Преобразователь угол-код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛКОД , содержащий датчик угла, вьтолненный в виде трех групп элементов считывания кода, выход младших разрядов которого подключен к информационному входу дешифратора, многотактный генератор, первый и второй .выходы которого подключены к синхровходам соответственно первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к информационному входу второго триггера, выход которого подключен к прямому входу первого элемента И, вход которого подключен к первому управляющему входу дешифратора, третий выход многотактного генератора подключен к инверсному входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и входам старших разрядов элементов считывания кода первой группы, четвертый выход многотактного генератора подключен к входам младших разрядов элементов считывания кода второй группы, пятый выход многотактного генератора подключен к входам младших разрядов элементов считывания кода третьей группы, источник питания, выход которого подключен к входу младшего разряда элемента считывания кода первой группы, выход которого через пороговый элемент подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу дешифратора , отличающийся тем, что, с целью расширения облас-.ти применения за счет использования преобразователя для двух различных цен единиц отсчета, в него введены коммутатор и преобразователь кода Баркера, третий выход многотактного генератора подключен к входам двух старших разрядов элементов считываI ния кода второй группы, четвертый выход многотактного генератора подW ключен к входам двух старших разряс дов элементов считывания кода третьей группы, шестой выход многотактного генератора подключен к тактовому входу коммутатора, выход порогового элемента подключен к первому информационному входу коммутатора , первый выход дешифратора подключен к второму информационному входу коммутатора, второй выход дешифратора подключен к первому входу преобразователя кода Баркера, выходы первого и второго старших разрядов датчика угла подключены соотв1етственно к второму и третьему входам преобразователя кода Баркера, выход которого подключен к информационному входу первого триггера и третьему информационному входу коммутатора, выход которого является выходом младших разрядов преобразователя уголкод , третий выход дешифратора является выходом старшего разряда преобразователя угол - код.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) () 1) A ())4 Н 03 M 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA еь,. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У Р у (21) 3680906/24-24 (22) 26.12.83 (46) 15.09.85. Бюл. N - 34 (72) Л.Н. Бутенко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 5 17035, кл. С 08 С 9/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 479134, кл. G 08 С 9/00, 1975. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛКОД, содержащий датчик угла, выполненный в виде трех групп элементов считывания кода, выход младших разрядов которого подключен к информационному входу дешифратора, многотактный генератор, первый и второй выходы которого подключены к синхровходам соответственно первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к информационному входу второго триггера, выход которого подключен к прямому входу первого элемента И, вход которого подключен к первому управляющему входу дешифратора, третий выход многотактного генератора подключен к инверсному входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и входам старших разрядов элементов считывания кода первой группы, четвертый выход многотактного генератора подключен к входам младших разрядов элементов считывания кода второй группы, пятый выход многотактного генератора подключен к входам младших разрядов элементов считывания кода третьей группы, источник питания, выход которого подключен к входу младшего разряда элемента считывания кода первой группы, выход которого через пороговый элемент подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу дешифратора, отличающийся . тем, что, с целью расширения облас-: ти применения за счет использования преобразователя для двух различных цен единиц отсчета, в него введены коммутатор и преобразователь кода

Баркера, третий выход многотактного генератора подключен к входам двух старших разрядов элементов считывания кода второй группы, четвертый выход многотактного генератора подключен к входам двух старших разрядов элементов считывания кода третьей группы, шестой выход многотактного генератора подключен к тактовому входу коммутатора, выход порогового элемента подключен к первому информационному входу коммутатора, первый выход дешифратора подключен к второму информационному входу коммутатора, второй выход дешифратора подключен к первому входу преобразователя кода Баркера, выходы первого и второго старших разрядов датчика угла подключены соответственно к второму и третьему входам преобразователя кода Баркера, выход которого подключен к информационному входу первого триггера и третьему информационному входу коммутатора, выход которого является выходом младших разрядов преобразователя уголкод, третий выход дешифратора является выходом старшего разряда преобразователя угол — код.

