КТМС-М2 - УКПМ

КТМС-М2 предназначен для связи с устройством пункта управления и обработки данных.

КТМС-М2 обеспечивает выполнение следующих функций:

• ввод и демодуляцию сигналов ТЧ от УПУ;
• декодирование и достоверизацию сообщений УПУ;
• передачу команд/запросов контроллеру КУКП;
• прием информационного кадра от контроллера КУКП;
• контроль изменений состояний сигналов ТС;
• ведение 32-хразрядных программных счетчиков каналов ТИИ устройства в энергонезависимой памяти;
• допусковый контроль значений ТИТ по введенным уставкам в энергонезависимую память;
• сглаживание значений ТИТ по установленному в энергонезависимой памяти коэффициенту Ксгл;
• формирование и кодирование ответных сообщений в адрес УПУ;
• двухчастотную модуляцию выдаваемых сообщений УПУ;
• управление оконечным устройством передачи данных: канальными разветвителями, режимом работы радиостанции;
• ведение и синхронизацию часов астрономического времени;
• регистрация событий по каналам ТС, ТУ, диагностике устройства в астрономическом времени;
• периодическая регистрация срезов значений по каналам ТИТ и ТИИ устройства;
• прием от адаптеров ТА-2 и ТА-3 команд обслуживания и их исполнение.

КТМС-М2 конструктивно выполнен в виде закрытого модуля с габаритными размерами 30х255х260 мм.

Масса КТМС-М2 не превышает 0,5 кг.

Питание КТМС-М2 осуществляется от блока питания БПКП.М напряжением 27 В постоянного тока. Мощность, потребляемая КТМС-М2 от БПКП.М, не превышает 4,5 Вт.

Входными и выходными неинтерфейсными сигналами контроллера КТМС-М2 являются сигналы:

ПРМ (-1 и -2) входной сигнал ТЧ;
ПРД (-1 и -2) выходной сигнал ТЧ;
SD выходной сигнал управления внешним устройством;
DOUT выходной сигнал управления внешним устройством;
АДР0...АДР4 входные дискретные сигналы задания адреса устройства на канале ТЧ.

Входными и выходными интерфейсными сигналами контроллера КТМС являются сигналы ММИ:

• D0...D7 двунаправленные сигналы данных;
• КТМС входной сигнал синхронизации данных при обмене между КУКП и КТМС;
• ОТВЕТ выходной сигнал синхронизации данных при обмене между КУКП и КТМС;
• RESET входной сигнал начальной установки устройства, формируемый контроллером КУКП.

Уровни сигналов данной группы соответствуют: высокий уровень - от 2,4 до 5,5 В; низкий уровень - от 0 до 0,8 В.

Схема структурная КТМС-М2 приведена на рис.31. Схема электрическая принципиальная модуля КТМС-М2 приведена в приложении 1. Контроллер состоит из следующих основных узлов (в скобках приведено позиционное обозначение элементов на схеме электрической принципиальной контроллера редакции от 21.06.95г.):

• ЦП центральный процессор контроллера (2D3);
• РА регистр адреса (2D5);
• ПЗУ постоянное запоминающее устройство (2D6);
• ОЗУ оперативное запоминающее устройство (2D7);
• СВ супервизор питания процессора (2D9);
• ПВВ порт ввода-вывода (2D8);
• ЛУ линейный узел цепей управления радиостанцией/разветвителем устройством (2VT2, 2VT3, 2VE1, 2VE2)

Модулятор сигнала ТЧ:

• ДЧ делитель частоты 1/240 (3D5, 3D11, 3D2.2, 3D17);
• ТД1 триггер данных передачи; предназначен для фиксации передаваемого бита (3D20.1);
• ТП1 триггер прерывания по передаче информации; предназначен для выдачи на ПБ сигнала RST6, вызывающего обновление на линии DOUT передаваемого бита (3D16.2);
• НП1 наборное поле; предназначено для установки (перемычками) значений управляющих кодов К1 и К0 (3X3, 3X4);
• УДЧ1 управляемый делитель частоты; предназначен для двухчастотной модуляции кодовой последовательности (3D3, 3D9, 3D15, 3D13);
• У1 буферный усилитель; осуществляет усиление сигнала и индикацию передачи модулированного сигнала (3VT5, 3VD7, 3R15);
• ПФ1 полосовой фильтр; предназначен для ограничения спектра выходного сигнала (3D19, 3D24, 3R20, 3R23...3R25, 3R31... 3R35, 3R38, 3R39, 3C17...3C23);
• У2 линейный усилитель; предназначен для усиления передаваемого сигнала ТЧ (3D24, 3VT8...3VT11, 3R35, 3R39, 3R42...3R45);
• УС1 узел согласования передатчика с линией связи; предназначен для согласования физических параметров усилителя У2 с линией связи (3R44, 3R45, 3TV2);

