Преобразователь перемещения в код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных и угловых перемещений элементов следящего привода станков, подвижных частей приборов и т.п. Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя, для чего в преобразователь перемещения в код, содержащий кодирующий элемент 1, считывающие элементы 2, две группы 3 по три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, введены M-2 группы 3 по три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в каждой, две группы по M элементов И-НЕ 5 и 7, M-входовый элемент И-НЕ 6 и сумматор 8. Цель достигается тем, что расположенные вдоль кодирующего элемента 1 считывающие элементы 2 подключают по четыре к группам 3, коды, снимаемые с каждых четырех считывающих элементов 2, преобразуют группами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в двоичный арифметический код независимо друг от друга, полученные коды суммируют и корректируют в сумматоре 8, используя для этого элементы И-НЕ 5, 6, 7, формирующие соответствующие разряды. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5ц 4 Н 03 M 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4299133/24-24 (22) .13.07,87 (46) 15.11.89. Бюл. Р 42 (72) А.А.Уманский, II.Ф,Повольянов и Н.В.Хазанова (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1!66304, кл. Н 03 H 1/24, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 1239865, кл. Н 03 М !/26, !984, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных и угловых перемещений элементов следящего привода станков, подвижных частей приборов и т.п, Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя, для чего ,в преобразователь перемещения в код, 2 содержащий кодирующий элемент 1, считывающие .элементы 2, две группы

3 по три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

4, введены ш-2 группы 3 по три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в каждой, две группы по ш элементов И-НЕ 5 и

7, m-входовый элемент И-НЕ 6 и сумматор 8. Цель достигается тем, что расположенные вдоль кодирующего элемента 1 считывающи элементы.2 подключают по четыре к группам 3, коды, снимаемые с каждых четырех считывающих элементов 2, преобразуют группами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

4 в двоичный арифметический код независимо друг от друга, полученные коды суммируют и корректируют в сумматоре 8, используя для этого элементы И-HE 5, 6 и 7, формирующие соответствующие разряды. 3 ил., 1 табл.

1522403

Изобретение относится к измери, тельной технике и может быть использовано для цифрового измерения линейных и угловых перемещений элементов следящего привода станков, подвижных частей приборов и т.п.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя °

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя для 4m считывающих элементов; на фиг.2 — его функциональная схема для четырехраз-. рядного (наименьшего) выходного кода, когда р=4, ш=2; на фиг,3 — временные диаграммы работы четырехразрядного преобразователя.

Преобразователь перемещения в код .содержит кодирующий элемент 1 с периодом d и равными пассивными и актив- 20 ными участками. Вдоль кодирующего элемента 1 установлено 4m = 2

p-! (m = 2 ) считывающих элементов 2 р-э (восемь для р = 4 на фиг.2) на расстоянии d (1 + р) друг от друга, 1 25 где 1 = О, 1, 2,... — целое число, m групп 3 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

4 (для р = 4 m = 2 на фиг.2), группу элементов И-НЕ 5, m-входовый элемент 0

И-HE 6, группу элементов И-НЕ 7 и сумматор 8.

Преобразователь работает следующим образом.

Например, когда р = 4, m = 2 (фиг.2), количество 4m считывающих элементов 2 равно восьми, а количество групп 3 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 4 равно 2 ° К каждой из групп 3 подключено по четыре считывающих 40 элемента 2: к входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 первой группы 3-1 подключены считывающие элементы 2-1, 2-3, 2-5, 2-7, а к входам элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИХЫ 4 группы 3-2 — считы45 вающие элементы 2-2, 2-4, 2-6, 2-8, Отсюда видно, . что все считывающие элементы 2 условно могут быть представлены в виде m групп по четыре считывающих элемента 2 в каждой группе с порядковыми номерами k, k+m, 50

k+2m è k+3m. Группы 3 элементов

ИСКШОЧА10ЩЕЕ ИЛИ 4 осуществляют преобразование позиционного кода, снимаемого с чувствительных элементов в трехразрядные двоичные арифметичес55 кие коды. При перемещении считывающих элементов 2-1 — 2-8 относительно кодирующего элемента 1 вверх (по чертежу), что соответствует увеличению кодов, формируются коды первой (элементы 2-1, 2-3, 2-5 и 2-7) и второй (элементы 2-2, 2-4, 2-6 и 2-8) групп считывающих элементов 2. Коды первой группы показаны в графе 2 таблицы; соответствующие им трехразрядные двоичные арифметические коды на выходе группы 3-1 в графе 4 таблицы.

