Кодовая шкала



Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала
Кодовая шкала

 

H03M1/24 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2560782:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является устранение неоднозначности считывания со шкалы кодовых комбинаций. Кодовая шкала содержит m информационных кодовых дорожек, выполненных в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1÷m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, считывающие элементы, m двухвходовых сумматоров по модулю два, (m-1) ПЗУ на пять входов и два выхода. 5 ил., 5 табл.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угловых перемещений в код.

В настоящее время и в перспективе одной из актуальных и технически сложных задач является цифровое измерение угловых перемещений подвижных органов многочисленных систем автоматического управления различными объектами. Эту функцию выполняют цифровые преобразователи угла (ЦПУ).

Развитие ЦПУ - поставщиков первичной информации в значительной степени обусловлено повсеместным использованием управляющих ЭВМ и различных вычислительных устройств на основе микропроцессорных и других БИС и СБИС.

В целом к этому классу изделий, отличающемуся большим разнообразием, предъявляется совокупность самых различных и, как правило, высоких технических требований.

Анализ литературных источников позволяет отметить у преобразователей с непосредственным преобразованием перемещения в код, основанных на считывании с использованием пространственного кодирования, следующие достоинства: возможность использования различных физических методов считывания информации, высокое быстродействие, для преобразователей углового перемещения высокая скорость вращения кодируемого вала (600…1000 об/мин), высокая разрешающая способность (до 20 дв. раз.), устойчивость к воздействию внешних дестабилизирующих факторов, возможность удовлетворения различным условиям применения, возможность функционального преобразования перемещения в код и др. Основным элементом таких преобразователей, определяющим их наиболее важные характеристики, является кодовая шкала (КШ).

Элементарный участок (квант) кодовой дорожки (КД) шкалы представляется, как правило, одним двоичным символом, где единичным символам соответствуют активные участки шкалы, а нулевым - пассивные.

Учитывая, что ЦПУ, построенные по методу считывания, могут быть реализованы на различных физических способах считывания информации, под активными и пассивными элементарными участками КД шкалы будем понимать соответственно токопроводящие и нетокопроводящие участки шкалы при контактном методе съема информации, прозрачные и непрозрачные участки шкалы при фотоэлектрическом методе съема информации, наличие металлической обкладки и изоляции на участках шкалы при емкостном методе съема информации, наличие и отсутствие магнитного материала на участках шкалы при электромагнитном методе съема информации и т.д.

Известно, что фотоэлектрический метод считывания информации обеспечивает наивысшую разрешающую способность преобразования, большое быстродействие, дает возможность реализовать в ЦПУ многие высокие эксплуатационные характеристики и надежность, см. книгу: Домрачев В.Г., Мейко Б.С. Цифровые преобразователи угла: принципы построения, теория точности, методы контроля. - М.: Энергоатомиздат, 1984. 328 с. - [1], раздел 1.2, стр. 8…30, табл. 2.1.

Современные малогабаритные высокоразрядные фотоэлектрические ЦПУ (ФЦПУ) содержат подвижный растр (кодовую шкалу с регулярным рисунком кодовых дорожек) и систему считывания, состоящую из излучающей (передающей) и приемной частей. Излучающая система содержит источник излучения, а приемная - неподвижный растр и считывающие элементы (СЭ) - фотоприемники (ФП). Растры представляют собой диски из оптически прозрачного материала, расположенные соосно и параллельно, на обращенных друг к другу поверхностях которых методом фотолитографии нанесены маски с соответствующим рисунком КШ.

В настоящее время технологические комплексы для формирования рисунка КД позволяют создавать линейные размеры щелей в единицы микрометров с погрешностью в десятые доли микрометров. Для считывания информации с КД ширина щели χ неподвижного растра должна обеспечивать прохождение достаточной мощности излучения. Поэтому на младших дорожках, где ширины считывающих щелей недостаточно, обычно в пределах размеров чувствительной площадки ФП формируют группу щелей с шагом, равным периоду подвижного растра. Для этого линейная величина периода растра должна быть меньше размера ФП. В этом случае при оценке энергии, проходящей через такую группу, удобно пользоваться понятием эквивалентной щели, ширина которой при известном количестве щелей группы k составит kχ. Известно, что при проектировании КШ ФЦПУ для формирования надежного сигнала с ФП нужно обеспечивать ширину эквивалентной щели не менее 60 мкм, а ширину одной градации - не менее 4 мкм, при высоте 400 мкм.

