Многоотсчетный фотоэлектрический преобразователь перемещения в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистинеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

Ф (22) Заявлено 23. 07. 80 (21) 2961828/18-24 ($g) + Кп 3 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

G 08 С 9/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень ¹ 6 (33) УДК681. 325 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 02. 83 ь

В.В.Миракян

1 - гу,.- .-с,-....,,.

3»

Ф

-"" -- "- * "*- "" " "-*"*" "" Ы I и электроники AH Армянской CCP .аЮ :г.:. (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54)МНОГООТСЧЕТНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к. аналогоцифровым измерительным устройствам, преобразующим угловое перемещение вала в числовой эквивалент.

Известны преобразователи перемещения в код, содержащие диск с -кодовой шкалой, считывающие элементы и схему обработки сигналов, в которых для устранения неоднозначности считывания в основном применяются U или Ч-распо,ложения считывающих элементов или код Грея (1).

В -преобразователях с 0 или Ч-расположением считывающих элементов неоднозначность считывания устраняется эа счет избыточной информации, которая получается из дополнительных считывающих элементов (каждый разряд, кроме младшего, считывается двумя считывающими элементами) и, в зависимости от уровня сигнала младшего разряда, логически выбираются считывающие элементы с отстающими или опережающими сигналами, Однако наличие значительного числа считывающих элементов снижает надежность и увеличи.вает габариты данных преобразователей.

В преобразователях с кодом Грея неоднозначность считывания устраняется за счет того, что при переходе от одного числа к соседнему, код меняется только в одном из разрядов.

Недостатком такого преобразователя является то, что ширина и расположение считывающих элементов старших разрядов должны иметь такие допуски, которые предъявляются к считывающему элементу младшего разряда. Это усложняет конструкцию.

Наиболее- близким к изобретению является многоотсчетный фотоэлектрический преобразователь перемещения в код, содержащий источники излучения,. оптически соединенные через кодовый элемент с фотоприемниками,компараторы коммутатор и блок формирования выход ного кода t2j.

Применение в этом преобразователе

20 комбинированного кодового элемента, постренного по принципу кольцевого и шкально-матричного кодирования,. позволимо уменьшить число дорожек на кодовом элементе, а также количество излучателей и фотоприемников ценой усложнения конструкции преобразователя, заключающегося в том, что для устранения неоднозначности считывания допуски на точность установки излучателей и фотоприемников и на нанесение дорожек кодового элемента йе

997065

50 должны превышать половины кванта младшего разряда, так как шкальноматричный код после коммутнрования преобразуется в код Грея.

Целью изобретения является упро щение преобразователя. 5

Поставленная цель достигается тем, что в многоотсчетном фотоэлектри(ческом преобразователе перемещения в код, содержащем в каждом отсчете источники излучения, оптически соединен;1О ные через кодовый элемент с фотоприем." никами, выходы которых соединены с неинвертирующими входами компараторов, кроме младшего отсчета, и коммутаторы, в каждый его отсчет 15 введены дешифраторы и во все отсчеты, кроме младшего, инверторы, выходы инверторов соединенные с первыми синхрониэирующими входами коммутаторов, выходы коммутаторов соединены с инвертирующими входами компараторов, выходы которых соединены с входами дешифраторов, выходы старших разрядов дешифраторов, кроме самого старшего разряда, соединены с входами инверторов и вторыми синхронизирующими входами коммутаторов пос. ледующих отсчетов, в которых выходы нечетных компараторов соединены с управляющими входами коммутаторов., инвертирующие входы компараторов младшего отсчета соединены с шиной нулевого потенциала, а кодовый элемент выполнен по принципу кольцевого кодирования, На фиг.l представлена функциональ 35 ная схема предлагаемого преобразова- теля на Фиг.2 — пространственная днаграмма, поясняющая его работу.