11

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что коммутатор содержит шесть элементов И, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, выход которого подключен к первым входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И, тактовый вход коммутатора подключен к входу элемента НЕ, первым входам первого элемента ИЛИ и шестого, элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом старшего разряда коммутатора, первый информационный вход коммутатора подключен к второму входу шестого элемента И, второй информационный вход коммутатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и является вторым информационным входом коммутатора, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И являются вторым информационным входом коммутатора, третий информационный вход

79528 коммутатора подключен к второму входу пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ и .выходы первого, второго, третьего ° и четвертого элементов И являются выходами коммутатора.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что преобразователь кода Баркера содержит два элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом преобразователя кода Баркера, первый вход которого подключен к первому входу второго элемента И и входу элемента НЕ, второй и третий входы преобразователя кода Баркера подключены соответственно к вторым входам второго и первого элементов И.

Изобретение относится, к автоматике и вычислительной технике и предназначено для преобразования углового перемещения в код.

Цель изобретения — расширение области применения преобразователя угол — код путем обеспечения возможности использовать один и тот же преобразователь для двух цен единиц отсчета, отличающихся друг от 10 друга в два раза.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя угол — код; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных сигналов многотактного генера- 15 тора; на фиг. 3 — блок-схема коммутатора; на фиг. 4 — блок-схема преобразователя кода Баркера.

Преобразователь содержит датчик

1 угла, элементы ИЛИ 2-8, дешифра- 2р тор 9, триггеры 10 и 11, элементы

И 12 и 13, пороговый элемент 14, считывающий элемент 15, многoTGKTHbIH генератор 16 с тактовыми выходами

17-22, преобразователь 23 кода Бар- 25 кера, группы 24, 25 и 26 считывающих элементов 27-34, шины 35, 36 и

37 сигнала "Опрос", коммутатор 38, элемент НЕ 39, элементы ИЛИ 40 и

41, элементы И 42-49, элемент НЕ 50, элемент ИЛИ 51.

Преобразователь работает следующим образом.

Сигналы U p, U 18 Uî и Uãî на выходах 17, 18, 19 и 20 генератора 16 имеют форму прямоугольных импульсов (фиг. 2а, б, в, r) с периодом следования Т, длительностью и скважностью Т/t =-N.Èìïóëüñû соседних так0 товых выходов сдвинуты один относительно другого на время, равное С .

Передние фронты импульсов U на выходе 21 генератора совпадают по времени с началом тактовых импульсов, а импульсы U на выходе 22 генератора сдвинуты относительно импульсов U< на время t, которое меньше

t (фиг. 2д e).

В основу работы устройства положен параллельно-последовательный принцип преобразования сигналов считывающих элементов (СЭ) датчика угла в циф1179528

P =С S vC S.

1И 7 б

УВ ровой код. Для последовательного спроса групп СЭ и сихронизации работы устройства служит генератор 16.

По его тактовым импульсам производит- ся опрос СЭ датчика в разные моменты времени. В моменты времени ti, t и С (первый, второй и третий такты) опрашиваются СЭ, подключенные соответственно к шинам "Опрос" 35, 36 и 37. В каждый i-й такт, исклю- 10 чая начальный (i=O) и последний (i=a), происходит опрос СЭ второй подгруппы i-го разряда и первой подгруппы i+1-го разряда. В последний такт t опрашиваются считывающие элементы только второй подгруппы третьего разряда. Устройство работает циклически так, что каждый цикл состоит из И+1 тактов,(в данном случае из четырех тактов). 20

В случае, если необходимо использовать преобразователь с нормированной ценой отсчетной единицы, вал датчика угла соединяют с исследуемым объектам так, чтобы дискретность датчика угла соответствовала нормированной единице отсчета, и воспринимают информацию (код I) с выходов преобразовател (P- Е Е

<» 2»

Е, Е4, Е5.) во все такты, кроме начального t, т.е. в этот такт внешнее устройство не должно реагировать на сигналы с выходов преобразователя. В такт t< сигнал "1 с выхода 35

18 генератора 16 поступает на вход элемента И 13, на инвертированный вход элемента И 12 и на опрос СЭ

29-33 (34) первого разряда и СЭ 27 и 28 второго разряда. На выходе эле- 40 мента И 12 в момент t(имеет место

11 l T сигнал 0, так как на его инвертированный вход подан сигнал "1", а на выходе элемента И 13 — сигнал, который поступает с выхода порого- 45 вого элемента 14. Дешифратора 9 из сигналов В и В» поступающих на его входы, формирует на своем выходе P переключательную функцию

4.

