Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения в код. С этой целью в преобразователь, содержащий четыре излучателя, кодовую шкалу, щелевую диафрагму, четыре фотоприемника, формирователь старших разрядов, состоящий из компараторов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, коммутатор аналоговых сигналов и аналогоцифровой преобразователь, введены с пятого по восьмой осветители, с пятого по восьмой фотоприемники, смешенные по отношению к первым четырем осветителям и фотоприемникам на половину периода кодовой шкалы, с первого по четвертый двухполупериодные выпрямители-ограничители, а также с первого по восьмой сумматоры аналоговых сигналов. Сигналы с первых четьфех фотоприемников поступают на инвертирующие, а с остальных фотоприемников - на неинвертирующие входы четырех сумматоров аналоговых сигналов, на выходах которых формируются тpeпe eидaльныe аналоговые сигналы, сдвинутые на 1/8 периода кодовой шкалы. С выходов этих сумматоров аналоговые сигналы поступают на входы компараторов, опорные входы которых связаны с шиной нулевого потенциала, с выходов компараторов сформированные логические сигналы с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразуются в код старших разрядов преобразователя. С помощью двухполупериодных выпрямителей входные сигналы первых четырех сумматоров преобразуются в однополярные и подаются на входы остальных четырех сумматоров аналоговых сигналов. На выходах этих сумматоров формируются периодические аналоговые сигналы, содержащие линейно нарастающие участки , начала и концы которьк совпадают с границами переключения старших разрядов. По кодовым комбинациям первого и второго младших разрядов из группы старших разрядов коммутатора аналоговых сигналов линейно на-г растающие сигналы с выходов остальных четырех сумматоров поступают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На выходе АЦП в каждом интервале , равном 1/8 периода кодовой шкалы, формируется код младших разрядов . За время перемещения на величину одного периода на выходных шинах преобразователя перемешивания в код будет сформировано текущее значение кода. 2 ил. S сл 4ib О ел ел

+ „ ф з ?i@ 1ф СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ У-. =- РЕСПУБЛИК

„„SU„„1405115 А 1 (g1) 4 Н 03 М 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ С(Л Х.- -,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / -," /

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р х . ю ф Е

f (21) 4165025/24-24 (22) 22.12 ° 86 (46) 23.06.88. Бюл. К - 23 (72) Д.И. Мельник, А.А, Уманский и В.Г. Домрачев (53) 68 1.325(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

У 809285, кл. Н 03 M 1/26, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1164883, кл. Н 03 M 1/24, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В КОД (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения в код. С этой целью в преобразователь, содержащий четыре излучателя, кодо-. вую шкалу, щелевую диафрагму, четыре фотоприемника, формирователь старших разрядов, состоящий из компараторов и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, коммутатор аналоговых сигналов и аналогоцифровой преобразователь, введены с пятого по восьмой осветители, с пятого по восьмой фотоприемники, смещенные по отношению к первым четырем осветителям и фотоприемникам на половину периода кодовой шкалы, с первого по четвертый двухполупериодные выпрямители-ограничители, а также с первого по восьмой сумматоры аналоговых сигналов. Сигналы с первых четырех фотоприемников поступают на инвертирующие, а с остальных фотоприемников — на неинвертирующие входы четырех сумматоров аналоговых сигналов, на выходах которых формируются трепецеидальные аналоговые сигналы, сдвинутые на 1/8 периода кодовой шкалы, С выходов этих сумматоров аналоговые сигналы поступают на входы компараторов, опорные входы которых связаны с шиной нулевого потенциала, с выходов компараторов сформированные логические сигналы с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразуются в код старших разрядов преобразователя. С помощью двухполупериодных выпрямителей входные сигналы первых четырех сумматоров преобразуются в однополярные и подаются на входы остальных четырех сумматоров аналоговых сигналов. На выходах этих сумматоров формируются периодические аналоговые сигналы, содержащие линейно нарастающие участки, начала и концы которых совпадают с границами переключения старших разрядов. По кодовым комбинациям первого и второго младших разрядов из группы старших разрядов коммутатора аналоговых сигналов линейно на растающие сигналы с выходов остальных четырех сумматоров поступают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). На выходе АЦП в каждом интервале, равном 1/8 периода кодовой шкалы, формируется код младших разрядов. 3а время перемещения на величину одного периода на выходных шинах преобразователя перемешивания в код будет сформировано текущее значение кода. 2 ил.

1405115 (Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя перемещения,в код.

На фиг, 1 приведена блок †схе ( преобразователя на фиг. 2 — эпюры сигналов, поясняющие его работу.

