СИСТЕМА ЧАСТОТНОГО КОДИРОВАНИЯ

Радиоконструктор 1999 №11

При построении системы радиооповещения, например для радиосигнализации или в других аналогичных случаях можно использовать достаточно простую и надёжную цифровую систему частотного кодирования. Сущность такого принципа заключается в том, что на передающем устройстве устанавливается генератор прямоугольных импульсов, который вырабатывает импульсы определённой частоты. Эти импульсы поступают на модулятор и через канал связи поступают на вход декодера, который представляет собой упрощённый цифровой частотомер, задача которого состоит в преобразовании частоты в некоторый цифровой код, который затем сравнивается с кодом, установленным на выходе частотомера. И при совпадении на выходе декодера появляется логическая единица.

image

Рис.1

Принципиальная схема простейшего кодирующего устройства показана на рисунке 1. Это обычный мультивибратор на логических инверторах. Он вырабатывает импульсы некоторой определённой "кодовой частоты" (например 4200 Гц). Импульсы с его выхода должны поступать на вход канала связи, например на модулятор радиопередатчика.

image

Рис.2

Схема декодера показана на рисунке 2. Как было сказано выше, это упрощённый частотомер, который преобразует частоту, поступающую на его вход в некоторое двоичное число на выходе регистра D4. В данном случае частоте 4200 Гц соответствует код "1010" (10).

Частотомер состоит из ключевого устройства на элементе D1.3, генератора образцовой частоты на элементах D1.1 и D1.2, устройства управления на счётчике D3, рабочего счётчика D2 и ячейки памяти - D4.

Импульсы с выхода приёмного устройства (предварительно сформированные на логический уровень МОП) поступают на вход D1.3. В исходном состоянии оба счётчика D2 и D3 обнулены, поэтому на выходе D3 имеется логический нуль. Этот нуль поступает на вывод 13 D1.3 и этот элемент открывается. Через него проходят импульсы на вход рабочего счётчика D2. В это же время импульсы образцовой частоты с выхода мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 поступают на счётчик D3. Как только этот счётчик досчитает до 32-х на его выходе появляется единица и временный интервал измерения заканчивается. Элемент D1.3 закрывается, затем происходит запись результата измерения в регистр D4, и далее, с поступлением первого положительного импульса от мультивибратора через логический элемент "И" на диодах VD1 и VD2 на оба входа "R" счётчиков D2 и D3 поступает единица. Схема возвращается в исходное положение, а на выходе регистра D4 устанавливается некоторое двоичное число, соответствующее поступившей на вход частоте. В данном случае выбрана частота 4200 Гц, при её поступлении на вход декодера на выходе регистра устанавливается двоичное число "1010". Распознавание частоты выполняется простым дешифратором на элементе D1.4 и диодах VD3-VD7. Получаются две шины - одна соединённая с резистором R3, другая с R4. Нам нужно кодовое число "1010" это значит, что на выводах 12 и 8 D4 должны быть единицы, а на выводах 2 и 10 нули. Диоды установлены таким образом, чтобы при поступлении кодового числа все они были закрыты. При этом на выходе будет высокий уровень (через резистор R3). Если число не соответствует коду хотя бы один диод окажется открытым и на выходе будет нуль.

Недостаток любого цифрового частотомера состоит в том, что всегда имеется ошибка в последнем разряде, которая определяется дискретностью и точностью интервала времени измерения. Несинхронность работы устройства управления с импульсами измеряемой частоты приводит к таким ошибкам. Для того, чтобы свести подобные ошибки к минимуму младшие два разряда счётчика D2 (весовые числа "1 и "2") не используются, потому, что именно в этих наиболее вероятны ошибки. В результате весь интервал частот (для частоты образцового мультивибратора 3200 Гц) разбит на 15 значений от 600 Гц до 6200 Гц с шагом в 400 Гц. Это удобно ещё и тем, что позволяет частоте кодирующего мультивибратора передатчика отклонятся в некоторых небольших пределах.

При частоте мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 равной 3200 Гц декодер регистрирует 15 частот, которые соответствуют таким выходным кодам на выходе D4:

ЧАСТОТА

КОД

ЧАСТОТА

КОД

600 Гц

0001

3400 Гц

1000

1000 Гц

0010

3800 Гц

1001

1400 Гц

0011

4200 Гц

1010

1800 Гц

0100

4600 Гц

1011

2200 Гц

0101

5000 Гц

1100

2600 Гц

0110

5400 Гц

1101

3000 Гц

0111

5800 Гц

1110

   

6200 Гц

1111

Если частоту мультивибратора на D1.1 и D1.2 изменить эти частоты тоже изменятся. Таким образом число кодов можно увеличить.

Если на выходе вместо дешифратора на элементе D1.4 установить два дешифратора типа К561ИД1 можно организовать 15-ти командную систему телеуправления Передавать команды - изменяя частоту мультивибратора передатчика (рисунок 1), например переключая резисторы R1 настроенные на разные частоты (соответственно таблице).

Настройка. Нужно установить частоту мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 (рисунок 2) равной 3200 Гц, подбором номинала R1 контролируя частоту по частотомеру. Затем нужно выбрать одну из кодовых частот (по таблице) и настроить на неё мультивибратор передатчика (рисунок 1) подбором R1, также при помощи частотомера. Затем нужно установить диоды VD3-VD6 таким образом, чтобы при коде, соответствующем выбранной частоте все эти диоды были закрыты и на выходе был высокий логический уровень.

Кожановский С.Д.

Литература: М.Назаров "Цифровой индикатор частоты". ж. Радио №3 1984г.стр. 29-30.

BACKHOME