Многоотсчетный фотоэлектрический преобразователь перемещения в код 40 содержит источник 1 излучения, кодовый элемент 2, младший отсчет

3, средний отсчет .4 и старший отсчет

5 ° Все отсчеты предлагаемого преобразователя выполнены по идентичцой 45 схеме и содержат фотоприемники 6-9, например фотодиоды, компараторы 10.13, дешифратор 14, коммутаторы 15 и

16 и инвертор 17. фотоприемники 6-9 подключены к неинвертирующим входам соответствующих компараторов 10-13, выходы которых соединены с входами дешифратора .14. Инвертирующие входы компараторов 10,11 (12, 13) подключены к выходу коммутатора 15 (16), управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 10 (12) .

Первые синхронизирующие входы коммутаторов 15 и 16 подключены к входу инвертора 17, а вторые синхронизирующие входы коммутаторов 15 и 16 — к 60 . выходу инвертора 17. Выходы старших разрядов всех отсчетов, кроме самого старшего, соединены с входами инверторов последующих отсчетов. Каждый отсчет преобразователя имеет одну 65 дорожку кольцевого кодирования. В общем случае количество двоичных раз рядов К, снимаемых с одной дорожки кольцевого кодирования, определяется выражением К .= 1 + 80Я < и, где n— количество фотоприемников. Для реализации ш-разрядного кода необходимо

mac дорожек (отсчетов), причем количество -шагов на каждой последующей дорожке И. раз меньше предыдущего.

На фиг.l в качестве примера приведена функциональная схема трехотсчетного преобразователя, когда И:-4

При этом каждая дорожка считывается четырьмя Фотоприемниками, которые расположены так, что угловое расстояние между соседними элементами равно Nq(d + N/8, где Ш вЂ” шаг дорожки данного отсчета, а Ж вЂ” целое число. Оптимальная величина щирины щели чувствительного элемента, с точ. ки зрения получения максимального от. ношения сигнал /помеха, равна уг ловому размеру шага. дорожки предыдушего младшего отсчета.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Рассмотрим работу среднего отсчета 4 (см.фиг,1).

В процессе вращения кодового элемента на выходах Фотоприемников 6-9 вырабатываются огибающие напряжения (см.фиг, 2д), которые поступают на неинвертирующие входы компаратора 1013. Если на инвертирующие входы компараторов подать постоянное пороговое напряжение, величина которого равна половине амплитуды огибающей (см. фиг.2Д, уровень U<) то при достижении уровня входных сигналов пороговых значений компараторы срабатывают и на их выходах формируются прямоугольные сигналы, За счет пространственного сдвига фотоприемников на 1/8 шага дорожки, эти сигналы сдвинуты друг относительно друга на 45@ (см.фиг,2а, б, в, r), В дешифраторе 14 из этих четырех фазосдвинутых сигналов форми. руется трехразряднйй двоичный код.

Устранение неоднозначности считывания между отсчетами осуществляется путем вариации пороговых напряжеиий компараторов прямым и инверсным сигналами старшего разряда предыдущего отсчета (см, фиг.2з), которые поступают на входы коммутаторов 15 и 16.

Когда на выходе компаратора 12 низкий уровень, то на инвертирующие входы компараторов 10 и 11 через коммутатор 15 поступает прямой сигнал старшего разряда младшего отсчета, а когда высокий уровень — инверсный сигнал (см. Фиг,2 е, з) ..

Коммутатор 16 управляется с. выходного сигнала компаратора10 и работает аналогично коммутатору 15, но в обрат ном порядке, т.е. когда на выходе компаратора 10 низкий уровень, то на

997065 ванне передних и задних фронтов выходных сигналов всех компараторовсреднего отсчета 4 происходит под действием сигнала старшего разряда. младшего отсчета 3, что позволяетустранить неоднозначность считывания между младшим и средним отсчетами, Сигнал страшего разряда среднего отсчета используется для синхронизации сигналов старшего отсчета,. работа которого аналогична работе сред. него отсчета.

Для нормальной работы преобразования вход и выход инвертора 17 младшего отсчета 3 необходимо сведиъ

d0.входы компараторов 12 и 13 через коммутатор. 16 поступает инверсный сигнал старшего разряда младшего отсчета а когда высокий уровейь — прямой сигнал,(см. Фиг.2 ж, з) .

Рассмотрим работу компаратора ..11.

