построенных по этим методам, создается словарь с участием диктора, как в ранее рассмотренном ИКМ методе синтеза речи. Но в запоминающее устройство не записываются непосредственно оцифрованные слова и фразы, а производится выделение определенных параметров речи (т.е. происходит как бы усечение модели голосового тракта человека). Такой подход позволяет значительно уменьшить объем памяти, необходимый для получения речевого вывода информации. В этом одно из главных достоинств этого метода синтеза речи. Можно сказать, что здесь осуществляется сжатие исходного речевого сигнала.

Дельта-модуляция речевого сигнала. Рассмотренный ранее пример преобразования речи в цифровой код с последующим декодированием не единственно возможный способ реализации данного метода синтеза речи. На практике используются другие способы, позволяющие более эффективно преобразовывать речь в цифровой код и хранить сигналы.

Один из таких способов, получивший широкое распространение в телефонии, а затем и в синтезаторах речи, называется дельта-модуляцией. Основное его отличие от рассмотренного ранее, заключается в том, что он основан на относительных изменениях амплитуды, а не на ее абсолютных величинах.

Ясно, что если мы будем хранить не абсолютное значение каждой выборки, а относительное изменение сигнала между соседними выборками, то получим значительную экономию используемой памяти ЭВМ.

Рассмотрим одну из возможных схем дельта-модулятора, приведенную на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Функциональная схема дельта-модулятора

Речевой сигнал, принятый микрофоном, фильтруется ФНЧ и усиливается УНЧ аналогично рассмотренному ранее случаю с ИКМ-модуляцией. Затем сигнал подвергается дельта-модуляции. Для этого в схему включен компаратор и аналоговый интегратор, образующие контур обратной связи. В этот контур входит также триггер D-типа, синхронизирующий дельта-компоненту сигнала (изменение наклона) с тактовой частотой f_кв аналого-цифрового преобразователя.

Сигналы, указывающие работу схемы дельта-модулятора, показаны на рисунке 1.3.

Входной сигнал (верхний график) представляет собой колебание, где участки нарастания и спада чередуются с участками относительного постоянства сигнала.

Сигналы с прямого и инверсного выходов D-триггера, простробированные с частотой f_кв схемами И, показаны на рис. 8.6 графиками А и В. Эти сигналы неизменной амплитуды поступают на схему интегратора, создавая на его выходе сигнал С. Изменения сигнала отсчитываются в каждый из периодов выборки. Если входной сигнал продолжает нарастать, то о его увеличении свидетельствуют импульсы в точке А схемы. Импульсы же в точке В указывают на уменьшение входного сигнала. В те интервалы времени, когда величина входного сигнала остается неизменной, дельта-модулятор начинает генерировать поочередно импульсы А и В.

Рисунок 1.3 - Сигналы при кодировании методом дельта-модуляции

Выходной сигнал в точке С - это результат сравнения сигнала обратной связи с сигналом на входе интегратора.

На нижнем графике рис. 1.3 показан цифровой сигнал, который дельта-модулятор подает в ЭВМ. Этот двухуровневый сигнал записывается в память ЭВМ с той же самой частотой f_кв, которая использовалась в схеме кодирования с дельта-модуляцией (рисунок 1.2).

Для воспроизведения речи, записанной в цифровом виде с применением дельта-модуляции, используется простая схема, приведенная на рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема воспроизведения звукового сигнала, сжатого методом

дельта-модуляции

На вход интегратора поступает двухуровневый логический сигнал. Частота изменения уровней равна частоте выборок f_кв.

Постоянную времени интегратора RC выбирают так, чтобы она соответствовала продолжительности интегрирования в схеме выборок.

Если на вход интегратора поступает логическая единица, то интегратор дает кривую постоянного наклона одного знака. Когда же на вход поступает логический нуль, наклон кривой выходного напряжения интегратора меняет знак. В результате получается сигнал такого типа, как показано на рисунке 1.5.

