Преобразователь перемещения в код

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий осветитель, оптически соединенньй через отверстия диафрагмы, выполненные с шагом , отверстия нониусного кодового элемента, выполненные с шагом а, a( 0,25), где k - целое положительное число, и фоконы с первым и вторым фотоприемниками, выход первого фотоприемника соединен с входом преобразователя напряжения в код, выход второго фотоприемника соединен с входом формирователя управляющего сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания , постоянное запоминающее устройство , выходы которого соединены с первой группой входов первого блока вычитания, выходы которого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности преобразователя , .в него введены формирователь импульсов записи, оперативное запоминающее устройство, второй и третий блоки вычитания, выходы преобразователя напряжения в код соединены с первыми группами входов второго и третьего блоков вычитания, выходы третьего блока вычитания соединены с второй группой - входов первого блока вычитания, выходы пбстоянного запоминающего устройства соединены с второй группой входов второго блока вычитания, вЫходы которого соединены с группой входов оперативного запоминсшзщего устройства, выходы которого соединены с второй группой входов третьего блока вычитания, выход формирователя управляющего сигнала соединен через формирователь i О) импульсов записи с входом управле .ния оперативного запоминающего устройства . 2,Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, второй блок вычитания содержит две группы инверторов и сумматор, входы первой группы инверторов являются первой группой входов блока, выходы первой группы инверторов соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого является второй одноименной группой входов блока, выходы сумматора соединены с входами второй группы инверторов, выходы которой являются выходами блока, 3.Преобразователь по п. 1, о т л и.чающийся тем, что,третий блок вычитания содержит сумматор. и группу инверторов, первая и вторая группа входов сумматора являются соответствующими группами входов блока, .выходы сумматора соединены с входами группы инверторов, выходы которой являются выходами блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (и) (58 4 Н 03 М 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3741061/24-24 (22) 15.05;84

{46) 23,12,85. Бюл. В 47 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева {72) Н. Е. Конюхов, Ю, С. Дмитриев, В. М. Гречишников и А. Н. Тырсин

{53) 681. 325 (088. 8)

{56) Авторское свидетельство СССР

У 809286, кл. g 08 С 9/06, 1979 °

Авторское свидетельство. СССР

NP 1005132, кл. G 08 С 9/06, 1983. (54).{57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД, содержащий осветитель, оптически соединенный через отверстия диафрагмы, выполненные с шагом а0, отверстия нониусного кодового элемента, выполненные с шагом а„. =

= а (k + 0,25), где k — целое положительное число, и фоконы с первым и вторым фотоприемниками, выход первого фотоприемника соединен с входом преобразователя напряжения в код, выход второго фотоприемника соединен с входом формирователя управляк(цего сигнала, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, постоянное запоминающее устройство, выходы которого соединены с первой группой входов первого блока вычитания, выходы которого являются выходами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразователя,.в него введены формирователь импульсов записи, оперативное запоминающее устройство, второй и третий блоки вычитания, выходы преобразователя напряжения в код соединены с первыми группами входов второго и третьего блоков вычитания, выходы третьего блока вычитания соединены с второй группой, входов первого блока вычитания, выходы постоянного запоминающего устройства соединены с второй группой входов второго блока вычитания, вь1ходы которого соединены с группой входов оперативного запоминающего устройства, выходы которого соединены с второй группой входов третьего блока вычитания, выход формирователя управляющего сигнала соединен через формирователь импульсов записи с входом управле.ния оперативного запоминающего устройства.

2, Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, второй блок вычитания содержит две группы инверторов и сумматор, входы первой группы инверторов являются первой группой входов блока, выходы первой группы инверторов соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого является второй одноименной группой входов блока, выходы сумматора соединены с входами второй группы инверторов, выходы которой являются выходами блока, 3. Преобразователь по п. 1, о тл и.ч а ю шийся тем, что.третий блок вычитания содержит сумматор . и группу инверторов, первая и вторая группа входов сумматора являются соответствующими группами входов блока, .выходы сумматора соединены с входами группы инверторов, выходы которой являются выходами блока.

