КОРАБЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИЕМО-ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ И ПОДАЧИ ПИТАНИЯ НА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЗОНД

Полезная модель относится к устройствам для приемо-передачи информации и подачи питания при работе с зондами в водоемах и морской среде, и может быть использована для создания эффективных систем дистанционного мониторинга и управления.
Известен способ передачи и регистрации гидрологических параметров на акваториях и устройство для его осуществления (Патент РФ № 2095830 от 10.11.97) Устройство состоит из размещаемого на поверхности водного бассейна пункта сбора и регистрации (ПСР) гидрологической информации, оснащенного приемной гидроакустической антенной, соответствующими средствами обработки и регистрации принимаемых сигналов, а также из погружаемого автономного зонда (АЗ).
Известна система передачи информации (Заявка РФ 94032 407 от 20.07.96).
В предложенную систему передачи информации дополнительно введены установленные на передающем пункте последовательно соединенные блок управления, дальномер, блок дальности и индикатор дальности, выход которого оптически сопряжен с оптической формирующей системой, последовательно соединенные программный механизм, вход которого соединен с выходом блока включения, переключатель, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом блока дальности и вторым выходом блока управления, привод панкратической системы и панкратическую систему, вход которой оптически сопряжен с модулятором и выходом источника лазерного излучения, а выход - с оптической формирующей системой.
Технической проблемой является разработка корабельного устройства, позволяющего принимать и передавать информацию между корабельной аппаратурой и измерительным зондом посредством кодирования данных, используя «время-импульсное кодирование» данных, где значимыми являются временные интервалы между импульсами, а так же обеспечивающего передачу электропитания от корабельной аппаратурой к измерительному зонду.
Технический результат заключается в обеспечении возможности двухстороннего обмена данными со скоростью, позволяющей в реальном времени передавать данные на корабельное устройство с измерительного зонда, а также в обеспечении возможности передачи электропитания на измерительный зонд от корабельного устройства.
Техническая проблема решается, технический результат достигается тем, что в корабельную аппаратуру встраивается корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания для погружаемого измерительного зонда включающее в себя формирователь импульсов, преобразующий цифровую информацию от корабельной аппаратуры в последовательность временных импульсов. Формирователь импульсов подключен через управляемый размыкатель и разветвитель к анализатору принимаемых импульсов, выход которого подключен к формирователю импульсов. К управляемому размыкателю подключен преобразователь питания, с возможностью отключения питания по сигналу от формирователя импульсов, подключенному к управляемому размыкателю, при этом  анализатор принимаемых импульсов выполнен с возможностью преобразования данных в цифровые данные и их передачи на корабельную аппаратуру. Преобразователь питания выполнен с возможностью формирования постоянного питания для передачи его на измерительный зонд через управляемый размыкатель и разветвитель. Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания выполнено с возможностью приемо-передачи данных и подачи электропитания к зонду по каналу, состоящему из двух проводников.  В качестве первого проводника может быть использован тонкий изолированный провод, в качестве второго проводника может быть использована морская вода.
Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд схематически включает в свой состав:
- Формирователь импульсов 3. Преобразует цифровую информацию от корабельной аппаратуры 1 в последовательность временных импульсов - кадр. Сформированная последовательность подается на управляемый размыкатель 4 в качестве управляющего сигнала. Передача выполняется по сигналу "конец приема кадра" от анализатора принимаемых импульсов 7.
- Управляемый размыкатель 4 создает сигнал, который представляет смесь питания и передаваемых импульсов. Для этого отключает подачу питания от преобразователя питания 6, по сигналу от формирователя импульсов 3.
- Разветвитель 5 выделяет импульсы, передаваемые зондом 10 из общей линии и передает их в анализатор принимаемых импульсов 7. Так же обеспечивает передачу сигнала от управляемого размыкателя 4 в общую линию.
- Преобразователь питания 6 используется для получения постоянного высоковольтного питания для передачи его на зонд 10.
- Анализатор принимаемых импульсов 7. Анализирует временные интервалы между импульсами, выделенными разветвителем 5, и преобразует их в цифровые данные, которые передаются на корабельную аппаратуру 1. Так же анализатор 7 формирует управляющий сигнал "конец приема кадра" для корректной работы формирователя импульсов 3.
На фиг. 1 представлена схема передачи данных от корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд, где 1 - корабельная аппаратура; 2 - корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания к измерительному зонду; 3 - формирователь импульсов; 4 - управляемый размыкатель; 5 – разветвитель; 6 – преобразователь питания; 7 - анализатора принимаемых импульсов; 8 – первый проводник; 9 – второй проводник; 10 –измерительный зонд; 11 – устройство приема-передачи информации измерительного зонда; 12  -анализатор принимаемых импульсов измерительного зонда; 13 - разветвитель измерительного зонда; 14 - управляемый замыкатель измерительного зонда; 15 - преобразователь питания  измерительного зонда;
Разработанное корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд решает 3 основные задачи:
- Передача данных осуществляется со скоростью, позволяющей в реальном времени передавать данные с измерительного зонда. Для кодирования данных используется «время-импульсное кодирование» данных, т.е. значимыми являются временные интервалы между импульсами. Данные передаются сериями импульсов(кадрами). Измерительный зонд  передаёт информацию сериями импульсов с одинаковым периодом между сериями. Для формирования импульса кратковременно замыкается конец тонкого кабеля на корпус зонда (если в качестве второго проводника используется второй тонкий кабель, то происходит замыкание между концами кабелей), тем самым, вызывая "скачек" электропитания. Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания выделяет «скачки» электропитания воспринимая "скачек" как импульс передачи данных.