Степень искажений, создаваемых в процессе дельта-модуляции, обычно определяется одним из видов искажений при кодировании - так называемой перегрузкой по крутизне. Если крутизна входного сигнала меняется быстрее, чем могут проследить интеграторы, то выходной сигнал просто «не успевает» за изменениями входного. Эту типичную для дельта-модуляции трудность можно преодолеть, применив модификацию этого вида модуляции, называемой адаптивной импульсно-кодовой дельта модуляцией (АИКДМ).

Рисунок 1.5 - График воспроизведения речи, закодированной методом

дельта-модуляции

Различие заключается в том, что система АИКДМ хранит в своей памяти не только направление изменения крутизны с момента последней выборки, но и величину этого изменения с того же момента (4 бита вместо одного). Это позволяет сохранить все преимущества предыдущей системы и одновременно исключить проблему перегрузки по крутизне. К тому же в АИКДМ согласуют период квантования с характером изменения сигнала: при медленных изменениях сигнала квантование производится реже. Это снижает шумы квантования и позволяет сжать описание сигнала до 16 тыс. бит/с. Дельта-модуляция сжимает информацию, необходимую для цифровой записи речи, до 32 тыс. бит/с.

Клиппирование сигнала. Одно из направлений кодирования формы сигнала для целей синтеза речи основано на представлении полуволны речевых колебаний некоторой упрощенной формой, например прямоугольником, трапецией и т.п.

Прямоугольная аппроксимация известна давно под названием клиппирование сигнала (предельное усиление с ограничением).

Такая речь не очень разборчива, имеет специфическое звучание, но реализуется предельно просто. Если обработка идет, например, в полосе частот до 4 кГц, то необходимо использовать двухуровневый АЦП и брать отсчеты с частотой 8 кГц. Описание будет содержать 8 000 бит/с.

Другой вариант предлагает изменение интервалов между нуль-пересечениями сигналов оси абсцисс. Данный метод может быть усовершенствован, если прямоугольную форму при синтезе превратить в полусинусоиду с постоянной амплитудой. Затраты информации при таком кодировании составляют 6-10 Кбит/с. Предельное сжатие речевого сигнала при клиппировании достигает 2400 бит/с.

4. Алексееве. Контроль исправности сигнальных ламп. — Радио

Контроль исправности сигнальных ламп

Обеспечение безопасности движения автотранспорта прямо связано с исправностью сигнальных ламп - указателей поворотов, торможения и др. Сейчас с увеличением средней скорости на дорогах эта проблема становится более актуальной. Очевидно, поэтому на некоторые современные автомобили стали устанавливать электронные устройства, призванные "сообщать" водителю о перегорании ламп той или иной сигнальной системы.

Схема простейшего контролирующего устройства для автомобиля приведена на рисунке 1.6. Оно позволяет водителю по работе контрольной лампы HL1 судить об исправности сигнальных ламп.

 

Рисунок 1.6 - Простейшее контролирующее устройство

Эксплуатация этого устройства выявила некоторые его недостатки, о которых стоит сказать подробнее. В первую очередь следует отметить низкую температурную стабильность. При понижении температуры увеличивается напряжение, которое необходимо подать на эмиттерный

переход транзистора VT1 для включения контрольной лампы. К тому же увеличивается и необходимый для насыщения транзистора базовый ток, что также повышает порог срабатывания индикатора. В результате в холодную погоду контрольная лампа указателей поворота начинает включаться лишь после прогрева устройства, установленного в моторном отсеке.

Несколько снизить зависимость порога срабатывания от температуры можно уменьшением сопротивления резистора R1, однако это увеличивает риск порчи транзистора VT1 при возможных замыканиях в цепи контролируемых ламп.

Второй недостаток - необходимость тщательной подборки сопротивления токоизмерительного резистора R2, причем эту операцию можно выполнить только на автомобиле.

Серьезным недостатком является и то, что падение напряжения на резисторе R2 при двух исправных лампах равно почти 1В (при одной перегоревшей - около 0,5 В), что заметно снижает их яркость.

Контролирующее устройство, схема которого показана на рисунке 1.7, свободно от указанных недостатков. Пороговым элементом в нем служит операционный усилитель DA1, сравнивающий половину падения напряжения на токоизмерительном резисторе R3 с пороговым уровнем, устанавливаемым подстроечным резистором R5.

