Преобразователь перемещения в код

 

вИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в цифровых системах обработки линейных перемещений. Целью изобретения является повьшение точности преобразователя . С этой целью в преобразователь введены триггер, формирователь импульсов , элемент ИЛИ-НЕ, регистр и сумматор, а растр выполнен с числом щелей ,/u, период которых равен , где д - дискретность преобразования, Тд - период линейки фотоприемников , т, п, S - натуральные числа, щели растра выполнены на расстоянии , где h - расстояние между растром и линейкой фотоприемников , А - длина волны излучения, линейка фотоприемников выполнена с m различными по длине.участками, причем m(D-d), где D - длина линейки фотоприемников, d - диапазон из мерения. При освещении линейки 3 фотоприемников на их выходах формируются сигналы, пропорциональные величине перемещения растра 2, Опрос линейки 3 осуществляется импульсами с генератора 12 через блок 4 элементов И. В случае, если сигнал с выхода усилителя 5 превысит пороговый уровень, триггер 6 переходит в другое состояние и дает команду записи в сумматор 10 числа с выхода счетчика 11, пропорционального порядковому номеру опрашиваемого фотоприемника линейки 3 и записанного в счетчике 11 по команде блока 13 управления. Сигналы с выхода усилителя 5 периодически дают команду регистру 7 от (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

09) (и) (5)) 4 Н 03 M 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTP%1 (21) 3826568/24-24 (22) 18 ° 12. 84 (46) 15,12.86. Бюл. №" -46 (71) Институт электроники АН БССР (72) В.А.Пилипович, А.К.Есман, В.К.Кулешов и В.С.Поседько (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1049946, кл . С 08 С 9/06, 1984.

Патент Великобритании № 1574439, кл. G 4 Н, опублик. 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В

КОД (57),Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в цифровых системах обработки линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. С этой целью в преобразователь введены триггер, формирователь импульсов, элемент ИЛИ-НЕ, регистр и сумматор, а растр выполнен с числом щелей И=тп Т„/g период которых равен

Т> =Т„п+$ Ь, где и — дискретность пре образования, T„— период линейки фотоприемников, m и, S — натуральные числа, щели растра выполнены на расстоянии Ь 54Я, где h — расстояние между растром и линейкой фотоприемников, - длина волны излучения, линейка фотоприемников выполнена с

m различными по длине, участками, причем m=(D-d)6/Т„Т, где D — длина линейки фотоприемников, Й вЂ” диапазон измерения. При освещении линейки 3 фотоприемников на их выходах формируются сигналы, пропорциональные величине перемещения растра 2. Опрос линейки 3 осуществляется импульсами с генератора 12 через блок 4 элементов И. В случае, если сигнал с выхода усилителя 5 превысит пороговый уровень, триггер 6 переходит в другое состояние и дает команду записи в сумматор 10 числа с выхода счетчика 11, пропорционального порядковому номеру опрашиваемого фотоприемника линейки 3 и записанного в счетчике

I1 по команде блока 13 управления.

Сигналы с выхода усилителя 5 периодически дают команду регистру 7 от1277393 слеживать код счетчика 11, тем самым на выходе сумматора 10 формируется формировать в сумматоре 10 порядко- код, значения которого пропорциональвые номера опрашиваемых фотоприемни- ны перемещению растра 2. После опроков. Сигналом с триггера 6 формирова- са всех фотоприемников линейки 3 тель 8 формирует команду сумматору блок 13 управления закрывает блок

10 для записи каждый раэ кода с вы- 4 и возвращает преобразователь в хода регистра 7, который. суммируется исходное состояние. 4 з. п. ф-лы, с кодом счетчика 11. Таким образом, 4 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для цифрового измерения линейных перемещений.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг.l представлена структурная схема преобразователя; на фиг,2 структурная схема сумматора; на фиг.3 — структурная схема блока управления; на фиг.4 - временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь содержит блок 1 осветителей, растр 2, линейку 3 фотоприемников, блок 4 элементов И, усилитель 5, триггер 6, регистр 7, формирователь 8 импульсов, элемент

ИЛИ-НЕ 9, блок 10 суммирования„ счетчик 11 генератор 12 импульсов„ блок

13 управления. Блок 10 суммирования содержит блоки 14 и 15 ключей,, сумматор 16, регистр 17, элемент ИЛИ-НЕ

18 и элемент 19 задержки. Блок 13 управления содержит формирователь

20 импульсов, триггер 21, элемент

ИЛИ-HE 22 и элемент И 23.