Коды второй группы считывающих элементов 2 и соответствующие им трехразрядные двоичные арифметические коды на выходе группы 3-2 показаны в графах 3 и 5. К этим трехразрядным кодам добавляется четвертый (старший) разряд, формируемый двухвходовыми элементами И-НЕ 7-1 и 7-2, получившиеся четырехразрядные коды подаются в качестве слагаемых на сумматор 8 °

При наличии единиц в двух старших разрядах на выходе какой-либо из групп 3-1 или 3-2 (строки 12-16 таблицы) на выходе соответствующего элемента И-НЕ 5 появляется лог. "0", 1 а на выходе элемента И-НЕ 6 — лог.

"1", Эта единица поступает на одни входы элементов И-НЕ 7-1 и 7-2, вследствие чего для сигналов, подаваемых на их другие входы, элементы И-НЕ 7-1 и 7-2 становятся инверторами. Таким образом, в этом случае четвертые (старшие) разряды слагаемых представляют собой инверсию третьего разрядного выхода соответствующей группы 3. Поскольку все единицы четвертого разряда равен восьми, этим достигается увеличение соответствующего слагаемого и, следовательно, суммы на число восемь. Если ни одна из групп 3 йе имеет на выходе единиц одновременно в двух своих старших разрядах (строки 1-11 таблицы), то на выходах элементов И-НЕ 5-1 и 5-2 формируются единицы, а на выходе элемента

И-НЕ 6 — лог. "0", который подается на первые входы элементов И-НЕ 7-1 и 7-2, вследствие чего на их выходах устанавливаются лог."1" независимо от значений логических переменных на вторых входах элементов И-НЕ 7-1 и 7-2. Таким образом, на вход сумматора дополнительно подается число шестнадцать (в общем случае 8m) которое равно 2"(в общем случае 2 ) и находится за пределами разрядной сетки 4-разрядного (в общем случае р-разрядного кода. На величину суммы

5 15224 результатов преобразования, т.е. на значение выходного кода, дополнительные четвертые разряды слагаемых влияния не оказывают. Поскольку группы считывающих элементов 2 смещены одна относительно другой на квант преобразования, вес младшего разряда выходного кода (кода на выходе сумматора 8) равен кванту преобразования. При этом, как видно из таблицы, значение кодов считывающих элементов 2 в каждой группе остается неизменным на протяжении двух (в общем случае m) квантов преобразования. Благодаря этому расширяется допуск на изготовление кодирующего элемента 1 и расположение считывающих элементов 2.

Допуск на изготовление кодирующего элемента 1 и на расположение считывающих элементов 2, при котором преобразование происходит без сбоев, определяется расстоянием между считывающими элементами 2 в группе за вычетом целого числа А периодов

d (фиг. 3a), а также величиной В перемещения от кода 011 m-й группы считывающих элементов 2 до кода

110 первой группы в направлении увеличения кодов (на фиг. За, б). При уменьшении количества считывающих элементов 2 в группе и соответствующем увеличении числа групп величина

А увеличивается, а В уменьшается, а при увеличении количества считываю35 щих элементов 2 в группе — наоборот.

Уменьшение величины А приводит к возрастанию вероятности сбоя при преобразовании кода считывающих элементов 2 в двоичный арифметический, а уменьшение величины В повышает вероятность сбоя из-за того, что число восемь. добавлено к выходной сумме не там, где требуется, а именно на том участке диапазона кодирования, где и без того естественное чередование кодов не нарушается. Наивыгоднейшим количеством считывающих элементов в группе является такое, при котором величины А и В минимально отличаются одна от другой, Это достигается при четырех считывающих элементах 2 в группе независимо от числа выходных разрядов и общего количества считывающих элементов 2.