Предположим, za о в положении 4(кодо.вого элемента на выходе фотоприемника

7 имеется уровень напряжения Ц (см. фиг. 2д) и дальнейшее вращение кодового элемента сопровождается увеличением этого уровня. В положении 4.1. на выходе коммутатора 15 имеется высокий уровень, который увеличива ет пороговое напряжение компаратора

; 11 до уровня 0 . В промежуткеф - a/< выходной сигнал Фотоприемника 7 уве- 15 ичивается-до уровня U, но срабаты-: ,вание компаратора 11 не происходит, так как 0<+ О;" ; В положении о(1 в старшем разряде младшего отсчета считывается О, который через комму- Щ татор передается на вход компаратора

1l, поэтому пороговое напряжение резко уменьшается до уровня l3 и происходит. его срабатывание, так как 0 j()

В промежутке с(-с(э выходной сигйал фотоприемников увеличивается до значения U который сохраняется до по-. ложения g<, Чтобы исключить возможность ложных срабатываний компараторов, амплитуда выходных сигналов коммутаторов должна быть не более половины значения выходного сигнала фотоприемника.

В положении с(4.. под действием выходного сигнала компаратора 10 выходной сигнал коммутатора 15 инвертируется, поэтому в пбложении46.пороговое напряжение компаратор 11 уменьшается и не допускает его обратного срабатывания до положения о(6. В положении с(6в старшем разряде младщего 40 отсчета считывания 1, пороговое напряжение резко увеличивается и приводит к срабатыванию компаратора 11 .

В результате, формирование передних и задних фронтов выходного сигнала 45 компаратора 11 происходит синхронно со старшим разрядом младшего отсчета.

Аналогичным образом работают- компараторы 10, 12 и 13. Поэтому @ормиронить с корпусом, так как работа не. синхронизируется.

Таким образом, предложенный принцип согласования отсчетов позволяет. упростить конструкцию преобразовате-, ля путем увеличения величины допусков на установку Фотоприемников и к изготовлению дорожек кодового элемента. В рассмотренном случае (И =4) в каждом-последующем отсчете эти допуски можно увеличить в 8 раз, так как каждый последующий отсчет синхронизируется -с предыдущим младшим. Кроме того, возможность применения однотипных электронных схем для считывания отсчетов позволяет упростить электронный блок предлагае ° мого преобразователя, экономический эффект от которого становится очевидным при серийном производстве этих схем в интегральном исполнении. Это выгодно отличает предлагаемый преобI разователь от известных.

Формула изобретения

Многоотсчетный фотоэлектрический преобразователь перемещения в код,содержащий в каждом отсчете источники излучения, оптически соединенные через кодовый элемент с фотоприемниками, выходы которых сбединены с неинвертирующими входами компараторов, кроме младшего отсчета и коммутаторы; отличающийся тем, что, с.целью упрощения преобразователя, в каждый его отсчет введены дешифраторы и во все отсчеты, кроме младшегЬ, инверторы, выходы инверторов соединены с первыми синхронизирующими .входами коммутаторов, выходца коммутаторов сое-! динены с инвертирующими входами компараторов, выходы которых соединены с входами дещифраторов, выходы старших разрядов дешифраторов, кроме са-; мого старшего разряда, сбединены с входами инверторов и вторыми синхро-. низирующими входами коммутаторов пос" ледующих отсчетов, в которых выходы нечетных компараторов соединены с управляющими входами коммутаторов, инвертирующие входы компараторов младшего отсчета соединены с шиной нулевого потенциала, а кодовый элемент выполнен по прннципу кольцевого кодирования. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фотоэлектрические преобразователи информации. Под ред. Л.Н.Пресну- хина. N, Машиностроение, 1974, с. 25-39.

2. Саркисян Р,А, и др. Фотоэлектрический малогабаритный цифровой преобразователь угла . — . Приборы и системы управления, 1978, 9 10 с. 26-27 (прототип) .

Составитель Б.Барабаш

Редактор М.Бандура Техред Т.Фанта Корректор В.Бутяга

Заказ 938/68 Тираж 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д.4/5 .,Филиал ППП Патент, r,Óæãîðîä, ул.Проектная,4