- Передача питания для измерительного зонда по тому же каналу осуществляется за счет поддержания постоянного высокого напряжения (от 50 до 100В) на выходе корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания между тонким кабелем (первым проводником) и морской водой (вторым проводником).
- Передача данных от корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания к измерительному зонду по структуре кодирования аналогична передаче данных от измерительного зонда. В этом случае данные передаются в окнах между кадрами данных, передаваемых от зонда.
Корабельное устройство приемо-передачи информации и подачи питания на измерительный зонд включает:
- Формирователь импульсов 3. Преобразует цифровую информацию от корабельной аппаратуры 1 в последовательность временных импульсов - кадр. Сформированная последовательность подается на управляемый размыкатель 4 в качестве управляющего сигнала. Передача выполняется по сигналу "конец приема кадра" от анализатора принимаемых импульсов 7.
- Управляемый размыкатель 4 создает сигнал, который представляет смесь питания и передаваемых импульсов. Для этого отключает подачу питания от преобразователя питания 6, по сигналу от формирователя импульсов 3.
- Разветвитель 5 выделяет импульсы, передаваемые зондом 10 из общей линии и передает их в анализатор принимаемых импульсов 7. Так же обеспечивает передачу сигнала от управляемого размыкателя 4 в общую линию.
- Преобразователь питания 6 используется для формирования постоянного высоковольтного питания для передачи его на зонд 10.
- Анализатор принимаемых импульсов 7. Анализирует временные интервалы между импульсами, выделенными разветвителем 5, и преобразует их в цифровые данные, которые передаются на корабельную аппаратуру 1. Так же анализатор 7 формирует управляющий сигнал "конец приема кадра" для корректной работы формирователя импульсов 3.
Описание передачи питания от корабельного устройства к измерительному зонду.
Преобразователь питания 6 формирует высокое постоянное напряжение, которое передается через размыкатель 4 на разветвитель 5, далее в зонд 10 при помощи двух проводников. В качестве первого проводника 8 используется тонкая изолированная медная проволока. В качестве второго проводника 9 может быть использована морская вода или вторая тонкая изолированная медная проволока. В зонде 10 питание проходит через управляемый замыкатель 14 на разветвитель 13 и далее преобразователь питания 15. Преобразователь питания 15, установленный на зонде 10, преобразует полученное напряжение в необходимое для работы зонда, приводя его к нужному номиналу и устраняя все пульсации входного напряжения.
Последовательность работы корабельного устройства при передаче информации от зонда 10:
На формирователь импульсов 16 зонда 10 поступают цифровые данные от аппаратуры измерительного зонда. На основе этих данных формирователь импульсов 16 формирует время-импульсную последовательность, в которой данные закодированы в значениях временных интервалов между импульсами. Эта время-импульсная последовательность в виде управляющего сигнала подается на вход управляемого замыкателя 14. Управляемый замыкатель 14 замыкает проводник 8 и 9. В результате работы управляемого замыкателя 14 возникаю "скачки" электропитания, которые выделяются в виде импульсов разветвителем 5 корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания 2. Выделенные импульсы передаются на вход анализатор принимаемых импульсов 7 корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания 2. Анализатор принимаемых импульсов 7 преобразует время-импульсную последовательность в цифровой пакет данных, который передается в корабельную аппаратуру 1. После приема кадра анализатор принимаемых импульсов 7 подает управляющий сигнал "конец приема кадра" на формирователь импульсов 3 корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания 2, сигнализируя о том, что был принят пакет данных от зонда 10 и возможна передача данных на зонд 10.
Последовательность работы аппаратуры при передаче информации от корабельной аппаратуры 1:
На формирователь импульсов 3 корабельного устройства приемо-передачи информации и подачи питания 2 поступают цифровые данные для зонда 10. На основе этих данных формирователь импульсов 3 формирует время-импульсную последовательность, в которой данные закодированы в значениях временных интервалов между импульсами. Эта время-импульсная последовательность, при получении сигнала "конец приема кадра" от анализатора принимаемых импульсов 7, в виде управляющего сигнала подается на вход управляемого размыкателя 4. Управляемый размыкатель 4 при получении импульса на вход со стороны  формирователя импульсов 3 отключает преобразователь питания 6 от разветвителя 5 на время равное длительности импульса. В результате подачи время-импульсной последовательности от формирователя импульсов 3 на управляемый размыкатель 4 формируются провалы в напряжение, подаваемом на проводники 8 и 9, при этом интервалы между началами провалов соответствуют интервалам между импульсами.
Сигнал с "провалами", пройдя по каналу с проводниками 8 и 9, доходит до зонда 10, проходит через управляемый замыкатель 14 на разветвителем 13. Разветвитель 13 выделяет начала "провалов" в виде импульсов, которые передает на вход анализатора принимаемых импульсов 12 зонда 10. Анализатор принимаемых импульсов 12 преобразует время-импульсную последовательность в цифровой пакет данных, который передается в устройство приема-передачи информации 11 измерительного зонда 10.