Выполнение преобразователя только на комбинационных схемах обеспечивает

его высокое быстрод йст"ие.

03 6 формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий кодирующий элемент с чередующимися с периодом d пассивными и активными участками равной длины, 4m расположенных вдоль .него с шагом.

d (1 + -1 ) считывающих элементов, где

m= 2, 1 О, 1, 2,... - целое число; р Ъ 4 — разрядность выходного двоичного арифметического кода преобразователя, две группы элементов

ИСКЛЮЧАЮП(ЕЕ ИЛИ, в каждой из которых число элементов ИСКЛЮЧАIОП(ЕЕ ИЛИ равно .трем, выход первого считывающего элемента соединен с первым входом первого элемента ИСКЛIОЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены m 2 группы по три элемента

ИСКЛЮЧАЮП(ЕЕ ИЛИ в каждой, две группы по т элементов И-FIE в каждой, m-входовый элемент И-НЕ и сумматор, в каждой группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ выходы первого и второго элементов ИСКЛИЧА(0П(ЕЕ ИЛИ соединены с входами третьего .элемента ИСКЛЮЧА(0(ЦЕЕ

ИЛИ, первые входы первых элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, остальных групп элементов ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ подключены к выходам соответствующих, кроме первого, k-x считывающих элементов, где k = 1. .° .m — порядковый номер первых m считывающих элементов, выходы (k + н)-х считывающих элементов соединены с первыми входами вторых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответствующих групп, выходы (k + 2m)-х считывающих элементов соединены с вторыми входами первых элементов

ИСКЛIОЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответствующих групп, выходы (k + 3m)-х считывающих элементов соединены с вторыми входами вторых элементов ИСКЛIОЧАIОЩЕЕ

ИЛИ соответствующих групп, второй вход и выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждой группы соединены с входами соответствующего элемента

И-HF. первой группы, выходы элементов

И-НЕ первой группы соединены с входами ш-входового элемента И-НЕ, первые входы одноименных элементов

И-НЕ первой и второй групп объединены, выход m-входового элемента И-НЕ соединен с вторыми входами элементов

И†HE второй группы, выходы третьих и вторых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

1522403 всех групп и выходы элементов И-HE второй группы соединены с входами сумматора, выходы которого являются выходами преобразователя.

Код на выходе Код на выходе Первое слагаепервой группы второй группы мое на входе

3-1 3-2 сумматора 8

Помер

Код второй группы ЧЭ 2

Код первой группы ЧЭ 2

Второе сла- Сумме гаемое на входе сумматора В

2

4

6

8

11

12

13

14

15 !

ОООО

000!

0001

0011

0011

Oil)

Ol 11

I )11

I! !1

I! IO

1)10

0000

000!

0001

0011

00I!

011)

О)!!

) 11)

1!i 1

)150

)110

I ) ОО

1 I 0O

)000

00!

001

0)1

011

100 !

О!

10!

))О

1)0

11)

Ill

000

000, 00)

001

0 I 0

О!О

011

Ol!

)ОО

10)

101

110 !

l l1

l l l

1001

1001

10 ) O

1011

)011

Il00

l IOO

I )01

1101

0 110

0)l0

ОIII

Oil!

1000

1000 0000

1000 0001

I0Ol ОО!О

IOOI 001!

l 010 O ) 00

1010 OIO!

10 1 I 0 I IO

10! 1 01 11 !!00 1000

1100 1001

I)0l 10)0

010! 1011

0110 !)00

O1 l O l 101

01)1 !1)0

0111 111!

1522403

Составитель Е,Бударина

Редактор M.Ïåòðoâà Техред Л.Олийнык Корректор М.Максимикинец

Заказ 6979/56 Тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101