Демодулятор сигнала ТЧ:

• УС2 узел согласования приемника с линией связи; предназначен для согласования физических параметров приемника с линией связи и защиты от перенапряжений (3TV1, 3R2, 3R4, 3R6, 3VD5, 3VD6);
• ПФ2 полосовой фильтр; служит для селекции рабочих частот из спектра входного сигнала (3D4, 3D7, 3D10);
• СВПС схема выделения периодов сигналов; предназначена для формирования импульсов в точках перехода через нуль входного сигнала (3D14, 3D18, 3VT4, 3D22, 3D13.3, 3D2.4);
• УДЧ2 управляемый делитель частоты 1/N (3D25, 3D28, 3D13.4);
• НП2 наборное поле; предназначено для установки (перемычками) значения средней (опорной) частоты приема (3Х8);
• ШК широтный компаратор; предназначен для сравнения периодов входного сигнала относительно опорного сигнала (средней) частоты (3D31.4);
• ДЛС детектор несущей линейного сигнала; предназначен для запуска демодулятора при обнаружении несущей линейного сигнала (3D21, 3D20.2, 3VT12);
• НП3 наборное поле; предназначено для установки (перемычками) кода N минимальной длины “лидера” (3X6);
• СПС схема побитной синхронизации; служит для синхронизации принимаемой из ЛС информации (3D26.1, 3D23.1, 3D23.2, 3D26.1, 3D6.2, 3D8.1, 3D8.2, 3D12, 3D27.1);
• ТД2 триггер данных приёма; предназначен для фиксации принимаемого бита (3D26.2);
• ТП2 триггер прерывания по приему информации; предназначен для выдачи на ПБ сигнала RST5, вызывающего прием ПБ состояния сигнала с линии DIN (3D27.2);

Рис.31 . Схема структурная КТМС-М2

Режим модуляции данных и передачи сигнала ТЧ в линию связи

Режим модуляции данных и передачи сигнала ТЧ определяется состоянием ENPRD=1, при котором разрешается работа модулятора.

Синхроимпульсы с выхода ДЧ частотой 2,4 кГц поступают на входы синхронизации триггеров ТД1 и ТП1. Триггер ТД1 по фронту синхроимпульса с ДЧ фиксирует уровень сигнала передаваемой информации по цепи DOUT. Дискретная информация (1/0) с выхода ТД1 поступает на НП1 и, в качестве управляющих кодов К1 и К0, - на управляемый делитель частоты УДЧ1. УДЧ1 под управлением кодов К1 и К0 осуществляет генерацию меандра частотой F1 или F0, соответственно. Меандр через буферный усилитель У1 поступает на ФНЧ. Передача сигнала сопровождается свечением индикатора “ПРД”, выведенного на лицевую панель контроллера. Основная гармоника модулированного сигнала выделяется ПФ1. Шлиц подстроечного резистора 3R18 выведен на лицевую панель и позволяет регулировать уровень выходного сигнала. Контроль уровня выходного сигнала ТЧ можно производить вольтметром или осциллографом, подключившись к гнездам XS1 (сигнал) и XS3 (общий). Через УС и УС1 сигнал ТЧ выдается в линию связи по цепям “ПРД”.
Выходной сигнал триггера ТП1 вызывает прерывание RST6 ПБ. По прерыванию RST6 ПБ обновляет на линии DOUT передаваемую информацию и сбрасывает триггер ТП1 по цепи RESPRD.
Значения кодов К1 и К0 устанавливаются монтажом перемычек на НП1. Дискретность установки кодов К1 и К0 позволяет устанавливать любые значения частот F1 и F0 из табл.4. Нестабильность установленных значений частот не превышает 1 Гц. Порядок установки значений кодов К1 и К0 изложен в разделе “ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ”.
Таблица 4

Режим приема сигнала ТЧ из линии связи и его демодуляции

Входной сигнал из линии связи по цепям “ПРМ” через УС2 поступает на вход ПФ2, который ослабляет амплитуды сигналов, значения частот которых расположены за пределами полосы пропускания ПФ. С выхода ПФ сигнал выделенного спектра поступает на схему СВПС, которая формирует сигнал F1/F2 частотой входного сигнала. Сигнал F1/F2 поступает на один из входов широтного компаратора ШК. На другой вход ШК подается опорная частота Fср. Для установки Fср на УДЧ2 подается значение N, определяемое пользователем перемычками на наборном поле НП2. На выходе ШК формируется дискретный сигнал 1/0, определяющий знак разности сравниваемых частот сигналов Fср и F1/F2. Этот признак поступает на D-вход триггера ТД2 и на схему СПС. При разрешающем (низком) уровне сигнала SYN2 cхема СПС обеспечивает выдачу меток синхронизации принимаемых данных: первая метка выдается через 208 мкс после обнаружения высокого уровня сигнала 1/0, последующие метки выдаются с интервалом 416 мкс. Метки синхронизации подаются на синхронизирующие входы триггеров ТД2 и ТП2.

