Преобразователь перемещения в код

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)942100 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 27. 11 . 80 (21) 3009328/18-24. с присоединением заявки № (23 j Приоритет

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень ¹25

Дата опубликования описания 07.07.82 (5I)M. Кл.

G 08 С 9/04

9кударстиввы6 комитет

СССР ав делам взееретеквв и вткрмтхв (53) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Автор изобретения

Л.К.Сафронов (71 ) 3 а я в и тел ь (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразования перемещений в дискретный электрический сигнал, а именно к преобразователям перемещений в код.

Известны преобразователи перемещений в код, в которых для повышения надежности используются датчики двух типов - магнитные и оптические (1).

При высокой точности комбинированных преобразователей их недостатком является пониженная устойчивость к воздействующим факторам, так как это преобразователи последовательного счета и имеют шкалу в виде синхродорожки. При отключении питания измерительная информация в этих преобразователях теряется.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь. перемещения в код, содержащий магнитные кодирующую и синхронизирующую дорожки, расположенные на кодовом элемен2 те, сканирующий блок магнитных головок, подключенный к блоку управления и синхронизации и к дешифратору выход которого подключен к счетнорешающему блоку (2).

Недостаток этого преобразователя состоит в его сравнительно невысокой помехозащищенности и в результате невысокой точности при преобразовании перемещения в код.

Цель изобретения — повышение точности и помехозащищенности преобразователя линейного перемещения в код.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий кодовый элемент, на котором расположены магнитные кодирующая дорожка и дорожка синхронизации, блок чувствительных элементов, выполненный из сканирующих магнитных головок считывания и синхронизации, соединенных соответственно с первым и вторым входами де9421 t. С16 Е+1 " 1Е+н- шифратора, выход которого подключен к первому сигнальному входу счетно" решающего блока, синхронизирующий вход котррого подключен к первому выходу блока синхронизации, второй 5 выход блока синхронизации соединен с магнитной головкой синхронизации, введены оптическая дорожка синхрони" зации, сканирующий оптический считывающий элемент, неподвижный оптический считывающий элемент, накопитель" ный и реверсивный счетчики, триггер и линия задержки, оптическая дорожка синхронизации расположена на кодовом элементе параллельно и синфазно магнитной дорожке синхронизации, сканирующий оптический считывающий элемент соединен с вторым выходом блока синхронизации и с первым входом накопительного счетчика, второй вход ко- Zo торого соединен с входом преобразователя и входом блока синхронизации, третий вход накопительного счетчика подключен к выходу триггера, один вход которого соединен с zs установочными входами дешифратора и счетно-решающего блока и входом преобразователя, другой вход триггера через линию задержки соединен с магнитной головкой синхронизации, щ неподвижный оптический считывающий элемент соединен с первым входом реверсивного счетчика, выход и второй вход которого соединены".соответственно с входом сравнения и выходом коррекции счетно-решающего блока, к второму сигнальному входу которого подключен выход накопительного счетчика.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя, на фиг, 2 временная диаграмма, поясняющая его принцип работы. !

Преобразователь перемещения в код содержит кодовый элемент 1, на 4 котором расположена магнитная кодирующая дорожка 2,магнитная дорожка

3 синхронизации и оптическая дорожка 4 синхронизации, блок 5 чувствительных элементов, сканирующие Ю магнитные головки б и 7 считывания и синхронизации, сканирующий оптический считывающий. элемент 8, неподвижный оптический считывающий элемент

9, дешифратор 10, счетно-решающий 55 блок 11, триггер 12, блок 13 синхронизации, линию 14 задержки, реверсивный счетчик 15 и накопительный счет00 4 чик 16. Кроме того, преобразователь имеет вход 17 и выход 18.

Преобразователь работает следукщим образом.

Магнитная дорожка 2 образует кольцевую кодовую шкалу длиной 5 -1.

Начальные шесть символов кольца а а а а а а6 соответственно равны

0,0» 3 0, 1 4, аа, а равйы1, Линейный размер символов равен р", для упрощения картины выбрано m=1 .