Известны кодовые шкалы, используемые в шкально-матричных ЦПУ [1]. Такие КШ в отличие от классического варианта шкальных ЦПУ с числом кодовых дорожек, примерно равным разрядности n ЦПУ, содержат лишь несколько КД. При этом каждая КД имеет рисунок, соответствующий не одному разряду, а нескольким разрядам, каждый из которых соответствует ее определенному участку.

Недостатком кодовых шкал, используемых в шкально-матричных ЦПУ, является нерегулярность рисунка младших КД, что накладывает ограничения на габариты и массу КШ, ухудшая их технологичность. Особенно этот недостаток проявляется в ФЦПУ.

Таким образом, КШ с любым нерегулярным рисунком КД, в отличие от регулярных, не позволяют создавать группы щелей в пределах одного СЭ в целях увеличения площади засветки ФП. Это накладывает существенное ограничение на минимальное значение ширины щели неподвижного растра, а значит, на габариты и массу КШ и, как следствие, на массогабаритные показатели ЦПУ в целом.

Известны также кодовые шкалы для ЦПУ, маска которой выполнена в обычном двоичном коде [1], стр. 31…43, а также по книге: Фотоэлектрические преобразователи информации / Л.Н. Преснухин, С.А. Майоров, И.В. Меськин, В.Ф. Шаньгин. Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Машиностроение, 1974. 375 с. - [2], стр. 25…39, рис. 7 и 8. Такая КШ имеет регулярный рисунок всех КД и может быть реализована практически с использованием всех известных физических способов считывания информации. Особенно преимущества кодовой шкалы, маска которой выполнена в обычном двоичном коде, проявляются при использовании ее в составе ФЦПУ.

Недостатком КШ, маска которой выполнена в обычном двоичном коде, является то, что в классическом варианте построения таких шкал число кодовых дорожек равно ее разрядности. Поэтому масса и габариты КШ в основном определяются диаметром шкалы и с увеличением разрядности также возрастают. При этом, как следствие, ухудшается технологичность такой шкалы. Еще одним недостатком таких шкал является неоднозначность считывания со шкал кодовых комбинаций. Для устранения второго недостатка в КШ, маска которой выполнена в обычном двоичном коде, используются на практике два метода: метод «двойной щетки» и метод V-считывания. Оба эти метода требуют использования 2n-1 считывающих элементов, где n - разрядность шкалы.

Известна также кодовая шкала для ЦПУ, содержащая m информационных кодовых дорожек и n=2m считывающих элементов по патенту RU 2490790 от 20.08.2013, МПК Н03М 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Павлов В.В., Шубарев В.А. - [3]. Такая шкала позволяет повысить технологичность КШ, маска которой выполнена в обычном двоичном коде, за счет двукратного уменьшения ее габаритов и, как следствие, уменьшения массы шкалы. При этом в КШ, содержащей m информационных кодовых дорожек и n=2m считывающих элементов, сохраняются все преимущества, присущие исключительно кодовым шкалам с регулярным рисунком кодовых дорожек.

Однако КШ, рассмотренная в [3], имеет два недостатка.

Во-первых, шкала не универсальна при использовании. Информация с нее снимается в виде не обычного (псевдоциклического) двоичного кода, тогда как большинство устройств систем управления и вычислительной техники, в составе которых предполагается использование КШ, осуществляют обработку информации в обычном (позиционном) двоичном коде.

Вторым недостатками такой шкалы являются неоднозначность считывания со шкалы кодовых комбинаций.

Наиболее близким по техническому решению и выбранному авторами за прототип является кодовая шкала для ЦПУ по патенту RU 2497275 от 27.10.2013, МПК Н03М 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Канышева О.П., Павлов В.В., Шубарев В.А. - [4], содержащая m информационных кодовых дорожек и n=2m считывающих элементов, все информационные кодовые дорожки выполнены в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1, 2, …, m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, вдоль каждой из информационных кодовых дорожек размещены по два считывающих элемента с угловым шагом, кратным δi=360°/4i, за исключением кратности 4δi, где δi - величина кванта i-ой информационной кодовой дорожки, a δm - одновременно величина кванта кодовой шкалы, m двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы первых m считывающих элементов, размещенных на m информационных кодовых дорожках, соединены соответственно с первыми входами m двухвходовых сумматоров по модулю два, вторые входы которых соединены соответственно с выходами вторых m считывающих элементов, выходы m первых считывающих элементов и выходы m двухвходовых сумматоров по модулю два в сумме определяют выходную разрядность кодовой шкалы.

