Цифровой преобразователь перемещения

 

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано для построения устройств ввода информации в ЦВМ, цифровых измерительных приборов и в АСУ технологическими процессами в качестве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей. Цифровой преобразователь перемещения содержит источник 1 излучения, светопроницаемый экран 2, волоконно-оптическое устройство 3 (ВОУ), матрицу 4 фотоприемников, блок 5 развертки, генератор 8 импульсов, счетчик 6, первый регистр 10, распределитель 7 импульсов, формирователь 9 импульсов, N-1 регистров 10, где N - число одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей, а на экране 2 выполнены дополнительные непрозрачные линии. Преобразование изображения участка экрана 2 на выходном торце ВОУ 3 в соответствующее число электрических импульсов на выходе 13 осуществляется матрицей 4 фотоприемников и блоком 5 развертки циклами, непрерывно следующими один за другим. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

4 ИРП

РЕСПУБЛИК

А1

Ф, 1л 4ь, iiti 4 ; „".,,! .., A." . lh

5:! Е. а1С TEI

° й

° °

\Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OYHPblTHSfM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428395/24-24 (22) 18.05.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного ,транспорта им. Я.М.Свердлова (72) В.M,ØàïîâàëoB, М.Д.Хованских, П.И,Марков и Е.П.Санникова (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1001139, кл. Н 03 М 1/22, !981.

Шаповалов В.M. и др. Волоконнооптические функциональные преобразователи перемещения с профилированными входными торцами. Деп. в ЦНИИТЗИприборостроения, 1985, 9 3082, с. 12-17. (54) ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано для построения устройств ввода информации в ЦВМ, цифровых измерительных приборов и в

АСУ технологическими процессами в каЮ

„Я0„„ 575 И (51)5 Н 03 М 1/26; G 06 G 7/26

2 честве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин.

Целью изобретения является расширение области применения преобразователя за счет увеличения числа одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей. Цифровой .преобразова-. тель перемещения содержит источник

1 излучения, светопроницаемый экран

2, волоконно-оптическое устройство 3 (ВОУ), матрицу 4 фотоприемников, блок

5 развертки, генератор 8 импульсов, счетчик 6, первый регистр 10, распределитель 7 импульсов, формирователь 9 импульсов, и- 1 регистров 10, где п — число одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей, а на экране 2 выполнены дополнительные непрозрачные линии. Преобразование изображения участка экрана 2 на выходном торце ВОУ 3 в соответствующее число электрических импульсов на выходе 13 осуществляется матрицей 4 фотоприемников и блоком 5 развертки циклами, непрерывно следующими один за другим. 3 ил!

1575311

Изобретение относится к вычислительной и информационной технике и может быть использовано для построения устройств ввода информации в ЦВМ« цифровых измерительных приборов и в

АСУ технологическими процессами в качестве аналого-цифровых преобразователей различных физических величин.

Целью изобретения является расширение области применения цифрового преобразователя перемещения за счет увеличения числа одновременно воспро изводимых нелинейных зависимостей.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого цифрового преобразователя перемещения, на фиг.2 — схема волоконно-оптического устройства, на фиг.3— схема блока развертки с матрицей фотоприемников.

Цифровой преобразователь перемещения содержит источник 1 излучения, светопроницаемый экран (пластину) 2, волоконно-оптическое устройство (ВОУ)

3 типа "строка — кадр", матрицу 4 фотоприемников, блок 5 развсртки, счетчик 6, распределитель 7 импульсов (счетчик-делитель), генератор 8 импульсов, формирователь 9 импульсов, регистры 10, число и которых равно числу одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей, группы электрических входов 11 и выходов

12 матрицы 4 фотоприемников, выход

13 блока 5 развертки,. выход 14 генератора 8 импульсов и шину 15 установки в исходное состояние.

На светопронииаемый экран 2 нанесены светонепроницаемые линии 16, образующие границу 17 свет — тень. По стороне 18 линии 16 производится измерение.

Волоконно-оптическое устройство 3 типа "строка-кадр" выполнено в виде

"строки" входных торцов 19 световодов 20, образующих на выходе выходной торец 21 "кадр", выполненный из выходных торцов 22 световодов 20, Блок 5 развертки содержит распределители 23 и 24 импульсов, ключи 25, управляющие входы 26 которых подключены к выходам распределителя 23 импульсов, и выход 27 старшего разряда распределителя 23 импульсов.

