МНОГОКАНАЛЬНАЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СИНХРОННОГО ЗАПУСКА РЕГИСТРАТОРОВ
MULTICHANNEL FIBRE-OPTIC SYSTEM FOR SYNCHRONOUS LAUNCHING OF RECORDERS

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к многоканальным измерительным системам для регистрации электрических параметров моделирующих установок.
Известно многоканальное волоконно-оптическое устройство для передачи и регистрации однократных импульсных электрических сигналов (см. патент РФ №2293341 от 14.12.2004, "Многоканальное волоконно-оптическое устройство для передачи и регистрации однократных импульсных электрических сигналов", Евреев А.И., Казачков Ю.П., Пименов А.В., Соболевский А.А., опубликован 10.02.2007), содержащее N оптических передатчиков по числу передаваемых электрических сигналов, N оптических волокон, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего оптического передатчика, многоканальный регистратор оптических сигналов с K входами, дополнительно содержит K одинаковых волоконно-оптических разветвителей, каждый из которых имеет М входов и один выход, где M=N/K, выходы оптических передатчиков через соответствующие им оптические волокна подключены к соответствующим входам соответствующих оптических разветвителей, выходы которых подключены к соответствующим входам многоканального регистратора, оптические волокна, соединенные с входами одного и того же разветвителя, выполнены разной длины.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Недостатками данного многоканального волоконно-оптического устройства для передачи и регистрации однократных импульсных электрических сигналов является использование одного из измерительных каналов в качестве канала для запуска регистратора, что значительно снижает количество регистрируемых сигналов и приводит к увеличению в эксперименте аппаратных средств.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов с минимальным разбросом срабатывания запуска регистраторов.
Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является гальваническая развязка всех регистраторов друг от друга и от запускающей системы, несинхронность запуска регистраторов и экономия большого числа измерительных каналов за счет использования внешнего входа запуска регистраторов.
Для достижения технического результата в многоканальном волоконно-оптическом устройстве для передачи и регистрации однократных импульсных электрических сигналов, содержащем, по крайней мере, один канал, включающий передающий и приемный блоки, соединенные между собой оптическим волокном, и регистратор, новым является то, что приемный блок включает в себя оптоэлектрический конвертер, вход питания которого соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, а первый выход соединен со вторым выводом второго резистора и через первый конденсатор соединен со входом внешнего запуска регистратора, второй выход оптоэлектрического конвертера соединен с первой общей шиной, к которой подключены первые выводы второго конденсатора и стабилитрона, вторые выводы которых подключены ко второму выводу первого резистора и через третий резистор соединены с первой шиной питания, оптический вход оптоэлектрического конвертера является входом приемного блока, передающий блок включает в себя последовательно соединенные первый и второй преобразователи уровня, вход первого из которых является входом передающего блока, выход второго преобразователя уровня подключен к базам первого и второго биполярных транзисторов с проводимостью n-p-n и p-n-p соответственно, коллектор первого из которых соединен со второй шиной питания и через третий конденсатор соединен со второй общей шиной, к которой подключен коллектор второго транзистора, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и через четвертый резистор подключены к базе третьего транзистора, коллектор которого соединен с первыми выводами пятого и шестого резисторов, второй вывод пятого резистора соединен с третьей шиной питания и через четвертый конденсатор со второй общей шиной, к которой подключен эмиттер третьего транзистора, второй вывод шестого резистора соединен через седьмой резистор с анодом электрооптического конвертера, катод которого подключен ко второй общей шине.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет экономить информационные каналы регистраторов для оцифровки полезных сигналов и запускать неограниченное количество регистраторов с несинхронностью не более ±1 нс. Использование волоконно-оптических линий связи гальванически изолирует каждый регистратор друг от друга и от запускающей системы.