 

Рисунок 1.7 - Принципиальная схема контролирующего устройства

При отсутствии тока в цепи контролируемых ламп напряжение на неинвертирующем входе ОУ ниже, чем на инвертирующем. Напряжение на выходе ОУ близко к нулю, все транзисторы устройства закрыты, контрольная лампа не светит.

Если цепи ламп и сами лампы исправны, то при их включении на резисторе R3 возникает падение напряжения. В результате напряжение на инвертирующем входе ОУ становится меньше, чем на неинвертирующем, ОУ переключается, его выходное напряжение становится близким к напряжению питания. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение. Вслед за ним открывается и транзистор VT3, включая контрольную лампу, индицирующую исправность контролируемых ламп.

При неисправности одной из контролируемых ламп (или питающей ее цепи) падения напряжения на резисторе R3 недостаточно для переключения ОУ, контрольная лампа не включается. Это и служит водителю сигналом о необходимости проверить систему.

Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис ОУ, способствующий более четкому его переключению. Транзистор VT2 защищает мощный транзистор VT3 от выхода из строя при возможных аварийных замыканиях в цепи контрольной лампы. Если ток в этой цепи превысит 300 мА, транзистор VT2 откроется и, шунтируя эмиттерный переход транзистора VT3, ограничит его коллекторный ток. Мощность, рассеиваемая при этом на транзисторе VT3, достигает примерно 3 Вт, поэтому такой режим не должен быть длительным.

Стабилитрон VD1 служит для защиты ОУ от кратковременных всплесков напряжения в бортовой сети. Если на автомобиле установлен электронный регулятор напряжения, например, описанный в, и электронный блок зажигания с оксидным конденсатором большой емкости, шунтирующим бортовую сеть, то стабилитрон VD1 не нужен.

Развязывающий диод VD2 необходим лишь в том случае, когда контрольная лампа использована еще в какой-либо цепи автомобиля (т. е. выполняет и другие функции).

Устройство можно существенно упростить, если вместо контрольной лампы использовать светодиод. При этом становятся излишними все транзисторы, диод VD2 и резисторы R10-R14, а контрольный светодиод подключают вместо резистора R10 (резистор R9 заменяют другим, сопротивлением около 1,5 кОм). К сожалению, яркость свечения светодиодов в ряде случаев их применения на автомобиле недостаточна, Повысить заметность индикатора можно применением группы последовательно включенных светодиодов вместо одиночного.

Все элементы размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

В устройстве можно использовать практически любой ОУ широкого применения; корректирующий конденсатор Ск (на схеме не показан) устанавливают при необходимости на предусмотренное для него на печатной плате место. Транзисторы заменимы на любые кремниевые соответствующей структуры, VT1 и VT2 - маломощные, VT3 - средней или большой мощности.

Резистор R5 - СПЗ-19а. Резисторы R1 и R2, R4 и R6 следует подобрать попарно возможно более близкими по сопротивлению, различие не должно превышать 1%. Вообще же номиналы этих пар резисторов могут быть любыми в пределах 10...20 кОм. Лучше всего здесь использовать стабильные резисторы, например С2-29В.

Если резисторы с такой точностью подобрать не удастся, придется увеличить номинал подстроечного резистора R5 примерно до 2,2...3,3 кОм, и включить его потенциометром - движок соединен с неинвертирующим входом ОУ, а нижний по схеме вывод - с верхним выводом резистора R6. При этом плавность подстройки тока срабатывания ухудшится.

Резистор R3 - самодельный, он представляет собой жгут из четырех проводов диаметром 0,8 мм из высокоомного сплава, свитый в виде пружины. Длину жгута подбирают так, чтобы при токе 5 А падение напряжения на нем было в пределах 0,25...0,3 В. Резистор R3 удобно собрать из двух типа С5-14В (С5-16В, С5-17В) мощностью не менее 0,5 Вт и сопротивлением по 0,1 Ом, соединенных параллельно.