В первый такт t сигнал на выхо< де Р несет информацию о младшем двоичном разряде двоично-кодированной десятичной цифры первого разряда преобразователя. В этот же такт на выходах D, D ... D дешифра2 тора 9 формируются сигналы остальных двоичных разрядов указанной цифры.

При повороте входного вала на целый оборот сигнал на выходе Р изменит свое значение с "1" на "0" и наоборот 10 раз, а на выходах D<... D< код изменится от 0 до 4. Дискретность сигналов согласования дешифратора 9 А равна половине оборота входного вала. Этот сигнал A=S наряду с выходными сигналами С и С элементов ИЛИ 7 и 8 постугает на входы преобразователя 23 кода Баркера, ИЛИ 7 и 8 гоступает на входы преобпреобразователя 23 кода Баркера, который представляет собой комбинационную логическую схему, реализующую переключательную функцию

Так как сигналы С и С в такте

8 1 формируются считывающими элементами 27 и 28 второго разряда, то угловой диапазон вращения входного вала, при котором указанные сигналы равны

lt 41t 11 1Ф

1 или 0, составляет один оборот входного вала или 1/10 оборота вала датчика второго разряда. Сигналы

С и С в процессе вращения входного вала периодически изменяются. Период изменения этих сигналов равен 2/10 оборота вала второго разряда, а сдвиг фазы между ними равен четверти периода. В пределах одного оборота входного вала происходит циклическое изменение сигнала S в то время как сигнал Р;„ равный нулю сохраняет это значение в пределах всего оборота. Если входной вал делает еще один оборот, характер изменения сигнала S сохраняется, а сигнал P =1. Дискретность изменения сигнала P соответствует 10 единицам предыдущего (i-ro) разряда.

Это означает, что на выходе Р дешифратора 9 в такте t < имеется выходной сигнал порогового элечен- 55 та 14, который несет в себе информацию о четности или нечетности цифры в младшем разряде.

Сигнал Р,« несет в себе информацию о том, какая должна быть цифра в i+1-м разряде — четная (Р;+„ =О) или нечетная (Р; =1), а также о том, четный или нечетный циклы изменения цифр происходят в предыдущем разряде (четрый или нечетный обороты де1179528 лает вал датчика предыдущего i-ro разряда). Сигнал P поступает на

1+! информационный вход триггера 10, который запоминает значение этого сигнала в момент прихода синхронизирующего импульса о (фиг. 2е) с выхода 22 генератора 16 на тактируемый вход С триггера 10. С началом второго тактового импульса триггер

11 под действием синхронизирующего импульса ь,, появляющегося на выходе 21 генератора в начале каждого такта (фиг. 2д), устанавливается в состояние, эквивалентное состоянию триггера 10, поэтому на выходе триггера 11 в такт t формируется сигнал Р . Сигнал с выхода триггера

1Ф!

11 поступает на вход элемента И 12, который во все такты, кроме первого пропускает на вход В дешифра-! тора 9 сигналы триггера 11. Так как сигнал на выходе Р дешифратора 9

1 равен дизъюнкцци сигналов В, и В, то сигнал P, во втором такте равен сигналу Р;+,, сформированному в первом такте. Элемент И 13 не будет пропускать сигналы порогового элемента 14, пока не появится первый тактовый импульс. В такте t будет подан сигнал равный "1" на шину "Опрос" 36, в результате чего будут опрошены СЭ второй подгруппы второго разряда и СЭ первой подгруппы треть его разряда. На выходах дешифратора 9 и преобразователя 23 в такте будут сформированы сигналы, аналогичные сигналам, полученным в первом такте, но вес этих сигналов в

10 раз больше. С помощью триггеров

10 и 11 и сигналов и !,! сигнал

P, несущий информацию о четности

1 преобразуемой цифры третьего разряда, будет в момент t5 передан через элемент И 12 и дешифратор 9 на выход Р . !

