Преобразователь угол-код

 

Изобретение относится к области аналого-цифрового преобразования, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя за счет исправления одиночных ошибок. Цель достигается тем, что в преобразователь угол - код, содержащий кодовый диск 1 с информационной дорожкой, выполненной в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины с периодом M = 2<SP POS="POST">N</SP>-1, N считывающих элементов 2, 3 и 4, дополнительный считывающий элемент 5, сумматор 9 по модулю два, введены N-1 дополнительных считывающих элементов 6 и 7, N-1 сумматоров 10 по модулю два на три входа, N-1 элементов НЕ 11, N элементов И 12, N сумматоров 13 по модулю два на два входа, выходы которых являются выходом 14 преобразователя. Введенные элементы с соответствующими связями обеспечивают исправление одиночных ошибок при считывании информации. При отсутствии в работе преобразователя одиночных ошибок, сигналы с выходов дополнительных считывающих элементов 5, 6 и 7 дополняют сигналы с соответствующих считывающих элементов 2, 3 и 4 до четности, при этом выходные сигналы сумматоров 9 и 10 по модулю два равны нулю. В случае появления одиночной ошибки на некоторых выходах сумматоров 9 и 10 по модулю два появляется уровень логической "1", что вызывает коррекцию соответствующего разряда. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,, 1534748 (51) 5 Н 03 M 1/22

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4320457/24-24 (22) 28.07.87 (46) 07.01.90. Бюл . У (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) А.А.Ожиганов, И..В.Иеськин, Л,НЛальцев и Ю.А.Сторожук (53) 681.325(088.8) (56) !. Фотоэлектрические преобразователи информаций./Под.ред.Л.Н.Преснухина.-M,: Машиностроейие, 1974, с.294-304.

2.. ТИИЭР.!976,т.64,N - 12, с.81 и 82, фиг.5.

3. Авторское свидетельство СССР

Н9 1474843, кл. Н 03 M 1/22, 1987.

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГОЛ вЂ” КОД (57) Изобретение относится к области аналого-цифрового преобразования, а именно к преобразователям угла поворота вала в код. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя за счет исправления одиночных. ошибок. Цель достигается тем, что в преобразователь угол — код, содержащий кодовый диск 1 с информационной дорожкой, выполненной в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длии ны с периодом M = 2 — 1, и считывающих элементов 2,3 и 4, дополнительный считывающий элемент 5, сумматор

1534748

9 по модулю два, введены и-1 дополнительных считывающих элементов 6 и 7, и-1 сумматоров 10 по модулю два на . три входа, и — 1 элементов HE 11, элементов И 12, п сумматоров 13 по модулю два на два входа, выходы ко торых являются выходом 14 преобразователя. Введенные элементы с соответствующими связями обеспечивают исправ-10

Ление одиночных ошибок при считывании информации. При отсутствии в

1 аботе преобразователя одиночных ошиИзобретение относится к области аналого-цифрового преобразования, 20 а именно к преобразователям угла по1

Ворота вала в код.

Целью из о бре тения является повыШение надежности преобразователя за счет исправления одиночных оши- 25 бок.

На чертеже показана линейная. развертка кодового диска, а также структурная схема трехразрядного пре образователя угол — код (п=3). 30

Информационная дорожка кодового диска выполнена в виде псевдослучайной последовательности (двоичной) максимальной длины (ПСД ПИД) с пе35

Известно построение псевдослучайиых двоичных последовательностей максимальной длины с периодом М =

2 -1, а также, например, построеи ние ПСДПИД при помощи сдвигающего регистра с сумматорами по модулю два в цепи обратной связи. В известном источнике дана таблица для

1 а п<40, пригодная для генерирования ПСДПИД с периодом М до 2 -1 g). g5

Поясняют один из вариантов реализации информационной дорожки кодового диска на основе ПСДПИД и размещение вдоль информационной дорожки считывающих элементов и дополнительных считывающих элементов, ограничившись для простоты тремя разрядами преобразования, т.е.n=3. Дпя получения ПСДПИД с периодом N = 2 -1=

=7 необходим примитивный многочлен

h(x) степени 3. Выбирают, например, многочлен h(x) =х +х+1 из таблицы (2) >

3 возможно также использование сопряженного многочлена той же степени„ бок сигналы с выходов дополнительных считывающих элементов 5,6 и 7 дополняют сигналы с соответствующих считывающих элементов 2,3 и 4 до четности, при этом выходные сигналы сумматоров

