АБОНЕНТСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ТРАНСПОРТНО-ЗАРЯЖАЮЩЕЙ МАШИНЫ

Абонентский комплекс для транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) относится к аппаратуре коммутации абонентских комплектов и может найти применение в системах внутренней телефонной связи.
Известен способ и система для обработки телефонных вызовов с участием двух цифровых беспроводных абонентских устройств, исключающее двойное кодирование речевых сигналов (заявка 98107812/09 от 29.04.1998), недостатком которого является невысокий уровень функциональных возможностей данной системы.
Известен также абонентский терминал связи (заявка 98109147/09 от 19.05.1998), недостатком которого является недостаточно высокий уровень функциональных возможностей данного терминала связи.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является квазиэлектронная автоматическая телефонная станция (АТС), описанная в книге «Автоматические системы коммутации», под ред. О.Н.Ивановой, Москва, изд. «Связь», 1978 г., стр.451-455, принятая за прототип.
Укрупненная структурная схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1.1-1.n - с 1-го по n-й абонентские комплекты;
3 - коммутационная система;
4 - комплекс громкоговорящей связи (КГСв);
5 - диктофон;
6 - комплекс радиосвязи (КРСв);
7 - комплект входящих соединительных линий (КВСЛ);
8 - комплект служебный абонентский (КСА);
9 - комплект исходящих соединительных линий (КИСЛ);
10 - комплект шнуровой абонентский (КША);
11 - комплект набора номеров (КНН).
Устройство-прототип содержит n абонентских комплектов 1.1-1.n, первые выходы-входы которых соединены с соответствующими входами-выходами коммутационной системы 3, при этом вторые выходы-входы абонентских комплектов 1.1-1.n соединены между собой и подсоединены к соответствующему выходу-входу коммутационной системы 3, при этом входы-выходы абонентских комплектов 1.1-1.n являются соответствующими входами-выходами устройства-прототипа. Кроме того, выходы-входы коммутационной системы 3 соединены с входами-выходами диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебного абонентского 8 и комплекта набора номеров 11 соответственно. Первый, второй и третий выходы коммутационной системы 3 соединены с первыми входами соответственно комплекса громкоговорящей связи 4, комплекта исходящих соединительных линий 9 и шнурового абонентского комплекта 10. Вторые входы диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекса громкоговорящей связи 4, комплект входящих соединительных линий 7, комплекта служебного абонентского 8, комплекта исходящих соединительных линий 9, шнурового абонентского комплекта 10 и комплекта набора номеров 11 соединены между собой и подключены к соответствующему входу коммутационной системы 3. Выходы комплекта входящих соединительных линий 7 и шнурового абонентского комплекта 10 соединены с соответствующими входами коммутационной системы 3. Причем выходы-входы диктофона 5, комплекса радиосвязи 6, комплекта служебный абонентский 8 и шнурового абонентского комплекта 10 являются соответствующими выходами-входами устройства-прототипа. Выход комплекта исходящих соединительных линий 9 является соответствующим выходом устройства, а вход входящих соединительных линий 7 - соответствующим входом.
Функционирует устройство-прототип следующим образом.
Коммутационная система 3 предназначена для установления соединений между линиями или каналами, включенными в ее входы и выходы. Комплекты, включенные в коммутационную систему 3 (на фиг.1 не показаны), предназначены для передачи и приема управляющих и линейных сигналов.
Комплекты подразделяются на абонентские 1.1 - 1.n, связанные через абонентскую линию с телефонным аппаратом абонента, служебные 8; шнуровые 10; комплект набора номеров 11. К входам и выходам коммутационной системы 3 подключаются также диктофон 5, комплекс радиосвязи 6, комплекс громкоговорящей связи 4, комплект входящих соединительных линий 7, комплект исходящих соединительных линий 9.
Недостатком устройства-прототипа является значительные весовые и габаритные характеристики, низкая степень защиты от паразитных электромагнитных наводок, недостаточно высокая достоверность передачи речевой информации, в условиях наличия паразитных электромагнитных наводок.