 

Рисунок 1.8 - Звуковой сигнализатор

Налаживание устройства заключается в установке резистором R5 необходимого порога срабатывания. Эту операцию следует выполнять после установки узла на автомобиль. Подают питание на контролируемые лампы, вращая движок, устанавливают его на границу включения контрольной лампы и отмечают положение шлица карандашом. Затем удаляют одну из контролируемых ламп, снова находят границу включения контрольной лампы и еще раз отмечают положение шлица. После этого устанавливают движок в среднее между отметками положение.

Изготовленный экземпляр устройства позволял подстраивать порог тока срабатывания от 0,5 до 5 А.

Контролирующее устройство можно сделать двухканальным -исправность ламп указателя поворотов и стоп-сигнала будет индицировать одна лампа. Для этого оно должно содержать два канала. включающие в себя все элементы, показанные на схеме рис. 78 левее базы транзистора VT1, и общий выходной узел на транзисторах VT1-VT3. Точку соединения резисторов R9 каждого канала подключают к общему резистору R10 и базе транзистора VT1. Элементы R8, С1, VD1 могут быть также общими для обоих каналов. В таком устройстве удобно использовать сдвоенный ОУ К140УД20.

Световой индикатор целесообразно дополнить звуковым сигнализатором, включающимся лишь при перегорании лампы. Схема одного из вариантов такого сигнализатора показана на рисунке 1.8.

Сигнализатор представляет собой генератор пачек импульсов, собранный на элементах DD1.1-DD1.4, частота повторения пачек - около 4 Гц, частота заполнения - 1000 Гц. При подаче напряжения питания и высокого уровня с выхода ОУ DA1 (когда лампы исправны и включены), генератор заторможен. Если же одна из ламп перегорает, на выходе ОУ DA1 появляется низкий уровень и генератор начинает работать. На транзисторе VT4 собран усилитель тока, нагрузкой которого служит звукоизлучатель НА1. Таким образом, при перегорании лампы звучит прерывистый звуковой сигнал.

В сигнализаторе допустимо также использовать микросхемы КР1561ЛЕ5 или 564ЛЕ5. Звукоизлучателем может работать капсюль ДЭМ-4 или любой другой сопротивлением 50... 100 Ом.

5. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. — М.: Транспорт,1995

Термометры применяются для контроля теплового режима двигателя, а также (на некоторых автомобилях) для контроля теплового состояния акку­муляторной батареи, системы смазки, гидравлической трансмиссии, отопителя и т.п. В настоящее время для замера величин температуры на автомоби­лях устанавливаются системы с магнитоэлектрическим логометром и термо-резистивным датчиком. Приборы указывают температуру охлаждающей дви­гатель жидкости, температуру масла или температуру электролита аккуму­ляторной батареи.

Приборы, контролирующие температуру двигателя, работают с датчиками ТМ 100, А, В или ТМ 106. Модификации датчиков ТМ 100, А, В, не отличаются по выходным параметрам и обеспечивают величину сопротивления при темпера­туре +40°С - 400-530 Ом, при +100°С - 80-95 Ом. Датчик ТМ 106, устанавлива­емый на автомобили ВАЗ, обеспечивает величину сопротивления при +30°С - 1350-1880 Ом, при +90°С - 155-196 Ом.

Замер температуры электролита осуществляется датчиком 11.3842 с величиной сопротивления при нулевой температуре в пределах 210-370 Ом. Схемы термометров, применяемых на автомобиле, представлены на рисунке 1.9, а и б.

Рисунок 1.9 – Электрические схемы термометров

Логометрические указатели потреб­ляют ток до 0,25 А (УК 193-0.1 А).

На автомобилях BA3-21083, -21093. оборудованных микропроцессорной системой, в качестве датчика темпе­ратуры установлена интегральная ми­кросхема 19.3828 с диапазоном изме­рения температуры -40...+125^гС и по­треблением тока 0.001 А.

Термобиметаллические датчики ис­пользуются в системе аварийных сиг­нализаторов температуры. Схема их включения представлена на рисунке 1.9, в.