9 и 10 по модулю два райны нулю. В случае появления одиночной ошибки на некоторых выходах сумматоров 9 и 10 по модулю два появляется уровень логической "1", что вызывает коррекцию соответствующего разряда. 1 ил., табл. т.е. h(x)=x +х +1. При получении соответствующей ПСДПИД необходимо использовать трехразрядный сдвигающий регистр с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, где характер обратных связей определяется многочленом h(x). В данном примере трехразрядный сдвигающий регистр будет генерировать ПСДПМД с периодом

M=2 -1=7,...,0011101. При построении информационной дорожки кодового диска ПСДПМД с периодом М=7 наносится на кодовый диск в виде активных (единицы ПСДПМД) и пассивных (нули ПСДПИД) участков информационной дорожкй, например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную дорожку кодового диска наносится только один период

ПСДПМД. ПСДПИД с периодом N=2 — 1 и определяет число квантов информационной дорожки кодового диска, которое в данном примере равно М=7. Отсюда величина кванта Х = 360 /И = 360 /7

51,4 . Считывающие элементы должны быть размещены на информационной дорожке кодового диска с постоянным шагом, кратным величине кванта информационной дорожки.

Примем в данном примере равномерное размещение трех считывающих элементов на информационной дорожке кодового диска с шагом в два кванта, например, по ходу часовой стрелки.

При таком размещении считывающих элементов места размещения трех дополнительных считывающих элементов на информационной дорожке кодового диска определяются в соответствии со следующей таблицей:

Сl С2 CÇ СД! СД2 СДЗ

1 1

0

1 0 1

1 1 1

0 0 1

1 0 0

0 1 1

0 1 0

1 1 0

0

0

1

0

1

1

1534748

Q+ сг () сз О+,...

О4 Сп; 9С(п-1) (2)

СД2 Cl О+ С2;

1О

СДЗ - сг О+ СЗ;

В и-разрядном преобразователе зависимости (1)выглядят следующим образом

СД! = С!

В таблице символами Cl, С2, CÇ обозначены считывающие элементы, размещенные на информационной дорожке кодового диска с шагом в два кванта по15 ходу часовой стрелки, а символами

СДI, СД2, СДЗ вЂ” соответственно первый, второй и третий дополнительные считывающие элементы, также размещенные на информационной дорожке. Столб- 20 цами в таблице являются ПСДПМД, считываемые при полном обороте кодового диска против хода часовой стрелки с соответствующих считывающих и дополнительных считывающих элементов. 25

ПСДПМД, считываемые с дополнительных считывающих элементов, при полном обороте кодового диска подчиняются следующим зависимостям:

30 сд! = Cl Q+ сг 0+ сз, сдг = cl O+ сг, СДЗ = С2 Q+ CÇ, где Q+ — означает суммирование по 35 модулю два, Для выполнения соотношения (1) первый дополнительный считывающий элемент должен быть смещен вдоль информационной дорожки кодового диска 40 в сторону возрастания номера равномерно размещенных трех считывающих элементов Cl, С2 и CÇ относительно

Cl на один квант (столбцы Cl и СД1 таблицы), второй дополнительный считывающий элемент должен быть смещен вдоль информационной дорожки кодового диска в сторону возрастания номера равномерно размещенных трех считывающих элементов Cl, С2, CÇ от- 50 носительно Cl на три кванта (столбцы Cl и СД2 таблицы), третий дополнительный считывающий элемент должен быть смещен вдоль информационной дорожки кодового диска в сторону воз- 55 растания номера равномерно размещенных трех считывающих элементов С3

С2 и CÇ относительно С2 на три кванта (столбцы С2 и СДЗ).

СД,n-l ) = C(n-2) Q+ C(n-1) °

) . СДп -" С (h-1) О+ Сп где С!, С2,...,C(n-l), С, СДI, СД2, ..., СД (n- l ), СДп — ПСДПМД, считываемые с соответствующих считывающих элементов и дополнительных считывающих элементов.

Пример размещения трех считывающих в трех дополнительных считывающих элементов вдоль информационной дорожки кодового диска с использованием математических формул. Здесь h(x)

=х +х+1, п=З, М=7, k 2, i=I,2, r(x)

=1+х +х, g(х) =1+х а) 1+х +х . 1+х+х 2 Ф

1+х+х I.+õ х+х +х +х э 4. х+х +х ф х3 б) 1+х

1+х+х э

x+x +х а э х+х +х

2 4 х +х

Ъ 4. х +х +x

4 6

1=3

Ы. = х ((n-1) ° k+(M-1)j=

= х 12 2 +(7-3)) = х ° 8 = x

8(mod 7) 1

$=6 б = x {k+(M-S)j =

= х (2 +(7-6)1. = х 3

В предложенном техническом решении обеспечивается исправление оди-. ночных ошибок. При доказательстве для простоты рассуждения ограничи1534748