Преобразователь перемещения в код соедержит формирователь 1 трапецеидальных сигналов, включающий в себя четыре пары излучателей 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9 (например, светодиодов), двоичную кодовую шкалу 10 и щели

11-18 диафрагмы 19, пары фотоприемников 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27, сумматоры 28-31 аналоговых сиг.налов, блок 32 формирования старших разрядов, состоящий из компараторов

33-36 и элементов ИСКШОЧАЮЩЕЕ ИЛИ

37-39, двухполупериодные выпрямители-ограничители 40 — 43, сумматоры

44-47 аналоговых сигналов, коммутатор 48 аналоговых сигналов, аналого— цифровой преобразователь (АЦП) 49.

Кодовая школа 10 выполнена из ак-! тивных и пассивных участков одинаковой длины с периодом BP где 3

Э квант преобразования младшего из группы старших разрядов преобразова30 теля. Вдоль пассивных участков кодовой шкалы 10 равномерно с шагом

9 3 +кТ, где к — 0,1,2,..., расположены четыре основных фотоприемника

21, 23, 25, 27 и четыре дополнитель- 35 ных фотоприемника 20, 22, 24, 26, расположенных вдоль активных участ— ков кодовой шкалы 10 также равномерно и с периодом 9 F + кТ, но смещен— ных относительно основных фотоприемников 21, 23, 25, 27 на половину (Т/2) периода кодовой шкалы 10. Ше— ли 11-18 диафрагмы 19 выполнены шире номинальной, равной Т/8 ширины для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов и увеличения площади освещенности фотоприемников 20-27.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

При перемещении в направлении, 50 указанном на фиг. 1 стрелкой, кодовой шкалы 10 относительно неподвижных соосно расположенных осветителей 2-9, щелей 11-18 диафрагмы 19, за которыми расположены фотоприемники

20-27, активные (прозрачные) и пассивные (непрозрачные) участки кодовой шкалы 10 в первом полупериоде перемещения постепенно открывают щели 12, 14, 16 и 18 и одновременно с ними закрывают щели 11, 13, 15 и 17. Во втором полупериоде перемещения активные участки кодовой шкалы 10 открывают щели 11, 13 15 и 17 и одновременно с этим пассивные участки кодовой шкалы 10 закрывают щели 12, 14, i6 и 18. Это приводит к появлению на выходах фотоприемников 20-27 трапецеидальных аналоговых сигналов.

Сигналы с выходов фотоприемников

20, 22, 24 и 26 поступают а инвертирующие, а сигналы с выходов фотоприемников 21, 23, 25, 27 — на неинвертирующие входы сумматоров 28-31 аналоговых сигналов, настроенных на коэффициент передачи 0 5. На выходах сумматоров 28-31 формируются текущие значения усредненных трапецеидальных аналоговых сигналов, сдвинутых на

1/8 периода Т кодовой шкалы 10 (фиг. 2 а, б, в, г), которые являются первым, вторым, третьим и четвертым выходными сигналами формирователя 1 трапецедильных сигналов. поступающих на информационные входы формирователя 32 старших разрядов преобразователя. В формирователе 32 старших разрядов (m+1, m+2, m+3) преобразователя перемещения в код при переходе нарастающими и убывающими ветвями трепецеидальных сигналов нулевых уровней с отрицательной области в положительную и, наоборот, с положительной области в отрицательную (см. фиг. 2 а, б, в, r) уровни сигналов на выходах компараторов

33-36 принимают значение логической

"1" или логического "0" (фиг. 2 н, о, п, р), дальнейшее преобразование (суммирование по модулю 2) которых с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

37-39 приводит к появлению на выходных шинах m+1, m+2, m+3 старших разрядов кодовых комбинаций 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 (фиг. 3 с, т, у) за время перемещения кодовой шкалы 10 на величину одного периода, равного 8 8, Сигналы с выходов формирователя 1 трапецеидальных сигналов поступают также и на входы двухполупериодных выпрямителей-ограничителей 40-43, на выходах которых формируются однополярные периодические сигналы (фиг. 3 д, е, ж, з), амплитуда ограничения которых стоит в строгом со14051 ответствии с величиной перемещения, равной 1/16 периода кодовой шкалы

10. Причем сигнал с выхода выпрямителя-ограничителя 40 поступает на инвертирующий вход сумматора 44 и на

5 неинвертирующий вход сумматора 45.