На разрешающие входы триггеров ТД2 и ТП2 подается сигнал Е с выхода детектора ДЛС. Сигнал Е=0 (разрешение работы триггеров) вырабатывается схемой ДЛС в том случае, когда она обнаружит непрерывную последовательность L периодов входного сигнала частотой F0. Значение L устанавливается пользователем перемычками на наборном поле НП3 из ряда: 4, 8, 16, 32, 64. Величина L должна быть меньше количества периодов несущей частоты “лидера” принимаемой посылки.
Триггер ТП2 по меткам синхронизации вырабатывает сигнал RST5, по которому ПБ считывает состояние цепи DIN, осуществляя прием данных и сброс триггера ТП2 по цепи RESPRM.

Функционирование ПБ

Алгоритм функционирования ПБ контроллера КТМС-М2 в общем виде приведен на рис.32, 33.

Рис.32 . Блок-схема алгоритма работы ПБ контроллера КТМС-М2 (продолжение на следующей странице)

Рис.33 . Окончание блок-схемы алгоритма работы ПБ контроллера КТМС-М2

Сглаживание значений ТИТ производится согласно выражению:

Uвых =Uтек+(256-Kсгл)(Uвх-Uтек)/256, где
Uвых - выходное (сглаженное) значение;
Uтек - текущее значение, вычисленное в предыдущем цикле;
Ксгл - коэффициент сглаживания выбросов выходных значений, устанавливается пользователем для каждого из каналов ТИТ индивидуально в интервале от 0 до 255 (значению 0 соответствует отсутствие сглаживания);
Uвх - входное (фактически измеренное) значение.

На рис.34 представлен график выхода значения ТИТ при единичном выбросе (скачке) измеряемого напряжения и Ксгл=128. По графику видно, что характер сглаживания скачков значений - экспоненциальный.

Рис.34 . График нарастания выходного значения ТИТ при единичном выбросе и Ксгл=128

Алгоритм обработки значений ТИТ обеспечивает допусковый контроль значений ТИТ по таблице уставок. Значения уставок передаются устройству УКПМ по каналу ТЧ от УПУ. Для каждого из каналов ТИТ назначаются шесть статических и две динамические уставки. Наименования уставок приведены в табл.5.

Таблица 5

На рис.35 обозначены статические зоны контроля параметра и положения уставок зон контроля.

Рис.35 . Статические зоны контроля значений параметров ТИТ

Статические уставки ограничивают с внутренней стороны статические зоны контроля значений параметров ТИТ:

• зона нормальных значений;
• верхняя и нижняя зоны предаварийных значений;
• верхняя и нижняя зоны аварийных значений;
• верхняя и нижняя зоны недостоверных значений.

При переходе значения контролируемого параметра А(t) из одной контрольной зоны в другую устанавливается или сбрасывается флаг соответствующей уставки допускового контроля ТИТ (точки t1...t5 на рис.35).
Для исключения “дребезга” флагов статического контроля пользователь может ввести беззнаковое значение гистерезиса g, одинакового для всех уставок одного канала ТИТ. Величина гистерезиса определяет зону нечувствительности к изменениям контролируемого параметра. Распространение зон гистерезиса осуществляется от одной ординаты уставки в сторону другой. Динамический диапазон установки значений гистерезиса g равен 255 единиц младшего разряда АЦП. На рис.36 представлена дискретная функция А(t). Период дискретизации функции А(t) соответствует времени основного цикла устройства Тцикл. В точке t1 устанавливается, а в точке t2 сбрасывается флаг НУ. В точках t3 и t5 устанавливается, а в точке t4 сбрасывается флаг ВУ.

Рис.36 . Гистерезис уставок статического контроля
По функции ОТ (в отношении каналов ТИТ) обслуживаются события допускового контроля значений ТИТ. Событием допускового контроля ТИТ считается установка флага соответствующей уставки статического контроля (точки t1, t3, t5 на рис.36). Сброс флага уставки статического контроля не является событием. Если в промежутке между установкой и сбросом одного флага уставки статического контроля устройство не будет обслужено по функции ОТ, факт выхода за пределы уставки будет утерян. Потеря события при неуспешном обмене по каналу ТЧ исключена.