40 (4) I, О+ х„,, 9х„. (+) X h-1 у и-) уп

= х„» O+x() При технической реализации соотно- шения (4 (необходимо использовать

< дин (п+1) входовой сумматор по модулю два и (п-1 ) трехвходовых сумма 50 (ора по модулю два, входными сигналами-которых являются сигналы с и считывающих элементов и п дополни8ых считывающих элементов х», х2, I I

55 х х а выходными У„, У2 и

> ° ° юула °

При отсутствии одиночных ошибок в работе преобразователя сигналы с ваются, например, тремя разрядами преобразования, а затем обобщают полученные результаты на случай п- разрядного преобразователя.

Обозначают сигналы, снимаемые с пе вого, второго и третьего считываюэлементов, а,также первого второго и третьего дополнительных с итывающих элементов через х„, х х и х,,х, х соответственно., В соответствии с (1) и принятыми обозначениями можно записать:

I у, = х, Q+xqQ+ хэО+ х, У = х, О+ х20+ х2> (3)

У х2 О+ хэ О+ х3 ° (Ъ При технической реализации соотн шения (3j необходимо использовать о ин четырехвходовый сумматор по моду- 20 л два и два трехвходовых сумматора пф модулю два входными сигналами

Э ( то рык являют ся х х», а выходными — у,, у, у

При отсутствии в работе преобразователя одиночных ошибок сигналы с дополнительных считывающих злемен1 т в дополняют сигналы с соответствующ считывающих элементов до четного ч сла единиц, при этом выходные сиг30 н ы у,, у, у сумматоров по модулю д а равны нулю.

В и-разрядном преобразователе зависимости (3) с соответствующими обозначениями будут выглядеть следую- 35 щит» образом: (, у = х» Я х2P+) в ° ее О+ х(1 Ох) ® +I)

У2 = х, О+ х, О+ х2, !

Уъ 2(Э Э) дополнительных считывающих элементов дополняют сигналы с соответствующих элементов до четного числа единиц, при этом, выходные сигналы у», у „ у всех сумматоров по модулю и два равны нулю.

При появлении одиночных ошибок в работе преобразователя, например, при выходе из строя какого-либо считывающего элемента, нарушается суммарная четность единиц, снимаемых со считывающих элементов, и выходные сигналы у„, у,...,у„ некоторых сумматоров по модулю два будут равны единице .

В этом случае возможны следующие варианты, рассмотренные на примере п=3 (соотношение (3)).

Вышел из строя любой считывающий элемент: вышел из строя первый считывающий элемент, при этом у 1;У =1,У =О; вышел из строя второй считывающий элемент, при этом

У =1; У, =1; У =1; вышел из строя третий считывающий элемент, при этом

У1=1;У =О, Уз=1 °

Учитывая изложенное, можно записать следующую систему уравнений

Е» = У,У2У 2 у» у уэ — У(У уэ (5) При технической реализации соотношения (5) необходимо использовать три трехвходовых логических элемента И и два инвертора для получения инверсных сигналов у и уэ, Входными сигналами логических элементов И являются у„, у, у, у, у,, а выхо д, При выходе из строя одного из считывающих элементов выходной сигнал соответствующего логического элемента И будет равен единице, при этом выходные сигналы остальных логических элементов И равны нулю (5) °

Далее, обозначая выходные сигналы преобразователя через о,, о»., () можно записать:

1534748

10 х Я х И

ы п и (6) Вьппел из строя первый дополнительный считывающий элемент, при этом

30 у = o; у - o.

В соответствии с (5) 2» Ее Еэ 0 и сигналы с первого, второго и третьего считывающих. элементов без изменения проходят на выход преобразователя (6).

Вьппел из строя любой иэ дополнительных считывающих элементов, начи.ная с второго„ при этом у =О. 40 а следовательно, Z = Z< Z> 0 и сигналы с первого, второго и третьего считывающих элементов без изменения проходят на выход преобразователя (5) и (6).

В и-разрядном преобразователе зависимости (5) и (6) с соответствующими обозначениями будут выглядеть следующим образом:

50 у» уРэ уь > 2 У» УпУ У4 ° ° Уь 3 (7) Zb = У» У У;Уруп

4 У» У2УЗw4.x%,1 6

У» УпУ У УпУьУ уь р

Уп j

° ° ° ° у j

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

При выходе из строя, например, первого считывающего элемента выходной сигнал Z » первого логического элемента И будет равен "1 " (при этом

Z = Z3 = О) и сигнал с первого

10 и считывающего элемента будет проинвертирован (6).