В третий такт (последний в цикле) опрашивающий сигнал t с генератора

16 будет подан на шину 37. B такте происходит опрос второй группы СЭ, третьего разряда, преобразование сигналов этих СЭ в код на выходах дешифратора 9 и формирование сигнала

P =0 вследствие подачи в такт

14! сигналов "0" на входы С и С преобразователя 23. Так как в такте

СЭ 27 и 28 ни в одном из разрядов не опрашиваются, то сигналы как на входах, так и на выходах элементов кодовые сигналы, остальные двоичные разряды цифры; изменение кода на выходах

О!, D . ° ° D + происходит

2 рез две единицы дискретности i-ro разряда; сигнал, несущий информацию о четности (Р;, =О) или нечетности (Р;„ =1) цикла изменения сигналов D, D

D< предыдущего i-го разряда; изменение сигнала происходит через 10 единиц дискретности датчика i-го разряда.

30

Сигналы с выходов D,,D,,D,,D дешифратора 9 и сигнал Р„ с выхода преобразователя 23 поступают на входы коммутатора 38, который во все такты, кроме to, пропускает указанные сигналы на свои в оды Е,, Ег Е, Е+.

Е и Е соответственно (фиг. 3).

Если преобразователь угол — код при4 меняется для проведения измерений с нормированной единицей отсчета, то в такты t<, t ... tM используют выходы Р дешифратора 9 и Е<, Е ... Е > коммутатора 38, на которых формируется нормированный код 1.

Если преобразователь необходимо использовать с ненормированной единицей отсчета, то вал датчика угла должет быть соединен с измеряемым объектом через дополнительный редуктор с передаточным отношением 1:2. В этом случае веса дискретных сигналов на выходах порогового элемента 14, выходах дешифратора 9 и преобразователя уменьшатся в два раза, что, соответственно, повлечет за собой уменьшение в два раза весов сигналов на выходах коммутатора 38. Это озна35

45

55

ИЛИ 7 и 8 равны "О", в этом случае

P° - =О.

1+!

Таким образом на выходах дешифратора 9 и преобразователя 23. (фиг.4) формируются следующие сигналы:

Р; — сигнал, несущий информацию о четности или нечетности цифры в i-м разряде; измеt0 нение сигнала (О-» 1 или

1 †О) происходят через интервал дискретности датчика угла i ro разряда; Р представляет младший двоичный разряд десятичной цифры;

1179528 чает, что, если в предыдущем случае дискретность сигналов на выходе порогового элемента 14 равнялась одной нормированной единице отсчета, на выходах Е1, Е2. Е Е4 Е1 ком3 4 мутатора — двум, а на выходе Е коммутатора — десяти нормированным единицам отсчета, причем периодичность изменения кода на выходах P

Е„, Е, Е, Е4 и Е - составляла 10 единиц, то в данном случае дискретность сигналов на выходе порогового элемента 14 составляет 0,5 прежней нормированной единицы отсчета, на выходах Е<, Е, Е., Е, Š— одной, а на выходе Е® — пяти нормированным единицам отсчета и периодичность изменения кода в такты

6 на выходах Е1, Е ... Е равна тоже

6 десяти единицам. Передача кодов на входы внешнего устройства поразрядно осуществляется во все такты, начиная с t, и кончая t, с выходов

Е„, Е ... Е коммутатора 38, на которых формируется код II значение дискретности отсчета которого уменьшено по сравнению с кодом I в два раза. В начальный .такт t при посо туплении на управляющий вход комму1р татора сигнала П =1 с выхода 17 генератора 16, на выходах коммутатора 38 формируется код числа 0 или код числа 5, если пороговый элемент

15 находится в состоянии 0 или 1 соответственно. Таким образом, в такт на выходах коммутатора формируется код, величина дискретности которого равна половине нормированной единицы отсчета, а в остальные такgp ты величина дискретности кода соответствует нормированным для своих разрядов единицам отсчета.

1179528

1179528

Составитель В. Подолян

Техред А.Бабинец

Редактор М. Петрова

Корректор С. Черни

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5695/60 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5