Достоинством прототипа является то, что он позволяет обеспечить универсальность применения кодовой шкалы в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде.

Недостатком прототипа является неоднозначность считывания со шкалы кодовых комбинаций.

Неоднозначность считывания информации с КШ, рассмотренной в [4], вызвана тем, что считывание информации с такой шкалы может происходить с ошибками. Это объясняется тем, что шкалы изготавливаются с определенными погрешностями, а считывающие элементы устанавливаются в пределах некоторого допуска. Наличие погрешностей приводит к тому, что при переходе от одного кванта шкалы к другому, т.е. при переходе от одного кода числа к соседнему, считывающие элементы различных разрядов зафиксируют это не одновременно. Неодновременность считывания на границах квантов приводит к ошибкам неоднозначности, которые могут достичь в некоторых случаях значительной величины.

В предлагаемом изобретении решается задача устранения неоднозначности считывания информации с КШ прототипа.

Для достижения технического результата (сущность изобретения) кодовая шкала, содержащая m информационных кодовых дорожек, выполненных в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1, 2, …, m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, n=2m считывающих элементов и m двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входом m-го двухвходового сумматора по модулю два, причем выход m-го двухвходового сумматора по модулю два и выход первого считывающего элемента, размещенного на m-й информационной кодовой дорожке, являются соответственно n-м и (n-1)-м выходами кодовой шкалы, при этом кодовая шкала снабжена (m-1) дополнительными считывающими элементами, (m-1) ПЗУ на пять входов и два выхода, вдоль m-й информационной кодовой дорожки размещены два считывающих элемента с угловым шагом, (1+4k)δm, при k=0, 1, 2, 3, …, (4m-1-1), где δm=360°/4m - величина кванта m-й информационной кодовой дорожки и одновременно величина кванта кодовой шкалы, причем первый считывающий элемент m-й информационной кодовой дорожки размещен точно в начало отсчета кодовой шкалы, вдоль i-й информационной кодовой дорожки размещены три считывающих элемента с угловым шагом (3δm)4m-i-1, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, причем первый считывающий элемент (m-1)-й информационной кодовой дорожки размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δm-1=0,5δm по ходу часовой стрелки, а первые считывающие элементы i-x информационных кодовых дорожек размещены со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δii+1m4m-i-2, для i=m-2, …, 2, 1, по ходу часовой стрелки, выходы первого, второго и третьего считывающих элементов, размещенных вдоль i-й информационной кодовой дорожки, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входами (m-1)-го ПЗУ, первый и второй выходы i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, соединены соответственно с первым и вторым входами i-го ПЗУ, где i=m-2, …, 2, 1, а также соединены соответственно с первым и вторым входами i-го двухвходового сумматора по модулю два, где i=m-1, m-2, …, 2, первый и второй выходы первого ПЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухвходового сумматора по модулю два, выходы всех двухвходовых сумматоров по модулю два, первые выходы всех ПЗУ, а также выход первого считывающего элемента, размещенного вдоль m-й информационной кодовой дорожки, являются выходами кодовой шкалы и в сумме определяют ее выходную разрядность n.

Новым в предлагаемом изобретении является:

- снабжение кодовой шкалы (m-1) дополнительными считывающими элементами, (m-1) ПЗУ на пять входов и два выхода;

- размещение вдоль m-й информационной КД двух считывающих элементов с угловым шагом, (1+4k)δm, при k=0, 1, 2, 3, …, (4m-1-1);

- размещение первого считывающего элемента m-й информационной КД точно в начало отсчета кодовой шкалы;

- размещение вдоль i-й информационной КД трех считывающих элементов с угловым шагом (3δm)4m-i-1, где i=m-1, m-2, …, 2, 1;

- размещение первого считывающего элемента (m-1)-й информационной КД со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δm-1=0,5δm по ходу часовой стрелки;

- размещение первых СЭ i-x информационных КД со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δii+1m4m-i-2, для i=m-2, …, 2, 1, по ходу часовой стрелки;

- организация соответствующих связей между всеми элементами кодовой шкалы.

Совокупность существенных признаков в предлагаемом изобретении позволила получить технический результат, а именно: обеспечить универсальность применения кодовой шкалы в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде, а также устранить неоднозначность считывания со шкалы кодовых комбинаций.