Задача - улучшение технических характеристик устройства.
Для устранения указанных недостатков в абонентский комплекс для транспортно-заряжающей машины, содержащий абонентский комплект, вход-выход которого является входом-выходом устройства, модуль коммутатора, выход которого подключен к комплексу громкоговорящей связи, при этом модуль коммутатора имеет два входа, два входа-выхода и четыре выхода-входа, согласно полезной модели, введены пульт, первый выход-вход которого соединен с первым входом-выходом модуля коммутатора, второй вход-выход которого подсоединен ко второму выходу-входу пульта, вход-выход которого соединен с выходом-входом абонентского комплекта, кроме того, модуль коммутатора включает девять модемов, входы которых соединены с первой сигнальной шиной, а их выходы - со второй сигнальной шиной, шесть кодеков, входы первого, второго, третьего и шестого подсоединены к первой сигнальной шине, а выходы первого, второго, четвертого, пятого и шестого кодеков - ко второй сигнальной шине, с которой соединены выходы первого и второго вокодеров, входы которых подключены к первой сигнальной шине, при этом входы-выходы вокодеров соединены между собой и с выходом-входом модуля сопряжения с мультиплексным каналом обмена, а также четыре буфера последовательных портов (БПП), выходы-входы второго и четвертого БПП являются первым и вторым выходом-входом устройства соответственно; выход-вход третьего БПП - вторым входом-выходом модуля коммутатора; выходы-входы контроллера соединены с входами-выходами первого, второго, третьего и четвертого БПП, коммутатора и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), выход которой соединен со второй сигнальной шиной, а ее вход - с первой сигнальной шиной, к которой подсоединен выход коммутатора, вход которого соединен со второй сигнальной шиной; кроме того, шесть усилителей низкой частоты (УНЧ), причем входы-выходы первого, второго и шестого УНЧ подсоединены к выходам-входам первого, второго и шестого кодеков соответственно, а выходы-входы первого и второго УНЧ являются третьим и четвертым выходами-входами модуля коммутатора соответственно; вход третьего УНЧ подключен к выходу третьего кодека, выходы четвертого и пятого УНЧ соединены с входами четвертого и пятого кодеков соответственно, при этом входы четвертого и пятого УНЧ являются соответственно первым и вторым входами модуля коммутатора, выход третьего УНЧ - выходом модуля коммутатора.
Структурная схема заявляемого абонентского комплекса приведена на фиг.2, где обозначено:
1.1 - абонентский комплект;
2.1 - пульт;
3 - модуль коммутатора;
4 - комплекс громкоговорящей связи (КГСв).
Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные (двунаправлено) абонентский комплект 1.1, пульт 2.1 и модуль коммутатора 3, выход которого соединен с входом КГСв 4. При этом второй выход-вход пульта 2.1 соединен со вторым входом-выходом модуля коммутатора 3. Кроме того, первый вход модуля коммутатора 3 является первым входом для подсоединения первого типа внешних устройств, а второй вход - вторым входом для подключения второго типа внешних устройств. Первый - четвертый выходы-входы модуля коммутатора 3 являются соответствующими выходами-входами устройства для соединения с комплексом радиосвязи. Вход-выход абонентского комплекта 1.1 является входом-выходом устройства.
Структурная схема абонентского комплекта 1.1 приведена на фиг.3, где обозначено:
1.1.1 - гарнитура;
1.1.2 - модуль нагрудных переключателей (МНП).
Абонентский комплект 1.1 состоит из гарнитуры 1.1.1 и МНП 1.1.2, выход-вход которого является выходом-входом абонентского комплекта 1.1, выход МНП 1.1.2 соединен с входом гарнитуры 1.1.1, вход МНП 1.1.2 соединен с выходом гарнитуры 1.1.1, вход-выход гарнитуры 1.1.1 является входом-выходом абонентского комплекта 1.1.
Структурная схема МНП 1.1.2 приведена на фиг.4, где обозначено:
1.1.2.1 - первый усилитель;
1.1.2.2 - второй усилитель;
1.1.2.3 - кодек;
1.1.2.4 - модем.