При отсутствий в работе.преобразователя одиночных ошибок (четность

15 получаемых сигналов не нарушена), т.е

Z» Z = Z = О сигналы с первого, 3 второго и третьего считывающих элементов без изменения проходят на выход преобразователя (6)

При технической реализации соотно20 шения (6) необходимо использовать три двухвходовых сумматора по модулю два, входными сигналами для которых являются (х», Z ), (х, Z ), (х, Zg )) 25 выходными — 0L» пС g

2и-» = у»у уэ уд- у» -» у„1

Z у» у у е ° о, = х,О+

Кп = х О+ (8) х а» 0+ н»

- х„О+

Прн технической реализации соотношения (7) необходимо использовать

n n-входовых логических элементов

И и (и-1) инверторов для получения инверсных сигналов у, у,... y„, При технической реализации соотношения (8) необходимо использовать и двухвходовых сумматоров по модулю два.

Преобразователь содержит кодовый диск 1 с информационной дорожкой, на которой нанесен код псевдослучайной двоичной последовательности макснмальэ ной длины с периодом И = 2 -1 = 7 (О О 1 1 1 01 ), считыв ающие элеме нты 2-4, расположенные вдоль информационной дорожки с постоянным шагом>равным двум квантам Х, дополнительные считы- . вающие элементы 5-7, шесть пороговых элементов 8, четырехвходовый суммаТор 9 по модулю два, два трехвходовых сумматора 10 по модулю два, два элемента НЕ 11, три трехвходовых логических элемента И 12., три двухвходовых сумматора 13 по модулю два, выходы 14 преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении кодового диска 1 против хода часовой стрелки на один квант со считывающих элементов 2-4 и дополнительных считывающих элементов 5-7 последовательно в параллельном коде через пороговые элементы 8 будут сниматься сигналы, соответствующие следующим кодовым комбинациям: 010111, 111100, 100110, 110001, 0011О1, 101011, 011010.

При отсутствии в работе преобразователя одиночных ошибок сигнал с дополнительного считывающего элемента 5 дополняет сигналы со считывающих элементов 2-4 до четного числа единиц, сигнал с дополнительного считывающего элемента 6 дополняет сиг-. налы со считывающих элементов 2 и

3 до четного числа единиц, сигнал с

1534748 дополнительного считывающего элемента 7 дополняет сигналы со считывающих элементов 3 и 4 до четного числа единиц, при этом выходные сигналы сумМаторов 9 и 10 по модулю два равны

5 улю. Поскольку нулевой сигнал с вы кода сумматора 9 по модулю два посту1 ает на входы всех логических элементов И 12, то на их выходах также будет присутствовать нулевой сигнал. йулевые сигналы с выходов логических

/) элементов И 12, поступая на вторые ходы соответствующих сумматоров 13

1Io модулю два,на первые входы которых 15

4ерез пороговые элементы 8 поступают сигналы со считывающих элементов 2-4, озволяют последним без изменений проходить на выход 14 преобразователя, При появлении в работе преобразователя одиночных ошибок возможны следующие варианты:

1. Вышел из строя считывающий элемент: а) Вышел из строя считывающий эле- 25 мент 2, при этом — выходной сигнал

Сумматора 9 по модулю два равен единице (у =1), выходной сигнал первого

Сумматора 10 по модулю два равен единице (у =1), выходной сигнал второго сумматора 10 по модулю два равен нулю (у =0) .

В данном случае сигнал на выходе первого логического элемента И 12 будет равен единице (Z =1) а сигна1

35 лы на выходах второго и третьего лоГичЕских элементов И 12 будут равны нулю (Z =. Z = О) . Эти выходные сигналы первого, второго и третьего ло1"ических элементов И 12 подаются на 40

Вторые входы первого, второго и третьего двухвходовых сумматоров 13 по модулю два соответственно.

Таким образом, сигнал. с первого считывающего элемента 2, пройдя че- 45 рез первый сумматор 13 по модулю два на выход 14 преобразователя, будет проинвертирован, тогда как сигналы со считывающих элементов 3 и 4, пройдя через соответствующие сумматоры

13 по модулю два на выхоц 14 преобразователя, останутся без изменения.