Изобретение является новым, так как из уровня техники по доступным источникам информации не выявлено аналогов с подобной совокупностью признаков.

Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано во всех областях, где требуется высокоточное позиционное определение углового положения объекта с использованием ЦПУ на основе заявляемых кодовых шкал. Особенно перспективным представляется применение заявляемых кодовых шкал в ФЦПУ.

Предлагаемое изобретение поясняется фигурами, где на фиг. 1 показана линейная развертка шестиразрядной кодовой шкалы, а на фиг. 2 - эпюры напряжений, снимаемые со считывающих элементов в диапазоне от нуля до 360° с дискретизацией 0,5δ3. На фиг. 3 - фотоэлектрический цифровой преобразователь угла с заявляемой кодовой шкалой (изделие ОАО «Авангард» ПФ-ДЭ-16-50). На фиг. 4 - изделие по фиг. 3 в разобранном виде. На фиг. 5 - кодовый диск с нанесенным рисунком растра (подвижный растр).

Заявляемая кодовая шкала содержит первую информационную кодовую дорожку (КД) - (1), вторую информационную КД (2), третью информационную КД (3), считывающие элементы (4)…(11), два ПЗУ на пять входов и два выхода (12), (13), три двухвходовых сумматора по модулю два (14)…(16). На фиг. 3…5 обозначены (17) - корпус фотоэлектрического цифрового преобразователя угла с заявляемой кодовой шкалой; (18) - вал вращения подвижного растра; (19) - диафрагма с нанесенным рисунком растра (неподвижный растр); (20) - оправа (фиксатор) фотоприемников; (21) - электронная плата с фотоприемниками; (22) - кодовый диск с нанесенным рисунком растра (подвижный растр).

Поясним вариант построения кодовой шкалы, приведенной на фиг. 1, для m=3 и δ3=360°/43=360°/64=5,625°, Δ2=0,5δ3. За начало отсчета шкалы принята нулевая кодовая комбинация. Пассивные участки шкалы (нули последовательности) оставлены на чертеже белыми, а активные (единицы последовательности) - зачернены.

В примере информационная КД (1) шкалы построена в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4. Последовательность должна быть нанесена на шкалу в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД (1), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД (1) шкалы наносится только один период последовательности. В примере размещение СЭ (4), (5) и (6) вдоль информационной КД (1) осуществляется с шагом, равным величине двенадцати квантов кодовой шкалы δ3 по ходу часовой стрелки, причем первый СЭ элемент размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δ123=1,5δ3=1,5×5,625°=8,4375° по ходу часовой стрелки.

На фиг. 1 вторая информационная КД (2) шкалы построена в соответствии с символами той же двоичной последовательности, что и первая. При этом, последовательность должна быть нанесена на КШ в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД (2), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД (2) шкалы наносятся N=4 периода последовательности. В примере размещение СЭ (7), (8) и (9) вдоль информационной КД (2) осуществляется с шагом, равным величине трех квантов кодовой шкалы δ3 по ходу часовой стрелки, причем первый СЭ размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δ2=0,5δ3=2,8125° по ходу часовой стрелки.

На фиг. 1 третья информационная КД (3) шкалы построена в соответствии с символами той же двоичной последовательности, что первая и вторая. При этом, последовательность должна быть нанесена на КШ в виде пассивных (нули последовательности) и активных (единицы последовательности) участков (квантов) информационной КД (3), например, по ходу часовой стрелки, причем на информационную КД (3) шкалы наносятся N=16 периодов последовательности. В примере размещение СЭ (10) и (11) вдоль информационной КД (3) осуществляется с шагом, равным величине одного кванта кодовой шкалы δ3 по ходу часовой стрелки, причем первый СЭ размещен без смещения точно в начало отсчета кодовой шкалы.

В нашем примере суммарная выходная разрядность кодовой шкалы, обеспечиваемая первой (1), второй (2) и третьей (3) информационными КД при рассмотренном выше размещении СЭ, будет равна 6.

Фиксируя СЭ (4)…(11) последовательно кодовую комбинацию, при перемещении КШ циклически на 0,5δ3=2,8125°, например, против хода часовой стрелки, получаем 128 восьмиразрядных однопеременных (однопеременные коды, у которых две смежные кодовые комбинации отличаются только одним изменением в каком-либо разряде; в нашем случае некоторые соседние кодовые комбинации совпадают) кодовых комбинаций, которые соответствуют угловым положениям шкалы в диапазоне от 0° до 360°. Эти кодовые комбинации приведены в табл.1 (см. также фиг. 2). В последнем столбце табл.1 приведен необходимый десятичный эквивалент выходного кода.