МНП 1.1.2 содержит первый 1.1.2.1 и второй 1.1.2.2 усилители, последовательно соединенные кодек 1.1.2.3 и модем 1.1.2.4, выход-вход которого является выходом-входом МНП 1.1.2. Причем вход кодека 1.1.2.3 соединен с выходом первого усилителя 1.1.2.1, вход которого является входом МНП 1.1.2, вход второго усилителя 1.1.2.2 соединен с выходом кодека 1.1.2.3, выход второго усилителя 1.1.2.2, является выходом МНП 1.1.2.
Структурная схема пульта 2.1 приведена на фиг.5, где обозначено:
2.1.1 - клавиатура матричная 4*5, с единичными индикаторами;
2.1.2 - ПЛИС;
2.1.3 - буфер последовательного порта RS485 (БПП);
2.1.4 - индикатор 2*20 (2 строки по 20 символов).
Пульт 2.1 состоит из последовательно соединенных клавиатуры матричной 4*5 2.1.1, ПЛИС 2.1.2 и БПП 2.1.3, а также индикатора 2*20 2.1.4, выход-вход которого соединен со вторым входом-выходом ПЛИС 2.1.2. При этом выход-вход буфера последовательного порта 2.1.3 является вторым выходом-входом пульта 2.1, разъем входа-выхода пульта 2.1 соединен с разъемом первого выхода-входа пульта 2.1.
На фиг.3 приведена схема модуля коммутатора 3, где обозначено:
3.1 - 3.9 - с первого по девятый модемы;
3.10, 3.14, 3.15, 3.16 - с первого по четвертый буферы последовательных портов (БПП);
3.11 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);
3.12 - коммутатор;
3.13 -контроллер;
3.17. 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - с первого по шестой кодеки;
3.18. 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 - с первого по шестой усилители низкой частоты (УНЧ);
3.29, 3.31 - первый и второй вокодеры;
3.30 - модуль сопряжения с мультиплексным каналом обмена (МКО).
Модуль коммутатора 3 содержит с первого по девятый модемы 3.1 -3.9, входы которых соединены с первой сигнальной шиной, а их выходы соединены со второй сигнальной шиной, вход-выход модема 3.1 является первым входом-выходом модуля коммутатора 3. Входы кодеков с первого по третий 3.17, 3.19, 3.21 и шестого кодека 3.27 соединены с первой сигнальной шиной, выходы кодеков первого 3.17, второго 3.19 и с четвертого по шестой, 3.23, 3.25, 3.27 соединены со второй сигнальной шиной. Кроме того, выходы-входы первого 3.17, второго 3.19 и шестого 3.27 кодеков соединены с входами-выходами соответствующих УНЧ 3.18, 3.20, 3.28. Выход третьего кодека 3.21 соединен с входом третьего УНЧ 3.22. Входы четвертого 3.23 и пятого 3.25 кодеков подсоединены к выходам четвертого 3.24 и пятого УНЧ 3.26 соответственно. Выход-вход модуля сопряжения с МКО 3.30 соединен с входами-выходами первого 3.29 и второго 3.31 вокодеров, выходы которых соединены со второй сигнальной шиной, а их входы - с первой сигнальной шиной. Выходы-входы контроллера 3.13 соединены соответственно с входами-выходами первого 3.10, второго 3.14, третьего 3.15 и четвертого 3.16 БПП, коммутатора 3.12 и ПЛИС 3.11, выход которой соединен со второй сигнальной шиной, а вход - с первой сигнальной шиной. Вход коммутатора 3.12 соединен со второй сигнальной шиной, а его выход - с первой сигнальной шиной. При этом выходы-входы второго 3.14, четвертого 3.16 БПП, первого 3.18 и второго 3.20 УНЧ являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами-входами модуля коммутатора 3 для подключения комплекса радиосвязи. Выход-вход третьего БПП 3.15 является вторым входом-выходом модуля коммутатора 3. Выход третьего УНЧ 3.22 является выходом модуля коммутатора 3. Входы четвертого 3.24 и пятого 3.26 УНЧ являются соответственно первым и вторым входами модуля коммутатора 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Абонентский комплекс предназначен для работы в объектах и представляет собой усилительно-коммутационное устройство, обеспечивающее выход абонента на внешнее средство связи - средство радиосвязи (КРСВ). При этом осуществляется циркулярная и избирательная связь с внешними абонентами.