Сигнал с выхода выпрямителя †ограничителя 41 поступает на инвертирующий вход сумматора 45 и на неинвертирующий вход сумматора 46. Сигнал с выхода третьего выпрямителя-ограничителя 42 поступает на инвертирующий вход сумматора 46 и на неинвертирующий вход сумматора 47. Сигнал с выхода выпрямителя-ограничителя 43 поступает на инвертирующий вход сумматора 47 и на неинвертирующий вход сумматора 44. Это позволяет сформировать на выходах сумматоров 44-46, 47 периодические аналоговые сигналы (фиг. 2 и, к, л, м), содержащие в своем составе линейно нарастающие участки, начало и конец которых совпадают с границами старших разрядов.

На выходах сумматоров 44-47 формируются участки только линейно нарастающих сигналов, которые по отношению к исходным нарастающим и к убывающим ветвям трапецеидальных сигналов пространственно сдвигаются на

i/6 периода кодовой шкалы 10 до совпадения их начала и конца с -раницами переключения старших разрядов °

Кроме того, формирование только линейно нарастающих сигналов исключает операцию по инвертированию выходных кодов младших разрядов при аналого-цифровом преобразовании убывающих ветвей трапецеидальных сигналов. Кодовой комбинации 00 старших разрядов m+2, m+1 (фиг. 2 т, с) соответствует участок линейно нарастающего. сигнала сумматора 44 (фиг, 2 и), комбинации 01 — нарастающий сигнал сумматора 45 (фиг, 2 к), комбинации 4

10 — сумматора 46 (фиг. 2 л), комбинации 11 — сумматора 47 (фиг. 2 м).

Таким образом, по кодовым комбинациям 00, 01, 10, 11 первого и второго младших из группы старших разрядов на вход АЦП 49 через первый, второй, третий, четвертый информационные входы коммутатора 48 поступают сигналы (фиг. 2,ф) первого-четвертого сумматоров 44-47. 55

На выходах АЦП 49 в каждом интервале перемещения, равном 1/8 периода кодовой шкалы 10, формируется ш-разрядный двоичный арифметический код младших разрядов преобразователя. За время перемещения кодовой шкалы 10 на величину одного периода равного 81, на выходных шинах преобразователя перемещения в код будет сформировано текущее значение кода от 000 00... О в начале периода до 111 11...1 в конце периода перемещения. формула и з обретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий первый, второй, третий и четвертый излучатели, оптически соединенные через последовательно расположенные двоичную кодовую шкалу Н щелевую диафрагму с первьм, вторым, третьим и четвертым фотоприемниками, первый, второй, третий и четвертый компараторы, выходы первого и третьего компараторов соединены с входами первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго- и четвертого компараторов соединены с входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с входами третьего элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются выходами группы старших разрядов преобразователя, последовательно соединенные коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами группы младших разрядов преобразователя, выходы первого и второго младших из группы старших разрядов преобразователя соединены с входами управления коммутатора аналоговых сигналов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены с первого по четвертый двухполупериодные выпрямителиограничители, с первого по восьмой сумматоры аналоговых сигналов, с пятого по восьмой осветители и с пятого по восьмой фотоприемники, пятые, шестые, седьмые и восьмые осветители и фотоприемники смещены на половину периода кодовой шкалы относительно первых, вторых, третьих и четвертых излучателей и фотоприемников соответственно, выходы первого и пятого, второго и шестого, третьего и седьмого, четвертого и восьмого фотоприемников соединены с вхо5 1 дами соответственно первого, второго, третьего и четвертого суммато1 ,ров аналоговых сигналов, выходы которых соединены с входами одноимен ных двухполупериодных выпрямителей,ограничителей и с первыми входами ! одноименных компараторов, вторые входы компараторов подключены к ши.не нулевого потенциала, выход первого двухполупериодного выпрямите,ля-ограничителя соединен с первыми входами пятого и шестого сумматоров ! ! аналоговых сигналов, выход второго ,двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вторым входом чОз115 шестого и первым входом седьмого сумматоров аналоговых сигналов, выход третьего двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вто5 рым входом седьмого и первым входом восьмого сумматоров аналоговых сигналов, выход четвертого двухполупериодного выпрямителя-ограничителя соединен с вторым входом пятого и вторым входом восьмого сумматоров аналоговых сигналов, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого сумматоров аналоговых сигналов соединены с информационными входами коммутатора аналоговых сигналов, 1405115

Составитель Е.Бударина

Техред А.Кравчук

Редактор Н.Гунько

Корректор М.Максимишинец

Заказ 3110/56

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

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

t

1