Преобразователь работает. следующим образом.

Свет из блока 1 поступает последовательно на сопряженные растр 2 и линейку 3 фотоприемников. Во всем . диапазоне измерения они располагаются таким образом, что оптические сигналы от всех щелей растра 2 попадают на Ьптические входы линейки 3, 35

При включении питания сигналом установки с блока 13 устанавливаются в исходное состояние блок 10, счетчик

11, триггер 6. По сигналу (фиг.4, поз.24) на выходе блока 13 устанав- а ливается потенциал (фиг.4, поз.25), открывающий блок 4. При этом сигналы опроса поступают с генератора 12 на соответствующие входы линейки 3.

Сигналы на выходе линейки 3 появляются синхронно с сигналами опроса второй фазы (фиг.4, поэ.26), Одновременно последние сигналы поступают из блока 13 на вход счетчика 11, который фиксирует порядковый номер опрашиваемого фотоприемника линейки 3. На выходе усилителя 5 (фиг.4, поз.27) появляются сигналы, когда на его входе 11>П „. По первому сигналу триггер 6 переходит в другое состояние и своим потенциалом записывает в блок 10 с выхода счетчика

11 число, соответствующее порядковому номеру фото приемник а линейки 3, находящегося на переднем фронте,светового поля первой щели растра 2 (фиг,4, поз.28) . При сканировании светового поля первой и последующими щелями растра 2 сигналы с, выхода усилителя 5 поступают на вход регистра

7, который отслеживает код, находящийся на выходе счетчика 11. По окончании сканирования текущей щели последним в регистр 7 записывается номер фотоприемника линейки 3, находящегося на срезе сканируемого световоro поля.

Сигналом с выхода триггера 6 saпускается формирователь 8, который формирует сигнал длительностью, превосходящей время сканирования текущего светового поля. По,срезу выходного сигнала формирователя 8, поступающего на вход блока 10 в последний поступает код с регистра 7 (фиг.4, поз,29), который суммируется с находящимся там числом. Одновременно выходной сигнал формирователя 8 поступает через элемент 9 .на вход

393

3 1277 триггера 6 и возвращает его в исходное состояние.

При опросе фотоприемников линейки

3, выходные сигналы которых составляют оптическое изображение других щелей, работа преобразователя аналогична описанной, Сигналы опроса второй фазы генератора 12 поступают одновременно на вход блока 13, который после опроса 10 всех фотоприемников линейки 3 закрывает блок 4. В результате после опроса в блоке !О формируются сигналы суммы порядковых номеров фотоприемников, которые находятся на фронтах 15 и срезах световых полей щелей растра

2. Сдвиг растра 2 на величину 6 относительно линейки 3 приводит к изменению двух порядковых номеров (при п=1) указанных фотоприемников, т.е, 20 содержимое регистра 17 блока 10 изменится на два. Это содержимое (исключая младший разряд при m=1) является кодом положения растра 2 относительно линейки 3. При m>1 увеличи- 25 вается число младших разрядов регистра 17, не участвующих в получении выходного кода (они могут быть использованы для получения статистических данных) . 30

Блок 1 3 управления о суще ствля ет работу управлением преобразователя по слецующему алгоритму.

При включении питания формирователь 20 формирует импульс установки, который поступает на счетчик 11, че рез элемент 22 — на триггер 21 и устанавливает их в исходное состояние.