Динамические уставки скорости изменения значения ТИТ (УСП - предаварийная и УСА - аварийная) определяют предельное приращение значения Аi контролируемого параметра в течение времени Тцикл основного внутреннего цикла устройства. Если значение Аi превысит установленное значение УСП или УСА, устанавливается соответствующий флаг динамической уставки. На действие динамического контроля не оказывает влияние коэффициент Ксгл сглаживания выбросов, поскольку контролируются значения самих выбросов. Флаг динамической уставки, в отличие от флагов статических уставок, сбрасывается после успешного завершения передачи события на ПУ. Совместно с флагом превышения скоростной уставки в адрес ПУ отправляется сглаженное значение ТИТ по данному каналу.

На рис.37 показаны параметры динамического контроля скорости изменения значений ТИТ. Если, например, значение А1 превышает значение УСП или УСА, то в точке t1 (по окончании текущего цикла) устройство установит флаг соответствующей уставки.

Рис.37 . Параметры динамического контроля значений ТИТ

Работа контроллера с радиостанцией

Контроллер КТМС-М2 обеспечивает работу с радиостанцией, имеющей вход для подключения микротелефонной трубки (МТТ) и цепи внешнего управления режимом ПРИЕМ/ПЕРЕДАЧА.

При работе с радиостанцией контроллер подключается параллельно МТТ:
1) выход передатчика подключается параллельно микрофону;
2) вход приемника - параллельно телефонному капсюлю;
3) цепи сигналов управления радиостанцией подключаются к соответствующим контактам разъема ЛИНИЯ контроллера КТМС-М2.
При работе с радиостанцией контроллер обеспечивает выдачу сигнала управления режимом ПРИЁМ/ПЕРЕДАЧА. Сигнал выдается между цепями SD и GND. Схема подключения цепей SD и GND для выдачи сигнала управления радиостанцией представлена на рис.38.

Рис.38 . Схема подключения цепей SD и GND для контроля сигнала управления радиостанцией

Временная диаграмма сигнала SD управления радиостанцией приведена на рис.39.

Рис.39 . Временная диаграмма выдачи сигнала управления радиостанцией

При работе с радиостанцией типа "ЭСТАКАДА-IP" возможно подключение цепей КТМС-М2 непосредственно к блоку приемопередатчика радиостанции (разъем “НЧ”). Пример схемы подключения КТМС-М2 к блоку “ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК” радиостанции типа "ЭСТАКАДА-IP" приведена на рис.40. Этот вариант схемы исключает возможность ведения служебных переговоров через разговорный тракт радиостанции.

Рис.40 . Пример схемы подключения контроллера КТМС-М2 к блоку "ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК" радиостанции типа 18Р22С "Эстакада-1Р"

Другой вариант схемы подключения контроллера типа КТМС-М2 к радиостанции типа 18Р22С "Эстакада-1Р", приведенный на рис.41, обеспечивает в положении “2” ключа S возможность ведения служебных переговоров. Обмен устройства с пунктом управления в положении “2” ключа S исключен. После окончания переговоров переключатель S должен быть установлен в положение “1”.

Рис.41 . Вариант схемы подключения контроллера КТМС-М2 к радиостанции типа 18Р22С "Эстакада-1Р"

При работе через радиостанцию необходимо учитывать время установления параметров радиостанции после подачи на нее управляющего сигнала. Это время можно компенсировать увеличением длины “лидера” передаваемых устройством посылок. Для радиостанции типа 18Р22С "Эстакада-1Р" рекомендуется устанавливать длину “лидера” не менее 30 мс, а параметр L (параметр схемы контроля несущей) равным 32.

Работа контроллера с канальными разветвителями типа РК-4

При работе с разветвителем типа РК-4 контроллер перед посылкой сигнала ТЧ выдает сигналы управления разветвителем в одном из четырех вариантов. Варианты алгоритмов управления РК-4 приведены в табл.6. На рис.42 представлена схема контроля сигналов управления разветвителем типа РК-4.
Таблица 6

Рис.42 . Схема контроля сигналов управления разветвителем РК-4

Рис.43 . Временная диаграмма сигналов управления разветвителем РК-4 в варианте 1

Рис.44 . Временная диаграмма сигналов управления разветвителем РК-4 в варианте 2

Рис.45 . Временная диаграмма сигналов управления разветвителем РК-4 в варианте 3

Рис.46 . Временная диаграмма сигналов управления разветвителем РК-4 в варианте 4
Для работы с разветвителем типа РК-4 контроллеру задается режим: с резервированием или без резервирования линии связи канала ТЧ. В режиме без резервирования линии связи контроллер обеспечивает выдачу на РК-4 в каждом сеансе связи сигналов управления в варианте 1. В режиме с резервированием контроллер переключается на резервную линию связи, если в течение установленного пользователем времени Трез не принимает корректных сообщений от УПУ.