Анализ табл. 1 показывает, что в предлагаемом изобретении задачу устранения неоднозначности считывания информации с КШ удалось решить посредством формирования со шкалы однопеременного кода. В свою очередь, однопеременность кода была достигнута за счет снабжения КШ двумя дополнительными СЭ и соответствующим размещением на шкале всех восьми СЭ. Отметим, что при классическом методе устранения неоднозначности считывания информации с рассматриваемой КШ (в частности, метода двойной щетки), пришлось бы использовать 10 СЭ. Следовательно, поставленная задача устранения неоднозначности считывания информации с КШ в предлагаемом изобретении решена за счет использования меньшего числа дополнительных СЭ - 8 против 10.

В табл. 2 приведены результаты сравнения методов устранения неоднозначности считывания информации с КШ (классического метода «двойной щетки» и метода, примененного в данном изобретении) по числу необходимых СЭ при различной разрядности шкалы.

Анализ табл. 2 показывает, что в предлагаемом изобретении задачу устранения неоднозначности считывания информации с КШ удается решить с использованием меньшего числа СЭ, по сравнению с использованием метода «двойной щетки». Причем выигрыш по числу необходимых СЭ становится более значительным с увеличением разрядности КШ.

Однако реальная разрядность рассматриваемых в данном изобретении КШ n=2m, т.е. для нашего примера при m=3 n=6. Для приведения восьмиразрядного однопеременного кода, полученного со СЭ, в изобретении используются два ПЗУ на пять входов и два выхода, в нашем примере (12) и (13).

В табл. 3 приведены коды на пяти входах и двух выходах ПЗУ 12 и 13.

В предлагаемом изобретении с КД (3) посредством считывающих элементов (10) и (11), а также с выходов ПЗУ (12) и (13) формируются кодовые комбинации вида 00, 01, 11 и 10, представляющие собой двухразрядный циклический код (код Грея). При полном перемещении КШ получаем 64 различных шестиразрядных кодовых комбинаций, которые соответствуют 64 угловым положениям шкалы. Эти кодовые комбинации приведены в табл.4.

Анализ табл. 4 показывает, что все 64 шестиразрядные кодовые комбинации, получаемые с КШ, различны, но представляют собой не обычный (псевдоциклический) двоичный код. Это обстоятельство не позволяет без дополнительного преобразования использовать такой код с КШ в устройствах систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде.

С целью обеспечения универсальности применения КШ (как и в прототипе) в составе устройств систем управления и вычислительной техники, осуществляющих обработку информации в обычном двоичном коде, в КШ использованы m=3 двухвходовых сумматора по модулю два. Таблица истинности двухвходового сумматора по модулю два и его функциональная схема приведены ниже.

На вход третьего (14) сумматора по модулю два поступают сигналы с (10) и (11) СЭ, на вход второго (15) сумматора по модулю два поступают сигналы с выходов ПЗУ (12), на вход первого (16) сумматора по модулю два поступают сигналы с выходов ПЗУ (13). На выходе СЭ (10), на первых выходах ПЗУ и на выходах двухвходовых сумматоров по модулю два (14)…(16), формируется обычный шестиразрядный двоичный код. Причем с первого выхода ПЗУ (13) формируется первый (старший) разряд кода, с сумматора (16) - второй разряд кода, с первого выхода ПЗУ (12) формируется третий разряд кода, с сумматора (15) - четвертый разряд кода, со СЭ (10) формируется пятый разряд кода, а с сумматора (14) - шестой (младший) разряд кода. Эти кодовые комбинации в обычном двоичном коде приведены в табл. 5.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача устранения неоднозначности считывания информации с кодовой шкалы. Причем решение задачи достигнуто с использованием меньшего числа СЭ, по сравнению с использованием классического метода «двойной щетки», что также повышает и технологичность шкалы. Также показано, что выигрыш по числу необходимых СЭ становится более значительным с увеличением разрядности КШ.

Литература

1. Домрачев В.Г., Мейко Б.С. Цифровые преобразователи угла: принципы построения, теория точности, методы контроля. - М.: Энергоатомиздат, 1984. 328 с.

