Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116

производятся ежемесячно, поэтому февраль надо обозначить цифрой 2. Отсюда определяем число двоичных разрядов, необходимых для передачи номера месяца: 4 (2* = 16, имеется некоторая избыточность информации). Далее необходимо ввести код Чукотки. Пусть соответствующая организация поставляет товары в 120 краев и областей, причем Чукотке ввиду ее удаленности присвоен последний номер. Тогда для передачи кода Чукотки (120) потребуется 7 цвоичных разрядов (2 = 128). После кода области надо указать код товара. Если всего поставляется, например, 512 наименований товаров, то для обозначения грампластинок, скажем № 384, потребуется 9 разрядов (2* = 512). И наконец, число грампластинок 10000 в цвоичном коде займет 14 разрядов. Получаем следующую таблицу:

Вид информации Месяц Место Код Число единиц

поставки поставки товара товара

Слова теле- Февраль Чукотка Грампластинки 10000 фаммы

Десятичный код 02 120 384 10000

Двоичный код 0010 1111000 110000000 10011100010000

Число разрядов 4 7 9 14 щоичного кода

Полное сообщение требует 34 двоичных разряда. Спереди обычно добавляют несколько разрядов служебной информации-адрес, знак начала сообщения и т.д. Последовательность кодов и число разрядов каждого кода, указанные в таблице, должны быть и у отправителя, и у получателя сообщения, чтобы они имели возможность закодировать и раскодировать телеграмму. На линии связи эти процессы автоматизированы, соответствующие устройства называют кодерами и декодерами.

В книгах про разведчиков подобные таблицы называются шифрами и ключами к шифрам, скажет сообразительный читатель, и будет совершенно прав. Надеюсь, что наиболее юные и энергичные из читателей придумывают свои собственные шифровальные таблицы для игры в разведчиков, и их шифры, особенно представленные в цвоичном коде, вряд ли расшифрует «неприятель». Итак, мы научились представлять информацию в цифровой форме и определять ее объем. А как быть с аналоговыми сигналами? Раньше их обрабатывали в аналоговой форме, теперь все чаще преобразуют в цифровую.

Вспомним автопилот самолета, который мы уже рассматривали, и попробуем сконструировать простейший датчик углового положения фюзеляжа. Возьмем отвес-жесткий стержень с грузом на конце, закрепленный на горизонтальной оси 0. Верхний конец стержня соединим с подвижным контактом потенциометра Л, а к крайним выводам потенциометра подключим источники напряжения -10 и + 10 В. Если фюзеляж самолета находится в горизонтальном положении, подвижный контакт будет в середине резистивной подковки потенциометра, а потенциал на нем U обратится в нуль. Стоит самолету наклониться вперед, скажем войти в пике, движок потенциометра переместится влево по подковке и потенциал U гганет отрицательным. Если же носовая часть самолета будет



направлена вверх, потенциал U станет положительным. Пусть при наклоне фюзеляжа на угол ± 20° потенциал U изменяется от + 10 до - 10 В. Крутизна характеристики преобразования угол-напряжение для такого датчика составит 0,5 В на градус. Таким образом мы получим аналоговый сигнал углового положения самолета. Для преобразования этого сигнала в цифровую форму необходимо задаться шагом дискретизации-минимальным изменением напряжения, соответствующим изменению цифрового кода на единицу. Если в нашем щюстейшем случае достаточна точность 1°, то шаг дискретизации будет равен 0,5 В. Число шагов дискретизации, на которое изменилось напряжение U, и будет являться углом наклона фюзеляжа, выраженным в градусах. Его значение можно представить и двоичным кодом, как это показано на рисунке. Для преобразования аналоговых величин в цифровой код служат специальные электронные устройства-аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Полученный цифровой код углового положения фюзеляжа поступает в цифровой процессор, выполняющий функции и сравнивающего устройства, и системы регулирования (посмотрите схему на стр. 19). Сюда же поступают сведения и о положении самолета в других плоскостях пространства, и о положении рулей. Процессор вырабатывает сигнал, управляющий рулями. При цифровой обработке информации можно получить значительно большую точность регулирования и управления. Этим и объясняется широкое применение цифровой техники в системах управления.

С какой точностью, например, можно измерить напряжение с помощью обычного стрелочного прибора? Лучшие лабораторные


Датчик углового положения



[Авоичныи - коА) ~г-


Дискретизация по уровню

магнитоэлектрические приборы с зеркальной шкалой обеспечивают точность отсчета не более 0,2%, что составляет 2-10". В то же 1ремя ш1фровые вольтметры могут иметь пять-шесть разрядов, что )6еспечивает точность измерений на два-три порядка (в 100... 1000 )аз) вьпие. Но вернемся к проблемам связи, ведь мы так и не 1акончили разговор о передаче телефонных сигналов ш1фровым юдом.

Разговор по телефону в цифрах

Несколько лет назад мне довелось пройти на гидрографическом судне от Владивостока до Петропавловска-Камчатского. Естественно, что из каждого порта я звонил домой, в Москву, чтобы правиться о делах и здоровье близких. Владивосток был еще связан ; Москвой старой системой аналоговой телефонной связи. Часа три 1риходилось ждать, пока телефонистки соединят линию. Наконец, 1пе-еле, сквозь шумы и трески послышался голос жены. Совсем иная сартина была в Петропавловске. Там действовала цифровая теле-юнная связь. Прямо из кабины телефона-автомата можно набрать сод Москвы, затем две-три служебные цифры и нужный номер в VlocKBe. Весь процесс занял не более минуты, причем более поло-1ИНЫ этого времени ушло на то, чтобы разобраться в правилах юльзования автоматом, вывешенных в кабине: какие набирать щфры, каких ждать гудков и т. д. Слышно было лучше, чем когда я 1ВОНИЛ соседу по дому в Москве, так же хорошо слышали и меня, а юмех практически не было. Надо ли говорить, что после состоявше-ххя разговора я стал ярым приверженцем цифровой телефонной вязи.

Так как же обычная человеческая речь превращается в поток 1ифр, ведь на выводах микрофона имеется быстро изменяющийся эечевой сигнал (как показано на рисунке)? А вот как. Берутся )тсчеты, т.е. значения этого сигнала через равные промежутки (ремени т. Интервал т должен быть настолько мал, чтобы речевой •игнал не успевал намного измениться между отсчетами. Этот штервал часто называют временным шагом дискретизации или штервалом Найквиста. Минимальную частоту взятия отсчетов, т. е. «еличину, обратную временному шагу дискретизации, определяет теорема В. А. Котельникова (академика, основателя теории помехо-





0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116