Вышел из строя считывающий элемент 3, при этом выходной сигнал и 55 сумматора 9 по модулю два равен (у = l), выходные оигналы первого и второго сумматоров по модулю. два рав(yL y

В данном случае сигнал на выходе второго логического элемента И 12 будет равен "1" (Z = 1), первого и третьего — "О (2 „= Z = О) . Эти выходные сигналы подаются на вторые входы соответствующих сумматоров 13 по модулю два. При этом, сигнал со считывающего элемента 3, пройдя через второй сумматор 13 по модулю два на выход 14 преобразователя, будет проинвертирован, а сигналы со считывающих элементов 2 и 4, пройдя через соответствующие сумматоры 13 по модулю два на выход 14 преобразователя, останутся без изменения.

Вышел из строя считывающии элемент

4, при.этом. выходные сигналы сумматоров 9 по модулю два и второго сумматора 10 по модулю два равны "1 (у< = у = 1) выходной сигнал первого сумматора 10 по модулю два равен "О" (у = О).

В данном случае сигнал на выходе третьего логического элемента И 12 будет равен "1 (Z = 1), а первого и второго — "О" (Z < = Z = О). Эти выходные сигналы подаются на вторые входы соответствующих сумматоров 13 по модулю два. При этом, сигнал с третьего считывающего элемента 4, пройдя через третий сумматор 13 по модулю два, будет проинвертирован, а сигналы с первого 2 и второго 3 считывающих элементов, пройдя через соответствующие сумматоры 13 по модулю два на выход 14 преобразователя, останутся без изменения.

Вышел из строя любой из дополнительных считывающий элемент.

При этом, сигналы с выходов всех логических элементов И 12 будут равны "О (Z„= Z = Z = О), а сигналы со считывающих элементов 2-4 будут передаваться через сумматоры 13 по модулю два на выход 14 преобразователя без изменения. Аналогично работает устройство при реверсе.

Формула изобретения

Преобразователь угол — код, содержащий кодовый диск с информационной дорожкой, выполненной в виде градаций псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины периода М = 2 -l, построенной посредством примитивного многсчлена h(x) степени и, где и — разрядность пре13

1534748

Составитель E.Áóäàðèíà

Редактор А. Шандор TexpepM,äèäûê КорректорН.Король

Заказ 56 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 образователя, п считывающих элементов, размещенных вдоль информационной дорожки с постоянным угловым шагом.

kx где х = — — величина кванта 5

М преобразователя, k = 1,2,..., причем ,kn(М, первый дополнительный считывающий элемент, смещенный вдоль информационной дорожки относительно первого считывающего элемента на величину угла о(, = х ((и-1)k+(N-1)), где. .1 — степень одночлена, являющегося остатком от деления по модулю два со стороны младших степеней многочле- 15

n- . на r(x) = х на многочлен h(x), =О причем 1, а также величина ((n-l)k+

+(N-1)) берутся по модулю М, первый сумматор по модулю два, выходы считывающих элементов и выход первого дополнительного считывающего элемента соединены с входами первого сумматора по модулю два, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения на- 25 дежности преобразователя за счет исправления одиночных ошибок, в него введены (n-1) дополнительных считывающих элементов, (n-1) сумматоров по модулю два на три входа, .(и-1) элементов НЕ, и элементов И, и сумматоров по модулю два на два входа, (i+1)-й дополнительный считывающий элемент смещен вдоль информационной дорожки относительно i-го считываю35 щего элемента на величину угла О, =

= х(к(М-S)),где S — степень одночлена, являющегося остатком от деления по модулю .два со стороны младших степеней двучлена q (х) =1+х" на мнргочлен h (х), причем степень S одночлена и величинам<+ (М-S)) берутся по модулю М, i = 1,2,... (n-l), выходы п считывающих элементов соединены соответственно с первыми входами п сумматоров по модулю два на два входа, выходы i-го и (i+1 )-го считывающих элементов и (i+1)-ro дополни-. тельного считывающего элемента соединены с входами i-ro сумматора по модулю два на три входа, выход первого сумматора по модулю два соединен с

I пеовыми входами п элементов И, выход первого сумматора по модулю два на три входа соединен с вторым входом первого элемента И, к остальным входам которого через элементы ИЕ подключены, выходы, остальных сумматоров по модулю два на три входа, выходы

1-го и (i+1)-го сумматоров по модулю два на три входа соединены соответственно с вторым и третьим входом (i+1)-го элемента И, к остальным входам которого через элементы НЕ подключены выходы остальных сумматоров по модулю два на три входа, выход (п-1)-сумматора по модулю два на три входа соединен с вторым входом и-го элемента И, к остальным входам которого через элементы НЕ подключены выходы остальных сумматоров по модулю два на три входа, выход i-ro элемента И соединен с вторым входом соответствующего д-го сумматора по модулю два на два входа, выходы которых являются выходами преобразователя.