2. Фотоэлектрические преобразователи информации / Л.Н. Преснухин, С.А. Майоров, И.В. Меськин, В.Ф. Шаньгин. Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Машиностроение, 1974. 375 с.

3. Кодовая шкала. Патент КЛ 2490790 от 20.08.2013, МПК Н03М 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Павлов В.В., Шубарев В.А.

4. Кодовая шкала. Патент RU 2497275 от 27.10.2013, МПК H03M 1/24, авторы: Ожиганов А.А., Прибыткин П.А., Канышева О.П., Павлов В.В., Шубарев В.А. - прототип.

Кодовая шкала, содержащая m информационных кодовых дорожек, выполненных в соответствии с символами двоичной последовательности 0011 длиной 4, причем i-я информационная кодовая дорожка (i=1, 2, …, m) выполнена в соответствии с символами N=4(i-1) периодов двоичной последовательности, n=2m считывающих элементов и m двухвходовых сумматоров по модулю два, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входом m-го двухвходового сумматора по модулю два, причем выход m-го двухвходового сумматора по модулю два и выход первого считывающего элемента, размещенного на m-й информационной кодовой дорожке, являются соответственно n-м и (n-1)-м выходами кодовой шкалы, отличающаяся тем, что кодовая шкала снабжена (m-1) дополнительными считывающими элементами, (m-1) ПЗУ на пять входов и два выхода, вдоль m-й информационной кодовой дорожки размещены два считывающих элемента с угловым шагом (1+4k)δm, при k=0, 1, 2, 3, …, (4m-1-1), где δm=360°/4m - величина кванта m-й информационной кодовой дорожки и одновременно величина кванта кодовой шкалы, причем первый считывающий элемент m-й информационной кодовой дорожки размещен точно в начало отсчета кодовой шкалы, вдоль i-й информационной кодовой дорожки размещены три считывающих элемента с угловым шагом (3δm)4m-i-1, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, причем первый считывающий элемент (m-1)-й информационной кодовой дорожки размещен со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δm-1=0,5δm по ходу часовой стрелки, а первые считывающие элементы i-х информационных кодовых дорожек размещены со смещением относительно начала отсчета кодовой шкалы на величину Δii+1m4m-i-2, для i=m-2, …, 2, 1, по ходу часовой стрелки, выходы первого, второго и третьего считывающих элементов, размещенных вдоль i-й информационной кодовой дорожки, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, 1, выходы первого и второго считывающих элементов, размещенных вдоль m-й информационной кодовой дорожки, соединены соответственно с первым и вторым входами (m-1)-го ПЗУ, первый и второй выходы i-го ПЗУ, где i=m-1, m-2, …, 2, соединены соответственно с первым и вторым входами i-го ПЗУ, где i=m-2, …, 2, 1, а также соединены соответственно с первым и вторым входами i-го двухвходового сумматора по модулю два, где i=m-1, m-2, …, 2, первый и второй выходы первого ПЗУ соединены соответственно с первым и вторым входами первого двухвходового сумматора по модулю два, выходы всех двухвходовых сумматоров по модулю два, первые выходы всех ПЗУ, а также выход первого считывающего элемента, размещенного вдоль m-й информационной кодовой дорожки, являются выходами кодовой шкалы и в сумме определяют ее выходную разрядность n.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прямому цифровому приемнику. Техническим результатом является упрощение схемы прямого цифрового приемника.

Изобретение относится к средствам канального кодирования на основе комплексного преобразования с частотным кодированием с расширенной полосой. Технический результат заключается в улучшении качества многоканального звука.

Изобретение относится к области автоматики и робототехники и может быть использовано в высокоточных следящих приводах с цифровыми датчиками угла (ЦДУ), в которых точность ЦДУ должна лежать в пределах нескольких угловых секунд.

Изобретение относится к области аналого-цифрового преобразования с использованием кодовых шкал преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является повышение технологичности кодовой шкалы на основе нелинейных двоичных последовательностей.
Устройство относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами, в частности в автоматизированном электроприводе.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системе контроля энергонасыщенных объектов. Техническим результатом является повышение точности преобразования.

Изобретение относится к области вывода линейно изменяющихся сигналов, аналого-цифрового преобразования этого сигнала и формирования изображений. Достигаемый технический результат - возможность выводить линейно изменяющиеся сигналы, имеющие потенциал, варьирующийся в зависимости от времени.

Изобретение относится к технике первичного измерительного преобразования физических величин в электрические сигналы и касается способа формирования функционально-интегрированных/дифференцированных (ФИД) квадратурных опорных сигналов (КОС).