1200418

4. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю шийся тем, что оперативное запоминающее устройство выполнено на Э-триггерах, информационные входы которых образуют группу входов устройства, а входы синхронизации объединены и являются управляющим входом устройства, инверторные выходы D-триггеров являются выходами устройства.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве преобразователей механических перемещений в цифровой код, Цель изобретения — повышение точности преобразователя, На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя перемещения в код, на фиг. 2 — структурные схемы блоков вычитания оперативного запоминающего устройства и формирователя импульсов записи и соединения этих блоков с другими блоками преобразователя; на фиг. 3 †. зависимости сигналов в преобразователе от преобразуемого перемещения (пунктиром показаны отклонения сигналов, вызванные погрешностью преобразователя напряжения

Ь код).

Преобразователь перемещения в код (фиг. 1) содержит входной вал 1, ди- афрагму 2, нониусный кодовый элемент 3, Фоконы 4, фотоприемники 5, формирователь 6 управляющего сигнала, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ1 7, преобразователь 8 напряжения в код (ПИК), блоки 9-11 вы- . читания, оперативное запоминаницее. устройство (ОЗУ) 12, формирователь 1 3 импульсов записи, блок 10 вычитания . содержит блок 14 инверторов, сумматор 15 и блок 16 .инверторов, блок

11 вычитания содержит сумматор 17 и блок 18 инверторов,. оперативное sanoмииающее устройство 12 содержит блок

l9 0-триггеров, а формирователь 13 импульсов записи - инверторы 20-22 и элемент И-НЕ 23.

5, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов записи содержит три последовательно соединенных инвертора и элемент И-НЕ, вход первого инвертора соединен с первым входом элемента И-НЕ и является входом формирователя, выход последнего инвертора соединен с вторым входом элемента

И-НЕ, выход которого является выходом формирователя.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом, При вращении входного вала 1 с диафрагмой 2 оптические сигналы на выходах нониусного кодового элемента 3 изменяются от нуля до максимального значения по треугольному закону с периодом а, Пространст венный фазовый сдвиг между оптическими сигналами, поступающими (через фоконы 41 на фотоприемники 5, состав-. ляет четверть периода, т,е, ao/4, фотоприемники 5 вырабатывают электри= ческие сигналы, пропорциональные оптическим сигналам на выходе нониусного кодового элемента 3 (фиг. За).

Сигнал с выхода одного из фотоприемников 5 поступает на вход ПНК 8 который работает, например, в двоичном коде, При изменении сигнала от нуля до максимума, на выходе ПНК 8 проис-. ходит увеличение значений выходного кода. При этом максимальному значению сигнала на входе IIHK .8 соответствует максимальный код на выходе ПНК Р (фиг. 35) Дискретность вйходного кода ПКН 8 условно не показана, так .как приращения кода, соответствующие младшему разряду, малы. Выходной код с ПКН 8 поступает на блок !1 вычитания, где происходит вычитание выходно" го кода ОЗУ 12 из выходного кода ПНК

8. Выходной код ОЗУ )2 равен аддитивной погрешности ПНК 8, Выходной код блока 11 вычитания поступает иа вход блока 9 вычитания, где происходит формирование выходного кода преобразователя перемещения в код.

1200418

Однозначное определение перемещения с помощью ПКН 8 происходит только на первой половине шага ц . Для полу

I чения однозначного отсчета на всем периоде опорной шкалы q, используется сигнал с другого фотоприемника 5, Этот сигнал поступает в формирователь 6 управляющего сигнала, где происходит формирование из него сигнала прямоугольной формы фиг, 3$), Изменение полярности управляющего сигнала происходит в те моменты, когда сигнал с фотоприемника 5, соединенного с ПНК .8, имеет максимальное или минимальное значение. Сигнал с формирователя 6 управляющего сигнала управляет работой блока,9 вычитания, При изменении кода иа выходе ПНК 8 от минимального цо максимального значения блок 9 вычитания по.сигналу формирователя 6 управляющего сигнала пропускает выходной код блока 11 вычитания на выход без изменения, а при переходе через границу неоднозначности, т.е. через 0 /2, в блоке 9 вычитания происходит операция вычитания из кода, записанного в ПЗУ 7; выходного кода блока ll вычитания, Значение кода,. записанного в ПЗУ 7 ! в два раза больше, чем максимальное значение кода на выходе ПНК 8. В результате на выходе блока 9 вычитания при повороте вала 1 от нуля до а, происходит однозначное возрастание кода от нуля до максимальйого значения, равного значению кода, записанного в ПЗУ 7. Зависимость выходного кода блока 9 вычитания от преобразуемого перемещения при отсутствии аддитивной погрешности ПНК 8 пока-. зана на фиг. 3 сплошной линией, Ардитивная погрешность ПНК 8 при- . водит к тому, что выходной код ПНК

8 смещается на величину абсолютной погрешности; как показано пунктиром на фиг. 3, Наличие аддитивной погрешности ПНК

8 может привести к тому, что выходной код сформируется с погрешностью, как показано на фиг. 3 пунктирной линией.