Преобразование перемещения х светопроницаемого экрана 2 в координаты у1 (фиг-.2) крайних точек границ 17 разделов освещенных световым потоком и затемненных светонепроницаемыми линиями 16 частей входного торца ВОУ

3 (границ светлых и темных участков изображения экрана 2, разделов свет тень, образованных проекцией участка экрана 2 с и непересекающимися и непрозрачными линиями 16 на входной торец ВОУ 3) производится стороной 18 линий 16. Линии 16 выполнены параллельно кривым, уравнения которых в системе координат ХОУ имеют вид: у = ЬвК,"(х) «™

20 где у — ордината первого входного о

55 торца 19 световода 20, мм, х — начальное значение переме0 щения х, мм, К1(х„) — начальное значений 1-й функ" шаг квантования входного в торца ВОУ 3, мм, Е (х) — функции цифрового преобразователя перемещения, 1 = 1«2« ° «и«

n — необходимое (заданное) число одновременно воспроизводимых нелинейных зависимостей.

Для надежной работы цифрового преобразователя перемещения размер ц линий 16 должен быть не менее шага Ь квантования входного торца ВОУ 3, т.е. в В с а (реально шаг квантования входного торца ВОУ может быть выбран из диапазона 0,005-0,5 мм).

Координаты у„ крайних точек границ

17 разделов свет — тень и в целом изображение экрана (пластины) 2 на входном торце ВОУ 3 квантуются и транспортируются ВОУ 3, выполненным в виде преобразователя строка — кадр °

Ширина входного торца ВОУ 3 устанавливается много меньшей его длины (реально ширина входного торца выбирается из диапазона 0,005-0,5 мм). Длина входного торца ВОУ 3 определяется

40 необходимой точностью преобразования перемещения х и может быть много большей диапазона этого перемещения.

Входные торцы 19 световодов 20, образующих входной торец ВОУ 3. могут иметь прямоугольную форму или форму круга и уложены по нормали к направлению перемещения светопроницаемого экрана 2 вплотную друг к другу. Число входных торцов 19 световодов 20, условно пронумерованных от первого до крайнего затемненного i-й линией 16:

5 !5 ции преобразования преобразо вателя перемещения, Цифровой преобразователь перемещения работает следующим образом.

При перемещении светопроницаемого экрана (пластины) 2 с п непрозрачными и непересекающимися линиями

16 в положение,соответствующее"координате х, границы 17 разделов свет— тенв на входном торце ВОУ 3 занимают положения, соответствующие у„

hfdf (х) у Д и (x) у

hg f (x). Изображение участка экрана 2 на входном торце ВОУ. 3, в том числе разделы свет — тень и ординаты у, у, . ° ., у„ их границ, квантуется и трансформируется .ВОУ 3 в дискретно светящееся изображение указанного участка на его выходном торце

21. Это иэображение представлено. светящимися и несветящимися выходными торцами 22 световодов 20. Количество выходных торцов 22 световодов 20 от первого до несветящихся выходных торцов N = f,(õ)-Е (х.), Ng = fg(x)

f (х„),..., И„= f „(х) -f (х„) . Эти . числа N И, ..., N „выходных торцов

22 световодов 20преобразуются непрерывно чередующимися циклами матрицей

4 фотоприемников и блоком 5 развертки в числа 1, 2, ..., п электрических сигналов на выходе 13 блока. 5 путем шаговой развертки изображения участ- ка экрана 2 на выходном торце 21 ВОУ

3. Эту развертку блок 5 выполняет поочередным подключением к выходу 13 фотоприемников матрицы 4 по сигналам генератора 8, поступающим на управляющий вход 14 блока 5 и счетный вход счетчика 6. В моменты появления 1-го,, 2-го, ..., п-ro сигналов на выходе 13 блока 5, соответствующих развертке иэображений непрозрачных линий 16 на выходном торце 21 ВОУ 3, на управляющий вход 14 и счетный вход счетчика 6 поступают соответственно И, И,, ..., !1„ импульсов с выхода генератор 8 импульсов. Счетчик 6 выполняет счет числа этих импульсов и сложение результатов счета с ко-дом значения fq(хо), являющимся исходныи:положением счетчика 6, т.е. в моменты появления 1-го, 2-ro,..., n-ro сигналов на выходе 13 блока 5 на выходах счетчика хранятся ко-. ды значений 1(х), f<(x), f„(x)