Кроме того, устройство обеспечивает:
- транслирование сигналов, поступающих к абоненту от радиостанции, на громкоговоритель 4;
- для абонента обеспечивается возможность работы по внешнему средству радиосвязи.
Блоки предназначены:
пульт 2.1 - для обеспечения управления и индикации режимов связи;
модуль коммутатора 3 - для коммутации речевых потоков;
модуль громкоговорителя 4 - для трансляции речевой информации и акустических сигналов оповещения;
нагрудный переключатель 1.1.2 - для подключения электроакустических устройств - гарнитуры, микрофонов и т.д. (через пульт 2.1) к модулю коммутатора 3 и управления выбором режимов прием-передача при работе с внешним средством связи.
Абонентский комплекс обеспечивает следующие режимы связи:
- прослушивание собственной речи абонентом;
- выход на внешнее средство связи: РСв;
- посылку избирательного вызова внешним абонентам по РСв;
- посылку циркулярного вызова внешним абонентам по РСв;
- световую индикацию поступающих вызовов по внешним средствам связи с возможностью контроля номера вызывающего абонента;
- транслирование сигналов, прослушиваемых абонентом по радио, на громкоговоритель 4.
Сигнал от электроакустических устройств поступает на вход усилителя 1.1.2.1 модуля нагрудного переключателя 1.1.2, который имеет автоматически регулируемый коэффициент усиления в диапазоне частот от 300 до 3400 Гц. После чего сигнал преобразуется в цифровую форму, и далее сигнал поступает (через пульт 2.1) на модуль коммутатора 3, где осуществляется коммутация устройств таким образом, что сигнал поступает на комплекс радиосвязи.
С выхода усилителя 1.1.2.1 сигнал подается на кодек 1.1.2.3, который преобразует поступающий аналоговый сигнал в цифровой вид в формате импульсно-кодовой модуляции 64 (ИКМ64), и подает его на микросхему цифрового модема 1.1.2.4, который обеспечивает кодирование, модуляцию и передачу речевого сигнала в цифровом виде по витой паре на модуль коммутатора 3 через пульт 2.1.
В модуле коммутатора 3 сигнал подается на микросхему цифрового модема 3.1, где выполняется демодуляция и декодирование сигнала. С выхода модема 3.1 в заранее определенное временное окно сигнал в формате ИКМ64 попадает на вторую сигнальную шину модуля коммутатора 3. Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3.12 осуществляет коммутацию сигналов, поступающих от нагрудного переключателя 1.1.2 во временное окно, соответствующее выбранному абонентом направлению связи (радиостанции).
С выхода модуля коммутатора 3 сигнал поступает на вход модуля нагрудного переключателя 1.1.2 (модем 1.1.2.4) абонентского комплекта 1.1 через пульт 2.1.
Модем 1.1.2.4 обеспечивает демодуляцию и декодирование сигнала. С выхода цифрового модема 1.1.2.4 сигнал в формате ИКМ64 подается на микросхему кодека 1.1.2.3, который обеспечивает преобразование цифрового сигнала в аналоговую форму. С выхода кодека 1.1.2.3 сигнал поступает на вход усилителя 1.1.2.2, который обеспечивает усиление сигнала. С выхода усилителя 1.1.2.2 модуля нагрудного переключателя 1.1.2 сигнал подается на электроакустические устройства.