6. Чуднов В. Квазианалоговый тахометр. — Радио, 1992

Квазианалоговый тахометр

В процессе эксплуатации автомобиля нередко возникают ситуации, когда желательно контролировать частоту вращения коленчатого вала двигателя. К сожалению, не все модели автомобилей оснащены специальным прибором для этой цели — тахометром. Попыткой использовать удобство цифрового способа измерения частоты вращения и одновременно обойти трудности, связанные с цифровой индикацией результата, является комбинированный прибор, представляющий собой сочетание цифрового измерителя с дискретно-аналоговой, чаще всего светодиодной шкалой. На рисунке 1.10 представлена принципиальная схема такого квазианалогового тахометра.

Рисунок 1.10 - Принципиальная схема такого квазианалогового тахометра

Генератор тактовых импульсов выполнен на элементах DD1.1, DD1.2. Соотношение значений длительности импульсов высокого уровня и пауз между ними равно 1 мс:75 мс. Длительность импульса определяет резистор R5, а длительность паузы зависит от сопротивления цепи R4R6. С выхода генератора импульсы поступают в формирователь импульсов обнуления счетчика DD3, выполненный на инверторах DD1.3—DD1.5 и дифференцирующей цепи R7C4. Импульсы с датчика, в качестве которого использованы контакты прерывателя системы зажигания, поступают через делитель напряжения R8R9 и инвертор DD1.6 на вход одновибратора DD2, формирующего по фронту входных импульсов импульсы длительностью 4 мс. Выходные импульсы одновибратора подсчитывает счетчик 003, запуск и обнуление которого выполняют импульсы с выхода формирователя на элементах DD1.3 — DD1.5. Временной интервал счета равен длительности паузы между запускающими импульсами. По фронту импульсов (с выхода элемента DD1.2) срабатывает “защелка” D-триггеров, составляющих микросхему DD4, и зафиксированный логический уровень выходных сигналов счетчика передается на входы дешифратора DD5. Нагрузками выходов дешифратора служат светодиоды — элементы квазианалоговой шкалы прибора. В течение времени измерения триггерная защелка удерживает зафиксированное состояние счетчика.

Рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала двигателя от нуля до максимума поделен на 16 одинаковых частей. Для автомобиля с четырехтактным четырехцилиндровым двигателем при максимальной частоте N = 6400 об/мин — цена “деления” шкалы равна N/16 = 400 об/мин. Частота f следования импульсов с датчика равна f =2n/60 =13,3 Гц, что соответствует периодичности поступления сигналов Т = 75 мс — это значение и является временем (длительностью) измерения. Для удобства контроля за работой двигателя шкала тахометра разделена на три сектора, соответствующих низким, средним и высоким значениям частоты вращения коленчатого вала. Соответственно в первом секторе использованы светодиоды желтого свечения, в среднем — зеленого,а в последнем — красного.

Тахометр питается от бортовой сети напряжением 12В; потребляемый ток — около 120 мА. Стабилизатор напряжения выполнен по параметрической схеме с усилителем тока на транзисторе VT1. Образцовое напряжение формирует стабилитрон VD1. Конденсаторы фильтра С1 и С2 подавляют помехи, проникающие из бортовой сети автомобиля. Фильтрации помех следует уделить серьезное внимание, так как они способны приводить к ложным срабатываниям прибора.

Элементы устройства монтируют на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Транзистор VT1 крепят к теплоотводящей пластине, изготовленной из латуни или дюралюминия. Она должна быть изолирована от корпуса. Диоды VD2, VD3 могут быть любыми маломощными кремниевыми. Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, подстроенный резистор R4—СПЗ-22а. Конденсатор С1— К50-6, остальные — КМ. Правильно собранное устройство не требует налаживания. Необходимо только убедиться, а работоспособности функциональных узлов и переменным резистором R6 установить длительность паузы между генерируемыми импульсами высокого уровня равной 75 мс. Оформление шкалы тахометра может быть различным. Например, светодиоды можно разместить в виде горизонтальной или вертикальной линейки. Эффектно выглядит и круговая шкала, как у механического тахометра.