Для записи р-ичных символов применяется магнитный рабочий слой кодового элемента 1 с большим числом устойчивых состояний.

Магнитная дорожка 3 синхронизации образует шкалу длиной 5З-1, à оптическая дорожка 4 синхронизации образует шкалу, с которой снимается

5(5 -1) меток. Дорожки 3 и 4 расположены синфазно.

Синхрометки магнитной дорожки 3 могут быть записаны методом беэ возвращения к нулю, а переход знака намагниченности должен приходиться на середину интервала, занимаемого символом а кольца. Практически смещение синхроимпульса магнитной дорожки

ЬЬ относительно левой границы интервала выбирается равным

10, если р=2 где Ь= 1, если р>2 (Яа фиг. 1 ЛИ=2)

Блок 5 чувствительных элементов для съема кода угла содержит сканирующие магнитные головки 6 и 7 и сканирующий оптический считывающий эле", мент 8. Интервал магнитного сканирования равен 2пр, и хотя текущее значение координаты перемещения х шкалы равно но практически область сканирования вдвое больше tl., так как при воспроизведении кода возникают искажения информации и для корректировки символов проверяется выполнение равенства вида (р- а,) а; „+(1 )а;,„„а„=о, где i=q+8""1;

q - коэффициент кратности, принимающий при каждой проверке значения 1,2,...;

5 9421 с о" свободный коэффициент трех- 1 члена обратной связи Бп(х)

=x +х +a ; к - номер внутренней обратной связи в регистре, описываемом S„.(õ).

Интервал оптического сканирования элемента 8 равен p Ha фиг. 1 показана начальная нулевая установка блрка 5 относительно шкалы кодового элемента 1.

При поступлении по входу 17 импульса запроса об абСолютной координате объекта, с которым соединен кодовый элемент 1, блок 13 синхронизации подает команду на сканирование головок 6 и 7 и элемента 8. При перемещении магнитной головки 7 на границу перехода намагниченности вырабатывается синхроимпульс (строб), 20 ,который поступает на стробирующий второй вход дешифратора 10. На ин формационный первый вход дешифратора 1О поступает информация с головки 6 (дешифратор 10 подготовлен к работе импульсом . запроса с входа 17}.

Дешифратор 10 воспринимает 2и-разрядный кольцевой код перемещения и переводит его посредством матриц 30 соответствия или накопительного счетчика, управляемого сдвиговым регистром с обратной связью, в котором находится текущий код Галуа, в арифметический код, имеющийи разрядов. 35

00 оси х указывает индекс перемещения.

В исходном положении триггер 12 находится в нулевом состоянии (фиг. 2г)

S а счетчик 16 хранит предыдущее число (фиг. 2е). После прихода импульса запроса (фиг. 2в) триггер 12 переходит в единичное состояние и стробирует по входу счетчик 16 (в котором одновременно происходит сброс числэ).

В процессе сканирования элемента

8 на счетный вход счетчика 16 посту» пает три импульса и -счетчик хранит число 3 {фиг. 2е),поскольку после перехода линии съема первого символа посылки а с выхода головки 7 снимается импульс синхронизации, который с целью однозначной работы счетчика

16 (Фиг. 1) через линию задержки 14 переводит триггер 12 в нулевое состояние и стробирование счетчика 16 прекращается. Дешифратор 10 в общем случае воспринимает код хе, равный в данном случае х =030142, проверяет достоверность кода и переводит в арифметический код х, равный в данном случае хз (10)5 (1о

3а единицу младшего разряда принимается градация оптической дорожки 4. С выхода дешифратора 10 код хо поступает в счетно-решающий блок

l1, в котором вычисляется разность

Для повышения точности преобразования на Ич разрядов в состав преобразователя введены триггер 12 строба и накопительный счетчик 16.