Счет числа 1, 2,..., и электрических сигналов на выходе 13 блока 5 и их

753!1 б представление единичным позиционным кодом осуществляет распределитель (счетчик=делитель) 7. После появле5 ния сигналов на выходах распределителя (счетчика-делителя) 7, поступающих поочередно на управляющие входы и регистров !О, эти регистры выполняют занесение кодов значений f (x), fz(x),..., Е„(z) с выходов счетчика

6 и их хранейие. При появлении сигнала íà и-м выходе распределителя (счетчика-делителя) 7 формирователь 9 про изводит генерирование электрического импульса, осуществляющего установку блока 5 развертки, а также счетчика 6 и распределителя 7 в исходное положение. При этом на выходах регистров

10, являющихся выходами цифрового

20 преобразователя перемещения, хранятся коды функций f,(х), f (х),..., f (х) .

Далее работа цифрового преобразователя перемещения повторяется.

Таким образом, при каждом значе25 нии х перемещения светопроницаемого экрана (пластины) 2 с и светонепроницаемыми и непересекающимися линиями на выходах цифрового преобразователя перемещения в конце цикла развертки

3Q изображения участка указанного экрана происходит формирование, а в течение следующего цикла развертки хранение кодов кодируемых значений функций преобразования f,(х), 35 (>) У У (х)

При использовании двухкоординатной матрицы у фотоприемников блок 5 развертки может иметь, например, схему, .представленную на фиг.3. Блок 5

40 развертки, представленный на фиг.3, . содерямт распределители 23. и 24 импульсов, а также ключи .25. Горизонтальные шины 12 матрицы 4 через ключи 25 образуют выход 13 блока 5 раз4g вертки. Управление ключами 25 производится распределителем 23, выходы

26 которого соединены с управляющими входами ключей 25. Сдвиг единицы в распределителе 23 от младших разgg рядов к старшим осуществляется электрическими сигналами генератора 8 импульсов, поступающими на управляющий вход 14 блока 5 (вход распределителя 23). Сдвиг единицы в раепре55 .делителе 24 производится сигналами, поступающими на его вход 27 с выходной шины старшего разряда распределителя 23. Сигналом о развертке изображения непрозрачных.линий на выход-1575311 ном торце 21 ВОУ 3 является исчезновение сигнала на выходе 13 блока 5.

По исчезновении этого сигнала на выходе 13 блока 5 развертки производится увеличение содержимого распредели5 теля (счетчика-делителя) 7 на единицу.

Формула изобретения

Цифровой преобразователь перемещения, содержащий волоконно-оптическое устройство, входной торец которого оптически связан через светопроницаемый экран, на котором выполнена непрозрачная линия плавной функциональной зависимости . с источником излучения, а выходной торец оптически соединен с матрицей фотоприемников, группа выходов которой соединена с группой входов блока раз- 2О вертки, группа выходов которого соединена с группой входов матрицы фотоприемников, генератор импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока развертки, счетчик, выходы 25 которого соединены с информационными входами первого регистра, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения преобразователя за счет увеличения числа одновременно воспроизводимых функциональных зависимостей, в него введены распределитель импульсов, формирователь импульсов, и-1 регистров, на светопроницаемом экране выполнены и-1 непрозрачных и непересекающихся линий с второй по и-ую функциональных зависимостей, где

n - число одновременно воспроизводимых функциональных зависимостей

Е (х) перемещения х, выход блока развертки соединен с тактовым входом распределйтеля импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих регистров, вход формирователя импульсов подключен к и-му выходу распределителя импульсов, а выход формирователя импульсов соединен с установочными входами распределителя импульсов, блока развертки и счетчика, счетный вход которого подключен к генератору импульсов, а выходы соединены с информационными входами остальных регистров, выходы всех регистров являются выходами преобразователя.

1575311

Составитель Е.Бударина

Редактор А,Лежнина Техред М.Дидык Корректор Э.Лончакова

Заказ 1792

Тираж 672

Под пис ное

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