При появлении на входе сигнала "3aпуск" (фиг ° 3) триггер 21 перебрасывается и открывает элемент 23. Сигналы опроса второй фазы с выхода генератора 12 поступают на вход счетчика 11. После просчета заданного числа импульсов счетчик 11 вырабатывает импульс сброса, который через элемент 22 устанавливает триггер 21 в исходное состояние, Формирование выходного кода осуществляется в блоке 10 следующим образомм, При подаче на вход регистра 17 сигнала установки (фиг.2) он устанавливается в исходное состояние. В момент появления на входах блоков

14 и 15 тактовых сигналов они пропускают на входы сумматора 16 коды с выходов регистра 7 и счетчика 11..

Су-мматор 16 постоянно отслеживает сумму чисел на своих входах. Полученная сумма записывается в регистр 17.

Команда на запись в него подается с тактовых входов через элементы 18 и 19. Таким образом на выходе регистра 17 формипуется код, пропорциональный перемещению линейки 3 фотоприемников или растра 2 относительно блока 1.

В преобразователе изменение порогового напряжения U „ не влияет на точность работы, что указывает на нечувствительность схемы преобразователя к изменению мощности излучения блока 1, Увеличение числа отсчетов m получаемых на разных участках линейки 3 в одном цикле измерения, увеличивает помехозащищенность преобразователя за счет усреднения результата измерения.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в код, содержащий расположенные на одной оптической оси блок осветителей, растр и линейку фотоприемников, выход которой соединен с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, генератор импульсов, выходы которого соединены с группой входов блока элементов И, выходы которого соединены с управляющими входами линейки фотоприемников, счетчик, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом блока элементов И, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены триггер, формирователь импульсов, элемент ИЛИ-FX, регистр и блок суммирования, растр выполнен с числом щелей, равным И=ш ° Т„/g, период Т которых равен Тр Т„n+Sg, где — ди скр ет но ст ь пр ео бр аз о в ания, Т вЂ” период линейки фотоприемников, m, n, S — натуральные числа, один выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого является входом запуска, второй выход соединен с первыми входами элемента ИЛИ-НЕ и счетчика, установочным входом блока суммирования, а третий выход соединен с вторым входом счетчика, инфор5 12/ мационные выходы которого соединены с информационными входами регистра и с первой группой информационных входов блока суммирования, выходы регистра соединены с второй группой информационных входов блока суммирования, выход усилителя соединен с управляющим входом регистра и первым входом триггера, выход которого соединен с первым тактовым входом блока суммирования и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым тактовым входом блока суммирования и с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом триггера.

2. Преобразователь по п.1, о т— личающий ся тем, что блок суммирования содержит первый и второй блоки ключей, элемент ИЛИ-НЕ и элемент задержки, сумматор и регистр, группа информационных входов первого блока ключей является первой группой информационных входов блока, группа информационных входов второго блока ключей является второй группой информационных входов блока, дополнительный вход первого блока ключей объединен с первым входом элемента

ИЛИ-HE и является первым тактовым входом блока, дополнительный вход второго блока ключей объединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и является вторым тактовым входом блока, выходы первого блока ключей объединены с соответствующими выходами второго блока ключей и соединены с первой группой входов сумматора, выходы коП9З 6 торого соединены с группой входов регистра, выходы которого соединены с второй группой входов сумматора и являются выходами блока, выход эле5 мента ИЛИ-HE через элемент задержки соединен с первым входом регистра, второй вход которого является установочным входом блока.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит формирователь импульса, элементы И и ИЛИ-НЕ, триггер, первый вход элемента ИЛИ-НЕ является первым входом блока, второй

15 вход соединен с выходом формирователя импульса и является третьим выходом блока, а выход соединен с первым входом триггера, второй вход которого является третьим входом запуска блока, выход триггера является первым выходом блока и соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является вторым входом блока, а выход — вторым выходом блока.

25 4. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что щели растра выполнены на расстоянии

L+S h9, где h - расстояние между растром и линейкой фотоприемников, 3g h — длина волны излучения.

5. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что линейка фотоприемников выполнена с m различными по длине участками, при

1277393

Ь cFnanv f2 Ф bnu)ry 71 uz Рюссо n урн

glumly

Составитель Ю. Котов

Корректор С.Шекмар;

Редактор M.Ïåòðoâà Техред Д,Олейник

Заказ 6760/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4