В режиме внутренней связи (в заявляемом устройстве режим внутренней связи сохраняется, но в нем осуществляется только прослушивание внешних устройств) телефонный сигнал абонента поступает через пульт 2.1 на вход модуля коммутатора 3, где под управлением контроллера 3.13 осуществляется микширование сигналов, поступающих от абонента, и сигналов, поступающих на вход модуля коммутатора 3 от внешних устройств первого типа (например, от аппаратуры ГО-27 - устройства оповещения) и второго типа (например, блока управления системой автоматики (БУСА)). На выходе модуля коммутатора 3 суммированный сигнал коммутируется во временное окно, закрепленное за абонентом, работающим в настоящий момент в режиме внутренней сети.
Коммутатор 3.12 работает под управлением контроллера 3.13, причем управление осуществляется по параллельной шине управления. Коммутатор 3.12 передает и принимает цифровую информацию в формате ИКМ64 по первой и второй сигнальным шинам.
Информация от радиостанции передается по 2-ой сигнальной шине в последовательном виде в соответствующее временное окно (интервал).
Под управлением контроллера 3.13 коммутатор 3.12 может переслать информацию из любого временного окна входящего потока в любое временное окно исходящего потока.
В режиме радиосвязи под управлением контроллера 3.13 сигнал абонента коммутируется во временное окно, предназначенное для работы с аппаратурой РСв. После чего цифровой сигнал в кодеках 3.17, 3.19 преобразуется в аналоговую форму для передачи его на аппаратуру РСв. Речевой сигнал от аппаратуры РСв поступает в модуль коммутатора 3 на кодеки 3.17, 3.19. Принятый сигнал в кодеках 3.17, 3.19 преобразуется из аналоговой формы в формат ИКМ 64. С выходов первого и второго кодеков 3.17, 3.19 сигнал поступает на вторую сигнальную шину коммутатора 3 в заранее определенное временное окно.
В данном случае первый 3.10„ второй 3.14, четвертый 3.16 БПП - являются буферами последовательного порта типа RS232, третий 3.15 БПП является БПП типа RS485.
Модуль коммутатора 3 является многофункциональным устройством, позволяющим реализовать большое количество функциональных возможностей. В заявляемом устройстве - абонентском комплексе для транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) модуль коммутатора 3 используется с соответствующим программным обеспечением, позволяющим путем задания конфигурации (используемых функциональных возможностей) применять только необходимые функциональные возможности и, соответственно, выходные сигналы модуля коммутатора 3.
В пульте 2.1 используется кнопочная клавиатура, представляющая собой матрицу 4 на 5.
Индикационное табло пульта 2.1 предназначено для отображения информации о состоянии и режимах функционирования коммутационного комплекса.
МНП 1.1.2 реализован на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172 и кодеках МТ9162 фирмы Zarlink.
Пульт 2.1 реализован на ПЛИС фирмы Xilinx XC2V250-4CS144I.
Модемы с первого по девятый 3.1 - 3.9 реализованы на микросхеме цифрового абонентского интерфейса МТ9172.
ПЛИС 3.7 реализована на микросхеме XC3S400-4PQ208I фирмы Xilinx.
Коммутатор 3.12 реализован на микросхеме MT90812AL фирмы Zarlink.
Контроллер 3.13 реализован на микросхеме AT91RM9200 фирмы Atmel.
БПП 3.10, 3.14, 3.15, 3.16 реализованы на микросхеме МАХ3160 фирмы Maxim.
Кодеки 3.17, 3.19, 3.21, 3.23, 3.25, 3.27 - реализованы на микросхеме МТ9162 фирмы Zarlink.
УНЧ 3.18, 3.20, 3.22, 3.24, 3.26, 3.28 - реализованы на микросхеме OP467GS фирмы Analog Devices.
Вокодеры 3.29, 3.31 - реализованы на микросхеме АМВЕ2000 фирмы DVSI.
Модуль сопряжения с МКО 3.30 - реализован на микросборке ВА996.
Данная элементная база обладает минимальными весовыми и габаритными характеристиками и минимальным энергопотреблением.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый абонентский комплекс обеспечивает более высокую надежность, лучшие весовые и габаритные характеристики, меньшую вероятность ошибок, более высокую степень защиты от паразитных электромагнитных наводок.