Причем знак погрешности изменяется при переходе через границу неоднозначности,, т. е. 00 /2. Ацдитивная погрешность ПНК 8 влияет на выходной код преобразователя тем, что выходной код ПНК 8 получает приращение, равное абсолютному значению,аддитивной погрешности а, Графически это показано на фиг. 3 пунктирной линией, Следствием этого является возник- новение неоднозначности выходного

5 кода относительно преобразуемого перемещения, что показано на фиг. 3 ь пунктирной линией, В преобразователе перемещения в код устраненные влияния аддитивной

1О погрешности ПНК 8 на выходной код преобразователя осуществляется с помощью блоков 10 и 11 вычитания, ОЗУ 12 и формирователя 13 импульсов записи. Выходные коды ПНК Я и ПЗУ 7

15 поступают на входы блока 10 вычитания, с выхода которого код, равный разности кора ПНК 8 и половины кода

ПЗУ, поступает на вход OЗУ 12, Код с выхода ПЗУ 7 поступает на вход блока

20 10 вычитания уменьшенным в два раза, что достигается смещением двоичного кода на один разряд в сторону младших разрядов. Это производится соединением выходной шины i-го разряда ПЗУ 7 с

25 входной шиной (i-!) разряда блока 10 вычитания.

В момент достижения выходным кодом IIHK 8 максимального значения происходит запись разностного выходного

З0 кода блока 10 вычитания в ОЗУ 12.

Запись происходит по сигналу, сформированному,формирователем 13 импульсов записи, вход которого соединен с выходом формирователя 6 управляюще35 го сигнала, Код, записанный в ОЗУ 12, равен абсолютному значению погрешности ПНК

8. Этот код поступает в блок 11 вычитания, где происходит его вычитание

40 из кода ПНК 8. В результате, на вход. блока 9 вычитания поступает код, пропорциональный преобразуемому перемещению и не зависящий от аддитивной погрешности ПНК 8 {фиг. 3, сплошная

45 линия . Следствием устранения влияния аддитивной погрешности ПНК 8 является то, что однозначная зависимость выходного кода от преобразуемого пере-. мещения имеет место на всем интерва5п ле шага опорной шкалы а0, как показано сплошной линией на фиг. 32.

Выходной код сумматора 15 поступает через блок 16 инверторов на информационные входы ОЗУ 12, Обратный

55 код суммы прямого кода одного числа и обратного кода другого числа равен разности этих двух чисел. Поэтому на информационные входы ОЗУ 12 посту

5 1200418 б

Ьает код, равный разносФи выходных начинающийся в момент появления покодов ПНК 8 и ПЗУ 7. При этом входные ложительного фронта импульса на вышины сумматора 15 соединены с выходны- ходе формирователя 6 управлякщего сигми шинами ПЗУ 7 со сдвигом на .один нала. разряд в сторону меньшего разряда, Выходы ОЗУ Т2 соединены с входами что обеспечивает поступление на вход сумматора 17 блока 11 вычитания. Тасумматора 15 половинного значения вы- ким образом, на вход сумматора 17 ходного кода РЗУ 7. поступает обратное значение кода, заУправляемый вход ОЗУ 12 соединен писанного в ОЗУ 12, Выходной код сумс выходом формирователя 13 импульсов . 10 матора 17 поступает íà вход блока 18 записи, который формирует короткий инвертора, выходной код которого раотрицательный импульс {длительность вен разности кодов ПНК 8 и ОЗУ 12. ноторьго равна времени запаздывания Этот разностный код поступает на вход; сигнапа в трех.инверторах 20-, 22,. блока 9 вычитания.

1200418

1200418

Составитель Ю. Котов

Редактор В. Иванова Техред О.Ващишина Корректор Е. Сирохман

Заказ 7878/61 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4