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления электроприводами для преобразования аналогового напряжения в код.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники и может быть использовано для быстрого преобразования аналоговых электрических сигналов в цифровой код в системах, функционирующих в системе остаточных классов (СОК).

Изобретение относится к обработке внутри вычислительной среды, в частности к преобразованию данных из одного формата в другой формат. Технический результат заключается в упрощении компилируемого кода и улучшении производительности, в частности производительности операций память-память. Технический результат достигается за счет машинных команд, которые считывают данные из памяти, преобразуют их в соответствующий десятичный формат с плавающей точкой и записывают их в целевой регистр с плавающей точкой или пару регистров с плавающей точкой. Также предоставляются машинные команды, которые преобразуют десятичный операнд с плавающей точкой в исходном регистре с плавающей точкой или паре регистров с плавающей точкой в данные и сохраняют его в целевой ячейке памяти. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 табл., 18 ил.

Изобретение относится к области регулирования уровня громкости. Технический результат - обеспечение повышения быстродействия и точности преобразования. Способ регулирования уровня громкости характеризуется использованием ЦАП, содержащего n разрядный регистр, дополнительный n разрядный регистр, к входам регистров подключены соответствующие выходы блока управления, а к выходам регистров подключены n разрядные резисторные R-2R матрицы; исходный параллельный цифровой код подают на блок переменных резисторов таким образом, что одна пара выходов резисторных R-2R матриц через резисторы подключена к заземлению, другая пара выходов матриц подключена к трансформатору, каждому биту соответствует свой резистор, причем резисторы управляются программно и синхронно по команде внешнего управляющего устройства; уровень звукового сигнала изменяют посредством изменения уровня опорного напряжения (логической "1") и измененный по уровню код направляют на повторитель, выполненный на операционных усилителях, причем каждому биту назначают свой соответствующий операционный усилитель. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для различных измерений. Достигаемый технический результат - осуществление контроля работоспособного состояния дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) и стабильности его метрологических характеристик. Способ контроля стабильности коэффициента преобразования ДТП характеризуется тем, что включает формирование выходного сигнала в виде отношения разности падений напряжений на вторичных обмотках ДТП к их сумме, при этом подбирают внутреннее сопротивление стабилизированного источника питания первичной обмотки ДТП таким, при котором на определенной частоте питания во всем температурном диапазоне работы ДТП сумма падений напряжений на вторичных обмотках U1+U2 ДТП будет постоянна, при градуировке питают первичную обмотку ДТП этим источником, измеряют сумму падений напряжений U1+U2 , фиксируют это значение, сравнивают значение измеренной во время работы ДТП суммы падений напряжений U1+U2 на вторичных обмотках со значением измеренной и зафиксированной суммы падений напряжений U1+U2 на вторичных обмотках в процессе градуировки. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат - уменьшение относительной погрешности аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. Способ двухтактного аналого-цифрового преобразования интегрирующего типа основан на измерении искомого временного интервала с использованием конденсатора, параллельного операционному усилителю. Отличается тем, что во втором такте измерения разрядный ток конденсатора изменяют во времени согласно выражению Ic(t)=I0(kt)p при p>0. Устройство для реализации способа включает управляемый двухвходовый ключевой элемент, операционный усилитель, конденсатор, источник тока разряда, компаратор, источник уровня сравнения, блок управления, блок кодирования, выход которого является выходом аналого-цифрового преобразователя. Отличается тем, что источник тока разряда реализует функцию изменения тока разряда на входе операционного усилителя в соответствии с выражением Ic(t)=I0(kt)p, p>0, при этом источник тока разряда имеет управляющий вход, который соединен с выходом блока включения/выключения источника тока разряда, вход блока включения/выключения источника тока разряда соединен с одним из выходов блока управления. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к средствам проектирования объектов самонаведения, стабилизированных вращением с многими неизвестными. Технический результат заключается в моделировании в реальном времени как цифровых, так и аналоговых форм квадратурных опорных сигналов. В способе в условиях изменения источников излучения своих геометрических размеров и форм производят настройку модели как систему отсчета координат в режиме вращения. Синхронно по частоте и фазе имитируемого вращения формируют два сигнала "развертки-свертки" линий синуса и косинуса единичной тригонометрической окружности, сопоставляют по первому каналу сигнал "развертки-свертки" линии синуса, а по второму - линии косинуса, с полем переменных опорных уровней, при котором позиции поля уровней и переменный шаг квантования выбирают с учетом приближения к исходным единичным синусно-косинусным функциям метода аппроксимации, а в моменты пересечений сигналами "развертки-свертки" каждого уровня формируют квадратичные опорные сигналы в виде последовательности счетных импульсов, кодирующих синусно-косинусные функции унитарным число-импульсным кодом в виде двоичного числа, а также в виде параллельного дополнительного двоичного кода и в аналоговой форме. 6 ил.