В исходное состояние триггер 12 и

40 счетчик 16 приводятся импульсом запроса с входа 17, а поскольку триггер 12 устанавливается в единичное состояние, на стробирующий вход счет45 чика 16 поступает стробирующии потенциал.

В момент прихода импульса запроса (фиг. 2в) головки 6 и.7 и элемент

8 находятся на одной линии в промежутке между четвертой и пятой меткой в привязке к дорожке 4 или в конце нулевого интервала символа а в привязке к дорожке 2 ° Головка 6 (фиг. 2а), головка 7 (фиг. 2б) и элемент 8 (фиг. 2д) условно показаны зачерненным треугольником, вершина которого указывает их начальное положение, а стрелка в направлении! где йЬ- смещение линии отсчета кода относительно левой границы символа;

N - число, снимаемое с счетчика 16;

ХЕ- арифметический код текущего кольцевого кода шкалы хе.

В рассматриваемом случае ь h=

2)1о = (3) р " = (S) î

Подставив указанные величины, получим х= (4,5) р. Погрешность вычисления равна половине цены деления оптической шкалы, поэтому, если за единицу младшего разряда принять эту величину, можно записать х =2х=(9 =

=(14) . В этом случае х =(10) = (20) .

Таким образом, погрешность преобразования уменьшена в 2р раз, а колиWl чество разрядов увеличивается до (n+m+1) .

7 9421.00

Повышение. надежности преобразова- в теля обеспечивается тем, что над д дорожкой 4 установлен неподвижный з оптический элемент 9, входящий в сос- ч тав блока 5 чувствительных элементов. м

Элемент 9 формирует сигналы сложения н или вычитания, поступающие на вход P реверсмвного счетчика 15 емкостью с р в которой начальное число уста- т навливается с выхода счетно-разреша- и ющего блока 11 при съеме первого т числа с магнитной дорожки. В последу- д ющем число с реверсивного счетчика н

15 поступает на сравнение с числом ф х в блок 11. В случае равенства ц хр ве с =x блока 11 на выход 18 преооразователя поступает информация об. д абсолютном перемещении кодового элемента 1, связанного с реальным объек- Р том перемещения. При х Фх блок

13 синхронизации формирует вторичное р сканирование блока 5 и восстанавливает дешифратор 10, триггер 12 и г счетчик 16 в исходное положение. У

Ожидаемый экономический эффект от максимального объема использования предлагаемого изобретения составляет

300-500 тыс. руб. н

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержащий кодовый элемент, на котором расположены магнитные кодирующая дорожка и дорожка синхронизации, блок чувствительных элементов, выполненный из сканирующих магнитных головок считывания и синхронизации, соединенных соответственно с первым и вто-<в рым входами дешифратора, выход которого подключен к первому сигнальному входу счетно-решающего блока, сихронизирующий вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, торой выход блока синхронизации соеинен с магнитной головкой синхрони— ации, отличающийся тем, то, с целью повышения точности и поехозащищенности преобразователя, в его введены оптическая дорожка синхонизации, сканирующий оптический читывающий элемент, неподвижный опический считывающий элемент,.накоительный и реверсивный счетчики, риггер и линия задержки, оптическая орожка синхронизации расположена а кодовом элементе параллельно и синазно магнитной дорожке синхронизаии, сканирующий оптический считывающий элемент соединен с вторым выхоом блока синхронизации и с первым ходом накопительного счетчика, втоой вход которого соединен с входом реобразователя и входом блока синхонизации, третий вход накопительноо счетчика подключен к выходу тригера, один вход которого соединен с становочными входами дешифратора и четно-решающего блока и входом преобразователя, другой вход триггера ерез линию задержки соединен с магитной головкой синхронизации, неподвижный оптический считывающий элемент соединен с первым входом реверси вного счетчика, выход и второй вход которого соединены соот вет ст венно с входом сравнения и выходом коррекции счетно-решающего блока, к второму сигнальному входу которого подключен выход накопительного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 3612835, кл . 235-61.11, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2960643/18-24, кл. G 08 С 9/04, 1980 (прототип).