На фигуре 1 приведена структурная схема многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов. На фигуре 2 представлена принципиальная схема одного из каналов многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов. Многоканальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов представляет собой передающий 1 и приемный блок 3, соединенные между собой оптическим волокном 2, и регистратор 4. Приемный блок 3 включает в себя оптоэлектрический конвертер 5, вход питания которого соединен с первыми выводами первого 6 и второго 7 резисторов, а первый выход соединен со вторым выводом второго 7 резистора и через первый 8 конденсатор соединен со входом внешнего запуска регистратора 4, второй выход оптоэлектрического конвертера 5 соединен с первой 9 общей шиной, к которой подключены первые выводы второго 10 конденсатора и стабилитрона 11, вторые выводы которых подключены ко второму выводу первого 6 резистора и через третий 12 резистор соединены с первой 13 шиной питания, оптический вход оптоэлектрического конвертера 5 является входом приемного блока 3, передающий блок 1 включает в себя последовательно соединенные первый 14 и второй 15 преобразователи уровня, вход первого 14 из которых является входом передающего блока 1, выход второго 15 преобразователя уровня подключен к базам первого 16 и второго 17 биполярных транзисторов с проводимостью n-p-n и p-n-p соответственно, коллектор первого 16 из которых соединен со второй 18 шиной питания и через третий 19 конденсатор соединен со второй 20 общей шиной, к которой подключен коллектор второго 17 транзистора, эмиттеры первого 16 и второго 17 транзисторов объединены и через четвертый 21 резистор подключены к базе третьего 22 транзистора, коллектор которого соединен с первыми выводами пятого 23 и шестого 24 резисторов, второй вывод пятого 23 резистора соединен с третьей 25 шиной питания и через четвертый 26 конденсатор со второй 20 общей шиной, к которой подключен эмиттер третьего 22 транзистора, второй вывод шестого 24 резистора соединен через седьмой 27 резистор с анодом электрооптического конвертера 28, катод которого подключен ко второй 20 общей шине.
Многоканальная волоконно-оптическая системы для синхронного запуска регистраторов работает следующим образом (см. фиг.1). На вход передающего блока 1 подается пусковой импульс положительной полярности. Передающий блок 1 выполняет функцию демультиплексирования и электрооптического преобразования. Группа пусковых сигналов подается по персонализированным оптическим линиям связи 2 на каждый регистратор 4, где преобразуется в электрический сигнал с помощью приемного блока 3. Каждый приемный блок 3 располагается на задней панели регистратора 4 и подсоединяется к нему с помощью выходного BNC разъема. Питание каждого приемного блока 3 осуществляется от своего регистратора 4. Один из каналов волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов (см. фиг.2) работает следующим образом. Третий 19 и четвертый 26 конденсаторы - фильтры передающего блока 1 для второй 18 и третьей 25 шины питания соответственно. Первый 6, третий 12 резисторы и второй 10 конденсатор - фильтр, а стабилитрон 11 - стабилизатор входного напряжения питания для первой 13 шины питания, подключенной к регистратору 4. В исходном состоянии на пусковом входе передающего блока 1 - логический "0". На выходе второго 15 преобразователя уровня - логический "0". Первый 16 транзистор закрыт, база третьего 22 транзистора соединена со второй 20 общей шиной через открытый второй 17 транзистор. Таким образом, третий 22 транзистор закрыт и весь ток с третьей 25 шины питания, ограниченный пятым 23 резистором, поступает на передающие каскады. В зависимости от седьмого 27 резистора и шестого 24 регулировочного резистора ток делится и поступает на светодиод электрооптического конвертера 28. Электрооптический конвертер 28 излучает свечение, которое по волоконно-оптическому кабелю 2 передается на оптоэлектрический конвертер 5, где с его первого выхода на второй выход, подключенный к первой 9 общей шине, протекает ток, ограниченный вторым 7 резистором. Первый 8 конденсатор разряжен. На входе внешнего запуска регистратора 4 напряжение 0 В.
С приходом положительного фронта пускового импульса на вход передающего блока 1, на выходе второго 15 преобразователя уровня - логическая "1". Второй 17 транзистор закрывается, а ток через открывающийся первый 16 транзистор, ограниченный четвертым 21 резистором, поступает на базу третьего 22 транзистора, который открывается, пропуская через себя весь ток, ограниченный пятым 23 резистором на вторую 20 общую шину. Светодиод в электрооптическом конвертере 28 прекращает свечение. У оптоэлектрического конвертера 5 с первого выхода на второй выход прекращает течь ток и начинается процесс зарядки первого 8 конденсатора. При необходимой длительности пускового импульса, первый 8 конденсатор полностью заряжается. На входе внешнего запуска регистратора 4 появляется постоянная составляющая питания.
С приходом фронта убывания пускового импульса, схема возвращается в исходное состояние и первый 8 конденсатор начинает разряжаться. Регистратор 4 настраивается таким образом, чтобы запуститься по фронту убывания напряжения на пусковом входе, т.е. первом 8 конденсаторе.
В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достижения технического результата изготовлена и испытана в лабораторных условиях 24-х канальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов, выполненная по приведенным на фигурах схеме. Проведенные испытания показали осуществимость заявляемого устройства и подтвердили практическую ценность.