Группа изобретений относится к области аналого-цифрового преобразования и может быть использована в системах управления и контроля. Техническим результатом является обеспечение динамически изменяемого разрешения преобразования. Передатчик переменной процесса используется для измерения переменной процесса и при этом динамически изменяет разрешение АЦ преобразователя на основании измеренного значения аналогового входного сигнала. Это может быть выполнено посредством автоматической конфигурируемой регулировки усиления разрешения на основании значения измеряемого аналогового сигнала, с помощью нормализации измеряемого входного сигнала таким образом, что он центрируется в оптимальном окне разрешения АЦ преобразователя, или посредством регулировки опорного напряжения, обеспеченного АЦ преобразователю. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к электронике и может быть использована в интегральных схемах (ИС) цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Техническим результатом является улучшение интегральной нелинейности и дифференциальной нелинейности ИС ЦАП посредством использования автоматической калибровки. Устройство содержит сегментированный N-разрядный ЦАП, включающий K-разрядный ЦАП1 старших разрядов, состоящий из 2K-1 одинаковых сегментов, и N-K-разрядный ЦАП0 младших разрядов, подключенные к общему источнику опорного напряжения Vref и имеющие общий выход, образующий выход ЦАП, блок калибровки, содержащий ЦАП2 источника тока калибровки, подключенный к выходу ЦАП, блок калибровки определяет коды ЦАП2, дополняющие ток каждого сегмента ЦАП1 до тока опорного сегмента в стадии калибровки, а при работе подает на ЦАП2 коды компенсации ошибок ЦАП1, вычисленные для каждого значения кода старших разрядов по кодам ЦАП2, определенным при калибровке. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для высокоточного преобразования быстроизменяющихся электрических сигналов в цифровой код. Техническим результатом является повышение точности аналого-цифрового преобразования, связанного с нелинейностью и импульсными помехами цифроаналогового преобразователя при определении остаточного напряжения на каждом этапе преобразования. Устройство содержит блоки выборки/хранения, блок управления, линейки компараторов, формирователь опорных напряжений, разностные усилители, аналоговые мультиплексоры, формирователь выходного двоичного кода. 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом является повышение динамической точности интегрирующего аналого-цифрового преобразования. Способ интегрирующего аналого-цифрового преобразования осуществляется на заранее заданном интервале дискретизации с последующим делением этого интервала в целое n-число раз и формированием на каждом из полученных интервалов времени ведущей пилообразной развертывающей функции и ведомой развертывающей функции, получаемой за счет периодического интегрирования суммы и разности входного и опорного сигналов, с последующей фиксацией моментов времени равенства уровней ведущей и ведомой развертывающих функций путем изменения знака импульса и получения широтно-импульсного сигнала с последующим преобразованием в цифровой код на заранее заданном интервале дискретизации суммы длительностей интервалов времени, соответствующих интервалам времени интегрирования суммы и разности входного и опорного напряжений. При этом преобразование в «цифру» на заданном интервале дискретизации производится по последнему из n-го числа импульсов с широтно-импульсной модуляцией. 5 ил.

Изобретение относится к аналого-цифровому преобразованию и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей для высокоточных исследований быстропротекающих процессов. Техническим результатом является повышение точности и сокращение времени аналого-цифрового преобразования. Способ основан на поэтапном аналого-цифровом преобразовании входного сигнала, при котором на первом этапе сохраняется значение входного аналогового сигнала, и осуществляется его аналого-цифровое преобразование, а во втором и последующих этапах аналого-цифрового преобразования преобразуется усиленная ошибка квантования предыдущего этапа аналого-цифрового преобразования, и объединении результатов преобразований со всех этапов в выходной двоичный код, ошибку квантования текущего этапа аналого-цифрового преобразования формируют как разность сохраненного значения входного аналогового сигнала и значения уровня квантования соответствующего текущему этапу аналого-цифрового преобразования. 3 ил.
Наверх