Патент на изобретение №2247469

(54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕКТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам передачи информации. Технический результат заключается в повышении дальности и надежности связи путем увеличения помехозащищенности за счет компенсации сигнала помехи в обоих проводах линии связи. Способ передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи с источником напряжения питания, причем первый полюс источника и первый провод линии связи заземляют, а второй провод линии связи подключают ко второму полюсу источника через резистор, включающий передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электрического ключа и считывание приемником значения напряжения сигнала во втором проводе, причем первый провод линии связи заземляют через дополнительный резистор, имеющий величину, равную величине первого резистора, а передачу сигнала и считывание значения напряжения сигнала производят относительно первого провода линии.

Изобретение относится к способам передачи информации, а именно к интерфейсам связи электронных устройств.

Известен способ передачи дискретных электрических сигналов в двоичном коде от передатчика к приемнику, соединенным между собой трехпроводной линией связи, с источником напряжения питания линии, совмещенным с передатчиком, включающий передачу по одному проводу относительно общего провода (земли) логической единицы и логического нуля от передатчика путем установки отрицательного либо положительного напряжения на его выходе и считывание приемником значения напряжения в проводе относительно земли, и передачу сигнала таким же способом по другому проводу в обратную сторону с помощью другой пары передатчик – приемник. Способ известен как интерфейс RS 232 (Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2001, стр.669).

Недостатком известного способа является низкая помехозащищенность и малая длина связи, обычно не более Юм. Это объясняется различными условиями протекания тока в проводах линии: сопротивление в цепи передающих проводов выше сопротивления в цепи общего провода (земли), что способствует возникновению напряжения помехи при воздействии электромагнитных полей.

Кроме того, способ позволяет передавать информацию только одному приемнику и требует организации его независимого двухполярного электрического питания, что приводит к удорожанию аппаратуры.

Известен также способ передачи дискретных электрических сигналов в двоичном коде от передатчика к приемнику, расположенным на трехпроводной линии связи с источником напряжения питания линии, совмещенным с передатчиком, включающий передачу логической единицы путем одновременной установки отрицательного напряжения на одном проводе и положительного напряжения на другом проводе относительно третьего, передачу логического нуля путем установки близкого к нулю напряжения на первом и втором проводах относительно логического нуля третьего, и считывание приемником значения напряжения в первом и втором проводах линии. Способ известен как интерфейс RS 485 (Аппаратные средства связи. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2001, стр. 669).

Способ имеет более высокую помехозащищенность и большую длину связи – до 1000 м, позволяет соединять между собой большое количество устройств и поэтому обеспечивает передачу сигнала в обе стороны, однако, так же как, и предыдущий способ, требует организации независимого двухполярного электрического питания всех устройств, подключенных к линии, что существенно удорожает способ. Кроме того, раздельное питание устройств и большая длина связи приводят к рассогласованию потенциалов их нулевой шины (земли), что может приводить к выходу приборов из строя. Для предотвращения этого применяют гальваническую развязку устройств с линией, что приводит к дополнительному удорожанию способа передачи информации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ передачи электрических сигналов по шине MicroLAN (“Automatic Identification Data-Book”, Dallas Semiconductor, 1995; www.Dalsemi.com). Известный способ передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи с источником напряжения питания, причем первый полюс источника и первый провод линии связи заземляют, а второй провод линии связи подключают ко второму полюсу источника через резистор, включает передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электрического ключа и считывание приемником значения напряжения в проводе относительно земли. При этом логическим нулем обычно считается уровень сигнала менее 50% от номинального значения напряжения в линии, а логической единицей – более 50%. Подобным образом помимо интерфейса MicroLAN устроены многие другие известные интерфейсы.

Способ позволяет соединять между собой большое количество устройств и обеспечивает передачу сигнала в обе стороны по двум проводам, допускает питание устройств от линии, что удешевляет способ.

Недостатком известного способа передачи дискретных электрических сигналов являются его низкая помехоустойчивость.

В рамках данной заявки решается задача повышения помехоустойчивости при передаче электрических сигналов в линии при одновременном удешевлении процесса передачи информации.

Поставленная задача решается тем, что в способе передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенным на двухпроводной линии связи с источником напряжения питания, причем первый полюс источника и первый провод линии связи заземляют, а второй провод линии связи подключают ко второму полюсу источника через резистор, включающем передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электрического ключа и считывание приемником значения напряжения сигнала во втором проводе, первый провод линии связи заземляют через дополнительный резистор, имеющий величину, равную величине первого резистора, а передачу сигнала и считывание значения напряжения сигнала производят относительно первого провода линии.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При воздействии помехи на оба провода линии результат воздействия может быть различным, так как различны условия распространения помехи в заземленном и незаземленном проводах линии.

В данном способе передачи электрических сигналов условия одинаковы в обоих проводах линии, поэтому происходит компенсация сигнала помехи. Уровень сигнала помехи при этом снижается в тысячи раз, позволяя осуществлять связь в условиях, в которых при использовании способа по прототипу напряжение помехи намного превышало бы полезный сигнал.

Пример.

Первый полюс источника питания заземляют, а ко второму полюсу через ограничительный резистор подключают первый провод линии связи. Второй провод линии связи заземляют через ограничительный резистор, равный по величине первому резистору. К проводам линии подключают приемник и передатчик, причем приемник измеряет напряжение сигнала в первом проводе относительно второго (плавающей земли). Обычное состояние линии соответствует передаче логической единицы, а логический ноль формируется путем замыкания линии передатчиком.

Провода линии помещают в электромагнитное поле, создающее помеху, либо подают напряжение помехи от генератора в оба провода линии. Измеряют напряжение помехи между проводами линии вблизи приемника. В результате компенсации напряжение помехи оказывается в тысячи раз меньше напряжения помехи, измеренного относительно земли.

Преимущества изобретения обеспечиваются тем, что в результате обеспечения одинаковых условий распространения сигнала в обоих проводах линии достигается компенсация напряжения помехи в линии. Это позволяет повысить дальность и надежность связи путем увеличения помехозащищенности.

Формула изобретения

Способ передачи дискретных электрических сигналов от передатчика к приемнику, расположенных на двухпроводной линии связи с источником напряжения питания, причем первый полюс источника и первый провод линии связи заземляют, а второй провод линии связи подключают ко второму полюсу источника через резистор, включающий передачу логического сигнала в двоичном коде путем замыкания линии передатчиком с помощью электрического ключа и считывание приемником значения напряжения сигнала во втором проводе, отличающийся тем, что первый провод линии связи заземляют через дополнительный резистор, имеющий величину, равную величине первого резистора, а передачу сигнала и считывание значения напряжения сигнала производят относительно первого провода линии.